Правила Юма-Розери - Hume-Rothery rules

Правила Юма-Розери , названные в честь Уильяма Хьюма-Ротери , представляют собой набор основных правил, которые описывают условия, при которых элемент может растворяться в металле , образуя твердый раствор . Есть два набора правил; один относится к твердым растворам замещения, а другой - к твердым растворам внедрения .

Правила замещения твердых растворов

Для твердых растворов замещения действуют следующие правила Юма-Розери:

1. Атомный радиус растворенного вещества и растворителя атомов должны отличаться не более чем на 15%:

   ${\ Displaystyle \% {\ mbox {разница}} = \ left ({\ frac {r_ {solute} -r_ {растворитель}} {r_ {растворитель}}} \ right) \ times 100 \% \ leq 15 \% .}$

2. В кристаллические структуры растворенного вещества и растворителя , должны быть одинаковыми.
3. Полная растворимость происходит, когда растворитель и растворенное вещество имеют одинаковую валентность . Металл с большей вероятностью растворяет металл с более высокой валентностью, чем наоборот.
4. Растворенное вещество и растворитель должны иметь одинаковую электроотрицательность . Если разница электроотрицательностей слишком велика, металлы склонны образовывать интерметаллические соединения вместо твердых растворов.

Правила внедрения твердых растворов

Для интерстициальных твердых растворов, правила Юм-Розери являются:

1. Атомы растворенного вещества должны иметь меньший радиус, чем 59% радиуса атомов растворителя.
2. Растворенное вещество и растворитель должны иметь одинаковую электроотрицательность .
3. Фактор валентности: два элемента должны иметь одинаковую валентность. Чем больше разница в валентности между атомами растворенного вещества и растворителя, тем ниже растворимость.

Правила твердого раствора для многокомпонентных систем

По сути, правила Юма-Розери ограничены бинарными системами, которые образуют твердые растворы замещения или внедрения. Однако этот подход ограничивает оценку передовых сплавов, которые обычно являются многокомпонентными системами. Диаграммы свободной энергии (или фазовые диаграммы ) предлагают глубокие знания об ограничениях равновесия в сложных системах. По сути, правила Юма-Розери (и правила Полинга ) основаны на геометрических ограничениях. Аналогичным образом продвигаются правила Юма-Розери. Где они рассматриваются как критерий критического контакта, описываемый диаграммами Вороного . Это может облегчить построение теоретической фазовой диаграммы многокомпонентных систем.

Смотрите также

• КАЛЬФАД
• Энтальпия смешения
• Энергия Гиббса
• Фазовая диаграмма

Рекомендации

• Бхадешия, HKDH «Твердые решения: правила Юма-Ротери» . Проверено 24 ноября 2007 .

дальнейшее чтение

• Мизутани, Уичиро (2010). Правила Юма-Розери для структурно сложных фаз сплава . Тейлор и Фрэнсис. ISBN 978-1-4200-9058-1.