工程材料學(xué)2章-材料的結(jié)構(gòu)-資料下載頁(yè)
2025-01-19 01:07本頁(yè)面
【正文】 溶劑 原子尺寸相差較小 ，形成固溶體時(shí)溶質(zhì)原子 替換 了溶劑晶格中的一部分原子，就形成了置換固溶體。 如： Fe與 Mn、 Si 、 Al 、 Cr 、 Ti 、 Nb等形成置換固溶體 b)間隙固溶體： 溶質(zhì)原子和溶劑原子 直徑相差較大 ，溶質(zhì)原子處于溶劑晶體結(jié)構(gòu)的 間隙位置 上，則形成間隙固溶體。 例如： Fe 與 C ,N ,O ,H 形成間隙固溶體 固溶強(qiáng)化 由于溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格 產(chǎn)生晶格畸度 而造成材料強(qiáng)度和硬度升高，塑性和韌性比其兩組元平均值低，但比化合物要高得多。 溶質(zhì)原子溶入 → 晶格畸變 → 位錯(cuò)遠(yuǎn)動(dòng)阻力上升 → 金屬塑性變形困難 → 強(qiáng)度 、 硬度升高 。 第 2章 材料的結(jié)構(gòu) ② 固溶體的性能特點(diǎn) 2）金屬化合物 合金中其晶體結(jié)構(gòu)與組成元素的晶體結(jié)構(gòu) 均不相同的固相 ，稱為化合物。 金屬化合物具有較高的熔點(diǎn)、硬度和較在的脆性，并 可用分子式表示 。 ①金屬化合物分類 ： i. 正常價(jià)化合物 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（硅鎂合金）等。 ii. 電子化合物 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型也不同。 例如 CuZn（銅 鋅）合金中，當(dāng)電子濃度為 3/2時(shí)，形成化合物 CuZn，晶體結(jié)構(gòu)為 BCC（簡(jiǎn)稱為 β相）；電子濃度為 21/13時(shí)，形成化合物 Cu5Zn8，晶體結(jié)構(gòu)為復(fù)雜立方晶格（稱為 γ相）等。 iii. 間隙化合物 它是由過(guò)渡族金屬元素與 C． H、 N、 B(硼）等原子半徑較小的非金屬元素形成的金屬化合物。根據(jù)非金屬元素 X 與金屬元素 M原子半徑的比值，又可分為兩種： a. 具有簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的金屬化合物（ rX／ rM＜ ），稱為間隙相（如 FCC結(jié)構(gòu)的 VC（碳化釩）、 TiC，簡(jiǎn)單立方結(jié)構(gòu)的 WC（碳化鎢等）； b. 具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的間隙化合物 (rX／ rM＞ ），如鋼中的 Fe3C（復(fù)雜的斜方晶格，如圖 2－ 21所示）等。 ② 化合物性能特點(diǎn)： 熔點(diǎn)高、硬度高、脆性大，塑性差 。 根據(jù)這一特性，若能使金屬化合物以比較彌散形式分布于固溶體基體上，往往能使整個(gè)合金的強(qiáng)度、硬度、耐磨性等得到很大提高。因此，在金屬材料中，金屬化合物常被用作強(qiáng)化相，用以提高合金的強(qiáng)度、硬度、耐磨性及耐熱性等 。 第 2章 材料的結(jié)構(gòu) 金屬化合物性能特點(diǎn) 二、同素異構(gòu)（晶）轉(zhuǎn)變 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變： 同一種元素 在 固態(tài)下 由于溫度變化而發(fā)生的 晶體結(jié)構(gòu) 的變化 同素異構(gòu)（晶）體： 具有同一化學(xué)組成卻有不同晶體結(jié)構(gòu)的材料。 重結(jié)晶： 固態(tài)下的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變與液態(tài)結(jié)晶一樣，也是形核與長(zhǎng)大的過(guò)程。為了與液態(tài)結(jié)晶加以區(qū)別，將這種固態(tài)下的晶體結(jié)構(gòu)變化過(guò)程稱為重結(jié)晶。 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變條件： 同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變也需要過(guò)冷，而且過(guò)冷傾向很大。由于晶格類型的改變必然伴隨著體積的變化，所以造成很大的內(nèi)應(yīng)力。 但在工程上，同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變又具有重大實(shí)際意義。 1394186。C gFe 面心立方 aFe 體心立方 dFe 體心立方 912186。C 1．純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變 圖 122所示系純鐵的冷卻曲線，由圖可以看出， 純鐵 1538℃ 結(jié)晶為 δFe，具有 BCC（體心立方）結(jié)構(gòu)； 當(dāng)溫度繼續(xù)冷卻至 1394℃ 時(shí)， δFe轉(zhuǎn)變?yōu)?FCC（面心立方）的 γFe，通常把 δ Fe ? γFe的轉(zhuǎn)變稱為 A4轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變的平衡臨界點(diǎn)稱為 A4點(diǎn)。 當(dāng)溫度繼續(xù)冷至 912 ℃ 時(shí)， γFe又轉(zhuǎn)變?yōu)? BCC的 αFe，把 γFe ?αFe的轉(zhuǎn)變稱為 A3轉(zhuǎn)變，轉(zhuǎn)變的平衡臨界點(diǎn)稱為 A3點(diǎn)。 在 912 ℃ 以下，鐵的結(jié)構(gòu)不再發(fā)生變化。這樣一來(lái)，純鐵就具有三種同素異構(gòu)狀態(tài)，即 δFe、 γFe 和 αFe。 純鐵的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變是鋼的合金化和熱處理的重要基礎(chǔ)。
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