《固體中的相結構》PPT課件

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1、第二章固體中的相結構§2.1固熔體（SolidSolution）§2.2金屬間化合物§2.3陶瓷晶體相§2.4玻璃相§2.5分子相一、基本概念合金（Alloy）由兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬元素經(jīng)熔煉、燒結或其它辦法組合而成的具有金屬特性的物質如：鋼（Fe－C），黃銅（Cu－Zn）組元：（Element）組成合金的物質，可以是純物質（金屬或非金屬）或金屬化合物例如：碳鋼和鑄鐵（Fe+C或Fe+Fe3C），黃銅（Cu、Zn）2南昌航空大學科技學院《材料科學基礎》一、基本概念相(phase)同一化學成分、同一聚集狀態(tài)、同一晶體結構、同一性質、有界面分開的均勻組成部分如：黃

2、銅（α、β），鋼（α、γ、δ、Fe3C）顯微組織（microstructure）在顯微鏡下觀察到的相的類型、數(shù)量、形狀、大小和分布狀態(tài)珠光體P（α+Fe3C）3南昌航空大學科技學院《材料科學基礎》二、合金的晶體中組元間的相互作用主要元素：熔劑A，加入物質熔質B，固態(tài)下熔入，會出現(xiàn)三種情況：A、B原子大小、性質都相近時，同類原子和異類原子作為近鄰的幾率相等，熔質原子分布是無序的，完全無序狀態(tài)是不存在的，這是一種理想狀態(tài)4南昌航空大學科技學院《材料科學基礎》二、合金的晶體中組元間的相互作用A、B原子間的吸引力大于同類原子間的吸引力，AB原子對出現(xiàn)的幾率大，短程有序（近程有序）。

3、在一定條件（溫度、濃度等）下，短程有序轉變?yōu)殚L程有序（超結構）——有序固熔體異類原子間的化學性質相差很大時，第二組元濃度足夠大時可形成一種新相——金屬間化合物（第二相）第二組元電負性很強，可以形成非金屬性質的化合物（S，O，Se等）A、B原子間的吸引力小于同類原子間的吸引力，出現(xiàn)偏聚現(xiàn)象，也是一種短程有序5南昌航空大學科技學院《材料科學基礎》（a）完全無序，（b）偏聚，（c）部分有序，（d）完全有序6南昌航空大學科技學院《材料科學基礎》由于組元間的作用不同可以形成固熔體，金屬間化合物。固熔體的成分范圍內，總表現(xiàn)出微觀的不均勻性——微觀成分不均勻性，宏觀上表現(xiàn)為均勻性。（處在

4、熱力學平衡的固熔體可以認為它在宏觀尺度是均勻的，而在原子尺度是不均勻的。）二、合金的晶體中組元間的相互作用7南昌航空大學科技學院《材料科學基礎》定義：以某一組元為熔劑，在其晶體點陣中熔入其它組元原子（熔質原子）所形成的均勻混合的固態(tài)熔體。特點（或性質）：它是均勻的單相組織，晶粒的形貌與純金屬相似保持著熔劑的晶格類型（晶體結構），但由于熔質與熔劑原子大小不同，會引起點陣畸變，導致點陣常數(shù)變化固熔體比原組成它的純金屬強度高、硬度高、塑性降低——固熔強化若出現(xiàn)有序或偏聚狀態(tài)會更進一步提高強度一般固熔體的電阻率ρ升高，同時電阻溫度系數(shù)α降低三、固熔體定義、特點8南昌航空大學科技學院

5、《材料科學基礎》按熔質原子在點陣中所占位置分類：置換固熔體：熔質原子置換了熔劑點陣中部分熔劑原子。間隙固熔體：熔質原子分布于熔劑晶格間隙中。按熔質原子在熔劑原子中的熔解度分類：有限固熔體：在一定條件下,熔質原子在熔劑中的熔解量有一個上限,起過這個限度就形成新相。無限固熔體：熔質原子可以以任意比例熔入熔劑晶格中形成的。按熔質原子在熔劑中的分布特點分類無序固熔體：熔質原子在熔劑中任意分布,無規(guī)律性有序固熔體：熔質原子按一定比例和有規(guī)律分布在熔劑晶格的點陣或間隙里。按基體類型分類：一次固熔體：以純金屬為基形成的固熔體。二次固熔體：以化合物為基形成的固熔體。三、固熔體分類9南昌航空

6、大學科技學院《材料科學基礎》固熔體按固熔度按原子排列的有序性按熔質原子所占位置置換固熔體間隙固熔體（有限固熔體)無限固熔體有限固熔體有序固熔體按基體類型二次固熔體：以金屬化合物為基體的固熔體無序固熔體一次固熔體（端際固熔體）：以純金屬為基體的固熔體三、固熔體分類10南昌航空大學科技學院《材料科學基礎》11南昌航空大學科技學院《材料科學基礎》四、置換固熔體（SubstitutionalSolidSolution）定義：熔質原子熔入熔劑中形成固熔體時，熔質原子占據(jù)熔劑點陣的陣點，或者熔質原子置換了熔劑點陣的部分熔劑原子。Hume-Rothery三大經(jīng)驗定律：1熔質原子的相對半徑

7、差超過14~15?，則固熔度(摩爾分數(shù))極為有限；2熔質和熔劑的電化學性質要相近；3兩個給定元素的相互固熔度(摩爾分數(shù))與各自的原子價有關；12南昌航空大學科技學院《材料科學基礎》1．原子尺寸因素（幾何因素）——主要因素熔質與熔劑原子半徑的相對差值Δr%大，熔解度小當Δr%<14~15%，可能形成熔解度較大甚至無限固熔體。當Δr%>14~15%，幾乎不熔（若有Fe存在，則Δr%>8%，熔解度就已經(jīng)很小）影響置換固熔體固熔度的因素元素FeNiCrTi原子直徑（）2.52.482.542.92最大固熔度無限無限9%13