工程材料純金屬的結(jié)晶-資料下載頁(yè)
2025-08-04 15:43本頁(yè)面
【正文】 溶體： 溶質(zhì)原子無(wú)規(guī)則分布 ●有序固溶體： 溶質(zhì)原子規(guī)則分布 無(wú)序固溶體 有序固溶體 有序化轉(zhuǎn)變： 在一定條件下，一些合金的無(wú)序固溶體可轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚬倘荏w。 2. 固溶體的性能 固溶體隨著溶質(zhì)原子的溶入晶格發(fā)生畸變。 晶格畸變?cè)龃笪诲e(cuò)運(yùn)動(dòng)的阻力，使金屬的滑移變形變得更加困難，從而提高合金的強(qiáng)度和硬度。 通過(guò)形成固溶體使金屬?gòu)?qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象稱(chēng)為 固溶強(qiáng)化 。 固溶強(qiáng)化是金屬?gòu)?qiáng)化的一種重要形式。 在溶質(zhì)含量適當(dāng)時(shí)，可顯著提高材料的強(qiáng)度和硬度，而塑性和韌性沒(méi)有明顯降低。 如： ● 純銅的 σ b為 220 MPa, 硬度為 40 HB, 斷面收縮率 ψ 為 70%。 ● 當(dāng)加入 1%的鎳形成單相固溶體后 , 強(qiáng)度升高到 390 MPa, 硬度升高到 70 HB, 而斷面收縮率仍有 50%。 固溶體綜合機(jī)械性能很好 , 常作為結(jié)構(gòu)合金的基體相。 固溶體與純金屬相比 , 物理性能有較大的變化 , 如電阻率上升 , 導(dǎo)電率下降 , 磁矯頑力增大。 金屬化合物 合金組元相互作用形成的晶格類(lèi)型和特性完全不同于任一組元的新相即為金屬化合物 , 或稱(chēng) 中間相 。 金屬化合物一般熔點(diǎn)較高 , 硬度高 , 脆性大。 合金中含有金屬化合物時(shí) , 強(qiáng)度、硬度和耐磨性提高 , 而塑性和韌性降低。 1. 正常價(jià)化合物 嚴(yán)格遵守化合價(jià)規(guī)律的化合物。 由元素周期表中相距較遠(yuǎn)、電負(fù)性相差較大的兩元素組成，可用確定的化學(xué)式表示。 大多數(shù)金屬和 ⅣA 族、 Ⅴ 族、 ⅥA 族元素生成Mg2Si、 Mg2Sb Mg2Sn、 Cu2Se、 ZnS、 AlP及 β SiC等。 性能特點(diǎn)是硬度高、脆性大。 2. 電子化合物 不遵守化合價(jià)規(guī)律但符合于一定電子濃度(化合物中價(jià)電子數(shù)與原子數(shù)之比 )的化合物叫做 電子化合物 。 由 ⅠB 族或過(guò)渡族元素與 ⅡB 族、 ⅢA 族、ⅣA 族、 ⅤA 族元素所組成。 一定電子濃度的化合物相應(yīng)有確定的晶體結(jié)構(gòu) , 并且還可溶解其組元 , 形成以電子化合物為基的固溶體。 生成電子化合物時(shí) , 元素每個(gè)原子所貢獻(xiàn)的價(jià)電子數(shù)： Au、 Ag、 Cu為 1個(gè) Be、 Mg、 Zn為 2個(gè) Al為 3個(gè) Fe、 Ni為 0個(gè) CuZn合金中電子化合物： 性能： 主要以金屬鍵結(jié)合 , 具有明顯的金屬特性 , 導(dǎo)電，熔點(diǎn)和硬度較高，但塑性較差，有色金屬中重要的強(qiáng)化相。 CuZn 體心立方晶格，電子濃度 21/14（ 3/2 ） Cu5Zn8 復(fù)雜立方晶格，電子濃度 21/13 CuZn3 密排六方晶格，電子濃度 21/12（ 7/4 ） 3. 間隙化合物 由過(guò)渡族金屬元素與碳、氮、氫、硼等原子半徑較小的非金屬元素形成的化合物。 性能： 具有金屬特性，有極高的熔點(diǎn)和硬度 , 非常穩(wěn)定。提高鋼的強(qiáng)度、熱強(qiáng)性、紅硬性和耐磨性，是高合金鋼和硬質(zhì)合金中的重要組成相。 間隙相（ TiC) （間隙相） 當(dāng)非金屬原子半徑與金屬原子半徑之比小于，形成具有簡(jiǎn)單晶格的間隙化合物，稱(chēng)為間隙相 。 當(dāng)非金屬原子半徑與金屬原子半徑之比大于，形成具有 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物 。 如鋼中的 Fe3C、 Fe4W2C、 Cr7C FeB等。 復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物 (Fe3C) Fe3C具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)。鐵原子可以部分地被 Mn、 Cr等金屬原子置換 , 形成以間隙化合物為基的固溶體 , 如 (Fe、Mn)3C、 (Fe、 Cr)3C。 性能： 具有很高的熔點(diǎn)和硬度 , 但比間隙相稍低些 , 在鋼中起強(qiáng)化相作用。 三、金屬化合物的性能特點(diǎn) 大多數(shù)化合物，特別是正常價(jià)化合物，熔點(diǎn)都較高 (結(jié)合鍵強(qiáng)的表現(xiàn)之一 )，力學(xué)性能表現(xiàn)為 硬而脆 。 另一方面，化合物往往由 特殊 的物理、化學(xué) (電、磁、光、聲等 )性能 ，從而在 功能材料 中的應(yīng)用得到迅速發(fā)展。 單一由化合物在金屬材料中比較少見(jiàn)，而陶瓷材料則是以化合物為主體。少量硬度高的質(zhì)點(diǎn)加入到塑性材料中，將明顯提高材料的強(qiáng)度，即 第二相強(qiáng)化機(jī)制 。 本節(jié)小結(jié) 金屬結(jié)晶條件： 要有一定的過(guò)冷度， 金屬結(jié)晶推動(dòng)力： 固態(tài)金屬和液態(tài)金屬之間的自由能差。 金屬結(jié)晶過(guò)程： 形核、長(zhǎng)大 細(xì)化鑄態(tài)金屬晶粒措施： 增大過(guò)冷度、變質(zhì)處理、 振動(dòng)、電磁攪拌
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