Материаловедение 2

7. Классы твердых фаз в металлических сплавах. Химические соединения. Твердые растворы. Промежуточные фазы.

C плав - вещество, полученное сплав­лением двух или более элементов. Металлический сплав - сплав, приготовленный преимущественно из металлических элементов и обладающий металлическими свойствами ( строение металлического сплава более сложное, чем чистого металла, и зависит от того, в какие взаимодействия вступают компоненты сплава). В твердом состоянии может не быть химического взаимодей­ствия между компонентами - простыми веществами, образую­щими сплав. Тогда строение сплава является механической смесью отдельных частиц, зерен обоих компонентов. Составляющие сплав вещества могут вступать в химическое взаимодействие, образуя химические соединения, или взаимно растворяться друг в друге, образуя растворы. Также возможно образование фаз, ко­торые не могут быть полностью отнесены к перечисленным и являются как бы промежуточными.

Химические соединения. При образовании химического соединения: а) соотношение чисел атомов элементов соответствует стехиометрической пропорции (в общем виде химическое соединение двух элементов можно обозначить AnBm); б) образуется специфическая (отличная от элементов, составляющих химическое соединение) кристаллическая решетка с упорядоченным расположением в ней атомов компонентов. Химическое соединение также характеризуется определенной температурой плавления (диссоциации), скачкообразным изменением свойств при изменении состава (так называемой сингулярностью свойств). Если химическое соединение образуется только металлическими элементами, то в узлах решеток располагаются положительно заряженные ионы, т.е. в данном случае - металлическая связь. Такая связь не является жесткой, и поэтому при определенных условиях количество какого-либо элемента может быть большим или меньшим, чем это соответствует стехиометрическому соотношению элементов по формуле данного химического соединения. При образовании химического соединения металла с неметаллом возникает ионная связь (атомы металла отдают электроны, а атомы металлоида их принимают, становясь отрицательными ионами). В решётке соединения такого типа элементы удерживаются электростатическим напряжением.

8.Метод построения диаграмм состояния. Элементы диаграммы состояния двойных сплавов (линии, точки). Правило отрезков ("рычага").

Диаграмма состояния показывает изменение состояния в зависимости от температуры (давление постоянно для всех рассматриваемых случаев) и концентрации. Один компонент: Шкала температур, точки показывают равновесную температуру изменения агрегатного состояния. Два компонента: По оси ординат - температура, по оси абсцисс - концентрацию. Крайние ординаты соответствуют чистым компонентам, а между ними - двойным сплавам. Три компонента: две оси концентрационные, одна - температурная. Каждая точка показывает состояние сплава данной концентрации при данной температуре. Вертикаль соответствует изменению температуры определённого сплава. Изменение фазового состояния отмечается на диаграмме точкой. Линии, соединяющие точки аналогичных превращений, разграничивают на диаграмме области аналогичных фазовых состояний.

Правило отрезков. Посредством правила отрезков можно определить состав фаз в любой двухфазной области и количественное их соотношение. Правило отрезков состоит из двух частей. Первая часть: для того чтобы определить состав фаз через заданную точку в двухфазной области (точка соответствует конкретной температуре) проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими эту область. Проекция точек пересечения на ось концентрации даст нам состав фаз. Вторая часть: для того чтобы определить количество фаз через заданную точку проводят горизонтальную линию до пересечения с линией, ограничивающей эту область. Отрезки между заданной точкой и точками с соответствующим составом фаз обратно пропорциональны их количеству.

9. Диаграмма состояния сплавов, с полной нерастворимостью компонентов в твердом состоянии.

Диаграммы состояния строятся в координатах t-оси ординат и концентрация компонентов – ось абсцисс. Линия АДВ – линия ликвидус. а представляет собой геометрическое место точек соответствующих температурам, при которых из жидкости начинают выпадать кристаллы, следовательно выше линии ликвидус сплав находится в жидком состоянии. Линия СДЕ называется солидус. Она представляет собой геометрическое место точек, соответствующих температурам, при которых жидкая фаза исчезает, следовательно ниже линии солидус сплав находится в твердом состоянии. Между линиями ликвидус и солидус сплав находится в жидко- твердом состоянии, и чем ниже температура относительно линии ликвидус, тем больше кристаллов и меньше жидкой фазы в сплаве.

10. Диаграмма состояния сплавов, с полной растворимостью компонентов в твердом состоянии.

Два компонента: компонент А и компонент В.

АаВ - линия ликвидус.

АвВ – линия солидус.

Выше линии ликвидус сплав находится в жидком состоянии, ниже линии солидус – в твердом. При кристаллизации сплавов по диаграмме этого типа из жидкости будут выделятся не жидкие компоненты, а твердые растворы. Это обусловлено тем, что при сплавлении компонентов А и В образуется неп