Интерметаллические соединения. РЕАЛЬНАЯ ФИЗИКА. Глоссарий по физике

Интерметаллические соединения (металлические соединения, металлиды) - в узком смысле кристаллы, представляющие собой соединения металлов друг с другом; в широком смысле двух- или многокомпонентные кристаллы, электронное строение к-рых имеет характерные признаки металла (или полупроводника). Кристаллич. структуры И. с. отличаются от структуры отд. компонент. И. с. формируются из жидких, жидкой и твёрдой, твёрдых фаз, а также из неупорядоченного твёрдого раствора. В последнем случае они наз. фазами Куркакова. Кристаллич. структура И. с. устойчива в огранич. областях изменения состава, температуры

Диаграмма состояния системы Cr-Si; заштрихованы концентрационные области гомогенности. и давления (области гомогенности). Напр., диаграмма состояния системы Сr-Si (рис.) иллюстрирует образование И. с.: Cr₃Si, Cr₅Si₃, CrSi, CrSi₂, причём первое и последнее из них отличаются протяжёнными концентрац. областями гомогенности. В И. с. существуют равновесные точечные дефекты типа атомов замещения, внедрения или вакансий, концентрация к-рых больше, чем в однокомпонентных кристаллах. В нек-рых И. с., напр. VH₁__x, TiC₁__x, Ni_1-xAl, a-Fе₁__xSi₂, концентрация вакансии достигает десятков % от числа узлов решётки. По атомно-кристаллич. и электронному строению различают след, классы И. с.: электронные соединения (фазы Юм - Розери), фазы Лавеса (Cu₂Mg, MgZn₂, MgNi₂), фазы внедрения (гидриды, карбиды, нитриды металлов), И. с. переходных d-металлов друг с другом (s-фазы), И. с. d- и f-металлов о непереходными элементами и др. Электронными соединениями являются, напр., фазы системы Сu-Zn: CuZn (b-фаза), Cu₅Zn₃ (g-фаза), CuZn₃ (e-фаза). Их кристаллич. структура и состав определяются гл. обр. электронной концентрацией, к-рая для перечисленных И. с. близка к ³/₂, ³¹/₁₃, ⁷/₄ (отношение числа валентных электронов к числу атомов). Эти значения соответствуют размерам ферма-поверхности, при к-рых она касается границ первой Бриллюэна зоны для соответствующих кристаллич. структур. Для электронного строения таких И. с. характерно расположение уровня Ферми в энергетич. зоне, образованной s состояниями (зона s-типа), и приблизительная сферичность поверхности Ферми. Фазы Лавеса характеризуются плотными упаковками с чередованием шаровых слоев, напр. АВСАВС, АВАВАВ и АВАСАВАС. Идеальное отношение атомных диаметров 1,225 (у большинства соединений 1,1-1,6). Области гомогенности фаз Лавеса незначительны. Фазы внедрения имеют простые структуры (объёмно центрированная кубич., гранецентрированная и др.), образуются из компонентов, для к-рых отношение атомных диаметров меньше 0,59. Области гомогенности обычно широкие за счёт того, что часть междоузлий матрицы может оставаться незанятой атомами компонента с меньшим атомным диаметром. Для электронного строения карбидов и нитридов переходных металлов характерно формирование энергетич. подзон из s и р-состояний, генетически связанных с атомами С и N, в низко-энергетич. части электронного спектра и расположение уровня Ферми в области d-состояний переходного металла. Межатомное взаимодействие сильное. В И. с. d- и f-металлов с непереходными элементами (В, Al, Ga, Si, Ge и др.) межатомное взаимодействие также велико. Т. к. атомы переходных металлов имеют ближайшими соседями атомы непереходных элементов, то часть d-, f-состояний остаётся не вовлечённой в межатомные связи и формирует узкие подзоны в высокоэнергетич. части электронного спектра. Степень заполнения таких подзон электронами определяет плотность состояний на уровне Ферми и физические свойства И. с. Разнообразие свойств И. с. обеспечивает их практич. использование. Среди И. с. есть сверхпроводники (V₃Si, Nb₃Ge, Nb₃Sn и др.), полупроводники и полуметаллы (GaAs, HgTe, CrSi₂, CoB, Mg₂Sn и др.), ферромагнетики (SmCo, CoPt и др.), кристаллы с высокими термоэмиссионными свойствами (LaB₆). Нек-рые И. с. обладают высокой твёрдостью (WC, TiB₂, TiC), жаростойкостью (MoSi₂, TiB₂), a TaC - высокой температурой плавления.

Литература по интерметаллическим соединениям

Знаете ли Вы, как разрешается парадокс Ольберса?
(Фотометрический парадокс, парадокс Ольберса - это один из парадоксов космологии, заключающийся в том, что во Вселенной, равномерно заполненной звёздами, яркость неба (в том числе ночного) должна быть примерно равна яркости солнечного диска. Это должно иметь место потому, что по любому направлению неба луч зрения рано или поздно упрется в поверхность звезды.
Иными словами парадос Ольберса заключается в том, что если Вселенная бесконечна, то черного неба мы не увидим, так как излучение дальних звезд будет суммироваться с излучением ближних, и небо должно иметь среднюю температуру фотосфер звезд. При поглощении света межзвездным веществом, оно будет разогреваться до температуры звездных фотосфер и излучать также ярко, как звезды. Однако в дело вступает явление "усталости света", открытое Эдвином Хабблом, который показал, что чем дальше от нас расположена галактика, тем больше становится красным свет ее излучения, то есть фотоны как бы "устают", отдают свою энергию межзвездной среде. На очень больших расстояниях галактики видны только в радиодиапазоне, так как их свет вовсе потерял энергию идя через бескрайние просторы Вселенной. Подробнее читайте в FAQ по эфирной физике.