5. Упорядоченные твердые растворы
Явление упорядочения было впервые обнаружено в 1914 г. Н. С. Курнаковым. При изучении электросопротивления сплавов меди и золота было найдено изменение их свойств без видимого изменения
микроструктуры. Впоследствии применением рентгеновского анализа было показано, что изменение свойств связано с перераспределением атомов внутри кристаллической решетки. Как указывалось ранее, в обычных твердых растворах атомы растворенного элемента распределяются в решетке растворителя беспорядочно. Однако при известных условиях атомы занимают определенные места в узлах решетки, т. е. от неупорядоченного расположения переходят в упорядоченное. Подобный процесс носит название упорядочения, а растворы с упорядоченным расположением атомов растворенного элемента — упорядоченными твердыми растворами.
Для примера рассмотрим сплавы меди и золота, имеющие одинаковую кристаллическую решетку и неограниченно растворяющиеся в твердом состоянии. В обычном твердом растворе меди и золота отсутствует строгая закономерность в расположении атомов меди и золота в узлах гранецентрированной решетки. Вероятность наличия в данном узле решетки того или иного атома зависит от концентрации сплава.
Однако при определенных условиях (при медленном охлаждении твердых растворов большой концентрации) атомы меди и золота занимают определенные места в решетке (рис. 85).
Рис. 85. Кристаллические решетки упорядоченных твердых растворов в системе 
Например, атомы золота могут занять все угловые положения в гранецентрироваиной решетке, а атомы меди — центрирующие грани. Тогда соотношение атомов меди и золота будет равно 
и эту фазу можно, выразить формулой 
Если бы и две боковые грани были заняты атомами меди, то тогда на один атом меди приходился бы один атом золота и соотношение выразилось бы формулой 
Процесс упорядочения может быть полным и неполным. В первом случае все атомы занимают предназначенные им в упорядоченном твердом растворе места. Во втором случае часть атомов занимает определенные места в решетке, а часть атомов располагается беспорядочно (т. е. существует определенная «степень упорядочения»).
Процесс упорядочения является диффузионным процессом (превращение сопровождается перемещением атомов), поэтому медленное охлаждение способствует упорядочению.
При упорядочении изменяются периоды решетки, но не изменяется ее строение, тип решетки остается тот же. Лишь в некоторых случаях происходит незначительное искажение решетки. Так, например, упорядоченный твердый раствор 
имеет гранецентрированную тетрагональную решетку с отношением периодов 
а неупорядоченный раствор — кубическую гранецентрированную решетку, т. е. 
Упорядоченные твердые растворы являются промежуточными фазами между химическими соединениями и твердыми растворами. При полной упорядоченности эти фазы напоминают химическое соединение, потому что у них: а) имеется определенное число атомов, которое можно выразить соответствующей формулой; б) расположение атомов в решетке упорядоченное. Эти фазы могут быть причислены и к твердым растворам, так как у них сохранилась решетка металла-растворителя.
