123618

Czyste metale są rzadko stosowane w technice, częściej stosuje się stopy metali. Stopy są substancjami dwu i wieloskładnikowymi. Składniki stopów są substancjami prostymi lub złożonymi. Skład chemiczny stopów jest wyrażony przez: stężenie masowe składników, stężenie atomowe składników. Faza jest to jednorodna część stopu, oddzielona od pozostałej jego części granicą międzyfazową. Zbiór faz znajdujący się w stanie równowagi termodynamicznej nazywamy układem. Stopy metali wytwarzane są najczęściej przez krystalizację i topnienie ze stanu ciekłego. W wyniku tego otrzymujemy: roztwory stałe, fazy międzymetaliczne, mieszaniny faz. Roztw ór stały stanowi jednorodną fazę o wiązaniu metalicznym i strukturze krystalicznej o własnościach typowo metalicznych. Metal którego atomy przeważają w sieci jest rozpuszczalnikiem, drugi pierwiastkiem rozpuszczonym. Roztwory stałe mogą być: podstawowe (rozpuszczalnikiem pierwiastek będący składnikiem stopu), wtórne (rozpuszczalnikiem faza międzymetaliczna). Roztwory stałe: graniczne (stężenie składnika rozpuszczonego jest ograniczona w pewnym zakresie), ciągłe (nieograniczona rozpuszczalność obu składników w całym zakresie stężeń). Roztwory stałe między węzłowe atomy pierwiastka rozpuszczonego są usytuowane w przestrzeni międzywęzłowej sieci metalu rozpuszczalnika. Roztwory stałe różnowęzłowe atomy metalu rozpuszczonego zajmują dowolne węzły sieci metalu rozpuszczalnika. Nadstruktura reakcja nieporządek<=>porządek stosunek atomowy A i B 1:1,1:3,3:1. Fazy międzymetaliczne są połączeniami metalu lub metali i niemetalu i wykazują własności metaliczne ze względu na całkowity lub częściowy udział wiązania metalicznego między atomami wchodzącymi w skład fazy. Fazy międzymetaliczne występują w ściśle określonych stężeniach składników stopu, chociaż mogą występować w pewnym zakresie stężeń i tworzyć roztwory stałe wtórne. Roztwory te mogą wyć: różnowęzłowe, międzywęzłowe, pustowęzłowe. Fazy międzymetaliczne można dzielić w zależności od: stężenia elektronowego lub czynnika elektrochemicznego, wielkości atomów. Fazy elektronowe to roztwory stałe wtórne o wyraźnych własnościach metalicznych. Strukturę tych faz warunkują trzy wartości stężeń elektronowych: 21/14,21/13,21/12. Składnik B zajmuje węzły dwuwymiarowe siatki kagomc złożonej z trójkątów i sześcianów. Składnik A umieszczony jest w środku geometrycznym tych figur. Warstwy o takim ułożeniu atomów nakładają się na siebie. Fazy międzywęzłowe o strukturach: prostych. złożonych(znaczna liczba atomów w komórce strukturalnej). O mieszaninie faz mówi się wtedy, gdy w stopie znajdują się co najmniej dwie fazy w stanie rozdzielenia oddzielone od siebie granicami międzyfazowymi. Mają one lepsze własności wytrzymałościowe i gorsze plastyczne. Dwa typy mieszanin faz: eutektyczna i podcutekt.

W przypadku równowagi w dowolnym układzie, w którym temperatura i objętość są ustalone, funkcja energii swobodnej Helmholza F osiąga swoje minimum: F=S-TS. Gdy układ znajduje się w stałej temperaturze i działa na niego stałe ciśnienie, po ustaleniu się równowagi energia sisoho dna Gibbsa G jest minimalna: G=E+pV-TS. Stosunek udziału obu faz mieszaniny a+(5, przy danym stężeniu składników i stężeniu składników w poszczególnych fazach odpowiednia c_ai Cp, dla każdej temperatury T z zakresu dwufazowego Ti do T2 określa reguła

^c~^cp u ^ca-c

dźwigni (odcinków). a+b=l, bcp+ac«=c Udział faz: ^a =-, ⁰ --. Praktycznie

^Ca~^Cfi    ^Ca ^CP

analiza układu wieloskładnikowego sprowadza się do rozważania zmian składu chemicznego, gdyż zakłada się, że temp i ciśnienie są stałe. Do tego celu wykorzystuje się pojęcie simpleksu. Simpleks bezw ymiarowy s° jest punktem (reprezentuje określony składnik), simpleks jednow ymiarow y s¹ jest prostą, simpleks dw uw ymiarow y s²jest trójkątem równobocznym (stężeń Gibbsa). trójwymiarowy s' jest objętością czworościanu foremnego.