Название: Конструкционные материалы: Сборник лабораторных работ «Диаграммы состояния двойных сплавов»(А.Т.Булатова)

Жанр: Авиационные технологии и управление

Просмотров: 1366


1.1. основные понятия о сплавах

Чистые металлы имеют сравнительно небольшое применение. В технике чаще используются сплавы - вещества, получаемые в результате взаимодействия двух или более компонентов при кристаллизации из жидкого состояния. Сплавы, приготовленные преимущественно из металлических элементов, называют металлическими сплавами.

При изучении сплавов используют понятия о фазах, компонентах, структурных составляющих.

Фазой называется однородная составная часть сплава, имеющая одинаковый состав, одно и то же агрегатное состояние, кристаллическое строение и одинаковые свойства. Одна фаза отделена от другой поверхностью раздела, при переходе через которую состав, кристаллическое строение и свойства меняются скачкообразно. Совокупность фаз, находящихся в равновесии, называют системой.

Компонентами называют самостоятельные (химически индивидуальные) составляющие, из которых при определенных условиях могут образовываться все фазы системы, но которые не могут превращаться друг в друга: Компонентами сплавов обычно являются химические элементы (металлы и неметаллы), а также химическое соединение, не диссоциирующее в рассматриваемом интервале температур.

Строение сплавов в жидком состоянии сравнительно просто: в большинстве случаев компоненты полностью растворимы друг в друге и образуют жидкий неограниченный раствор (расплав).

Строение сплавов в твердом состоянии более сложно и зависит от того, в какие взаимодействия вступают компоненты друг с другом. Различают три основных вида взаимодействия:

1. Твердые растворы.

Химические соединения и промежуточные фазы

Смеси компонентов и фаз.

Твердыми растворами называются однородные кристаллические образования, в которых атомы растворенного компонента или замещают атомы растворителя в узлах кристаллической решетки (растворы замещения), или располагаются между ними (растворы внедрения), или образуют особый тип решетки с дефектами - вакантными узлами (растворы вычитания). Последние образуются на базе химических соединений. В твердых растворах замещения растворимость одного компонента в другом может быть ограниченной и неограниченной. Твердые растворы внедрения и вычитания всегда ограниченны. Общим для твердых растворов замещения и внедрения, отличающим их от других фаз (например, хим. соединений), является то, что кристаллическая решетка раствора та же, что и у компонента - растворителя. Твердые растворы имеют переменную концентрацию растворенного компонента.

Химические соединения и родственные им по природе промежуточные фазы отличаются от твердых растворов замещения и внедрения образованием специфической (отличной от элементов образующих хим. соединение) кристаллической решетки с упорядоченным расположением в ней атомов компонентов. Они существуют при строго определенной концентрации компонентов (хим. соединения с нормальной валентностью) или в определенном (обычно весьма узком) интервале концентраций компонентов (промежуточные фазы или твердые растворы на базе хим. соединений). Свойства химических соединений промежуточных фаз резко отличаются от свойств образующих их компонентов.

Смеси компонентов образуются тогда, когда они не способны к взаимному растворению и не вступают в химическую реакцию с образованием соединения. В отличие от твердых растворов и химических соединений (промежуточных фаз) смеси всегда многофазны. Различают смеси чистых компонентов, чистого компонента с хим. соединением, твердого раствора с хим. соединением и пр.

Строение фаз в сплаве выявляется с помощью рентгеноструктурного анализа.

Под структурой понимается характер взаимного расположения, форма и размер фаз в сплаве. Структурными составляющими сплава называют обособленные части (зерна) сплава, имеющие одинаковое строение с присущими им характерными особенностями, выявляемое при рассмотрении под оптическим микроскопом. Структурные составляющие могут быть однофазными (чистые компоненты, твердые растворы, соединения) и многофазными (смеси указанных фаз). При этом одни и те же фазы могут присутствовать в различных структурных составляющих сплава.