ТВЁРДЫЕ РАСТВОРЫ
твёрдые
фазы переменного состава, в к-рых атомы различных элементов смешаны
в известных пределах или неограниченно в общей кристаллической решётке.
Растворимость в твёрдом состоянии свойственна всем кристаллич. твёрдым
телам. В большинстве случаев эта растворимость ограничена узкими пределами,
но известны системы с непрерывным рядом Т. р. (напр., Си - Аи, Ti - Zr,
Ge - Si, GaAs - GaP). По существу все кристаллич. вещества, известные
как "чистые" или "особо чистые", являются Т. р. с очень малым содержанием
примесей, поскольку абс. чистота практически недостижима. В природе широко
распространены Т. р. минералов (см. Изоморфизм). Наличие широкой
области Т. р. на основе соединений или гл. обр. металлов имеет громадное
значение в технике, т. к. образующиеся при этом сплавы отличаются
более высокими механическими, физическими и др. свойствами, чем исходные
компоненты. При распаде Т. р. сплавы приобретают новые, часто особые свойства
(см. Термическая обработка, Закалка, Отпуск ).
Примесные атомы или атомы легирующих
элементов могут образовывать с матрицей осн. кристалла либо Т. р. замещения,
либо Т. р. внедрения; это зависит в основном от двух факторов: размерного
и электрохимического. Известны два полуэмпирич. правила Юм-Розери,
согласно к-рым Т. р. замещения образуются лишь теми атомами, к-рые, во-первых,
имеют близкие по размерам радиусы (отличающиеся не более чем на 15%, а
в случае Т. р. на основе Fe - не более чем на 8%) и, во-вторых,
электрохимически подобны (находятся не слишком далеко друг от друга в ряду
напряжений). Т. р. внедрения образуются в тех случаях, когда размеры
атомов компонентов существенно отличаются друг от друга и возможно внедрение
атомов одного сорта в пустоты (междоузлия) кристаллич. решётки,
образованной атомами другого сорта. Образование подобных Т. р. типично
для растворения в металлах таких неметаллов, как бор, кислород, азот и
углерод (см., напр., Аустенит, Мартенсит). Т. р. как замещения,
так и внедрения могут быть либо неупорядоченными - со статистич. распределением
атомов в решётке, либо частично или полностью упорядоченными - с определ.
расположением атомов разного сорта
относительно друг друга. Полностью упорядоченные Т. р. принято называть
сверхструктурными. В нек-рых случаях в Т. р. атомы одного сорта могут стремиться
к объединению, образуя скопления, к-рые, в свою очередь, могут определ.
образом ориентироваться или упорядочение распределяться. Экспериментальные
данные об упорядочении Т. р. получают в основном при изучении диффузного
рассеяния рентгеновских лучей (см. Рентгеновский структурный анализ).
Т. р., находящиеся в термодинамич. равновесии, в макроскопич. масштабе
можно считать истинно гомогенными; однако при этом они не обязательно гомогенны
при рассмотрении в атомном масштабе. Наряду с двумя осн. типами Т. р.-
замещения и внедрения - может быть выделен и третий тип - Т. р. вычитания,
образованные вакантными узлами кристаллич. решётки (см. Вакансия и
Дефекты в кристаллах). Существуют и неметаллич. системы, к-рые относят
к Т. р., обладающие весьма ценными свойствами и широко используемые в совр.
технике,< напр, полупроводники и ферриты.
Лит. см. при ст. Сплавы.Г.В.Инденбаум.
А Б В Г Д Е Ё Ж З И Й К Л М Н О П Р С Т У Ф Х Ц Ч Ш Щ Ъ Ы Ь Э Ю Я