Intermetálico - Intermetallic

Cr 11 Ge 19

Um intermetálica (também chamado um composto intermetálico , liga intermetálica , ordenados liga intermetálica , e uma liga de longo-ordenada-gama ) é um tipo de metal liga que forma um ordenada composto em estado sólido entre dois ou mais elementos metálicos. Os intermetálicos são geralmente duros e quebradiços, com boas propriedades mecânicas em alta temperatura. Eles podem ser classificados como compostos intermetálicos estequiométricos ou não estequiométicos.

Embora o termo "compostos intermetálicos", no que se refere às fases sólidas, seja usado por muitos anos, sua introdução foi lamentada, por exemplo, por Hume-Rothery em 1955.

Definições

Definição de pesquisa

Schulze em 1967 definiu compostos intermetálicos como fases sólidas contendo dois ou mais elementos metálicos, opcionalmente com um ou mais elementos não metálicos, cuja estrutura cristalina difere da dos demais constituintes . Sob esta definição, o seguinte está incluído:

  1. Compostos de elétrons (ou Hume-Rothery )
  2. Fases de embalagem de tamanho. por exemplo , fases Laves , fases Frank – Kasper e fases Nowotny
  3. Fases Zintl

A definição de metal inclui:

  1. metais pós-transição , ou seja, alumínio , gálio , índio , tálio , estanho , chumbo e bismuto .
  2. metalóides , por exemplo, silício , germânio , arsênio , antimônio e telúrio .

Soluções sólidas homogêneas e heterogêneas de metais e compostos intersticiais (como carbonetos e nitretos ) estão excluídos nesta definição. No entanto, os compostos intersticiais intermetálicos estão incluídos, assim como as ligas de compostos intermetálicos com um metal.

Uso comum

Em uso comum, a definição de pesquisa, incluindo metais pós-transição e metaloides , é estendida para incluir compostos como cementita , Fe 3 C. Esses compostos, às vezes chamados de compostos intersticiais , podem ser estequiométricos e compartilham propriedades semelhantes aos compostos intermetálicos definidos acima de.

Complexos

O termo intermetálico é usado para descrever compostos envolvendo dois ou mais metais, como o complexo ciclopentadienil Cp 6 Ni 2 Zn 4 .

B2

Um composto intermetálico B2 tem números iguais de átomos de dois metais, como alumínio e ferro, dispostos como duas redes cúbicas simples interpenetrantes dos metais componentes.

Propriedades e aplicativos

Os compostos intermetálicos são geralmente frágeis à temperatura ambiente e têm altos pontos de fusão. Os modos de clivagem ou fratura intergranular são típicos de intermetálicos devido aos sistemas de deslizamento independentes limitados necessários para a deformação plástica. No entanto, existem alguns exemplos de intermetálicos com modos de fratura dúctil, como Nb – 15Al – 40Ti. Outros intermetálicos podem exibir ductilidade melhorada ao se ligar a outros elementos para aumentar a coesão do contorno do grão. A liga de outros materiais como o boro para melhorar a coesão do contorno do grão pode melhorar a ductilidade em muitos intermetálicos. Eles geralmente oferecem um compromisso entre as propriedades cerâmicas e metálicas quando a dureza e / ou resistência a altas temperaturas é importante o suficiente para sacrificar alguma dureza e facilidade de processamento. Eles também podem exibir propriedades magnéticas , supercondutoras e químicas desejáveis , devido à sua forte ordem interna e ligação mista ( metálica e covalente / iônica ), respectivamente. Intermetallics deu origem a vários desenvolvimentos de materiais novos. Alguns exemplos incluem alnico e os materiais de armazenamento de hidrogênio em baterias de hidreto de metal de níquel . Ni 3 Al , que é a fase de endurecimento nas superligas familiares à base de níquel , e os vários aluminetos de titânio também atraíram o interesse para aplicações de pás de turbinas , enquanto o último também é usado em quantidades muito pequenas para refinamento de grãos de ligas de titânio . Os silicidas , intermetálicos envolvendo silício, são utilizados como barreira e camadas de contato na microeletrônica .

Propriedades físicas de intermetálicos
Composto Intermetálico Temperatura de fusão

(° C)

Densidade

(kg / m 3 )

Módulo de Young (GPa)
FeAl 1250-1400 5600 263
Ti 3 Al 1600 4200 210
MoSi 2 2020 6310 430

Exemplos

  1. Materiais magnéticos, por exemplo , alnico , sendust , Permendur, FeCo, Terfenol-D
  2. Supercondutores, por exemplo , fases A15 , nióbio-estanho
  3. Armazenamento de hidrogênio, por exemplo, compostos AB 5 ( baterias de hidreto metálico de níquel )
  4. Ligas com memória de forma, por exemplo, Cu-Al-Ni (ligas de Cu 3 Al e níquel), Nitinol (NiTi)
  5. Materiais de revestimento, por exemplo, NiAl
  6. Materiais estruturais de alta temperatura , por exemplo , alumineto de níquel , Ni 3 Al
  7. Amálgamas dentais , que são ligas de intermetálicos Ag 3 Sn e Cu 3 Sn
  8. Contato de porta / camada de barreira para microeletrônica, por exemplo, TiSi 2
  9. Fases das escravas (AB 2 ), por exemplo, MgCu 2 , MgZn 2 e MgNi 2 .

A formação de intermetálicos pode causar problemas. Por exemplo, os intermetálicos de ouro e alumínio podem ser uma causa significativa de falhas de ligação de fios em dispositivos semicondutores e outros dispositivos microeletrônicos . O gerenciamento de intermetálicos é um grande problema na confiabilidade das juntas de solda entre os componentes eletrônicos.

Partículas Intermetálicas

Partículas intermetálicas freqüentemente se formam durante a solidificação de ligas metálicas e podem ser usadas como um mecanismo de fortalecimento de dispersão .

História

Exemplos de intermetálicos ao longo da história incluem:

  1. Latão amarelo romano , CuZn
  2. Bronze chinês de alto estanho , Cu 31 Sn 8
  3. Tipo de metal , SbSn

O metal do tipo alemão é descrito como se quebrando como o vidro, não se curvando, mais macio que o cobre, mas mais fusível que o chumbo. A fórmula química não está de acordo com a anterior; no entanto, as propriedades combinam com um composto intermetálico ou uma liga de um.

Veja também

Referências

  • Gerhard Sauthoff: Intermetallics, Wiley-VCH, Weinheim 1995, 165 páginas
  • Intermetallics , Gerhard Sauthoff, Ullmann's Encyclopedia of Industrial Chemistry, Wiley Interscience. (Assinatura necessária)
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  10. ^ Milton Ohring, Materials Science of Thin Films , 2a edição, Academic Press, San Diego, CA, 2002, p. 692.
  11. ^ [1] Digitando The Penny Cyclopædia da Sociedade para a Difusão de Conhecimento Útil pela Sociedade para a Difusão de Conhecimento Útil (Grã-Bretanha), George Long publicado em 1843

links externos