Разнообразное сочетание движений электронной и ионной систем кристаллических металлов и в особенности сплавов в результате внешних воздействий и внутренних причин обуславливает бесконечное разнообразие, неисчерпаемость их свойств.
Говоря о металлах, нельзя не говорить о сплавах и металлических соединениях и о состоянии теории их разработки. В природе, как известно, существует около 80 металлов, но могут быть созданы миллионы сплавов. Сплавы и соединения металлов дают возможность ослабить нежелательные и усилить положительные свойства металлов или даже получить отсутствующие у данных металлов физические свойства (сверхпроводимость, ферромагнетизм и др.). В процессе разработки сплавов, особенно же при исследовании диаграмм состояния и диаграмм состав—свойство, установлен ряд полуэмпирических закономерностей в изменении механических, электрических и некоторых технологических свойств в зависимости от их состава (законы Курнакова), структуры, температуры, схемы действующих сил, окружающей среды и т. д. Необходимо признать большие успехи металловедов и физико-химиков СССР, экспериментально построивших более 40% известных в мировой литературе равновесных диаграмм состояния, которые служат основным научным документом для сравнительно рационального выбора сплавов [2-15,31]. Большую помощь металловедам и физико-химикам при прогнозировании строения и свойств металлов и сплавов оказывает использование периодического закона Д. И. Менделеева, как фундаментального закона неорганической природы [19,20]. Большие достижения имеются в области термодинамической теории диаграмм фазовых равновесий. Все указанные направления исследований, конечно, должны и дальше развиваться, но надо искать новые пути. Эти пути подсказывает современная квантовая физика. На основе достижений электронной теории металлов можно рассчитать электрические свойства металлов и простейших комбинаций сплавов, например, твердых растворов двойных систем во всем интервале концентраций, как это сделано для систем Mo-Nb, Мо-Та, Ta-W, W - Mo и W-Nb (фиг. 2) [32]. Таким образом, наступает эпоха «вычислительного» металловедения.
Применение электронно-вычислительных машин уже теперь дало возможность с вероятностью около 80—95% прогнозировать все случаи образования химических соединений типа А3В, АВ и АВ2 между 104 из известных теперь элементов на основе вводимых в машину данных об их электронном строении, правда, пока только для двойных систем [33] (таблица).
Из данных
таблицы видно, что имеется еще большое количество экспериментально не открытых соединений, среди которых могут быть интересные материалы с особыми физическими свойствами. Аналогичным
путем с помощью ЭВМ был сделан прогноз типа
реакций образования 174 соединений типа А3В, совпадающих с
экспериментом более чем на 90% [34] и с ошибкой около 15%—численную величину некоторых физических свойств металлических
соединений (температура перехода в сверхпроводящее состояние) [35].
ЭВМ была обучена также распознаванию двух простейших типов диаграмм состояния (изоморфных и эвтектических
систем) [36].
Применение ЭВМ в металловедении еще только начинается, и здесь, конечно, есть большие трудности, связанные с несовершенством алгоритмов распознавания образцов применительно к металловедческим объектам, очень большой трудоемкостью ввода в ЭВМ исходных данных об элементах и их сочетаниях, отсутствием алгоритмов для многокомпонентных систем, отсутствием количественных данных о силах межатомной связи в металлах и сплавах и т. д. Но именно из-за недостаточной разработанности количественной теории металлических сплавов, да и по самой природе металловедческих объектов статистические методы, особенно в случае рационального применения ЭВМ, весьма перспективны, как, в частности, было показано на примерах, приведенных выше. Совершенно ясно, что в дальнейшем металловедение будет все более и более «математизироваться».
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.