材科基考点精讲(第3讲 合金相)

合集下载

第三讲铝及其合金相图,合金相与热处理

第三讲铝及其合金相图,合金相与热处理

铝合金一般相图
• 共晶相图一部分
不 能热 处理 强化 的铝 合金
Engineering Materials
3/71
Al-Si系相图 系相图
Engineering Materials
4/71
Al-Si系相图 系相图
Engineering Materials
5/71
• 共晶相图
Engineering Materials
Engineering Materials
35/71
3)时效 将淬火后的铝合金, 将淬火后的铝合金 , 在室温或低温加热下保 温一段时间, 随时间延长其强度、 温一段时间 , 随时间延长其强度 、 硬度显著升 高而塑性降低的现象, 称为时效 时效。 高而塑性降低的现象 , 称为 时效 。 室温下进行 的时效称为自然时效 ; 的时效称为 自然时效; 低温加热下进行的时效 自然时效 称为人工时效。 称为人工时效。 人工时效 时效的实质,是第二相从过饱和、 时效的实质 , 是第二相从过饱和 、 不稳定的 单一α 固溶体中析出和长大, 单一 α 固溶体中析出和长大 , 由于第二相与母 的共格程度不同, 相 ( α 相 ) 的共格程度不同 , 使 母相产生晶格 畸变而强化。 畸变而强化。
Engineering Materials
33/71
彩色金相
未变质处理 砂型铸造铝 合金中的 • CuAl2相 棕色-紫色 -蓝色或浅 绿色
Engineering Materials
34/71
2)淬火(固溶处理) 淬火(固溶处理) 将铝合金加热到固溶线以上保温后 将铝合金 加热到固溶线以上保温后 加热到固溶线以上 快冷,使第二相来不及析出, 快冷,使第二相来不及析出,得到过饱 和 、 不稳定的单一 α 固溶体 。淬火后铝 不稳定的单一α固溶体。 合金的强度和硬度不高, 合金的强度和硬度不高,具有很好的塑 性。

【北京大学】名师讲解《材料科学基础》第3章二元合金中的相及结构

【北京大学】名师讲解《材料科学基础》第3章二元合金中的相及结构

固溶体
(三)间隙固溶体
一些原子半径很小的溶 质原子溶入到溶剂中时,不 是占据溶剂晶格的正常结点 位置,而是填入到溶剂晶格 的间隙中,形成间隙固溶体, 其结构如图3-4所示。
图3-4 间隙固溶体的结构示意图
固溶体
(三)间隙固溶体
间隙固溶体的固溶度与溶 质原子的大小及溶剂的晶格类 型有关。当溶质原子(间隙原 子)溶入溶剂后,将使溶剂的 晶格常数增加,并使晶格发生 畸变(图3-5),溶入的溶质原 子越多,引起的晶格畸变越大, 当畸变量达到一定数值后,溶 图3-5 间隙固溶体中的晶格畸变 剂晶格将变得不稳定。
固溶体
(二)置换固溶体
3.电子浓度因素 溶质元素的原子价与固溶体的固溶度之间有一定 的关系,溶质原子价的影响实质上是由合金的电子浓 度决定的。合金的电子浓度是指合金晶体结构中的价 电子总数与原子总数之比。溶质在溶剂中的固溶度受 电子浓度的控制,固溶体的电子浓度有一极限值,超 过此极限值,固溶体就不稳定,而要形成另外的新相。
合金中的相
由一种固相组成的合金称为单相合金,由几种不 同固相组成的合金称为多相合金。锌的含量wZn=30%的 Cu-Zn合金是单相合金,一般称为单相黄铜,它是锌 溶入铜中的固溶体。而当wZn=40%时,则是两相合金, 即除了形成固溶体外,铜和锌还形成另外一种新相, 称为金属化合物的相,它的晶体结构与固溶体完全不 同,成分与性能也不相同,中间有界面把两种不同的 相分开。
固溶体
(二)置换固溶体
2. 元素的电负性定义为元素的原子获得或吸引电子 的相对倾向。在元素周期表中,同一周期的元素,其 电负性自左至右依次递增;同一族的元素,其电负性 自下而上依次递增。若两元素在元素周期表中的位置 相距越远,电负性差值越大,则越不利于形成固溶体, 而易于形成金属化合物。若两元素间的电负性差值越 小,则形成的置换固溶体的固溶度越大。

合金的相结构

合金的相结构

合金的相结构材料的相结构一直是很重要的研究课题。

合金相结构也是材料工程中一个重要的研究课题。

一、合金相结构1、定义:合金相结构是指由一种或多种金属元素调节原子结构而形成的不同物质组成的均匀状态。

2、分类:(1)单相:指纯金属的结构,它的原子结构中仅仅包含一种元素;(2)多相:指合金的结构,它的原子结构中包含至少两种金属元素。

二、相结构调控1、相平衡:相平衡即两相或多相物质系统之间存在物理模型,使得多相物质系统(特别是合金材料)能够处于一定温度和压力下具有安定状况。

2、相分解:相分解是指在达到热力学相平衡状态前,发生在固体中的一种能量交互过程,它会导致过渡金属元素重新排列的状态,并造成合金的非晶结构特征。

3、相析出:相析出是指在一定温度和压力条件下,一种相系列中,由低温稳定的相变为高温稳定的相变,使得其他的晶状体相的改变是不可逆的,即一种相的析出。

三、相结构修改1、时效:时效是指经过合金处理或改变处理环境后,其相结构会醒发或改变,从而使合金性质发生非热力学改变,这种非热力学改变称为时效变化。

2、电子学制备:电子学制备是指电磁感测能力在相结构调控中的应用,它可以通过电磁感测影响合金相结构的析出、分层、迁移等现象。

3、定量分析:定量分析是指通过定量的研究方法来评估材料的合金相结构,通过定量的分析,可以对材料进行细致的分析,从而得到准确的研究结果。

四、合金相结构应用1、性能调控:通过改变合金的相结构,可以调节合金的性能,比如改变材料的硬度、强度、综合性等。

2、制备复合材料:通过合金的相结构,可以制备出具有融合性的复合材料,形成有效的复合材料结构,并使其具有高强度、高耐蚀性、高裂解低抗拉强度等性能。

3、改变材料的表面形貌:通过改变合金的相结构,可以改变材料的表面形貌,比如改变材料的粗糙度、颗粒状态、晶粒尺寸等特征。

通过上面的介绍可以看出,合金相结构是材料工程课题中一个重要的研究话题,随着技术的发展,它可以在材料设计中发挥重要作用,从而改变材料的性能,提高材料的综合性能。

合金相_精品文档

合金相_精品文档

合金相摘要:本文介绍了合金相的定义、分类、形成和应用。

合金相是指由两种或多种金属元素组成的混合物,在固态下形成具有良好力学性能的固溶体或化合物。

本文详细讨论了合金相的分类和形成方式,并探讨了合金相在材料工程中的应用。

1. 引言合金是指由两种或多种金属元素组成的混合物。

在合金中,金属原子通过离子键、共价键形成了特殊的结构,形成了一种统一的物质。

合金相是合金中的结构单位,它决定了合金的微观组织和宏观性能。

2. 合金相的分类合金相可以按照以下几种方式进行分类:2.1 按照固溶体和化合物分类固溶体是指由两种或多种金属原子以固体溶解的方式混合而成的晶体。

固溶体可以是完全固溶体,即两种金属原子在晶格中完全混合;也可以是部分固溶体,即只有一部分金属原子混合在一起。

化合物是指由两种或多种金属原子以确定的比例结合而成的晶体。

化合物的组成和结构比固溶体更为复杂,通常具有明确的化学式,并且具有特定的晶体结构。

2.2 按照共晶和共析分类共晶是指由两种或多种组元在固态下同时凝固形成的合金。

共晶合金的组织结构由连续的共晶相和间断的共晶相组成。

共析是指由两种或多种组元在固态下分别凝固形成的合金。

共析合金的组织结构由分别凝固的共析相组成。

2.3 按照金属原子大小差与电子结构差分类在合金中,金属元素的大小差异和电子结构差异都会影响合金的相结构。

根据金属原子大小差和电子结构差的大小,可以将合金相分为正晶、负晶和无序晶。

3. 合金相的形成合金相的形成取决于以下几个因素:3.1 成分比例合金的成分比例决定了合金相的类型和数量。

不同的成分比例会导致不同的相结构和性能。

3.2 温度和压力温度和压力对合金相的形成有重要影响。

合金通常在一定温度范围内形成特定的相结构。

压力可以改变合金相的形成动力学和热力学条件。

3.3 冷却速率合金的冷却速率决定了合金相的尺寸和分布。

快速冷却可以形成细小的相颗粒,而慢速冷却则容易导致大尺寸相的形成。

4. 合金相的应用合金相在材料工程中具有广泛的应用。

材料科学与工程第二章 固体结构 3 合金相.

材料科学与工程第二章 固体结构 3 合金相.
c. 中间相具有不同于各组成元素的晶体结构,组元原子各占据
一定的点阵位置,呈有序排列。
d. 中间相的性能明显不同于各组元的性能,一般是硬而脆的。
中间相是许多合金中重要的第二相,其种类、数量、大小、形 状和分布决定了合金的显微组织和性能。
e. 中间相的形成也受原子尺寸、电子浓度、电负性等因素的影
20
同一周期自左至右 电负性逐渐增大,
4
O 相 对 电 负 性 F
同一主族自上至下 电负性逐渐减小,
Cl Br Ru Cu As Zn Sc Mn Ca K Rb In Y Sr Cs Ba I S P Si Al Mg
3
H
N C
2
B Be
1
Li
Na
0
0
10
20
原子序数
30
40
50
60
21
(d) 原子价因素(电子浓度): 原子尺寸因素较为有利的时候,某些一价金属Cu、Ag、Au为 基的固溶体中,发现随着溶质原子价的增大,其溶解度减少。 电子浓度:合金中价电子数目与原子数目的比值
固溶体分类
(1)按溶质原子在点阵中所占位置分为: 置换固溶体(substitutional solid solution):溶质原子 置换了溶剂点阵中部分溶剂原子。 间隙固溶体(interstitial solid solution) :溶质原子分 布于溶剂晶格间隙中。 (2)按溶质原子在溶剂原子中溶解度分类: 有限固溶体:在一定条件下,溶质原子在溶剂中的溶解 量有一个上限,超过这个限度就形成新相。 无限固溶体:溶质原子可以任意比例溶入溶剂晶格中形 成的。如: Cu—Ni Au—Ag Ti—Zr· · · · ,结构相同。

材料科学基础-2.合金相结构

材料科学基础-2.合金相结构

程有序缓冷到一定温度下为完全有序
有序固溶体的点阵常数与无序固溶体不同,
产生附加的 X 射线衍射线-超结构线,有 序固溶体又叫超结构,超点阵
超结构:面心立方的
Cu3Au, CuAu, AlTi; 体心立方的 CuZn, FeTi, Fe3Al; 密排立方 的 Mg3Cd, MgCd, Co3W, MoCo3
有 12 个铁原子, 4 个碳原子
Fe3C是铁碳合金中的一个基本相,称为
渗碳体。C与Fe的原子半径之比为0.3,其 晶体结构为正交晶系,三个点阵常数不相 等,晶胞中共有16个原子,其中12个Fe
原子,4个C原子,符合Fe:C=3:1的关 系。
Fe3C中的Fe原子可以被Mn,Cr,M。,
W,V等金属原子所置换形成合金渗碳体;
影响间隙固溶体溶解度的因素
间隙有限,溶解度有限——有限固溶体 溶解度与溶质原子尺寸有关
溶解度与溶剂间隙尺寸、形状有关,溶质原
子一般位于八面体间隙之中
5.固溶体的微观不均匀性
6.固溶体的性质
点阵常数a改变——置换固溶体:rB﹥rA,
a增
大; rB﹤rA, a减小。间隙固溶体: a增大。
2.固溶体的分类
3.置换固溶体
影响置换固溶体的其他因素———温度、 冷却速度、机械合金化等
4.间隙固溶体
原子半径小于
0.1nm 的非金属元素 ( 如 H, O, N, C, B 等 ) 处于溶剂晶格结构的某些间隙位 置 间隙半径较小,非金属原子的溶入,将使晶 胞胀大,造成点阵畸变,溶解度受限制 C 的原子半径为 0.077nm ,面心立方的γ-Fe 在 1148 ° C 的八面体间隙半径为 0.0535nm ,造成严重畸变,溶解度 9%at 体心立方的 α-Fe 的间隙更小, C 的溶解度 为 0.095%at

材料科学基础(合金相结构)

材料科学基础(合金相结构)

正常价化合物 正常价化合物的晶体结构通常对应于同类分子式的离子化合 物结构,如NaCl型、ZnS型、CaF2型等。 正常价化合物的稳定性与组元间电负性差有关。 电负性差愈小,化合物愈不稳定,愈趋于金属键结合; 电负性差愈大,化合物愈稳定,愈趋于离子键结合。
如上例中由 Pb 到 Si电负性逐渐增大,故上述四种正常价化 合物中Mg2Si最稳定,熔点为1102℃,而且系典型的离子 化合物;而 Mg2Pb熔点仅 550℃,且显示出典型的金属性 质,其电阻值随温度升高而增大。
c.化学亲和力(电负性) d.原子价
合金相结构
1.
晶体结构 晶体结构相同是组元间形成无限固溶体的必要条件。 只有当组元 A 和 B 的结构类型相同时, B 原子才有可能连 续不断地置换A原子。 如果两组元的晶体结构类型不同,组元间的溶解度只能 是有限的。
形成有限固溶体时,溶质元素与溶剂元素的结构类型相 同,则溶解度通常也较不同结构时为大。
2.3合金相结构
固溶体 中间相
合金相结构
合金
合金是指由两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔 炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。 组成合金的基本的独立的物质称为组元。 组元可以是金属和非金属元素,也可以是化合物。
改变和提高金属材料的性能,合金化是最主要的途径。
需要了解合金元素加入后的存在状态,即形成的合金相和组 织形态。
合金相结构
间隙化合物的晶体结构都很复杂。如Cr23C6。属于复杂 立方结构,晶胞中共有116个原子,其中92个Cr原子,24 个为 C原子,而每个碳原子有 8个相邻的金属 Cr原子。这一 大晶胞可以看成是由8个亚胞交替排列组成的 间隙化合物中原子间结合键为共价键和金属键。其熔点 和硬度均较高(但不如间隙相),是钢中的主要强化相。还应 指出,在钢中只有周期表中位于 Fe 左方的过渡族金属元素 才能形成碳化物 (包括间隙相和间隙化合物 ),它们的d层电 子越少,与碳的亲和力就越强,则形成的碳化物越稳定。

合金相结构

合金相结构

3
体系:热力学、动力学、 体系:热力学、动力学、质结构
物质结构 原子尺寸 元素的电负性 价电子浓度 晶体结构 材料能量学(热力学) 材料能量学(热力学) 合 金 相 材料动力学(扩散) 材料动力学(扩散)
成分
性能
组织
4
合金相
概念及分类
◆ 概念:合金中具有相同(或连续变化)成分、结构和性 能并以界面分开的组成部分。 ◆ 分类:固溶体 化合物 非晶合金 : ◆ 固溶体:间隙、置换和缺位 ◆ 化合物:离子化合物(如氧化物、盐) 金属间化合物(金属与金属、金属与准金属) 间隙化合物/相
2
固溶体与化合物的区别
◆结构:固溶体的晶格参数、密度变化,固溶体中 结构:固溶体的晶格参数、密度变化, 结构 溶剂或基体的点阵类型不变, 溶剂或基体的点阵类型不变,化合物中的组元构 成新的点阵。 成新的点阵。 ◆性质:相对金属化合物而言,固溶体具有优越的 性质: 性质 相对金属化合物而言, 综合力学性能, 综合力学性能,因而各种金属材料都是以固溶体 作为基体相。金属化合物一般具有较高的熔点、 作为基体相。金属化合物一般具有较高的熔点、 硬度、脆性及其他特殊的物理化学性能。 硬度、脆性及其他特殊的物理化学性能。 ◆在固溶体基体形成或添加化合物,二者共同金属 在固溶体基体形成或添加化合物, 在固溶体基体形成或添加化合物 影响材料的加工、使用性能。 影响材料的加工、使用性能。

合金相结构PPT课件

合金相结构PPT课件
12
二、固溶体
➢ 纯铜的σb 为220MPa, 硬度为40HBS, 断面收 缩率ψ为70%。当加入1%镍形成单相固溶体
后, 强度升高到390MPa, 硬度升高到70HB, 而 断面收缩率仍有50%。所以固溶体的综合机械 性能很好, 常常作为结构合金的基体相。 ➢ 固溶体与纯金属相比, 物理性能有较大的变化, 如电阻率上升, 导电率下降, 磁矫顽力增大。
合金的相结构
1
一、基本概念
1 合金 (1)合金:两种或两种以上的金属,或金属与
非金属经一定方法合成的具有金属特性的物质。 (2)组元:组成合金最基本的物质。(如一元、
二元、三元合金〕,可以是元素,也可以是化合 物。
(3)合金系:给定合金以不同的比例而合成的 一系列不同成分合金的总称。如Fe-C,Fe-Cr等。
2
一、基本概念
2相 (1)相:材料中结构相同、成分和性能均一的组成部分。 (2)组织:由不同形态、大小、数量和分布的相组成的综合体。 如单相、两相、多相合金。金属及合金的组织一般应
用显微镜才能看到,所以常称显微组织。
3
一、基本概念
(2)相的分类 合金中的相按结构可分为固溶体和金属化合物。 固溶体:晶体结构与其某一组元相同的相。 金属化合物(中间相):组成原子有固定比例, 其结构与组成组元均不相同的相。
5
二、固溶体
2、分类 ➢ 按溶质原子在溶剂晶格中的位置, 固溶体可
分为置换固溶体与间隙固溶体两种。 ➢ 按溶质原子在溶剂中的溶解度,固溶体可分为
有限固溶体和无限固溶体两种。 ➢ 按溶质原子在固溶体中分布是否有规律,固溶
体分无序固溶体和有序固溶体两种。 在一定条件(如成分、温度等)下,一些合金的 无序固溶体可转变为有序固溶体。这种转变叫 做有序化。

精编机械工程材料_第三章_合金的结构与结晶资料

精编机械工程材料_第三章_合金的结构与结晶资料
固溶体的形成对金属性能的影响 固溶强化:
关于固溶强化
合金的相结构
2、化合物
概念:合金组元之间通过化合作用所形成的一种相对稳定的相
分类: 金属化合物——具有金属性质,直接对合金性能产生影响
非金属化合物——脆性大,一般为杂质
特征:
① 可以用化学式(AmBn)表示,
但不一定遵守化合价规律
温度
A
L+α αC
L
E α+β
F Pb
wSn(%)
B L+β β
D
α :以Pb为溶剂、Sn为溶质的固溶体
β:以Sn为溶剂、Pb为溶质的固溶体
G Sn
共晶体形貌
层片状 (Al-CuAl2,定向凝固)
球状或短棒状 (Cu-CuO)
螺旋状 (Zn-Mg)
棒状或条状 (Sb-MnSb,横截面)
针状 (Al-Si)
B
a
r L+α
T1
b
A
α
Cu CL
C Cα Ni
典型二元合金相图
晶内偏析
1
B
L
2
4
A
3
34
α 42
消除方法:扩散退火
平衡结晶的匀晶合金组织 Cu-30%Ni合金的非平衡结晶组织
典型二元合金相图
共晶相图
特点 ——液相无限互溶、固相有限互溶;E点发生共晶反应
共晶反应 LE 恒温C D 共晶体
3
B
固相线
α
k
Ni
wNi (%)
典型二元合金相图
1
B
确定合金冷却过程中L、α 的成分
L2
4
液相成分沿液相线变化
  1. 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
  2. 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
  3. 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。

第3讲合金相、离子晶体、共价晶体以及聚合物的晶体结构主讲人:高山网学天地网学天地( )版权所有一、合金相晶体结构基本概念:合金、合金相(相)、组织合金相分类:固溶体,中间相重点:各类固溶体的定义固溶体与中间相的区别网学天地( )版权所有(一)基本概念1.合金(alloy ):两种或两种以上的金属或金属与非金属经冶炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。

组元—组成合金的基本单元。

组元可以是金属和非金属,也可以是化合物。

2. 组织(structure ):材料中的直观形貌,可以用肉眼观察到,也可以借助于放大镜、显微镜观察到的微观形貌。

分为:①宏观组织,肉眼或是30倍放大镜所呈现的形貌;②显微组织,显微镜观察而呈现的形貌。

3.相(phase ):合金中具有同一聚集状态,同一化学成分、同一晶体晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。

网学天地( )版权所有()⎧⎧⎧⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎩⎪⎨⎪⎪⎧⎨⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎨⎩⎩⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎧⎪⎨⎪⎩⎩无限固溶体按固溶度分有限固溶体置换式固溶体按溶质原子无序固溶体按原子排列所占位置固溶体的程序性分有序固溶体间隙固溶体:有限固溶体一次固溶体初级固溶体按基体类型二次固溶体(二)固溶体1. 固溶体的定义固溶体:溶质原子以原子态溶入溶剂点阵中组成的单一均匀固态溶体称为固溶体;其最大特点是保持了原溶剂的晶体结构。

2. 固溶体的分类网学天地( )版权所有(1)置换固溶体:溶质原子置换溶剂点阵中部分溶剂原子所形成的固溶体。

(2)间隙固溶体:溶质原子以间隙原子的形势存在于溶剂原子的间隙位置的固溶体。

网学天地( )版权所有(2)有序固溶体:溶质原子按适当比例并按一定顺序和方向围绕着溶剂原子分布时,这种固溶体被称为有序固溶体。

(3)无序固溶体:溶质原子统计式或者随机的分布在溶剂晶体点阵的任意位置,看不出规律性的固溶体。

(4)一次(边际)固溶体:以纯金属组元作为溶剂的固溶体。

(5)二次(中间)固溶体:以化合物作为溶剂的固溶体。

(6)有限固溶体:具有固溶极限的固溶体。

(7)无限固溶体:溶质原子能以人和比例溶入溶剂的固溶体。

网学天地( )版权所有3. 影响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置换固溶体。

与溶质原子进入所引起的点阵畸变有关。

当相对差超过41%时有利于形成间隙固溶体(2)电负性因素:电负性是指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。

电负性差值越小越容易形成固溶体,随着电负性增大,固溶度下降。

(3)电子浓度因素:①同一溶剂金属,溶质原子价越高,固溶度越小;②高价组元在低价组元中的固溶度较反之要大。

(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。

网学天地( )版权所有4. 固溶体的微观不均匀性(1)无序分布(2)偏聚状态(3)部分有序(4)完全有序部分有序和完全有序都要求异类原子结合降低整体能量网学天地( )版权所有5. 固溶体的性质(1)结构变化:存在点阵畸变,点阵常数变化,出现偏聚和有序化。

(2)力学性能:硬度、强度提高,塑形下降。

(3)物理性能:电阻加大,导电率下降。

网学天地( )版权所有⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧⎩⎨⎧相)拓扑密堆(拉弗斯相和间隙相和间隙化合物与尺寸因素相关超结构电子化合物正常价化合物中间相σ(三)金属化合物(中间相)中间相:两组元A 、B 组成合金时可能形成晶体结构与A 、B 两组元都不相同的新相,这些相一般在二元相图中位于中间,所以称为中间相。

中间相既可以是化合物,也可以是以化合物为基底的固溶体(二次固溶体)网学天地( )版权所有1. 正常价化合物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。

正常价化合物的晶体结构通常对应于同类分子式的离子化合物结构,如NaCl 型、ZnS 型2. 电子化合物(Hume-Rothery 相)特点:电子浓度是决定相结构的主要因素;在相图上占有较宽成分范围;结合性质为金属键,体现金属特征。

网学天地( )版权所有3. 原子尺寸因素化合物当两种元素形成金属化合物的类型与它们之间的原子半径有关时,便形成原子尺寸因素化合物。

当原子半径的差距较大时,倾向于形成间隙相和间隙化合物;当原子半径差距不是很大时,倾向于形成拓扑密堆相。

网学天地( )版权所有(1)间隙相和间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间隙相·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M 4X 、M 2X 、MX 和MX 2·成分可以在一定范围内变化。

②间隙化合物·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M 3C 、M 23C 6M 7C 3和M 6C 三相类型。

网学天地( )版权所有(2)拓扑密排相(TCP 相)如果用大小不同的两种原子进行最紧密堆垛, 通过合理搭配,就有可能获得全部或主要由四面体堆满整个空间,达到空间利用率和配位数都更高的密堆结构,但这些四面体不一定都是等棱四面体,这种密排结构称“拓扑密堆结构”,配位数可达12、14、15、16。

典型的TCP 相有:σ相,Laves 相,X 相和μ相。

Laves 相大部分金属间化合物属于这种结构;形成条件:原子尺寸因素、电子浓度;分子式:AB 2;典型结构:三种。

网学天地( )版权所有4. 超结构(有序固溶体)(1)定义:溶质原子由随机分布过渡为一定位置的规则排列。

(2)基本条件:异类原子吸引力大于同类原子。

(3)长程有序参数:定量表示有序化程度用来衡量有序度。

(4)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。

网学天地( )版权所有1. 离子晶体有关概念(1)离子晶体(ionic crystal ):由正、负离子通过离子键按一定方式堆积起来而形成的。

陶瓷大多数属于离子晶体。

(2)离子晶体的特点:离子键、硬度高、强度大、熔点高、等。

典型的离子晶体是无色透明的。

二、离子晶体结构网学天地( )版权所有(1)负离子配位多面体原则:离子晶体中,正离子的周围形成一个负离子配位多面体,正负离子间平均距离取决于离子半径之和。

(2)电价规则:稳定的离子晶体结构中,每个负离子的电价等于与之临接的各正离子静电键强度之和。

(3)负离子多面体共用顶、棱、面原则:共用棱,特别是共用面会降低结构稳定性。

(4)不同种类正离子配位多面体间连接规则:在含有两种以上正离子的离子晶体中,一些电价较高,配位数较低的正离子配位多面体之间有尽量不结合的趋势。

(5)节约规则:在同一晶体中,同种正离子和同种负离子结合方式应该最大限度的一致。

2. 离子晶体的结构规则网学天地( )版权所有NaCl型结构网学天地( )版权所有共价晶体:由共价键构成的晶体。

共价晶体特点:共价键配位数(CN )符合8-N 法则典型晶体:金刚石(C 的一种结晶形式)晶体结构:复杂的结构,其原子排列除按结构排列外,立方体内还有4个原子;一个金刚石晶胞中有8个C 原子。

具有典型金刚石结构的共价晶体有:α-Sn 、Si 、Ge 、β-ZnS 、SiC三、共价晶体结构网学天地( )版权所有聚合物聚集态结构是在分子间力作用下大分子相互敛聚在一起形成的组织结构。

聚集态结构分为晶态结构和非晶态结构。

1. 聚合物聚集态特点:(1)聚合物晶态包含一定量的非晶相。

(2)聚集态结构与分子链本身的结构、外界条件有关。

2. 聚合物的结晶特征:结晶为分子结构、结晶速度慢、结晶具有不完整性、晶内存在大量缺陷。

四、聚合物的晶体结构网学天地( )版权所有本讲的基本要求重点掌握:(1)相、组织、固溶体、中间相(金属间化合物)的概念;(2)固溶体、中间相的分类、特点和用途一般了解:离子、共价和聚合物的晶态结构及相对应的性能特点。

网学天地( )版权所有名词解释1. 有序固溶体(98年):溶质原子按适当比例并按一定顺序和方向围绕着溶剂原子分布时,这种固溶体被称为有序固溶体。

2. 点阵畸变(99、02年):由于置换原子、间隙原子或杂质等因素使原本理想晶体结构中院子的排列正常规律性受到不同程度的干扰,这种现象称为点阵畸变。

3. 代位固溶体(01年):固溶体中,溶质原子在晶体中占据着与溶剂原子等同的点阵位置,犹如前者代替了后者的一些位置,称为代位固溶体。

历年真题网学天地( )版权所有4. 偏聚和有序化(01年):固溶体中若同种原子间作用力比异种原子大时,溶质原子容易分区聚集在一起,称为偏聚,并由此出现的小范围有序分布称为短程有序;当整个固溶体中溶质、溶剂原子都按统一的确定顺序分布时,即长程有序。

5. 中间相(04年):两组元A 、B 组成合金时可能形成晶体结构与A 、B 两组元都不相同的新相,这些相一般在二元相图中位于中间,所以称为中间相。

中间相既可以是化合物,也可以是以化合物为基底的固溶体(二次固溶体)网学天地( )版权所有简答题1. 什么是固溶体,影响固溶体的原因,与纯组元相比结构、力学、物理性能如何变化(00年第二题、03年第十一题、04年第五题)答:溶质原子以原子态溶入溶剂点阵中组成的单一均匀固态溶体称为固溶体。

溶剂的点阵结构影响因素主要有:原子尺寸、电负性、电子浓度、晶体结构四方面。

当原子尺寸相差不超过±15%时,更容易形成代位固溶体;当相对差超过41%时有利于形成间隙固溶体。

电负性差越小,溶解度越大;同一溶剂金属,溶质原子价越高,固溶度越小;高价组元在低价组元中的固溶度较反之要高;相同的晶体结构是无限固溶的前提条件。

网学天地( )版权所有固溶体与纯溶剂组元相比的特点如下:结构变化:存在点阵畸变, 点阵常数变化, 出现偏聚和有序化;力学性能:硬度、强度提高,塑形下降;物理性能:电阻加大,导电率下降。

2、解释间隙固溶体和间隙相的含义,并加以比较。

(05年第二部分第一题)答:间隙固溶体属于固溶体的一类,保持了溶剂组元的晶体结构,溶质原子以间隙原子的形势存在于溶剂原子的间隙位置,溶解度较低。

相关文档
最新文档