Правила Юма-Ротери

Правила Юма-Ротери , названные в честь Уильяма Юма-Ротери , представляют собой набор основных правил, описывающих условия, при которых элемент может растворяться в металле , образуя твердый раствор . Есть два набора правил; одно относится к твердым растворам замещения, а другое — к внедрения твердым растворам .

Правила замещения твердых растворов

Для твердых растворов замещения правила Юма-Розери заключаются в следующем:

Атомный радиус атомов растворенного вещества и растворителя должен отличаться не более чем на 15 %: ^[1]
$\%{\text{ difference}}=\left({\frac {r_{\text{solute}}-r_{\text{solvent}}}{r_{\text{solvent}}}}\right)\times 100\%\leq 15\%.$
Кристаллические структуры растворенного вещества и растворителя должны быть схожи.
Полная растворимость возникает, когда растворитель и растворенное вещество имеют одинаковую валентность . ^[2] Металл с большей вероятностью растворит металл более высокой валентности, чем наоборот. ^[1]^[3]^[4]
Растворенное вещество и растворитель должны иметь одинаковую электроотрицательность . Если разница электроотрицательностей слишком велика, металлы имеют тенденцию образовывать интерметаллические соединения вместо твердых растворов.

Правила межузельного твердого раствора

Для твердых растворов внедрения правила Юма-Розери таковы:

Атомы растворенного вещества должны иметь радиус меньший, чем 59% радиуса атомов растворителя. ^[5]^[6]
Растворенное вещество и растворитель должны иметь одинаковую электроотрицательность . ^[7]
Коэффициент валентности: два элемента должны иметь одинаковую валентность. Чем больше разница в валентности между атомами растворенного вещества и растворителя, тем ниже растворимость.

Правила твердого решения для многокомпонентных систем

По сути, правила Юма-Розери ограничиваются бинарными системами, которые образуют твердые растворы замещения или внедрения. Однако этот подход ограничивает оценку современных сплавов, которые обычно представляют собой многокомпонентные системы. Диаграммы свободной энергии (или фазовые диаграммы ) дают глубокие знания об ограничениях равновесия в сложных системах. По сути, правила Юма-Розери (и правила Полинга ) основаны на геометрических ограничениях. Аналогично развиваются и правила Юма-Ротери. Где они рассматриваются как критический критерий контакта, описываемый диаграммами Вороного . ^[8] Это могло бы облегчить построение теоретических фазовых диаграмм многокомпонентных систем.

Для сплавов , содержащих ТМ-элементы, существует трудность в интерпретации правила концентрации электронов Юма-Розери, поскольку значения е/а для переходных металлов в течение длительного времени были весьма противоречивыми и удовлетворительных решений до сих пор не найдено. ^[9]^[10]

См. также

Ссылки

^ Перейти обратно: ^а ^б Каллистер, Уильям Д.; Ретвиш, Дэвид Г. (январь 2018 г.). Материаловедение и инженерия: Введение (10-е изд.). Уайли. п. 992. ИСБН 978-1-119-40549-8 .
^ Основы материаловедения и инженерии , 4-е изд., У. Смит и Дж. Хашеми, стр. 139-140 (2006).
^ Гудман, Д.А.; Беннетт, Л.Х.; Уотсон, Р.Э. (январь 1983 г.). «Эффекты валентности и относительная растворимость в сплавах переходных металлов». Скрипта Металлургика . 17 (1): 91–96. дои : 10.1016/0036-9748(83)90077-7 .
^ «Надежные решения: правила Юма-Ротери» . Проверено 10 декабря 2020 г.
^ «Структура металлов — скачать видео PPT онлайн» .
^ «Введение: свойства и поведение металлов (и сплавов) зависят от их: структуры, истории обработки и состава, онлайн-загрузка видео PPT» .
^ «Правила Юма-Ротери». Научная энциклопедия Ван Ностранда . Джон Вили и сыновья, Inc., 2002 г.
^ Ван, Чжицзюнь; Хуан, Юнхао; Лю, Коннектикут; Ли, Джунджи; Ван, Цзиньчэн (4 апреля 2019 г.), «Атомная упаковка и размерный эффект на правило Юма-Розери» , Intermetallics , 109 : 139–144, doi : 10.1016/j.intermet.2019.04.001 , S2CID 141214774
^ Гао, Майкл С. (2016). Высокоэнтропийные сплавы: основы и применение .
^ Мизутани, Уитиро; Сато, Хирокадзу (январь 2017 г.). «Физика правила концентрации электронов Юма-Розери» . Кристаллы . 7 (1): 9. дои : 10.3390/cryst7010009 . ISSN 2073-4352 .

Дальнейшее чтение

Бхадешиа, Гонконг «Надежные решения: правила Хьюма-Ротери» . Проверено 24 ноября 2007 г.
Мизутани, Уитиро (2010). Правила Юма-Розери для структурно сложных фаз сплавов . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-4200-9058-1 .

[Callister-1] Перейти обратно: ^а ^б Каллистер, Уильям Д.; Ретвиш, Дэвид Г. (январь 2018 г.). Материаловедение и инженерия: Введение (10-е изд.). Уайли. п. 992. ИСБН 978-1-119-40549-8 .

[2] Основы материаловедения и инженерии , 4-е изд., У. Смит и Дж. Хашеми, стр. 139-140 (2006).

[3] Гудман, Д.А.; Беннетт, Л.Х.; Уотсон, Р.Э. (январь 1983 г.). «Эффекты валентности и относительная растворимость в сплавах переходных металлов». Скрипта Металлургика . 17 (1): 91–96. дои : 10.1016/0036-9748(83)90077-7 .

[4] «Надежные решения: правила Юма-Ротери» . Проверено 10 декабря 2020 г.

[5] «Структура металлов — скачать видео PPT онлайн» .

[6] «Введение: свойства и поведение металлов (и сплавов) зависят от их: структуры, истории обработки и состава, онлайн-загрузка видео PPT» .

[7] «Правила Юма-Ротери». Научная энциклопедия Ван Ностранда . Джон Вили и сыновья, Inc., 2002 г.

[8] Ван, Чжицзюнь; Хуан, Юнхао; Лю, Коннектикут; Ли, Джунджи; Ван, Цзиньчэн (4 апреля 2019 г.), «Атомная упаковка и размерный эффект на правило Юма-Розери» , Intermetallics , 109 : 139–144, doi : 10.1016/j.intermet.2019.04.001 , S2CID 141214774

[9] Гао, Майкл С. (2016). Высокоэнтропийные сплавы: основы и применение .

[10] Мизутани, Уитиро; Сато, Хирокадзу (январь 2017 г.). «Физика правила концентрации электронов Юма-Розери» . Кристаллы . 7 (1): 9. дои : 10.3390/cryst7010009 . ISSN 2073-4352 .

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]