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固体中的相结构分类和形成规律
加固溶度增加。
2)ΔX>0.4~0.5,倾向于形成稳定的化合物,其电负性差值越大
,固溶体中固溶度越小。
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二、影响置换固溶体固溶度的因素
3.电子浓度因素(原子价因素) 电子浓度是合金中价电子数目与原子数目的比值
e/aV(100x)ux 100
例 溶剂IB
不同溶质的溶解度(at%)
4周期Cu Zn(IIB) Ga(IIIA)Ge(IVA) As(VA)
构 1、Cu3Au型
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四、长程有序固溶体(超结构)在fcc固溶体中形成超结构
2、CuAuI型
Cu Au
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四、长程有序固溶体(超结构)在fcc固溶体中形成超结
构 2、CuAuII型
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四、长程有序固溶体(超结构)在fcc固溶体中形成超结
构 4、CuPt型
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四、长程有序固溶体(超结构) 在体心立方中形成超结
③ 温度低于某一温度下;
④ 冷却速度;
⑤
塑性变形使合金有序度下降。
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4.长程有序参数
用来衡量有序度
定义
SPAXA PBXB 1XA 1XB
其 中 : PA、PB:表示A、B原子出现在正确位置上的几 率
XA、XB:A或B原子的摩尔分数 S=1,PA=PB=1,完全有序 S=0,PA=XA,PB=XB,完全无序
固体中的相结构分 类和形成规律
固体中的相结构分类:
合金相可归纳为 ·固溶体
·中间相
陶瓷晶体相
玻璃相
分子相
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固溶体
一、固溶体的类型
固溶体 按溶质原子所占 间 置位 隙 换置 固 式溶 固:有 体 溶 按 按 限 体原 固 固子 溶 溶排 度 体 有 无 列 分限 限 的固 固 程溶 溶 序 有 无体 体 性 序 序分 固 固溶 溶 按基体类次 端 型级 际固 固溶 溶:以体 体金初属极间 :以 固化纯 溶合金 体物属 固 为为 溶 基基 体 的的固溶体
由两种电负性差值较大的元素按通常的化学价 规律形成的化合物,其稳定性与两组元的电负性差值大小有
关,电负性差值越大,稳定性越高,愈接近离子键合,反之趋向于金属 键合。正常价化合物包括从离子键、共价键过渡到金属键为主的一系列 化合物,通常具有较高的强度和脆性,固溶度范围极小,在相图上为一 条垂直线。
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1.填隙型(填隙化合物) 在过渡族金属与H、B、C、N等原子半径甚小的非金属
元素之间形成。 ① 简单填隙相 ·γX/γM<0.59 γX、γM:非金属(X)与金属(M)的原
子半径。 ·具有比较简单的晶体结构,多数为面心立方和密排六
方,少数具有体心立方和简单六方结构。
·分子式一般为M4X、M2X、MX和MX2 ·成分可以在一定范围内变化
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二、影响置换固溶体固溶度的因素
1.原子尺寸因素:溶质与溶剂原子半径的相对差小于 14~15%,才可能形成溶解度较大甚至无限溶解的固 溶体。
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二、影响置换固溶体固溶度的因素 2.化学亲和力(电负性因素) · 电负性;原子吸引电子形成负离子的倾向,以电负性因素来衡量
化学亲和力。 1) 电负性差值ΔX<0.4~0.5时,有利于形成固溶体,随电负差值增
0 完全无序状态
0 短程有序
0原子偏聚
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四、长程有序固溶体(超结构)
1.主要类型
1) 在fcc固溶体中形成超结构 1 Cu3Au型 2 CuAuI型 3 CuAuII型 4 CuPt型
2)在体心立方中形成超结构 1 CuZn型 2 Fe3Al型
3)在密排六方固溶体中形成超结构
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四、长程有序固溶体(超结构)在fcc固溶体中形成超结
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5.有序化对性能的影响: ① 通常提高硬度、强度、降低塑性——有序
强化; ② 电阻降低; ③ 影响铁磁性; ④ 影响弹性性质
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五、固溶体的性质
1.固溶强化:固溶体的强度总是比组成它的纯组元高 ,且随溶质原子浓度增加,强度也增加。
2.改变物理、化学性质 3.改变点阵常数
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§2 金属间化合物(中间相) 一、正常价化合物:源自38%20% 12%
7%
5周期Ag Cd(IIB)In(IIIA)Sn(IVA) Sb(VA)
42%
20% 12%
7%
固溶体中的电子浓度有其极限值。
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二、影响置换固溶体固溶度的因素
4.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。
形成有限固溶体时,溶质元素与溶剂的结构 类型相同,则溶解度通常也较不同结构时为 大。
二、电子化合物(Hume-Rothery相)
合金系
中间相 电子浓度e/a 晶体结构
Cu-Zn系 β(CuZn) 3/2
体心立方
ΓCu5Zn8) 21/13
复杂立方
ε(CuZn3) 7/4
密排六方
Cu-Al系
β(Cu3Al) 3/2
体心立方
γ(Cu32Al19) 21/13 复杂立方
ε(Cu5Al3) 7/4
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机械合金化(MA,Mechanical Alloy)
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三、固溶体的微观不均匀性
1.无序分布
eAB
eAAeBB 2
2.偏聚状态
eABeAA2eBB
3.短程有序
eAB
eAAeBB 2
·短程序参数
1 PA
PA:固溶体中B原子周围出x A 现A
原子的几率
xA:固溶体中A原子的摩尔分数
构 1 CuZn型
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四、长程有序固溶体(超结构) 在体心立方中形成超结
构 2、Fe3Al型
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四、长程有序固溶体(超结构) 3)在密排六方固溶体
中形成超结构
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四、长程有序固溶体(超结构) 2.反相畴与反相畴界
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3. 影响有序化的因素:
① eAB<(eAA+eBB/2); ② 具有相当于一定化学式的成分;
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三、原子尺寸因素化合物 )
1.填隙型(填隙化合物
② 复杂填隙相
·γX/γM>0.59 晶体结构很复杂 · 在碳钢和合金钢中复杂填隙相的结构主要有
M3C、M23Co和M6C三相类型。 例:Fe3C、Mn3C、Cr7C3、Cr23C6、Fe3W3C、
密排六方
Cu-Sn系
β(Cu5Sn) 3/2
体心立方
γ(Cu31Sn8) 21/13
复杂立方
ε(Cu3Sn) 7/4
密排六方
这类化合物的结构稳定性主要取决于电子浓度因素。在相图上占有一 定成分范围,结合性质为金属键,有明显的金属特性。
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三、原子尺寸因素化合物
当两种元素形成金属间化合物时,如果它们之间的原 子半径差别很大时,便形成原子尺寸因素化合物。