محلول جامد
فلز خالصی که فقط از یک نوع اتم تشکیل شده باشد، امکان پذیر نیست. ناخالصی یا اتمهای خارجی همیشه وجود دارد و برخی به عنوان نقص نقطه کریستالی وجود دارند. در واقع، حتی با تکنیکهای نسبتاً پیچیده، تصفیه فلزات تا خلوص بیش از 99.9999٪ دشوار است. آلیاژهایی هستند که در آنها اتمهای ناخالصی عمداً برای ایجاد ویژگیهای خاص به ماده اضافه شده است.
معمولاً از آلیاژسازی در فلزات برای بهبود استحکام مکانیکی و مقاومت در برابر خوردگی استفاده میشود. به عنوان مثال، نقره استرلینگ یک آلیاژ 92.5٪ نقره-7.5٪ آلیاژ مس است. در محیطهای معمولی، نقره خالص بسیار مقاوم در برابر خوردگی است، اما همچنین بسیار نرم است. آلیاژسازی با مس به طور قابل توجهی استحکام مکانیکی را بدون کاهش قابل ملاحظه مقاومت در برابر خوردگی افزایش می دهد.
افزودن اتمهای ناخالصی به فلز، بسته به نوع ناخالصی، غلظت آنها و دمای آلیاژ، منجر به تشکیل محلول جامد و یا فاز دوم جدید میشود. چندین اصطلاح مربوط به ناخالصیها و محلولهای جامد مورد توجه است که به طور متداول استفاده میشود. حلال عنصر یا ترکیبی است که بیشترین مقدار را دارد و اتمهای حلال را اتم میزبان نیز مینامند. اتم حل شونده برای نشان دادن عنصر یا ترکیبی که در غلظت جزئی وجود دارد استفاده میشود.
یک محلول جامد زمانی تشکیل میشود که با افزودن اتم های حل شونده به ماده حلال، ساختار کریستالی حفظ شود و هیچ ساختار جدیدی تشکیل نشود. مثلا اگر دو مایع محلول در یکدیگر (مانند آب و الکل) با هم ترکیب شوند، با مخلوط شدن مولکولها، محلولی مایع تولید میشود و ترکیب آن در سرتاسر همگن است. یک محلول جامد نیز از نظر ترکیبی همگن است. اتمهای ناخالصی به طور تصادفی و یکنواخت در داخل جامد پراکنده میشوند. عیوب نقطه در محلولهای جامد برای ناخالصی ها دو نوع وجود دارد:
عیوب جانشینی و عیوب بین نشینی
برای نوع جانشینی، اتم های املاح یا ناخالصی جایگزین یا جایگزین اتم های میزبان می شوند و برای عیوب بین نشین اتم های ناخالصی در بین اتم های حلال در فضای بین اتم ها قرار می گیرند. در شکل زیر می توان شماتیک این عیوب در ساختار کریستالی را مشاهده کرد.
شکل۱: شماتیک عیوب جانشینی و بین نشینی در ساختار کریستالی
مرجع : کتاب مهندسی و علم مواد نوشته کلیستر
