Интерметаллид (также называемый интерметаллическим соединением , интерметаллическим сплавом , упорядоченным интерметаллическим сплавом , дальноупорядоченным сплавом ) — это тип металлического сплава , который образует упорядоченное твердотельное соединение между двумя или более металлическими элементами. Интерметаллиды обычно твердые и хрупкие, с хорошими механическими свойствами при высоких температурах. [1] [2] [3] Их можно классифицировать как стехиометрические или нестехиометические интерметаллические соединения. [1]
Хотя термин «интерметаллические соединения», применимый к твердым фазам, использовался уже много лет, Хьюм-Розери утверждал, что он дает обманчивую интуицию, предполагая фиксированную стехиометрию и даже четкое разложение на виды . [4]
Шульце в 1967 году [5] определил интерметаллические соединения как твердые фазы, содержащие два или более металлических элементов и, возможно, один или несколько неметаллических элементов, кристаллическая структура которых отличается от кристаллической структуры других компонентов . В это определение входят:
В определение металла принято включать:
Из этого определения исключаются однородные и гетерогенные твердые растворы металлов, а также соединения внедрения, такие как карбиды и нитриды . Однако включены интерстициальные интерметаллические соединения, а также сплавы интерметаллических соединений с металлом.
Обычно исследовательское определение, включающее постпереходные металлы и металлоиды , расширяется и включает такие соединения, как цементит , Fe 3 C. Эти соединения, иногда называемые соединениями внедрения , могут быть стехиометрическими и иметь сходные свойства с интерметаллическими соединениями, определяемыми выше. [ нужна цитата ]
Термин «интерметаллид» используется [6] для описания соединений, включающих два или более металлов, таких как циклопентадиенильный комплекс Cp 6 Ni 2 Zn 4 .
Интерметаллическое соединение B2 имеет равное количество атомов двух металлов, таких как алюминий и железо, расположенных в виде двух взаимопроникающих простых кубических решеток составляющих металлов. [7]
Интерметаллические соединения обычно хрупкие при комнатной температуре и имеют высокие температуры плавления. Режимы скола или межзеренного разрушения типичны для интерметаллидов из-за ограниченных независимых систем скольжения , необходимых для пластической деформации. Однако есть несколько примеров интерметаллидов с вязким разрушением, таких как Nb–15Al–40Ti. Другие интерметаллиды могут проявлять улучшенную пластичность за счет легирования другими элементами для увеличения сцепления границ зерен. Легирование другими материалами, такими как бор, для улучшения сцепления границ зерен может улучшить пластичность многих интерметаллидов. [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 проявлять желаемые магнитные и химические свойства благодаря сильному внутреннему порядку и смешанной ( металлической и ковалентной / ионной ) связи соответственно. Интерметаллиды привели к разработке различных новых материалов. Некоторые примеры включают алнико и материалы для хранения водорода в никель-металлогидридных батареях. Ni 3 Al , который является упрочняющей фазой в известных суперсплавах на основе никеля , и различные алюминиды титана также привлекли интерес для применения в турбинных лопатках , в то время как последний также используется в очень небольших количествах для измельчения зерна титановых сплавов . Силициды , интерметаллиды с участием кремния, используются в качестве барьерных и контактных слоев в микроэлектронике . [9]
Образование интерметаллидов может вызвать проблемы. Например, интерметаллиды золота и алюминия могут быть существенной причиной нарушений проводных соединений в полупроводниковых устройствах и других устройствах микроэлектроники . Управление интерметаллидами является серьезной проблемой надежности паяных соединений между электронными компонентами. [ нужна цитата ]
Интерметаллические частицы часто образуются при затвердевании металлических сплавов и могут использоваться в качестве механизма дисперсионного упрочнения . [1]
Примеры интерметаллидов в истории включают:
Металл немецкого типа описывается как ломающийся, как стекло, но не гнущийся, мягче меди, но более плавкий, чем свинец. [12] Химическая формула не соответствует приведенной выше; однако свойства соответствуют интерметаллическому соединению или его сплаву. [ нужна цитата ]
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )E02715