华南师范大学材料科学及工程教程第五章-材料的相结构及相图(一).pptVIP

* * 实际应用：铂、铑单独做热电偶材料使用，熔点为1450℃，而将铂铑合金做其中的一根热电偶，铂做另一根热电偶，熔点为1700℃，若两根热电偶都用铂铑合金而只是铂铑比例不同，熔点达2000℃以上。 热电偶测温的基本原理是两种不同成份的材质导体组成闭合回路,,当两端存在温度梯度时，回路中就会有电流通过，此时两端之间就存在电动势——热电动势 * * 形成固溶体后对材料物理性质的影响 固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化，但一般都不是线性关系。固溶体的强度与硬度往往高于各组元，而塑性则较低。 * * 2、 化合物（中间相）1）概念 当溶质的含量超过了其溶解度，在材料中将出现新相。若其晶体结构与组元都不相同，表明生成了新的物质。所以，化合物是构成的组元相互作用，生成不同于任何组元晶体结构的新物质。 化合物结构的特点，一是有基本固定的原子数目比，可用化学分子式表示，二是晶体结构不同于其任何组元。在以下将学习的相图中，它们的位置都在相图的中间，所以也称为中间相。 按照中间相形成时起主要作用的因素，可把中间相分为三类：正常价化合物、电子化合物、尺寸因素化合物 * * 2）金属间化合物的类型 ①正常价化合物 两组元服从原子价规律而生成的正常化合物。 组成： 金属元素与非金属元素(IV、V、VI）组成，组元间电负性差起主要作用，两组元间电负性差较大，它们符合一般化合物的原子价规律。 例如MnS、Al2O3、TiN、ZrO2等，其结合键为离子键；也有的是共价键，如SiC；少数也有以金属键结合,如Mg2Pb。 这类化合物通常具有较高的硬度，但是脆性较大 * * ②电子化合物 组成： 第Ⅰ族或过渡族金属元素与第Ⅱ至第Ⅴ族金属元素结合而成 特点： 可以用分子式表示，但大多不符合正常化学价规律，而是按照电子浓度规律来化合，其形成是电子浓度起主导作用！ 当 e/a 为某些特定值时形成一新的晶体结构，并且电子浓度不同，其对应的晶体结构的类型也就不同。常见的电子浓度值有21/14、21/13、21/12。 由于这类中间相与电子浓度有关，所以就称为电子化合物，主要出现在金属材料中，它们的结合键为金属键。例如Cu31Sn8，电子浓度21/13，具有复杂立方晶格。 Cu3Sn * * 它具有严格的化学比，成分不变，可用化学式表示；具有较高的硬度，脆性较大 正常价化合物：指严格服从原子价规律的化合物。 电子化合物：不遵守化合价规律,但符合于一定电子浓 度的比值形成的化合物。 电子浓度越↓— 形成固溶体的倾向越大； 电子浓度越↑ — 固溶体变得不稳定，形成金属化合物 的倾向增大 电子化合物可用化学式来表示，但其成分可在一定范围内变化，可以看作是以化合物为基的固溶体！ 结合键为金属键，熔点和硬度较高，脆性大 * * ③尺寸因素化合物 受组元的相对尺寸所控制，其他因素降为第二位或只起辅助作用。 溶质原子进入晶格（间隙或格点），对溶剂晶格造成一定程度的畸变， 畸变越大，畸变能越大 大到一定程度，原来结构被破坏而形成新相 间隙化合物 Laves相 * * A、间隙化合物 尺寸因素化合物(间隙相与间隙化合物) 主要受组元的原子尺寸因素控制，通常是由过渡族金属原子与原子半径小于0.1nm的非金属元素碳、氮、氢、氧、硼所组成。由于非金属元素(X)与金属元素(M)原子半径比不同，结构也有所不同。 * * 当rX/rM0.59时，形成具有简单晶体结构的化合物，如fcc、bcc、cph或简单立方，通常称它们为间隙相，相应的分子式也较简单，如M4X、M2X、MX、MX2等。 VC晶格，V原子占据正常的格点位置，C原子处于间隙。 成份: 可在一定范围内变化，可以看作是以化合物为基的固溶体，不仅可以溶解其它元素，也可以相互溶解。 价键：金属键和共价键的杂交。 性质：具有极高的熔点和硬度； 用途：合金工具钢、硬质合金 注意：与间隙固溶体有根本的区别，这种化合物中的金属组元大多与自身原来的结构类型不同，而间隙固溶体的金属组元仍保持着自身的晶格结构！ * * 当rX/rM0.59时，形成的化合物的晶体结构也较复杂，通常称它们为间隙化合物，相应的分子式也较复杂，如钢中常见的Fe3C、Cr7C3、Cr23C6等。 Fe3C渗碳体 具有复杂的斜方晶格 合金元素（Cr、Mo、W）与碳的亲合力较强，当含量较少时，它们主要固溶于渗碳体中，而含量较高时，才能形成特殊碳化物如：Cr23C6、WC、MoC、Cr7C6 具有复杂结构的间隙化合物也具有很高的熔点、硬度和脆性，