3.1合金中的相及相结构.ppt

第3章 二元合金的相结构与结晶 本章知识结构 具有超导性质的金属间化合物，如Nb3Ge，Nb3Al，Nh3Sn，V3Si，NbN等； 具有特殊电学性质的金属间化合物，如InTe-PbSe，GaAs-ZnSe等在半导体材料用； 具有强磁性的金属间化合物，如稀土元素（Ce，La，Sm，Y等）和Co的化合物，具有特别优异的永磁性能； 具有奇特吸释氢本领的金属间化合物（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； 具有耐热特性的金属间化合物，如Ni3Al，NiAl，TiAl，Ti3Al，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； 耐蚀的金属间化合物，如某些金属的碳化物，硼化物、氮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； 具有形状记忆效应、超弹性和消震性的金属间化合物，如 TiNi，CuZn，CuSi，MnCu，Cu3Al等已在工业上得到应用。 某些铜合金 银合金的β相区 过渡族金属能与原子半径比较小的非金属元素C、N、H、O、B等形成化合物，它们具有金属的性质、很高的熔点和极高的硬度。 当金属（M）与非金属（X）的原子半径比值RX/RM＜0.59且电负性差较大时，化合物具有比较简单的晶体结构，称为间隙相（若RX/RM＜0.59且电负性差较小时，可形成间隙固溶体）； 而当RX/RM＞0.59且电负性差较大时，形成具有复杂结构的化合物，称为间隙化合物。 间隙相与间隙化合物 间隙相的主要特点 在间隙相中金属原子组成简单点阵类型的结构，此结构与其为纯金属时的结构不相同。 间隙相的一般可以用简单的化学式来表达，而且一定的化学表达式对应着一定的晶体结构类型。 尽管间隙相可以用简单的化学式表示，但大多数间隙相的成分可以在一定范围内变化。 间隙相具有极高硬度和熔点，但很脆。许多间隙相具有明显的金属特性：金属的光泽、较高的导电性、正的电阻温度系数。 结合键为共价键和金属键。 间隙相 V在纯金属时为体心立方点阵，而在间隙相VC中，金属V的原子形成面心立方点阵，C原子存在于其间隙位置。 间隙相VC的晶体结构 间隙化合物 间隙化合物具有复杂的晶体结构，它的类型较多。一般在合金钢中，常出现的间隙化合物有M3C型、M7C3型、M23C6、M6C等。 式中M可表示一种元素，也可以表示有几种金属元素固溶在内。例如，在渗碳体Fe3C中，一部分Fe原子若被Mn原子置换，则形成合金渗碳体(Fe,Mn)3C；而Cr23C6中往往溶入Fe、Mo、W等元素，或写成(Cr,Fe,Mo,W)23C6；同样，Fe3W3C中能溶入Ni、Mo等元素，成为(Ni,Fe)3(W,Mo)3C。 Fe3C晶体结构 拓扑密堆相是由大小不同的原子适当配合，得到全部或主要是四面体间隙的复杂结构。空间利用率及配位数均很高，由于具有拓扑学特点，故称之为拓扑密堆相，简称TCP相。 许多合金系能形成拉弗斯相如ZrFe2、TiFe2、TiFe2、MoFe、NbCo2、TiCo2、TiC2、ZrCr2等。一般讲拉弗斯相往往呈针状析出于基体，有时是有害的，但也有个别耐热铁基合金以为其强化相。 拓扑密堆相 金属间化合物的性质和应用 金属间化合物的性质和应用 * * 二元合金相图的建立 相图分析 二元相图的分析和使用 匀晶相图及固溶体的凝固 共晶相图及合金的凝固 包晶相图及合金的凝固 其他类型的二元合金相图 合金中的相及相结构 为何工业上很少使用纯金属,而多使用合金? 3.1 合金中的相及相结构 虽然纯金属在工业上获得了一定的应用，但由于纯金属的性能有一定的局限性，特别是强度等重要性能指标往往不能满足要求，因此它的应用范围也受到了限制。实际使用的金属材料绝大部分是合金，合金化后纯金属的性能得到大大的提高，合金化是提高纯金属性能的最主要的途径。 所谓合金是由两种或两种以上的金属或金属与非金属，经过熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质。 工业纯Fe、Al、Cu合金化前后σb的变化 合金 两种或两种以上金属元素，或金属元素与非金属元素，经熔炼、烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质。 组元 组成合金最基本的独立的物质，通常组元就是组成合金的元素。 相 是合金中具有同一聚集状态、相同晶体结构，成分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分 。 固溶体 中间相(金属化合物) 间隙固溶体 置换固溶体 合金相 （1）固溶体 一种组元(溶质)溶解在另一种组元(溶剂，一般是金属)中，其特点是