Файл: Макаров Е.С. Изоморфизм атомов в кристаллах.pdf

Строение упорядоченных твердых растворов замещения

Кристаллическое строение упорядоченных твердых раство­ ров замещения рассмотрим, как и в предыдущем случае, на примере системы сплавов Си — Аи.

В 1914 г. Н. С. Курнаковым, С. Ф. Жемчужным и М. Заседателевым [28] в системе Си — Аи впервые было установлено превращение в твердом состоянии, связанное с выделением из области непрерывных твердых растворов, «определенных хими­ ческих соединений» при пониженной температуре. Впоследствии точки превращения указанного типа получили название точек

. Курнакова.

В 1925 г. К. Иогансон и О. Линде [29] рентгеновским мето­ дом впервые показали, что указанное превращение связано со структурным переходом порядок^беспорядок в расположении атомов меди и золота в кристаллах твердых растворов.

Как видно из рис. 7 из области неупорядоченных твердых растворов, ниже критических точек при 390 и 410° С (точки Курнакова) образуются упорядоченные фазы на основе простых составов Cu3 Au и CuAu соответственно. Точно так же при составе СиАиз найдена упорядоченная фаза, условия образо­ вания которой на диаграмме состояния еще не вполне выяс­

Элементарные ячейки, их периоды, пространственные группы,, правильные системы точек и координаты атомов упорядоченных

Образование упорядоченной фазы на основе Cu3 Au проис­ ходит без изменения кубической сингонии кристаллов твердого раствора и без изменения числа атомов в ячейке, т. е. в эле­ ментарной ячейке содержится одна формульная группа СизАи.

лических соединений, характеризуется следующим расположе­ нием атомов в элементарной ячейке: три атома меди занимают

однократную правильную систему точек 1 (а) с координа­ тами ООО. Иначе говоря, атомы золота находятся в вершинах элементарного куба, а атомы меди — в центрах всех граней

таллах наблюдается окружение атомов данного сорта преиму­ щественно атомами другого химического сорта. Это явление, получившее название ближнего порядка упорядоченности ато­ мов, является следствием влияния двух факторов: химическогофактора электронного взаимодействия атомов разных элементов и физического фактора выравнивания локальных напряжений в кристаллической структуре твердых растворов вследствие раз­ личия атомных размеров компонентов. Оба фактора приводят к понижению энергии системы и, следовательно, к ее большей устойчивости.

Согласно современным представлениям физики твердого тела [32], основным в упорядочении атомной структуры твердого раствора является стремление к установлению ближнего по­ рядка. Это стремление проявляется при любых температурах независимо от того, устанавливается в кристалле дальний поря­

ние дальнего порядка принципиально невозможно. Возникнове­ ние дальнего порядка представляет собой вторичный процесс, обусловленный тем, что максимальные значения степени ближ­ него порядка достигаются только при условии возникновения дальнего порядка.

Так как силы взаимодействия между атомами быстро убы­ вают с увеличением расстояния между ними, естественно счи­

соседних атомов, приводящего к образованию областей ближ­ него порядка уже в жидком расплаве, размеры которых увели­ чиваются с понижением температуры, особенно после кристал­ лизации и перехода в твердое состояние. Образование дальнего порядка упорядочения атомов можно представить себе как ко­ герентное слияние областей ближнего порядка, особенно интен­

в данной координационной сфере атома А или атома В. Оче­ видно, для первой координационной сферы п есть координаци­ онное число, т.е. число ближайших равноотстоящих соседних атомов. В данном структурном типе предельные значения коэф­

Если в качестве первичного параметра ближнего порядка принять [32]

" А В