材料科学基础第二章

材料科学基础第二章

ID:6119033

大小:1.30 MB

页数:0页

时间:2017-11-14

材料科学基础第二章_第页
预览图正在加载中,预计需要20秒,请耐心等待
资源描述:

《材料科学基础第二章》由会员上传分享,免费在线阅读,更多相关内容在教育资源-天天文库

1、第二章固体中的相结构在任一给定的物质系统中,具有同一化学成分、同一原子聚集状态和性质的均匀连续组成部分称为相phase。从结构上可以将相分为固熔体、化合物、陶瓷晶体相、玻璃及分子相五类。2.1固熔体Solidsolution固熔体是固态下一种组元(熔质)熔解于另一种组元(熔剂)中而形成的新相,特点是固熔体具有熔剂组元的点阵类型。熔质原子在熔剂中的最大含量叫极限熔解度或固熔度,通常用摩尔分数表示。按熔质原子在点阵中的位置分为置换固熔体和间隙固熔体;按熔解度大小分为无限固熔体和有限固熔体;按各组元原子在点阵中的排列秩序性分为无序固熔体和有序固熔体。2.1.

2、2置换固熔体:影响置换固熔体的因素很多,不同元素间的原子尺寸、化学亲和力(电负性)、电子浓度和晶体结构等因素对固熔度都有明显影响。Hume-Rothery三大经验定律:1熔质原子的相对半径差超过14~15,则固熔度(摩尔分数)极为有限;2熔质和熔剂的电化学性质要相近;3两个给定元素的相互固熔度(摩尔分数)与各自的原子价有关;2.1.2.1原子尺寸因素:熔质和熔剂原子尺寸差别越小越容易形成置换固熔体,且固熔度越大。2.1.2.2晶体结构因素:熔质和熔剂的晶体结构类型相同是形成无限固熔体的必要条件。同种间隙原子在面心立方中的熔解度大于在体心立方中的熔解度

3、。2.1.2.3化学亲和力:熔质原子与熔剂原子的负电性相差越大,异种原子间的亲和力越强,有利于增大固熔度。2.1.2.4电子浓度因素:合金中两组元的价电子总数e原子总数a之比称为电子浓度c:c=e/a=xu+(1-x)v(2-1)式中v和u为熔质和熔剂的原子价;x为熔质的摩尔分数。实验发现:不同熔剂有各自确定的电子浓度极限,熔质元素的原子价越高,同样数量的熔质原子熔解时的电子浓度增加越快,因此其固熔度越小。(见表2-2)Ⅱ-Ⅴ族元素在铜中的极限固熔度(摩尔分数)及电子浓度合金系理论极限固熔度电子浓度Cu-Zn(2)361.388Cu-Ga(3)181.

4、400Cu-Ge(4)121.360Cu-Sn(4)121.276Cu-As(5)91.2582.1.3间隙固熔体:原子半径小于0.1nm的非金属元素(H、N、C、P及O等)熔入熔剂金属晶体点阵的间隙中形成间隙固熔体。间隙固熔体只能是有限固熔体。2.1.4有序固熔体:固熔体有序与否取决于同类原子A-A或异类原子A-B间的结合能的相对大小。当同类原子结合能小于异类原子结合能时,形成部分有序或完全有序固熔体。有序固熔体有确定的化学成分,可用化学式表达。Cu-Au合金中,当原子数之比等于1:1或3:1时可分别形成Cu-Au和Cu3-Au两种有序固熔体,前者铜

5、金原子分层位于(001)面;后者铜原子在晶胞面心,金原子在顶角。当有序固熔体加热到某一临界温度时,将转变为无序固熔体;而在缓慢冷却到这一温度时,又可转变为有序固熔体。这一转变过程称为有序化,临界转变温度称为有序化温度。2.1.5固熔体的性能:固熔体的硬度和强度通常高于各单一元素,而塑性较低,这种现象叫固熔强化。其规律为:1)间隙式原子的强化效果高于置换式原子,熔质与熔剂原子的尺寸相差越大效果越明显。原因是间隙式原子往往择优分布于位错线上,形成间隙原子“气团”,造成位错钉扎而强化。2)某些具有无序-有序转变的固熔体,其有序态强度高于无序态强度。这种现象叫

6、有序强化。其原因为:有序态中相邻原子为异种原子,A-B键强于A-A键。熔质原子的引入还会引起固熔体某些物理性能发生变化。如熔质原子增加会引起材料电阻率升高,且电阻值与温度关系不大。Fe-Cr-Al和Cr-Ni电阻丝皆为固熔体合金。2.2金属间化合物金属与金属,或金属与类金属之间所形成的化合物统称金属间化合物。是高合金钢及高温合金、功能材料中重要的组成相。由于金属间化合物常处于相图中的中间位置,因此也称为中间相。其结构与熔剂的结构不同。决定金属间化合物相结构的主要因素有电负性、尺寸因素和电子浓度等。金属间化合物中的原子结合具有很大程度的金属性,故具有金属

7、光泽、导电性和导热性。但其电子云分布并非完全均匀,存在一定的方向性,故具有一定程度的共价键特征,导致熔点升高及原子键合的方向性。金属间化合物的化学组成往往在一定的化学成分范围内变化,同时往往可固溶入化学性质相近的其它元素。金属间化合物可分为结构金属间化合物和功能金属间化合物,前者主要使用其高温力学性能,而后者主要使用其某种特殊的物理或化学性能。金属间化合物分为正常价化合物、电子化合物和间隙化合物三大类。2.2.1正常价化合物:符合原子价规则的化合物,在AmBn中,正离子的价电子数恰好使负离子具有稳定的电子层结构:mec=n(8-eA)(2-2)式中ec

8、及eA分别为非电离态的正离子和负离子中的价电子数。金属元素与周期表中的ⅣA,ⅤA,ⅥA组元素形

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文

此文档下载收益归作者所有

当前文档最多预览五页,下载文档查看全文
温馨提示:
1. 部分包含数学公式或PPT动画的文件,查看预览时可能会显示错乱或异常,文件下载后无此问题,请放心下载。
2. 本文档由用户上传,版权归属用户,天天文库负责整理代发布。如果您对本文档版权有争议请及时联系客服。
3. 下载前请仔细阅读文档内容,确认文档内容符合您的需求后进行下载,若出现内容与标题不符可向本站投诉处理。
4. 下载文档时可能由于网络波动等原因无法下载或下载错误,付费完成后未能成功下载的用户请联系客服处理。