Структура металлов, сплавов, интерметаллидов и квазикристаллов

Металлы
Cu
Ca, Sr, группы 9 (Co, Rh, Ir), 10 (Ni, Pd, Pt), 11 (Cu, Ag, Au)

Металлы
Mg
Be, Mg, Tc, Re, Ru, Os, Sc, Y, группа 4 (Ti, Zr, Hf)
Гексагональный кубоктаэдр
(Кубический) кубоктаэдр

Металлы
α-Fe
Щелочные металлы, Ba, Ra, Eu, группы
V (V, Nb, Ta) и
VI (Cr, Mo, W)

Металлы: особые типы
β-Sn → α-Sn (тип алмаза)
13°С
«Оловянная чума»

Металлы: особые типы
α-Mn → β-Mn → γ-Mn (ГЦК) → δ-Mn (ОЦК)
980 K
1360 K
1411 K
Mn1: 16
Mn2: 16
Mn3: 13
Mn4: 12
α-Mn
β-Mn
Mn1: 16
Mn2: 14

Металлы: полиморфизм (аллотропия)
Общая тенденция – образование ОЦК фазы при нагревании
Нормальные условия - ~20% металлов имеют ОЦК-решетку
Предрасплавное состояние - ~65% металлов имеют ОЦК-решетку

Металлы
ГЦК ГПУ ОЦК

Двойные системы
Металлы не взаимодействуют ни в твердом, ни в жидком состояниях
Металлы смешиваются в жидком состоянии, а в твердом состоянии образуют эвтектику
Металлы образуют твердые растворы
Металлы образуют интерметаллические соединения

Двойные системы
Существенно разные размеры и/или электронное строение (не выполняется правило Гольдшмидта)
Разные структурные типы
Большая разница температур плавления металлов
Металлы не взаимодействуют ни в твердом, ни в жидком состояниях (Li+K, Mg+Na, Pb+Cr)
Металлы смешиваются в жидком состоянии, а в твердом состоянии образуют эвтектику (Cu+Ti, Pb+W)

Двойные системы
замещения
внедрения
вычитания
Металлы образуют твердые растворы
Правила Юм-Розери
Непрерывный ряд твердых растворов образуется если
Металлы принадлежат одному структурному типу
Размеры их атомов близки
Металлы химически близки
Co-Ni; Ag-Au; Ti-Zr; Cr-Fe
Правило Вегарда для параметра элементарной ячейки твердого раствора:
aтр = a1c1 + a2c2
Аустенит γ-Fe:C(2%) – твердый раствор
Цементит Fe3C - соединение

Двойные системы
Металлы образуют интерметаллические соединения
Cu3Au
CuZn
NaTl

Двойные системы
Особые типы: Фазы Лавеса
MgCu2
MgZn2
Накопители водорода
MgNi2

Сложные интерметаллиды
Кластеры в интерметаллидах
“β- Mg2Al3” – «монстр Самсона»
>1000 атомов в эл. ячейке

Сложные интерметаллиды
Кластеры в нтерметаллидах
“β-Mg2Al3” – «монстр Самсона»
>1000 атомов в эл. ячейке
центры
1-я оболочка
2-я оболочка

Сложные интерметаллиды
Кластеры в интерметаллидах
Структурный тип фазы Лавеса MgCu2

Квазикристаллические интерметаллиды