合金的导电性PPT课件

中间相是合金组元间发生相互作用而形成的一种新相, 它可以是化合物,也可以是以化合物为基的固溶体(二次 固溶体),一般可以用化学分子式来表示,但不一定符合 化合价规律。
中间相中原子的结合方式为金属键与其它结合键相混合 的方式。它们都具有金属特性。
中间相如：钢中Fe3C、铝铜合金中CuAl、黄铜中CuZn、半 导体中GaAs、形状记忆合金中NiTi和CuZn、核反应堆材料 中Zr3Al、储氢能源材料中LaNi5等。
17
2. 固溶体的导电性
1）无序固溶体的电阻
形成固溶体时，导电性能降低。即使是在低导电性的金属 中溶入高导电性的金属溶质也是如此，但电阻随成分连续 变化而无突变。 对于连续固溶体，当组元A溶入组元B时，电阻由B组元的电 阻值逐渐增大至极大值后再逐渐减小到A组元的电阻。
18
最大电阻率通常在 50 %浓度处
T/℃ Cu3Au合金有序化对电阻率的影响
23
Cu-Au合金的电阻
a——淬火态 b——退火态
原因：
合金有序化后，晶体的 离子势场更为对称，电 子散射概率降低。
24
3）不均匀固溶体（K 状态）
溶质和溶剂原子在微观区域分布不均匀的固溶体。
在含有过渡族元素时所形成的不均匀固溶体其电阻会出现 反常的变化，表现在三个方面：
将钢加热到一定温度下，保温一段时间，使之完全奥氏体化， 使珠光体含量增多并细化，从而提高钢的强度、硬度和韧性。
将钢加热到临界温度以上，保温后以大于临界冷却速度的速 度冷却，使奥氏体转变为马氏体的热处理工艺。
14
合金的应用领域
15
新型合金
储氢合金 形状记忆合金 非晶合金
16
第二节 合金的导电性
合金基础知识 固溶体的导电性 金属化合物的导电性 多相合金的导电性 金属与合金导电性的测量保持溶剂的晶体结构。
6
按溶质原子在溶剂中的分布特点分类
无序固溶体：溶质原子在溶剂中任意分布,无规律性。 有序固溶体：溶质原子按一定比例有规律分布在溶剂
晶格的点阵或间隙里。
7
无序固溶体
8
有序固溶体－短程
9
有序固溶体－长程
10
有序固溶体－偏聚
11
中间相（金属间化合物）
第一，固溶体经高温淬火后在加热过程中的某一温度区间 具有反常高的电阻率变化，超过一定温度后才使ρ—T呈线 性变化。
第二，经高温淬火的电阻率比退火态的电阻率低，淬火态 经一定温度回火后，其电阻率增高。
第三，退火态固溶体经冷加工后其电阻率反而下降而在回 火(或再结晶退火)后又反常地增加。
25
K状态最早在Ni80Cr20合金中发现。
27
淬火态在随后的加热过程中由于原子活动能 力加强会促使K状态的形成，此时电阻率出现 反常升高，但超过一定温度后，K状态成为不 稳定，将变为均匀固溶体，导致电阻率下降并 按正常规律变化。
原因：价电子转移使有效导 电的电子数减小。
20
与温度和组元浓度的关系
低浓度的固溶体中，固溶体电阻率随温度变化的斜 率与溶质原子的含量无关。固溶体的电阻率温度系 数总是小于纯金属的电阻率温度系数。
应用：工业上，电阻合金
高浓度固溶体和一些低浓度固溶体的电阻率随温度 的变化，既取决于温度对溶剂金属电阻的影响，又 取决于温度对溶质元素所提供的附加电阻的影响。
原因：
晶体点阵畸变； 杂质对理想晶体的局部破坏； 合金化对能带结构的影响； 合金化对弹性常数的影响。
Ag-Cu合金电阻率与成分的关系
19
铁磁性和强顺磁性金属组成 的固溶体，不仅电阻的极大 值出现在较高浓度处，而且 电阻也异常的高。
Cu—Pd、Ag—Pd和Au—Pd合金 电组率与成分的关系
中间相分类：正常价化合物、电子化合物、原子尺寸 有关的化合物(间隙相、间隙化合物、TCP相)。
12
常见合金
铁基合金（如Fe-C合金，即钢、铸铁等） 铜基合金（如黄铜、青铜等、白铜等） 钛合金（如钛铝合金等） 镁合金（变形镁合金、铸造镁合金） 铝合金（防锈铝、硬铝、超硬铝、锻铝等） 锌合金
13
常见的合金加工工艺
合金的特点：
熔点低于任一组分的金属； 硬度大，耐磨损； 导电性低于任一组分的金属； 具有较强的抗腐蚀性。
由于合金的许多优于纯金属的性能，因而在实际应用 中多使用合金。
4
合金的分类
固溶体
无序固溶体 有序固溶体
置换型 间隙型
不均匀固溶体（K状态）
金属间化合物（中间相）
多相合金（共熔混合物）
时效 在室温或加热到一定温度下保温一段时间以使过饱和固溶体
分解的一种热处理方式。
冷加工变形
退火 回火 正火 淬火
将组织偏离平衡状态的钢加热到适当的温度，经保温后随炉 缓慢冷却下来，以获得接近平衡状态组织。
将淬火钢加热到低于临界点的某一温度保温一定时间，使淬火 组织转变为稳定的回火组织，然后以适当的方式冷却到室温。
不均匀固溶体的电阻率与温度的关系示意图
26
◆固溶体中存在原子的偏聚区域 ◆固溶体中存在着短程有序区域
无论哪种情况形成的K状态，其原子富集区的尺寸 约为几个纳米，它与电子波的波长(2 nm)相当，故能 强烈地散射电子而使不均匀固溶体具有高的电阻值。
对某些成分中含有过渡族金属的合金，尽管金相分 析和Ｘ射线分析的结果认为其组织仍是单相的，但在 回火中发现合金电阻有反常升高，而在冷加工时发现 合金的电阻明显降低，这种合金组织出现的反常状态 称为K状态。
低浓度固溶体的电阻率：
T '
21
2）有序固溶体的电阻
合金有序化后电阻降低
电子结合比无序态时强，导电电子数减少
固溶体有序化
晶体的离子势场更为对称，电子的散射降低
合金电阻降低
完全有序合金在0 K和纯金属一样电阻为零， 只有当原子的有序排列遭破坏时才有电阻。
22
ρ/ μΩcm
1——无序（淬火态） 2——有序（退火态）
第二章 材料的电学性能
2019/12/22
1
本章内容
金属的导电性 合金的导电性与测量 半导体的导电性 材料的介电性 材料的超导电性
2
第二节 合金的导电性与测量
合金基础知识 固溶体的导电性 金属化合物的导电性 多相合金的导电性 金属与合金导电性的测量
3
1. 什么是合金？
两种或两种以上的金属（或金属与非金属）熔合（物理变化） 而成具有金属特性的物质叫做合金。