《固体中的相结构》PPT课件

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1、第二章固体中的相结构§2.1固熔体（SolidSolution）§2.2金属间化合物§2.3陶瓷晶体相§2.4玻璃相§2.5分子相一、基本概念合金（Alloy）由两种或两种以上的金属或金属与非金属元素经熔炼、烧结或其它办法组合而成的具有金属特性的物质如：钢（Fe－C），黄铜（Cu－Zn）组元：（Element）组成合金的物质，可以是纯物质（金属或非金属）或金属化合物例如：碳钢和铸铁（Fe+C或Fe+Fe3C），黄铜（Cu、Zn）2南昌航空大学科技学院《材料科学基础》一、基本概念相(phase)同一化学成分、同一聚集状态、同一晶体结构、同一性质、有界面分开的均匀组成部分如：黄

2、铜（α、β），钢（α、γ、δ、Fe3C）显微组织（microstructure）在显微镜下观察到的相的类型、数量、形状、大小和分布状态珠光体P（α+Fe3C）3南昌航空大学科技学院《材料科学基础》二、合金的晶体中组元间的相互作用主要元素：熔剂A，加入物质熔质B，固态下熔入，会出现三种情况：A、B原子大小、性质都相近时，同类原子和异类原子作为近邻的几率相等，熔质原子分布是无序的，完全无序状态是不存在的，这是一种理想状态4南昌航空大学科技学院《材料科学基础》二、合金的晶体中组元间的相互作用A、B原子间的吸引力大于同类原子间的吸引力，AB原子对出现的几率大，短程有序（近程有序）。

3、在一定条件（温度、浓度等）下，短程有序转变为长程有序（超结构）——有序固熔体异类原子间的化学性质相差很大时，第二组元浓度足够大时可形成一种新相——金属间化合物（第二相）第二组元电负性很强，可以形成非金属性质的化合物（S，O，Se等）A、B原子间的吸引力小于同类原子间的吸引力，出现偏聚现象，也是一种短程有序5南昌航空大学科技学院《材料科学基础》（a）完全无序，（b）偏聚，（c）部分有序，（d）完全有序6南昌航空大学科技学院《材料科学基础》由于组元间的作用不同可以形成固熔体，金属间化合物。固熔体的成分范围内，总表现出微观的不均匀性——微观成分不均匀性，宏观上表现为均匀性。（处在

4、热力学平衡的固熔体可以认为它在宏观尺度是均匀的，而在原子尺度是不均匀的。）二、合金的晶体中组元间的相互作用7南昌航空大学科技学院《材料科学基础》定义：以某一组元为熔剂，在其晶体点阵中熔入其它组元原子（熔质原子）所形成的均匀混合的固态熔体。特点（或性质）：它是均匀的单相组织，晶粒的形貌与纯金属相似保持着熔剂的晶格类型（晶体结构），但由于熔质与熔剂原子大小不同，会引起点阵畸变，导致点阵常数变化固熔体比原组成它的纯金属强度高、硬度高、塑性降低——固熔强化若出现有序或偏聚状态会更进一步提高强度一般固熔体的电阻率ρ升高，同时电阻温度系数α降低三、固熔体定义、特点8南昌航空大学科技学院

5、《材料科学基础》按熔质原子在点阵中所占位置分类：置换固熔体：熔质原子置换了熔剂点阵中部分熔剂原子。间隙固熔体：熔质原子分布于熔剂晶格间隙中。按熔质原子在熔剂原子中的熔解度分类：有限固熔体：在一定条件下,熔质原子在熔剂中的熔解量有一个上限,起过这个限度就形成新相。无限固熔体：熔质原子可以以任意比例熔入熔剂晶格中形成的。按熔质原子在熔剂中的分布特点分类无序固熔体：熔质原子在熔剂中任意分布,无规律性有序固熔体：熔质原子按一定比例和有规律分布在熔剂晶格的点阵或间隙里。按基体类型分类：一次固熔体：以纯金属为基形成的固熔体。二次固熔体：以化合物为基形成的固熔体。三、固熔体分类9南昌航空

6、大学科技学院《材料科学基础》固熔体按固熔度按原子排列的有序性按熔质原子所占位置置换固熔体间隙固熔体（有限固熔体)无限固熔体有限固熔体有序固熔体按基体类型二次固熔体：以金属化合物为基体的固熔体无序固熔体一次固熔体（端际固熔体）：以纯金属为基体的固熔体三、固熔体分类10南昌航空大学科技学院《材料科学基础》11南昌航空大学科技学院《材料科学基础》四、置换固熔体（SubstitutionalSolidSolution）定义：熔质原子熔入熔剂中形成固熔体时，熔质原子占据熔剂点阵的阵点，或者熔质原子置换了熔剂点阵的部分熔剂原子。Hume-Rothery三大经验定律：1熔质原子的相对半径

7、差超过14~15，则固熔度(摩尔分数)极为有限；2熔质和熔剂的电化学性质要相近；3两个给定元素的相互固熔度(摩尔分数)与各自的原子价有关；12南昌航空大学科技学院《材料科学基础》1．原子尺寸因素（几何因素）——主要因素熔质与熔剂原子半径的相对差值Δr%大，熔解度小当Δr%<14~15%，可能形成熔解度较大甚至无限固熔体。当Δr%>14~15%，几乎不熔（若有Fe存在，则Δr%>8%，熔解度就已经很小）影响置换固熔体固熔度的因素元素FeNiCrTi原子直径（）2.52.482.542.92最大固熔度无限无限9%13