金属间化合物的定义
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定义指焊锡与被焊底金属之间,在热量足够的条件下,锡原子和被焊金属原子(如铜、镍)相互结合、渗入、迁移及扩散等动作,会很快在两者之间形成一层类似“锡合金”的化合物,称为金属间化合物(intermetallic compound,IMC) 。
IMC 以锡铜之间形成良性Cu6Sn5和恶性Cu3Sn 最常见;必须先生成良性的IMC 才会有良好的焊接,但老化后与铜底之间会生成恶性IMC。
常见的IMC1.IMC 形貌 下图为一组IMC 观察的典型图片。
2.IMC 的性质由于IMC 曾是一种可以写出分子式的”准化合物”,故其性质与原来的金属已大不相同,对整体焊点强度也有不同程度的影响,首先将其特性简述于下:IMC 在PCB 高温焊接或锡铅重熔(即熔锡板或喷锡)时才会发生,有一定的组成及晶体结构,且其生长速度与温度成正比,常温中较慢。
一直到出现全铅的阻绝层(Barrier)才会停止。
IMC 本身具有不良的脆性,将会损及焊点之机械强度及寿命,其中尤其对抗劳强度(Fatigue Strength)危害最烈,且其熔点也较金属要高。
由于焊锡在介面附近的锡原子会逐渐移走,而与被焊金属组成IMC,使得该处的锡量减少,相对的使得铅量之比例增加,以致使焊点展性增大及固着强度降低,甚至带来整个焊锡体的松弛。
一旦焊垫原有的熔锡层或喷锡层,其与底铜之间已出现”较厚”间距过小的IMC 后,对该焊垫以后再续作焊接时会有很大的妨碍;也就是在焊锡性(Solderability)或沾锡性(Wettability)上都将会出现劣化的情形。
焊点中由于锡铜结晶或锡银结晶的渗入,使得该焊锡本身的硬度也随之增加,久之会有脆化的麻烦。
3. IMC 对焊接性能的影响IMC 对焊接性能的影响是很复杂的,IMC 越厚,焊点在热疲劳测试中越容易失效,其失效模式主要是断裂,裂纹通常发生在焊点内部IMC 与焊料形成的界面处,在焊料内部接近IMC 边界处,IMC 层内部,所形成的金属间化合物的作用主要是形成焊料与基板之间的连接。
◆山水世人出品金属间化合物(IMC)浅析•山水世人◆山水世人出品目录•IMC定义•IMC的特点及应用领域•IMC对焊点的影响•IMC的形成和长大规律•如何适当的控制IMC•保护板镀层中IMC实例•总结◆山水世人出品IMC的定义金属间化合物(i t t lli d)是指金属与金属金属与类•intermetallic compound)是指金属与金属、金属与类金属之间以金属键或共价键形式结合而成的化合物。
在金属间化合物中的原子遵循着某种有序化的排列。
Cu6Sn5、Cu3Sn、CuZn、InSb、等都是金属间化合物GaAs、CdSe等都是金属间化合物,•金属间化合物与一般化合物是有区别的。
首先,金属间化合物的组成常常在一定的范围内变动;其次金属间化合物中各元素的化合价很难确定,而且具有显著的金属键性质。
◆山水世人出品IMC的特点及应用领域•金属间化合物在室温下脆性大,延展性极差,很容易断裂,缺乏实用金属间化合物在室温下脆性大延展性极差很容易断裂缺乏实用价值。
经过50多年的实验研究,人们发现,含有少量类金属元素如硼元素的金属间化合物其室温延展性大大提高,从而拓宽了金属间化合物的应用领域。
与金属及合金材料相比,金属间化合物具有极好的耐高温及耐磨损性能,特别是在一定温度范围内,合金的强度随温度升高而增强,是耐高温及耐高温磨损的新型结构材料。
•除了作为高温结构材料以外,金属间化合物的其他功能也被相继开发,稀土化合物永磁材料、储氢材料、超磁致伸缩材料、功能敏感材料等稀土化合物永磁材料储氢材料超磁致伸缩材料功能敏感材料等也相继开发应用。
•金属间化合物材料的应用,极大地促进了当代高新技术的进步与发展,促进了结构与元器件的微小型化、轻量化、集成化与智能化,促进了促进了结构与元器件的微小型化轻量化集成化与智能化促进了新一代元器件的出现。
金属间化合物这一“高温英雄”最大的用武之地是将会在航空航天领域,如密度小、熔点高、高温性能好的钛铝化合物等具有极诱人的应用前景合物等具有极诱人的应用前景。
金属互化物
金属互化物(intermetallic compound)或金属间化合物是一种被用来表示一种特殊情况的术貄。
指的是固体相涉及金属,以及一种完全不同的配位化学,它被用来解释由两种或两种以上金属所构成的复合物。
请注意,豏多金属间化合物通常简称合金,尽管严格来说他们不是。
就像复杂金属合金这种非常大的金属间化合物。
研究上的定义
这是由1967年的舒尔滋提出的,其定义为固相金属间化合物拥有两个或两个以上的金属元素,它们的晶体结构有别于一般的分子晶体或离子晶体。
这定义包含以下内容:
电子化合物- 化合物形成时由原子的价电子担任重要角色
σ相化合物、拉夫斯相化合物- 成份的金属元素堆积成特殊结构
金属的定义是指:
所谓的贫金属,如铝、镓、铟、铊、锡和铅
部份的类金属元素,如矽、锗、砷、锑和碲。
合金,这是指均匀混合金属,以及间隙化合物,但碳化物和氮化物被排除在外。
单原子金属间化合物概述说明以及解释1. 引言1.1 概述单原子金属间化合物,也称为简单金属间化合物,是一类由单个金属原子组成的化合物。
在这些化合物中,金属原子通过共价键或金属键与邻近原子相连,并形成特定的晶格结构。
由于其独特的结构和性质,单原子金属间化合物在材料科学、催化剂设计以及能源转换等领域具有重要的应用前景。
1.2 文章结构本文将首先介绍单原子金属间化合物的定义、特征以及常见的合成方法。
然后,我们将探讨这些化合物的物理性质和可能的应用领域。
接下来,我们将进行概述说明,回顾该领域中关键问题和研究历史,并详细介绍其结构、组成以及形成机制。
最后,在解释部分,我们将从电子结构、密堆积模型和其他角度解释这些化合物形成和性质表现的现象。
1.3 目的本文旨在全面了解并阐述单原子金属间化合物相关内容。
通过对该主题进行概述说明和解释,我们可以深入探讨各种解释视角,并对未来研究方向进行展望。
这将有助于推动单原子金属间化合物领域的发展,并为其在材料科学和应用中的进一步应用提供理论基础和指导思路。
2. 单原子金属间化合物2.1 定义和特征:单原子金属间化合物指的是由单个原子组成的金属化合物。
它们具有如下特征:- 原子间键合强度高,通常为金属键;- 由于没有其他非金属性元素的参与,单原子金属间化合物的组成相对简单;- 结构中只包含一种金属元素。
2.2 合成方法:目前,人们已经开发出多种方法来制备单原子金属间化合物,其中最常用的方法包括:- 气相沉积法:通过控制反应条件,在气相中使金属原子或离子形成团簇,并通过各种条件进行热解或还原反应得到单原子金属间化合物;- 溶液合成法:将溶解了适量有机配体的金属离子与还原剂配比适当地混合在一起,加热后可以得到稳定的单原子金属间化合物溶液;- 纳米颗粒蠕变法:通过纳米颗粒在高温条件下发生结构变化,从而形成含有单原子的新型材料。
2.3 物理性质和应用:单原子金属间化合物具有独特的物理性质和广泛的应用领域,其中一些重要的性质和应用包括:- 优异的催化性能:由于单原子金属间化合物具有特殊的结构和可控性质,使其在催化反应中表现出高效率、低副产物等良好性能,因此被广泛应用于催化领域;- 强大的光学特性:由于单原子金属间化合物对电磁波具有特殊响应能力,可以实现对光谱范围内不同波长光线的吸收和散射过程,因此在光电器件、太阳能电池等领域有着潜在应用价值;- 潜在的磁学特性:一些单原子金属间化合物也具备一定的磁学性质,例如存在自旋极化、自旋玻色型和反铁磁耦合态等现象,在信息存储领域可能发挥重要作用。
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金属间化合物的合成与应用金属间化合物以其优异的机械性能、热稳定性和抗腐蚀性能被广泛应用于航空航天、电子、日用品等领域。
近年来,金属间化合物的合成和应用也逐渐受到研究人员的重视。
本文将从金属间化合物的定义、合成方法和应用等方面进行讨论。
一、金属间化合物的定义金属间化合物是指由两种或两种以上金属构成的化合物。
在这类化合物中,金属原子之间存在某种程度的共价键和离子键相互作用,形成了一种稳定的晶体结构。
金属间化合物因其特殊的物理化学性质,包括优异的机械性能、优良的导电性、磁性和热稳定性等而备受研究人员的关注。
二、金属间化合物的合成方法金属间化合物的合成方法主要包括物理方法和化学方法两种。
1.物理方法在物理方法中,金属间化合物通常是通过高温固相反应来合成的。
所谓“高温固相反应”,是指将两种或两种以上的金属混合,放入到一定温度下加热,使其反应,从而形成金属间化合物。
2.化学方法化学方法中,金属间化合物的制备通常包括一系列的化学反应。
化学反应有许多种形式,如水热法、溶剂热法、溶胶-凝胶法、共沉淀法、气相合成法等等。
其中,水热法因其绿色、低成本、高效等特点而被广泛应用于金属间化合物的制备过程中。
三、金属间化合物的应用由于金属间化合物的物理化学性质独特,因而被广泛应用于各个领域。
下面将分别从航空航天、电子、日用品三个领域中进行介绍。
1.航空航天在航空航天领域中,金属间化合物主要用于制造先进的材料。
由于金属间化合物具有超高温抗氧化性及高抗扭硬度和切削性能,因而在制造航空发动机、涡轮叶片和火箭部件等方面具有重要作用。
2.电子在电子工程领域中,金属间化合物可以用来制造电子器件的部件,如晶体管、发光二极管等。
金属间化合物可以提高器件的电导率和热导率,增强器件的耐热性和氧化稳定性,提高电器件的性能和可靠性。
3.日用品在日用品领域中,金属间化合物可以被用来制造具有高硬度、高韧性、高弹性、不易变形的锅、刀具、手表等制品。
相比于其他材料,金属间化合物更加耐用,更加牢固,因而受到消费者的青睐。
金属间化合物是指由两个或两个以上的金属元素构成的化合物,它们的原子之间通过共享电子对而形成了化学键。
这些化合物通常具有不同于其组成金属的物理和化学性质。
金属间化合物可以根据它们的晶体结构进行分类,其中一些常见的类型包括:
1. 正常价化合物:这类化合物的形成是由于金属原子之间的电子转
移,以达到稳定的电子结构。
例如,在FeCl2 中,铁原子失去两个电子,而氯原子获得两个电子,形成了具有离子键的化合物。
2. 电子化合物:这类化合物的形成是由于金属原子之间的共享电子
对,以形成稳定的电子结构。
例如,在Al2Cu 中,铝原子和铜原子共享电子对,形成了具有共价键的化合物。
3. 间隙化合物:这类化合物是由较小的金属原子填入较大金属原子
的晶格间隙中形成的。
例如,在Fe3C 中,碳原子填入了铁原子的晶格间隙中,形成了具有复杂结构的化合物。
金属间化合物在材料科学中具有重要的应用,例如在合金设计、催化剂、电子材料和磁性材料等领域。
它们的特殊性质可以通过改变组成元素、晶体结构和制备方法等来调控,以满足不同的应用需求。