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
[ редактировать ]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]
- 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
[ редактировать ]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
[ редактировать ]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
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ 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
[ редактировать ]- 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 .