材料科学基础 材料的结构_4.pptx

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1、1⑵间隙固溶体interstitialsolidsolution溶质原子嵌入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。形成间隙固溶体的溶质元素是原子半径较小的非金属元素，如C、N、B等，而溶剂元素一般是过渡族元素。形成间隙固溶体的一般规律为r质/r剂<0.59。间隙固溶体都是无序固溶体。2（3）固溶体的溶解度solidsolubility是指溶质原子在固溶体中的极限浓度。溶解度有一定限度的固溶体称有限固溶体，组成元素无限互溶的固溶体称无限固溶体。Cu-Ni无限固溶体Cu-Zn有限固溶体固溶体化合物3固溶体溶解度的影响因素1、晶体结构crystalstruc

2、ture：晶体结构相同是组元间形成无限固溶体的必要条件。组元的晶体结构类型不同，其溶解度是有限的。abcdefAB组元置换示意图4固溶体的溶解度影响因素2、原子尺寸atomicsize：组元的原子半径差r<15%时，有利于形成溶解度较大的固溶体；当r15%时，r越大则溶解度越小。Dr越大，溶入后点阵畸变程度愈大，致使畸变能愈高，结构的稳定性降低，则溶解度愈小。3、化学亲和力（电负性因素）chemicalaffinity：组元间电负性相近，可能具有大的溶解度；电负性差大，则化学亲和力大，易形成化合物，而不利于形成固溶体，固溶体的溶解度愈

3、小。5固溶体的溶解度影响因素4、电子浓度因素electronconcentrationfactor：电子浓度electronconcentration:就是合金中价电子数目与原子数目的比值，即e/a。(e/a)A和(e/a)B分别为溶剂和溶质的价电子贡献，x为溶质的原子百分数(at.%)。A100-xBx合金6Cu-basedsolidsolutionalloysAg-basedsolidsolutionalloyse/a=1.4固溶体的电子浓度有一极限值，即晶体结构相同的极限固溶体合金对应相同的电子浓度，FCC固溶体合金的极限电子浓度为1.

4、36，BCC固溶体合金的极限电子浓度为1.48。7TheHume-Rotheryrules,namedafterWilliamHume-Rothery,areasetofbasicrulesdescribingtheconditionsunderwhichanelementcoulddissolveinametal,formingasolidsolution.Therearetwosetsofrules,onewhichreferstosubstitutionalsolidsolutions,andanotherwhichreferstoin

5、terstitialsolidsolutions.WilliamHume-Rothery(1899–1968)wasaBritishmetallurgistwhostudiedtheconstitutionofalloys.Inhisresearch,heconcludedthatthemicrostructureofanalloydependsonthesizesofthecomponentatoms,aswellasthevalencyelectronconcentration,andelectrochemicaldifferences.

6、HefoundedtheDepartmentofMetallurgyattheUniversityofOxfordinthe1950s.8只有组成元素原子半径、电化学特性相近，晶格类型相同的置换固溶体，才有可能形成无限固溶体。如何能形成无限固溶体？间隙固溶体？？间隙固溶体都是有限固溶体。9（4）固溶体的微观不均匀性Microinhomogeneity完全无序disorder偏聚clustering部分有序Partialorder完全有序orderDistributionofsoluteatomsinsolidsolution10超结构Supe

7、rstructureofCuAuandCu3AuphasesXRDFCCOrthorhombicprimitivecubic11（5）固溶体的主要性能——固溶强化solutionstrengthening随溶质含量增加,固溶体的强度、硬度增加,塑性、韧性下降。产生原因：是溶质原子使晶格发生畸变及对位错的钉扎作用，阻碍了位错的运动。与纯金属相比，固溶体的强度、硬度高，塑性、韧性低。但与化合物相比，其硬度要低得多，而塑性和韧性则要高得多。12其它性能：点阵常数改变：置换固熔体：点阵常数可增大、减小间隙固溶体：点阵常数总是增大，比置换固熔体的大得多

8、物理、化学性能的变化：Si溶入-Fe中——磁导率提高，良好的软磁材料；Cr溶入-Fe中——电极电位上升，抗腐蚀性提高，不锈钢性能突变——非磁向有磁转变；顺磁向铁