А   Б  В  Г  Д  Е  Є  Ж  З  І  Ї  Й  К  Л  М  Н  О  П  Р  С  Т  У  Ф  Х  Ц  Ч  Ш  Щ  Ю  Я 


Атом - розчинена речовина

Атоми розчиненої речовини можуть або заміщати атоми розчинника, утворюючи так званий твердий розчин заміщення, або впроваджуватися в грати розчинника, утворюючи твердий розчин ппетреіія.

Атоми розчиненої речовини С розташовуються між атомами А, як це схематично показано на фіг.

Поблизу атомів розчиненого речовини в результаті відмінності обсягів атомів цієї речовини і розчинника або відмінності менше, ніж в обсязі зерна. Однак в предекспоненціаль-ний фактор DQ входить лише певна частка перетину цих шляхів від всього перерізу металу.

Поблизу атомів розчиненого речовини виникають області підвищеної рухливості атомів розчинника.

Поблизу атомів розчиненого речовини виникають області підвищеної рухливості атомів розчинника. Це може бути пов'язано з відмінністю обсягів атомів розчиненого речовини і розчинника, що призводить до спотворення решітки, або з відмінністю електронної щільності поблизу і вдалині від атомів розчиненого речовини. В результаті самодифузія проходить в неоднорідному середовищі при цьому області підвищеної активності пересуваються разом з розчиненими атомами.

Можна уявити атом розчиненого речовини як потенційну яму з надлишком позитивного заряду MZ, причому потенціал зменшується з відстанню швидше, ніж 1 /г (фіг. Тоді можна вважати, що падаючі електронні хвилі розсіюються цієї потенційної ямою. При розгляді явищ розсіювання корисно перейти до сферичним хвилям.

Можна уявити атом розчиненого речовини як потенційну яму з надлишком позитивного заряду ehZ, причому потенціал зменшується з відстанню швидше, ніж 1 /г (фіг. Тоді можна вважати, що падаючі електронні хвилі розсіюються цієї потенційної ямою. При розгляді явищ розсіювання корисно перейти до сферичним вблнам .

сплави різних типів. а-сплави заміщення. б-сплави впровадження. Світлі гуртки відповідають атомам основного металу в сплаві кольорові - атомам інших компонентів сплаву. У сплавах впровадження атоми розчиненої речовини утворюють додаткові зв'язки з сусідніми атомами в порівнянні з чистим розчинником, а це призводить до того, що кристалічна решітка сплаву стає твердіше, міцніше і менш пластичною. Наприклад, залізо, що містить менше 3% вуглецю, набагато твердіше чистого заліза і набуває значно більшу міцність на розтягнення, а також інші цінні фізичні властивості. Так звані м'які (маловуглецеві) стали містять менше 0 2% вуглецю; вони мають високу пластичність ковкістю і використовуються для виготовлення кабелів, цвяхів і ланцюгів. Середні (вуглецеві) стали містять 0 2 - 0 6% вуглецю, вони жорсткіше м'яких сталей і використовуються для виготовлення балок і рейок. Високовуглецеві стали, застосовувані для виготовлення ножиць, ріжучих інструментів і пружин, містять 0 6 посилання - 1 5% вуглецю. При введенні в стали інших елементів отримують різні леговані стали. Одним з найбільш відомих сплавів такого типу є нержавіюча сталь, що містить 0 4% вуглецю, 18% хрому і 1% нікелю. Сплави типу твердих розчинів відрізняються від звичайних хімічних сполук тим, що мають довільний, а не постійний склад. Ставлення змісту неметалічних елементів до металевих може варіювати в них в широких межах, що дозволяє надавати цим матеріалам найрізноманітніші фізичні і Хімічні властивості.

За способом розміщення атомів розчиненого речовини в кристалах-розчинниках розрізняють тверді розчини: заміщення, впровадження і віднімання.

За способом розміщення атомів розчиненого речовини в кристалах-розчинниках розрізняють тверді розчини заміщення, впровадження і віднімання.

У твердих розчинах заміщення атоми розчиненого речовини (речовин) розташовуються по вузлах кристалічної решітки, заміщаючи атоми розчинника. при розчиненні одного металу в іншому завжди утворюються тверді розчини заміщення.

Який конкретний механізм взаємодії атомів розчиненого речовини з дислокаціями: атмосфери Коттрелла або сегрегація атомів на лінії дислокації або на дефекті упаковки, який розширюється в результаті такої сегрегації.

Залежно від розташування атомів розчиненого речовини в кристалічній решітці розрізняються три типи розчинів - заміщення, впровадження, віднімання.

При заміні атомів розчинника меншими атомами розчиненого речовини, розміри осередків грат зменшуються, а при заміні атомів розчинника великими атомами розчиненого речовини, розміри осередків зростають. Ця зміна відбувається приблизно за лінійним законом, в залежності від концентрації.

Фрідель[95]вважає, що атоми розчиненої речовини, а також виділення, що знаходяться близько дислокацій, створюють напруження з певною амплітудою і періодом. Спотворення матриці що викликається когерентними включеннями, сприяє зміцненню кристала. У теорії Мотта і Набарі розглядаються рухомі дислокації в кристалі що містить нерухомі атоми домішки.

При великій різниці в енергіях взаємодії атомів розчиненого речовини один з одним і атомів розчиненого речовини з атомами розчинника в разі великих разбавлений зв'язок між атомами розчиненого компонента відсутня.

При кристалізації солей з розчинів молекули й атоми розчиненого речовини значно зближуються один з одним, що викликає парниковий ефект, в більшості випадків позитивний. У практиці кристалізації теплоту кристалізації 7кр звичайно приймають рівною за величиною і протилежною за знаком теплоті розчинення.

У твердому розчині заміщення атоми розчинника А заміщуються атомами розчиненого речовини В. Результатом більш низької енергії впорядкованого розподілу атомів В по вузлах решітки розчинника (в порівнянні з разупорядоченності) є тенденція до впорядкування. Оскільки, однак, впорядковане розташування атомів В характеризується більш низькою ентропією, ніж невпорядковане, то з підвищенням температури починає проявлятися тенденція до разупо-рядоченію.

Межузельний механізм дифузії має місце в тих випадках, коли атоми розчиненої речовини знаходяться в междоузлиях (наприклад, дифузія Н, Li в Ge і Si); він повинен переважати в будь-якому неметалічному твердому тілі в якому запроваджений атом не дуже спотворює грати.

Перш за все можна припустити, що властивість змінюється пропорційно числу атомів розчиненого речовини адитивно і однаково для всіх додаються компонентів.

Схема спотворення будови одновимірного сплаву. У твердих розчинах заміщення, що виникли на основі хімічного елемента, атоми розчиненої речовини заміщають в кристалічній решітці атоми розчинника, розподіляючись серед них статистично.

На поверхні позитивного електрода ( анода) іони, молекули або атоми розчиненої речовини окислюються, а на поверхні негативного електрода (катода) відновлюються. Продукти відновлення виділяються на катоді або вступають з ним в хімічну реакцію.

У бінарному сплаві де в розрахункову схему необхідно ввести енергію взаємодії атомів розчиненого речовини з дислокацією при утворенні сегрегації або виділень нової фази, положення ускладнюється. Облік цього чинника вкрай складний. У цій роботі було показано, що і в даному випадку дислокації є переважними центрами утворення нової фази, причому ймовірність зародження критичного центру на дислокаціях швидко зростає в міру збільшення параметра ссь А /а, де А - величина, що залежить від енергії дислокації і концентраційного перерозподілу домішки між обсягом матриці і сегрегацією; а - поверхнева енергія на кордоні кристала нової фази і матриці.

У бінарному сплаві де в розрахункову схему необхідно ввести енергію взаємодії атомів розчиненого речовини з дислокацією при утворенні сегрегації або виділень нової фази, положення ускладнюється. Облік цього чинника вкрай складний. У цій роботі було показано, що і в даному випадку дислокації є переважними центрами утворення нової фази, причому ймовірність зародження критичного центру на дислокаціях швидко зростає в міру збільшення параметра СЦ) А /а, де А - величина, що залежить від енергії дислокації і концентраційного перерозподілу домішки між обсягом матриці і сегрегацією; а - поверхнева енергія на кордоні кристала нової фази і матриці.

Будова твердих розчинів характеризується тим, що в решітку основного металу розчинника входять атоми розчиненої речовини, які або заміщають атоми розчинника, утворюючи так званий твердий розчин заміщення, або впроваджуються в решітку розчинника, утворюючи твердий розчин впровадження. Вагові співвідношення компонентів цих розчинів можуть бути дуже різними.

При великій різниці в енергіях взаємодії атомів розчиненого речовини один з одним і атомів розчиненого речовини з атомами розчинника в разі великих разбавлений зв'язок між атомами розчиненого компонента відсутня.

Це означає, що всі місця в розчині впровадження в решітці розчинника зайняті атомами розчиненого речовини. Однак в наступних роботах було припущено, що відштовхування перешкоджає атомам вуглецю зайняти всі місця впровадження.

Тверді розчини заміщення утворюються в результаті часткової заміни деяких атомів кристалічної решітки розчинника на атоми розчиненої речовини. Прикладом твердих розчинів заміщення може служити система NaCl - f - KCl, в ній атоми хлору і атоми металу закономірно чергуються в обсязі кристала. Але вузли решітки, призначені для металевих атомів, хаотично розподілені між атомами натрію і калію.

Вандор[213]досить успішно застосував ці вирази, намагаючись пояснити різницю в міцності зв'язків атомів розчиненого речовини і розчинника, і використовував одну з форм теорії регулярних розчинів. Як буде видно (див. Розділ 3.2), вираз (30) зазвичай добре підходить до металевих систем з позитивними і негативними відхиленнями до тих пір, поки не виходить крайній випадок незмішуваності. На практиці ж користуватися цією теорією важко.

Зростання концентрації легуючих елементів до поверхні пояснюють в[121, 122]як результат пружного взаємодії - дії атомів розчиненого речовини з дислокаціями, що генеруються в процесі тертя. У локальних ділянках, а потім і в деяких областях робочої поверхні можуть розвиватися досить значні температури, тому в ряді випадків на ділянках мікроконтакта в результаті дифузійних процесів утворюється нова фаза, істотно змінює процес тертя і зношування. У роботі[52]відзначена поява впорядкованої фази Fe3AlC на поверхні чавунного зразка в результаті тертя в маслі пари магнієвий високоміцний чавун - алюмінієвий сплав.

Будова твердих розчинів на основі одного з компонентів сплаву таке, що в решітку основного металу-розчинника входять атоми розчиненої речовини. Тут можливі два принципово різних випадку.

Для всіх перерахованих випадків взаємодії атомів в твердих розчинах зберігається тип кристалічної решгткі властивий металу-розчинника, хоча атоми розчиненої речовини спотворюють і змінюють розміри решітки основної речовини.

Для того щоб обчислити коефіцієнт дифузії домішки в кристалі необхідно вміти визначати внесок в кінетичну енергію кристала атома розчиненої речовини і його сусідів.

Будова твердих розчинів на основі одного з компонентів сплаву таке, що в решітку основного металу - розчинника входять атоми розчиненої речовини. Тут можливі два принципово різних випадку. 
Абсолютно ясно, що вимір коефіцієнта кореляції дає можливість однозначно визначити діючий механізм дифузії і розрахувати відносні швидкості перескоку атомів розчиненого речовини і розчинника в розчині. Для знаходження коефіцієнта кореляції існують два методи. Один, найбільш уживаний, складається в порівнянні коефіцієнтів дифузії двох ізотопів того речовини, в якому відбувається дифузія. Він носить назву методу изотопического ефекту, або масового ефекту. Інший метод полягає в порівнянні коефіцієнта дифузії з іонною провідністю даної речовини. Метод провідності застосовується тільки при дослідженні самодиффузии в іонних провідниках.

При заміні атомів розчинника меншими атомами розчиненого речовини, розміри осередків грат зменшуються, а при заміні атомів розчинника великими атомами розчиненого речовини, розміри осередків зростають. Ця зміна відбувається приблизно за лінійним законом, в залежності від концентрації.

Якщо з (г) 1 то кристал з дефектами можна розглядати як твердий розчин, в якому точкові дефекти є атомами розчиненого речовини.

Якщо в результаті наприклад, хімічної реакції, концентрація розчиненого речовини ка збільшується або якщо температура системи зменшується, то дифузний шар конденсується уздовж лінії дислокації у вигляді ряду атомів розчиненого речовини. Можливо, що цей ряд спочатку потовщується або утворює пластинки, перпендикулярні площині ковзання, після чого з'являються окремі зародки; цього процесу сприяє велика щільність дифузного шару.

У процесі пластичної деформації руху дислокацій перешкоджає ряд факторів, найважливішими з яких є: 1) поля напружень, створені іншими дислокаціями; 2) межі субзерен і зерен, атоми розчинених речовин, частинки інших фаз і поверхневі плівки.

Для неідеального розведеного розчину, що характеризується утворенням комплексів з взаємодіючих частинок, на додаток до основних припущень решеточной теорії рідин[4]необхідно вимагати, щоб число молекул розчинника М значно перевершувало число атомів N розчиненої речовини (М N), що дозволить як і раніше знехтувати межкомплексним взаємодією.

Атоми розчиненого компонента знаходяться в решітці розчинника, при цьому можливі наступні види розчинів (рис. 6): а - твердий розчин заміщення, коли атоми розчинника частково замінені в решітці атомами розчиненого компонента, і б - твердий розчин впровадження, коли атоми розчиненої речовини впроваджені в решітку між атомами розчинника.

Кристалічна решітка о.ц.к а - чистий метал. б - тверді розчин заміщення. розчин впровадження. | Крива частоти. При утворенні твердого розчину зберігається решітка одного з елементів і цей елемент називається розчинником. Атоми розчиненої речовини спотворюють і змінюють середні розміри елементарної комірки розчинника.

Іншим типом перешкод для руху дислокацій є тертя решітки, змінюється по періодичному закону і пов'язане з силами Пайерлса. Атоми розчиненої речовини також чинять гальмівний вплив на процес ковзання дислокацій. Нарешті дисперсні частинки другої фази в більшій мірі перешкоджають руху дислокацій, якщо вони не перерізаються дислокацією. У цьому випадку змінна дислокація може рухатися за умови, що лінія дислокацій здатна огинати перешкоди. Введення перешкод підвищує кількість дисл каций, затриманих в сплаві в одиницю часу, тобто підвищує ентропію системи. Тому необхідна оптимізація структури з точки зору щільності включень другої фази.

Атоми розчиненої речовини розташовуються в цьому випадку в междоузлиях решітки розчинника. Такі кристали називаються твердими розчинами II роду.

При утворенні твердого розчину зберігається решітка одного з елементів і цей елемент називається розчинником. Атоми розчиненої речовини спотворюють і змінюють середні розміри елементарної комірки розчинника.

Атомно-кристал-вої структура твердого розчину (схема. А - твердий розчин заміщення. Б - твердий розчин впровадження. Це умова називають розмірний фактор. У твердих розчинах атоми розчиненої речовини, як правило, розподіляються в решітці розчинника статистично. Навколо атома розчиненої речовини виникають місцеві спотворення просторової решітки, які призводять до зміни властивостей і середнього періоду решітки. Розчинення елементів з меншим атомним радіусом, ніж атомний радіус розчинника, викликає зменшення середнього періоду решітки, а з великим - його збільшення.