材料科学基础 2 固体中的相结构.pptVIP

*(*)176532894基本概念合金：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。组元：组成合金最基本的物质。（如一元、二元、三元合金〕，可以是元素，也可以是化合物。合金系：给定合金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。相：任一给定的物质系统中，具有同一化学成分、同一原子聚集态和性质的均匀连续组成部分。相的分类：固溶体、化合物、陶瓷晶体相、玻璃相、分子相。2固体中的相结构§2.1.1什么是固溶体固溶体：固态下一种组元溶解在另一种组元中形成的新相。晶格与溶剂晶格类型相同。溶剂：晶格与固溶体相同的组元。溶质：固溶度：溶质原子在溶剂中的最大含量（极限溶解度）。固溶体基本特征：保持原溶剂的晶体结构；有一定的成份范围；具有比较明显的金属性质。具有一定的导电和导热性和一定的塑性等等。这表明，固溶体中的结合键主要是金属键。第一节固溶体§2.1.1什么是固溶体固溶体分类：按溶质原子在溶剂点阵中的位置分：置换固溶体、间隙固溶体按溶解度分：无限固溶体、有限固溶体按原子在点阵中排列的秩序性分：无序固溶体、有序固溶体第一节固溶体置换固溶体：溶质原子位于晶格点阵位置的固溶体。Hume-Rothery三大经验规律：溶剂、溶质原子半径之差与溶剂原子半径比超过14%～15%时，固溶度极为有限。溶剂和溶质的电化学性质相近。固溶度与元素的原子价有关。影响固溶度的因素原子尺寸因素：原子半径差越小，固溶度越大。(表2-1)晶体结构因素：结构相同，溶解度大；间隙原子在FCC中溶解度大于BCC中溶解度。负电性因素(化学亲和力)：负电性差越大，溶解度大。（负电性差很大时，形成化合物）电子浓度因素：电子浓度e/a越大，溶解度越小。c=e/a=xu+(1-x)v（电子浓度：合金中两个组元的价电子总数和原子总数之比。）第一节固溶体§2.1.2置换固溶体第一节固溶体§2.1.2置换固溶体当溶剂为一价面心立方金属时，不同溶质的最大固溶度对应的电子浓度具有一定的极限值；溶质元素原子价愈高，固溶度愈小。间隙固溶体：原子半径小于0.1nm的非金属元素溶入到溶剂金属晶体点阵的间隙中形成的固溶体。非金属元素：H,N,C,B,O溶解度一般都很小，只能形成有限固溶体。典型间隙固溶体：碳溶于γ-Fe（八面体间隙）、α-Fe形成固溶体第一节固溶体§2.1.3间隙固溶体固溶体宏观上均匀，微观上不均匀出现偏聚，部分有序，完全有序等情况。取决于同类原子结合能(EAA，EBB)和异类原子间结合能(EAB)的相对大小。第一节固溶体§2.1.4有序固溶体若EAA，EBBEAB时，则有同类原子的偏聚区;若EAA，EBBEAB时，则溶质原子B在点阵中趋向于按一定规则呈有序分布。达到一定浓度时，形成有序固溶体。有序固溶体有确定的化学成分，可用化学式表示。第一节固溶体§2.1.4有序固溶体有序化：从无序或短程有序状态转变为长程有序状态的过程。有序化温度：有序化的临界转变温度称为。固溶体的强度和硬度高于纯组元，塑性则较低。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原因：柯氏气团钉扎位错溶质和溶剂原子尺寸相差越大或固溶度越小，固溶强化越明显。有序强化：有序状态的强度高于无序状态。EABEAA或EBB物理性能的变化：随溶质原子的增多，电阻升高。例题2.1.1：p59第一节固溶体§2.1.5固溶体的性能金属间化合物（中间相）：金属与金属或金属与类金属之间所形成的化合物。影响因素：电负性，电子浓度，原子尺寸类型：正常价化合物：符合原子价规则的化合物，AmBn电子化合物（电子相）：按照一定电子浓度值形成。间隙化合物：受原子尺寸因素控制。第二节金属间化合物§2.2金属间化合物符合原子价规则的化合物。AmBn，mec=n(8-eA)有一定成分，可用化学分子式表示，一般表示为AB或AB2（A2B）。电负性差对其形成其主要作用，差值越大，稳定性越高。键型：随电负性差的减小，分别形成离子键、共价键、金属键。形成元素：金属元素与ⅣA、ⅤA、ⅥA族元素。结构：不同于组元。NaCl结构，CaF2结构§2.2.1正常价化合物第二节金属间化合物性能特点：熔点、硬度及脆性较高。不遵守化合价规律，按一定电子浓度值形成。电子浓度不同，晶格类型不同。