第三章材料的相结构及相图_材料科学基础第三章材料的相结构及相图第⼀节材料的相结构1.1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。
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。
影响溶解度的因素很多，主要取决于以下⼏个因素：（1）晶体结构晶体结构相同是组元间形成⽆限固溶体的必要条件。
只有当组元A和B的结构类型相同时，B原⼦才有可能连续不断地置换A原⼦，如图3-1所⽰。
(2) 原⼦尺⼨因素(3) 化学亲和⼒ (电负性因素)(4)原⼦价合⾦中的电⼦浓度可按下式计算：(3-1)式中 A--分别为溶剂；B--溶质的原⼦价；x--为溶质的原⼦数分数(％)。
图3-2 元素的电负性(虚线表⽰铁的电负性数值)1.1.2间隙固溶体溶质原⼦分布于溶剂晶格间隙⽽形成的固溶体称为间隙固溶体。
在间隙固溶体中，由于溶质原⼦⼀般都⽐晶格间隙的尺⼨⼤，所以当它们溶⼈后，都会引起溶剂点阵畸变，点阵常数变⼤，畸变能升⾼。
因此，间隙固溶体都是有限固溶体，⽽且溶解度很⼩。
1.1.3固溶体的微观不均匀性为了了解固溶体的微观不均匀性，可引⽤短程序参数。
短程序参数α定义为1.1.4固溶体的性质（1）点阵常数改变（2）产⽣固溶强化（3）物理和化学性能的变化1.2 中间相1.2.1正常价化合物1.2.2电⼦化合物1.2.3原⼦尺⼨因素有关的化合物（1）间隙相和间隙化合物(2) 拓扑密堆相1.2.4超结构(有序固溶体)⾦属间化合物由于原⼦键合和晶体结构的多样性，使得这种化合物具有许多特殊的物理、化学性能，已⽇益受到⼈们的重视，不少⾦属间化合物特别是超结构已作为新的功能材料和耐热材料正在被开发应⽤。
第⼆节⼆元系相图2.1 固溶体的类型置换固溶体⽰意图间隙固溶体⽰意图缺位固溶体⽰意图2.2 杠杆规则杠杆规则⽰意图2.3 ⼆元系相图的热⼒学性质2.3.1由吉布斯⾃由能曲线作公切线的⽅法绘制相图液态和固态的吉布斯⾃由能曲线规定纯液态NiO作为NiO的标准态，纯固态MgO 作为MgO的标准态，则形成1mol固态理想溶液时，体系的吉布斯⾃由能为1mol液态理想溶液时，体系的吉布斯⾃由能为2600K时液相和固相吉布斯⾃由能随组成的变化曲线。
