59506 IMG4 035 (2)

34 2. Budowa stopów

Ogólne warunki tworzenia się faz międzymetalicznych określają kryteria Hunie. •Rotheryego, a zwłaszcza czynniki elektrochemiczny i wielkości atomu oraz dodat. kowy czynnik stężenia elektronowego. Stężeniem elektronowym jest stosunek liczby elektronów wartościowości atomów składników fazy do liczby ich atomów, odniesiony do objętości komórki sieciowej. W poszczególnych rodzajach faz międzymeta-licznych różna jest rola tych czynników.

Przegląd najważniejszych rodzajów faz międzymetalicznych przedstawia się następująco.

Fazy elektronowe. Fazy elektronowe, albo fazy Hume-Rothery'ego, są najbardziej zbliżone do roztworów stałych. Tworzą się w układach pierwiastków typowo metalicznych szeregu:

Mn, Fe, Co, Ni, Cu, Rh, Pd, Ag, Pt, Au, z pierwiastkami o słabiej zaznaczonych cechach metalicznych szeregu:

Be, Mg, Al, Si, Zn, Ga, Ge, Cd, In, Sn, Sb, Hg.

Ich typ i struktura krystaliczna są zdeterminowane czynnikiem stężenia elektronowego.

Wyróżnia się trzy typy faz elektronowych¹' (tabl. 2.2):

-    fazy p o stężeniu elektronowym 3/2 i strukturach RPC, HZ lub A13 (regularna złożona),

-    fazy y o stężeniu elektronowym 21/13 i strukturze regularnej złożonej; mosiądzu y,

-    fazy e o stężeniu elektronowym 7/4 i strukturze HZ.

Tablica 2.2

Przykłady faz elektronowych

Typ fazy	Stężenie elektronowe	Struktura krystaliczna	Fazy elektronowe
	3/2	RPC (A2)	AuZn. AgZn, CuZn, Cu He, Cu, Al, Cu5Sn, FeAl, NiAI, CoAl
		A13	Au,AL Ag,Al, CoZn,
		HZ (A3)	Au,Sn, AgCd, Ag,Sn, Ag,Al, Ag,Sb
t	21/13	mosiądzu y	Cu,Zn,, Cu„Sn„ Cu,Cd,. Cu„Si„ Mn,Zn„, Ni,Zn2„ Ni,Cd2„ Ag,Zn„ Ag,Cd,
e	7/4	HZ (A3)	CuZn„ Cu,Sn, Cu,Si, AgZn„ AgCd,, Ag,Sn, Ag,AI,, AuZn,

“Przypisane fazom symbole p, y i e są wcześniej ustalonymi symbolami faz w układzie Cu-Zn, na których przykładzie Humc-Rolhery opracował teorię faz elektronowych.

Fazy elektronowe są trwałe w pewnych zakresach stężeń — stanowią wtórne roztwory stałe, często pustowęzłowe, w wyższych temperaturach nie uporządkowane, a w niższych na ogól podlegające przemianie uporządkowania. Fazy elektronowe nie odznaczają się ekstremalnymi właściwościami, toteż nie wywierają istotnego wpływu na właściwości stopów.

Fazy elektronowe tworzą się również w układach wieloskładnikowych, np. w układach Cu-Zn-Sn, Cu-Zn-Al - faza |ł, w układach Cu-Zn-AI i Cu-Zn-Ag - faza y, w układzie Ag-Cu-Zn-Mn - faza e.

Fazy międzywęzłowe. Fazy międzywęzłowe mają bardzo różnorodny charakter. Tworzą się w układach pierwiastków niemetalicznych o bardzo małych promieniach atomowych, jak

H, B, C, N

z pierwiastkami przejściowymi szeregu

Ti, V, Cr, Mn, Fe, Ni, Zr, Nb, Mo, Ta, W.

Są to więc wodorki, borki, węgliki i azotki metali przejściowych, przy czym w stopach technicznych występują głównie dwa ostatnie rodzaje faz.

Typ i struktura krystaliczna faz międzywęzłowych są zdeterminowane czynnikiem wielkości atomu. Według Hagga przy stosunku promieni atomowych pierwiastka niemetalicznego R_x do pierwiastka metalicznego R_u:

Rr

— < 0,59,    (2.14)

^km

tworzą się fazy międzywęzłowe o strukturach prostych. Przypisuje się im wzory stechiometryczne

M₄X, m₂x, mx, mx₂.

Fazy te krystalizują w strukturach RSC, HZ, rzadziej RPC lub heksagonalnej prostej, w których atomy metalu obsadzają węzły sieci, a atomy niemetalu określone pozycje międzywęzłowe.

Fazy o strukturach prostych są trwale w dość szerokim zakresie stężeń. Odznaczają się metalicznymi właściwościami i dużą trwałością: mają bardzo wysokie temperatury topnienia, są bardzo twarde i kruche oraz odporne chemicznie. Dobrze przewodzą prąd elektryczny. Szczególną trwałością odznaczają się fazy o wzorze MX i strukturze RSC, np. TiC. Wymienione cechy są rezultatem znacznego udziału wiązania metalicznego.

Przy stosunku promieni atomowych

^>0,59    (2.15)

R_U

tworzą się fazy międzywęzłowe o strukturach złożonych. Przypisuje się im wzory stechiometryczne

m₇x₃, m₃x, m₂Jx₆, m₆x.