合金相
发布时间:2022-03-02 16:56:35 点击次数:106 文章作者:
——当一种(或多种)元素加入到金属中组成合金时,随着各组元相对含量、晶体结构类型、电化学性质、原子相对尺寸、电子浓度和合金的温度等因素的不同,可以得到不同的结构或原子排列方式。这些不同结构和不同原子排列方式的相统称为合金相。绝大多数实用的金属材料都是由一种或几种合金相所构成的合金。合金相的结构和性质以及各相的相对含量,各相的晶粒大小、形状和分布对合金的性能起着决定性的作用。合金相根据在相图中所处的位置,可以分为固溶体和中间相(或称金属间化合物)两大类。以二元合金为例,在相图的两个端部分别与纯组元连续相接的单相区,称为固溶体或初级固溶体。但当第二种元素浓度超过一定限度时,可能形成通常称为中间相的新相。有时将具有很大成分范围的中间相称为次级固溶体,而将只在很窄成分范围具有同一结构的相称为金属间化合物。第二组元的原子作为溶质原子完全溶解于固态金属溶剂中,形成的合金相称为固溶体。固溶体的一个特点是成分可以在一定范围内连续变化,这种变化不引起原来溶剂金属的点阵类型发生改变。固溶体是金属结构中最常见的合金相类型。绝大多数金属材料或是由固溶体组成,或是以固溶体为基,其中分布一定的金属间化合物。在固溶体点阵中,原子之间的结合基本上是金属键。和固态纯金属一样,固溶体内存在着各种各样的晶体缺陷,如空位、离位原子、位错、亚晶界和晶粒间界等等;这些缺陷引起固溶体点阵的畸变。此外,由于异类原子的溶入也造成点阵的畸变。这些畸变对金属的性能产生重大影响,如提高合金的强度和电阻率等。代位固溶体固溶体中如果溶质原子半径和溶剂原子半径相近,则固溶原子将取代溶剂原子分布在后者的位置上形成代位固溶体。间隙固溶体在间隙固溶体的晶体中,溶质的原子不是取代溶剂原子在晶体点阵结点上的位置,而是填入溶剂晶体点阵原子间的间隙位置。过渡族金属和一种或几种原子半径比较小的非金属元素,如:碳、氢、硼、氮、氧等结合在一起,能形成间隙固溶体。这些非金属元素的原子半径都小于1□。对于常见的面心立方,密排六方和体心立方金属结构,间隙位置只有两种,即四面体间隙和八面体间隙。合金系统形成连续固溶体的情况是不多的,在平衡图上出现各式各样的相。这些相的晶体结构一般与组元金属的晶体结构不同,物理、化学和力学性质也迥异,统称为中间相。有时也称为金属间化合物。很多这类的相并不服从化学价定律,成分可以在相当宽的范围内变化。形成金属间化合物的组元中通常至少有一种是金属元素。正常价化合物有些金属元素例如Mg和周期表中第ⅣA、VA和ⅥA族元素结合形成的化合物属于这一类(表3Mg和ⅣA、ⅤA、ⅥA族元素形成的正常化合物)。这些化合物服从正常的化合价规则,有固定成分,在相图中用一垂线表示,它们通常有较高的形成热和熔点,质硬而脆。