Сплавы, образующие гетерогенные структуры

Гетерогенные структуры (в электротехнической литературе их называют сплавами «механическая смесь») образуются тогда, когда компоненты сплава не вступают друг с другом в химическое взаимо­действие с образованием устойчивых химических соединений и не растворяются друг в друге в твердом состоянии.

В сплавах с гетерогенной структурой каждый компонент (напри­мер, химический элемент) кристаллизуется самостоятельно, образуя соответствующую фазу. Фазы и создают гетерогенность структуры сплава. Каждая фаза имеет кристаллическую решетку, соответст­вующую данному компоненту.

Этот тип сплавов (например, Pb—Sb, Zn—Sn, Pb—Bi, Cu—W и др.) образуется при сплавлении компонентов с большой разницей атомных радиусов и значительным различием электрохимических свойств. Чем больше эти различия, тем меньше растворимость ком­понентов друг в друге. Вообще в реальных сплавах абсолютной вза­имной нерастворимости компонентов не бывает. Небольшое количество одного из компонентов сплава, как правило, растворяет­ся в другом компоненте.

Гетерогенные структуры также формируются, когда компоненты сплава ограниченно (частично) растворимы в твердом состоянии или образуют устойчивые химические соединения (см. гл. 10.3.2 и 10.3.3).

Рассмотрим диаграмму состояния сплавов, образующих гетеро­генные структуры (рис. 10.7, а), характер изменения удельного элек­трического сопротивления р и его температурного коэффициента ТКр, предела прочности на разрыв а_в и твердости НВ этих сплавов (см. рис. 10.7, б) и структуру сформировавшихся сплавов (рис. 10.8) в зависимости от концентрации компонентов.

0% РЬ(А) Рис. 10.7. Диаграмма состояния сплавов, образующих гетерогенные структуры (а) и изменения механических и электрических свойств в зависимости от состава (б)

Кривая АСВ отвечает началу затвердевания всех сплавов и назы­вается температурой ликвидуса (от лат. liquidus — жидкий). Прямая DCE соответствует концу затвердевания сплавов и называется темпе­ратурой солидуса (от лат. solidus — твердый). Выше линии ликвидуса все сплавы этой системы (Pb—Sb или в общем виде А + Б) находятся в жидком состоянии и образуют раствор. Ниже этой линии имеется жидкий раствор плюс кристаллы РЬ (ниже линии АС) и кристаллы Sb (ниже линии СВ). Таким образом, по линии АС из жидкого рас­твора кристаллизуется компонент А (РЬ), образуя а-фазу, а по линии СВ — компонент Б (Sb), образуя р-фазу. В чистом виде РЬ начинает кристаллизоваться при температуре 327 °С, Sb — 631 °С; у сплавов эти температуры ниже. Твердый сплав, состав которого отвечает точ­ке С, имеет гетерогенную структуру и представляет собой механиче­скую смесь двух твердых фаз (а- и р-фазы; в нашем случае смесь кристаллов РЬ и Sb) в определенных соотношениях друг с другом и одновременно кристаллизующихся из жидкого раствора, при самой низкой для данной системы сплавов температуре. Для системы спла­вов Pb—Sb соотношение компонентов в точке С составляет 87 % РЬ и 13 % Sb. Такую структуру называют эвтектикой (от греч. eutektos — легко или хорошо плавящаяся), сплав — эвтектическим, температу­ру, при которой образуется этот сплав, — эвтектической температу­рой, а состав сплава — эвтектическим составом.

50б

100% Sb(£)

0% РЬ(А)

Эвтектика формируется также в сплавах с ограниченной растворимо­стью компонентов в твердом состоянии или создающих устойчивые химиче­ские соединения. Эвтектикой является не только механическая смесь мел­ких кристаллов а- и р-фазы, она также может состоять из кристаллов а- и р-фазы, имеющих форму пластинок, равномерно чередующихся между со­бой и образующих колонии. Иногда обе фазы в колониях непрерывно раз-

Дата добавления: 2015-08-09