固体中的相结构及形成规律

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1、1第五章固体中的相结构及形成规律§1固溶体§2金属间化合物（中间相）§3陶瓷晶体相§4玻璃相§5分子相2§1固体中的相结构及形成规律固体中的相结构分类：合金相可归纳为·固溶体·中间相陶瓷晶体相玻璃相分子相3固溶体一、固溶体的类型456二、影响置换固溶体固溶度的因素1．原子尺寸因素：溶质与溶剂原子半径的相对差小于14~15%，才可能形成溶解度较大甚至无限溶解的固溶体。72．化学亲和力（电负性因素）·电负性；原子吸引电子形成负离子的倾向，以电负性因素来衡量化学亲和力。1）电负性差值ΔX<0.4~0.5时，有利于形成

2、固溶体，随电负差值增加固溶度增加。２）ΔX>0.4~0.5，倾向于形成稳定的化合物，其电负性差值越大，固溶体中固溶度越小。二、影响置换固溶体固溶度的因素83．电子浓度因素（原子价因素）电子浓度是合金中价电子数目与原子数目的比值例溶剂IB不同溶质的溶解度（at%）4周期CuZn（IIB）Ga（IIIA）Ge（IVA）As（VA）38%20%12%7%5周期AgCd（IIB）In（IIIA）Sn（IVA）Sb（VA）42%20%12%7%固溶体中的电子浓度有其极限值。二、影响置换固溶体固溶度的因素94．晶体结构因素晶

3、体结构相同是组元间形成无限固溶体的必要条件。形成有限固溶体时，溶质元素与溶剂的结构类型相同，则溶解度通常也较不同结构时为大。二、影响置换固溶体固溶度的因素10机械合金化（MA，MechanicalAlloy）11三、固溶体的微观不均匀性1．无序分布2．偏聚状态3．短程有序·短程序参数PA：固溶体中B原子周围出现A原子的几率xA：固溶体中A原子的摩尔分数完全无序状态短程有序原子偏聚1213四、长程有序固溶体（超结构）1．主要类型1）在fcc固溶体中形成超结构1Cu3Au型2CuAuI型3CuAuII型4CuPt型2

4、）在体心立方中形成超结构1CuZn型2Fe3Al型3）在密排六方固溶体中形成超结构14四、长程有序固溶体（超结构）在fcc固溶体中形成超结构1、Cu3Au型15四、长程有序固溶体（超结构）在fcc固溶体中形成超结构2、CuAuI型CuCuAu16四、长程有序固溶体（超结构）在fcc固溶体中形成超结构2、CuAuII型17四、长程有序固溶体（超结构）在fcc固溶体中形成超结构4、CuPt型18四、长程有序固溶体（超结构）在体心立方中形成超结构1CuZn型19四、长程有序固溶体（超结构）在体心立方中形成超结构2、Fe

5、3Al型20四、长程有序固溶体（超结构）3）在密排六方固溶体中形成超结构21四、长程有序固溶体（超结构）2．反相畴与反相畴界223.影响有序化的因素：①eAB<(eAA+eBB/2)；②具有相当于一定化学式的成分；③温度低于某一温度下；④冷却速度；⑤塑性变形使合金有序度下降。234．长程有序参数用来衡量有序度定义其中：PA、PB：表示A、B原子出现在正确位置上的几率XA、XB：A或B原子的摩尔分数S=1，PA=PB=1，完全有序S=0，PA=XA，PB=XB，完全无序245．有序化对性能的影响：①通常提高硬度、强

6、度、降低塑性——有序强化；②电阻降低；③影响铁磁性；④影响弹性性质25五、固溶体的性质1．固溶强化：固溶体的强度总是比组成它的纯组元高，且随溶质原子浓度增加，强度也增加。2．改变物理、化学性质3．改变点阵常数26§2金属间化合物（中间相）一、正常价化合物：由两种电负性差值较大的元素按通常的化学价规律形成的化合物，其稳定性与两组元的电负性差值大小有关，电负性差值越大，稳定性越高，愈接近离子键合，反之趋向于金属键合。正常价化合物包括从离子键、共价键过渡到金属键为主的一系列化合物，通常具有较高的强度和脆性，固溶度范围极

7、小，在相图上为一条垂直线。27二、电子化合物（Hume-Rothery相）合金系中间相电子浓度e/a晶体结构Cu-Zn系β（CuZn）3/2体心立方ΓCu5Zn8）21/13复杂立方ε（CuZn3）7/4密排六方Cu-Al系β（Cu3Al）3/2体心立方γ（Cu32Al19）21/13复杂立方ε（Cu5Al3）7/4密排六方Cu-Sn系β（Cu5Sn）3/2体心立方γ（Cu31Sn8）21/13复杂立方ε（Cu3Sn）7/4密排六方这类化合物的结构稳定性主要取决于电子浓度因素。在相图上占有一定成分范围，结合性质为

8、金属键，有明显的金属特性。28三、原子尺寸因素化合物当两种元素形成金属间化合物时，如果它们之间的原子半径差别很大时，便形成原子尺寸因素化合物。1．填隙型（填隙化合物）在过渡族金属与H、B、C、N等原子半径甚小的非金属元素之间形成。①简单填隙相·γX/γM<0.59γX、γM：非金属（X）与金属（M）的原子半径。·具有比较简单的晶体结构，多数为面心立方和密排六方，少数具有体