Как узнать, каковы причины уширения линий на рентгенограмме?

Мерой уширения является величина β (общее уширение), которая может меняться по закону косинусов, либо по закону тангенсов. В том случае, когда эта величина меняется по закону косинусов, то причиной уширения является дисперсность кристалла. Если же, эта величина меняется по закону тангенсов, то причиной уширения является наличие дислокаций.

Исследование типов твердого раствора и построение границы растворимости.

79. Какие типы твердых растворов вы знаете? На чем основано определение типа твердого раствора?

1)внедрения

2)замещения

3)вычитания

Схемы расположения атомов в твёрдых растворах: а - чистый элемент А; б - твёрдый раствор замещения элемента В в элементе А; в- химическое соединение АВ; г- твёрдый раствор замещения химического соединения АС в химическом соединении АВ; д - твёрдый раствор внедрения элемента D в элементе А; е - твёрдый раствор вычитания на базе химического соединения АВ, -А; -В; -С; -D.

Различают Т. р. замещения, внедрения и вычитания (рис. 1). В Т. р. замещения на основе кристаллич. решётки хим. элемента (металла) А атомы элемента В замещают часть атомов сорта А; в Т. р. замещения соединения АС в соединении АВ атомы или ионы сорта С замещают атомы или ионы сорта В (замещение происходит в В-подрешётке кристаллич. решётки). При образовании Т. р. замещения число атомов или ионов в элементарной ячейке остаётся постоянным.

В Т. р. внедрения атомы сорта D располагаются в междоузлиях кристаллич. решётки металла А, при этом число атомов в элементарной ячейке увеличивается. Для образования Т. р. внедрения необходимо, чтобы различие атомных размеров компонентов было достаточно велико.

В Т. р. вычитания на основе соединения АВ часть атомов или ионов сорта В отсутствует (возникают вакансии в В-подрешётке), число атомов в элементарной ячейке меньше, чем у исходного соединения стехиометрич. состава. Возможно одновременное сочетание 2 видов Т. р. (напр., Т. р. внедрения атомов D в Т. р. замещения атомов В в кристаллич. решётке, образованной атомами А). Определение типа твердого раствора основано на определении числа атомов (ионов) в элементарной ячейке его решетки. Если при образовании твердого раствора число частиц в ячейке остается неизменным, раствор построен по типу замещения. При образовании твердого раствора внедрения или вычитания среднее число частиц в ячейке соответственно растет или уменьшается.

80. Какая информация необходима для определения типа твердого раствора? Как вы ее можете получить?

Число частиц n в элементарной ячейке определяют из сопоставления рентгенографический данных об объеме элементарной ячейки Vяч и данных о плотности вещества ρ. Масса элементарной ячейки М=V яч* ρ. Вместе с тем M=n*mср где mср средняя масса частицы, равная Аср.*1.66*10^-24 г средневзвешенная атомная масса.

Отсюда n=Vя* ρ / Аср.*1.66*10^-24 г

Тип решетки (и период решетки можно найти с помощью индицирования рентгенограммы).

Изменения периода решетки рассчитывается с помощью прецизионных методов определения периода решетки

закон Вегарда a=a₀+ αc

С помощью этих данных найдем V яч.

81-83. Как меняется период решетки при изменении концентрации растворенного элемента в твердом растворе для твердого раствора типа внедрения, вычитания, замещения

При образовании растворов замещения периоды решетки изменяются в зависимости от разности атомных диаметров растворенного элемента и растворителя. Если атом растворенного элемента больше атома растворителя, то элементарные ячейки увеличиваются, если меньше – сокращаются. В первом приближении это изменение пропорционально концентрации растворенного компонента, выраженной в атомных процентах

84. На чем основано рентгенографическое определение границы растворимости?

Рентгенографическое определение границы растворимости основано на зависимости периода решетки твердого раствора от содержания растворенного компонента. В относительно небольшом интервале концентраций твердого раствора эту зависимость можно считать линейной.

a=a₀+ αc.где а- период решетки твердого раствора, a_{0- период решетки растворителя.} С-концентрация растворенного в-ва. α -коэффициент пропорциональности

85.Какие эксперименты необходимо провести для построения границы растворимости и как обработать экспериментальные данные?

Для определения границы растворимости необходимо построить график зависимости периода решетки твердого раствора от концентрации.

Значения периода решетки находят по рентгенограммам, снятым от чистого растворителя и двух-трех закаленных сплавов, находящихся при температуре нагрева под закалку заведомо в однофазной области (сплавы 1, 2, S на рис. 58), после чего граница растворимости может быть определена по рентгенограммам одного сплава, расположенного в двухфазной области (сплав 4 на рис. 58).

Выдержав этот сплав последовательно при ряде температур t₂, t₃... до установления в нем равновесного для данной температуры состояния, образцы быстро охлаждают (во избежание распада твердого раствора в процессе охлаждения), т. е. фиксируют концентрацию, установившуюся при данной изотермической выдержке.

После каждой выдержки от образца снимают рентгенограмму и определяют по ней период решетки насыщенного твердого раствора для данной зафиксированной концентрации.

Зная период решетки насыщенного твердого раствора, не зависящего от состава сплава, графически (см. рис. 57) определяют искомый предел растворимости при температуре закалки. По данным о пределе растворимости, полученным при разных температурах закалки, можно иметь представление о границе растворимости.