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IntroductiontoMaterialScienceMaterialScienceIntroductiontoMaterialScience材料科学基础晶体结构*IntroductiontoMaterialScience第1页，共30页，星期日，2025年，2月5日*IntroductiontoMaterialScience前言目前应用的金属材料绝大多数是合金。合金就是通过对纯金属合金化获得的。合金——由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素形成的具有金属特性的物质。组元——合金中的每一种元素称为一个组元。组元是组成合金的最基本的、独立的物质。合金中由几个组元，就称该合金是几元合金。例如：Fe-C合金、Cu-Zn合金（黄铜）、Cu-Sn合金（青铜）。向纯金属中加入合金元素（合金化）后，各元素之间相互作用，形成合金相，合金相又进一步组成各种不同的组织，从而起到改变和提高纯金属性能的作用。第2页，共30页，星期日，2025年，2月5日*IntroductiontoMaterialScience第一节固溶体1.固溶体的实质固溶体实质上是一种固态溶液，是一种元素渗入另一种元素的晶格结构中的结晶固相。其中含量多的组元称为溶剂，含量少的组元称为溶质。2.基本内容固溶体的分类；置换固溶体；间隙固溶体；固溶体结构的特点；有序固溶体（超结构、超点阵）；MaterialLessons第3页，共30页，星期日，2025年，2月5日*IntroductiontoMaterialScience1.固溶体的分类1.按溶质原子的位置分类置换固溶体；间隙固溶体；2.按溶质原子的溶解度分类有限固溶体；无限固溶体；3.按溶质原子分布规律分类无序固溶体；有序固溶体；LessonsLessonsLessons第4页，共30页，星期日，2025年，2月5日*IntroductiontoMaterialScience2.置换固溶体2-1.定义

溶质原子置换了溶剂的原子位置，又称为替代式固溶体。2-2.溶质原子的取代是随机的，其溶解度可以是有限的，也可以是无限的。Material置换固溶体示意图第5页，共30页，星期日，2025年，2月5日*IntroductiontoMaterialScience2.置换固溶体(续)Material2-3影响置换固溶体溶解度的经验规律①原子尺寸相对尺寸差：式中，rA——溶剂的原子半径；

rB——溶质的原子半径；△r越小，越有利于形成固溶体。

△r14%~15%时，不利于形成固溶体，溶解度小。分析Material即使尺寸因素有利，也不一定能形成大量的固溶体，还要看其他因素是否有利。所以原子尺寸因素只能作为两种金属能否形成固溶体以及形成的固溶体的溶解度高低的初步判据。第6页，共30页，星期日，2025年，2月5日*IntroductiontoMaterialScience2.置换固溶体(续)Material2-3影响置换固溶体溶解度的经验规律(续)②晶体结构溶质与溶剂点阵类型相同时，溶解度大。③负电性负电性差别越大，化学亲和力越大，两组元倾向于形成化合物。即使能形成固溶体，其溶解度也非常小。④电子浓度电子浓度式中：e——价电子总数；

a——两组元的原子总数；

x——溶质原子数；

A——每个溶剂原子的价电子数；

B——每个溶质原子的价电子数；第7页，共30页，星期日，2025年，2月5日*IntroductiontoMaterialScience2.置换固溶体(续)e/a有一极限值，超过此极限值，固溶体就不稳定，会形成新相，可能是另一种固溶体或化合物。而且极限电子浓度还与溶剂的点阵类型有关。如(e/a)fcc=1.36；

(e/a)bcc=1.48；Material2-3影响置换固溶体溶解度的经验规律(续)示例：Cu–Zn固溶体，

Zn%=28%，Cu：A＝1，Zn：B＝2；

所以，e/a=1.28；第8页，共30页，星期日，2025年，2月5日*IntroductiontoMaterialScience3.间