Жидкие сплавы

Мало что известно о механизме растворения расплавленных металлов друг в друге и все, что можно сказать в настоящее время, это то, что, когда это происходит, результатом является однородная смесь их атомов. Неизвестно, почему некоторые металлы растворяются друг в друге во всех пропорциях при расплавлении, в то время как другие этого не делают.

Определенные пары жидкостей, такие как вода и спирт, растворяются друг в друге во всех пропорциях, образуя однородные растворы. Говорят, что они полностью смешиваются и многие пары металлов связаны аналогичным образом. Другие жидкости, такие как вода и фенол или вода и эфир, образуют растворы только в определенных пределах, в то время как вода и масло или вода и ртуть вообще не растворяются друг в друге.

Металлообработка в Казани

Аналогичные явления проявляются в жидких металлах, и различные системы могут быть классифицированы как

• Полностью
• Частично
• Несмешивающиеся

При получении полностью смешивающихся жидкостей получается единый однородный раствор, тогда как при получении частично смешивающихся жидкостей образуются два раствора.

При атмосферной температуре вода может растворить 9% фенола, а фенол может растворить 27% воды. При слиянии этих жидкостей в любых пропорциях, не входящих в указанные пределы, не получается единого однородного раствора. Если, например, смешать равные количества воды и фенола, они образуют два слоя насыщенных растворов. При добавлении дополнительного количества любой из жидкостей состав растворов не изменяется, но изменяются их относительные пропорции.

Однако при повышении температуры взаимная растворимость двух жидкостей увеличивается и составляет 68.4°C. Вода растворяет 36% фенола, а фенол растворяет 64% воды. Таким образом, оба раствора являются непрерывными, и при превышении этой температуры в результате поглощения жидкостей в любых пропорциях получается единый гомогенный раствор.

Это явление известно как критическая температура раствора. Другие пары частично смешивающихся жидкостей демонстрируют аналогичное поведение. В сплавах наблюдаются различные степени слияния. Строго говоря, вряд ли можно сказать, что между жидкими металлами существует полная несмешиваемость, но в некоторых случаях взаимная растворимость компонентов настолько мала, что ее невозможно определить известными методами.

Такие вещества при слиянии разделяются на два отдельных слоя, каждый из которых является практически чистым. Взаимная растворимость частично растворимых металлов увеличивается с повышением температуры, но во всех исследованных до сих пор случаях критическая температура раствора находится выше точки кипения одного из металлов и не может быть определена.

Однако при изучении сплавов важна взаимная растворимость при температурах чуть выше точки плавления, и сплавы классифицируются в соответствии с их взаимной растворимостью в этом диапазоне. Большинство наиболее известных систем сплавов получены из металлов, которые полностью слились в жидком состоянии, но это ни в коем случае не универсально. Среди пар обычных металлов, относящихся к этому классу, можно упомянуть алюминий и свинец, а также медь и свинец. Первая пара практически не смешивается при температуре чуть выше точки плавления алюминия, тогда как медь растворяет 38% свинца, а свинец — 7-5% меди при температуре чуть выше точки плавления меди.