Виды двойных сплавов

В зависимости от природы сплавляемых компонентов они, взаимодействуя друг с другом, могут образовывать различные по строению и свойствам продукты. Характер взаимодействия компонентов зависит от:

- их положения в таблице Менделеева;

- особенностей строения электронных оболочек их атомов;

- типов и параметров их кристаллических решеток;

- соотношения температур плавления;

- их атомных диаметров и других факторов.

.

В зависимости от преобладания тех или иных (перечисленных выше) факторов компоненты при сплавлении могут образовывать:

- смеси своих зерен;

- сплавы с неограниченной растворимостью друг в друге;

- сплавы с ограниченной растворимостью друг в друге;

- химические соединения.

При растворении компонентов друг в друге образуются твердые растворы. Получающийся при этом продукт представляет собой зерна, кристаллическая решетка которых построена из атомов обоих компонентов.

Если атомы растворимого компонента замещают в узлах решетки атомы компонента-растворителя, то образующийся раствор называется твердым раствором замещения (рисунок 3.1, а). Такие растворы образуют компоненты с аналогичными типами кристаллических решеток при небольшой разнице их параметров.

.

Если растворимый компонент имеет очень малый атомный диаметр, то образуется твердый раствор внедрения (рисунок 3.1, б). В таком растворе атомы растворимого компонента (например, углерода в железе) размещаются внутри кристаллической решетки растворителя (не вытесняя атомов растворителя из узлов решетки).

Компоненты с неограниченной растворимостью образуют только растворы замещения.

Ограниченная растворимость наблюдается как у твердых растворов замещения, так и у растворов внедрения.

.

При ограниченной растворимости компонентов, за пределами их растворимости образуются:

- либо смеси зерен твердых растворов обоих компонентов друг в друге;

- либо смеси зерен ограниченного раствора и химического соединения компонентов.

В твердых растворах замещения преобладающей связью между атомами является металлическая.

В растворах внедрения вместе с металлической может возникать и ковалентная связь (например, каждый атом углерода, растворенный ОЦК решетке альфа-железа, два валентных электрона отдает на образование металлической связи, а два других – на образование ковалентных трехцентровых Fe – C – Fe – связей с двумя ближайшими атомами железа.

Ковалентная связь на порядок сильнее металлической.

Особенности межатомных связей в зернах твердых растворов предопределяют их прочностные и другие свойства.

Образующиеся при сплавлении двух компонентов химические соединения имеют строго определенный состав. Они представляют зерна со специфической кристаллической решеткой, отличной от решеток обоих компонентов. Ячейки решеток химических соединений имеют сложное строение. Связь между атомами в них сильнее и жестче металлической. Поэтому они являются очень твердыми, но хрупкими веществами.

Если образующиеся в сплавах химические соединения оказываются стойкими веществами вплоть до температуры плавления, то их принято рассматривать в качестве самостоятельных компонентов, способных образовывать сплавы с компонентами сплава.