Интерметаллический - Intermetallic

Cr11Ge19

An интерметаллид (также называемый интерметаллид, интерметаллический сплав, заказанный интерметаллический сплав, а сплав дальнего действия) является разновидностью металлический сплав 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 разделить на стехиометрические или нестехиометрические интерметаллические соединения.[1]

Хотя термин «интерметаллические соединения» применительно к твердым фазам используется в течение многих лет, о его введении сожалели, например, Хьюм-Ротери в 1955 г.[4]

Определения

Определение исследования

Шульце в 1967 году[5] определил интерметаллические соединения как твердые фазы, содержащие два или более металлических элемента, необязательно с одним или несколькими неметаллическими элементами, кристаллическая структура которых отличается от кристаллической структуры других составляющих. В это определение входят:

  1. Электрон (или Хьюм-Ротери ) соединения
  2. Фазы упаковки размера. например Фазы Лавеса, Фазы Франка – Каспера и Новотные фазы
  3. Фазы Zintl

Считается, что определение металла включает:

  1. постпереходные металлы, т.е. алюминий, галлий, индий, таллий, банка, вести, и висмут.
  2. металлоиды, например кремний, германий, мышьяк, сурьма и теллур.

Однородный и неоднородный твердые растворы металлов, и интерстициальные соединения (такие как карбиды и нитриды ), исключаются из этого определения. Однако сюда входят интерметаллические соединения внедрения, а также сплавы интерметаллических соединений с металлом.

Общего пользования

Обычно используется определение исследования, включая постпереходные металлы и металлоиды, расширен, чтобы включать такие соединения, как цементит, Fe3C. Эти соединения, иногда называемые интерстициальные соединения, может быть стехиометрический и обладают свойствами, аналогичными интерметаллическим соединениям, определенным выше.

Комплексы

Термин интерметаллид используется[6] для описания соединений, включающих два или более металлов, таких как циклопентадиенильный комплекс Cp6Ni2Zn4.

Би 2

А Би 2 интерметаллическое соединение имеет равное количество атомов двух металлов, таких как алюминий и железо, расположенных как две взаимопроникающие простые кубические решетки составляющих металлов.[7]

Свойства и приложения

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 вязкими режимами разрушения, таких как Nb – 15Al – 40Ti. Другие интерметаллиды могут проявлять улучшенную пластичность за счет легирования с другими элементами для увеличения когезии границ зерен. Легирование других материалов, таких как бор, для улучшения когезии границ зерен может улучшить пластичность многих интерметаллидов.[8] Они часто предлагают компромисс между керамика и металлические свойства, когда твердость и / или устойчивость к высоким температурам достаточно важны, чтобы пожертвовать некоторыми стойкость и простота обработки. Они также могут отображать желаемые магнитный, сверхпроводящие и химические свойства из-за их сильного внутреннего порядка и смешанных (металлический и ковалентный /ионный ) склеивание соответственно. Интерметаллиды привели к появлению различных новых материалов. Некоторые примеры включают алнико и хранение водорода материалы в никель-металлогидрид батареи. Ni3Al, которая является фазой упрочнения в известной никелевой основе супер сплавы, и различные титан алюминиды также вызывают интерес лопатка турбины приложений, в то время как последний также используется в очень небольших количествах для измельчение зерна из титановые сплавы. Силициды, интерметаллические с участием кремния, используются в качестве барьерных и контактных слоев в микроэлектроника.[9]

Физические свойства интерметаллидов[1]
Интерметаллическое соединениеТемпература плавления

(° C)

Плотность

(кг / м3)

Модуль Юнга (ГПа)
FeAl1250-14005600263
Ti3Al16004200210
MoSi220206310430

Примеры

  1. Магнитные материалы например алнико, Сендуст, Permendur, FeCo, Терфенол-Д
  2. Сверхпроводники например Фазы A15, ниобий-олово
  3. Хранение водорода например AB5 соединения (никель-металлогидридные батареи )
  4. Сплавы с памятью формы например Cu-Al-Ni (сплавы Cu3Al и никель), Нитинол (NiTi)
  5. Материалы покрытия, например NiAl
  6. Высокая температура конструкционные материалы например алюминид никеля, Ni3Al
  7. Стоматологические амальгамы, которые представляют собой сплавы интерметаллидов Ag3Sn и Cu3Sn
  8. Контакт ворот / барьерный слой для микроэлектроника например TiSi2[10]
  9. Фазы Лавеса (AB2), например, MgCu2, MgZn2 и MgNi2.

Образование интерметаллидов может вызвать проблемы. Например, интерметаллиды золота и алюминия может быть серьезной причиной проволочная связь неудачи в полупроводниковые приборы и другие микроэлектроника устройств. Управление интерметаллическими соединениями - основная проблема надежности паяных соединений между электронными компонентами.

Интерметаллические частицы

Основная статья: Интерметаллическая частица

Интерметаллические частицы часто образуются при затвердевании металлических сплавов и могут использоваться в качестве дисперсионное усиление механизм.[1]

История

Примеры интерметаллидов в истории включают:

  1. Римский желтый латунь, CuZn
  2. Китайское высокое олово бронза, Cu31Sn8
  3. Тип металл, СбСн

Металл немецкого типа описывается как бьющийся, как стекло, не гнущийся, более мягкий, чем медь, но более плавкий, чем свинец.[11] Химическая формула не соответствует приведенной выше; однако свойства соответствуют интерметаллическому соединению или его сплаву.

Смотрите также

использованная литература

  • Герхард Заутхофф: интерметаллические соединения, Wiley-VCH, Weinheim 1995, 165 стр.
  • Интерметаллиды, Герхард Саутхофф, Энциклопедия промышленной химии Ульмана, Wiley Interscience. (Требуется подписка)
  1. ^ а б c d Аскеланд, Дональд Р .; Райт, Венделин Дж. «11-2 Интерметаллические соединения». Наука и инженерия материалов (Седьмое изд.). Бостон, Массачусетс. С. 387–389. ISBN  978-1-305-07676-1. OCLC  903959750.
  2. ^ Панель по разработке интерметаллических сплавов, Комиссия по инженерным и техническим системам (1997). Разработка интерметаллических сплавов: оценка программы. Национальная академия прессы. п. 10. ISBN  0-309-52438-5. OCLC  906692179.
  3. ^ Собойджо, В. О. (2003). «1.4.3 Интерметаллиды». Механические свойства инженерных материалов. Марсель Деккер. ISBN  0-8247-8900-8. OCLC  300921090.
  4. ^ Электроны, атомы, металлы и сплавы У. Хьюм-Ротери Издатель: Louis Cassier Co. Ltd, 1955 г.
  5. ^ Г. Э. Р. Шульце: Metallphysik, Akademie-Verlag, Берлин, 1967
  6. ^ Коттон, Ф. Альберт; Уилкинсон, Джеффри; Мурильо, Карлос А .; Бохманн, Манфред (1999), Продвинутая неорганическая химия (6-е изд.), Нью-Йорк: Wiley-Interscience, ISBN  0-471-19957-5
  7. ^ «Стальные крылья: сплав железа и алюминия ничем не хуже титана, но в десять раз дешевле». Экономист. 7 февраля 2015 г.. Получено 5 февраля, 2015. E02715
  8. ^ Собойджо, В. О. (2003). «12.5 Разрушение интерметаллидов». Механические свойства инженерных материалов. Марсель Деккер. ISBN  0-8247-8900-8. OCLC  300921090.
  9. ^ С.П. Мурарка, Теория и практика металлизации для СБИС и ULSI. Баттерворт-Хайнеманн, Бостон, 1993.
  10. ^ Милтон Оринг, Материаловедение тонких пленок, 2-е издание, Academic Press, Сан-Диего, Калифорния, 2002 г., стр. 692.
  11. ^ [1] Набор текста Penny Cyclopdia Общества распространения полезных знаний Обществом распространения полезных знаний (Великобритания), Джордж Лонг, опубликованный 1843 г.

внешние ссылки