第2章 贵金属材料学基础及性能new

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1、第二章贵金属材料学基础及性能一、贵金属材料的晶体学基础二、贵金属合金的相结构三、贵金属的物理化学性质四、贵金属材料的加工性能第一节贵金属材料的晶体学基础一、晶体结构决定材料性能实质：构成材料原子的类型：材料的成分描述了组成材料的元素种类以及各自占有的比例。材料中原子的排列方式：原子的排列方式除了和元素自身的性质有关以外，还和材料经历的生产加工过程密切相金的AFM照片关。二、晶体学基础晶体结构的基本特征：原子（或分子、离子）在三维空间呈周期性重复排列，即存在长程有序。性能上两大特点：固定的熔点各向异性

2、晶体的空间点阵（1）空间点阵的概念将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点，即可得到一个由无数几何点在三维空间排列成规则的阵列—空间点阵。特征：每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境（2）晶胞代表性的基本单元（最小平行六面体）简单三斜简单单斜底心单斜简单正交体心正交底心正交面心正交简单六方简单菱方简单四方体心四方简单立方体心立方面心立方三、贵金属的晶体结构面心立方结构（A）face-centredcubiclattice1常见金属晶体结构体心立方结构（A）2body-centredcubiclattic

3、e密排立方结构（A）hexagonalclose-packedlattice3面心立方点阵体心立方点阵密排六方点阵间隙（Interstice）八面体间隙fcchcp间隙为正多面体，且八面体和四面体间隙相互独立bcc间隙不是正多面体，四面体间隙包含于八面体间隙之中第二节贵金属合金的相结构相：合金中同一化学成分、同一聚集状态，并以界面相互分开的各个均匀组成部分。相图：用来表示合金体系中的合金状态与温度、成分之间的关系。相图分析工业上广泛使用的金属材料绝大多数是合金。所谓合金是指由两种或两种以上的金属或金

4、属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。组成合金的基本的独立的物质称为组元。组元可以是金属和非金属元素，也可以是化合物。固态下所形成的合金相基本上可分为固溶体和中间相两大类。固溶体固溶体是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶质原子）所形成的均匀混合的固态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型。它包括置换固溶体以及间隙固溶体两大类。置换固溶体当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子，这种固溶体就称为置换固溶体。

5、金属元素彼此之间一般都能形成置换固溶体，但溶解度视不同元素而异，有些能无限溶解，有的只能有限溶解。间隙固溶体又称插(嵌)入固溶体。若干溶质质点嵌入固相溶剂质点的间隙中而构成的固溶体。通常，插入溶质的半径与溶剂质点的半径相比特别小时易于形成。间隙固溶体的形成常有助于晶体的硬度、熔点和强度的提高。固溶体的性质和纯金属相比，由于溶质原子的溶入导致固溶体的点阵常数改变，产生固溶强化及力学性能、物理和化学性能产生了不同程度的变化。中间相中间相可以是化合物，也可以是以化合物为基的固溶体（第二类固溶体或称二次固溶体）

6、。中间相通常可用化合物的化学分子式表示。大多数中间相中原子间的结合方式属于金属键与其他典型键（如离子键、共价键和分子键）相混合的一种结合方式。因此，它们都具有金属性。1.正常价化合物2.电子化合物3.原子尺寸因素有关的化合物4.超结构(有序固溶体)5.金属间化合物非晶态非晶态固体（noncrystallinesolid）又称无定形体或玻璃体。其内部原子或分子的排列无周期性，如同液体那样杂乱无章地分布，可看作过冷液体。晶体的原子排列非晶体的原子排列第三节贵金属的物理化学性质一、贵金属独特优异的物理化学性质铂族

7、金属处于周期表的中下部，横向Ru、Rh、Pd属第五周期第二过渡系金属，Os、Ir、Pt属第六周期第三过渡系金属，纵向看它们都属第八族。按原子结构，它们的价电子层变化主要是不断增加4d电子或5d电子，而且处于快要填满10个d电子层的位置。贵金属的一些重要物理参数名称银(Ag)金(Au)铂(Pt)钯(Pd)铱(Ir)铑(Rh)锇(Os)钌(Ru)原子4779784677457644系数相对原子107.88196.97195.09106.4192.2102.91109.2101.07质量基态电子[Kr][Xe][X

8、e][Kr][Xe][Kr][Xe][Kr]层结4d105s15d106s15d96s14d105d76s24d85s15d66s24d75s1构原子半径144.4144.2138.8137.6135.7134.5134132.5(pm)第一电离7.5679.22598.349.17.468.77.37能(eV)电负1.932.542.282.202.202.281.521.42性(1)晶体面心立方