Механическая смесь это сплав в котором

Обновлено: 01.05.2025

Механическая смесь двух компонентов А и В образуется тогда, когда они не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не вступают в химическую реакцию с образованием соединения. При этих условиях сплав будет состоять из кристаллов А и В, отчетливо выявляемых на микроструктуре.

При образовании химического соединения должны выполняться условия:

а) соотношение чисел атомов элементов соответствует стехиометрической пропорции,

б) образуется специфическая кристаллическая решетка с упорядоченным расположением в ней атомов компонентов, т.е. их свойства отличны от свойств образующих элементов

в) тепловой эффект их образования положителен.

Наиболее распространенные химические соединения:

С ионным типом связи

С ионно-ковалентным типом связи

C металлическим типом связи

Твердые растворы - фазы переменного состава, в которых атомы различных элементов расположены в общей кристаллической решетке, могут быть неупорядоченными, частично или полностью упорядоченными.

Раскройте понятие «Механическая смесь»

Механические свойства зависят от количественного соотношения компонентов, а также от размера и формы зерен, значения их – промежуточные между характеристиками свойств чистых компонентов.

Что такое «химическое соединение»? Основные виды химических соединений.

При образовании химического соединения должны выполняться условия:

а) соотношение чисел атомов элементов соответствует стехиометрической пропорции,

в) тепловой эффект их образования положителен.

Наиболее распространенные химические соединения:

С ионным типом связи

С ионно-ковалентным типом связи

C металлическим типом связи

В сплавах существуют химические соединения переменного состава, не соответствующего правилу валентности, так называемые промежуточные фазы (соединения).

Электронные соединения– соединения между одновалентыми и или переходными металлами и металлами с валентностью 2-5,

Фазы Лавеса – соединения типа АВ₂, образующиеся между металлами с отношением диаметров атомов 1,1…1,6

Сигма-фазы – соединения, которые образуют переходные металлы, имеющие атомы близких размеров.

Фазы внедрения – образуют металлы переходных групп с металлоидами, имеющими малый атомный радиус.

Что такое «Твердый раствор»? Основные виды твердых растворов.

В отличие от механической смеси твердый раствор является однофазным, состоит из одного вида кристаллов, имеет одну кристаллическую решетку; в отличие от химического соединения твердый раствор существует не при определенном соотношении компонентов, а в интервале концентраций.

Строение твердых растворов на основе одного из компонентов сплава таково, что в решетку основного вещества-растворителя входят атомы растворенного вещества, т.е. при образовании твердого раствора сохраняется решетка одного из элементов, и этот элемент называется растворителем.

Твердый раствор замещения. Растворение компонента Вв компоненте А происходит путем частичного замещения атомов А атомами В в решетке основного вещества.

Твердый раствор внедрения. Атомы растворенного вещества располагаются между атомами растворителя

твердые растворы на базе химических соединений, образование которых сопровождается появлением пустых мест в узлах решетки, называются растворами вычитания.

Растворы с упорядоченным расположением атомов растворенного элемента называются упорядоченными твердыми растворами.

Вопрос 14

Диаграмма состояния и правило фаз Гиббса

Диаграммой состояния называет геометрическое изображение равновесных состояний термодинамической системы при различных значениях параметров (температуры Т, давленияР, концентрации компонентовx_i, молярного объёма V и др.). Диаграмма состояния даёт информацию о фазовом составе системы в зависимости от параметров.

Правило фаз Гиббса представляет собой математическое выражение условия равновесия системы, показывающее количественную зависимость между числом степеней свободы системы С и числом компонентов k и фаз f.

Однофазовая диаграмма состояния

Однофазовые диаграммы состояний – это графики, на которых в зависимости от давления, объема и температуры изображают фазовые состояния только одного материала.

На диаграмме четко разграничены области, в которых материал может существовать только в одном агрегатном (фазовом) состоянии – как твердое тело, жидкость или газ. Вдоль разграничительных линий вещество может иметь два агрегатных состояния (две фазы), находящихся в равновесии друг с другом.

В точке пересечения линий диаграммы, так называемой тройной точке (точка О на рисунке), могут одновременно существовать все три фазы(лед вода пар).

O – равновесие трёх фаз, тройная точка; ОК – кривая испарения или конденсации; OB – кривая плавления или кристаллизации; ОА- кривая сублимации или возгонкиА, K, B – критические точки, в точке К исчезает различие агрегатных состояний газ – жидкость (G – L); в точке В – агрегатных состояний жидкость – твердое тело (L – S); в точке А – агрегатных состояний твердое тело – газ (S – G).

Диаграмма состояния для сплавов с неограниченной растворимостью в твердом состоянии

Диаграмма состоит из трех областей: жидкость, жидкость и твердый раствор и твердый раствор

Линия С1Д является линией ликвидус – то есть линией начала кристаллизации, линия С2Д – линия солидуса, т.е. линия конца кристаллизации.

Точка 1 соответсвуетначачу кристаллизации, а точка 2 – концу. Между ними сплав может находится в двухфазном состоянии. Концентрауия и количесвто фаз у сплава лежащего между линиями солидуси ликвидус, определяются правилось отрезков. Например, в точке О сплав состоит из жидкости, состава определяемого в точке p и твердой фазы состава определяемого в точке n.

Правило отрезков (рычага)

1) Чтобы определить концентрации компонентов в фазах через данную точку, характеризующую состояние сплава, проводят горизонтальную линию до пересечения с линиями, ограничивающими данную область; проекции точек пересечения на ось концентрация показывают составы фаз.

2) Для того чтобы определить количественное соотношение фаз через заданную точку проводят горизонтальную линию. Отрезки этой линии между заданной точкой и точками, определяющими составы фаз, обратно пропорциональны количествам этих фаз.

Диаграмма состояния для сплавов, образующих механические смеси из чистых компонентов

жидкость L, кристаллы А и кристаллы В (максимальное значение f= 3).

Линия АСВ является линией ликвидус (начало кристаллизации), линияDCE— линией солидус (конец кристаллизации). На линии АС начинают (при охлаждении) выделяться кристаллы A, а на линии СВ — кристаллы В. На линии DCEиз жидкости концентрации С одновременно выделяются кристаллы А и В.

Диаграмма состояния для сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии (с эвтектикой)

Окончание кристаллизации проходит по эвтектической реакции

Диаграмма состояния для сплавов с ограниченной растворимостью в твердом состоянии (с перитектикой)

Линия A1dB1 является линией ликвидус, линия A1cfB1 – линией солидус.

Диаграмма состояния для сплавов, образующих химические соединения

Диаграмма состояния для сплавов, испытывающих полиморфные превращения

Возможность полиморного превращения обуслолена способностью компонентов претерпевать аллотропические превращения. В диаграммаз с полиморфными превраениями верхняя часть диаграммы характеризует первичнуцю кристаллизацию, нижняя –вторичную.

Тройная диаграмма состояния. Определить точку A50%B40%C10%

В узлах компоненты координаты точек соответствуют составу сплава. Концентрацию определяют по ходу часовой стрелки, т.е. сплав D содержит (Рисунок 1.21): 20%А; 60%В; 20%С.

Боковые грани тройных диаграмм состояния являются диаграммами состояния двойных систем: А-В; В-С; С-А. Виды диаграмм трех сплавов аналогичны рассмотренным ранее для двойных систем

Механические свойства материалов.

Под механическими свойствами понимают характеристики, определяющие поведение материала под действием приложенных внешних механических сил. К механическим свойствам относят: сопротивление материала деформации (прочность) и сопротивление разрушению

Механические свойства, определяемые при статических испытаниях.Статическими называются испытания, при которых прилагаемая нагрузка постоянна или меняется медленно и плавно. К ним относятся испытания на растяжение, сжатие, кручение, изгиб, твёрдость.

Диаграмма растяжения. Предел пропорциональности, условный предел упругости, условный предел текучести, физический предел текучести, предел прочности

Напряжение, соответствующее точке А на диаграмме растяжения, – предел пропорциональности . Вообще, предел пропорциональности – это наибольшее напряжение, до которого справедлив закон Гука.

Характеристики, определяющие жесткость, упругость материалов при растяжении и сжатии.

Модуль Юнга определяет жёсткость материала, т.е. сопротивляемость упругой деформации. Е – практически не зависит от структуры и обусловлен силами межатомных связей. Все другие механические свойства являются структурно чувствительными.

Твердость материалов. Методы определения твердости и их особенности

Твёрдость - это свойство материала оказывать сопротивление пластичной деформации при контактном воздействии в поверхностном слое. Твёрдость зависит не только от материала, но и от условий и метода измерения.Определение твёрдости по Роквеллу заключается во вдавливании наконечника с алмазным конусом в образец под действием последовательно прилагаемых предварительной силы нагрузок.Твёрдость по Виккерсу определяется при вдавливании алмазного индентора, имеющего форму правильной 4-хгранной пирамиды, в образец под действием нагрузки и измерении средней величины диагоналей оставшегося отпечатка.Измерение твердости по Шору получило широкое распространение при оценке твердости резиновых и полимерных изделий. Сущность метода заключается в измерении сопротивления резины погружению в нее индентора из закалённой сталипод действием силы давления пружины.

Виды механических испытаний материалов.

Прочность - это способность конструкции сопротивляться разрушению при действии на нее внешних сил (нагрузок).

Жесткость - способность элемента конструкции сопротивляться деформации.

Упругость - это способность твердого деформируемого тела восстанавливать свою форму и объем после прекращения действия внешних нагрузок.

Пластичность - это свойство твердого деформируемого тела до разрушения необратимо изменять свою форму и объем от действия внешних сил.

Твердость – способность материала оказывать сопротивление деформированию и разрушению при местных контактных воздействиях.

Вязкость - это свойство оказывать сопротивление за счет трения происходящего при перемещении элементарных частиц тела относительно друг друга в процессе деформирования. Отметим, что при этом, как показывают результаты экспериментов, сила сопротивления, возникающая за счет внутреннего трения материалов, прямым образом зависит от величины скорости перемещения элементарных частиц относительно друг друга.

Динамические испытания материалов. Ударная вязкость.

Отношение работы, затраченной на разрушение образца к площади его сечения, называется ударной вязкостью КС (Дж/м ). Порог хладоломкости или температурный запас вязкости определяют при испытаниях на ударный изгиб надрезанных образцов при различных температурах.

Постепенное накопление повреждений под действием циклических нагрузок, приводящих к образованию трещин и разрушению, называютусталостью, а свойство материала сопротивляться усталости – выносливостью.

Статические испытания материалов. Испытания на растяжение. Основные характеристики

Статическими называются испытания, при которых прилагаемая нагрузка постоянна или меняется медленно и плавно. К ним относятся испытания на растяжение, сжатие, кручение, изгиб, твёрдость.

Электрические свойства материалов

Основными электрическими свойствами материалов являются - удельное электрическое сопротивление: , где S - площадь поперечного сечения образца, L и R - его длина и сопротивление, удельная электропроводность: .Для проводников -10 (Ом/м) , для полупроводников (Ом/м) -1 , для диэлектриков (Ом/м) -1 .

Для металлов: , где и - удельное сопротивление при температурах Т и 0 К, соответственно: - температурный коэффициент электрического сопротивления ( изменение при изменении температуры на ).

Поляризация диэлектриков. Вектор поляризации, диэлектрическая восприимчивость и проницаемость

Поляризация диэлектриков - смещение связанных электрических зарядов под действием внешнего электрического поля. При этом в материале создаётся собственное внутреннее электрическое поле, направленное против внешнего поля. Механизмы поляризации обусловлены природой химических связей в диэлектриках, но при любом из них в материале образуется электрические диполи, которые характеризуются дипольным моментом: , где q-точечный заряд диполя, l-расстояние между зарядами (плечо диполя). Поляризацию диэлектриков количественно характеризуют дипольным моментом единичного объёма материала или вектором поляризации: , где - дипольные моменты частиц, N - их число в единице объёма. Для изотропных диэлектриков совпадает по направлению и пропорционален напряженности внешнего электрического поля.

Пробой диэлектрика. Виды пробоя.

Пробой диэлектрика – резкое возрастание его электропроводности в электрических полях с напряженностью, превышающей некоторое критическое значение. Пробой может быть разной природы, но всегда приводит к необратимой потере диэлектриками изоляционных свойств в результате шнурования тока по каналу пробоя. Напряженность однородного электрического поля, при которой наступает пробой, называют электрической прочностью или напряженностью пробоя Е_пр диэлектрика.

Магнитные свойства материалов и основные характеристики

2. намагниченность – векторная величина направленная по или против к приложенному полю и равная сумме магнитных моментов атомов единице объёма: (для однородного намагниченного материала).

Виды магнетизма.

5. Антиферромагнетики – материалы, в которых магнитные моменты соседних атомов ориентированы на встречу друг другу (антипараллельно), и поэтому в отсутствии внешнего магнитного поля их намагниченность равна 0.

6. Ферримагнетики – антиферромагнетики с не скомпенсированными магнитными моментами, поэтому они имеют результирующий магнитный момент, доменную структуру и ведут себя во внешнем магнитном поле подобно ферромагнетикам.

Что такое гистерезис и как осуществляется намагничивание вещества

гистерезис – отставание (запаздывание) (магн.индукции)от (напрмагн роля)

Моменты разворачиваются по направлению Н и в сильном магнитном поле материал намагничивается до насыщения (точка А), что соответствует однодоменной структуре с индукцией . При уменьшении индукцияВ будет уменьшаться с запаздыванием по кривой 2 за счет возникновения и роста доменов с магнитным моментом, ориентируемым против внешнего поля. При Н = 0 в образце сохранится остаточная намагниченность, которой соответствует остаточная индукция . Поле, необходимое для размагничивания образца от до 0, коэрцитивной силой - Н . При дальнейшем увеличении напряженности размагничивающего поля образец перемагничивается, т.е. намагничивается до отрицательной индукции насыщения - (точка D). Перемагничиванию образца соответствует кривая 3 (точки - ). Рассмотренная петля гистерезиса называется предельной, если амплитуда Н не обеспечивает достижения насыщения и - , то это непредельная петля гистерезиса.

Нарисовать петлю гистерезиса и пояснить понятия «остаточная индукция», «индукция насыщения» и «коэрцитивная сила».

ОСТАТОЧНАЯ ИНДУКЦИЯ — магнитная индукция в вве при напряжённости магнитного поля, равной нулю.

Коэрцитивная сила — такое размагничивающее внешнее магнитное поле напряженностью , которое необходимо приложить кферромагнетику, предварительно намагниченному до насыщения, чтобы довести до нуля его намагниченность или индукцию магнитного поля внутри

§ 5. Диаграммы состояния двойных сплавов.

Диаграммы состояния в удобной графической форме показывают фазовый состав сплава в зависимости от температуры и концентрации.

Диаграммы состояния строят для условий равновесия или близких к ним.

Равновесное состояние соответствует минимальному значению свободной энергии. Это состояние может быть достигнуто только при очень малых скоростях охлаждения или длительном нагреве. В реальных условиях сплавы находятся в метастабильномсостоянии. Изучение диаграмм фазового равновесия позволяет установить природу метастабильного состояния и условия его использования.

Существуют следующие типы диаграмм состояния:

Iтип диаграмма состояния сплавов с неограниченной растворимостью компонентов в жидком состоянии и отсутствия растворимости в твёрдом состоянии;

IIтип диаграмма с неограниченной растворимостью компонентов в жидком и твёрдом состоянии;

IIIтип диаграмма с неограниченной растворимостью компонентов в жидком состоянии и ограниченной растворимостью их в твёрдом состоянии;

IVтип диаграммы с неограниченной растворимостью компонентов в жидком состоянии и образованием химических соединений в твёрдом состоянии;

Vтип диаграмма с неограниченной растворимостью компонентов в жидком состоянии и полиморфным превращением в твёрдом;

VIтип диаграмма с ограниченной растворимостью компонентов в жидком состоянии и нерастворимостью в твёрдом состоянии.

механическая смесь

механическая смесь — mechaninis mišinys statusas T sritis chemija apibrėžtis Nevienalytis mišinys. atitikmenys: angl. mechanical mixture rus. механическая смесь … Chemijos terminų aiškinamasis žodynas

механическая смесь — ▲ смесь ↑ механический подмешать. намешать. сдобрить. фракция компонент смеси. крошево. раствориться распределиться в общей массе чего л … Идеографический словарь русского языка

Строительные материалы — Эту статью следует викифицировать. Пожалуйста, оформите её согласно правилам оформления статей … Википедия

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Механические смеси образуют компоненты с боль шим различием атомных диаметров, не способные к взаимному растворению в твердом состоянии и не вступающие в химическую реакцию с образованием соединения. При этом каждый из компонентов сохраняет свой тип. [17]

Механическая смесь , содержащая 30 % каптана и 12 % бронопола. [18]

Механическая смесь , содержащая 30 % гексахлорбензола и 50 % тирама. Физико-химические свойства составных частей см. гаммагек-сан и ТМТД. [19]

Механическая смесь , содержащая 1 % этилмеркурхлорида и 20 % гексахлорбензола. Физико-химические свойства составных частей, сведения о ПДК и ДОК, а также о санитарно-гигиенических условиях работы с меркурбензолом см. гранозан и гаммагексан. [20]

Механическая смесь , содержащая 50 % фоцетил алюминия и 25 % фолпета. [21]

Механическая смесь , содержащая 65 % хлорокиси меди ( 37 % меди) и 20 % цинеба. [22]

Механическая смесь , в состав которой входит 30 % квинтоцена и 20 % тирама. [23]

Механическая смесь , содержащая 40 % тирама и 20 % гептахлора. [24]

Механическая смесь , содержащая 40 % тирама, 15 % гамма-изомера ГХЦГ и 10 % трихлорфенолята меди. [25]

Механическая смесь , которая содержит те же составные части, что и фентиурам ( см.), а кроме того, включает 4 % молибдата аммония. [26]

Механические смеси образуются в случаях, если элементы обладают ограниченной растворимостью, а также при наличии химического соединения. Следовательно, механическая смесь может состоять из зерен двух насыщенных твердых растворов или из зерен твердого раствора и химического соединения. [27]

Механическая смесь - это сплав, состоящий из двух или нескольких компонентов, которые не взаимодействуют между собой. Каждый из компонентов присутствует в сплаве в виде зерен. При образовании механической смеси новые кристаллические решетки не образуются, как это происходит в химических соединениях и твердых растворах. В механической смеси каждая из составных частей сохраняет свои специфические свойства. Примером механической смеси может служить сплав свинца с сурьмой. [28]

Механические смеси образуются при кристаллизации многих двойных сплавов, например Pb-Sb, A1 - Си. При металлографическом анализе на шлифе видны кристаллиты разных компонентов, образующих механическую смесь. Химический анализ показывает также разные элементы. Рентгеноструктурный анализ показывает два типа кристаллических решеток, образующих такую смесь. [29]

Механические смеси в зависимости от агрегатного состояния среды и распределенных в ней других веществ имеют специальные названия: суспензия, эмульсия, аэрозоль, пена. [30]

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Механическая смесь - это сплав, состоящий из двух или нескольких веществ ( компонентов), которые не взаимодействуют между собой. При образовании механической смеси новые кристаллические решетки не образуются, как это происходит в химических соединениях и твердых растворах. В механической смеси каждая из составных частей сохраняет свои специфические свойства. Примером механической смеси может служить сплав свинца с сурьмой. Из такого сплава при содержании около 6 % сурьмы изготовляют пластины автомобильных аккумуляторов. [46]

Механическая смесь получается тогда, когда вещества, из которых образован сплав, не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не вступают в химическую реакцию с образованием соединения. В этом случае сплав будет состоять из смеси кристаллов веществ, входящих в его состав, которые сохраняют свои кристаллические решетки и не оказывают никакого влияния друг на друга. Суммарные свойства сплава зависят от той пропорции, в которой вещества входят в сплав. Чем больше компонента входит в состав сплава, тем ближе свойства сплава к свойствам этого компонента. Образование механической смеси происходит при любых соотношениях компонентов. [48]

Механическая смесь ( кривая 1) характеризуется тремя эн-доэффектами, которые соответствуют: плавлению не вступившей во взаимодействие с оксидом цинка части стеариновой кислоты; эвтектическому плавлению системы сложного состава, образованного адсорбцией компонентов на поверхности частиц оксида цинка; эвтектическому плавлению части бинарной смеси ДБТД-МВТ, не адсорбированной на частицах оксида цинка из-за его недостаточной концентрации в сложной смеси. [50]

Механическая смесь ( рис. 1.7, д) образуется, когда компоненты сплава не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не вступают в химическую реакцию с образованием химического соединения. При этом образуется двухфазная структура сплава, представленная чередующимися зернами чистых компонентов Л и В. [53]

Механическая смесь двух ( или более) видов кристаллов, одновременно кристаллизовавшихся из жидкости, называется эвтектикой. [54]

Механические смеси образуют сплавы свинца и сурьмы, свинца и олова, цинка и олова, алюминия и кремния и др. Рассмотрим построение диаграммы на примере сплава свинца с сурьмой. [55]

Механические смеси имеют хорошие литейные свойства. Особенно это относится к эвтектическим сплавам, которые обладают большей жидкотекучестью и меньшей температурой плавления, чем составляющие их компоненты. [56]

Механическая смесь выявляется на уровне отдельных зерен или их частей, т.е. на уровне микроструктуры, а не тонкой структуры как в данном случае. [57]

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Механические смеси , полученные посредством встряхивания очень тонко измельченных трудно растворимых веществ с водой, очень нестойки. Частицы твердой фазы такой суспензии пребывают в состоянии непрерывного броуновского движения, тем более оживленного, чем они мельче. В то же время все эти частицы падают под влиянием силы тяжести и при том тем быстрее, чем больше их радиусы. Взаимные столкновения отдельных частиц взвеси, происходящие в процессе броуновского движения, сопровождаются их слипанием - агрегацией. В результате этого процесса, по мере старения такой механической смеси, число мелких частиц уменьшается, а крупных растет. Это приводит к дальнейшему ускорению оседания твердой фазы вплоть до полного отделения ее от жидкости. [3]

Механические смеси , полученные при энергичном встряхивании тонко измельченного трудно растворимого твердого вещества с какой-нибудь жидкостью, например водой, имеют электропроводность этой последней. Частицы твердой фазы в этом случае не испытывают заметного воздействия со стороны введенных в раствор заряженных электродов, а это может быть лишь в том случае, если они сами не заряжены. [4]

Механическая смесь : соосажденные лаураты бария и кадмия ( 1: 2), лау-рат цинка, глицерин, масло соевое эпоксидированное ( см.), дифенилолпропан ( см.), эфир этиленгликоля на основе фталевой и метакриловой кислоты. [5]

Механические смеси могут состоять из кристаллов ( зерен) чистых компонентов, насыщенных твердых растворов и химических соединений. При образовании механической смеси кристаллические решетки фаз не изменяются. [6]

Механические смеси получаются в случаях, когда компоненты не обладают полной взаимной растворимостью. Такая структура называется гетерогенной. [7]

Механическая смесь двух ( и более) видов кристаллов, одновременно кристаллизующихся из жидкости, носит название эвтектики. Эвтектика имеет строго определенную концентрацию и переходит из жидкого состояния в кристаллическое при постоянной и наиболее низкой для данной системы температуре. Сплав, состоящий только из эвтектики, носит название эвтектического сплава. В данном случае таким сплавом является сплав с 13 % Sb. Сплавы Pb-Sb, содержащие менее 13 % Sb, называют доэвтектическими, а сплавы с содержанием более 13 % Sb - заэвтектическими. [8]

Механические смеси образуются в тех случаях, когда сплавляемые компоненты не образуют ни твердых растворов, ни химических соединений. Под микроскопом в структуре видны кристаллы обоих компонентов, а при рентгеноструктурном анализе кристаллические решетки обоих элементов наложены одна на другую. [9]

Механическая смесь образуется в тех случаях, когда компоненты не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не образуют между собой химического соединения. [10]

Механическая смесь образуется в тех случаях, когда компоненты не способны к взаимному растворению в твердом состоянии и не образуют между собой химического соединения. [11]

Механическая смесь - отсутствует взаимодействие между компонентами, пет взаимного растворения, компоненты не вступают в химические реакции и их кристаллические решетки различны; например, эвтектические сплавы, имеющие самую низкую температуру плавления. [13]

Механическая смесь образуется тогда, когда при кристаллизации компоненты сплава обладают полной нерастворимостью в твердом состоянии. Металлы, образующие такие сплавы, сохраняют свою кристаллическую решетку. Такое строение имеет сплав свинца с сурьмой. При рассмотрении шлифа этого сплава под микроскопом видны зерна свинца и зерна сурьмы. [15]

Механические смеси.

Если элементы, входящие в состав сплава, при кристаллизации из жидкого состояния не растворяются друг в друге и не взаимодействуют, то образуется механическая смесь.

При кристаллизации у каждого из таких компонентов образуется своя кристаллическая решетка.

В структуре различаются зерна каждого из компонентов, т.е. образуются две фазы. Механические смеси кристаллизуются из жидкости при постоянной температуре. При этом компоненты кристаллизуются обособленно друг от друга, но одновременно.

Механическую смесь могут образовывать не только компоненты, но и два твердых раствора или один из компонентов и ограниченный твердый раствор.

В металловедении механическую смесь двух компонентов называют эвтектикой.

Эвтектика – механическая смесь двух и более компонентов, кристаллизующихся при постоянной температуре одновременно и обособленно друг от друга.

Обозначение механических смесей: ( А + В ),

или в случае твердых растворов: ( α + γ ).

Химические соединения.

Если элементы, составляющие сплав, взаимодействуют друг с другом, то образуются химические соединения. Они имеют однородную структуру (одну фазу). Химические соединения имеют постоянную температуру плавления и кристаллизации. Кристаллические решетки химического соединения и исходных элементов различаются.

В химическом соединении сохраняется определенное соотношение атомов элементов, позволяющее выразить их состав стехиометрической пропорцией в виде формулы А_nВ_m.

Химические соединения обладают очень высокой твердостью. Например, соединение железа с углеродом Fe₃C. Его твердость в 10 раз выше, чем твердость чистого железа. В отличие от твердых растворов химические соединения характеризуются высокой хрупкостью, поэтому они непригодны для механической обработки.

ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ СПЛАВОВ

Диаграмма состояния сплавов – графическое изображение фазового и структурного состояния сплавов при определенной температуре и определенной концентрации компонентов.

Диаграммы состояния сплавов строятся в координатах температура и концентрация компонентов.

В зависимости от типа взаимодействия компонентов в сплаве диаграммы состояния имеют разный вид.

Все диаграммы состояния строятся экспериментально методом термического анализа.

Метод термического анализа.

Чтобы построить диаграмму состояния, выбирают несколько сплавов различной концентрации компонентов и нагревают их выше температуры плавления до жидкого состояния. Затем опять охлаждают до комнатной температуры. В процессе охлаждения строят серию кривых охлаждения в координатах температура и время. Затем фиксируют на кривых охлаждения точки перегибов, остановки и площадки, которые соответствуют фазовым и структурным превращениям, происходящим в сплавах в процессе охлаждения. Эти точки называют критическими температурами.

Затем значения этих температур наносят на заготовку для диаграммы состояния, соединяют как геометрическое место точек и получают линии диаграммы.

Дополнительно к термическому анализу для изучения превращений в сплаве проводится изучение микроструктуры в микроскопе.

Вид диаграммы зависит от того, какой тип сплава образуется при кристаллизации – механическая смесь, твердый раствор или химическое соединение. По этому признаку сплавы делят на группы, каждая из которых имеет типичную диаграмму состояния (I , II , III и IV рода). Рассмотрим примеры каждого типа диаграммы состояния.

Механические смеси.

При кристаллизации у каждого из таких компонентов образуется своя кристаллическая решетка.

В металловедении механическую смесь двух компонентов называют эвтектикой.

Обозначение механических смесей: ( А + В ),

или в случае твердых растворов: ( α + γ ).

Химические соединения.

ДИАГРАММЫ СОСТОЯНИЯ СПЛАВОВ

Диаграммы состояния сплавов строятся в координатах температура и концентрация компонентов.

В зависимости от типа взаимодействия компонентов в сплаве диаграммы состояния имеют разный вид.

Все диаграммы состояния строятся экспериментально методом термического анализа.

Метод термического анализа.

§ 3. Механические смеси.

Механическая смесьдвух чистых металлов А и В получается в том случае, когда в процессе кристаллизации сплава из жидкого состояния разнородные атомы не входят в общую кристаллическую решётку, а образуют самостоятельные кристаллы. Кристаллы каждого из металлов, находящихся в этом сплаве, имеют тоже строение и свойства, которыми они обладают в куске чистого металла. Этот случай соответствует полной нерастворимости компонентов в твёрдом состоянии. Кристаллы элементов , входящих в сплав, образуют простуюмеханическую смесь.

Эта смесь может состоять из кристаллов различной формы и размеров т. е. различной дисперсности.

Механическая смесь – это смесь двух фаз.

Механические смеси

Сплавы, элементы которых имеют различные по типу кристаллические решетки и состоят из атомов, резко отличающихся своими размерами и электронным строением, образуют при кристаллизации механические смеси.

Механические смеси могут состоять из чистых элементов, твердых растворов, химических соединений. При кристаллизации механической смеси каждый компонент самостоятельно и поочередно образует кристаллы. Такие чередующиеся кристаллы механической смеси значительно отличаются один от другого свойствами.

Сплавы, кристаллизующиеся в виде механических смесей, обладают высокими литейными свойствами. Механические свойства таких сплавов имеют среднее значение свойств компонентов, входящих в сплав, и изменяются прямо пропорционально количеству составляющих компонентов. Сплавы, структура которых представляет собой механическую смесь, как правило, плохо поддаются обработке металлов давлением, потому что состоят из кристаллов, которые сильно отличаются один от другого пластическими свойствами.

§ 4. Правило фаз.

Закономерности всех изменений системы в зависимости от внутренних и внешних условий подчиняются правилу фаз Гиббса.

Правило фазустанавливает возможное число фаз и условия, при которых они могут существовать в данной системе.

Правило фаз применимо только для равновесных условий.

Правило фазустанавливает зависимость между числом степеней свободы, числом компонентов и числом фаз:

Где С – число степеней свободы системы (вариантность)

К – число компонентов, образующих систему

Р – число внешних переменных факторов (температура, давление)

Ф – число фаз, находящихся в равновесии.

Под числом степеней свободы(вариантностью системы) понимают возможность изменения температуры, давления и концентрации без изменения числа фаз, находящихся в равновесии.

Применяя правило фаз к металлам, во многих случаях можно принять изменяющимся только один фактор – температуру, т. к. давление мало влияет на фазовое равновесие сплавов (за исключением очень высокого), тогда правило фаз примет вид:

Т. к. число степеней свободы не может быть меньше 0 и не может быть дробным числом, то число фаз в системе не может быть больше числа компонентов плюс 1. Значит, в двойном сплаве не может быть больше 3 фаз, а в тройном – 4.

Если в равновесии находится максимальное число фаз (3), то число степеней свободы системы равно 0 (С=0). Такое равновесие наз. нонвариантным (безвариантным). При таком равновесии сплав из данного числа фаз может существовать только при определённых условиях: при постоянной температуре и определённом составе всех находящихся в равновесии фаз. Это означает, что превращение начинается и заканчивается при одной постоянной температуре.

При уменьшении числа фаз система может быть моновариантной(С=1) (одновариантной) илибивариантной(С=2) (двухвариантной).

Читайте также: