BUDOWA STOPÓW METALI

Stopy metali

• Substancje wieloskładnikowe, w których co najmniej jeden

składnik jest metalem, wykazujące charakter metaliczny

• Skład chemiczny: stężenie masowe lub atomowe
• Stopy jedno- lub wielofazowe
• Faza: jednorodna część stopu oddzielona granicą

międzyfazową

• Układ: zbiór faz w stanie równowagi termodynamicznej
• Składniki stopów: pierwiastki, roztwory stałe, fazy

międzymetaliczne i międzywęzłowe

Roztwory stałe

• Jednorodna faza o wiązaniu metalicznym i strukturze

krystalicznej o własnościach metalicznych

• Rozpuszczalnik i pierwiastek rozpuszczony
• Roztwory podstawowe: rozpuszczalnikiem jest pierwiastek
• Roztwory wtórne: rozpuszczalnikiem jest faza

międzymetaliczna

• Roztwory stałe ciągłe i graniczne

Reguły Hume-Rothery`ego

tworzenia roztworów stałych ciągłych

• Typów sieci: oba składniki mają ten sam typ struktury

krystalicznej

• Wielkości atomów: całkowita rozpuszczalność przy

stosunku promieni atomowych <1,08, tylko ograniczona

dla >1,15

• Elektrowartościowości ujemnej: im mniejsza różnica

elektrowartościowości, tym większa możliwość tworzenia

roztworów stałych

• Względnych wartościowości: dla miedziowców

rozpuszczalność metali o wyższej wartościowości w

metalach jednowartościowych jest większa niż odwrotnie

Roztwory stałe

• Międzywęzłowe graniczne; ekspansja sieci.

Tworzy np.. Fe z B, O, C, H, N

• Różnowęzłowe ciągłe lub graniczne;

ekspansja lub kontrakcja sieci

Nadstruktury

• W niektórych roztworach stałych

róznowęzłowych o określonym stężeniu
przemiana nieporządek – porządek w
trakcie chłodzenia lub wygrzewania

• Wzory AB, AB3, A3B

Umocnienie roztworów stałych

• Pokonywanie przez dyslokacje pól naprężeń

(Motta-Nabarro)

• Sprężyste blokowanie ruchu dyslokacji (Cotrella)
• Chemiczne blokowanie rozszczepionych

dyslokacji (Suzuki)

• Geometryczne blokowanie ruchu dyslokacji

(Fishera)

Fazy międzymetaliczne

• Struktura krystaliczna różna od struktury każdego ze

składników

• Uporządkowane rozmieszczenie atomów
• Przewaga wiązania metalicznego
• Wzory podobne do wzorów związków chemicznych przy

braku związku z wartościowością pierwiastków;

odchylenia od stechiometrii

• Roztwory stałe wtórne: różnowęzłowe, międzywęzłowe,

pustowęzłowe

• Klasyfikacja wg stężenia elektronowego lub wielkości

atomów

Fazy elektronowe

• Stężenie elektronowe: stosunek liczby elektronów

wartościowości do liczby atomów w komórce
elementarnej (czynnik elektrochemiczny)

• Roztwory stałe wtórne o wyraźnych

właściwościach metalicznych

• Trzy wartości stężenia elektronowego: 21/14

(3/2), 21/13, 21/12 (7/4)

Fazy Lavesa

• Tworzą się przy stosunku promieni atomowych

1,05-1,68

• Wzór AB

2

• M.in. w stopach Fe, Mn, Cr i Mo z innymi

metalami

Fazy o strukturach siatek kagome

• Fazy

σ, P, R, µ, δ

• Charakter roztworów stałych wtórnych
• Powstają po długotrwałym wygrzewaniu

roztworów stałych podstawowych

Fazy międzywęzłowe

• Struktury proste r

X

/r

M

≤ 0,59, złożone >

0,59

• Proste: M

4

X, M

2

X, MX, MX

2

Węgliki

Azotki i węglikoazotki