Intermetalické - Intermetallic

An intermetalické (nazývané také intermetalická sloučenina, intermetalická slitina, objednaná intermetalická slitinaa slitina objednaná na velké vzdálenosti) je typ kovový slitina která tvoří uspořádanou sloučeninu v pevné fázi mezi dvěma nebo více kovovými prvky. Intermetalika je obecně tvrdá a křehká s dobrými vysokoteplotními mechanickými vlastnostmi.[1][2][3] Mohou být klasifikovány jako stechiometrické nebo nestechiometické intermetalické sloučeniny.[1]
Ačkoli se pojem „intermetalické sloučeniny“, jak se týká pevných fází, používá již mnoho let, jeho zavedení bylo politováno, například Hume-Rothery v roce 1955.[4]
Definice
Definice výzkumu
Schulze v roce 1967[5] definované intermetalické sloučeniny jako pevné fáze obsahující dva nebo více kovových prvků, případně s jedním nebo více nekovovými prvky, jejichž krystalová struktura se liší od ostatních složek. Pod touto definicí jsou zahrnuty následující:
- Elektron (nebo Hume-Rothery ) sloučeniny
- Velikost fází balení. např. Lávové fáze, Fáze Frank – Kasper a Nowotny fáze
- Zintl fáze
Definice kovu zahrnuje:
- post-přechodové kovy, tj. hliník, galium, indium, thalium, cín, Vést, a vizmut.
- metaloidy, např. křemík, germanium, arsen, antimon a telur.
Homogenní a heterogenní pevná řešení kovů a intersticiální sloučeniny (jako karbidy a nitridy ), jsou z této definice vyloučeny. Zahrnuty jsou však intersticiální intermetalické sloučeniny, stejně jako slitiny intermetalických sloučenin s kovem.
Běžné použití
V běžném použití, definice výzkumu, včetně post-přechodové kovy a metaloidy, je rozšířen o sloučeniny jako např cementit, Fe3C. Tyto sloučeniny, někdy nazývané intersticiální sloučeniny, může být stechiometrický a mají podobné vlastnosti jako intermetalické sloučeniny definované výše.
Komplexy
Používá se termín intermetalický[6] popsat sloučeniny zahrnující dva nebo více kovů, jako je cyklopentadienylový komplex Str6Ni2Zn4.
B2
A B2 intermetalická sloučenina má stejný počet atomů dvou kovů, jako je hliník a železo, uspořádaných jako dvě vzájemně se prostupující jednoduché kubické mřížky složených kovů.[7]
Vlastnosti a aplikace
Intermetalické sloučeniny jsou obecně křehké při teplotě místnosti a mají vysoké teploty tání. Režimy štěpení nebo mezikrystalové lomy jsou typické pro intermetaliku kvůli omezeným nezávislým skluzovým systémům požadovaným pro plastickou deformaci. Existuje však několik příkladů intermetaliky s režimy tvárného lomu, jako je Nb – 15 Al – 40 Ti. Ostatní intermetalika mohou vykazovat zlepšenou tažnost legováním s jinými prvky ke zvýšení soudržnosti hranic zrn. Slitina jiných materiálů, jako je bór, ke zlepšení soudržnosti hranic zrn může zlepšit tažnost v mnoha intermetalikách.[8] Často nabízejí kompromis mezi nimi keramický a kovové vlastnosti, když je tvrdost a / nebo odolnost vůči vysokým teplotám natolik důležitá, aby některé obětovala houževnatost a snadnost zpracování. Mohou také zobrazit žádoucí magnetický, supravodivé a chemické vlastnosti, kvůli jejich silnému vnitřnímu řádu a smíšené (kovový a kovalentní /iontový ) lepení, resp. Intermetallics vedly k vývoji různých nových materiálů. Některé příklady zahrnují alnico a skladování vodíku materiály v hydrid kovu niklu baterie. Ni3Al, což je fáze vytvrzování ve známém niklovém základu super slitiny a různé titan aluminidy také přitahovaly zájem o lopatka turbíny aplikace, zatímco druhá se také používá ve velmi malém množství pro zjemnění zrna z slitiny titanu. Silicidy, interkovové zahrnující křemík, jsou využívány jako bariérové a kontaktní vrstvy v mikroelektronika.[9]
Intermetalická sloučenina | Teplota tání (° C) | Hustota (kg / m3) | Youngův modul (GPa) |
---|---|---|---|
FeAl | 1250-1400 | 5600 | 263 |
Ti3Al | 1600 | 4200 | 210 |
MoSi2 | 2020 | 6310 | 430 |
Příklady
- Magnetické materiály např. alnico, sentust, Permendur, FeCo, Terfenol-D
- Supravodiče např. A15 fází, niob-cín
- Skladování vodíku např. AB5 sloučeniny (nikl-metal hydridové baterie )
- Slitiny tvarové paměti např. Cu-Al-Ni (slitiny Cu3Al a nikl), Nitinol (NiTi)
- Nátěrové hmoty např. NiAl
- Vysoká teplota konstrukční materiály např. aluminid niklu, Ni3Al
- Zubní amalgámy, což jsou slitiny intermetaliky Ag3Sn a Cu3Sn
- Kontakt brány / bariérová vrstva pro mikroelektronika např. TiSi2[10]
- Lávové fáze (AB2), např. MgCu2, MgZn2 a MgNi2.
Tvorba intermetalických látek může způsobit problémy. Například, intermetalika zlata a hliníku může být významnou příčinou drátěné spojení selhání v polovodičová zařízení a další mikroelektronika zařízení. Správa intermetaliky je hlavním problémem ve spolehlivosti pájených spojů mezi elektronickými součástmi.
Intermetalické částice
Intermetalické částice často se tvoří během tuhnutí kovových slitin a lze je použít jako a zesílení disperze mechanismus.[1]
Dějiny
Mezi příklady intermetaliky v historii patří:
Kov německého typu je popisován jako lámání jako sklo, neohýbání, měkčí než měď, ale tavitelnější než olovo.[11] Chemický vzorec nesouhlasí s výše uvedeným; vlastnosti se však shodují s intermetalickou sloučeninou nebo slitinou jedné.
Viz také
Reference
- Gerhard Sauthoff: Intermetallics, Wiley-VCH, Weinheim 1995, 165 stran
- Intermetalika Gerhard Sauthoff, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley Interscience. (Je vyžadováno předplatné)
- ^ A b C d Askeland, Donald R .; Wright, Wendelin J. "11-2 Intermetalické sloučeniny". Věda a inženýrství materiálů (Sedmé vydání). Boston, MA. 387–389. ISBN 978-1-305-07676-1. OCLC 903959750.
- ^ Panel pro vývoj intermetalické slitiny, komise pro technické a technické systémy (1997). Vývoj intermetalické slitiny: hodnocení programu. Národní akademie Press. str. 10. ISBN 0-309-52438-5. OCLC 906692179.
- ^ Soboyejo, W. O. (2003). „1.4.3 Intermetallics“. Mechanické vlastnosti konstrukčních materiálů. Marcel Dekker. ISBN 0-8247-8900-8. OCLC 300921090.
- ^ Elektrony, atomy, kovy a slitiny W. Hume-Rothery Vydavatel: The Louis Cassier Co. Ltd 1955
- ^ G. E. R. Schulze: Metallphysik, Akademie-Verlag, Berlín 1967
- ^ Cotton, F. Albert; Wilkinson, Geoffrey; Murillo, Carlos A .; Bochmann, Manfred (1999), Pokročilá anorganická chemie (6. vydání), New York: Wiley-Interscience, ISBN 0-471-19957-5
- ^ „Křídla z oceli: Slitina železa a hliníku je stejně dobrá jako titan, a to za desetinu ceny.“. Ekonom. 7. února 2015. Citováno 5. února 2015.
E02715
- ^ Soboyejo, W. O. (2003). „12.5 Zlomenina intermetaliky“. Mechanické vlastnosti konstrukčních materiálů. Marcel Dekker. ISBN 0-8247-8900-8. OCLC 300921090.
- ^ S.P. Murarka, Teorie a praxe metalizace pro VLSI a ULSI. Butterworth-Heinemann, Boston, 1993.
- ^ Milton Ohring, Věda o materiálech tenkých vrstev, 2. vydání, Academic Press, San Diego, CA, 2002, s. 692.
- ^ [1] Typové bušení Penny Cyclopædia společnosti pro šíření užitečných znalostí Společnost pro šíření užitečných znalostí (Velká Británie), George Long, 1843
externí odkazy
- Intermetalika, vědecký časopis
- Intermetalická tvorba a růst - článek na webových stránkách Wire Bond of NASA Goddard Space Flight Center.
- Projekt Intermetallics (Projekt IMPRESS Intermetallics v Evropské kosmické agentuře)
- Video AB5 tuhnutí / zmrazení intermetalické sloučeniny