Материалы для ювелирных изделий

Золото и медь обладают неограниченной растворимостью в жидком, а при высоких температурах и в твердом состоянии (образуют непрерывный ряд твердых растворов). Кривые плавкости начинаются от точки плавления меди (1083 °C). Точки ликвидуса и солидуса находятся ниже точек плавления чистых металлов и достигают минимума (^910 °C) при массовом соотношении компонентов 80 % Аи и 20 % Си. Диаграмма состояния золото – медь приведена на рис. 11.1.

Ниже линии солидуса в системе Аи – Си происходит упорядочение твердого раствора. Процесс упорядочения при образовании всех этих соединений, как и во всех других фазовых превращениях, происходит путем зарождения и роста выпавшей из твердого раствора фазы. Температурные условия и характер реакций, приводящих к образованию этих соединений, рассмотрены ниже.

Между областями существования AuCu и AugCu распад твердого раствора протекает по перитектоидной реакции при температуре приблизительно 230–240 °C: AuCu + твердый раствор → Au3Cu. Критическая температура для сплава стехиометрического состава определена равной 190–200 °C. При содержании в сплаве менее 25 % Си следы упорядочения отсутствуют даже после месячной выдержки при 160 °C.

Соединение АиСи. Превращение твердый раствор → AuCu состоит в упорядочении расположения атомов в решетке при одновременном изменении типа существующей ГЦК-решетки. Установлено, что соединение AuCu существует в двух модификациях – (AuCu)I и (AuCu)II, имеющих соответственно упорядоченные тетрагональную и орторомбическую структуры. В сплавах с атомной долей меди от 38 до 60 % имеют место следующие превращения в твердом состоянии: неупорядоченный твердый раствор (AuCu)II → (AuCu)I. Фаза (AuCu)I имеет тетрагональную решетку с с/а = 0,92. Упорядочение представляется как перегруппировка атомов меди и золота таким образом, что плоскости 002 оказываются чередующимися плоскостями из атомов меди и золота.

Кристаллографическая элементарная ячейка фазы (AuCu)II состоит из десяти тетрагональных ячеек (AuCu)I.

Температура превращения неупорядоченный твердый раствор (AuCu)II лежит в пределах 367–430 °C Наиболее благоприятной для этого превращения является температура 410 °C.

Соединение АиСи3 Превращение твердый раствор → AuCu3 состоит в упорядочении атомов в ГЦК-решетке. Температура превращения, по данным большинства исследователей, находится в интервале 380–390 °C.

Было установлено, что в сплавах, близких по составу к AuCu3, при содержании золота, превышающем стехиометрическое, в некотором интервале составов наблюдаются три структурные формы: a, (AuCu3)II → (AuCu3)I, причем области существования фаз (AuCu)I, ((AuCu.)I + (AuCuJII) и (AuCu)II + а) взаимно перекрываются.

Фаза (AuCu)I имеет кубическую структуру (типа AuCu3), фаза (AuCu)II имеет упорядоченную антифазную доменную структуру.

Область (АиСи + AuCu3). В системе Аи – Си имеет место эвтектоидная реакция распада неупорядоченного α-твердо-го раствора золота и меди на смесь (AuCu + AuCu3). Температура эвтектоидной реакции 284 °C, границы двухфазной области (AuCu + AuCu3) расположены при 60–65 % Си. Однако эта область диаграммы состояния нуждается в уточнении.

Химический состав золото-медных сплавов приведен в табл. 11.2. В сплавах золото – медь буквами указываются основной и легирующий элементы, а цифрами – лишь содержание золота (проба). Например, марка двухкомпонентного сплава ЗлМ585 означает, что сплав содержит 58,5 % золота, остальное – медь.