Реферат: Строение и свойства фаз в металлических сплавах. Твёрдые растворы, химические соединения. Гетерогенные структуры - текст реферата. Скачать бесплатно.
Банк рефератов, курсовых и дипломных работ. Много и бесплатно. # | Правила оформления работ | Добавить в избранное
 
 
   
Меню Меню Меню Меню Меню
   
Napishem.com Napishem.com Napishem.com

Реферат

Строение и свойства фаз в металлических сплавах. Твёрдые растворы, химические соединения. Гетерогенные структуры

Банк рефератов / Металлургия

Рубрики  Рубрики реферат банка

закрыть
Категория: Реферат
Язык реферата: Русский
Дата добавления:   
 
Скачать
Архив Zip, 454 kb, скачать бесплатно
Заказать
Узнать стоимость написания уникального реферата

Узнайте стоимость написания уникальной работы

12 " Строение и свойства фаз в металлических сплавах. Твёрдые растворы, химические соединения. Гетерогенные структуры " 1. Фазы в металлических сплавах Под сплавом подразумевается вещество, полученное сплавлением двух или более элементов (металлов или неметаллов с металлами). Компоненты – химические элементы, образующие сплав. Фазой называют однородные (гомогенные) составные части системы, име ю щие одинаковый состав, кристаллическое строение и свойства, одного и то же агрегатное состояние, и отделенное от остальных частей поверхности ра з дела. Под структурой понимают форму, размеры и характер взаимного ра с пол о жения фаз в металлах или сплавах. Структурными составляющими сплава называют обособленные ча с ти сплава, имеющие одинаковое строение с присущими им характерными особенностями. В сплавах в зависимости от физико-химического взаимодействия ко м понентов могут образовываться следующи е фазами: жидкие растворы, тве р дые растворы, химические соединения и промежуточные фазы. Рассмотрим сплавы в твердом состоянии. 2. Механические смеси Механич еская смесь – двух компонентов А и В , образуется тогда когда они неспособны к взаимному растворению в твердом состоянии и не вступ а ют в химическую реакцию с образованием соединений. Сплав будет сост о я ть из кристаллов компонентов А и В (рис. 1 ). Рис унок 1 . Схема микроструктуры механической смеси Механические свойства зависят от количественного соотношения ко м понентов. Примеры сплавов , в которых образуются механические смеси: Fe – Pb , Pb – Si . 3. Твердые растворы Твердыми растворами называют фазы, в которые один из компонентов сплава сохраняет свою кристаллическую решетку, а атомы других (или др у гого) компонентов располагаются в решетке первого компонента (раство р и теля ), изменяя ее размеры (периоды). Таким образом, твердый раствор, с о стоящий из двух или нескольких компонентов, имеет один тип решетки и представл я ет собой одну фазу. Твердый раствор существует в интервале концентраций компоне н тов. Различают твердые растворы замещения и твердые растворы внедр е ния (рис. 2 ). Рис унок 2 . Схемы твердых растворов: а – чистый металл; б – твердый раствор замещения; в - твердый ра с твор внедрения Эти растворы присущи железоуглеродистым сплавам: сталям, чуг у нам. При образовании твердого раствора замещения атомов растворенн о го компонента замещают часть атомов растворителя в его кристаллической решетке. Замещаться могут любые атомы. При образовании твердого раствора внедрения атомов растворенного компонента располагаются в междоузлиях (пустотах) кристаллической р е шетки раствори теля (при этом пустоты должны обладать определенным пр о стра н ством). Большие поры 0,74– 0,41 R , маленькие поры 0,68– 0,291 R . В ГЦК – решетке атомы располагаются в октаэдрической поре (це н тры решеток). В этой поре может поместиться сфера радиусом 0,41 R , где R – р а диус атомов в узлах решетки. В ОЦК – решетке атомы располагаются в тетраэдрическом междоу з лии, размер поры ( 0,291 R ). Атомы растворителя и растворенного компонента различны по разм е рам, поэтому при образовании твердого раствора кристаллическая решетка всегда искажается, и периоды ее изменяются. При образовании твердого раствора замещения период решетки м о жет увеличиваться или уменьшаться. П ри образовании твердого раствора вн е дрения период решетки р аств о рителя всегда возрастает ( рис. 3 ). Рисунок 3. Искажение кристаллической решетки при образовании тве р дого раствора замещения и внедрения Атомы растворенного компонента нередко скапливаются у дислок а ций, снижая их упругую энергию (рис. 4 ). Атомы внедрения располагаются в растянутой области под краем экс т р а плоскости, образуя так называемые атмосферы Котрелла (рис. 4 ). Рис унок 4. Образование атмосферы Котрелла: а – атомы компонента В , образующие твердый раствор замещения, и атомы С , образующие твердый раствор внедрения, беспорядочно располож е ны в решетке компонента А ; б и в-атомы компонентов В и С переместились к дислокации, в результате чего энергия решетки понизилась Все металлы в той или иной степени могут растворят ь ся друг в друге, в твё р дом состоянии например: в A l до 5, 5% Сu; в Сu до 3 9% Zn . Твёрдые растворы замешения с неограниченной (в любых колич е ственных соотношениях) растворимостью (рис. 5 ) могут образовываться при соблюдении у с ловий приведенных ниже: 1. Компоненты должны обладать одинаковыми по типу (изоморфными) кристаллическими решётками. Только в этом случаи при изменении конце н трации твёрдого раствора будет возможен непрерывный переход от криста л лической решётки одного ко мпонента к решётке другого компонента. 2. Различие в атомных размерах ( Д R ) компонентов должно быть незн а чительным и не превышать 8 – 1 5% . 3. Компоненты должны принадлежать к одной и той же группе элеме н тов периодической системы элементов или к смежным родственным гру п пам и иметь близкое строение электронных оболочек атомов. Рисунок 5. Кристаллические решетки твердых растворов замещения при неограниченной растворимости компонентов Примеры сплавов , в которых образуется непрерывный ряд твердых ра с творов : Cu (29) и Ni (28) ( ДR =2. 7% ) , Fe (26) и Ni (28), Fe (26) и Cr (24), Ag и Au ( ДR =0. 2% ), Mo и W ( ДR =9. 9% ), V и Ti ( ДR =2. 0% ), Fe и Co – не растворяются. Твёрдые растворы внедрения образуются только в тех случаях, когда ди а метр атома растворенного элемента невелик ( R вн. ат . / R раствор > 0,59). Твёрдые растворы этого типа получаются лишь при растворении в м е талле ( Fe , Mo , Cr и т.д. ) углерода (атомный радиус 0,77А°), азота (0,71А°), водор о да (0,46А°), т.е. элементов с малым атомным радиусом. Твёрдые растворы внедрения могут быть только ограниченными по концентрации , поскольку число пор в решетке ограничено, а атомы основн о го компонента сохраняются в узлах решетки . Упорядоченные твёрдые растворы В сплавах Cu и Au , Fe и Al , Fe и Si , Ni и Mn , образующих при высоких температурах растворы замещения с неупорядочнным размещением атомов компонентов, при медленном охлаждении или нагреве, выдержк е при выс о ких температурах протекает процесс перераспределения атомов. В результ а те , которого атомы компонентов занимают определённые положения (рис. 6 ) в кристаллической решётке. Т.о. образуется упорядоченный твёрдый раствор или сверхструктура. Рис унок 6 . Кристаллические решетки упорядоченных твердых раств о ров: а – CuZn , б – CuAu , в – С u 3 Au Образование сверхструктуры сопровождается изменением свойств (н а пример в сплаве пермалло й (железо и 78, 5% никеля) ухудшается магнитная проницаемость, повышается твердость, снижается пластичность и изменяется электросопротивление) . Упорядоченные растворы образуются, когда отношение компонентов в сплаве (ат.%) постоянно: 1:1 ( CuAu ) ; 1:2; 1: 3 ( С u 3 Au ) ; и т.д. (можно приписать фо р мулу химического соединения CuAu , Cu 3 Au ). Упорядоченные твердые растворы можно рассматривать как промеж у точные фазы между твердыми растворами и химическими с о единениями. В упорядоченных твердых растворах сохраняется решетка растворит е ля, но имеется правильное расположение атомов и резное изменение свойств характерное для хим ических соединений . 4. Химические соединения Химические соединения и родственные им по природе фазы в мета л лических сплавах многообразны. Характерные особенности химических с о единений: 1. Кристаллическая решетка отличается от решеток компонентов, образующих соединение. Атомы располагаются упорядоченно. Химические соединения имеют сплошную кристаллическую решетку (рис. 7 ) . 2. В соединении всегда сохраняется простое кратное соотношение компонентов, что позволяет их выразить формулой: А n B m , А и В-компон е нт ы ; n и m – простые числа. 3. Свойства соединения редко отличаются от свойств образующих его компонентов. Cu – НВ35; Al – НВ20; CuAl 2 – НВ400. 4. Температура плавления (диссоциации) постоянная. 5. Образование химического соединения сопровождается знач и тельным тепловым эффектом. Химические соединения образуются между компонентами, имеющ и ми большое различие в электронном строении атомов и кристаллических реш е ток. Рисунок 7. Кристаллические решетки: а, б – соединение NaCl , в- соединение Cu 2 MnSn (ячейка состоит из 8 атомов меди, 4 атомов марганца и 4 атомов олова) Примером типичных химических соединений с нормальной валентн о стью могут служить соединения Mg с элементами IV – V І групп П ериодич е ской системы : Mg 2 Sn , Mg 2 Pb , Mg 2 P 2 , M g 2 Sb 2 , Mg 3 B і 2 , MgS и др. Соединения одних металлов с другими носят название интерметаллидов. Химическая связь в интерметаллидах чаще металлическая. Большое число химических соединений, образующихся в металлич е ских сплавах, отличается по некоторым особенностям от типичных химич е с ких соединений, так как не подчиняется законам валентности и не имеет п о стоянного состава. Рассмотрим наиболее важные химические соедине ния , образующ и еся в спл а вах. Фазы внедрения Переходные металлы ( Fe , Mn , Cr , Mo , Ti , V , W и др.) образуют с нем е таллами С, N , Н соединения: карбиды (с С ), нитриды (с N ), бориды ( с В ), ги д риды ( с Н ). Часто их называют фазами внедрения. Фазы внедрения имеют формулу: М 4 Х ( Fe 4 N , Mn 4 N и др. ) , М 2 Х ( W 2 C , Mo 2 C , Fe 2 N , Cr 2 N и др. ) , МХ ( WC , TiC , VC , NbC , TiN , VN и др. ) . Кристаллическая структура фаз внедрения определяется соот ношением атомных радиусов не металла ( R х) и металла ( R м). Если R х/ R м < 0,59 , то атомы металла в этих фазах расположены по т и пу одной из простых кристаллических решеток: кубической (К8, К 12) и ге к сагональной (Г12), в которую внедряются атомы неметалла, занимая в ней определенные поры . Фазы внедрения являются фазами переменного состава, а соответс т вующие им формулы (химические) обычно характеризуют максимальное с о де р жание в них металлов. Фазы внедрения обладают высокой: электропроводностью, температ у рой плавления и высокой твёрдостью. Фазы внедрения имеют кристаллическую решетку, отличную от р е шетки металла растворителя. На базе фаз внедрения легко образуются твердые растворы вычит а ния ( VC , TiC , ZrC , NbC ), часть атомов в узлах решетки отсутствует. Электронные соединения. Эти соединения образуют между одновалентными ( Cu , Ag , Au , L i , N a ) металлами или металлами переходных групп ( Mn , Fe , Co и др.), с одной ст о роны, и с простыми металлами с валентностью от 2 до 5 ( Be , Mg , Zn , Cd , Al и др.) с другой стороны. Соединения этого типа ( определил англи йский металлофизик Юм – Р о зери ), характеризуются определенным отношением валентных электр о нов к числу атомов: 3/2; 21/13; 7/4; каждому соотношению соответствует опред е ленная кристаллическая решетка. При отношении 3/2 образуется ОЦК решетка ( обозначается в – фаза) ( CuBe , CuZn , Cu 3 Al , Cu 5 Sn , CoAl , FeAl ) . При 21/13 имеют сложную кубическую решетку (52 атома на яче й ку) – г – фаза ( Cu 5 Zn 8 , Cu 31 Sn 8 , Cu 9 Al 4 , Cu 31 Si 8 ). При 7/4 имеется плотноупакованная гексагональная решетка, обозн а чае т ся е – фазой ( CuZn 3 , CuCd 3 , Cu 3 Si , Cu 3 Sn , Au 3 Sn , Cu 5 Al 3 ). Электронные соединения встречаются во многих технических спл а вах – Cu и Zn , Cu и Sn (олово), Fe и Al , Cu и Si и т.п. Обычно в системе на бл ю дается все три фазы ( в, г, е). У электронных соединений определенное соотношение атомов, кр и сталлическая решетка отличается от решеток компонентов – это признаки хим. соединений. Однако в соединениях нет упорядоченного располож е ния атомов. С понижением температуры (после нагрева) происходит частичное упорядочение, но не полное. Электронные соединения образуют с компоне н тами , из которых состоят твердые растворы в широком интервале концентр а ци й . Таким образом, этот вид соединений следует считать промежуточн ы ми между химическими соединениями и твердыми растворами. Таблица №1 – Электронные соединения Фаза Отнош е ние, решё т ка Электронные соединения для различных систем: Cu – Zn Cu – Sn Cu – Al Cu – Si в 3/2 кубическая ОЦ CuZn Cu 5 Sn Cu 3 Al Cu 5 Si г 21/23 сложная кубич е ская Cu 5 Zn 8 Cu 31 Sn 8 Cu 9 Al 4 Cu 31 Si 8 е 7/4 гексаг о нальная CuZn 3 Cu 3 Sn Cu 5 Al 3 Cu 3 Si Фазы Лавеса Имеют формулу АВ 2 , образуются при соотношении атомных диаме т ров компонентов Д А /Д В = 1,2 ( чаще 1,1 – 1,6). Фазы Лавеса и меют Г ПУ гексаг о нальную решетку ( MgZn 2 и MgNi 2 , BaMg 2 , MoBe 2 , TiMn 2 ) или ГЦК ( MgCu 2 , AgBe 2 , Ca Al 2 , TiBe 2 , TiCr 2 ). Данные фазы встречаются как упрочняющие и н терметаллидные фазы в жаропрочных сплавах. 5. Гетерогенные структуры Сплавы с гетерогенной (разнородной ) структурой образуются в случ а ях, когда компоненты не обладают полной взаимной растворимостью. При повышении предельной растворимости получается структура , состоящая из насыщенных растворов или твердого раствора и химического соедин е ния. Примеры систем ( Pb – Sb , Cu – Bi , Zn – Sn , Pb – Sn , Pb – Bi , Ni – Cr , Fe – C , Al – Cu и др.) . Каждая фаза имеет свою кристаллическую решетку. Литература 1. Лахтин Ю.М. , Леонтьева В.П. Материаловедение . М., 1972, 1980 2. Гуляев А.П. Металловедение . М., 1986 3. Сидорин И.И. Основы материаловедения. М., 1976 4. Антикайн П.А. Металловедение . М., 1972
1Архитектура и строительство
2Астрономия, авиация, космонавтика
 
3Безопасность жизнедеятельности
4Биология
 
5Военная кафедра, гражданская оборона
 
6География, экономическая география
7Геология и геодезия
8Государственное регулирование и налоги
 
9Естествознание
 
10Журналистика
 
11Законодательство и право
12Адвокатура
13Административное право
14Арбитражное процессуальное право
15Банковское право
16Государство и право
17Гражданское право и процесс
18Жилищное право
19Законодательство зарубежных стран
20Земельное право
21Конституционное право
22Конституционное право зарубежных стран
23Международное право
24Муниципальное право
25Налоговое право
26Римское право
27Семейное право
28Таможенное право
29Трудовое право
30Уголовное право и процесс
31Финансовое право
32Хозяйственное право
33Экологическое право
34Юриспруденция
 
35Иностранные языки
36Информатика, информационные технологии
37Базы данных
38Компьютерные сети
39Программирование
40Искусство и культура
41Краеведение
42Культурология
43Музыка
44История
45Биографии
46Историческая личность
47Литература
 
48Маркетинг и реклама
49Математика
50Медицина и здоровье
51Менеджмент
52Антикризисное управление
53Делопроизводство и документооборот
54Логистика
 
55Педагогика
56Политология
57Правоохранительные органы
58Криминалистика и криминология
59Прочее
60Психология
61Юридическая психология
 
62Радиоэлектроника
63Религия
 
64Сельское хозяйство и землепользование
65Социология
66Страхование
 
67Технологии
68Материаловедение
69Машиностроение
70Металлургия
71Транспорт
72Туризм
 
73Физика
74Физкультура и спорт
75Философия
 
76Химия
 
77Экология, охрана природы
78Экономика и финансы
79Анализ хозяйственной деятельности
80Банковское дело и кредитование
81Биржевое дело
82Бухгалтерский учет и аудит
83История экономических учений
84Международные отношения
85Предпринимательство, бизнес, микроэкономика
86Финансы
87Ценные бумаги и фондовый рынок
88Экономика предприятия
89Экономико-математическое моделирование
90Экономическая теория

 Анекдоты - это почти как рефераты, только короткие и смешные Следующий
Не хочешь заскочить в гости и посмотреть порно на моем 60-ти дюймовом зеркале?
Anekdot.ru

Узнайте стоимость курсовой, диплома, реферата на заказ.

Обратите внимание, реферат по металлургии "Строение и свойства фаз в металлических сплавах. Твёрдые растворы, химические соединения. Гетерогенные структуры", также как и все другие рефераты, курсовые, дипломные и другие работы вы можете скачать бесплатно.

Смотрите также:


Банк рефератов - РефератБанк.ру
© РефератБанк, 2002 - 2016
Рейтинг@Mail.ru