УПОРЯДОЧЕНИЕ В ТВЕРДЫХ РАСТВОРАХ

Явление упорядочения в твердых растворах, которое часто наблюдается экспериментально, означает, что атомам сплава термодинамически выгодно занимать строго определенные положения в его общей кристаллической решетке. Типичным представителем двойных систем, в которых наблюдается упорядочение атомов разного сорта, является двойная система «медь — золото», диаграмма состояния которой показана на рис. 1.58.

Зависимости удельного электросопротивления сплавов «медь - золото» от состава сплавов [38. С. 97]

Рис. 1.61. Зависимости удельного электросопротивления сплавов «медь - золото» от состава сплавов [38. С. 97]:

1 — закаленные образцы: 2 — образцы сплавов после отжига

На диаграмме (рис. 1.61) после отжига сплавов имеются три максимума, соответствующие сверхструктурам (см. рис. 1.58). Аналогичный характер имеют и другие зависимости структурно-чувствительных свойств.

Как известно, ГЦК решетку можно представить в виде четырех простых кубических решеток, вставленных друг в друга. Поэтому в рассматриваемой двойной системе атомы меди, к примеру, могут занимать узлы в одной либо в двух, или трех кристаллических решетках, чему соответственно будут отвечать составы сплавов CuAu3, CuAu и Cu3Au. В этом случае говорят, что в системе образуются «сверхструктуры».

В системах с упорядоченным расположением атомов в кристаллической решетке могут реализоваться различные варианты упорядочения атомов, которые, в общем случае, характеризуются возникновением дальнего порядка в расположении атомов, — или же в возникновении ближнего порядка в расположении атомов. Упорядочение в кристаллической решетке наступает, если разноименные атомы притягиваются друг к другу сильнее, чем одноименные. В случае, когда соседние узлы кристаллической решетки занимают атомы разного сорта — сплав будет иметь минимальную энергию.

На рисунке 1.62а показано расположение атомов в кристаллической решетке сплава «медь — золото», отвечающего составу Cu3Au, при образовании ближнего порядка в кубической структуре сплава, а на рис. 1.62б—случаи упорядоченного (справа) и неупорядоченного (слева) расположения атомов меди и цинка в кристаллической решетке (3-латуни (сплав «медь — цинк»).

с

В2. Сверхструктуры ближнего порядка [54. С. 209]

Рис. 1.В2. Сверхструктуры ближнего порядка [54. С. 209]: а — сплав состава Cu3Au; б—р-латунь (сплав «медь — цинк»)

При определенных условиях (тип кристаллической структуры, температура, тип атомов сплава) кристаллические ячейки с упорядоченным расположением атомов могут расположиться также упорядоченно. В этом случае говорят об образовании сверхструктуры дальнего порядка, как показано на рис. 1.63.

БЗ. Образование сверхструктуры дальнего порядка в сплаве «медь — золото» состава CuAu [54. С. 211]

Рис. 1.БЗ. Образование сверхструктуры дальнего порядка в сплаве «медь — золото» состава CuAu [54. С. 211]

Подобные структуры могут иметь протяженность до сотен и тысяч параметров кристаллической решетки. Такие области упорядочения, как правило, образуют доменную структуру. Эти домены могут быть неупорядочены друг относительно друга, что свидетельствует о наличии локального дальнего порядка, или же они могут быть упорядочены — в таком случае говорят о микродоменном дальнем порядке.

На рисунке 1.64 приведена температурная зависимость теплоемкости сплава Cu3Au.

При повышении температуры упорядоченные твердые растворы превращаются в неупорядоченные. Температура данного превращения называется точкой Кюри упорядочения или точкой Курнакова. При этом в точке Курнакова происходит, по сути, фазовый переход, сопровождающийся изменением свойств материала, как показано на рис. 1.64 для теплоемкости сплава Cu3Au. Аналогичное поведение наблюдается и для других свойств сплавов: твердости, магнитной проницаемости, удельного электросопротивления и т.д.

В4. Температурная зависимость теплоемкости сплава CuAu вблизи точки Курнако-

Рис. 1.В4. Температурная зависимость теплоемкости сплава Cu3Au вблизи точки Курнако-

ва [52. С. 50]

 
Посмотреть оригинал
< Пред   СОДЕРЖАНИЕ   ОРИГИНАЛ     След >