Проміжні фази впровадження

Перехідні метали і металоїди з малим атомним радіусом (вуглець, азот, бор і водень) - утворюються проміжні фази карбіду, нітриди, бориди гідриди.

Їх структуру можна уявити як кристалічну решітку металу з впровадженими в междуузлія атомами металоїди.

На відміну від граничного твердого розчину впровадження, має кристалічну решітку металу-основи, в проміжній фазі впровадження атоми металу розташовуються по вузлах решітки, невластивої даному металу в чистому вигляді. Наприклад, в карбіду титану, який є проміжну фазу впровадження, атоми титану знаходяться в вузлах ГЦК решітки. а чистий титан і граничний розчин вуглецю в ньому при 20 0 С мають ДП грати.

Проміжні фази впровадження часто називають просто фазами впровадження. Їх позначають формулами М4 Х (Fe4 N). М2 Х (W2 C,). МХ (WC, TiC), і ін.

Кристалічна структура фаз впровадження визначається співвідношенням атомних радіусів атомів металу неметалла (Rн) і металу (Rм).

Якщо Rн) / Rм <0,59, то атомы металла в этих фазах образуют одну из простых решеток: кубическую (К8, К12) или гексагональную (К12), в которые внедряются атомы неметалла, занимая в ней определенные поры (их еще называют фазами Хэгга).

При rx / rm> 0,59 проміжні фази мають більш складну грати. До таких фаз можна адресувати борид і карбіди заліза і марганцю.

Тип зв'язку - металевий.

Велика твердість, крихкість і висока температура плавлення говорить про те, що між атомами металу і металоїди існують і ковалентні зв'язки.

Наприклад, карбід танталу TaC плавиться при температурі близько 3800 0 С.

Існування фаз Лавеса визначається розмірним фактором. Мають формулу АВ2 і утворюються між компонентами типу А, В при відносно атомних діаметрів DA / DB @ 1,2 (частіше 1,1 - 1,6).

Таке співвідношення розмірів атомів дозволяє їм найбільш щільним чином заповнити простір. Кожен атом А оточений 12 атомами В і на трохи більшій відстані чотирма атомами А.

Отже, координаційне число для атомів А дорівнює 12 + 4 = 16 (в решітці з атомів одного виду максимально можливе координаційне число-12)

Утворюються при взаємодії перехідних металів VA -VIA підгруп з металами VIIA - VIII груп, що мають близькі розміри атомів. Ряд дослідників відносять s-фази до електронних сполук - е / а @ 7- (атомні радіуси металів, що утворюють ці фази відрізняються не більше ніж на 8%).

Мають частково впорядковану складну грати з 30 атомами в елементарній комірці. Стехіометрична формула АВ (FeCr, FeV), багато хто з них мають широкий інтервал гомогенності.

Деякі s-фази стійкі в обмеженому інтервалі температур і розпадаються на суміш, що складається з іншої проміжної фази і граничного розчину на основі перехідного металу.

У залізних сплавах при вмісті хрому більше 20% (коррозіоностойкой стали), повільне охолодження їх області твердого розчину або при ізотермічної витримки при 800 0 С призводить до утворення сигма-фаз, які викликають збільшення твердості і охрупчивание.

Поява цих фаз негативно позначається на технологічних і експлуатаційних характеристиках, тому їх присутність в сплавах допускати не можна.

З'єднання з нормальною валентністю. Це проміжні фази, які утворюються між типовими металами і елементами, що володіють і металевими, і неметалевими властивостями. Для цих проміжних фаз характерний постійний склад або дуже вузькі області гомогенності. Стехіометричні формули таких сполук підкоряються правилам хімічної валентності.

Ч.С. Баррет, Т.Б. Массальский. Структура металів. 2 томи.