福州大学材料科学基础课件金属间化合物解析
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化合物： MnS、 β-SiC等。 3）六方ZnS型：ZnS、AlN、CdS 等。
1、正常价化合物
4）CaF2（AB2）型： AB2型：A离子作面心立方紧密堆积，负离 子填入全部四面体空隙中， A离子配位数为8， B离子配位数为4； A离子占据晶胞8个顶点和 6个面心的位置， B离子占据面心立方晶胞内8 个明四 ）面体空隙中，AuAl2、PtSn2等。（模型说 A2B型：属反CaF2型，B离子占据晶胞8个 顶点和6个面心的位置， A离子占据面心立方 晶Mg胞2S内n8、个M四g面2P体b。空隙（中模，型M说g明2S）i、Mg2Ge、
第四节
金属间化合物的晶体 结构
一、金属间化合物的概念
1、概念：金属间化合物是合金。构成合金的各 组元间可发生化学互相作用，形成晶体结构不 同于组元元素的新相，它们的单相区均位于相 图的中间部位，所以统称中间相。由于它们都 具有金属性，又称为金属间化合物。
2、化学键： 混合键：金属键+其他结合键（离子键，共价 键，分子键）
（2）结构特点：属于四面体紧密堆积， 形成四面体空隙的密排结构，原子配位 数为12、14、15、16。
4、拓扑密堆相
（3）类型 1）拉弗氏相（laves）
MgCu2型：属于面心立方结构， MgCu2 AgBe2 、TiBe2、 NaAu2 、 LaMg2等。
MgZn2型：属于简单六方结构， MgZn2 CaMg2 、ZrRe2、 TaFe2等。
■ AB2型：面心立方结构—TiH2、 ThH2、ZrH2等，具有CaF2型结构。
（模型说明）
■ A4B型：面心立方结构—Fe4N、 Mn4N、Nb4C等。
3、受原子尺寸因素控制的金属间化合物
（2）间隙化合物 1）概念：由过渡金属和碳原子组成
的具有复杂晶体结构的间隙相。如： Fe+C 、Cr+C 、Mn+C 、W+C、 Mo+C等；其中金属原子占据正常质点 位置，C占据间隙位置。
3、受原子尺寸因素控制的金属间化合物
■Fe3W3C型:属于立方晶系，属于 复杂间隙相，晶胞中有48个Fe原子、 48个W原子和16个C子；（ Ni Fe)3(W Mn)3C由Fe3W3C置换而来的。
■还有Cr7C3,Fe4W2C等类型。
4、拓扑密堆相
（1）概念：合金是由二种大小不同的原 子堆积成具有高致密度和高配位数的晶 体结构的中间相，称为拓扑密堆相。
MgSe、 MnSe、SnTe、PbTe 如 MgSe结构中，以Se离子作面心立方紧 密堆积，Mg离子填入堆积所形成全部的八面 体空隙中。（对称性、质点坐标、配位数等）
1、正常价化合物
2)β-ZnS型：结构与β-ZnS型相同， 属于面心立方格子，以负离子作面心立 方紧密堆积，正离子填入1/2的四面体 空隙中。 正离子的配位数为4，以负离 子的配位数为4。（模型说明）
一、金属间化合物的概念
3、金属间化合物的特性： （1）它对金属材料的硬度、强度、耐磨
性和脆性有重要的影响。 （2）具有独特的性能：电学、磁学、光
学、声学、电子发射、催化等性能。
二、金属间化合物的类型
正常价化合物 电子浓度化合物 受原子尺寸因素控制的化合物 拓扑密堆相
1、正常价化合物
（1）概念：
按照化学上的原子价规律所形成的化合物， 称为正常价化合物。即符合定比定律和倍比 定律的化合物，称为正常价化合物。
一般是金属与电负性较强IVA、VA、VIA 族元素组成的。
金属+ IVA，金属+ VA，金属+ VIA
1、正常价化合物
（2）结构类型
1）NaCl型：属于NaCl型结构，晶胞与 NaCl晶胞相同，属于面心立方晶胞，也属面 心立方格子。
3、受原子尺寸因素控制的金属间化合物
2）类型： ■M3C 型:Fe3C,属于复杂间隙相，正 交晶系，晶胞含有4个C和12个铁原子； （Fe Cr Mn)3C是由Fe3C置换而来的。 ■M23C6型： Cr23C6属于复杂间隙相， 立方晶系，晶胞中有92个Cr和24个C； (CrFeMoW)23C6是由Cr23C6置换而来的。
2、电子化合物
（1）概念：由IB族的贵金属与ⅡB、ⅢA、 ⅣA族的元素形成化合物，其电子浓度决定化 合物的晶体结构，所以称为电子化合物。（说 明）
如：CuZn、CuAl、CuSn等。 电子浓度=e/a=合金中各组元的价电子总 数/各组元原子总数={A（100-X)+BX}/100 各组元原子总数为100，溶质原子数为X，溶剂 原子数为（100-X）、溶质原子价为B，溶剂原 子价为A。（例CuZn计算，公式重写）
2、电子化合物
■少数合金形成复杂立方的β-Mn的结构 如：Cu5Si、Ag3Al。 2）电子浓度=21/13时：形成具有复杂 立方γ-黄铜结构，其共有52个原子，其中有 20个铜原子和32个锌原子；结构是由27个体 心立方晶胞组成的一个大立方晶胞。图2-60 3）电子浓度=21/12时：形成密排六方 结构。如：CuZn3、CuCd3、Cu3Sn、CU3Si、 AgZn3.。
2、电子化合物
（2）特点：电子浓度相同的金属间化合物，/14=3/2时： ■当两组元的原子半径相近时，形成密排
六方结构。如：Cu3Ga、Ag5Sn等 ■当两组元的原子半径相差较大时，形成
体心立方结构。 β –CuZn、β-Cu3Al 、βCu5Sn、FeAl等。
3）类型： ■ AB型：面心立方结构—CaC、ZrC、 TiC、VC、VN、CrN、TiN等；体心立方 结构—TaH、NbH等；简单立方结构— WC、MoN等。（说明堆积情况） ■ A2B型：面心立方结构—Ti2H、 Zr2H、Fe2N、V2N、W2C、V2C。具有反 CaF2型结构。（模型说明）
3、受原子尺寸因素控制的金属间化合物
3、受原子尺寸因素控制的金属间化合物
（1）间隙相 1）概念：由过渡金属A与半径小的
非金属B组成的（B是C、H、N等），金 属原子占据正常质点位置，非金属原子 占据间隙位置。
2）特点：A与B之间电负性差值较 大；△γ= γA-γB/γA≥41%；晶胞中A 与B比例是一定的。
3、受原子尺寸因素控制的金属间化合物
1、正常价化合物
4）CaF2（AB2）型： AB2型：A离子作面心立方紧密堆积，负离 子填入全部四面体空隙中， A离子配位数为8， B离子配位数为4； A离子占据晶胞8个顶点和 6个面心的位置， B离子占据面心立方晶胞内8 个明四 ）面体空隙中，AuAl2、PtSn2等。（模型说 A2B型：属反CaF2型，B离子占据晶胞8个 顶点和6个面心的位置， A离子占据面心立方 晶Mg胞2S内n8、个M四g面2P体b。空隙（中模，型M说g明2S）i、Mg2Ge、
第四节
金属间化合物的晶体 结构
一、金属间化合物的概念
1、概念：金属间化合物是合金。构成合金的各 组元间可发生化学互相作用，形成晶体结构不 同于组元元素的新相，它们的单相区均位于相 图的中间部位，所以统称中间相。由于它们都 具有金属性，又称为金属间化合物。
2、化学键： 混合键：金属键+其他结合键（离子键，共价 键，分子键）
（2）结构特点：属于四面体紧密堆积， 形成四面体空隙的密排结构，原子配位 数为12、14、15、16。
4、拓扑密堆相
（3）类型 1）拉弗氏相（laves）
MgCu2型：属于面心立方结构， MgCu2 AgBe2 、TiBe2、 NaAu2 、 LaMg2等。
MgZn2型：属于简单六方结构， MgZn2 CaMg2 、ZrRe2、 TaFe2等。
■ AB2型：面心立方结构—TiH2、 ThH2、ZrH2等，具有CaF2型结构。
（模型说明）
■ A4B型：面心立方结构—Fe4N、 Mn4N、Nb4C等。
3、受原子尺寸因素控制的金属间化合物
（2）间隙化合物 1）概念：由过渡金属和碳原子组成
的具有复杂晶体结构的间隙相。如： Fe+C 、Cr+C 、Mn+C 、W+C、 Mo+C等；其中金属原子占据正常质点 位置，C占据间隙位置。
3、受原子尺寸因素控制的金属间化合物
■Fe3W3C型:属于立方晶系，属于 复杂间隙相，晶胞中有48个Fe原子、 48个W原子和16个C子；（ Ni Fe)3(W Mn)3C由Fe3W3C置换而来的。
■还有Cr7C3,Fe4W2C等类型。
4、拓扑密堆相
（1）概念：合金是由二种大小不同的原 子堆积成具有高致密度和高配位数的晶 体结构的中间相，称为拓扑密堆相。
MgSe、 MnSe、SnTe、PbTe 如 MgSe结构中，以Se离子作面心立方紧 密堆积，Mg离子填入堆积所形成全部的八面 体空隙中。（对称性、质点坐标、配位数等）
1、正常价化合物
2)β-ZnS型：结构与β-ZnS型相同， 属于面心立方格子，以负离子作面心立 方紧密堆积，正离子填入1/2的四面体 空隙中。 正离子的配位数为4，以负离 子的配位数为4。（模型说明）
一、金属间化合物的概念
3、金属间化合物的特性： （1）它对金属材料的硬度、强度、耐磨
性和脆性有重要的影响。 （2）具有独特的性能：电学、磁学、光
学、声学、电子发射、催化等性能。
二、金属间化合物的类型
正常价化合物 电子浓度化合物 受原子尺寸因素控制的化合物 拓扑密堆相
1、正常价化合物
（1）概念：
按照化学上的原子价规律所形成的化合物， 称为正常价化合物。即符合定比定律和倍比 定律的化合物，称为正常价化合物。
一般是金属与电负性较强IVA、VA、VIA 族元素组成的。
金属+ IVA，金属+ VA，金属+ VIA
1、正常价化合物
（2）结构类型
1）NaCl型：属于NaCl型结构，晶胞与 NaCl晶胞相同，属于面心立方晶胞，也属面 心立方格子。
3、受原子尺寸因素控制的金属间化合物
2）类型： ■M3C 型:Fe3C,属于复杂间隙相，正 交晶系，晶胞含有4个C和12个铁原子； （Fe Cr Mn)3C是由Fe3C置换而来的。 ■M23C6型： Cr23C6属于复杂间隙相， 立方晶系，晶胞中有92个Cr和24个C； (CrFeMoW)23C6是由Cr23C6置换而来的。
2、电子化合物
（1）概念：由IB族的贵金属与ⅡB、ⅢA、 ⅣA族的元素形成化合物，其电子浓度决定化 合物的晶体结构，所以称为电子化合物。（说 明）
如：CuZn、CuAl、CuSn等。 电子浓度=e/a=合金中各组元的价电子总 数/各组元原子总数={A（100-X)+BX}/100 各组元原子总数为100，溶质原子数为X，溶剂 原子数为（100-X）、溶质原子价为B，溶剂原 子价为A。（例CuZn计算，公式重写）
2、电子化合物
■少数合金形成复杂立方的β-Mn的结构 如：Cu5Si、Ag3Al。 2）电子浓度=21/13时：形成具有复杂 立方γ-黄铜结构，其共有52个原子，其中有 20个铜原子和32个锌原子；结构是由27个体 心立方晶胞组成的一个大立方晶胞。图2-60 3）电子浓度=21/12时：形成密排六方 结构。如：CuZn3、CuCd3、Cu3Sn、CU3Si、 AgZn3.。
2、电子化合物
（2）特点：电子浓度相同的金属间化合物，/14=3/2时： ■当两组元的原子半径相近时，形成密排
六方结构。如：Cu3Ga、Ag5Sn等 ■当两组元的原子半径相差较大时，形成
体心立方结构。 β –CuZn、β-Cu3Al 、βCu5Sn、FeAl等。
3）类型： ■ AB型：面心立方结构—CaC、ZrC、 TiC、VC、VN、CrN、TiN等；体心立方 结构—TaH、NbH等；简单立方结构— WC、MoN等。（说明堆积情况） ■ A2B型：面心立方结构—Ti2H、 Zr2H、Fe2N、V2N、W2C、V2C。具有反 CaF2型结构。（模型说明）
3、受原子尺寸因素控制的金属间化合物
3、受原子尺寸因素控制的金属间化合物
（1）间隙相 1）概念：由过渡金属A与半径小的
非金属B组成的（B是C、H、N等），金 属原子占据正常质点位置，非金属原子 占据间隙位置。
2）特点：A与B之间电负性差值较 大；△γ= γA-γB/γA≥41%；晶胞中A 与B比例是一定的。
3、受原子尺寸因素控制的金属间化合物