Твердые растворы

ТВЕРДЫЕ РАСТВОРЫ, твёрдые фазы переменного состава, в к-рых атомы различных элементов смешаны в известных пределах или неограниченно в общей кристаллической решётке. Растворимость в твёрдом состоянии свойственна всем кристаллич. твёрдым телам. В большинстве случаев эта растворимость ограничена узкими пределами, но известны системы с непрерывным рядом Т. р. (напр., Сu - Аu, Ti - Zr, Ge - Si, GaAs - GaP). По существу все кристаллич. вещества, известные как "чистые" или "особо чистые", являются Т. р. с очень малым содержанием примесей, поскольку абс. чистота практически недостижима. В природе широко распространены Т. р. минералов. Наличие широкой области Т. р. на основе соединений или гл. обр. металлов имеет громадное значение в технике, т. к. образующиеся при этом сплавы отличаются более высокими механическими, физическими и др. свойствами, чем исходные компоненты. При распаде Т. р. сплавы приобретают новые, часто особые свойства.

Примесные атомы или атомы легирующих элементов могут образовывать с матрицей осн. кристалла либо Т. р. замещения, либо Т. р. внедрения; это зависит в основном от двух факторов: размерного и электрохимического. Известны два полуэмпирич. правила Юм-Розери, согласно к-рым Т. р. замещения образуются лишь теми атомами, к-рые, во-первых, имеют близкие по размерам радиусы (отличающиеся не более чем на 15%, а в случае Т. р. на основе Fe - не более чем на 8%) и, во-вторых, электрохимически подобны (находятся не слишком далеко друг от друга в ряду напряжений). Т. р. внедрения образуются в тех случаях, когда размеры атомов компонентов существенно отличаются друг от друга и возможно внедрение атомов одного сорта в пустоты (междоузлия) кристаллич. решётки, образованной атомами другого сорта. Образование подобных Т. р. типично для растворения в металлах таких неметаллов, как бор, кислород, азот и углерод. Т. р. как замещения, так и внедрения могут быть либо неупорядоченными - со статистич. распределением атомов в решётке, либо частично или полностью упорядоченными - с определ. расположением атомов разного сорта относительно друг друга. Полностью упорядоченные Т. р. принято называть сверхструктурными. В нек-рых случаях в Т. р. атомы одного сорта могут стремиться к объединению, образуя скопления, к-рые, в свою очередь, могут определ. образом ориентироваться или упорядочение распределяться. Экспериментальные данные об упорядочении Т. р. получают в основном при изучении диффузного рассеяния рентгеновских лучей. Т. р., находящиеся в термодинамич. равновесии, в макроскопич. масштабе можно считать истинно гомогенными; однако при этом они не обязательно гомогенны при рассмотрении в атомном масштабе. Наряду с двумя осн. типами Т. р.- замещения и внедрения - может быть выделен и третий тип - Т. р. вычитания, образованные вакантными узлами кристаллич. решётки. Существуют и неметаллич. системы, к-рые относят к Т. р., обладающие весьма ценными свойствами и широко используемые в совр. технике, напр, полупроводники и ферриты.

По материалам БСЭ.

Категория: Т | Добавил: lascheggia (15.10.2015)
Просмотров: 293