一般工程材料的結構特點-文庫吧
2025-01-01 07:16 本頁面
【正文】 圖 117b示。當溶質原子直徑 (如 C、 N等元素 )遠小于溶劑原子 (如 Fe、 Co、 Ni等過渡族金屬元素等 )時，一般形成間隙固溶體。 圖 固溶體的兩種類型 置換固溶體→ ← 間隙固溶體 ?（ 1）固溶體（ solid solution） ?②按固態(tài)溶解度分類 : ? 在一定條件下，溶質原子在固溶體中的濃度有一定限度，超過此限度就不再溶解了。這一限度稱為溶解度或固溶度，這種固溶體稱為有限固溶體，大部分固溶體都屬于此類 (間隙固溶體只能是有限固溶體 )。 ? 溶質原子能以任意比例溶入溶劑 ,固溶體的溶解度可達 100%， 這種固溶體稱無限固溶體。無限固溶體只能是置換固溶體，且溶質與溶劑原子晶格 類型相同，電化學性質相近，原子尺寸相近等。如 CuNi系合金可形成無限固溶體。 ＃形成無限固溶體示意圖 ?（ 1）固溶體（ solid solution） ?③按溶質原子和溶劑原子的相對分布分類 : ? 溶質原子隨機分布于溶劑的晶格中，它或占據溶劑原子等同的一些位置，或占據溶劑原子間的間隙中，看不出什么次序或規(guī)律性，這類固溶體稱無序固溶體。 ? 當溶質原子按適當比例并按一定順序和一定方向，圍繞著溶劑原子分布時，這種固溶體稱有序固溶體。它既可是置換式的有序，也可是間隙式的有序。 有序固溶體示意圖 ?（ 1）固溶體（ solid solution） ④固溶體的性能特點 形成固溶體時， 由于溶質原子的溶入而使固溶體的晶格發(fā)生畸變， 位錯運動的阻力增加，從而提高了材料的強度和硬度，這種現(xiàn)象稱為固溶強化。 一般說來，固溶體的硬度、屈服強度和抗拉強度等總比組成其純組元的平均值高，隨溶質原子濃度的增加，硬度和強度也隨之提高 （如左下圖所示）。 溶質原子與溶劑原子的尺寸差別越大，所引起的晶格畸變也越大，強化效果則越好。由于間隙原子造成的晶格畸變比置換原子大，所以其強化效果也較好。在塑、韌性方面，如延伸率、斷面收縮率和沖擊韌度等，固溶體要比組成它的兩純組元平均值低 （如右下圖所示）， 但比一般化合物要高得多。 綜之，固溶體比純組元和化合物具有較為優(yōu)越的綜合力學性能。因此，固溶體具有良好的塑性、韌性 ,同時比純組元有較高的硬度、強度。因此，各種金屬材料總是以固溶體為基體相。 晶格畸變示意圖 固溶強化 ?（ 2）化合物 ?當元素之間不具備形成固溶體的條件或溶質含量超過了溶劑的溶解度時，在合金中往往會出現(xiàn)新相，新相的結構不同于合金中任一組元，這種新相稱為 化合物 。在陶瓷材料中，通常材料的組元即為某化合物。 而金屬材料中的化合物可分為金屬化合物和非金屬化合物。 ?凡是由相當程度的金屬鍵結合并具有金屬特性的化合物稱為金屬化合物 ,例如碳鋼中的滲碳體(Fe3C)。凡不是金屬鍵結合又不具有金屬特性的化合物稱為非金屬化合物，例如碳鋼中依靠離子鍵結合的 FeS和 MnS，其在鋼中一般稱為非金屬夾雜物。 ?①金屬化合物的分類 金屬化合物的種類很多，常見的有以下三種類型 : ? 符合一般化合物的原子價規(guī)律，成分固定并可用化學式表示，如 Mg2Si等。 不遵守原子價規(guī)律，而服從電子濃度 (價電子總數與原子數之比 )規(guī)律。電子濃度不同，所形成化合物的晶格類型也不同。例如左圖 CuZn合金中，當電子濃度為 3/2時，形成化合物 CuZn，其晶體結構為 BCC(簡稱為 β相 )。電子濃度為21/13時，形成化合物 Cu5Zn8，其晶體結構為復雜立方晶格 (稱為 γ相 )等。 ?（ 2）化合物 ?①金屬化合物的分類 金屬化合物的種類很多，常見的有以下三種類型 : ? 系由過渡族金屬元素與 C、 H、 N等原子半徑較小非金屬元素形成的金屬化合物。根據非金屬元素 (以 x表示 )與金屬元素 (以 M表示 )原子半徑的比值，可將其又分為兩種： ?a間隙相 (rX/rM＜ ） 具有簡單結構的金屬化合物，稱為間隙相 (如 FCC結構的 VC、 TiC，簡單立方結構的 WC等 )； ?b復雜晶體結構的間隙化合物（ rX/rM＞ ） 具有復雜晶體結構的間隙化合物，如鋼中的Fe3Ｃ (復雜的斜方晶格 ，圖 118所示 )等。
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