材料科学基础(第3章)
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溶剂中时，由于与溶剂的原子半径相差较 大，无法形成置换固溶体，但如果这些原 子尺寸接近溶剂晶体中某些间隙的大小时 ，则可处于间隙位置，形成间隙固溶体。 • 由于间隙的数量是有限的，所以，间隙固 溶体都是有限固溶体。
2021/5/17
• 溶质原子进入点阵间隙处，若不使点阵发 生过大的点阵畸变就要求具备下列两个条 件：
• 此外，当两种原子价不同的组元形成固溶体 时，彼此间的溶解能力与相对价效应有关。 通常低价组元在高价组元之中的溶解度远小 于相反情况下的溶解度。例如，在Cu-Si合金 2中021/5，/17 Cu（1价）在Si（4价）中的溶解度<2%
2021/5/17
• 3、间隙固溶体 • 有些元素的原子半径比较小，它们加入到
• （2）原子尺寸因素
• 组元原子间的相对尺寸大小是决定溶解度 的以个重要因素，在其它条件相近的情况 下，溶质与溶剂原子半径相对差
△r(△r=|rB-rA|/rA)越大，其溶解度越小
。
• 研究表明，当△r>15%时，只能形成溶解
度很小的固溶体。尺寸因素是决定固溶度 的一个必要条件，而不是充分条件。
2021/5/17
二、固溶体
• 固溶体是溶质原子溶入溶剂中所形成的均一的 合金相，其晶体结构仍保持溶剂原子的晶体结 构。
• 1、固溶体的分类 • 固溶体的分类方法很多: • （1）按溶质原子的固溶能力划分 • a、无限固溶体（连续固溶体）‒‒两组元在固
态呈现无限互溶时所形成的固溶体。
• B、有限固溶体（端际固溶体）‒‒两组元在固 态2021呈/5/17 现部分溶解时所形成的固溶体。
• 2价镉 3价铟
4价锡 5价锑
• 42%Cd
2021/5/17
20%In
12%Sn
7%Sb
• 如果以电子浓度来表示溶解度极限，则可发 现它们的溶解度极限几乎是相同的。对于上 述的合金计算可发现它们的数值都接近于1.4 。
• 电子浓度 e/a ={A(100-X)+BX}/100
• X为溶质的含量（原子百分数），A为溶剂的 原子价，B为溶质的原子价。
在平衡结晶条件下只有共晶成分才能获得100的共晶组织然而在非平衡结晶时成分点在共晶点附近的合金也能够获得全部共晶组织这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为对于某些成分远离共晶点的亚共晶与过共晶合金在初晶相数量较多而共晶体数量很少的情况下组成共晶的两相将发生离异分布的变化其中与先共晶相相同的那个相往往依附于初晶上生长从而使得另外一相沿着初晶的晶粒边界处分布失去了两相混合的共晶组织特征
第一节 合金的相结构
• 一、合金中的相
• 1、合金中组成元素间的交互作用
• 相的定义：金属（包括合金）中内部成分、 结构与性质一致的物质称为相。
• 要了解合金元素的加入是如何提高金属的性 能，首先要知道合金中各组元之间的交互作 用情况，可能形成的合金相及其成分、结构 类型和性能特点；然后再来分析合金的组织 特征：各组成相的形态、大小、数量和分布 ，并进一步探讨组织和性能的关系。
2021/5/17
• 5、固溶体的性能 • 一般来说，固溶体的硬度、强度总是比纯
金属要高。溶质原子与溶剂原子的尺寸差 别越大，强化效果就越好。 • 综合来看，固溶体比纯金属具有更加优越 的综合力学性能，因此，几乎所有的金属 材料都是以固溶体为基体相。
合肥工业大学 刘宁
2021/5/17
第三章 二元合金的相结构与 结晶
• 虽然纯金属在工业上获得了一定的应用， 但由于其性能的局限性，不能满足各种使 用场合的要求。如何提高金属材料的性能 ？实践证明，合金化是最主要的途径。因 此，目前应用的金属材料绝大多数是合金 。
• 合金的定义：由两种或两种以上的金属/金 属或者金属/非金属，经熔炼、烧结或其它 方法合成的具有金属特性的材料称为合金 。 2021/5/17
• 对于有限固溶体来说，具有同样点阵类型或点阵类型 相近的组元之间相互溶解度就大一些；否则反之。例 如W、Mo、Cr具有bcc结构，它们在体心立方的 α‒Fe中的溶解度高于它们在γ‒Fe（fcc点阵）中的 溶解度。而具有fcc点阵的Co、Ni等在γ‒ Fe中的溶 解度大于在α‒Fe中的溶解度。
2021/5/17
质的原子价。 • 研究表明，当异类原子的价电子数之差大时
，有利于形成中间相；反之，有利于形成固 溶体。
2021/5/17
• （3）原子尺寸因素
• 经常用各组元原子半径相对差△r=|rBrA|/rA
来表示，其中rA为主组元A的原子素影响 主 要体现在对固溶体类型上。
• （1）溶质原子尺寸比较小；
• （2）点阵中存在较大的间隙。
• 因此，间隙固溶体中的溶质原子都是原子 结构中电子层较少，位于周期表前端的元 素，即原子序数较小的元素，它们的原子 半径都小于0.1nm，是一些非金属元素H、 B、C、N、O。
2021/5/17
• 经验证明，形成间隙固溶体的溶质与溶剂元 素的原子半径之比应满足下式：
• （2）按溶质原子在固溶体结构中的位置划分
• a、置换固溶体
• 溶质原子置换了溶剂点阵中的一些溶剂原子 。
• B、间隙固溶体
• 溶质原子存在于溶剂点阵的间隙处。
• 有些固溶体同时兼有这两种方式，例如钢中 铁素体，它既是置换固溶体又是间隙固溶体 ，Mn、Si、Cr等原子以置换方式溶于Fe中，
2021/5/17
2021/5/17
• 相可以由一种或者两种及两种以上的元素 所组成，前者称为纯金属相，后者称为合 金相。
• 2、影响合金相结构的主要因素 • （1）电化学因素 • 通常用元素的电负性（指原子吸收外来电
子形成负离子的倾向性）作为合金相组元 之间的电化学亲和能力及形成化合物倾向
2021/5/17
• 两个组元间的电负性相差越大，形成中间 相的倾向越大。反之，有利于形成固溶体 。
• （3）按溶质原子在固溶体结构中的分布划 分
• a、无序固溶体 • 溶质原子以随机方式无规则地分布于固溶
体的点阵中。 • b、有序固溶体（超结构） • 溶质原子按一定组成比在固溶体点阵中的
特定位置呈有规则分布。
2021/5/17
• 2、置换固溶体
• 形成置换固溶体时，溶质原子替代了一部 分溶剂原子而占据了本应该由溶剂原子占 据的位置，此时由于溶质原子与溶剂原子 的半径尺寸差异，将引起晶格畸变，即在 溶质原子周围产生了晶格的弹性应变。
2021/5/17
2021/5/17
• ②CuAu型
• 成分相当于CuAu的合金，在385℃以上呈现 无序分布，缓慢冷却到385℃以下时形成 CuAu型超结构。其中Au原子位于晶胞顶角和 上、下底面面心位置，而Cu原子占据其余4 个侧面面心位置。 Cu原子和Au原子按层排 列于（001）晶面上，一层Cu原子，相邻一 层全部是Au原子。
2021/5/17
2021/5/17
• B、面心立方固溶体中形成的超结构 • ①Cu3Au型 • Cu3Au合金相在高于390℃以上具有无序的面
心立方结构。当缓慢冷却到390℃以下时， Cu、Au原子呈现有序排列，其中Au原子位于 面心立方晶胞的顶角处，Cu原子则占据所有 面心位置。 • 具有这类超结构的合金相还有FeNi3、MnNi3 、Co3V、TiZn3等。
• 有序化使得电阻率急剧降低，例如Cu3Au合 金有序时的电阻为无序的1/2，CuAu合金有 序时为无序的1/3。
• 有序化可以提高合金的硬度，例如CuPt合金 ，无序时HB130，500℃×1h退火形成超结 构，HB260。原因是提高了塑形变形阻力。
• 有序化对于某些材料磁性产生影响，例如 Ni3Mn在无序时为顺磁性，但在形成超结构后 成为铁磁性物质。
• 随着T↑→原子运动增强，S↓,到某一临界温度 ，呈现完全无序状态。
• 有序化是一个依赖于原子迁移的过程，所以有 序化与冷却速度有关，快速冷却将抑制有序化 进行。
• 从成分方面考虑，当合金的成分偏离理想成分 时，就不能产生完全的有序结构，成分偏离程 度2021决/5/17 定了有序化程度的高低。
• C、有序化对于合金性能的影响
• 具有这类超结构的合金相还有AgTi、AlTi、 CoPt等。
2021/5/17
2021/5/17
• （2）有序化及其影响因素
• A、有序化
• 溶质原子在固溶体中的分布，由无序状态向 长程有序转变的过程称为有序化。
• 有序化的基本条件是异类原子间的相互吸引 大于同类原子间的吸引作用，从而使有序固 溶体的自由能低于无序状态。
•
S = (P‒NA)/(1‒NA)
• 式中P表示在完全有序时A原子应占据的位置 出现A原子的几率；NA为A原子在合金中的原 子分数。
• 讨论：完全有序时，P=1，有序度参数S=1 。
•2021/5/17 完全无序时，P=NA ，有序度参数S=0
• B、影响有序化的因素
• 合金的有序度主要与温度、冷却速度、合金成 分等因素有关。
2021/5/17
• （3）化学亲和力（电负性因素） • 溶质元素与溶剂之间的化学亲和力对固溶
体的溶解度有显著的影响，如果两者之间 的化学亲和力很强，则倾向于形成化合物 而不利于形成固溶体；生成的化合物越稳 定，则固溶体的溶解度就越小。因此，只 有电负性相近的元素才可能具有大的溶解 度。
2021/5/17
• 由于γ-Fe 八面体间隙大于α-Fe，因此， C 在γ-Fe 2021/5/17 中的最大溶解度2.11%远大于α-Fe
• 4、有序固溶体（超结构、超点阵） • 某些固溶体在一定的成分和冷却条件下，
出现溶质原子在点阵中有规律的排列，这 种固溶体称为有序固溶体。 • 在有序固溶体的X射线衍射底片上出现了点 阵晶面以外的附加线条‒‒超结构线条。所 以，有序固溶体又称为超结构或超点阵。
•
r r/ 溶质 溶剂<0.59
• C、N与Fe形成的间隙固溶体是钢中的重要 合金相。
• 面心立方的γ-Fe中，八面体间隙比较大， C、N存在于Fe的八面体中。
2021/5/17
• 在体心立方的α-Fe中，虽然四面体间隙比八 面体间隙大，但C、N原子依然存在于八面体 间隙中，这是因为八面体间隙是不对称的， 在<100>方向比较小，只有0.154R，而在 <110>方向间隙半径为0.633R，当C填入八面 体间隙时受到<100>方向上的2个原子压力较 大，而受到<110>方向上的4个原子压力较小 。总的来说， C、N原子进入八面体间隙所受 到的阻力比溶入四面体间隙所受到的压力小 。
2021/5/17
2021/5/17
• (1)有序固溶体的主要类型
• 超结构的类型很多，但主要形成于面心立方 、体心立方或密排六方三类结构的固溶体中 。
• A、体心立方固溶体中形成的超结构
• ①CuZn型
• CuZn合金相在高于470℃以上具有无序的排列 ，当缓慢冷却到470℃以下时，组元原子呈有 序排列。
• 电负性的大小： • 元素周期表中，同族元素的电负性由上至
下逐渐减小；而同周期元素的电负性则由 左向右逐渐增大。
2021/5/17
• （2）电子浓度因素 • 电子浓度是指合金中各组元的价电子总数e
与组元的原子总数a之比 ‒‒ e/a。 • 电子浓度 e/a ={A(100-X)+BX}/100 • 式中为溶质的含量，为溶剂的原子价，为溶
• 若以EAA、EBB、EAB分别表示A-A、B-B、A-B原 子间的交互作用能，那么有：
•
2021/5/17
EAB >（EAA+EBB）/2
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• 当满足此条件时，成分达到某些比值的合金 就能在低于一定温度时转变为超结构。
• 通常用“长程有序度参数S”表示有序化程度 ，定义如下：
• 溶质原子所引起的点阵畸变将波及一定的 范围；此外，点阵畸变还将引起固溶体的 能量增加‒‒畸变能。
2021/5/17
• 研究发现，影响置换固溶体溶解度大小的有如下因素 ：
• （1）点阵类型的影响
• 组元的点阵类型是决定能否形成无限固溶体和影响有 限固溶体溶解度的重要因素。
• 形成无限固溶体的组元间必须具有相同的点阵类型（ 是必要条件，但不是充分条件）。
• 许多合金具有CuZn型超结构，如AgZn、AgMg 2021/5/17
2021/5/17
• ②Fe3Al型 • 该类结构的晶胞可以视为由8个体心立方晶
胞组成，Fe原子占据了8个小立方体的所有 顶角以及4个不相邻的体心位置，而Al原子 则占据其余4个不相邻的体心处。 • 具有Fe3Al型结构的合金还有Fe3Si、Mg3Li 、Cu3Al等。
• （4）电子浓度因素
• 原子尺寸因素有利时，在一价的面心立方结 构的金属Cu、Ag、Ag为基的固溶体中，溶质 原子的原子价越高，则其溶解度越小。
• 如以原子百分数表示，各元素在Cu中的最大 溶解度为：
• 2价锌 3价镓
4价锗 5价砷
• 38%Zn 20%Ga 12%Ge 7%As
• 下列元素在Ag中的溶解度为：
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• 溶质原子进入点阵间隙处，若不使点阵发 生过大的点阵畸变就要求具备下列两个条 件：
• 此外，当两种原子价不同的组元形成固溶体 时，彼此间的溶解能力与相对价效应有关。 通常低价组元在高价组元之中的溶解度远小 于相反情况下的溶解度。例如，在Cu-Si合金 2中021/5，/17 Cu（1价）在Si（4价）中的溶解度<2%
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• 3、间隙固溶体 • 有些元素的原子半径比较小，它们加入到
• （2）原子尺寸因素
• 组元原子间的相对尺寸大小是决定溶解度 的以个重要因素，在其它条件相近的情况 下，溶质与溶剂原子半径相对差
△r(△r=|rB-rA|/rA)越大，其溶解度越小
。
• 研究表明，当△r>15%时，只能形成溶解
度很小的固溶体。尺寸因素是决定固溶度 的一个必要条件，而不是充分条件。
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二、固溶体
• 固溶体是溶质原子溶入溶剂中所形成的均一的 合金相，其晶体结构仍保持溶剂原子的晶体结 构。
• 1、固溶体的分类 • 固溶体的分类方法很多: • （1）按溶质原子的固溶能力划分 • a、无限固溶体（连续固溶体）‒‒两组元在固
态呈现无限互溶时所形成的固溶体。
• B、有限固溶体（端际固溶体）‒‒两组元在固 态2021呈/5/17 现部分溶解时所形成的固溶体。
• 2价镉 3价铟
4价锡 5价锑
• 42%Cd
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20%In
12%Sn
7%Sb
• 如果以电子浓度来表示溶解度极限，则可发 现它们的溶解度极限几乎是相同的。对于上 述的合金计算可发现它们的数值都接近于1.4 。
• 电子浓度 e/a ={A(100-X)+BX}/100
• X为溶质的含量（原子百分数），A为溶剂的 原子价，B为溶质的原子价。
在平衡结晶条件下只有共晶成分才能获得100的共晶组织然而在非平衡结晶时成分点在共晶点附近的合金也能够获得全部共晶组织这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为对于某些成分远离共晶点的亚共晶与过共晶合金在初晶相数量较多而共晶体数量很少的情况下组成共晶的两相将发生离异分布的变化其中与先共晶相相同的那个相往往依附于初晶上生长从而使得另外一相沿着初晶的晶粒边界处分布失去了两相混合的共晶组织特征
第一节 合金的相结构
• 一、合金中的相
• 1、合金中组成元素间的交互作用
• 相的定义：金属（包括合金）中内部成分、 结构与性质一致的物质称为相。
• 要了解合金元素的加入是如何提高金属的性 能，首先要知道合金中各组元之间的交互作 用情况，可能形成的合金相及其成分、结构 类型和性能特点；然后再来分析合金的组织 特征：各组成相的形态、大小、数量和分布 ，并进一步探讨组织和性能的关系。
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• 5、固溶体的性能 • 一般来说，固溶体的硬度、强度总是比纯
金属要高。溶质原子与溶剂原子的尺寸差 别越大，强化效果就越好。 • 综合来看，固溶体比纯金属具有更加优越 的综合力学性能，因此，几乎所有的金属 材料都是以固溶体为基体相。
合肥工业大学 刘宁
2021/5/17
第三章 二元合金的相结构与 结晶
• 虽然纯金属在工业上获得了一定的应用， 但由于其性能的局限性，不能满足各种使 用场合的要求。如何提高金属材料的性能 ？实践证明，合金化是最主要的途径。因 此，目前应用的金属材料绝大多数是合金 。
• 合金的定义：由两种或两种以上的金属/金 属或者金属/非金属，经熔炼、烧结或其它 方法合成的具有金属特性的材料称为合金 。 2021/5/17
• 对于有限固溶体来说，具有同样点阵类型或点阵类型 相近的组元之间相互溶解度就大一些；否则反之。例 如W、Mo、Cr具有bcc结构，它们在体心立方的 α‒Fe中的溶解度高于它们在γ‒Fe（fcc点阵）中的 溶解度。而具有fcc点阵的Co、Ni等在γ‒ Fe中的溶 解度大于在α‒Fe中的溶解度。
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质的原子价。 • 研究表明，当异类原子的价电子数之差大时
，有利于形成中间相；反之，有利于形成固 溶体。
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• （3）原子尺寸因素
• 经常用各组元原子半径相对差△r=|rBrA|/rA
来表示，其中rA为主组元A的原子素影响 主 要体现在对固溶体类型上。
• （1）溶质原子尺寸比较小；
• （2）点阵中存在较大的间隙。
• 因此，间隙固溶体中的溶质原子都是原子 结构中电子层较少，位于周期表前端的元 素，即原子序数较小的元素，它们的原子 半径都小于0.1nm，是一些非金属元素H、 B、C、N、O。
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• 经验证明，形成间隙固溶体的溶质与溶剂元 素的原子半径之比应满足下式：
• （2）按溶质原子在固溶体结构中的位置划分
• a、置换固溶体
• 溶质原子置换了溶剂点阵中的一些溶剂原子 。
• B、间隙固溶体
• 溶质原子存在于溶剂点阵的间隙处。
• 有些固溶体同时兼有这两种方式，例如钢中 铁素体，它既是置换固溶体又是间隙固溶体 ，Mn、Si、Cr等原子以置换方式溶于Fe中，
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• 相可以由一种或者两种及两种以上的元素 所组成，前者称为纯金属相，后者称为合 金相。
• 2、影响合金相结构的主要因素 • （1）电化学因素 • 通常用元素的电负性（指原子吸收外来电
子形成负离子的倾向性）作为合金相组元 之间的电化学亲和能力及形成化合物倾向
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• 两个组元间的电负性相差越大，形成中间 相的倾向越大。反之，有利于形成固溶体 。
• （3）按溶质原子在固溶体结构中的分布划 分
• a、无序固溶体 • 溶质原子以随机方式无规则地分布于固溶
体的点阵中。 • b、有序固溶体（超结构） • 溶质原子按一定组成比在固溶体点阵中的
特定位置呈有规则分布。
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• 2、置换固溶体
• 形成置换固溶体时，溶质原子替代了一部 分溶剂原子而占据了本应该由溶剂原子占 据的位置，此时由于溶质原子与溶剂原子 的半径尺寸差异，将引起晶格畸变，即在 溶质原子周围产生了晶格的弹性应变。
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• ②CuAu型
• 成分相当于CuAu的合金，在385℃以上呈现 无序分布，缓慢冷却到385℃以下时形成 CuAu型超结构。其中Au原子位于晶胞顶角和 上、下底面面心位置，而Cu原子占据其余4 个侧面面心位置。 Cu原子和Au原子按层排 列于（001）晶面上，一层Cu原子，相邻一 层全部是Au原子。
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• B、面心立方固溶体中形成的超结构 • ①Cu3Au型 • Cu3Au合金相在高于390℃以上具有无序的面
心立方结构。当缓慢冷却到390℃以下时， Cu、Au原子呈现有序排列，其中Au原子位于 面心立方晶胞的顶角处，Cu原子则占据所有 面心位置。 • 具有这类超结构的合金相还有FeNi3、MnNi3 、Co3V、TiZn3等。
• 有序化使得电阻率急剧降低，例如Cu3Au合 金有序时的电阻为无序的1/2，CuAu合金有 序时为无序的1/3。
• 有序化可以提高合金的硬度，例如CuPt合金 ，无序时HB130，500℃×1h退火形成超结 构，HB260。原因是提高了塑形变形阻力。
• 有序化对于某些材料磁性产生影响，例如 Ni3Mn在无序时为顺磁性，但在形成超结构后 成为铁磁性物质。
• 随着T↑→原子运动增强，S↓,到某一临界温度 ，呈现完全无序状态。
• 有序化是一个依赖于原子迁移的过程，所以有 序化与冷却速度有关，快速冷却将抑制有序化 进行。
• 从成分方面考虑，当合金的成分偏离理想成分 时，就不能产生完全的有序结构，成分偏离程 度2021决/5/17 定了有序化程度的高低。
• C、有序化对于合金性能的影响
• 具有这类超结构的合金相还有AgTi、AlTi、 CoPt等。
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• （2）有序化及其影响因素
• A、有序化
• 溶质原子在固溶体中的分布，由无序状态向 长程有序转变的过程称为有序化。
• 有序化的基本条件是异类原子间的相互吸引 大于同类原子间的吸引作用，从而使有序固 溶体的自由能低于无序状态。
•
S = (P‒NA)/(1‒NA)
• 式中P表示在完全有序时A原子应占据的位置 出现A原子的几率；NA为A原子在合金中的原 子分数。
• 讨论：完全有序时，P=1，有序度参数S=1 。
•2021/5/17 完全无序时，P=NA ，有序度参数S=0
• B、影响有序化的因素
• 合金的有序度主要与温度、冷却速度、合金成 分等因素有关。
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• （3）化学亲和力（电负性因素） • 溶质元素与溶剂之间的化学亲和力对固溶
体的溶解度有显著的影响，如果两者之间 的化学亲和力很强，则倾向于形成化合物 而不利于形成固溶体；生成的化合物越稳 定，则固溶体的溶解度就越小。因此，只 有电负性相近的元素才可能具有大的溶解 度。
2021/5/17
• 由于γ-Fe 八面体间隙大于α-Fe，因此， C 在γ-Fe 2021/5/17 中的最大溶解度2.11%远大于α-Fe
• 4、有序固溶体（超结构、超点阵） • 某些固溶体在一定的成分和冷却条件下，
出现溶质原子在点阵中有规律的排列，这 种固溶体称为有序固溶体。 • 在有序固溶体的X射线衍射底片上出现了点 阵晶面以外的附加线条‒‒超结构线条。所 以，有序固溶体又称为超结构或超点阵。
•
r r/ 溶质 溶剂<0.59
• C、N与Fe形成的间隙固溶体是钢中的重要 合金相。
• 面心立方的γ-Fe中，八面体间隙比较大， C、N存在于Fe的八面体中。
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• 在体心立方的α-Fe中，虽然四面体间隙比八 面体间隙大，但C、N原子依然存在于八面体 间隙中，这是因为八面体间隙是不对称的， 在<100>方向比较小，只有0.154R，而在 <110>方向间隙半径为0.633R，当C填入八面 体间隙时受到<100>方向上的2个原子压力较 大，而受到<110>方向上的4个原子压力较小 。总的来说， C、N原子进入八面体间隙所受 到的阻力比溶入四面体间隙所受到的压力小 。
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• (1)有序固溶体的主要类型
• 超结构的类型很多，但主要形成于面心立方 、体心立方或密排六方三类结构的固溶体中 。
• A、体心立方固溶体中形成的超结构
• ①CuZn型
• CuZn合金相在高于470℃以上具有无序的排列 ，当缓慢冷却到470℃以下时，组元原子呈有 序排列。
• 电负性的大小： • 元素周期表中，同族元素的电负性由上至
下逐渐减小；而同周期元素的电负性则由 左向右逐渐增大。
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• （2）电子浓度因素 • 电子浓度是指合金中各组元的价电子总数e
与组元的原子总数a之比 ‒‒ e/a。 • 电子浓度 e/a ={A(100-X)+BX}/100 • 式中为溶质的含量，为溶剂的原子价，为溶
• 若以EAA、EBB、EAB分别表示A-A、B-B、A-B原 子间的交互作用能，那么有：
•
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• 当满足此条件时，成分达到某些比值的合金 就能在低于一定温度时转变为超结构。
• 通常用“长程有序度参数S”表示有序化程度 ，定义如下：
• 溶质原子所引起的点阵畸变将波及一定的 范围；此外，点阵畸变还将引起固溶体的 能量增加‒‒畸变能。
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• 研究发现，影响置换固溶体溶解度大小的有如下因素 ：
• （1）点阵类型的影响
• 组元的点阵类型是决定能否形成无限固溶体和影响有 限固溶体溶解度的重要因素。
• 形成无限固溶体的组元间必须具有相同的点阵类型（ 是必要条件，但不是充分条件）。
• 许多合金具有CuZn型超结构，如AgZn、AgMg 2021/5/17
2021/5/17
• ②Fe3Al型 • 该类结构的晶胞可以视为由8个体心立方晶
胞组成，Fe原子占据了8个小立方体的所有 顶角以及4个不相邻的体心位置，而Al原子 则占据其余4个不相邻的体心处。 • 具有Fe3Al型结构的合金还有Fe3Si、Mg3Li 、Cu3Al等。
• （4）电子浓度因素
• 原子尺寸因素有利时，在一价的面心立方结 构的金属Cu、Ag、Ag为基的固溶体中，溶质 原子的原子价越高，则其溶解度越小。
• 如以原子百分数表示，各元素在Cu中的最大 溶解度为：
• 2价锌 3价镓
4价锗 5价砷
• 38%Zn 20%Ga 12%Ge 7%As
• 下列元素在Ag中的溶解度为：