第03章合金相结构.ppt

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 2.3.1 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 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14~15%，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。 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ΔX0.4~0.5时，有利于形成固溶体。 ２）ΔX0.4~0.5，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。 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。 四、固溶体的微观不均匀性 1．无序分布 2．偏聚状态 3．有序 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 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（Intermediate 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） 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 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 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 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。 ① 简单填隙相 · γX/γM0.59 γX、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 ② 间隙化合物 ·γX/γM0.59 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