Твердые растворы, химические соединения

Сплав – вещество, полученное сплавление двух и более компонентов. Если в твердом состоянии между компонентами нет химического взаимодействия, тогда по строению сплав – механическая смесь. Если составляющие сплав вещества вступают в химическое взаимодействие, то образуются химические соединения, например, двухкомпонентные A_nB_m. Если происходит растворение компонент, то имеем дело с твердым раствором (таблица 1).

Таблица 1

Механическая смесь	Химическое соединение	Твердый раствор
нет взаимного растворения, имеются две подрешетки	образуется специфическая кристаллическая решетка с упорядоченным расположением атомов компонент	химический анализ покажет наличие обеих компонент. Тип решетки один существует в интервале концентраций

Твердые растворы – фазы, в которых один из компонентов сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы других компонентов располагаются в решетке первого компонента, изменяя ее размеры.

 

Твердые растворы на основе чистых компонентов

Они бывают двух типов:

– растворы замещения (рис. 2);

– растворы внедрения (рис. 3)

Рис.2. Схематичное изображение раствора замещения (● – замещенный атом)	Рис. 3. Схематичное изображение твердого раствора внедрения

Твердые растворы на основе химических соединений

Образуются из компонентов с большими различиями в электронном строении.

При этом сохраняется решетка соединения А_nB_m, но избыточное количество атомов, например B, растворяется, заменяя в решетке атомы А. Если третий элемент С есть, то атомы С заменяют атомы А и В в узлах решетки.

Могут существовать растворы вычитания, если образуются пустые места в узлах решетки.

 

Упорядоченные твердые растворы

Происходит изменение ρ сплавов, например, Cu и Au благодаря перераспределению атомов внутри решетки. При упорядочивании изменяется период решетки, но не ее тип.

Такие растворы являются промежуточными между химическим соединением и твердым раствором.

Упорядоченные твердые растворы образуются при сравнительно низких температурах. Отношение компонент в сплаве тут целое число: 1:1; 1:2; 1:3,...

 

Твердые растворы с неограниченной растворимостью

Твердые растворы с неограниченной растворимостью образуются при условиях:

– одинаковые типы кристаллических решеток у А и В;

– различие в атомных размерах ≤ 8 – 15%;

– близкое строение внешней оболочки в атоме.

Например, Au + Ag с ГЦК решеткой или Mo + W.