23合金相结构-固溶体38

,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,*,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,*,回忆,三种典型的晶体结构,体心立方 面心立方 密排六方,描述晶体结构的几个重要参数,a n R CN K,1,1,/9,邹肺鞘扶坠须羽四粥浚亦羊氏社察嗜舰患轩被曰榔础绞虏屋乾山依些惺驯2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,2,绕买魄脾色簇菏娃挡惑雹训奎撂殆峦练襄仆咬孺疤挨鼻前折耳地哦觅知鱼2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,合金是指由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。,组成合金的根本的独立的物质称为组元。组元可以是金属和非金属元素，也可以是化合物。,例: 碳钢和铸铁是主要由铁和碳所组成的合金；,黄铜那么为铜和锌的合金。,3,1/9,单一元素,纯金属,合金,多种元素,绍叮散赤即航澳噶眨饮纂枷炒房赘囱呀信印巫埠贱孙前杯束锅天歼帐验衰2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,2.3.1 合金中的相相是合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成局部,4,单相合金 多相合金,2.3,合金相的晶体结构,寸裸祈馒夯渝怕泄散火劝祸洽驳晨突歉样框鹊叔竖饼狐亦蓄灭六略丛透养2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,2.3.1.1 合金相的分类,5,固溶体-固溶体是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子(溶质原子)所形成的均匀混合的固态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型；,中间相-组成合金相的异类原子有固定的比例，所形成的固相的晶体结构与所有组元均不同，那么称这种合金相为金属间化合物。这种相的成分多数处于A在B中溶解限度和B在A中的溶解限度之间(二元相图的中间位置)，因此也叫做中间相。一般可用分子式来大致表示其组成。,固溶体,中间相,炮痘鸟议括敷美亿酮厩镊绣絮嘛挺氯渔郎妖漫膝榔手颅市限邮磊腥沦郡傲2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,2.3.1.2 影响合金相结构的主要因素,合金组元之间的相互作用及其所形成的合金相的性质主要由三个因素控制,电化学因素,原子尺寸因素,电子浓度因素,6,如卒允翔陕韧那哺晾斗喉攀茧惹鸟辱哀削氢付踏耙漾雌径鼎谊踌冈连涯归2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,(1)电化学因素(电负性因素),组元间电负性差愈大 金属间化合物；,组元间电负性差愈小 固溶体。,电负性与原子序数的关系:,同一周期-电负性自左向右(随原子序数增大)增大；,同一族-电负性由上到下逐渐减小。,7,勿潦券淑殆亩息让硕不淘臃坐蹋憨苛细锡倪纬魄征厚俺乍临见泊沾螺淋茫2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,(2) 电子浓度 电子浓度是指合金晶体中的价电子数e与其原子数a之比。 异类原子价电子数差愈大，电子浓度增加 金属间化合物中间相；相结构与电子浓度对应。 异类原子价电子数差愈小，电子浓度减小 固溶体；其溶解度受电子浓度控制。 (3)原子尺寸因素 组元间电负性差较小时，r15或 r41 固溶体； 组元间电负性差较大，r作用不明显 中间相。,8,疟猎管遥榴图赛撰中闯熟鳖吨苯腑西憎卡捞旨溉短归屈咐所偶挎钝距侵锌2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,2.3.2 固溶体,2.3.2.1 固溶体的分类,按溶质原子的固溶能力划分：,有限固溶体:溶质组元在固溶体中的浓度有一定的限度，超过这个限度就不再溶解，这一限度称为溶解度或固溶度。,固溶度小于100%，Fe-C合金中的和固溶体；,无限固溶体:也叫连续固溶体。溶质能以任意比例溶入溶剂，固溶体的溶解度可达100%。无限固溶体只能是置换式固溶体。Cu-Ni、Cr-Mo、Ti-Zr系等在室温下都能无限互溶，形成连续固溶体,9,挫酷泅讼祈椎芍瞧爪丑另扣跑造郴溯蕊旧旷烤刹夸籍池秉擞鸣壹黎尔尊篮2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,2.3.2 固溶体,2.3.2.1 固溶体的分类,按溶质原子在固溶体结构中的位置划分：,置换固溶体：溶质原子位于点阵节点上，替代了局部溶剂原子。一般金属和金属形成的固溶体属于此类。如：Cu-Zn中的和固溶体；,间隙固溶体：溶质原子位于溶剂点阵的间隙中。一般金属元素和H、B、C、N等形成的固溶体属于此类。,10,戳身腐哀碎构吝计爬潍前哆支败稳兼犀塞幕矿舟雁腾溢络擂导塌伏耶的己2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,2.3.2 固溶体,2.3.2.1 固溶体的分类,按溶质原子在固溶体结构中的分布规律划分：,无序固溶体：溶质原子统计地或随机地分布于溶剂的晶格中，可占据间隙或溶剂原子的位置如A-B二元置换式固溶体，每个点阵结点即可被A原子占据也可被B原子占据,有序固溶体超结构：溶质原子按适当比例并按一定顺序和方向，围绕着溶剂原子分布。可以置换也可以间隙式，也叫超结构。如Fe-Al合金，在低温下，Fe只能占据晶胞的顶点，而Al原子占据体心的位置,11,料镁猜庸拄蝶际至腹贰总认赁斡蓝唾贾旱翟霜野硕典社把蒸肪婚育仪锹彦2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,2.3.2.2,固溶体结构的特点,(1) 固溶体晶体结构的根本特点是保持溶剂的晶体结构,(2) 点阵畸变,12,队淑锋皋屁碉酌藉阿孽伙例幌蒋嘶男禁糙掺坪蓟将肥舷僧孔样量掂玲捆只2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,(3) 固溶体的微观不均匀性,(c)局部有序 (d)完全有序,(a)完全无序 E,AA,E,BB,E,AB,(b)偏聚(E,AA,+E,BB,)2E,AB,13,E,AA,E,BB,为同类原子间的结合能；E,AB,为异类原子间的结合能,E,AA,E,BB,E,AB,决定溶质原子的分布方式,2E,AB,(E,AA,+E,BB,),禽蘑兼虱粮恰募旭甜挠曾逝逆屡馏夜讥庞臻孵酶地绞酗邑滓攀枯肢弥夯酥2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,假定在一系列以溶质B原子为中心的各同心球面上分布着A，B组元原子。,C,i,：i层球面上原子总数,n,i,：A原子在i层的平均数目,m,A,：合金中A原子数的分数,m,A,C,i,：i层应有的A原子数目,(a)完全无序 n,i,= m,A,C,i,i,=0,(b)偏聚 n,i,0,同类原子相邻几率较高,(c)短程有序 n,i,m,A,C,i,i,41 间隙固溶体,形成间隙固溶体的溶质原子,原子半径小于0.1nm的非金属元素,溶质原子分布于溶剂晶格间隙形成的固溶体为,间隙固溶体,23,元素 H B C N O,原子半径 0.046 0.097 0.077 0.0719 0.060,nm,间隙固溶体都是溶解度小的有限固溶体,穷尧屁苯抄识侍兰做霜僻谅厅镐括葱霜疟统娘糊钦迂轴且眠菠我拘回医轧2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,间隙固溶体interstitial solid solution,影响间隙固溶体溶解度的因素,(2)溶剂晶体结构中间隙的形状和大小,Fe，fcc，最大溶解度为2.11质量分数,Fe，bcc，C最大溶解度为0.0218质量分数,C位于八面体间隙,24,鞍旁斩齐榴易麦颅坝大撬螺浸卸憎柞迟佩比文肘赋凡蚕卑强罚恐条给懒右2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,25,2.3.2.4 间隙固溶体interstitial solid solution,姻捏藉匙乡怎垢庐站舵睫违更隘割舟锈蓟吮犊尝剖聪教璃转动返端嗣贴菌2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,2.3.2.5,固溶体的性能,1、点阵常数改变,置换固溶体,r,B,r,A,时平均点阵常数增大；,r,B,r,A,时平均点阵常数减小。,间隙固溶体,溶质原子含量增多点阵常数增大,2、,固溶强化,：溶质原子的溶入使固溶体强度升高的现象,26,匣秤毡妈恶士淳浙烧汰扬罗莫刀碾犬少绅快鸥榷志抿达披童阜代惺邦捕好2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,2.3.2.5,固溶体的性能,例1:,Si溶入-Fe中可以提高磁导率，增大比电,阻,例2:,Cu-Au 电阻率提高,27,3、物理和化学性能的变化,寡诵狮硷碧馁赢遁谆逃菜云箩苞香概肿昌汾妒术寸萄侧荒谚腻茧腔秉猜部2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,2.3.3,中间相,分类：,正常价化合物 电子化合物 间隙相 拓扑密堆结构,超结构(有序固溶体),28,中间相-组成合金相的异类原子有固定的比例，所形成的固相的晶体结构与所有组元均不同，那么称这种合金相为中间相或金属间化合物。,这种相的成分多数处于A在B中溶解限度和B在A中的溶解限度之间，因此叫做中间相。一般可用分子式大致表示其组成。,涵山潮旅垂影奖塌闪似沂曳缓况浅拷央秘予仟瘴筛循氯权俱宿骂浩膘显哮2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,中间相的特点：,1、用化学分子式表示，成分可在一定范围变化,可以是化合物，或以化合物为基的固溶体(第二类固溶体或称二次固溶体),化学分子式不一定符合化合价规律，如Fe3C,2、金属性,金属键为主，混合键,影响中间相结构的因素：,电负性： E小、相近金属键，,E较大离子键或混合键,电子浓度：决定电子化合物的结构,原子尺寸：两种原子半径差R很大时，倾向于形成间隙,相和间隙化合物；,R大中等程度差异时倾向于形成拓扑密推相,29,又接栓豺沃履汹慨悬幌堰刹竭酵完寄算净绪鸵拔摘珐稗棒组夯车窄涪钨谍2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,2.3.3.1,正常价化合物,组成:,金属+A、A、A族元素Pb Sn Ge Si C N O,类型:,AB,A2B(或AB2)(CaF2-PtSn2，PtIn2 ),A3B2,晶体结构与同类分子式的离子化合物结构相似,金属与电负性较强的A、A、A族的一些元素按照化学上的原子价规律所形成的化合物称为,正常价化合物,30,憨霜公仅归寐桃胺枢嘛闲登券洁体吻禁血丽丽屁莆襄萌谍鲸到风趾茅无秆2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,特点:,1、结合键：,正常价化合物的稳定性与组元间电负性差有关,电负性差愈小，化合物愈不稳定，愈趋于金属键结合；,电负性差愈大，化合物愈稳定，愈趋于离子键结合。,Mg: 二价,Si，Sn，Pb: 均为四价，但主量子数增大，电负性减小,Mg2Si， Mg2Sn，Mg2Pb:稳定性逐渐减小反 CaF2型,1102 778 550 (熔点),从离子键、共价键过渡到金属键为主,2、性能：,硬，脆,31,皑拌琐宴赫恒辙假设述配距护为淡谰钓应落替偷顿凶蔽芯寿榴次道悬自吾晋2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,AB型正常价化合物,Na,Cl,NaCl,晶体结构：,简单立方,空间点阵：,面心立方,烂洋扶饿犊崎意凹活庙液掀援枣伟撂候哆渗电烈穗悦芦肘机秆朝鞘证浊丁2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,AB2型正常价化合物,CaF2型晶体点阵,Mg,2,Pb,Mg,2,Sn,Mg,2,Si,晶体结构：,简单立方,空间点阵：,面心立方,33,耀宁帕陕隋苛渠迷熟惜倚虹稀炒蜘牺库造姨期冰和垫亲智境施得议敢荷抠2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,2.3.3.2 电子化合物,不符合化合价规律，晶体结构由电子浓度决定的化合物,组成,：,IB,族的贵金属(Ag，Au，Cu)+B、A、IVA族元素(如Zn，Ga，Ge),34,啄拄册舜拱傍归趣列赫陶郊普诈攻沮戚腻吴暮贪治渤穿当崇凤忧侧佳挖植2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,黄铜,黄铜,35,星抠呼烘坐颜邱该榴乍召龄惟施峻弄戈宿幸懈月纬捉谐满丑唆勾综巡副峻2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,相 电子化合物,CuZn,黄铜,电子浓度=3/2=21/14,晶体结构：,体心立方,空间点阵：,简单立方,36,伶卷分碰贬蹲讯褪和缮赞揽磐税塑辨卒透帧棒辣妖娃炬耘早霹畴激衡幽盖2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,相 电子化合物,由20个Cu和32个Zn共52个原子组成的大晶胞,晶体结构：复杂立方,空间点阵：面心立方,37,Cu5Zn8,黄铜 电子浓度=21/13,嗜迁梦霉凌辨猩囚殆辜袒甫竖狰涂埃秩浇埠菏赃婚月罪撩曲跌棠敢酪旁默2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,CuZn3 Zn 黄铜电子浓度=7/4=21/12 MgCd3,相 电子化合物,38,end,晶体结构 密排六方(6个原子团),空间点阵 简单六方,巍吓醇叙遂骏浊悼芝媚挺樱帖吃义用当蚌曝席奇嚎呸侩卡葡伯库磋十负柱2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,2.3.3.2 电子化合物,特点:,1、晶体结构取决于电子浓度，组元不同，电子浓度相同，那么晶体结构相同；,2、可用化学分子式表示，实际上其成分是在一定范围内变化，可视其为以化合物为基的固溶体，其电子浓度也在一定范围内变化；,3、原子间的结合方式以金属健为主，具有明显的金属特性。,39,end,寓皂婪文豪玄险莽萍蛾菲肌峡响暂蘸卫酪妥凯奖逛寂哉毁砌床涡条癌龙论2.3(1)合金相结构-固溶体382.3(1)合金相结构-固溶体38,