【冶金精品文檔】二元合金與相圖(編輯修改稿)
2025-02-09 09:01 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 化合價規(guī)律，而是服從 電子濃度 (化合物中價電子數(shù)與原子數(shù)之比 )規(guī)律，它們由 Ⅰ B族或過渡族元素與 Ⅱ B族、 Ⅲ A族、 Ⅳ A族、Ⅴ A族元素 所組成。一定電子濃度的化合物相應(yīng)具有確定的晶體結(jié)構(gòu)。 例如： 強 金屬元素 與 非 金屬或 類 金屬元素 (Sb、 Bi、 Sn、 Pb等 )形成的化合物 Mg2Si、 Mg2Sn、 Mg2Pb等。 正常價化合物化學(xué)成分固定，一般不會形成以化合物為基的固溶體。它常被用作鋁合金、青銅等材料的強化相。 當(dāng)電子濃度為 21/1 21/1 21/12時，則分別形成體心立方的電子化合物 (β相 )、復(fù)雜體心立方的電子化合物 (?相 )，密排立方體 (ε相 )。 23:27:28 機電工程學(xué)院 Engineering Materials 這類化合物的主導(dǎo)因素是合金的電子濃度，故稱為電子化合物 。 應(yīng)當(dāng)指出，電子濃度并不是決定電子化合物結(jié)構(gòu)的唯一因素，組成元素的原子大小及其電化學(xué)性質(zhì)對其結(jié)構(gòu)也有影響。 可用化學(xué)式表示，實際上是一個成分可以在一定范圍內(nèi)變動的相，可以溶解一定的組元，形成以電子化合物為基的固溶體。因此，電子化合物的成分通常不是一個固定值，而是具有一個成分范圍。例如在 CuZn合金中， β相 (CuZn)的含 Zn量可以從%到 %。 電子化合物的原子之間為金屬鍵結(jié)合，具有明顯的金屬特性，它的熔點和硬度都很高，但塑性較低，不適合作合金的基體，但卻是合金特別是有色金屬中的重要組成相，與固溶體適當(dāng)配合，可以使合金獲得良好的機械性能。 23:27:28 機電工程學(xué)院 Engineering Materials (3)間隙化合物 間隙化合物 (interstitial pound)是過渡族金屬元素與氫、氮、碳、硼等原子半徑較小的元素形成的金屬化合物。 形成間隙化合物的 尺寸條件 是：形成間隙化合物的非金屬原子半徑與金屬原子半徑的比值應(yīng)≤。 應(yīng)當(dāng)指出 ：間隙化合物與間隙固溶體是兩個完全不同的概念， 間隙化合物是一種化合物，它具有與其組元完全不同的晶體構(gòu)造； 間隙固溶體卻是保持基體組元的晶體構(gòu)造。 23:27:28 機電工程學(xué)院 Engineering Materials 間隙化合物通常都用下列分子式表示： Me4X(Fe4N， Nb4C)， Me2 X(Ta2C， W2C， Mo2C)，MeX(WC， TiC， TiN)， MeX2(TiH2， ZrH2)等。 Me表示金屬原子， X表示非金屬原子。通常間隙化合物的分子式與其所具有的晶格類型之間有一定的對應(yīng)關(guān)系，見表 35。 間隙化合物 Me2 X(如 W2C等 )內(nèi)的金屬原子大多形成密排六方結(jié)構(gòu)；間隙化合物 MeX中的金屬原子形成面心立方結(jié)構(gòu) (如 TiC)，體心立方結(jié)構(gòu) (如 TaH、NbH)或簡單立方結(jié)構(gòu) (WC、 MoN)；間隙化合物MeX2(如 ZrH2)中的金屬原子形成面心立方結(jié)構(gòu)。 間隙相具有金屬特性，有極高的熔點和硬度，非常穩(wěn)定，它們的合理存在，可有效地提高合金的強度、熱硬性和耐磨性，是高合金鋼和硬質(zhì)合金的重要組成相。 23:27:28 機電工程學(xué)院 Engineering Materials (4)復(fù)雜晶格金屬化合物 (intermetallic pound) 許多常見的金屬化合物如 Fe3C， Mn3C等既不符合正常價化合物的化合條件，也不符合電子化合物或間隙化合物的形成規(guī)律，它們是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的 金屬化合物 。 C原子 Fe原子 Fe3C是鋼中最重要的一種具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物，其碳原子直徑與鐵原子直徑之比為 。滲碳體具有復(fù)雜的斜方晶格，如圖所示。在滲碳體中 Fe原子 C原子的比例為 3:1，因而這種金屬化合物用 Fe3C來表示。 鐵原子可以部分地被錳、鉻、鉬、鎢等金屬原子所置換，形成以滲碳體為基的固溶體，如 (Fe、 Mn)3C、 (Fe、 Cr)3C等等，稱為 合金滲碳體 。 23:27:28 機電工程學(xué)院 Engineering Materials 絕大多數(shù)工業(yè)合金，其組織如果僅由一種固溶體組成，往往由于強度不夠而很少使用；如果僅由一種化合物構(gòu)成，則會造成硬度太高，脆性太大而無法使用。實際上工業(yè)合金絕大多數(shù)是 以固溶體為基體加上化合物 (一種或多種 )所構(gòu)成的機械混合物 。通過調(diào)整固溶體的溶解度和分布于其中的化合物的數(shù)量、大小和分布可以使合金的機械性能在一個相當(dāng)大的范圍內(nèi)發(fā)生變化，從而滿足不同的要求。 那么，某種成分的合金在某一溫度下會形成何種相，相的數(shù)量、大小和分布情況如何，合金系隨著成分、溫度的變化，它的組織和性能會發(fā)生什么樣的變化等等，了解了 相圖 就可以回答這些問題。 167。 二元合金相圖的建立 23:27:28 機電工程學(xué)院 Engineering Materials 相圖是在平衡態(tài)下測畫出來的。因此也稱合金的平衡狀態(tài)圖。 相圖 是表示在平衡狀態(tài)下合金的化學(xué) 成分、相、組
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