第五章 固体中的相结构及形成规律
§1 固溶体 §2 金属间化合物（中间相） §3 陶瓷晶体相 §4 玻璃相 §5 分子相
固体中相结构及形成规律
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§1 固体中的相结构及形成规律
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
固体中相结构及形成规律
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固溶体
一、固溶体的类型
·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
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
0原子偏聚
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固体中相结构及形成规律
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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
固体中相结构及形成规律
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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 3．短程有序
eABeAA2eBB
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
0 完全无序状态
0 短程有序
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
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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
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
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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四、长程有序固溶体（超结构）在fcc固溶体中形成超结
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
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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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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
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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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 ）
38%
20% 12%
7%
5周期Ag Cd（IIB）In（IIIA）Sn（IVA） Sb （ VA ）
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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）
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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
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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
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。
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机械合金化（MA，Mechanical Alloy）
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； 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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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：