6.固溶体的结构和性能

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1、固溶体的结构固溶体的结构发生了变化：虽然固溶体仍保持着溶剂的晶格类型，但若与纯组元相比，结构还是发生了变化，有的变化还相当大，主要表现在以下凡个方面：晶格畸变；偏聚与有序；有序固溶体晶格畸变造成晶格畸变形成弹性应力场由于溶质与溶剂的原子大小不同，因而在形成固溶体时，必然在溶质原子附近的局部范围内造成晶格畸变，并因此而形成一个弹性应力场。晶格畸变的大小可由晶格常数的变化所反映对置换固溶体来说，当溶质原子较溶剂原子大时，晶格常数增加；反之，当溶质原子较溶剂原子小时,则晶格常数减小。形成间隙固溶体时，晶格常数总是随着溶质原子的溶入而增大。偏聚与有序1.长期以来，人们认为溶质原于在固

2、溶体中的分布是统计的、均匀的和无序的，如图3-8a所示。2.但经X射线精细研究表明，溶质原子在固溶体中的分布，总是在一定程度上偏离完全无序状态，存在着分布的不均匀性3.当同种原子间的结合力大于异种原子间的结合力时，溶质原子倾向于成群地聚集在一起，形成许多偏聚区图3.81.反之，当异种原子（即溶质原子和溶剂原子）间的结合力较大时，则溶质原子的近邻皆为溶剂原子，溶质原子倾向于按一定的规则呈有序分布，这种有序分布通常只在短距离小范围内存在，称之为短程有序(图3-8c)有序固溶体有序固溶体的概念l具有短程有序的固溶体，当低于某一温度时，可能使溶质和溶剂原子在整个晶体中都按―定的顺序排

3、列起束，即由短程有序转变为长程有序，这样的固溶体称为有序固溶体。l当溶质原子按适当比例并按一定顺序和一定方向，围绕着溶剂原子分布时，这种固溶体就叫有序固溶体有序固溶体有确定的化学成分可以用化学式来表示l例如在合金中，当两组元的原子数之比等于1:1和3:1时，在缓慢冷却条件下，两种元素的原子在固溶体中将由无序排列转变为有序排列，铜、金原子在晶格中均占有确定的位置，如图3.9所示l对来说，铜原子和金原于按层排列于晶面上，一层晶面上全部是铜原子，相邻的一层全部是金原子l由于铜原子较小，故使原来的面心立方晶格略变形为的四方晶格l对来说，金原子位于晶胞的顶角上，铜原子则占据面心位置固溶

4、体的有序化温度：当有序固溶体加热至某一临界温度时，将转变为无序固溶体,而在缓慢冷却至这一温度时，又可转变为有序固溶体。这一转变过程称为有序化.发生有序化的临界温度称为固溶体的有序化温度。无序变有序的性能突变：当无序固溶体转变为有序固溶体时，性能发生突变：硬度及脆性显著增加，而塑性和电阻则明显降低。有序固溶体的相本质：由于溶质和溶剂原子在晶格中占据着确定的位置，因而发生有序化转变时有时会引起品格类型的改变。严格说来，有序固溶体实质上是介于固溶体和化合物之间的一种相，但更接近于金属化合物。固溶体的性能总的来说固溶强化：随着溶质浓度的增加强度硬度升高塑性韧性下降强化效果：1.原子尺

5、寸相差越大晶格畸变越大强化效果越好2.间隙固溶体强化效果强于置换固溶体，因为造成的晶格畸变大固溶体的硬度和屈服强度和抗拉强度一般来说，固溶体的硬度、屈服强度和抗拉强度等总是比组成它的纯金属的平均值高，随着溶质原子浓度的增加，硬度和强度也随之提高。固溶体的塑性韧性方面在塑性韧性方面，如延伸率、断面收缩率和冲击功等，固溶体要比组成它的两个纯金属的平均值低，但比一般化合物要髙得多。因此，综合起来看，固溶体比纯金属和化合物具有较为优越的综合机械性能，因此，各种金属材料总是以固溶体为其基体相。