Новый тип метастабильнш твердых растворов

Известно, что в некоторых твердых растворах с отношением радиусов атомов 0,70-0,73 имеется неопределенное п. о определении природы этих растворов. Так, например, по одним данным, бор образует в решетке а-железа растворы внедрения, по другим данным — растворы замещения. Одной из основных причин такой неопределенности является малая растворимость бора в железе. Закалка из жидкого состояния позволяет расширить область твердых растворов, что дает возможность, с одной стороны, лучше выявить их природу, а с другой — получить новый тип твердых растворов. В иных областях химическую природу различных белковых элементов активировать помогают ферменты, являющиеся естественными катализаторами.

Исследовалась структура твердых растворов бора в железе, кобальте и никеле, полученных при скоростях охлаждения до 10 К/с. В равновесных условиях, как известно, растворимость бора в этих элементах очень малая. Однако закалкой расплава удается зафиксировать в а-железе до 12, а-кобальте до 11 и никеле до 4,5 % бора. Уменьшение параметра кристаллической решетки с увеличением содержания бора свидетельствует том, что рассматриваемые растворы не являются твердыми растворами внедрения. По крайней мере, не все атомы бора занимают позиции внедрения. Результаты исследований для сплавов железа с содержанием бора, от 3 до 12 % (ат.) приведены на рис.80. Видно, что число атомов в элементарной ячейке не соответствует ни чистому внедрению, ни чистому замещению. Образуются твердые растворы смешанного типа. Часть атомов занимает позиции внедрения, другая — позиции замещения. Аналогичная картина наблюдается при образовании твердых растворов бора в г.ц.к. решетке 0-кобальта и никеля.

Представляют значительный интерес в этом плане исследования по закалке из жидкого состояния сплавов Y-Cu, Gd-Cu и Gd-Fe. В них впервые с помощью прямых измерений показана возможность образования широкой области твердых растворов внедрения в системе металл — металл. Отношение радиусов атомов в этих растворах, так же как и в растворах Fe-B, равно 0,71. Равновесная растворимость меди в иттрии и гадолинии, железа в гадолинии практически отсутствует. Однако при закалке из жидкого состояния подавляется кристаллизация стабильных промежуточных фаз YCu, GdCu2, GdFe2 и образуется широкая область метастабильных твердых растворов на основе иттрия и гадолиния. В сплавах Y-Cu зафиксировано до 20 % (ат.) Си, причем до 12,5 % (ат.) Си образуются только твердые растворы внедрения. При больших содержаниях меди в растворе появляется также замещение. При 20 % (ат.) Си атомы меди распределяются между местами замещения и внедрения в отношении 1:2.