Существует много соединений металлов с неметаллами (кислородом, водородом, углеродом, азотом, бором, кремнием), которые также следует отнести к металлическим, так как в их строении преобладает металлическая связь и они проявляют типичные металлические свойства. Такие соединения принято делить на две группы: если различия атомных радиусов металлоида (А) и металла (В) сравнительно невелики, образуются фазы с особыми, часто сложными, типами упорядоченных кристаллических решеток, являющиеся обычными металлическими соединениями; если же г д/г в < 0,59, то, как показал Хэгт, большие атомы металла формируют собственную кубическую или гексагональную решетки, а меньшие атомы неметалла располагаются в промежутках между атомами металла, при этом возникают так называемые фазы внедрения, которые очень распространены среди металлических соединений, содержащих неметаллы. Фазы внедрения различаются упорядоченным расположением атомов, простыми стехиометрическими соотношениями компонентов, а также внешними отличительными признаками металлических тел.

Термодинамическое описание фазовых равновесий делает возможным теоретический расчет диаграмм состояния. Имея рассчитанную в определенном приближении диаграмму состояния, можно максимально упростить ее построение. Термодинамический анализ позволяет решить и обратную задачу; на основе экспериментально исследованной диаграммы состояния определить термодинамические свойства системы.
Развитие методов расчета диаграмм состояния началось с опубликованных в конце XIX - начале XX века, работ Вант-Гоффа, Шредера, Ван-Лаара и других ученых. Важное значение для развития термодинамических методов расчета фазовых равновесий имеет теория регулярных растворов, разработанная Гильдебрандом. Применение термодинамического анализа к исследованию сплавов и диаграмм состояния подробно рассмотренно в работах.

Переход от однофазной области к двухфазной сопровождается резким изменением углового коэффициента изотермы свойств. Изменение физических свойств двухфазных систем в первом приближении подчиняется закону аддитивности. Характерные изотермические кривые изменения электропроводности и твердости в зависимости от типа диаграммы состояния и природы фаз. Отклонение от аддитивности часто наблюдается в изменении электропроводности и твердости. Н.С. Курнаков отмечал, что изотермы физических свойств двухфазных систем прямолинейны, если система стабильна. Например, при ускоренном охлаждении сплавов эвтектической системы эвтектике соответствуют максимальные твердость и электросопротивление, что связано с дисперсностью эвтектической структуры. В равновесном состоянии сплав эвтектического состава не должен занимать особого положения на изотермах свойств. Точки, соответствующие границам одно- и двухфазных областей, получаются при пересечении двух кривых, и соответствующий им состав, в отличие от сингулярной точки, зависит от температуры.

В настоящее время значительно расширился круг изучаемых свойств. Число физических свойств, используемых в физико-химическом анализе, к 50-м годам достигало трех десятков; сейчас их в несколько раз больше. Исследование многих свойств проводится в широком интервале температур (от температур, близких к абсолютному нулю, до температур плавления) ; исследуется влияние разных факторов, определяющих равновесие систем, на вид диаграммы состав- свойство.
Металлы VA и VIA групп почти неограниченно растворимы друг в друге в жидком и твердом состояниях. Для двойных непрерывных твердых растворов по закону Курнакова максимум упрочнения и твердости в зависимости от состава приходится на 40-60 %. Причинами этого служат увеличение искажений кристаллической решетки металла - основы и, по-видимому, увеличение доли неметаллической (скорее всего ковалентной) составляющей межатомной связи с повышением содержания другого компонента в твердом растворе. Согласно теории дислокации, упрочнение в твердых растворах - результат взаимодействия кристаллографических дефектов (дислокаций, вакансий и т.д.). В такой системе препятствиями движению дислокаций служат искажения, возникающие в решетке из-за разных размеров атомов, или особенности упругого поведения материала вблизи растворенных атомов. Прирост напряжения сдвига при легировании зависит от разности размеров атомов, разности модулей сдвига решеток и концентрации.

Ограничимся рассмотрением лишь некоторых, с нашей точки зрения наиболее важных для разработки сплавов, диаграмм состояния редких металлов.
Расположение в одной подгруппе Периодической системы и изоморф-ность кристаллических структур предопределяют большую взаимную растворимость металлов VA группы - ванадия, ниобия и тантала.
В системе Nb-Ta наблюдается непрерывная растворимость компонентов. Линия солидуса полого поднимается от температуры плавления ниобия до температуры плавления тантала. Признаков превращения в твердом состоянии обнаружено не было. Сплавы системы Та-Nb характеризуются очень небольшим интервалом кристаллизации. Аналогично взаимодействуют компоненты в системах V-Nb и V-Ta. Только в системе ванадий - тантал в процессе упорядочения твердого раствора образуется промежуточная фаза V2Ta, гомогенная в узкой области концентраций и имеющая две полиморфные модификации со структурами типов С14 и С15. Температурный интервал кристаллизации у сплавов этих систем несколько больше, чем у сплавов системы Та-Nb.