一般工程材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)-文庫(kù)吧
2025-01-01 07:16 本頁(yè)面
【正文】 圖 117b示。當(dāng)溶質(zhì)原子直徑 (如 C、 N等元素 )遠(yuǎn)小于溶劑原子 (如 Fe、 Co、 Ni等過(guò)渡族金屬元素等 )時(shí)，一般形成間隙固溶體。 圖 固溶體的兩種類(lèi)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(lèi) : ? 在一定條件下，溶質(zhì)原子在固溶體中的濃度有一定限度，超過(guò)此限度就不再溶解了。這一限度稱(chēng)為溶解度或固溶度，這種固溶體稱(chēng)為有限固溶體，大部分固溶體都屬于此類(lèi) (間隙固溶體只能是有限固溶體 )。 ? 溶質(zhì)原子能以任意比例溶入溶劑 ,固溶體的溶解度可達(dá) 100%， 這種固溶體稱(chēng)無(wú)限固溶體。無(wú)限固溶體只能是置換固溶體，且溶質(zhì)與溶劑原子晶格 類(lèi)型相同，電化學(xué)性質(zhì)相近，原子尺寸相近等。如 CuNi系合金可形成無(wú)限固溶體。 ＃形成無(wú)限固溶體示意圖 ?（ 1）固溶體（ solid solution） ?③按溶質(zhì)原子和溶劑原子的相對(duì)分布分類(lèi) : ? 溶質(zhì)原子隨機(jī)分布于溶劑的晶格中，它或占據(jù)溶劑原子等同的一些位置，或占據(jù)溶劑原子間的間隙中，看不出什么次序或規(guī)律性，這類(lèi)固溶體稱(chēng)無(wú)序固溶體。 ? 當(dāng)溶質(zhì)原子按適當(dāng)比例并按一定順序和一定方向，圍繞著溶劑原子分布時(shí)，這種固溶體稱(chēng)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(diǎn) 形成固溶體時(shí)， 由于溶質(zhì)原子的溶入而使固溶體的晶格發(fā)生畸變， 位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力增加，從而提高了材料的強(qiáng)度和硬度，這種現(xiàn)象稱(chēng)為固溶強(qiáng)化。 一般說(shuō)來(lái)，固溶體的硬度、屈服強(qiáng)度和抗拉強(qiáng)度等總比組成其純組元的平均值高，隨溶質(zhì)原子濃度的增加，硬度和強(qiáng)度也隨之提高 （如左下圖所示）。 溶質(zhì)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(qiáng)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(qiáng)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(xué)性能。因此，固溶體具有良好的塑性、韌性 ,同時(shí)比純組元有較高的硬度、強(qiáng)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(qiáng)化 ?（ 2）化合物 ?當(dāng)元素之間不具備形成固溶體的條件或溶質(zhì)含量超過(guò)了溶劑的溶解度時(shí)，在合金中往往會(huì)出現(xiàn)新相，新相的結(jié)構(gòu)不同于合金中任一組元，這種新相稱(chēng)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(dāng)程度的金屬鍵結(jié)合并具有金屬特性的化合物稱(chēng)為金屬化合物 ,例如碳鋼中的滲碳體(Fe3C)。凡不是金屬鍵結(jié)合又不具有金屬特性的化合物稱(chēng)為非金屬化合物，例如碳鋼中依靠離子鍵結(jié)合的 FeS和 MnS，其在鋼中一般稱(chēng)為非金屬夾雜物。 ?①金屬化合物的分類(lèi) 金屬化合物的種類(lèi)很多，常見(jiàn)的有以下三種類(lèi)型 : ? 符合一般化合物的原子價(jià)規(guī)律，成分固定并可用化學(xué)式表示，如 Mg2Si等。 不遵守原子價(jià)規(guī)律，而服從電子濃度 (價(jià)電子總數(shù)與原子數(shù)之比 )規(guī)律。電子濃度不同，所形成化合物的晶格類(lèi)型也不同。例如左圖 CuZn合金中，當(dāng)電子濃度為 3/2時(shí)，形成化合物 CuZn，其晶體結(jié)構(gòu)為 BCC(簡(jiǎn)稱(chēng)為 β相 )。電子濃度為21/13時(shí)，形成化合物 Cu5Zn8，其晶體結(jié)構(gòu)為復(fù)雜立方晶格 (稱(chēng)為 γ相 )等。 ?（ 2）化合物 ?①金屬化合物的分類(lèi) 金屬化合物的種類(lèi)很多，常見(jiàn)的有以下三種類(lèi)型 : ? 系由過(guò)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(jù)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(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的金屬化合物，稱(chēng)為間隙相 (如 FCC結(jié)構(gòu)的 VC、 TiC，簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)的 WC等 )； ?b復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的間隙化合物（ rX/rM＞ ） 具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的間隙化合物，如鋼中的Fe3Ｃ (復(fù)雜的斜方晶格 ，圖 118所示 )等。
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