твердые растворы

Ответ от Ёhallenger[гуру]
Твёрдые растворы — фазы переменного состава, в которых атомы различных элементов расположены в общей кристаллической решётке.
Могут быть неупорядоченными (с хаотическим расположением атомов) , частично или полностью упорядоченными. Экспериментально упорядоченность определяют, главным образом, рентгеновским структурным анализом.
Способность образовывать твёрдые растворы свойственна всем кристаллическим твёрдым телам. В большинстве случаев она ограничена узкими пределами концентраций, но известны системы с непрерывным рядом твёрдых растворов (например, Cu—Au, Ti—Zr, GaAs—GaP). По существу, все кристаллические вещества, считающиеся чистыми, представляют собой твёрдые растворы с очень малым содержанием примесей.
Различают три вида твердых растворов: - твердые растворы замещения; - твердые растворы внедрения; - твердые растворы вычитания.
Согласно полуэмпирическим правилам Юм-Розери, непрерывные твёрдые растворы замещения в металлических системах образуются лишь теми элементами, которые, во-первых, имеют близкие по размерам атомные радиусы (отличающиеся не более чем на 15 %) и, во-вторых, находятся не слишком далеко друг от друга в электрохимическом ряду напряжений. Еще одним требованием является то, что чистые компоненты должны иметь один и тот же тип кристаллической решетки. В твердых растворах на основе полупроводников и диэлектриков, благодаря более "рыхлым" кристаллическим решеткам образование твердых растворов замещения возможно и при большем различии атомных радиусов.
Если атомы компонентов существенно различаются по размерам или электронной структуре, возможно внедрение атомов одного элемента в междоузлия решетки, образованной другим элементом. Подобные твердые растворы часто образуются при растворении неметаллов (B, H2, O2, N2, C) в металлах.
Существуют также твёрдые растворы вычитания, возникающие за счет появления в кристаллической решетке вакантных узлов; они образуются при растворении одного из компонентов в химическом соединении и характерны для нестехиометрических соединений.
Природные минералы часто представляют собой твердые растворы (см. Изоморфизм в кристаллах). Образование твёрдых растворов при легировании элементов и соединений имеет большое значение в производстве сплавов, полупроводников, керамики, ферритов.
Твёрдые растворы — основа всех важнейших конструкционных и нержавеющих сталей, бронз, латуней, алюминиевых и магниевых сплавов высокой прочности. Свойства твёрдых растворов регулируют их составом, термической или термомеханической обработкой. Легированные полупроводники, являющиеся основой современной твердотельной электроники, также являются твердыми растворами.
При распаде твёрдых растворов сплавы приобретают новые свойства. Наиболее ценными качествами обладают сплавы с очень тонкой неоднородностью — так называемые дисперсионно-твердеющие, или стареющие твёрдые растворы. Дисперсионное твердение может наблюдаться и при распаде твёрдых растворов на основе не элементов, а соединений, например, нестехиометрических шпинелей.