Диаграммы состояний с химическими соединениями

Часто в металлических сплавах встречаются химические соединения, которые образуются как полной, так и при ограниченной растворимости компонентов в жидком состоянии. Принято считать, что химические соединения образуют элементы сильно различающиеся по строению атомов и по физико-химическим свойствам. Между металлами, расположенными в одной подгруппе периодической системы, химические соединения обычно не образуются. Кристаллические решетки химических соединений обычно относятся к другим типам по сравнению с кристаллическими решетками исходных компонентов, имеют сложную кристаллическую структуру и большое число атомов на одну элементарную ячейку.

В реальных диаграммах часто присутствуют сразу несколько химических соединений. По своим формулам химические соединения часто не отвечают нормальным валентностям элементов.

Основные группы химических соединений:

a) Химические соединения с нормальной валентностью. Образуются между металлами с ярко выраженными металлическими свойствами и элементами, обладающими свойствами как металлов, так и металлидов (Mg₂Si, Mg₂Pb, Mg₃Sb₃).

b) Так называемые «электронные соединения». Они характеризуются определенным отношением числа валентных электронов к числу атомов, образующих их металлов: 3/2, 21/13, 7/4 (CuZn, AgZn).

c) Фазы Лавеса типа АВ2, со структурами типа MgZn₂ (гексагональная), MgCu₂ BeCu₂ (гранецентрированная). Эти соединения образуются при определенном отношении атомных радиусов металлов:

d) Соединения со структурой никельорекида NiA₃ (гексагональная решетка). Образуются между переходными металлами и элементами обладающими свойствами металлов и металлидов (FeSb, NiSb).

e) Фазы внедрения, образующиеся между переходными металлами и углеродом, азотом и водородом. При они имеют простые кристаллические решетки (ГЦК, ОЦК, ГК). Если отношение образуются фазы со сложной кристаллической решеткой (TiC, Fe₄N, ZrH₂).

f) Так называемые σ-фазы (сигма-фазы). Эти параллельные соединения встречаются в сплавах переходных металлов и имеют тетрагональную решетку (FeV, FeCr).

g) Упорядоченные твердые растворы на основе кристаллической решетки одного из компонентов (сверхструктуры). Эти фазы занимают промежуточное положение между обычными твердыми растворами и химическими соединениями (CuAu).

h) Остальные химические соединения, которые трудно отнести к какой либо одной из этих групп (Fe₃C, Fe₃Al и другие).

В реальных диаграммах состояния химические соединения образуются как при кристаллизации из жидкого состояния, так и при охлаждении в твердом состоянии. Химические соединения, которые кристаллизуются из жидкости α→A_mB_n называют устойчивыми соединениями или соединениями с открытым максимумом – конгруэнтные (от лат. – совпадающий, соответствующий) соединения с конгруэнтным плавлением. Химические соединения, которые образуются по реакции синтетического (α_А+α_В →A_mB_n) или перитектического типов (α_Р+В →A_mB_n) типов, называют неустойчивыми химическими соединениями или соединениями со скрытым максимумом (соединения с инконгруэнтным плавлением).