Физическая энциклопедия Том 4 - Порохов А.М.
Скачать (прямая ссылка):
Hn=y^xiHii. (2)
і
Это теплота, к-рую необходимо затратить, напр., для образования одного моля сплава нз х\ молей чистого вещества А и х2 молей чистого вещества В (т. е. величина, непосредственно измеряемая калориметрически). Условие образования С.: Hhl <0, что возможно, когда силы притяжения между атомами разного сорта преобладают над силами отталкивания (при T = 0К). Ур-ния типа (2) для относительных интегральных молярных величин справедливы как для гомогенных, так и для гетерогенных С. Фазовый состав С. в зависимости от T их описывается диаграммой состояния, число фаз С., сосуществующих в равновесии, определяется правилом фаз Гиббса.
Микроскопическое описание сплавов базируется на одноэлектроиной модели твёрдого тела. Оси. задачи микроскопич. теорнн — расчёт диаграмм состояния, термодинамич. ф-ций, кинетики, упорядочения и т. п. Расчёты на первых принципов, когда в качестве параметров входят только ат. номера и массы атомов, возможны лишь в немногих случаях. В феноменологич. теориях рассматривают ряд факторов, влияющих на структуру и свойства С.: различие размеров атомов н нх валентностей, перераспределение заряда между атомами разного сорта, взаимодействие Ван-дер-Ваальса между ионными остовами (см. Межатомное взаимодействие, Межмолекулярное взаимодействие).
В эмпирич. правилах У. Юм-Розерн (W. Hume-Ro-Lhery) сформулированы иек-рые закономерности, связывающие роль этих факторов с особенностями структуры С.: 1) еслн различие в атомных радиусах S 15%, то взаимная растворимость компонентов ограничена;
2) разница валентностей благоприятствует образованию интерметаллич. соединений н сужает область существования твёрдых растворов; 3) прн иек-рых отношениях числа валентных электронов к числу атомов образуются т. н. электронные соединения с определ. типами кристаллич. решёток (фазы Юм-Розе-P и).
Получение сплавов. Осн. метод — кристаллизация на расплава. Перспективна направленная кристаллизация, при к-рой в кристаллизующемся С. искусственно создаётся градиент темп-ры, что даёт возможность управлять микроструктурой С. (см. Металлофи-гика). Быстрая кристаллизация — охлаждение распла-
ва со сиоростью порядка 10е К/с позволяет фиксировать мета стабильные фааы в С., в частности стеклообразные состояния. К аналогичным результатам приводят сверхбыстрая закалка н распыление, когда мелкне капли расплава С. охлаждаются на холодной поверхности нли в потоке холодного инертного газа.
В металлокерамич. методе порошки компонентов С. спекают при Г< Гпл. Этот метод обычно используют для получения С. из тугоплавких компонентов (W, Mo, Ta и др.). В т. и. методе горячего и з о с т а т и я. прессования порошки одновременно подвергают воздействию высоких давлений и темп-р. Для получения тонких плёнок и слоёв С. применяют методы конденсации из паровой фазы, электроосаждения нз раствора, диффузионного насыщения и т. п.
Фазовые превращения. При изменении темп-ры, давлення нли под действием магн. поля в С. могут происходить фазовые переходы, при к-рых имеет место изменение кристаллич. структуры, хим. состава и, как правило, физ. свойств (см., напр., Алмаз и Углерод, Мартенситное превращение). Изменения структуры, не сопровождающиеся изменением состава, характерны для полиморфных превращений в С. (см. Полиморфизм) и упорядочения твёрдых растворов. Изменение хим. состава без изменения типа кристаллич. решёткн имеет место прн расслоении (спннодальиом распаде) твёрдых растворов. В большинстве случаев при фазовых превращениях одновременно меняются н структура н состав С.
Фазовые превращения в С. (в твёрдом состоянии) являются фазовыми переходами 1-го и 2-го рода. Мерой отилонения от термодинамич. равновесия, нлн термодинамич. движущей силой фазовых превращений, при постоянных темп-ре н давлении является уменьшение энергии Гиббса G; изменение G в точке фазового перехода достигается либо путём появления в результате флуктуации малых областей (зародыша) новой фазы с заметным отличнем её структуры и свойств от структуры н свойств исходной фазы (прн фазовом переходе 1-го рода), лнбо путём бесконечно малых намененнй структуры н свойств во всём объёме (при фазовом переходе 2-го рода). Большинство фазовых превращений в С. являются фазовыми переходами 1-го рода, в процессе н-рых возникает гетерогенное состояние. На кинетику фазовых переходов в С. существ, влияние оказывают дис-локации, границы зёрен и др. дефекты кристаллич. структуры.
Свойства сплавов. Различают структурно-нечувствительные свойства, зависящие только от состава н типа кристаллич. решётки, и структурно-чувствительные, к-рые, кроме того, зависят от реальной структуры С. (т. е. концентрации разл. дефектов). Механич. свойства (пластичность, упругость) гораздо сильнее зависят от реальной структуры, чем электронные (электрнч., магн., оптич. и др. свойства, определяемые электронной системой). Как правило, структурно-нечувствительные свойства гомогенных С. аддитивны, а структурно-чувствительные отклоняются от аддитивности.
Отличие кинетич. свойств С. от свойств чистых металлов проявляется в виде примесных вкладов в электропроводность, теплопроводность и др. Для сопротивления С. справедливо Маттиссена правило: р = рт+ рост, где рг обусловлено рассеянием элект-ронов на фононах (зависит от темп-ры T),. рост — остаточное сопротивление, зависящее от состава С. (рис. І).. Величина Рост растёт пропорционально квадрату разности валентностей AZ компонентов С. (рис. 2). Для разбавленных С.. иемагн.. металлов с переходными и редкоземельными металлами характерно появление минимума сопротивления при низких темп-рах (см. Кондо аффект).
