Образование новых кристаллических модификаций (метастабильных при нормальных условиях) наблюдали после «закалки» из жидкой или паровой фазы (т. е. при сверхбыстром охлаждении жидких расплавов или при конденсации из пара при низкой температуре подложки).В частности, в технических сплавах железа с углеродом и кремнием (чугун) при быстром затвердевании также обнаруживается г.п.у. ε-фаза. Современные технологические способы обработки, такие, как деформация взрывом или обработка поверхности лучом лазера, могут создать условия для образования метастабильных состояний, которые ранее получали только в лабораторных исследованиях. Следует также иметь, виду, что, некоторые из метастабильных модификаций могут быть промежуточными состояниями при образовании стабильных фаз в процессе самого превращения. Например, имеется мнение, что образование г.п.у. модификации железа в некоторых сплавах является промежуточным этапом g®a-превращения.
Среди полиморфных превращений в сплавах надо выделить, очень специфические по характеру и важные в развитии новых материалов превращения b-фаз Юм-Розери (AlCd, NiTi и др.).
Полиморфизм – это способность твердых веществ и жидких кристаллов существовать в двух иди нескольких формах с различной кристаллической структурой и свойствами. Такие формы называют полиморфными модификациями. Взаимные превращения этих модификаций называют полиморфными переходами. Полиморфизм простых веществ принято называть аллотропией, но понятие полиморфизма не относится к некристаллическим аллотропным формам.
Различные кристаллические структуры какого-либо вещества носят название модификаций или полиморфных форм, а переход из одной модификации в другую называется полиморфным превращением.
Разные модификации различны по свойствам, отличаются внутренней структурой, обозначаются греческими буквами по порядку в зависимости от температуры превращения.
Полиморфизм широко распространен. Типичный пример – модификация углерода: алмаз, лонсдейлит, графит. Полиморфизм молекулярных кристаллов проявляется в различной упаковке молекул, имеющих одинаковую структурную формулу; переход от одной модификации к другой происходит без разрыва ковалентных связей, но конформация молекул может существенно изменяться (конформационный полиморфизм). Известны полиморфные модификации, отличающиеся степенью упорядоченности. Например, в высокотемпературной форме бензтиофена, существующей выше –110С, в отличие от низкотемпературной молекулы статистически занимают четыре различных положения. Особый вид полиморфизма связан со свободным вращением молекул или атомных группировок. Так в кристаллах NH4NO3 при 84 0С происходит переход, обусловленный возникновением вращения ионов NO3- вокруг оси третьего порядка; в интервале от 125 0С до температуры плавления ионы NO3- и NH4+ вращаются вокруг центров масс, эффективно приобретая сферическую форму.
Частный случай полиморфизма – политипия (политипизм); политипные модификации представляют собой различные варианты наложения одинаковых двумерных структурных фрвгментов; при этом два параметра решетки неизменны, а третий меняется, оставаясь кратным постоянной величине. Характерный пример – SiC, для которого известно более 40 модификаций.
Полиморфные модификации обычно являются термодинамическими фазами. Если каждая из двух модификаций устойчива в определенном интервале температур и давлений, фазы называются энантиотропными. В принципе одна из них должна переходить в другую при вполне определенных условиях, и превращение должно осуществляться в любом направлении. Однако энантиотропные превращения могут быть настолько кинетически заторможенными, что метастабильная модификация существует неограниченно долго. Например, алмаз и многие другие минералы метастабильны при атмосферном давлении и комнатной температуре. Некоторые же полиморфные переходы протекают настолько быстро, что можно визуально наблюдать растрескивание границ кристалла или движение границы раздела фаз. Если одна из двух модификаций термодинамически неустойчива при всех температурах ниже температуры плавления, эти две модификации называются монотропными. Для них осуществим только односторонний переход метастабильной формы в стабильную. Первую можно получить лишь из переохлажденной жидкости. При энантиотропии каждой из двух модификаций соответствует определенная область существования на диаграмме состояния; при монотропии такая область имеется лишь для устойчивой модификации
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.