Твердые растворы.
Твердый раствор — это смесь элементов на атомном уровне, аналогичная смеси жидкостей, растворимых одна в другой. Существует два типа твердых растворов: твердые растворы замещения и твердые растворы внедрения.
Рис. 1.5.4. Зернистая структура в зависимости от условий твередения расплава
Твердые растворы замещения.
Если атомы растворенного элемента могут непосредственно заместить атомы растворителя в соответствующей ему кристаллической решетке, то в таких случаях образуется твердый раствор этих двух элементов. Образование такого твердого раствора возможно при следующих условиях:.
♦ атомы имеют одинаковую валентность;.
♦ атомы образуют одинаковую кристаллическую структуру (например, КГЦ решетку);.
♦ размеры атомов отличаются друг от друга не более чем на 15%.
Пример такой системы, используемой в стоматологии, является сплав золота и меди (Рис. 1.5.6).
Добавление любого количества меди в золото во всех случаях приведет к образованию твердого раствора. Таким образом, твердые растворы замещения можно получить во всем диапазоне от 100% золотадо 100% меди. Такое возможно потому, что оба этих металла отвечают всем трем приведенным выше условиям (Таблица 1.5.1).
Другими металлами, способными образовывать с золотом твердые растворы замещения, являются платина (размер атомов = 2,775 А ), палладий (2,750 А ), и серебро (2,888 А), имеющие КГЦ кристаллическую структуру.
Твердые растворы внедрения.
Как уже понятно из названия, твердые растворы внедрения образуются в тех случаях, когда атомы растворимого вещества способны проникнуть в пространство между атомами растворителя. Для того чтобы это произошло, атомы растворимого элемента должны быть намного меньше атомов растворителя. Практически диаметр атома растворимого элемента должен составлять менее 60% диаметра
Рис. 1.5.5. Вытянутые кристаллические зерна в структуре металлической проволоки, полученные в результате протяжки
атома растворителя. Примером твердого раствора внедрения может служить сталь, содержащая небольшое количество углерода, проникшего в свободные пространства кристаллической решетки железа (Рис. 1.5.7).
Пространство для внедрения атомов другого элемента весьма ограниченно, поэтому в результате включения в структуру дополнительных атомов может наблюдаться искажение (искривление) решетки. Другими элементами, способными легко образовывать твердые растворы внедрения, являются водород, азот и бор.
Интерметаллические соединения.
Интерметаллическое соединение образуется в том случае, когда два или большее число металлов при смешивании образуют соединение в определенном или стехиометрическом соотношении. Примером металлов, способных образовывать стехиометрические соединения, являются некоторые фазы в сплавах, используемых для изготовления стоматологических
Рис. 1.5.6. Схематичное представление структуры твердого раствора замещения
Таблица 1.5.1 Свойства золота и меди