1金属结构2.ppt

第三节合金相结构
纯金属的缺点:强度、硬度低。
合金:两种或两种以上的金属或金属与非金属制成的具有金属特性的物质。
合金优点:
(1)具有较高的机械性能;
(2)具有特殊的物理、化学性能;
(3)可调成分,获得一系列性能不同的合金。
在金属中加入其它金属或非金属元素组成合金,合金组元间交互作用会形成具有一定结构和一定成分的合金相。
固溶体
(端际固溶体)
中间相
合金相类型:
定义:两种或两种以上的组元在固态下互溶,形成在某种元素晶格中包含有其它元素原子的固体。
(以某一组元为溶剂,在其晶体点阵中溶入溶质原子所形成的均匀混合的固态溶体)。
其中:
量多的叫溶剂;
量少的叫溶质。
特点:
保持溶剂晶体结构,具体结构有所变化。
一、固溶体
按溶质原子占位分为
按溶质原子的固溶度分为
按溶质原子在固溶体中分布分
置换固溶体
间隙固溶体
无限固溶体
有限固溶体
无序固溶体
有序固溶体
(一)固溶体分类:
1、定义:溶质原子置换了溶剂原子位置而形成的固溶体。
2、形成规律:
(1)溶质与溶剂原子半径相近,绝大多数金属彼此能形成置换固溶体。
(2)溶质和溶剂的电化学性质相近。
(二)置换固溶体
(1)尺寸因素。
△r 表示溶质原子半径(r质)和溶剂原子半径(r剂)的相对差异:
△r=( r剂- r质)/ r剂或
△r 小于15%对获得较大固溶度是有利的。
结论:两组元的原子半径差越小,固溶度大。
3、影响置换固溶体固溶度的因素
电负性:元素的原子在化学反应或形成合金时,能够得到电子成为负离子的能力。
两组元电负性差大,越易形成稳定化合物,则固溶度越低。
结论:只有电负性相近的元素,固溶度较大。
元素电负性与其在周期表中位置有关
(2)电负性效应(化学亲和力)
定义:晶体结构中价电子总数e与原子总数a的比值(c=e/a)。
固溶体中的电子浓度:
C=[V(100-X)+UX]/100
式中:U为溶质的原子价;V为溶剂的原子价;
X为溶质的原子百分数。
原子价:形成合金时每个原子平均贡献出来的公有电子数。
(3)电子浓度
原子价的确定:
对非过渡族元素,原子价为其价电子数;
过渡族元素的原子价定为零。
过渡族元素次外层电子未满,形成合金时,可贡献出最外层电子,也可吸收电子填充次外层,贡献电子和吸收电子相抵消,原子价定为零。
原子价效应:在以一价金属 Cu、Ag、Au作为溶剂,以不同原子价的元素作为溶质,在原子尺寸因素有利的条件下,溶质的原子价越高,则在 Cu、Ag、Au中的极限固溶度越小。
原因:电子浓度是有限的,超过这一限度,引起晶体结构不稳定,甚至发生改组。
电子浓度极限值:
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电子浓度因素影响固溶度表现: