材料科学基础之相结构

单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,1.4,相结构,4h,为何工业上很少使用纯金属,而,多使用合金?,1,合金与相,1 合金,（1）合金：两种或两种以上的金属，或金属与非金属经一定方法合成的具有金属特性的物质。,（2）组元：组成合金最基本的独立的物质。（如一元、二元、三元合金，可以是元素，也可以是化合物。,（3）合金系：给定元素以不同的比例而合成的一系列不同成分合金的总称。如Fe-C，Fe-Cr等。,2,合金与相,2 相,（1）相：材料中结构相同、成分和性能均一的组成部分。（如单相、两相、多相合金。）,2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning,is a trademark used herein under license.,3,合金与相,相的分类,固溶体：以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子所形成的均匀混合的固态溶体，它的晶体结构与其溶剂相同。,中间相（金属化合物）：组成原子有固定比例，其结构与组成组元均不相同的相，且这种相成分处于,AB,互溶的溶解度之间，即落在相图的中间部位。,4,固溶体,按溶质原子位置不同，可分为置换固溶体和间隙固溶体。,5,固溶体,按固溶度不同，可分为,有限固溶体和无限固溶体。,按溶质原子分布不同，,可分为无序固溶体和,有序固溶体。,2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning,is a trademark used herein under license.,6,固溶体,1 置换固溶体,（1）置换固溶体：溶质原子位于晶格点阵位置的固溶体。,（2）影响置换固溶体溶解度的因素,a 原子尺寸因素,原子尺寸差越小,越易形成置换固溶体,且溶解度越大。,r=(r,A,-r,B,)/r,A,当r1/2(E,AA,+E,BB,)-偏聚,E,AB,1/2(E,AA,+E,BB,)-短程有序、长程有序,。,溶质原子呈长程或完全有序分布的固溶体，称为有序固溶体,12,固溶体,4 固溶体的性质,(1）点阵常数改变,（2）产生固溶强化,现象：固溶体的强度和,硬度高于纯组元，,塑性则较低。,概念：固溶强化由于溶质,原子的溶入而引起的,强化效应。,间隙固溶体的强化效,果高于置换固溶体。,如产生柯氏气团或,有序强化。,（3）物理、化学性能改变,2003 Brooks/Cole, a division of Thomson Learning, Inc. Thomson Learning,is a trademark used herein under license.,13,中间相 (金属间化合物）,概念：由金属与金属，或金属与类金属元素之间形成的化合物，也称为金属间化合物。,键合方式：金属键与其他键相混合,特性：具有金属性,种类： 正常价化合物、电子化合物（电子相）、原子尺 寸因素化合物。,14,金属间化合物,正常价化合物,形成：电负性差起主要作用，符合原子价规则。,键型：随电负性差的减小，分别形成离子键、共 价键、金属键。,组成：,AB,或,AB,2,。如,MnS, Mg,2,Si.,电子化合物（电子相）,形成：电子浓度起主要作用，不符合原子价规则。,键型：金属键（金属金属）。,特点：晶体结构主要取决于电子浓度，可用化学式表示，可形成以化合物为基的固溶体。,15,电子浓度化合物晶体结构与电子浓度的关系,电子浓度,AB原子半径关系,晶体结构,3/2（21/14）,相近,密排六方,相差较大,体心立方,21/13,-黄铜型结构,7/4（21/12）,密排六方,16,金属间化合物,与,原子尺寸因素有关的化合物,形成：与原子尺寸差别有关。原子半径差较大易形成间隙化合物，中等程度差别易形成拓扑密堆相。,对于原子半径差较大的情况,R,X,/R,M,0.59,：,复杂间隙化合物,：主要是铁、钴、铬、锰的化合物，结构复杂。如过渡族金属的硼化物和部分碳化物。,。,17,金属间化合物,拓扑密堆相,（1）形成：由大小金属原子的适当配合而形成的高密排结构。其空间利用率和配位数都很高，结构复杂。,（2）组成：如AB,2,。,5 金属化合物的特性,（1）力学性能：高硬度、高强度、低塑性。,（2）物化性能：具有电学、磁学、声学性质等，可用于半导体材料、形状记忆材料、储氢材料等。(,超导变压器,）,18,