stringtranslate.com

Интерметаллический

Cr 11 Ge 19

Интерметаллический (также называемый интерметаллическим соединением , интерметаллическим сплавом , упорядоченным интерметаллическим сплавом , дальнеупорядоченным сплавом ) — это тип металлического сплава , который образует упорядоченное твердотельное соединение между двумя или более металлическими элементами. Интерметаллические соединения, как правило, твердые и хрупкие, с хорошими высокотемпературными механическими свойствами. [1] [2] [3] Их можно классифицировать как стехиометрические или нестехиометрические интерметаллические соединения. [1]

Хотя термин «интерметаллические соединения», применяемый к твердым фазам, используется уже много лет, Хьюм-Розери утверждал, что он дает вводящую в заблуждение интуицию, предполагающую фиксированную стехиометрию и даже четкое разложение на виды . [4]

Определения

Определение исследования

Шульце в 1967 году [5] определил интерметаллические соединения как твердые фазы, содержащие два или более металлических элементов, с факультативно одним или более неметаллическими элементами, кристаллическая структура которых отличается от структуры других компонентов . Под это определение подпадают следующие:

  1. Электронные (или Юм-Розери ) соединения
  2. Размеры фаз упаковки. Например , фазы Лавеса , фазы Франка-Каспера и фазы Новотны.
  3. Фазы Цинтла

Под определение металла подпадают:

  1. постпереходные металлы , то есть алюминий , галлий , индий , таллий , олово , свинец и висмут .
  2. металлоиды , например , кремний , германий , мышьяк , сурьма и теллур .

Однородные и неоднородные твердые растворы металлов, а также интерстициальные соединения , такие как карбиды и нитриды, исключаются из этого определения. Однако интерстициальные интерметаллические соединения включены, как и сплавы интерметаллических соединений с металлом.

Общее использование

В общем смысле определение, включающее постпереходные металлы и металлоиды , расширено и включает такие соединения, как цементит , Fe3C . Эти соединения, иногда называемые интерстициальными соединениями , могут быть стехиометрическими и иметь схожие свойства с интерметаллическими соединениями, определенными выше. [ требуется ссылка ]

Комплексы

Термин интерметаллический используется [6] для описания соединений, включающих два или более металлов, таких как циклопентадиенильный комплекс Cp 6 Ni 2 Zn 4 .

В2

Интерметаллическое соединение B2 имеет равное количество атомов двух металлов, таких как алюминий и железо, расположенных в виде двух взаимопроникающих простых кубических решеток компонентов металлов. [7]

Свойства и применение

Интерметаллические соединения обычно хрупкие при комнатной температуре и имеют высокие температуры плавления. Расщепление или межзеренные режимы разрушения типичны для интерметаллических соединений из-за ограниченных независимых систем скольжения , необходимых для пластической деформации. Однако есть некоторые примеры интерметаллических соединений с пластичными режимами разрушения, такие как Nb–15Al–40Ti. Другие интерметаллические соединения могут демонстрировать улучшенную пластичность за счет легирования другими элементами для увеличения межзеренного сцепления. Легирование другими материалами, такими как бор, для улучшения межзеренного сцепления может улучшить пластичность многих интерметаллических соединений. [8] Они часто предлагают компромисс между керамическими и металлическими свойствами, когда твердость и/или устойчивость к высоким температурам достаточно важны, чтобы пожертвовать некоторой прочностью и простотой обработки. Они также могут демонстрировать желаемые магнитные и химические свойства из-за их сильного внутреннего порядка и смешанных ( металлических и ковалентных / ионных ) связей соответственно. Интерметаллические соединения дали начало различным разработкам новых материалов. Некоторые примеры включают альнико и материалы для хранения водорода в никель-металл-гидридных батареях. Ni 3 Al , который является упрочняющей фазой в известных суперсплавах на основе никеля , и различные алюминиды титана также привлекли внимание для применения в турбинных лопатках , в то время как последний также используется в очень малых количествах для измельчения зерна титановых сплавов . Силициды , интерметаллические соединения с участием кремния, используются в качестве барьерных и контактных слоев в микроэлектронике . [9]

Примеры

  1. Магнитные материалы , например , альнико , сендаст , пермендюр, FeCo, терфенол-D
  2. Сверхпроводники , например , фазы А15 , ниобий-олово
  3. Хранение водорода, например, соединения AB 5 ( никель-металл-гидридные батареи )
  4. Сплавы с памятью формы , например Cu-Al-Ni (сплавы Cu 3 Al и никеля), нитинол (NiTi)
  5. Материалы покрытия, например NiAl
  6. Высокотемпературные конструкционные материалы , например, алюминид никеля , Ni 3 Al
  7. Стоматологические амальгамы , представляющие собой сплавы интерметаллидов Ag 3 Sn и Cu 3 Sn
  8. Контакт затвора / барьерный слой для микроэлектроники , например TiSi 2 [10]
  9. Фазы Лавеса (AB 2 ), например, MgCu 2 , MgZn 2 и MgNi 2 .

Образование интерметаллических соединений может вызывать проблемы. Например, интерметаллические соединения золота и алюминия могут быть существенной причиной отказов проволочных соединений в полупроводниковых приборах и других микроэлектронных устройствах. Управление интерметаллическими соединениями является основной проблемой надежности паяных соединений между электронными компонентами. [ необходима цитата ]

Интерметаллические частицы

Интерметаллические частицы часто образуются во время затвердевания металлических сплавов и могут использоваться в качестве механизма дисперсионного упрочнения . [1]

История

Примеры интерметаллидов в истории включают в себя:

  1. Римская желтая латунь , CuZn
  2. Китайская бронза с высоким содержанием олова , Cu 31 Sn 8
  3. Тип металла , SbSn
  4. Китайская белая медь , CuNi [11]

Немецкий тип металла описывается как хрупкий, как стекло, не гнущийся, более мягкий, чем медь, но более легкоплавкий, чем свинец. [12] Химическая формула не согласуется с приведенной выше; однако свойства соответствуют интерметаллическому соединению или сплаву одного из них. [ необходима цитата ]

Смотрите также

Ссылки

  1. ^ abcd Аскеланд, Дональд Р.; Райт, Венделин Дж. (январь 2015 г.). «11-2 Интерметаллические соединения». Наука и инженерия материалов (седьмое изд.). Бостон, Массачусетс. С. 387–389. ISBN 978-1-305-07676-1. OCLC  903959750.{{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
  2. ^ Группа по разработке интерметаллических сплавов, Комиссия по инжинирингу и техническим системам (1997). Разработка интерметаллических сплавов: оценка программы. National Academies Press. стр. 10. ISBN 0-309-52438-5. OCLC  906692179.
  3. ^ Soboyejo, WO (2003). "1.4.3 Интерметаллиды". Механические свойства конструкционных материалов. Марсель Деккер. ISBN 0-8247-8900-8. OCLC  300921090.
  4. ^ Хьюм-Ротери, У. (1955) [1948]. Электроны, атомы, металлы и сплавы (пересмотренное издание). Лондон: Louis Cassier Co., Ltd. стр. 316–317 – через Интернет-архив .
  5. ^ ГЕР Шульце: Металлфизика, Akademie-Verlag, Берлин, 1967.
  6. ^ Коттон, Ф. Альберт ; Уилкинсон, Джеффри ; Мурильо, Карлос А.; Бохманн, Манфред (1999), Advanced Inorganic Chemistry (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5
  7. ^ «Крылья из стали: сплав железа и алюминия так же хорош, как титан, но в десять раз дешевле». The Economist . 7 февраля 2015 г. Получено 5 февраля 2015 г. E02715
  8. ^ Soboyejo, WO (2003). "12.5 Разрушение интерметаллических соединений". Механические свойства конструкционных материалов. Марсель Деккер. ISBN 0-8247-8900-8. OCLC  300921090.
  9. ^ SP Murarka, Теория и практика металлизации для СБИС и БИС . Butterworth-Heinemann, Бостон, 1993.
  10. ^ Милтон Оринг, Материаловедение тонких пленок , 2-е издание, Academic Press, Сан-Диего, Калифорния, 2002, стр. 692.
  11. ^ "Искусство войны Сунь Цзы: Книга на все времена". China Today . Архивировано из оригинала 2005-03-07 . Получено 2022-11-25 .
  12. ^ [1] Печатная версия «The Penny Cyclopædia» Общества по распространению полезных знаний, изданная Обществом по распространению полезных знаний (Великобритания), Джордж Лонг, опубликована в 1843 г.

Внешние ссылки