Интерметаллик

Интерметаллид упорядоченным (также называемый интерметаллическим соединением , интерметаллическим сплавом , 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 интерметаллиды. ^[1]

Хотя термин «интерметаллические соединения», применительно 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]

Определения

Определение исследования

Шульце в 1967 году ^[5] интерметаллические соединения определяются как твердые фазы, содержащие два или более металлических элементов, а также, необязательно, один или несколько неметаллических элементов, кристаллическая структура которых отличается от кристаллической структуры других компонентов . В это определение входят:

Электронные соединения (или соединения Юма-Розери )
Этапы упаковки размера. например , фазы Лавеса , фазы Франка-Каспера и фазы Новотны.
Фазы Цинтла

В определение металла принято включать:

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

однородные и гетерогенные твердые растворы металлов и соединения внедрения, такие как карбиды и нитриды Под это определение исключаются . Однако включены интерстициальные интерметаллические соединения, а также сплавы интерметаллических соединений с металлом.

Общее использование

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 ссылка ]}

Комплексы

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

Б2

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]

Свойства и применение

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 их 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]

Физические свойства интерметаллидов ^[1]
Интерметаллическое соединение	Температура плавления (°С)	Плотность (кг/м ³)	Модуль Юнга (ГПа)
ФеАл	1250-1400	5600	263
Ti_Ти3АлAl	1600	4200	210
МоСи ₂	2020	6310	430

Примеры

Магнитные материалы , например , алнико , сендуст , пермендур, FeCo, терфенол-Д.
Сверхпроводники , например , фазы A15 , ниобий-олово.
Хранение водорода, AB ₅ например соединения ( никель-металлогидридные батареи )
Сплавы с памятью формы , например Cu-Al-Ni (сплавы Cu ₃ Al и никеля), нитинол (NiTi)
Материалы покрытия, например NiAl
Высокотемпературные конструкционные материалы , например, алюминид никеля , Ni ₃ Al.
Зубные амальгамы , представляющие собой сплавы интерметаллидов Ag ₃ Sn и Cu ₃ Sn.
Затворный контакт / барьерный слой для микроэлектроники, например TiSi ₂^[10]
Фазы Лавеса (AB ₂ ), например, MgCu ₂ , MgZn ₂ и MgNi ₂ .

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 ссылка ]}

Интерметаллические частицы

Интерметаллические частицы часто образуются при затвердевании металлических сплавов и могут использоваться в качестве механизма дисперсионного упрочнения . ^[1]

История

Примеры интерметаллидов в истории включают:

Римская желтая латунь , CuZn
Китайская высокооловянистая бронза Cu ₃₁ Sn ₈
Тип металл , СбСн
Китайская белая медь , CuNi ^[11]

Металл немецкого типа описывается как ломающийся, как стекло, 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 ссылка ]}

См. также

Ссылки

Герхард Заутхофф: Intermetallics, Wiley-VCH, Weinheim 1995, 165 страниц.
Интерметаллики , Герхард Заутофф, Энциклопедия промышленной химии Ульмана, Wiley Interscience. (Требуется подписка)

^ Jump up to: ^а ^б ^с ^д Аскеланд, Дональд Р.; Райт, Венделин Дж. (январь 2015 г.). «Интерметаллические соединения 11-2». Наука и инженерия материалов (Седьмое изд.). Бостон, Массачусетс. стр. 387–389. ISBN 978-1-305-07676-1 . OCLC 903959750 . {{cite book}}: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )
^ Группа по разработке интерметаллических сплавов, Комиссия по инженерно-техническим системам (1997). Разработка интерметаллических сплавов: оценка программы . Пресса национальных академий. п. 10. ISBN 0-309-52438-5 . OCLC 906692179 .
^ Собойеджо, Вирджиния (2003). «1.4.3 Интерметаллиды». Механические свойства конструкционных материалов . Марсель Деккер. ISBN 0-8247-8900-8 . ОСЛК 300921090 .
^ Хьюм-Ротери, В. (1955) [1948]. Электроны, атомы, металлы и сплавы (переработанная ред.). Лондон: Louis Cassier Co., Ltd., стр. 316–317 – через Интернет-архив .
^ ГЕР Шульце: Физика металлов, Akademie-Verlag, Берлин, 1967.
^ Коттон, Ф. Альберт ; Уилкинсон, Джеффри ; Мурильо, Карлос А.; Бохманн, Манфред (1999), Передовая неорганическая химия (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5
^ «Стальные крылья: сплав железа и алюминия не уступает титану, но стоит в десять раз дешевле» . Экономист . 7 февраля 2015 года . Проверено 5 февраля 2015 г. E02715
^ Собойеджо, Вирджиния (2003). «12.5 Разрушение интерметаллидов». Механические свойства конструкционных материалов . Марсель Деккер. ISBN 0-8247-8900-8 . ОСЛК 300921090 .
^ С. П. Мурарка, Теория и практика металлизации СБИС и УЛСИ . Баттерворт-Хайнеманн, Бостон, 1993 г.
^ Милтон Оринг, Материаловедение тонких пленок , 2-е издание, Academic Press, Сан-Диего, Калифорния, 2002, стр. 692.
^ «Искусство войны Сунь Цзы: книга на все времена» . Китай сегодня . Архивировано из оригинала 7 марта 2005 г. Проверено 25 ноября 2022 г.
^ [1] Набор текста Пенни-циклопедии Общества распространения полезных знаний Общества распространения полезных знаний (Великобритания), Джордж Лонг, опубликовано в 1843 г.

Внешние ссылки

Интерметаллики , научный журнал
Создание и рост интерметаллидов - статья на веб-сайте Wire Bond Центра космических полетов имени Годдарда НАСА.
Проект Интерметаллики (проект IMPRESS Intermetallics в Европейском космическом агентстве)
Видео _{AB 5} затвердевания/замерзания интерметаллида

[:0-1] Jump up to: ^а ^б ^с ^д Аскеланд, Дональд Р.; Райт, Венделин Дж. (январь 2015 г.). «Интерметаллические соединения 11-2». Наука и инженерия материалов (Седьмое изд.). Бостон, Массачусетс. стр. 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 инженерно-техническим системам (1997). Разработка интерметаллических сплавов: оценка программы . Пресса национальных академий. п. 10. ISBN 0-309-52438-5 . OCLC 906692179 .

[3] Собойеджо, Вирджиния (2003). «1.4.3 Интерметаллиды». Механические свойства конструкционных материалов . Марсель Деккер. ISBN 0-8247-8900-8 . ОСЛК 300921090 .

[4] Хьюм-Ротери, В. (1955) [1948]. Электроны, атомы, металлы и сплавы (переработанная ред.). Лондон: Louis Cassier Co., Ltd., стр. 316–317 – через Интернет-архив .

[5] ГЕР Шульце: Физика металлов, Akademie-Verlag, Берлин, 1967.

[6] Коттон, Ф. Альберт ; Уилкинсон, Джеффри ; Мурильо, Карлос А.; Бохманн, Манфред (1999), Передовая неорганическая химия (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5

[7] «Стальные крылья: сплав железа и алюминия не уступает титану, но стоит в десять раз дешевле» . Экономист . 7 февраля 2015 года . Проверено 5 февраля 2015 г. E02715

[8] Собойеджо, Вирджиния (2003). «12.5 Разрушение интерметаллидов». Механические свойства конструкционных материалов . Марсель Деккер. ISBN 0-8247-8900-8 . ОСЛК 300921090 .

[9] С. П. Мурарка, Теория и практика металлизации СБИС и УЛСИ . Баттерворт-Хайнеманн, Бостон, 1993 г.

[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» . Китай сегодня . Архивировано из оригинала 7 марта 2005 г. Проверено 25 ноября 2022 г.

[12] [1] Набор текста Пенни-циклопедии Общества распространения полезных знаний Общества распространения полезных знаний (Великобритания), Джордж Лонг, опубликовано в 1843 г.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]