合金相基本知识-固溶体
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《材料科学基础》名词解释第一章材料结构的基本知识1、晶体材料的组织:指材料由几个相(或组织单元)组成,各个相的相对量、尺寸、形状及分布。
第二章材料的晶体结构1、空间点阵:将理想模型中每个原子或原子团抽象为纯几何点,无数几何点在三维空间规律排列的阵列2、同素异构:是指有些元素在温度和压力变化时,晶体结构发生变化的特性3、离子半径:从原子核中心到其最外层电子的平衡距离。
4、离子晶体配位数:在离子晶体中,与某一考察离子邻接的异号离子的数目称为该考察离子的配位数。
5、配位数:晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数6、致密度:晶体结构中原子体积占总体积的百分数;第三章高分子材料的结构1、聚合度:高分子化合物的大分子链是出大量锥告连成的。
大分子链中链节的重复次数叫聚合度2、官能度:指在一个单体上能和别的单体发生键合的位置数目3、加聚反应:由一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的反应;4、缩聚反应:由一种或多种单体相互混合而连接成聚合物,同时析出(缩去)某种低分子物质(如水、氨、醉、卤化氢等)的反应;5、共聚:由两种或两种以上的单休参加聚合而形成聚合物的反应。
第四章晶体缺陷1、晶体缺陷:实际晶体中与理想的点阵结构发生偏差的区域;2、位错密度:晶体中位错的数量,是单位体积晶体中所包含的位错线总长度;3、晶界:同一种相的晶粒与晶粒的边界;4、晶界内吸附:少量杂质或合金元素在晶体内部的分布是不均匀的,它们常偏聚于晶界,称这种现象为晶界内吸附;第五章材料的相结构及相图1、固溶体:当合金相的晶体结构保持溶剂组元的晶体结构时,这种相就称为一次固溶体或端际固溶体,简称固溶体。
2、拓扑密堆积:如两种不同大小的原子堆积,利用拓扑学的配合规律,可得到全部或主要由四面体堆垛的复合相结构,形成空间利用率很高、配位数较大(12、14、15、16等)一类的中间相,称为拓扑密堆积。
3、电子浓度:固溶体中价电子数目e与原子数目之比。
4、间隙相:两组元间电负性相差大,且/1≤0.59具有简单的晶体结构的中间相5、间隙化合物:两组元间电负性相差大,且/≥0.59所形成化合物具有复杂的晶体结构。
第4章,固溶体(Solid Solution)掺杂通常不改变(被掺杂)材料的结构类型。
因此掺杂即“固溶”(固溶体——原子水平均匀分散的固态溶液。
掺杂有间隙掺杂(间隙固溶体)和取代掺杂(代位固溶体),有原子掺杂(原子固溶体)和离子掺杂(离子固溶体)。
本章重点讨论形成固溶体的条件及规律。
“固溶体”科学,尚处于“经验总结”的发展阶段。
因此,对于相关“结论”/“总结”,不能绝对化。
杂质原子导入引起晶格畸变,一定区域内的原子拉或压应力,系统能量增加。
当能量增加到一定程度,主体结构不再稳定,这就是固溶极限。
“15%规律”的不严格性:掺杂导致晶格畸变和能量升高,从而限制了极限掺杂量。
晶格畸变和能量升高,不但与尺寸差(ΔR)有关,同时与掺杂原子或离子的性质有关(例如可变形性),以及主结构的键合力(材料的理论弹性模量E)有关。
材料的E 越大,掺杂原子的尺寸限制就越严格,这时ΔR可能降低到8~10%。
相反,若主体结构较为开放,E较小,ΔR可能增大到21%。
一般而言:ΔR<15%:形成连续固溶体(必要条件,而非充要条件);15%~30%:形成有限固溶体;ΔR>30%,固溶度很低或不能形成固溶体。
b) 电负性因素:掺杂原子和主结构原子的Pauling 电负性差别越大,元素周期表中距离越远,元素间易形成化合物(ΔE > 0.4),而不易形成固溶体。
另一较普遍的规律:当掺杂原子在体系中可以多种状态存在是,它的固溶度将发生改变。
物种越稳定,固溶度越小。
例如,Fe-C固溶体中,碳可有两种形态——FeC3或石墨,石墨远比FeC3稳定,因此,FeC3在Fe中的固溶度远大于C。
二元合金体系:掺杂金属原子的价电子数与主体金属 原子的价电子数差别越大,固溶度越低。
例如:Zn (二价)、Ga(三价)、Ge(四价)、As(五价)在 一价金属(Cu、Ag、Au)中的固溶度分别为38.5 at%、 19.5 at%、11.8 at%、7 at%。