Was ist Feststofflöslichkeit? Welche Bedeutung hat die Legierung?

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Bedeutung der Legierung:

1. Das Legieren wird normalerweise durchgeführt, um die mechanische Festigkeit oder Korrosionsbeständigkeit des Materials zu verbessern. Beispielsweise ist Sterling Silber eine Legierung, die 92,5\% Silber und 7,5\% Kupfer enthält. Reines Silber ist unter normalen Umgebungsbedingungen hochkorrosionsbeständig, aber auch sehr weich. Das Legieren mit Kupfer verbessert die mechanische Festigkeit erheblich, ohne die Korrosionsbeständigkeit zu beeinträchtigen.
2. In Halbleitern steuert das Legieren den kritischen Parameter wie die Bandlücke. Beispielsweise sind binäre Halbleiter wie InN, GaN, AlN für ihre hervorragenden physikalischen Eigenschaften und ihre Verwendung in optischen und elektronischen Anwendungen bekannt. Die Bandlücke dieser binären Legierungen variiert von InN (~ 1 eV) über GaN (~ 3,4 eV) bis AlN (~ 6 eV). Durch die Herstellung einer ternären Legierung aus GaN mit Indium wie InGaN ist es somit möglich, die Bandlücke von 3,4 eV bis 1 eV zu überspannen, so dass das gesamte sichtbare Spektrum abgedeckt werden kann. Optische Geräte wie LED- und Laserdioden, die unter Verwendung dieser ternären Legierungen hergestellt wurden, sind bereits im Handel erhältlich.

Feststofflöslichkeit:

Es ist nur das Auflösungsvermögen eines Fremdelements im Wirtskristall. Hier wird das Element üblicherweise als gelöster Stoff und der Wirtskristall als Lösungsmittel bezeichnet. Mit anderen Worten, Lösungsmittel stellt das Element dar, das in der größten Menge vorhanden ist. Der gelöste Stoff stellt das Element dar, das in einer geringen Konzentration vorhanden ist. Eine feste Lösung bildet sich, wenn die gelösten Atome zu dem Lösungsmittel gegeben werden, vorausgesetzt, die Lösungsmittelkristallstruktur bleibt erhalten. Das Auflösungsvermögen des gelösten Stoffes im Lösungsmittel wird als feste Löslichkeit bezeichnet. Die Löslichkeit des gelösten Stoffes im Lösungsmittel hängt jedoch entscheidend von den Parametern der beteiligten Elemente ab.

1. Atomgrößenunterschied:
2. Eine beträchtliche Menge an gelöstem Stoff löst sich im Lösungsmittel, wenn der Unterschied besteht zwischen den Atomradien von zwei beträgt weniger als +/- 15\%. Andernfalls erzeugen die gelösten Atome eine signifikante Gitterverzerrung des Lösungsmittelkristalls und eine neue Phase bildet eine
3. Kristallstruktur:
4. Für eine nennenswerte Feststofflöslichkeit die Kristallstrukturen sowohl des gelösten Stoffes als auch des Lösungsmittels muss gleich sein
5. Die anderen Parameter, die die Löslichkeit von Feststoffen steuern, sind die Elektronegativität von gelösten und Lösungsmittelatomen; Valenzelektronenkonzentrationen von gelösten und Lösungsmittelatomen

Beispiele:

1. Kupfer und Nickel alle oben genannten Anforderungen erfüllen. Diese beiden Elemente sind auf allen Zusammensetzungsebenen vollständig ineinander löslich. Die Atomradien dieser Elemente sind vergleichbar: 0,128 nm (Cu) und 0,125 nm (Ni). Beide haben eine FCC-Kristallstruktur und ihre Elektronegativitäten betragen 1,9 (Cu) und 1,8 (Ni).
2. AlN- und GaN-Binärhalbleiter. Es ist heutzutage üblich, ternäre Legierungen wie AlGaN aus verschiedenen Zusammensetzungen für verschiedene elektrische und optische Anwendungen herzustellen. Beide haben die gleiche Wurtzitkristallstruktur. Die Atomradiendifferenz beträgt weniger als 15\%. Die Elektronegativitäten sind 1,5 (Al) und 1,6 (Ga).
   

   Antwort

   Feste Löslichkeit bedeutet die Menge an gelöstem Stoff (fest), die in Lösungsmittel (fest) löslich ist. Mit anderen Worten, es gibt uns die Idee, zwei Feststoffe in ihrem flüssigen Zustand zu mischen und in einen festen Zustand abzukühlen. Während des Abkühlens wird nun beobachtet, dass einige Metalle bei jeder möglichen Zusammensetzung vollständig löslich sind (z. B. x Menge A und y Menge B). von x und y und bei jeder möglichen Temperatur, die als ausgedehnte Löslichkeit bekannt ist, während einige eine begrenzte Löslichkeit zeigen.

   Es ist eine Kurve aufgetragen, die als Löslichkeitskurve zwischen Temperatur und Zusammensetzung bezeichnet wird. Diese Kurve ist für die Herstellung verschiedener Legierungen sehr wichtig. Gemäß den Betriebsbedingungen und Anforderungen wird die erforderliche Zusammensetzung ausgewählt und eine Legierung für ein optimales Ergebnis gebildet. In ähnlicher Weise hilft die Kurve auch bei der Entscheidung, welche mechanischen Arbeiten an der Legierung durchgeführt werden sollen, um ihre mechanischen Eigenschaften zu verbessern. Die Feststofflöslichkeitskurve von Fe-C ist sehr wichtig für die Herstellung verschiedener Stahlsorten gemäß den Anforderungen