中石油-考研课件第二章    材料的结构幻灯片.pptVIP

* * * * * * * * * NaCl结构 * * (6) 具有金刚石结构的元素: 第二章????材料的晶体结构 2.3合金的相结构 1.概述 纯金属种类少(仅为83种)且强度低.工程上使用的大多数金属材料都为合金 (1)合金:通过熔炼、烧结或其它方法,将一种金属元素同一种或几种其它金属或非金属元素结合在一起,形成具有金属性质的新物质。 合金： 至少有两种元素 至少有一种金属元素 如：碳钢、铸铁：Fe-C合金 黄铜：Cu-Zn合金 (2)组元:组成合金最基本的独立的物质称为组元。 组元可以是: 纯元素,如:Fe、C、Mn、Ni…… 稳定化合物：如 Fe3C、Mg2Si 由几种元素组成的合金称为几元合金。 如：碳钢(45号钢)：Fe-C二元合金。 合金钢 40Cr Fe-C-Cr三元合金 40CrNi Fe-C-Cr-Ni 四元合金 2.3合金的相结构 (3)相：指在合金中那些结构相同，成分和性能均一，并以界面相互分开的组成部分。 相的举例： 水+盐：盐溶于水，形成单相的盐水 水+油：两相 水泥+砂子+石头：三相 铁素体—奥氏体两相组织 2.3合金的相结构 (4)相的分类：合金中相结构是多种多样的，但总体分为两大类：固溶体；化合物(中间相)。 2.3合金的相结构 2.3.1．固溶体 概念：溶质溶入溶剂中，并能保持溶剂的晶格类型，这种合金相称为固溶体。 一般：多的组元：溶剂；少的组元：溶质。 金属材料中，绝大多数均以固溶体作为基体相。 锌溶入铜中，保持铜的晶格类型（面心立方） 2.3合金的相结构 2.3.1固溶体 1.固溶体的分类： ①按溶质原子在晶格中所占的位置分 a.置换固溶体 溶质原子占据晶格结点，取代溶剂原子。 如：Cu-Zn中，Zn取代部分Cu b.间隙固溶体 原子半径小的C、N、B等，溶入原子半径大的金属晶格间隙中。 如：C溶入α-Fe的八面体间隙中。 2.3合金的相结构 2.3.1固溶体 1.固溶体的分类： ②按固溶度分： 固溶度(溶解度)：溶质原子在固溶体中的极限浓度。 a.有限固溶体： 溶质原子在固溶体中固溶度有限。 如：C在α—Fe中最大溶解度仅为0.0218%→重量 Zn在Cu中的最大溶解度仅为39%→重量。 多数合金中的固溶体为有限固溶体，间隙固溶体必定是有限固溶体。 b.无限固溶体： 溶质、溶剂间可无限互溶。 如： Cu-Ni合金 晶体结构相同是形成无限固溶体的必要条件。 2.3.1．固溶体 1.固溶体的分类： ③按溶质原子与溶剂原子相对分布分： a.无序固溶体： 溶质随机分布→多数固溶体。 b.有序固溶体：溶质在溶剂中占据特定位置。 a)无序固溶体 d)有序固溶体 2.3.1．固溶体 2.置换固溶体 不同合金形成的置换固溶体其固溶度差别很大。 如：Cu-Ni: 无限互溶， Cu-Zn：有限互溶。 Cu-Pb: Pb不溶于Cu 影响置换固溶体固溶度的因素包括以下四种： 2.3.1．固溶体 2.置换固溶体 影响置换固溶体固溶度的因素包括以下四种： ①原子尺寸因素 △r↓,易形成置换，且溶解度高。 △r↑，晶格畸变大，溶解度低。当△r〉30%，则形成间隙固溶体。 2.置换固溶体 影响置换固溶体固溶度的因素包括以下四种： ②电负性因素（化学亲合力） 两元素在周期表中相距越远，则电负性差越大，固溶度越小，易形成化合物。 例：Fe-Al、 Fe-S Al、S半径相近，但Al在Fe中溶解度大于S在Fe中。 ③电子浓度因素。 电子浓度： 合金中价电子数（e）与原子数（a）之比。 V剂，V质：溶剂、溶质原子的化合价。 X：在100个原子中，溶质原子个数。 对任何固溶体合金，C电子存在极限值，超过该极限，则形成金属化合物。 2.3.1．固溶体 2.置换固溶体 影响置换固溶体固溶度的因素包括以下四种： ④晶体结构因素。 其它条件相同时，晶体结构相同的两组元溶解度高。 如： fcc的 Mn、 Co、 Ni、Cu 在γ-Fe溶解度高于在α-Fe中的 bcc的Cr 、Mo 、W 、V、Ti