浙大材料科学基础课件part

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1、.WORD.格式.(六)晶界的特性晶界的特性：不完整，畸变较大，存在晶界能，晶粒长大和晶界的平直化能减小晶界总面积，降低晶界总能量；晶界常温下对塑性变形起阻碍作用，显然，晶粒越细，金属材料的强度、硬度也越高；晶界有较高动能及缺陷，熔点较低，腐蚀速度较快第三章固溶体固溶体：类似于液体中含有溶质的溶液，晶体中含有外来杂质原子的一种固体的溶液固溶体特点：掺入外来杂质原子后原来的晶体结构不发生转变。但点阵畸变，性能变化如多数合金，硅中掺入磷和硼都是固溶体固溶度：外来组分量可在一定范围内变化，不破坏晶体结构的最大溶解度量中间相：超过固溶体的溶解限度时，可能形成晶

2、体结构不同，处于两端固溶体的中间部位的新相固溶体分类：置换固溶体，间隙固溶体，缺位固溶体,如Error!Referencesourcenotfound.所示溶体的有序和无序分类：据溶质原子在溶剂晶体结构中排列的有序与否区分。达某一尺度为有序畴；长程有序可为超结构有限和无限固溶体分类：两组元在固态呈无限溶解，即为（连§3-1影响固溶度的因素结构相同只是完全固溶的必要条件，不是充分条件续固溶体）无限固溶体专业整理资料分享.WORD.格式.一、休姆-罗瑟里(Hume-Rothery)规律固溶体固溶度的一般规律：1、尺寸因素:当尺寸因素不利时，固溶度很小；2、

3、化学亲和力:稳定中间相（和组元的化学亲和力有关）会使一次固溶体的固溶度下降（中间相自由能曲线低）；3、电子浓度:电子浓度（价电子数和原子数的比值）影响固溶度和中间相稳定性，（溶质价为v，溶剂价为V）。还有适用于某些合金系的“相对价效应”，即高价元素在低价中的固溶度大二、尺寸因素尺寸与溶解度关系：溶质与溶剂原子的尺寸相差大，畸变大，稳定性就低，溶解度小点阵常数的改变：置换固溶体，平均点阵常数增大或收缩,如Error!Referencesourcenotfound.所示；间隙固溶体，总是随溶质溶入而增大。维伽定律：固溶体点阵常数a与溶质的浓度x之间呈线性关

4、系：。专业整理资料分享.WORD.格式.离子晶满足，但合金偏离（有正、负偏差），如Error!Referencesourcenotfound.所示,表明点阵常数还受其他一些因素影响。静位移:当两种不同尺寸的原子固溶在一起时，各个原子将不同程度地偏离其理想的点阵位置(图中方格的交点)，固溶体因溶质与溶剂原子尺寸不同而产生点阵畸变可以用原子的平均“静位移”来估量。原子实际中心与其点阵位置之差称为静位移(从图3-4可见)尺寸因素对固溶度的影响：连续介质弹性力学估算。得到尺寸条件为，r1、r2溶剂和溶质原子半径15%规律：相对差小于14~15%，才可能形成溶解

5、度较大甚至无限固溶体。事实上，当键的长度变化到10～15%左右时，大多数的晶体变成不稳定，分离产生新相，如膨胀到10%左右熔化15%规律，主要针对金属中的固溶体；用于非金属时，用离子半径或键长代替。另外，15%规律并不是十分严格的，还应考虑与具体的结构有关专业整理资料分享.WORD.格式.宽容系数：由ABO3型的钙钛矿型结构可得(Error!Referencesourcenotfound.)；但实际上，，rb值可以在一定范围内变化，不至于使结构发生变化　三、电价因素1、在金属中：电子浓度与溶解度：溶解度受电子浓度控制。固溶体的电子浓度有极限值(一价面心

6、立方合金Cu、Ag约为1.4)。因此，溶质元素的原子价越高，其溶解度就越小，如Error!Referencesourcenotfound.和Error!Referencesourcenotfound.所示。极限电子浓度与晶体结构类型：对铜锌合金的电子结构进行计算，得出面心立方的a固溶体极限电子浓度为1.36，而体心立方的b相为1.48，与实验结果甚为接近。但有异议过渡族元素的“平均族数”(AGN)概念：因为d壳层未被填满，虽可贡献外层电子，却又吸收电子填充d壳层，原子价在0～2范围变化。各元素的族数以满壳层以外的s+p+d电子总数计值。专业整理资料分享

7、.WORD.格式.按各元素的原子百分数乘以其族数求平均值。例如20atm%铬的镍基固溶体，平均族数为固溶限度与平均族数：一些面心立方固溶体的溶解限约位于平均族数为8.4，体心立方钼为基约为6.62、离子晶体：离子价对固溶体的影响：离子价相同或离子价总和相同时才生成连续固溶体。如A2+B4+O3型钙钛矿结构，A位和B位平均原子价之和等于6，离子半径符合条件：。Error!Referencesourcenotfound.是PbTiO3-PbZrO3系统的高温相图及常温相图。一般，不等价离子，又不发生复合取代，很少生成固溶体，即使能生成也只有百分之几范围。也

8、有例外，如MgAl2O4-Al2O3和CaO-ZrO2，基体中产生空位，大的固溶体区域，可能与