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1、1,2.3 合金相的结构,基本概念:合金、组元、合金系、 合金相（相）、组织 合金相分类 固溶体 中间相 固溶体与中间相的区别,2,2.3.1 固溶体,一、固溶体的基本特征（点阵、成分(固溶度)、性质） 二、固溶体的类型,3,4,三、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1415%，才可能形成溶解度较大甚至无限溶解的固溶体。与溶质原子进入所引起的点阵畸变有关。,5,2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X0.40.5，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。,6
2、,3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 4晶体结构因素 晶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。,7,四、固溶体的微观不均匀性 1无序分布 2偏聚状态 3有序,8,五、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,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,9,2.3.2 金属化合物（中间相）,金属化合物（metallic compounds） 金属间化合物（intermetallic compounds） 中间相（Inter
3、mediate phase） 金属化合物（中间相）的分类 正常价化合物 电子化合物 原子尺寸因素化合物 超结构（有序固溶体）,10,一、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，固溶度范围极小，在相图上为一条垂直线。 形成规律：所有金属倾向于与4a、5a、6a； 金属正电性、a族元素负电性越强， 倾向性越大，形成化合物越稳定。 表示方式：AB、A2B、AB2、A3B2,11
4、,二、电子化合物（Hume-Rothery相）,特点：电子浓度是决定相结构的主要因素； 在相图上占有较宽成分范围； 结合性质为金属键，体现金属特征。 典型结构：三种 常见的电子化合物：表2-10,12,二、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 （CuZn） 3/2 体心立方 Cu5Zn8） 21/13 复杂立方 （CuZn3） 7/4 密排六方 Cu-Al系 （Cu3Al） 3/2 体心立方 （Cu32Al19） 21/13 复杂立方 （Cu5Al3） 7/4 密排六方 Cu-Sn系 （Cu5Sn） 3/2 体心立方 （Cu31Sn8
5、） 21/13 复杂立方 （Cu3Sn） 7/4 密排六方,13,三、原子尺寸因素化合物 当两种元素形成金属化合物的类型与它们之间的原子半径有关时，便形成原子尺寸因素化合物。 1间隙相 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。 简单填隙相 X/M0.59 X、M：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，少数具有体心立方和简单六方结构。 分子式一般为M4X、M2X、MX和MX2 成分可以在一定范围内变化,14, 间隙化合物 X/M0.59 晶体结构很复杂 在碳钢和合金钢中复杂填隙相的结构主要有M3C、M23C6 M7C3和M
6、6C三相类型。 例：Fe3C、Mn3C、Cr7C3、Cr23C6、Fe3W3C、Fe4W2C 2拓扑密排相（TCP相） 如果用大小不同的两种原子进行最紧密堆垛，通过合理搭配，就有可能获得全部或主要由四面体堆满整个空间，达到空间利用率和配位数都更高的密堆结构，但这些四面体不一定都是等棱四面体，这种密排结构称“拓扑密堆结构”，配位数可达12、14、15、16。 典型的TCP相有： 相，Laves相，x相和相。,15,Laves相 大部分金属间化合物属于这种结构； 形成条件：原子尺寸因素、电子浓度； 分子式：AB2； 典型结构：三种。,16,2.3.3 金属化合物的性质和应用,1).具有超导性质的金
7、属化合物，如Nb3Ge，Nb3Al，Nh3Sn，V3Si，NbN等； 2).具有特殊电学性质的金属化合物，如InTe-PbSe，GaAs-ZnSe等在半导体材料用； 3).具有强磁性的金属化合物，如稀土元素（Ce，La，Sm，Pr，Y等）和Co的化合物，具有特别优异的永磁性能； 4)高硬度的碳化物、氮化物、硼化物；,17,5).具有奇特吸释氢本领的金属化合物（常称为贮氢材料），如 LaNi5，FeTi，R2Mg17和R2Ni2Mg15。(R等仅代表稀土 La，Ce，Pr，Nd或混合稀土）是一种很有前途的储能和换能材料； 6).具有耐热特性的金属化合物，如Ni3Al，NiAl，TiAl，Ti3A
8、l，FeAl，Fe3Al，MoSi2，NbBe12。ZrBe12等不仅具有很好的高温强度，并且，在高温下具有比较好的塑性；,18,7).耐蚀的金属化合物，如某些金属的碳化物，硼化物、氨化物和氧化物等在侵蚀介质中仍很耐蚀，若通过表面涂覆方法，可大大提高被涂覆件的耐蚀性能； 8).具有形状记忆效应、超弹性和消震性的金属化合物，如 TiNi，CuZn，CuSi，MnCu，Cu3Al等已在工业上得到应用。,19,四、超结构（有序固溶体） 1. 定义:溶质原子由随机分布过渡为一定位置的规则排列 2主要类型,1） 在fcc固溶体中形成超结构 1 Cu3AuI型(Cu3Pt,Cu3Pd) 2 CuAuI型
9、3 CuAuII型 4 CuPt型 2）在体心立方中形成超结构 1 CuZn型(FeAl,AgZn,AuCd,CuBe,AgCd) 2 Fe3Al型(Fe3Si,Cu3Al,Cu2MnGa, Cu2MnAl, Cu2MnSn) 3）在密排六方固溶体中形成超结构,20,21,22,3. 基本条件:异类原子吸引力大于同类原子 4长程有序参数:定量表示有序化程度 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 5有序化对性能的影响： 通常提高硬度、强度、降低塑性有序强化； 电阻降低； 影响铁磁性； 影响弹性性质,