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材料的结构-合金相结构

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合金的相结构

合金的相结构
图2-2-13置换固溶体
（2）间隙固溶体
溶质原子进入溶剂晶格的间隙中而形成的固溶体称为间隙固溶体，其中的溶质原子不占据晶格的正常位置，其结构见图2-2-14。
图2-2-14间隙固溶体
2金属化合物
金属化合物是合金组元间相互作用所形成的一种晶格类型及性能均不同于任一组元的合金固相。一般可用分子式大致表示其组成。金属化合物一般有较高的熔点、较高的硬度和较大的脆性。合金中出现化合物时，可提高强度、硬度和耐磨性，但降低塑性。根据金属化合物的形成规律及结构特点，可将其分为三大类型。
具有复杂结构的间隙化合物也具有很高的熔点、硬度和脆性，但与பைடு நூலகம்隙相相比要稍低一些，加热时也易于分解。这类化合物是碳钢及合金钢中重要的组成相。金属化合物也可以溶入其它元素的原子，形成以金属化合物为基的固溶体。
铜合金分类与牌号普通黄铜的相组成及各相的特性Cu-Zn二元系相图中的相有α、β、γ、δ、ε、η。黄铜普通黄铜37.5 32.5 36.8 α相：以铜为基的固溶体。α晶格常数随锌含量增加而增大，锌在铜中的溶解度与一般合金相反，随温度降低而增加，在456℃时固溶度达最大值(39％Zn)；之后，锌在铜中的溶解度随温度的降低而减少。含锌25％左右合金，存在Cu 3 Zn化合物的两种有序化转变：450℃左右：α无序固溶体→α l有序固溶体217℃左右：α l有序固溶体→α 2有序固溶体。α相塑性良好，可进行冷热加工，并具有良好焊接性能。β相：以电子化合物CuZn为基的体心立方晶格固溶体。冷却时：468～456℃，无序相β→成有序相β??。β??塑性低，硬而脆，冷加工困难，所以含有β??相的合金不适宜冷加工。但加热到有序化温度以上，β??→β后，又具有良好塑性。β相高温塑性好，可进行热加工。γ相：以电子化合物Cu 5 Zn 8为基的复杂立方晶格固溶体。硬而脆，难以压

第三章合金的结构与相图

第三章合金的结构与相图
硬性和耐磨性，是高合金钢和 结
硬质合金中的重要组成相。
构
如：W2C, VC, TiC, MoC, TiN, VN 等。
35
② 间隙化合物
当（d非 /d过）>0.59时，形成
的间隙化合物一般具有复杂的 晶格结构。 如：Fe3C, dC/dFe =0.61, 正交 晶格 特点： 熔点、硬度更高
作用： 在钢中也起强化相作用。
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1. 根据溶质原子在溶剂晶格中分布情况的不同， 可将固溶体分为（ ）和（ ）。 2. 相是指合金中（ ）与（ ）均匀一致的组成部分。 3. 固溶体与金属间化合物在晶体结构和力学性能 方有何不同?
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特点与变化
晶粒的大小与形状无 明显的变化； 位错密度变化不大； 电阻明显降低； 强度硬度略有降低，
可能形成无限固溶体；
对于间隙固溶体，则只能形成有限固溶体。
18
3 按溶质原子在固溶体中分布是否有规律分
➢ 无序固溶体：溶质原子呈无序分布的固溶体； ➢ 有序固溶体：溶质原子呈有序分布的固溶体； ➢间隙固溶体都 是无序固溶体。
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（三）、影响固溶体结构形式和溶解度的因素
1. 原子大小
溶剂与溶质的原子直径差别：
铁原子 碳原子
通常固溶体不能用一个化学式表示
12
（一）. 溶质元素在固溶体中的溶解度
固溶体的浓度： 溶质原子溶于固溶体中的量，称为固溶体的浓度。
质量百分比： C=（溶质元素的质量/固溶体的质量）100% 原子百分比： C=（溶质元素的原子数/固溶体的总原子数）100%
固溶体的溶解度： 在一定条件下，溶质元素在固溶体中的极限浓度称 为溶质元素在固溶体中的溶解度。
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1、金属间化合物的种类

合金相的结构

合金相的结构
为基的固溶体（第二类固溶体或称二次固溶 体）。
(1).金属化合物的特点
a.晶体结构不同于组成元素。组元原子在中 间相中各占一定的点阵位置，呈有序排列。
b.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。因此，它们都具有金 属性。
c.中间相通常可用化合物的化学分子式表示。
c.化学亲和力(电负性因素)--合金组元间电 负性差愈大，倾向于生成化合物而不利于 形成固溶体；只有电负性相近的元素才可 能具有大的溶解度。
d.原子价因素--在某些以一价金属(如Cu， Ag，Au)为基的固溶体中，溶质的原子价 越高，其溶解度越小。
元素的电负性(虚线表示铁的电负性数值)
铜合金的固相线和固溶度曲线
第三章 合金相结构
•合金:指由两种或两种以上的金属或金属与
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。
一般，组元就是组成合金的元素（化合物）。
E.g.黄铜，铁碳合金。
•相：指金属或合金中具有同一聚集状态，
同一结构和性质，并与其它部分有明显界面 分开的均匀组成部分。
2.3.2.金属化合物—组元在固态下相互 作用而形成的一种新物质。
•两组元A和B组成合金时，除了可形成以A为
基或以B为基的固溶体(端际固溶体)外，还可 能形成晶体结构与A，B两组元均不相同的新 相。由于它们在二元相图上的位置总是位于 中间，故通常把这些相称为（金属化合物） 中间相。
•中间相可以是化合物，也可以是以化合物
合金相基本上分为固溶体和金属化合物（中 间相）两大类。
• 组织：由尺寸、形态和分布方式不同的一
种或多种相构成的总体，以及缺陷，损伤 。 • 宏观组织（用肉眼或借助于放大镜观察） • 显微组织(用显微镜观察) • 电子显微组织（电子显微镜观察）

合金的结构与相图(材料第三章)

合金的结构与相图(材料第三章)
组成合金的元素可以全部是 黄铜 金属，也可是金属与非金属。
组成合金的元素相互作用可 形成不同的相。
Al-Cu两相合金
2
相:是指金属或合金中凡成
单相
合金
分相同、结构相同，并与其
它部分有界面分开的均匀组
成部分。
显微组织:是指在显微镜下 观察到的金属中各相或各晶 粒的形态、数量、大小和分 布的组合。
界点标在温度-成分坐标中的成分垂线上。 4. 将垂线上相同意义的点连接起来，并标上相应的数字和字母。
相图中,结晶开始点的连线叫液相线。结晶终了点的连线叫固相16 线。
第三节 匀晶相图
两组元在液态和固 态下均无限互溶时 所构成的相图称二 元匀晶相图。
以Cu-Ni合金为例 进行分析。
Cu-Ni合金相图
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一、相图分析
相图由两条线构成，上 面是液相线，下面是固 相线。
相图被两条线分为三个 相区，液相线以上为液 相区L ，固相线以下为 固溶体区，两条线之间 为两相共存的两相区 （L+ ）。
L
液相线 L
+
固相线
Cu

成分（wt%Ni）
Ni
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二、合金的结晶过程
除纯组元外，其它成分合金结晶过程相似，以Ⅰ合
图解。又称状态图或平衡图。 相图表示了在缓冷条件下不同成分合金的组织随温度变化的规律，
是制订熔炼、铸造、热加工及热处理工艺的重要依据。
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1、组元是指组成合金的最简单、最基本、能够独立存
在的物质。
2、合金系是指由两个或两个以 上元素按不同比例配制的一系
列不同成分的合金。多数情况 下组元是指组成合金的元素。 但对于既不发生分解、又不发 生任何反应的化合物也可看作 组元,

合金的结构和相图

合金的结构和相图
3.共析相图： 一定成分的固相，在一定温度下，同时 析出两种化学成分和晶格结构完全不同的新固相，这个 转变过程称为共析反应。
1.匀晶相图
（1）匀晶相图分析
匀晶相图分析
图中只有两条曲线，其中Al1B称为液相线，是各 种成分的合金在冷却时开始结晶或加热时熔化终 止的温度；Aα4B称为固相线，是各种成分的合金 在加热时开始熔化或冷却时结晶终止的温度。显 然，在液相线以上为液相单相区，以L表示；在固 相线以下为固相单相区，各种成分的合金均呈α固 溶体，以α表示；在液相线与固相线之间是液相与 α固溶体两相共存区，以α+L表示。A点是Cu的熔 点，B点是Ni的熔点。
共析相图
第三节 合金性能与相图的关系
合金的使用性能决定于合金的成分和组织， 而合金的结晶特点又影响了其工艺性能。由 于相图是表示合金的结晶特点及成分、温度 及组织之间的关系的，因此，相图和合金性 能之间存在着一定的联系。掌握这些规律， 对选用和配制合金是必要的。
一、合金力学性能与相图的关系
二、合金铸造性能与相图的关系
成分
SB
100%B
温 度
L + SA
共晶相图
L
L
+
Y℃ SB
SA+SB
SA+(SA+SB)
SB +(SA+SB)
100%A
X% 成分
100%B
共晶相图
温
LX Y℃ SA+SB
度
SA L
L
L
L
SA +
L
+
SA
SA
L
Y℃ SB
SA+(SA+SB)
SB +(SA+SB)

材料科学基础_04材料的原子结构_43合金的相结构_

材料科学基础_04材料的原子结构_43合金的相结构_

合金的相结构一.基本概念Ø合金：以一种金属元素为基础，加入另一种或几种金属（非金属）元素组成的具有金属特性的物质。

Ø组元：组成合金的基本单元。

合金中的组元可以是金属元素和非金属元素，也可以是稳定化合物。

两个组元组成的合金称为二元合金，三个组元组成的合金称为三元合金。

合金的名称按其最主要的组元的名称命名，如铜合金、铝合金等。

也可以按主要合金元素的名称命名，如铁–碳合金、铜–锌合金等。

Ø相：合金中具有同一化学成分、同一结构和原子聚集状态，并以界面互相分开的、均匀的组成部分。

单相合金两相合金Ø显微组织：在显微镜下观察到的金属中各相或各晶粒的形态、数量、大小和分布的组合。

显微组织示意图固态合金中的相分为固溶体和金属化合物两类二.固溶体合金结晶时若组元相互溶解所形成固相的晶体结构与组成合金的某一组元相同，则这类固相称为固溶体。

固溶体中含量较多的组元称为溶剂，含量较少的组元称为溶质，固溶体的晶格类型与溶剂组元的晶格类型相同。

按溶质原子在溶剂晶格中所处位置不同间隙固溶体置换固溶体按溶质原子与溶剂原子的相对分布无序固溶体有序固溶体按固溶度无限固溶体有限固溶体1.置换固溶体金属元素之间一般都能形成置换固溶体，但固溶度往往相差很大。

如：Cu与Ni无限互溶，Zn在Cu中最大溶解度为39%，Pb几乎不溶解于铜。

原因：受元素间原子尺寸、化学亲和力、晶体结构类型等影响。

溶质原子置换了部分溶剂晶格结点上某些原子而形成的固溶体。

2.间隙固溶体特点：a.会引起点阵畸变；b.溶解度与原子大小和溶剂的晶格类型有关；c.间隙固溶体只能是有限固溶体。

当溶质与溶剂的原子半径之比小于0.59时，可能形成间隙固溶体(溶质元素均是原子半径小于0.1nm的非金属元素，溶剂元素则都是过渡族元素）溶质原子分布于溶剂晶格间隙中而形成的固溶体。

如：溶质元素有C、N、O、H、B 等非金属小半径原子。

(1) 保持着溶剂的晶格类型；(3) 偏聚与（短程）有序(4) 有序固溶体（长程有序化）当固溶体发生偏聚或有序化时，强度和硬度增加，而塑性和韧性降低。

合金的相结构与结晶

合金的相结构与结晶

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In
Pb-Sn共晶相图
Al-In偏晶相图
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第7章 相 图
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相图：表示平衡条件下材料系统中相的状态与温度及 成分之间关系的一种图形。又称状态图或平衡图。
相图的用途：
由相图可以知道材料的凝固
或熔化温度及系统中可能发生 的固态相变或其他转变； 材料的性能与相图有一定关 系，掌握了有关相图的知识， 就可以通过相图预测材料的某 些性能。 相图是材料科学工作者必 不可少的 重要工具。
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(3) 合金中有两类基本相 —— 固溶体 和 化合物 二、合金的相结构 1、固溶体 合金在固态下，组元间仍能互相溶解而形 成的均匀相，称为固溶体。 形成固溶体后，晶格保持不变的组元称溶 剂，晶格消失的组元称溶质。固溶体的晶格类 型与溶剂组元相同。如，Fe(C)固溶体。 （1）固溶体的分类 1）置换固溶体：若溶质原子代替一部分溶剂 原子而占据溶剂中的某些结点位置，称为置换 固溶体 。 2）间隙固溶体：溶质原子在溶剂晶格中并不 占据晶格结点的位置，而是在结点间的空隙中， 这种形式的固溶体称为间隙固溶体。
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固溶体分类
置 换 固 溶 体 Z
置换原子
Z

合金的相结构

合金的相结构

合金的相结构材料的相结构一直是很重要的研究课题。

合金相结构也是材料工程中一个重要的研究课题。

一、合金相结构1、定义：合金相结构是指由一种或多种金属元素调节原子结构而形成的不同物质组成的均匀状态。

2、分类：（1）单相：指纯金属的结构，它的原子结构中仅仅包含一种元素；（2）多相：指合金的结构，它的原子结构中包含至少两种金属元素。

二、相结构调控1、相平衡：相平衡即两相或多相物质系统之间存在物理模型，使得多相物质系统（特别是合金材料）能够处于一定温度和压力下具有安定状况。

2、相分解：相分解是指在达到热力学相平衡状态前，发生在固体中的一种能量交互过程，它会导致过渡金属元素重新排列的状态，并造成合金的非晶结构特征。

3、相析出：相析出是指在一定温度和压力条件下，一种相系列中，由低温稳定的相变为高温稳定的相变，使得其他的晶状体相的改变是不可逆的，即一种相的析出。

三、相结构修改1、时效：时效是指经过合金处理或改变处理环境后，其相结构会醒发或改变，从而使合金性质发生非热力学改变，这种非热力学改变称为时效变化。

2、电子学制备：电子学制备是指电磁感测能力在相结构调控中的应用，它可以通过电磁感测影响合金相结构的析出、分层、迁移等现象。

3、定量分析：定量分析是指通过定量的研究方法来评估材料的合金相结构，通过定量的分析，可以对材料进行细致的分析，从而得到准确的研究结果。

四、合金相结构应用1、性能调控：通过改变合金的相结构，可以调节合金的性能，比如改变材料的硬度、强度、综合性等。

2、制备复合材料：通过合金的相结构，可以制备出具有融合性的复合材料，形成有效的复合材料结构，并使其具有高强度、高耐蚀性、高裂解低抗拉强度等性能。

3、改变材料的表面形貌：通过改变合金的相结构，可以改变材料的表面形貌，比如改变材料的粗糙度、颗粒状态、晶粒尺寸等特征。

通过上面的介绍可以看出，合金相结构是材料工程课题中一个重要的研究话题，随着技术的发展，它可以在材料设计中发挥重要作用，从而改变材料的性能，提高材料的综合性能。

第一章 材料的结构 思考及习题2(1)

第一章 材料的结构 思考及习题2(1)

第一章材料的结构（合金相结构）1．影响固溶体溶解度的因素有哪些？2．常见的金属化合物有哪几类？它们各有何特点？Mg2Si、MnS、Fe3C、VC、Cu31Sn8等是哪种类型的化合物?3．间隙固溶体与间隙化合物、间隙相之间有什么异同?4．有序合金的原子排列有何特点?这种排列和结合键有什么关系?为什么许多有序合金在高温下变成无序?5．试求出下列各相的电子浓度，并指出其晶体结构类型：Cu3Al，NiAl，Fe 5Zn21，Cu3Sn，MgZn2等，它们各属何类化合物。

6．银和铝都具有面心立方点阵，且原子半径很接近，r Ag＝0.288 nm，r Al＝0.286 nm，但它们在固态下却不能无限互溶，试解释其原因。

7．金属间化合物AlNi具有CsCl型结构，其点阵常数a＝0.288 nm，试计算其密度(Ni的相对原子质量为58.71，A1的相对原子质量为26.98)。

8．立方ZnS的密度为4.1 g/cm3，试由此计算两离子的中心距离。

9．氮在γ-Fe中的最大固溶度(摩尔分数)为x N＝10.3×10-2。

已知N原子均位于八面体间隙，试分别计算八面体间隙被N原子占据的百分数。

10．为什么只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，而间隙固溶体则不能?11．计算在NaCl内，钠离子的中心与下列各离子中心的距离(设Na+和Cl-的半径分别为0.097nm和0.181nm)(1)最近邻的正离子；(2)最近邻的离子；(3)次邻近的Cl—离子；(4) 最邻近的相同位置。

12．试述硅酸盐结构的基本特点和类型。

13．为什么外界温度的急剧变化可以使许多陶瓷器件开裂或破碎?14．陶瓷材料中主要结合键是什么?从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊性能。

第二章合金的结构和相图

第二章合金的结构和相图

例. 碳钢中的铁素体和奥氏体就是碳原子 溶入了α – Fe（溶解度为0.0218％)和γ – Fe（溶解度为2.11%)中形成两种间隙固溶 体。
3）固溶强化
• 由于溶质原子的溶入，导致溶剂晶格 发生畸变，增加位错运动阻力，使合金的 塑性变形抗力增加，强度、硬度提高的现 象称为固溶强化。 • 它是金属材料强化的重要途径。
四、 铁碳合金
（一）纯铁的冷却曲线
1600 1538℃ 温 1500 度 1394℃ δ - Fe 1400 1300 1200 A4 γ - Fe 1100 1000 912℃ 900 A3 770℃ 800 700 α - Fe A2 具 600 有 500 磁 A3 A2 时间 为纯铁的临界点
2、金属化合物（看书）
金属化合物是合金组元之间相互发生作用而 形成具有金属特性的一种新相。金属化合物的晶格 类型不同于组成它的任一组元，具有复杂的晶格类 型。根据形成条件及晶体结构可以分成三种： 1）正常价化合物：化学式符合化合价，象Mg2Si 2）电子化合物： 不符合化合价规律而是按照一定
的电子浓度组成。象 β 电子化合 物CuZn的含锌量为36.8～56.5％。 3）间隙化合物： 同样不符合化合价规则。主要决 定于二组元的原子半 径。象过渡元 素（Fe，Cr 等）和 非金属元素
的。
当合金冷却到t3时，最后 一滴L3成分的液体也转变为 固溶体，此时固溶体的成分 又变回到合金成分3上来。
（3）（枝晶偏析）
合金的结晶只有在缓慢冷 却条件下才能得到成分均匀的 固溶体。 但实际冷速较快，结晶时固 相中的原子来不及扩散，使先 结晶出的枝晶轴含有较多的高 熔点元素（如Cu-Ni合金中的 Ni）, 后结晶的枝晶间含有较 多的低熔点元素(如Cu-Ni合金 中的Cu)。
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3.固溶体的微观不均匀性 3.固溶体的微观不均匀性
固溶体中溶质原子的分布方式主要取决于同类原子间 固溶体中溶质原子的分布方式主要取决于同类原子间 结合能量E 和异类原子间的结合能 的结合能E 结合能量EAA、EBB和异类原子间的结合能EAB的相对大小 如果E 则溶质原子倾向于呈无序分布； 如果EAA≈EBB≈EAB ，则溶质原子倾向于呈无序分布； 如果( 则溶质原于呈偏聚状态； 如果(EAA + EBB)／2＜EAB ，则溶质原于呈偏聚状态； 如果( 如果 ( EAA + EBB ) ／ 2 ＞ EAB ， 则溶质原子呈部分有序或 完全有序排列。 完全有序排列。
无限固溶体只能是置换固溶体，但置换固溶体不一定是 无限固溶体只能是置换固溶体， 无限固溶体。 无限固溶体。
置换固溶体示意图
置换固溶体中大小溶质原子引起的点阵畸变
1. 置换固溶体
Fig.2.2 Crystal lattices showing point defects
2. 间隙固溶体
间隙固溶体的的溶质原子是一些原子半径小于0 间隙固溶体的的溶质原子是一些原子半径小于 0 . 1 nm 的非金属元素（如C、N、H、O、B）。 的非金属元素（ r>41 41% 其形成条件是 △r>41% 或 r质/r剂<0.59 间隙固溶体只能是有限固溶体,一般溶解度较小。 间隙固溶体只能是有限固溶体 , 一般溶解度较小 。 如 ： Fe（ Wt=0 0218% Fe（ 碳 在 α-Fe（ 最 大 Wt=0.0218%） 和 γ-Fe（ 最 大 Wt=2 11% 中形成的间隙固溶体为有限固溶体。 Wt=2.11%）中形成的间隙固溶体为有限固溶体。 影响间隙固溶体溶解度的因素： 影响间隙固溶体溶解度的因素： 溶剂的晶格类型：fcc、 （1）溶剂的晶格类型：fcc、bcc （2）溶质原子半径
3.固溶体的微观不均匀性 3.固溶体的微观不均匀性
固溶体中溶质原子的分布并不完全无序 一般认为在热力学上处于平衡状态的无序固溶体中, 。 一般认为在热力学上处于平衡状态的无序固溶体中 , 溶质原子分布在宏观上均匀 宏观上均匀, 微观上不均匀。 溶质原子分布在宏观上均匀,在微观上不均匀。 在一定条件下, 在一定条件下,溶质原子和溶剂原子在整个晶体中 按一定的顺序排列起来,形成有序固溶体。 按一定的顺序排列起来 ,形成有序固溶体 。 有序固溶 体中溶质原子和溶剂原子之比是固定的, 体中溶质原子和溶剂原子之比是固定的 ,可以用化学 有序固溶体结构称为超点阵。 分子式来表示,因此把有序固溶体结构称为超点阵 分子式来表示,因此把有序固溶体结构称为超点阵。 例如： Cu-Al合金中 Cu:Al原子比是 合金中, 原子比是1 例如 ： 在 Cu-Al 合金中 , Cu:Al 原子比是 1 :1 或 3 :1 从液态缓冷条件下可形成有序的超点阵结构, 时 , 从液态缓冷条件下可形成有序的超点阵结构 , 用 CuAl或 Al来表示 来表示。 CuAl或Cu3Al来表示。
2.3.1 固溶体
固溶体( 固溶体(solid solution) 分类: 分类: (3)按溶质原子在溶剂中的分布特点分类 无序固溶体： 无序固溶体：溶质原子在溶剂晶格的阵点上或间隙中任意 分布,无规律性。 分布,无规律性。 有序固溶体： 有序固溶体：溶质原子按一定比例和有规律分布在溶剂晶 格的阵点上或间隙里。 格的阵点上或间隙里。 按基体类型分类： (4)按基体类型分类： 第一类固溶体(一次固溶体) 第一类固溶体(一次固溶体)： 以纯金属为基形成的固溶体。 以纯金属为基形成的固溶体。 第二类固溶体(二次固溶体) 第二类固溶体(二次固溶体)： 以化合物为基形成的固溶体。 以化合物为基形成的固溶体。
有序固溶体－短程（部分）有序 有序固溶体－短程（部分）
有序固溶体－ 长程（完全）有序— 有序固溶体－ 长程（完全）有序—超结构
有序固溶体－ 有序固溶体－偏聚
1. 置换固溶体
置换固溶体一般在金属元素之间形成，可有限互溶， 置换固溶体一般在金属元素之间形成，可有限互溶，也可无限 互溶，影响溶解度因素为： 互溶，影响溶解度因素为： 晶体结构类型： 结构类型相同或相近， 具有较大的溶解度。 ( 1 ) 晶体结构类型 ： 结构类型相同或相近 ， 具有较大的溶解度 。 晶体结构相同是形成无限固溶体的必要条件。 晶体结构相同是形成无限固溶体的必要条件。否则只能形成 有限固溶体。 有限固溶体。 原子尺寸因素： (2)原子尺寸因素： 原子尺寸因素可用△ =[（ 100%来描述。 原子尺寸因素可用△r =[（r剂-r质）/r剂]×100%来描述。 在其它条件相近时, 15% 溶解度较大, 在其它条件相近时, 当△r <15% 时，溶解度较大,甚至可形成 无限固溶体；反之当△ 15% 溶解度较小。 无限固溶体；反之当△r ＞15% 时，溶解度较小。 铁基合金中， r<8 才能形成无限固溶体。 如:铁基合金中，△r<8%才能形成无限固溶体。 铜基合金中，△r<10%才能形成无限固溶体。 铜基合金中， r<10%才能形成无限固溶体。 10
合金相分类：固溶体（基体相）和中间相（强化相） 合金相分类：固溶体（基体相）和中间相（强化相） 固溶体——以某一组元为溶剂， 在其晶体点阵中溶入 以某一组元为溶剂， 固溶体 以某一组元为溶剂 其它组元原子(溶质原子) 其它组元原子 ( 溶质原子 ) 所形成的均匀混合的固态 溶体（固体溶液） 铁素体、 溶体（固体溶液）. 如 铁素体、奥氏体 它保持着溶剂的晶体结构类型 溶剂的晶体结构类型。 它保持着溶剂的晶体结构类型。 中间相——如果组成合金相的异类原子有固定的比例， 如果组成合金相的异类原子有固定的比例， 中间相 如果组成合金相的异类原子有固定的比例 所形成的固相的晶体结构与组成组元均不相同， 所形成的固相的晶体结构与组成组元均不相同 ， 则 称这种合金相为中间相。 渗碳体（Fe3 称这种合金相为中间相。如 渗碳体（Fe3C） 中间相可以用分子式来大致表示其组成。
间隙固溶体示意图1 间隙固溶体示意图1
间隙固溶体示意图2 间隙固溶体示意图2
间隙固溶体中的点阵畸变
α－Fe的八面体间隙 Fe的八面体间隙
γ－Fe的八面体间隙 Fe的八面体间隙
C（或N）在α-Fe 、γ-Fe中的溶解度不同？ （ 中的溶解度不同？ ） 中的溶解度不同 C、N在α-Fe（或γ-Fe）中的溶解度不同？ 、 在 （ ）中的溶解度不同？
1. 置换固溶体
置换固溶体一般在金属元素之间形成，可有限互溶， 置换固溶体一般在金属元素之间形成，可有限互溶， 也可无限互溶，影响溶解度因素为： 也可无限互溶，影响溶解度因素为： 晶体结构类型： (1)晶体结构类型： 原子尺寸因素： (2)原子尺寸因素： (3)电化学因素（电负性因素）： 电化学因素（电负性因素） 溶剂与溶质的电负性差越大,溶解度越小。 溶剂与溶质的电负性差越大 , 溶解度越小 。 但相 差很大时， 两者间亲和力大, 差很大时 ， 两者间亲和力大 , 易于形成中间相而不利溶体( 固溶体(solid solution) 分类: 分类: (1)按溶质原子在溶剂晶格中所占位置分为： 按溶质原子在溶剂晶格中所占位置分为： 置换固溶体(substitutional solid solution)： 置换固溶体( solution)： 溶质原子置换了溶剂晶格中部分溶剂原子。 溶质原子置换了溶剂晶格中部分溶剂原子。 间隙固溶体( 间隙固溶体(interstitial solid solution) ： 溶质原子分布于溶剂晶格间隙中。 溶质原子分布于溶剂晶格间隙中。
2.3 合金的相结构
概 述
1. 合金(alloy)----两种或两种以上的金属或金属与非金属 合金(alloy)-------两种或两种以上的金属或金属与非金属 经冶炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。 具有金属特性的物质 经冶炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。 组元----组成合金的基本单元。 ----组成合金的基本单元 组元----组成合金的基本单元。 组元可以是纯元属,也可以是化合物.如Fe、C、Fe3C 组元可以是纯元属,也可以是化合物. Fe、 根据合金的组元数目分二元合金、三元合金和多元合金。 根据合金的组元数目分二元合金、三元合金和多元合金。 二元合金 2. 组织(structure)----材料中的直观形貌,可以用肉眼观 组织(structure)----材料中的直观形貌, ----材料中的直观形貌 察到,也可以借助于放大镜、显微镜观察到的微观形貌。 察到,也可以借助于放大镜、显微镜观察到的微观形貌。 宏观组织:肉眼或是20倍放大镜观察所呈现的形貌。 20倍放大镜观察所呈现的形貌 宏观组织:肉眼或是20倍放大镜观察所呈现的形貌。 微观组织（显微组织） 显微镜观察所呈现的形貌。 微观组织（显微组织）:显微镜观察所呈现的形貌。 单相组织、 单相组织、多相组织 phase)----合金中具有同一聚集状态,同一化学成分、 ----合金中具有同一聚集状态 3. 相(phase)----合金中具有同一聚集状态,同一化学成分、 同一晶体晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。 同一晶体晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组成部分。 单相合金、 单相合金、多相合金
固溶体的两种类型（置换和间隙） 固溶体的两种类型（置换和间隙）
2.3.1 固溶体
固溶体( 固溶体(solid solution) 分类: 分类: (2)按固溶度 溶质原子在溶剂原子中的溶解度)大小分: 按固溶度( (2)按固溶度(溶质原子在溶剂原子中的溶解度)大小分: 有限固溶体：在一定条件下,溶质原子在溶剂中的溶 有限固溶体：在一定条件下, 解量有一个极限,超过这个限度就形成新相。 解量有一个极限,超过这个限度就形成新相。 无限固溶体(连续固溶体) 无限固溶体(连续固溶体)：溶质原子可以任意比例溶 入溶剂晶格中形成。 CuAuTi-Zr····， 入溶剂晶格中形成。如: Cu-Ni; Au-Ag; Ti-Zr ， 结构相同是无限互溶的前提条件。 结构相同是无限互溶的前提条件。