4.1合金的相结构.pptxVIP

第三章 合金相结构合金中的相及相结构 为何工业上很少使用纯金属,而多使用合金?虽然纯金属在工业上获得了一定的应用，但由于纯金属的性能有一定的局限性，特别是强度等重要性能指标往往不能满足要求，因此它的应用范围也受到了限制。实际使用的金属材料绝大部分是合金，合金化后纯金属的性能得到大大的提高，合金化是提高纯金属性能的最主要的途径。工业纯Fe、Al、Cu合金化前后σb的变化合金：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。如：碳钢和铸铁、黄铜相：是固体材料（合金）中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质，并以界面相互隔开的均匀组成部分。 合金相：当金属元素与其他金属元素或非金属元素组成合金时，会形成一个、两个或更多的相，统称为合金相。单相合金：含30%Zn的铜锌合金， ? 单相多相合金：含40%Zn的铜锌合金，?和?’双相 固态下所形成的合金相基本上可分为固溶体和中间相两大类。 固溶体：也称为一次固溶体或端际固溶体。置换固溶体、间隙固溶体、有序固溶体 中间相：也称化合物 ，金属间化合物 正常价化合物、电子化合物（电子相）、 间隙化合物（尺寸因素化合物）3 合金相结构-固溶体合金的组元之间以不同的比例相互混合，混合后形成的固相的晶体结构与组成合金的某一组元相同，这种相就称为固溶体。这种组元称为溶剂，其它组元即为溶质。 以Al-Mg合金为例：Al为面心立方结构，Mg为密排六方结构。少量的Mg加入到Al中后，Mg没有按密排六方结构排列，而是溶入Al中，形成了Al基固溶体，呈面心立方结构排列。Al为溶剂原子，Mg为溶质原子。间隙固溶体置换固溶体3 合金相结构—固溶体一、固溶体的分类按溶质原子在晶格中所占据的位置分类：置换固溶体：溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成的固溶体。间隙固溶体：溶质原子不占据溶剂的正常结点位置，而是填入溶剂原子的一些间隙中。一、固溶体的分类在一定条件下，溶质组元在固溶体中的浓度有一定的限度，超过这个限度就不再溶解了。这个限度称为溶解度或固溶度。 按固溶度分类：有限固溶体：具有一定溶解度的固溶体。无限固溶体：溶质能以任意比例溶入溶剂的固溶体。能形成无限固溶体的合金：Cu-Ni, Ag-Cu, Ti-Zr等合金。间隙固溶度不可能形成无限固溶体：一、固溶体的分类按溶质原子在固溶体内分布是否有规则，固溶体分为有序固溶体和无序固溶体两种。有序固溶体：溶质原子按适当比例并按一定顺序和一定方向，围绕着溶剂原子分布的固溶体。它既可以是置换式的有序，也可以是间隙式的有序。无序固溶体：溶质原子统计地或随机地分布于溶剂的晶格中，无论它是占据溶剂原子位置，还是在溶剂原子的间隙中，均看不出分布的规律性，这样的固溶体称为无序固溶体。有序固溶体无序固溶体二. 置换固溶体的溶解度 当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子，这种固溶体就称为置换固溶体。金属元素彼此之间一般都能形成置换固溶体，但溶解度视不同元素而异，有些能无限溶解，有的只能有限溶解。影响溶解度的因素很多，主要取决于四个因素：晶体结构原子尺寸化学亲和力（电负性）原子价置换固溶体示意图 图 形成无限固溶体时两组元原子连续置换示意图（a）组元的晶体结构类型① 晶体结构相同是组元间形成无限固溶体的必要条件，组元间要无限互溶，晶体结构类型必须要相同。因为只有这样，组元之间才可能连续不断地置换而不改变溶剂的晶格类型。② 形成有限固溶体时，如果溶质与溶剂的晶体结构类型相同，则溶解度通常也较不同结构时为大；（b）原子尺寸因素所谓原子尺寸因素，是指形成固溶体的溶质原子半径与溶剂原子半径的相对差值大小，常以Δr表示。 Δr ＝（rA－rB）/rA×100% Δr15% 时，有利于形成溶解度较大的固溶体 Δr15% 时， Δr越大，则溶解度越小 Δr30% 时，不能形成置换固溶体Δr越大，溶解度越小，这是因为溶质原子溶入将引起溶剂晶格产生畸变。随着溶质原子溶入量的增加，引起的晶格畸变亦越严重，畸变能越高，结构稳定性越低。置换固溶体大小溶质原子引起的点阵畸变（c）电负性因素溶质和溶剂元素间化学亲和力的大小显著影响它们之间的固溶度。如果它们之间的化学亲和力很强，则倾向于形成化合物而不利于形成固溶体；形成化合物稳定性越高，则固溶体的溶解度越小。 电负性是指元素吸引电子的能力，即表示该元素的原子在化学反应中和异类原子形成合金时，能够得到电子成为负离子的能力。元素的电负性具有周期性，同一周期的元素，其电负性随原子序数的增大而增大；而在同一族元素中，电负性随原子序数增大而减小。(d) 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