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simoncheng银虫 (小有名气)
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[交流]合金和固溶体和化合物
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| 请教材料学的xdjm 合金和固溶体到底有何异同？ 经常看两者混淆在一起 此外他们与化合物有何区别？ 比如我做Si材料 经常遇到Si-Mo SI-Ta等合金材料同时他们也形成化合物 所以这些基本的概念都还是不清晰 |
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shijinwen
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2楼2006-12-09 20:52:21
lelenwpu
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合金是2种或2种以上的金属或金属与非金属元素经过熔炼或者粉末冶金的方法得到的具有金属特性的物质。通常我们所使用的金属材料以合金居多，纯金属相对要少。各种合金的标准都是可查到的（合金往往都是往一种金属中有意识的加入另外一种或几种金属以达到某些制定的要求）合金存在的状态有无限固溶、有限固溶、共晶、包晶、金属间化合物、非晶等多种状态。而固溶就是其中的一种。可以参考一下分类： 固溶体之一 由几种不同化学组分所组成的均匀晶体，通常以一种物质为溶剂，在固态下溶有其他溶质的原子或分子而形成的晶体。在合金及硅酸盐系统中较多见，主要可分为以下两种类型： ①间隙固溶体 由溶质原子渗入溶剂晶格中的原子之间的空隙中构成，如碳溶解于铁中而形成的固溶体。 ②置换固溶体 由溶质原子代替溶剂晶格中的原子构成，如铜溶于镍中而成的固溶体。 在一定条件下，有的两种元素可以依任意比例互相置换而形成无限固溶体；有的则有浓度限制，即一种物质在另一种物质中有一定的溶解度，超过此浓度将有另一种固溶体产生，称该类固溶体为有限互溶固溶体，如Cu-Al固溶体。固溶体为单相。 固溶体之二 以一种元素（或化合物）为溶剂，另一种或几种元素做溶质的固态下的溶体。固溶体保有溶剂的晶格，固溶体的成分可以在或大或小的范围内变化。若两组元固态下呈无限互溶时称无限固溶体，亦称连续固溶体；固态下两组元若部分互溶时，则为有限固溶体，亦称端际固溶体；若溶质原子在溶剂的分布完全是混乱无序的，称无序固溶体；总溶质原子产生溶质偏聚或溶质原子周围尽量和溶剂原子结合，称有序固溶体；依溶质原子在溶剂晶格中所占据的位置的不同，又分为置换固溶体、间隙固溶体和缺位固溶体。 ①置换固溶体 在晶格中溶质原子替代了溶剂的位置。其固溶度（固态下溶质在溶剂中的溶解度极限）有如下特点：受尺寸因素的影响是，溶质与溶剂元素的原子半径越小固溶度越大。若其他因素相同，铜基与银基固溶体中，若原子半径差大于15%时固溶度很小，小于15% 或更小时甚至可形成无限互溶固溶体。受化学亲和力因素的影响是，亲和力越大越易形成稳定的金属间化合物，而形成固体的溶解度比较小、经验上用电负性衡量，若溶质与溶剂电负性差小于0.4～0.5时有利于固溶体形成，若大于0.5时则有利于形成化合物。受元素化合价因素的影响是，溶质的比合价越高溶解度越小。受晶体结构因素的影响是，若溶质与溶剂结构相同，易形成无限固溶的连续固溶体或具有较大溶解度的有限固溶体，否则反之。 ②间隙固溶体 溶质原子只占据溶剂晶格的间隙位置而不占据晶格的结点位置。形成间隙固溶体的溶剂元素大都是过渡金属元素，溶质原子半径一般小于10-10m。间隙固溶体都是有限固溶体，其固溶度除与溶质原子半径大小有关外，还与溶剂晶格类型有关，因为后者决定间隙的大小。由于溶质原子的溶入，间隙固溶体的晶格发生畸变，晶格常数也随溶质的增多而增大。 ③缺位固溶体 多以化合物为溶剂，而以一组元素为溶质所组成的固溶体。这种固溶体在成分上偏离理想化合物的成分，因此，实际上这种固溶体是金属间化合物。 所谓金属间化合物，是指金属和金属之间，类金属和金属原子之间以共价键形式结合生成的化合物，其原子的排列遵循某种高度有序化的规律。当它以微小颗粒形式存在于金属合金的组织中时，将会使金属合金的整体强度得到提高，特别是在一定温度范围内，合金的强度随温度升高而增强，这就使金属间化合物材料在高温结构应用方面具有极大的潜在优势。 然而事物的优劣总是一把双刃剑。伴随着金属间化合物的高温强度而来的，是它本质上难以克服的室温脆性。当30年代金属间化合物刚被发现时，它们的室温延性大多数为零，也就是说，一拉就会断。因此，许多人预言，金属间化合物作为一种大块材料是没有任何实用价值的。 80年代中期，美国科学家们在金属间化合物室温脆性研究上取得了突破性进展。他们往金属间化合物中加人少量硼，可以使它的室温延伸率提高到50%，与纯铝的延性相当。这一重要发现及其所蕴含的巨大发展前景，吸引了各国材料科学家展开了对金属间化合物的深入研究，使之开始以一种崭新的面貌在新材料天地登台亮相。 目前已有约300种金属间化合物可用，除了作为高温结构材料以外，金属间化合物的其他功能也被相继开发，稀土化合物永磁材料、储氢材料、超磁致伸缩材料、功能敏感材料等相继汹涌而来。金属间化合物材料的应用，极大地促进了当代高新技术的进步与发展，促进了结构与元器件的微小型化、轻量化、集成化与智能化，促进了新一代元器件的出现。 金属间化合物这一“高温英雄”最大的用武之地是将会在航空航天领域，如密度小、熔点高、高温性能好的钛铝化合物等具有极诱人的应用前景。 |
3楼2006-12-09 22:15:35
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