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材料科学基础-§2-3 固溶体的晶体结构

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§2-3 固溶体的晶体结构

§2-3 固溶体的晶体结构
4 金属间化合物的晶体结构
中间相：两组元A和B组成合金时，除了可形成以A或B为 基的固溶体外，还可形成晶体结构与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，故通常称 这些相为中间相。 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 键相混合的一种结合方式，具有金属性，也称金属间化合物。 包括： 正常价化合物（Valence Compound) 电子化合物（Electron Compound) 原子尺寸因素有关的化合物(Size-Factor Compound)
r1 − r2 Δ= r1
经验证明： 当Δ<15%时，溶质和溶剂之间有可能形成连续固溶体； 当Δ=15~30%时，溶质和溶剂之间可以形成有限固溶体； 当Δ>30%时，溶质和溶剂之间不生成固溶体，仅在高温下 有少量固溶。
（2）晶体结构类型 连续固溶体必要条件：具有相同的晶体结构（不是充分 条件）。 晶体结构不同，最多只能形成有限型固溶体（满足尺寸 条件前提下）。 MgO-NiO 、 Al2O3-Cr2O3 、 Cu-Ni 、 Cr-Mo 、 Mo-W 、 Ti-Zr：连续固溶体。 Fe2O3—Al2O3，Δ=18.4%，有限固溶体。 注意例外：PbZrO3-PbTiO3系统。
（3）电价因素 连续固溶体必要条件：原子价（或离子价）相同（不是充 分条件）。 如果价态不同，则最多只能生成有限固溶体（满足尺寸条 件前提下）。 在生成有限固溶体条件下，价态差别越大，固溶度降低。 Cu溶剂： Zn 2价 —— 38%；Ga 3价 —— 20% Ge 4价 —— 12%；As 5价 —— 7% 高价在低价中的固溶度 > 低价在高价中的固溶度。
拓扑密堆相(TCP相) 定义：大小金属原子的一定比例搭配（固定的原子比），形成 的新相配位数大于12，或致密度大于0.74，统称为拓扑密堆结 构相。属于这类结构的有：Laves相、σ相结构等。 Laves相 化学式：AB2 形成条件：A原子半径大，B原子半径小，rA:rB=1.25 代表：MgCu2、MgZn2、MgNi2（Mg合金中的重要强化相） σ相 化学式：AB或AxBy 存在于过渡族金属元素组成的合金中 对合金性能有害：不锈钢中出现σ相，引起晶间腐蚀和脆性 耐热钢中出现σ相，引起脆性

《材料科学基础》名词解释

《材料科学基础》名词解释

《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。

第三节固溶体的结构

第三节固溶体的结构
正常价化合物--------受电负性控制 间隙化合物-----------受原子尺寸控制 电子化合物--型: NaCl 立方 ZnS和六方ZnS 金红石, 萤石, 反萤石
AB2和A2B型:
二、电子化合物
金属原子 Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt Cu, Ag, Au Be, Mg, Zn, Cd, Hg Al, In, Ga Sn, Si, Ge, Pb 价电子数 0 1 2 3 4
1.离子尺寸因素 形成固溶体条 件：
R1 − R 2 < 15 % R1
R1>R2
本质：固体膨胀系数>15%,开始融化
热振动的振幅达到键长的15%, 开始熔化
2.晶体结构因素 晶体结构相同是形成连续固溶体的必要条件
3.电负性相近⊿χ<0.4 4.电子浓度因素:
电子浓度是指合金中各组元电子总数与原 子总数之比 e ZA ZB = + a 1− X A X B
三、填隙型固溶体
1. 结构间隙大小起决定作用 2. MgO 3. TiO2 岩盐结构 Mg占据全部八面体空隙 金红石 Ti占据1/2八面体空隙
低温ZrO2 萤石型 Zr 的配位数为8,体心空隙 沸石 笼状结构 空旷 沸石>萤石>金红石>岩盐
固溶度:
电中性,
引起晶格常数变化
第四节 金属间化合物
金属间化合物中各组元的原子占据一定 位置,呈有序排列
3.拓扑密堆相 晶体结构符合拓扑学规律, 两种大小不 同的原子构成的高密度和高配位数合金. 1.拉弗氏相 2.σ相 3.Cr3Si
Cr周围有10 个Cr 和4Si, CN=14
Si周围有12个 Cr, CN=12

材料科学基础 第二章 固体材料的结构

材料科学基础 第二章 固体材料的结构

第二章固体材料的结构固体材料的各种性质主要取决于它的晶体结构。

原子之间的作用结合键与晶体结构密切相关。

通过研究固体材料的结构可以最直接、最有效地确定结合键的类型和特征。

固体材料主要包括：金属、合金、非金属、离子晶体、陶瓷研究方法：X光、电子、中子衍射——最重要、应用最多§2-1 结合键结合键——原子结合成分子或固体的结合键决定了物质的物理、化学、力学性质。

一切原子之间的结合力都起源于原子核与电子间的静电交互作用（库仑力）。

不同的结合键代表了实现结构）的不同方式。

一、离子键典型的金属与典型的非金属元素就是通过离子键而化合的。

从而形成离子化合物或离子晶体由共价键方向性特点决定了的SiO2四面体晶体结构极性共价键非极性共价键五、氢键含有氢的分子都是通过极性共价键结合，极性分子之间结合成晶体时，通过氢键结合。

例如：H 2O ，HF ，NH 3等固态冰液态水§2-2 金属原子间的结合能一、原子作用模型固态金属相邻二个原子之间存在两种相互作用：a) 相互吸引——自由电子吸引金属正离子，长程力；b) 相互排斥——金属正离子之间的相互排斥，短程力。

平衡时这二个力相互抵消，原子受力为0，原子处于能量最低状态。

此时原子间的距离为r0。

§2-3 合金相结构基本概念♦合金——由两种或两种以上的金属或金属非金属元素通过化学键结合而组成的具有金属特性的材料。

♦组元、元——组成合金的元素。

♦相——具有相同的成分或连续变化、结构和性能的区域。

♦组织——合金发生转变（反应）的结果，可以包含若干个不同的相，一般只有一到二个相。

♦合金成分表示法：(1) 重量（质量）百分数A-B二元合金为例m B——元素B的重量(质量m A——元素A的重量(质量合金中的相分为：固溶体，化合物两大类。

固溶体金属晶体(溶剂)中溶入了其它元素(溶质)后，就称为固溶体。

一、固溶体的分类：♦按溶质原子在溶剂中的位置分为：置换固溶体，间隙固溶体♦按溶解度分为：有限固溶体，无限固溶体♦按溶质原子在溶剂中的分布规律分为：有序固溶体，无序固溶体置换固溶体：溶质原子置换了溶剂点阵中部分溶剂原子。

材料科学基础第2章

材料科学基础第2章

晶胞示意图
晶胞大小和形状表示方法
晶胞大小和形状表示方法为：
晶胞的棱边长度ａ、ｂ、ｃ（称为点阵常数、晶格常 数(lattice constants/parameters))； 棱边的夹角为α、β、γ（称为晶轴间夹角）。 选取晶胞的原则： 1、应反映出点阵的高度对称性 2、棱和角相等的数目最多 3、棱边夹角为直角时，直角数目最多 4、晶胞体积最小
晶面指数（hkil）其中i=-（h+k）
晶向指数 [uvtw] 其中t=-（u+v）
六方晶系按两种晶轴系所得的晶面指数和晶向 指数可相互转化：
六方晶系的晶向（面）指数示意图
六方晶系的一些晶向（面）指数
4.晶带
晶带——所有平行或相交于同一直线的晶面构成一个 晶带，此直线称为晶带轴。属此晶带的晶面称为共 带面。 晶带定理：同一晶带上晶带轴[uvw]和晶带面（hkl） 之间存在以下关系：hu+kv+lw=0 通过晶带定理可以求晶向指数或晶面指数。 a) 求两不平行的晶面（h1k1l1）和（h2k2l2）的晶 带轴。 b) 求两个不平行的晶向[u1v1w1]和[u2v2w2]所决定 的晶面。
面心立方八面体间隙面心立方Biblioteka 面体间隙面心立方四面体间隙
面心立方四面体间隙
面心立方原子堆垛顺序
面心立方晶体的 ABCABC 顺序密堆结构
2.体心立方晶格(特征）
原子排列:晶胞八个顶角和晶胞体心各有一个原子 点阵参数:a=b=c，α=β=γ=90º 晶胞中原子数:n=8×1/8＋1=2个 3 原子半径: 4R 3a, R a
三种典型金属晶体结构刚球模型
三种典型金属晶体结构晶胞原子数
原子半径与晶格常数
三种典型金属晶格密排面的堆垛方式

材料科学基础第二章2_固溶体+几种规则

材料科学基础第二章2_固溶体+几种规则

• 影响因素：
(1) 间隙式溶质原子的强化效果 > 置换式
(2) d越大，或固溶度越小，则固溶强化越明显
28
3、物理性能（physical properties）与成分关系
• 密度（density）、电阻率（resistivity）……
• 以对电阻率的影响为例：
溶质原子的溶入，破坏了纯
溶剂的周期性势场，在溶质附
• 定性的、否定的规则
• H－R规则的应用－－Darken-Gurry图
23
X
X0+0.4
电负性
X0
X0－0.4
0.85R0
R0
1.15R0
Goldschmid 原子半径
Darken-Gurry graphic
R
在椭圆内，固溶度可
能很大，但不一定会形
成S.S
在椭圆外，固溶度必
然很小。（主要应用是
➢ 无序固溶体（disordered S.S.）－－溶质原子可以在溶剂中
的任何可能的位置。例如铁素体中碳原子可以位于任何一
个八面体间隙中，是无序固溶体。
8
4、根据原子排列的周期性
➢ 有序固溶体特征（ ordered S.S.）－－
（1）异类原子相互吸引，同类原子尽可能远离
（2）溶质和溶剂原子占据各自的Bravis点阵（分点阵），固
dA
• d－Goldschmid 原子直径
17
(2). 负电价效应：
• 如果 x 相差太大（ x > 0.4），则固溶度极小
•
x 相差大时易形成化合物。
• 电负性一般采用Gordy形式，即：
+1
= 0.31
+ 0.5

材料科学基础 (上海交通大学)PPT课件


注:计算时过渡族元素时价电子数视为0。
电子浓度、相、结构对应关系如下：
C电子==7/4（即21/12） ε 密排六方结构
C电子==21/13
γ 复杂立方结构
C电子==3/2（即21/14） β 体心立方结构
β－Mn 复杂立方或密排六方结构
电子价化合物具有金属特性,具有高熔点、高硬度但塑性低,与固 溶体适当搭配使合金得到强化最,作新课为件 非Fe合金中重要组成相。 28
特点： ①由配位数为12、14、15、16的配位多面体堆垛而
成； ②呈层状结构。 类型：①Lavs相
②σ相
最新课件
33
Lavs相
形成的条件：
（1）原子尺寸因素。A原子半径略大于B原子，其 理论值为rA/rB=1.255，而实际比值约在 1.05～1.68之间；
（2）电子浓度。一定的结构类型对应着一定的电 子浓度。 Lavs相形晶体结构有三种类型。典型 代表为MgCu2、MgZn2、MgNi2,与电子浓 度对应关系见表2.12（P52）
最新课件
25
2.3.2 中间相
➢ 中间相是合金组元间发生相互作用而形成的一 种新相,它可以是化合物,也可以是以化合物为基 的固溶体(二次固溶体),一般可以用化学分子式 来表示,但不一定符合化合价规律。
➢ 中间相中原子的结合方式为金属键与其它结合 键相混合的方式。它们都具有金属特性。
➢ 中间相如：钢中Fe3C、铝铜合金中CuAl、黄 铜中CuZn、半导体中GaAs、形状记忆合金中 NiTi和CuZn、核反应堆材料中Zr3Al、储氢能 源材料中LaNi5等。
结构。例如:A2B型 Mg2Pb Mg2Sn Mg2Ge Mg2Si AB型 MgS MnS FeS
正常价化合物在常温时有很高的硬度和脆性。在工业合金中,能 起到提高材料强度和硬度的作用,称为强化相。如Al－Mg－Si 合金中Mg2Si；但有时也是有害相,如钢中FeS会引起钢的脆性。

第三章 固溶体

Jiangsu University
材料科学基础
组分缺陷
[例如] 焰熔法制备尖晶石单晶 • 用MgO和Al2O3熔融拉制镁铝尖晶石单晶，往往得不到纯尖 晶石，而生成富铝尖晶石，尖晶石中的MgO:Al2O31:1，尖 晶石与Al2O3形成固溶体时有：2Al3+3Mg2+ 缺陷反应式为：
Al2O3 2 Al
材料科学基础
一. 固溶体
• 固溶体 ——类似于液体中含有溶质的溶液，晶体中含有外 来杂质原子的一种固体的溶液
• 凡在固态条件下，一种组份（溶剂）内“溶解”了其它组分（溶质） 而形成的单一、均匀的晶态固体。
• 在固溶体中不同组分的结构基元之间是以原子尺度相互混合的，这种
混合并不破坏原有晶体的结构。 • 但是外来组分占据了晶体中晶格结点的一些位置，破坏了基质点排列 的有序性，引起周期势场的畸变，造成结构不完整。 • 固溶体可以在晶体生长过程中形成，也可以从溶液或溶体中析晶时形 成，还可以通过烧结过程由原子扩散而形成。
置而形成的固溶体。
影响形成间隙固溶体的因素： (1) 溶质原子的半径小和溶剂晶格结构中有未充满的大空隙 （如八面体空隙），容易形成间隙固溶体。 例如在面心立方格子结构的 MgO，只有四面体空隙可以利 用；而TiO2晶格中还有八面体空隙可以利用。 在萤石结构中则有配位数为 8的较大空隙存在；在架状硅
酸盐矿物沸石结构中的空隙就更大。
Jiangsu University
材料科学基础
3、固溶强化
定义：固溶体的强度与硬度往往高于各组元，而塑性则较低， 称为固溶强化。 固溶强化的特点和规律：固溶强化的程度(或效果)不仅取决 与它的成分，还取决与固溶体的类型、结构特点、固溶度、 组元原子半径差等一系列因素。 1 ）间隙式溶质原子的强化效果一般要比置换式溶质原 子更显著。 2 ）溶质和溶剂原子尺寸相差越大或固溶度越小，固溶 强化越显著。

材料科学基础章作业参考答案

作业参考答案第1章1. 结点数：7×2+3=17原子个数=1（底面中心）×0.5×2+6×1/6×2+3=1+2+3=6r=a/2配位数=1274.07401.02()660sin2221/[(6343≈=⨯⨯⨯︒⨯⨯⨯=rrrπ致密度2. α-Fe——BCC每个晶胞中有2个原子，质量=55.847×2/(6.02×1023)=18.554×10-23(g)体积=a3=(0.2866×10-7)=2.3541×10-23(cm3)872.7357.2554.18===体积质量ρ或直接用式（1.5）计算。

3.概念：晶面族、晶向族)101()011()110()101()011()110(}110{+++++={123}=(见教材P23)晶向族用上述同样的方法。

4. 晶面指数的倒数=截距如211)102(1)102(，，的截距∞==（102）)211()312( [110] ]021[]213[5.晶向指数：]101[和]011[6.7.8. 9. (略，不要求) 10．设晶格常数为a22100a =）面密度（ 785.048210022==⨯=ππr r ）面致密度（ 222110a=）面密度（ 555.02428211022==⨯=ππrr ）面致密度（2234321111a r ==）面密度（ 906.03232111122==⨯=ππr r ）面致密度（ 11. (略，不要求)12. (略，不要求) 13. 6/2+12/4=614.立方晶系晶面间距计算公式： 222lk h na d ++=① )nm (143.0286.02100121222100=⨯=++=ad)011()110()112(]011[]212[]111[)nm (202.0286.021011222110=⨯=++=a d)nm (0764.0286.0141321222123=⨯=++=a d②)nm (1825.0365.02100121222100=⨯=++=ad)nm (2107.0365.031111222111=⨯=++=a d)nm (09125.0365.042121121222112=⨯=++=ad③(略，不要求)15. (略，不要求) 16. (略，不要求)一、 单项选择题。

北京科技大学材料科学基础A第2章-固态结构(3)

第三节 合金相结构
由两种或多种元素组成、以金属元素为主体、大多通 过冶炼或熔合而成、并在宏观上具有一般金属元素所 具有的共同特征，这一类材料或物质通称为合金。
纯金属 + 异类原子
怎样进入主组元中
代位固溶体结构 间隙固溶体结构 金属间化合物类型
第三节 合金相结构
一. 影响合金相结构的基本因素 1. 异类原子间的相互作用 异类原子间的相互作用与同类原子间的相互作用相比： ≈ 不使能量变化 均匀混合 > 使能量降低 有序固溶体 金属间化合物 正常价化合物 < 使能量升高 各自集聚、各自固有的晶体结构 2. 原子相对尺寸因素 原子尺寸差异，使得点阵发生畸变，引起能量升高， 量 变 结构变得不稳定，结构类型发生变化。 质 变
第三节 合金相结构
元素周期表中 同一周期 原子序数 负电性 同一族 原子序数 负电性
组元间负电性相差越大，
有利于形成化合物，不利于形成固溶体。
形成的化合物越稳定，固溶体的固溶度越小。 当电负性差小于0.4～0.5时，才有可能获得较大的固溶度。 金属元素 + VIA S、Se、Te, VA P、As、Sb、Bi, IVA Si、Ge、Sn、P
合金元素原子百分数
给定金属晶体结构，电子浓度有限，超过限度， 结构不稳定，发生改组 一价fcc, C电子<1.4（1.36） 一价bcc，C电子<1.5（1.48）
第三节 合金相结构
电子浓度确定困难： ① 每个原子不一定都贡献价电子； ② 变价金属的原子价随条件而变； ③ 过渡金属的 ns 层电子既可以为价电子， 又可以进入(n-1)d层和(n-2)f层， 而 (n-1)d层和(n-2)f层的电子又可能贡献价电子。 对于过渡金属的价电子数，通常有两种处理方法： 按零处理； 确定为除去与惰性气体相当的满壳层电子以外的所有电子。
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' Fi
2FF
YCa 代表 Y 3 占据 Ca 2 的位置， Fi' 代表填隙 F 。
四. 有序固溶体及固溶体的微观不均匀性
完全无序 完全有序 部分有序 偏聚
§2-4 金属间化合物的晶体结构
化合物是构成的组元相互作用，生成不同与任何组元 晶体结构的新物质。 化合物结构的特点，一是有基本固定的原子数目比， 可用化学分子式表示，二是晶体结构不同于其任何组元。 在以下将学习的相图中，它们的位置都在相图的中间，所 以也称为中间相。中间相可以是化合物，也可以是以化合 物为基的固溶体（第二类固溶体或称二次固溶体）。 中间相通常可用化合物的化学分子式表示。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）相混合的一种结合方式。因此， 它们都具有金属性，也称金属间化合物。 1. 正常价化合物（Valence Compound) 2. 电子化合物（Electron Compound) 3. 原子尺寸因素有关的化合物(Size-Factor Compound)
Thanks
一.置换固溶体
(Substitutional Solid Solution)
溶质原子取代了溶剂 中原子或离子而形成的固 溶体就称为置换固溶体。 MgO-CoO MgO-CaO PbTiO3-PbZrO3 Al2O3-Cr2O3
Al2O3晶体中溶入一定量Cr2O3 生成红宝石，可以用作饰品及激 光器。
拓扑密堆相(TCP相)
同种类的等直径原子球堆垛，配位数最大为12，最大 致密度为0.74。如果都是金属原子（性质接近），尺寸尽 管有一定的相差，以大小原子的一定比例搭配（固定的原 子比），形成的新相配位数大于12，或致密度大于0.74， 统称为拓扑密堆结构相。
属于这类结构的有：β -W结构、Laves相、σ பைடு நூலகம்结构等。 结构的细节从略。
一. 正常价化合物
两组元服从原子价规律而生成的化合物。 通常是金属元素与非金属元素组成，组元间电负性差起主 要作用，两组元间电负性差较大，它们符合一般化合物的原子 价规律。 结合键为离子键：MnS、Al2O3、TiN、ZrO2等； 结合键为共价键：SiC； 少数也有金属键：Mg2Pb。
结构：NaCl、CaF2
§2-3 固溶体的晶体结构
固溶体（Solid solution ）：一些元素进入某一组元 的晶格中，不改变其晶体结构，形成的均匀相。
无限固溶体 按固溶度分 有限固溶体 置换式固溶体 无序固溶体 按溶质原子所占位置 按原子排列的程序性分 固溶体 有序固溶体 间隙固溶体 : 有限固溶体 端际固溶体初极固溶体 : 以纯金属为基的固溶体 按基体类型 次级固溶体 : 以金属间化合物为基的固溶体
三. 尺寸因素化合物
主要受组元的原子尺寸因素控制，通常是由过渡族金属 原子与原子半径小于0.1nm的非金属元素碳、氮、氢、氧、 硼所组成。由于非金属元素(X)与金属元素(M)原子半径比不 同，结构也有所不同。 当rX/rM<0.59时，形成具有简单晶体结构的化合物，如 fcc、bcc、hcp或简单立方，通常称它们为间隙相，相应的 分子式也较简单，如M4X、M2X、MX、MX2等。 当rX/rM>0.59时，形成的化合物的晶体结构也较复杂， 通常称它们为间隙化合物，相应的分子式也较复杂，如钢中 常见的Fe3C、Cr7C3、Cr23C6等。
四. 金属间化合物的性质和应用 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。 具有超导性质的金属间化合物，如Nb3Ge、Nb3Al、Nh3Sn、 V3Si，NbN等； 具有特殊电学性质的金属间化合物，如InTe-PbSe、GaAsZnSe等； 具有强磁性的金属间化合物,如稀土元素（Ce、La、Sm、 Pr、Y等）和Co的化合物；
注意例外：PbZrO3-PbTiO3系统。
（3）电价因素 连续固溶体必要条件：原子价（或离子价）相同；多组元 复合取代总价数相等，电中性。不是充分条件。 如果价态不同，则最多只能生成有限固溶体（满足尺寸条 件前提下）。 在生成有限固溶体条件下，价态差别越大，固溶度降低。 Cu溶剂： Zn 2价 —— 38%；Ga 3价 —— 20% Ge 4价 —— 12%；As 5价 —— 7% 高价在低价中的固溶度 > 低价在高价中的固溶度。
具有奇特吸释氢本领的金属间化合物（常称为贮氢材 料），如 LaNi5、FeTi、R2Mg17和R2Ni2Mg15。 具有耐热特性的金属间化合物，如Ni3Al、NiAl、 TiAl、Ti3Al、FeAl、Fe3Al、MoSi2、NbBe12、ZrBe12 等，不仅具有很好的高温强度，并且在高温下具有比较 好的塑性； 耐蚀的金属间化合物，如某些金属的碳化物、硼化物、 氨化物和氧化物等，在侵蚀介质中仍很耐蚀，若通过表 面涂覆方法，可大大提高被涂覆件的耐蚀性能； 具有形状记忆效应、超弹性和消震性的金属间化合物， 如 TiNi、CuZn、CuSi、MnCu、Cu3Al等，已在工业 上得到应用。
（2）晶体结构类型 连续固溶体必要条件：具有相同的晶体结构（不是充分 条件）。
晶体结构不同，最多只能形成有限型固溶体（满足尺寸 条件前提下）。
MgO-NiO、Al2O3-Cr2O3 、ThO2-UO2 、Cu-Ni、Cr-Mo、 Mo-W、Ti-Zr：连续固溶体。
Fe2O3—Al2O3，=18.4%，有限固溶体。
溶解度：一般都很小，只 能形成有限固溶体。 影响因素：原子半径和溶 剂结构。
间隙固溶体类型 ① 原子填隙： 金属晶体中比较容易发生，原子半径较小的 H、C、 B 等元素易进入晶格间隙中形成间隙型固溶体，钢： C 溶于 Fe 中 。 ② 阳离子填隙： 大部分无机离子晶体不容易出现，仅少数情况下能 够发生。 CaO 加到 ZrO2 中，加入量 < 15% 时且 1800C 才 生成： ZrO ''
2CaO 2 Ca Zr Ca i 2OO

Ca " 代表 Ca 2 占据 Zr 4 的位置， Cai 代表填隙 Ca 2 。 Zr
③ 阴离子填隙：
阴离子填隙很难生成，但却是CaF2型主要缺陷类型。
将 YF3 加到 CaF2 中，形成 (Ca1-xYx)F2+x：
YF3 YCa CaF2
质点尺寸、晶体结构和电价因素的影响
类 别 连 续 有 限
质点尺寸
晶体结构 相同
电价 相同
<15% <15% 15%<<30
% >30%
二者中至少有一个不同 二者可同可不同
不生成
二者可同可不同
三. 间隙固溶体 (Interstitial Solid Solutions) 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（填隙型）。
二. 形成置换固溶体的影响因素
（1）质点尺寸因素 —— 决定性因素。
从晶体结构的稳定观点来看，相互替代的质点尺寸 愈接近，则固溶体愈稳定，其固溶量将愈大。
r1 r2 r1
经验证明：
当<15%时，溶质和溶剂之间有可能形成连续固溶体；
当=15~30%时，溶质和溶剂之间可以形成有限固溶体； 当>30%时，溶质和溶剂之间不生成固溶体，仅在高温 下有少量固溶。
电子浓度因素： 电子浓度e/a越大，溶解度越小。e/a有一极限值，与溶剂晶体结 构有关。一价面心立方金属为1.36，一价体心立方金属为1.48。
（4）电负性因素 电负性相近，有利于固溶体的生成。
电负性差别大，倾向于生成化合物。
以 0.4 作为边界条件。 （5）温度 虽是外因，对固溶体的形成有明显影响。 温度升高有利于固溶体的形成。 （6）离子的外层电子构型和键性
性能特点：熔点、硬度、 脆性较高。
二.电子化合物 电子浓度：在金属材料(合金)中，价电子数目(e)与原子数 目(a)之比。由于溶质和溶剂的价电子数可能不同，电子浓 度 e/a = VA(1-x) + VBx。其中x为溶质的原子百分比浓度 (摩尔分数)，VA、VB分别为溶剂和溶质的价电子数。 这类化合物大多是以第Ⅰ族或过渡族金属元素与第Ⅱ 至第Ⅴ族金属元素结合而成。它们也可以用分子式表示， 但大多不符合正常化学价规律。键型：金属键（金属－金 属），有金属特性。