文档介绍：第二章合金相结构
几个重要概念:
合金: 由两种或两种以上元素(其中至少有一种是金
属)组成的具有金属特性的材料。如铁碳合金、
铁铬镍合金(不绣钢)、铜锡合金(青铜)等。
组元:组成合金的最基本的、独立的物质。通常,
组元即为组成合金的各元素,但元素间所形
成的稳定化合物也可为组元。根据组元数目,
有二元合金、三元合金和多元合金等。
相:合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构,成
分基本相同,并有明确界面与其它部分分开的
均匀组成部分。该界面称相界面。根据相的数
目,有单相合金、多相合金等。
组织:用肉眼或显微镜所观察到的不同组成相的形
状、分布及各相之间的组合状态。由于合金
的成分及加工、处理等条件不同,其合金相
将以不同的类型、形态、数量、大小与分布
相结合,构成不同的合金组织状态。相是组
织的基本组成部分,而组织是决定材料性能
的一个重要因素。
合金相的分类:固溶体和中间相(金属化合物)
§ 固溶体
固溶体:以合金某一组元为溶剂,在其晶格中溶入其他组元原子(溶质)后所形成的一种合金相,其特征是仍保持溶剂晶格类型,结点上或间隙中含有其他组元原子。
主要讨论溶剂为纯金属的固溶体。
固溶体的分类
根据溶质原子在溶剂晶格中所占据
的位置:置换固溶体和间隙固溶体;
根据溶质原子在溶剂中的固溶能力
:有限固溶体和无限固溶体。固溶度(溶解度):在一定温度和压力下,溶质在固溶体中的浓度有一定限度,该浓度极限称为固溶度。
根据溶质原子在固溶体中的分布是否有规律:无序固溶体和有序固溶体。
二、置换固溶体
影响置换固溶体固溶度的主要因素
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。
原子尺寸因素
指溶剂、溶质原子半径之差与溶剂
原子半径之比,即△r = ∣rA-rB∣/ rA , A-溶剂,B-溶质,△r越小,即组元间原子半径越接近,固溶度越大。△r<-,固溶度较大,或形成无限固溶体。
电负性因素
电负性:原子接受电子形成负离子
的能力,即元素得失电子的能力。易得电子,电负性大。在周期表中,同一周期元素的电负性从左到右递增;同一族元素的电负性从下到上递增。两元素电负性越相近,固溶度越大。两元素电负性相差大,化学亲和力越强,易形成化合物。
电子浓度因素
电子浓度:各组元价电子总数e与原子总数a之比,
即C电子= e/a=[VA(100-X)+VBX]/100
VA-溶剂原子价; 100-X-溶剂原子百分数;
VA(100-X)-溶剂价电子数;
VB-溶质原子价; X-溶质原子百分数; VBX-溶质价电子数.
电子浓度对固溶度的影响: 金属,; 金属,. 所以,溶质的原子价越高,其固溶度越低. 举例
总之,组元元素的晶格类型相同,原子半径相差不大,在周期表中的位置邻近时,固溶度较大,甚至形成无限固溶体。
间隙固溶体
溶质、溶剂元素
溶质元素:原子半径<
金属元素,如H、O、N、C、B等。
溶剂元素:多为过渡族金属元素,如W、Mo、Cr、Fe、Ti、Zr、V等。
均为有限固溶体
固溶