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1、材料科学基础合金相结构第1页，此课件共72页哦v2.3.1 固溶体v固溶体溶质分子完全溶于固态溶剂中，并保持溶剂元素晶格类型的合金相 v1.固溶体的特点v固溶体的结构与溶剂相同v固溶体的成分可在一定范围变化v固溶体一般位于相图的两侧v固溶体的强度、硬度比纯金属高，导电性下降v在多相合金中，固溶体一般作为基体相 第2页，此课件共72页哦2.固溶体的分类第3页，此课件共72页哦第4页，此课件共72页哦第5页，此课件共72页哦3.置换固溶体第6页，此课件共72页哦第7页，此课件共72页哦第8页，此课件共72页哦第9页，此课件共72页哦第10页，此课件共72页哦第11页，此课件共72页哦第12页，此课
2、件共72页哦第13页，此课件共72页哦第14页，此课件共72页哦第15页，此课件共72页哦第16页，此课件共72页哦影响置换固溶体的其他因素温度、冷却速度、机械合金化等第17页，此课件共72页哦4.间隙固溶体第18页，此课件共72页哦v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 v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 vC 的原子半径为 0.077nm，面心立方的-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 v体心立方的-Fe 的间隙更小，C 的溶解度为
3、 0.095%at 第19页，此课件共72页哦第20页，此课件共72页哦v影响间隙固溶体溶解度的因素v间隙有限，溶解度有限有限固溶体v溶解度与溶质原子尺寸有关v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第21页，此课件共72页哦5.固溶体的微观不均匀性第22页，此课件共72页哦第23页，此课件共72页哦6.固溶体的性质v点阵常数a改变置换固溶体：rBrA,a增大；rBrA,a减小。间隙固溶体：a增大。v强度增高固溶强化效应：随溶质含量的增加，固溶体强度、硬度升高，塑性下降的现象。是晶格畸变，阻碍位错运动的结果。v电阻增加，磁性和耐蚀性改变。第24页，此课件共72页哦第25页
4、，此课件共72页哦第26页，此课件共72页哦2.3.2中间相（金属间化合物）第27页，此课件共72页哦v中间相超过固溶体溶解度限度后，形成结构不同于组元的新相。v1.中间相的特点v中间相的结构不同与组元v组元大致按一定的原子比结合v中间相一般位于相图的中间v中间相有共价键、离子键和金属键结合，以金属键为主v有高的熔点、硬度，有的具有超导性v在多相合金中，中间相一般作为强化相 第28页，此课件共72页哦 2.正常价化合物v金属与 IVA，VA，VIA 族一些元素形成的化合物，随电负性差的下降由离子键、共价键到金属键，熔点 下降，如 Mg2Si,Mg2Sn,Mg2Pb vAB 型 NaCl 型结构
5、(MgSe,CaSe,MnSe,SnTe,PbTe 等)，闪锌矿结构或立方 ZnS 结构(ZnS,CdS,MgTe,CdTe,MnSe,ZnTe,SiC 等)，纤锌矿结构或六方 ZnS 结构(ZnS,CdS,MgTe,CdTe,MnSe,AlN等)第29页，此课件共72页哦vAB2型 CaF2结构(PtSn2,AuAl2,PtIn2等)，反 CaF2结构(Mg2Si,Mg2Ge,Mg2Pb,Cu2Se 等)vA2B3型 v正常价化合物高硬度和脆性，弥散分布在基体上起弥散强化作用 第30页，此课件共72页哦第31页，此课件共72页哦第32页，此课件共72页哦 3.电子化合物 Cu,Ag,Au 与
6、 Zn,Al,Sn 合金，中间相的晶体结构稳定性由电子浓度决定休姆罗塞里定律（见下表 尺寸因素也对结构有影响 金属键，熔点高，硬度、脆性大，有色金属中作强化相 AlNi 晶体：当 Al 原子超过 50%，Ni 处出现空位缺位固溶体；当 Ni 原子超过 50%，AlNi 为溶剂，溶有 Ni 的置换固溶体 第33页，此课件共72页哦第34页，此课件共72页哦第35页，此课件共72页哦第36页，此课件共72页哦第37页，此课件共72页哦4.间隙相与间隙化合物 v H，B，C，N 等小半径的非金属元素与过渡族金属元素形成的化合物；v r X/r M0.59 复杂晶 体结构的间隙化合物。第38页，此课件
7、共72页哦（1）间隙相第39页，此课件共72页哦间隙相的成分可以在一定范围变化间隙相可以溶解组元元素，形成以化合物为基的固溶体 间隙相之间可以形成连续固溶体，如 TiC-ZrC,TiC-VC 间隙相有高硬度、高熔点，是合金工具钢及硬质合金的主要强化相 第40页，此课件共72页哦第41页，此课件共72页哦第42页，此课件共72页哦第43页，此课件共72页哦一些间隙相的成分范围第44页，此课件共72页哦（2）间隙化合物第45页，此课件共72页哦 合金钢中的间隙化合物为 Cr,Mn,Mo,Fe 的碳化物或它们的合金碳 化物，主要类型有 M3C,M7C3,M23C6等。如 Cr23C6是复杂立方结构，
8、有 92 个铬原子，24 个碳原子；渗碳体(Fe3C)属正交晶系，有 12 个铁原子，4 个碳原子 第46页，此课件共72页哦vFe3C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：C3：1的关系。vFe3C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；vFe3C中的C可被B置换，但不能被N置换。第47页，此课件共72页哦第48页，此课件共72页哦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
9、中92个为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第49页，此课件共72页哦第50页，此课件共72页哦5.有序固溶体（超结构）v固溶体的有序化某些合金高温时的短程有序缓冷到一定温度下为完全有序 v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 v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 第51页，此课件共72页哦第52页，此课件共72页哦第53页，此课件共72页哦第54页，此课件共72页哦第55页，此课件共72页哦第56页，此课件共72页哦第57页，此课件共72页哦第58页，此课件共72页哦第59页，此课件共72页哦第60页，此课件共72页哦第61页，此课件共72页哦第62页，此课件共72页哦第63页，此课件共72页哦第64页，此课件共72页哦第65页，此课件共72页哦第66页，此课件共72页哦第67页，此课件共72页哦第68页，此课件共72页哦第69页，此课件共72页哦6.中间相的特性第70页，此课件共72页哦第71页，此课件共72页哦第72页，此课件共72页哦