材料科学基础合金相结构

材料科学基础合金相结构第1页，课件共72页，创作于2023年2月2.3.1固溶体固溶体－－溶质分子完全溶于固态溶剂中，并保持溶剂元素晶格类型的合金相1.固溶体的特点固溶体的结构与溶剂相同固溶体的成分可在一定范围变化固溶体一般位于相图的两侧固溶体的强度、硬度比纯金属高，导电性下降在多相合金中，固溶体一般作为基体相第2页，课件共72页，创作于2023年2月2.固溶体的分类第3页，课件共72页，创作于2023年2月第4页，课件共72页，创作于2023年2月第5页，课件共72页，创作于2023年2月3.置换固溶体第6页，课件共72页，创作于2023年2月第7页，课件共72页，创作于2023年2月第8页，课件共72页，创作于2023年2月第9页，课件共72页，创作于2023年2月第10页，课件共72页，创作于2023年2月第11页，课件共72页，创作于2023年2月第12页，课件共72页，创作于2023年2月第13页，课件共72页，创作于2023年2月第14页，课件共72页，创作于2023年2月第15页，课件共72页，创作于2023年2月第16页，课件共72页，创作于2023年2月影响置换固溶体的其他因素———温度、冷却速度、机械合金化等第17页，课件共72页，创作于2023年2月4.间隙固溶体第18页，课件共72页，创作于2023年2月原子半径小于0.1nm的非金属元素(如H,O,N,C,B等)处于溶剂晶格结构的某些间隙位置间隙半径较小，非金属原子的溶入，将使晶胞胀大，造成点阵畸变，溶解度受限制C的原子半径为0.077nm，面心立方的γ-Fe在1148°C的八面体间隙半径为0.0535nm，造成严重畸变，溶解度9%at体心立方的α-Fe的间隙更小，C的溶解度为0.095%at第19页，课件共72页，创作于2023年2月第20页，课件共72页，创作于2023年2月影响间隙固溶体溶解度的因素间隙有限，溶解度有限——有限固溶体溶解度与溶质原子尺寸有关溶解度与溶剂间隙尺寸、形状有关，溶质原子一般位于八面体间隙之中第21页，课件共72页，创作于2023年2月5.固溶体的微观不均匀性第22页，课件共72页，创作于2023年2月第23页，课件共72页，创作于2023年2月6.固溶体的性质点阵常数a改变——置换固溶体：rB﹥rA,a增大；rB﹤rA,a减小。间隙固溶体：a增大。强度增高——固溶强化效应：随溶质含量的增加，固溶体强度、硬度升高，塑性下降的现象。是晶格畸变，阻碍位错运动的结果。电阻增加，磁性和耐蚀性改变。第24页，课件共72页，创作于2023年2月第25页，课件共72页，创作于2023年2月第26页，课件共72页，创作于2023年2月2.3.2中间相（金属间化合物）第27页，课件共72页，创作于2023年2月中间相——超过固溶体溶解度限度后，形成结构不同于组元的新相。1.中间相的特点中间相的结构不同与组元组元大致按一定的原子比结合中间相一般位于相图的中间中间相有共价键、离子键和金属键结合，以金属键为主有高的熔点、硬度，有的具有超导性在多相合金中，中间相一般作为强化相第28页，课件共72页，创作于2023年2月2.正常价化合物金属与IVA，VA，VIA族一些元素形成的化合物，随电负性差的下降由离子键、共价键到金属键，熔点下降，如Mg2Si,Mg2Sn,Mg2PbAB型－NaCl型结构(MgSe,CaSe,MnSe,SnTe,PbTe等)，闪锌矿结构或立方ZnS结构(ZnS,CdS,MgTe,CdTe,MnSe,ZnTe,SiC等)，纤锌矿结构或六方ZnS结构(ZnS,CdS,MgTe,CdTe,MnSe,AlN等)第29页，课件共72页，创作于2023年2月AB2型－CaF2结构(PtSn2,AuAl2,PtIn2等)，反CaF2结构(Mg2Si,Mg2Ge,,Mg2Pb,Cu2Se等)A2B3型正常价化合物高硬度和脆性，弥散分布在基体上起弥散强化作用第30页，课件共72页，创作于2023年2月第31页，课件共72页，创作于2023年2月第32页，课件共72页，创作于2023年2月

3.电子化合物

Cu,Ag,Au与Zn,Al,Sn合金，中间相的晶体结构稳定性由电子浓度决定－－休姆－罗塞里定律（见下表

尺寸因素也对结构有影响

金属键，熔点高，硬度、脆性大，有色金属中作强化相

AlNi晶体：当Al原子超过50%，Ni处出现空位－缺位固溶体；当Ni原子超过50%，AlNi为溶剂，溶有Ni的置换固溶体

第33页，课件共72页，创作于2023年2月第34页，课件共72页，创作于2023年2月第35页，课件共72页，创作于2023年2月第36页，课件共72页，创作于2023年2月第37页，课件共72页，创作于2023年2月4.间隙相与间隙化合物

H，B，C，N等小半径的非金属元素与过渡族金属元素形成的化合物；

rX/rM<0.59－－简单晶体结构的间隙相；rX/rM>0.59－－复杂晶体结构的间隙化合物。第38页，课件共72页，创作于2023年2月（1）间隙相第39页，课件共72页，创作于2023年2月★间隙相的成分可以在一定范围变化★间隙相可以溶解组元元素，形成以化合物为基的固溶体★间隙相之间可以形成连续固溶体，如TiC-ZrC,TiC-VC★间隙相有高硬度、高熔点，是合金工具钢及硬质合金的主要强化相第40页，课件共72页，创作于2023年2月第41页，课件共72页，创作于2023年2月第42页，课件共72页，创作于2023年2月第43页，课件共72页，创作于2023年2月一些间隙相的成分范围第44页，课件共72页，创作于2023年2月（2）间隙化合物第45页，课件共72页，创作于2023年2月

合金钢中的间隙化合物为Cr,Mn,Mo,Fe的碳化物或它们的合金碳化物，主要类型有M3C,M7C3,M23C6等。

如Cr23C6是复杂立方结构，有92个铬原子，24个碳原子；渗碳体(Fe3C)属正交晶系，有12个铁原子，4个碳原子

第46页，课件共72页，创作于2023年2月Fe3C是铁碳合金中的一个基本相，称为渗碳体。C与Fe的原子半径之比为0.3，其晶体结构为正交晶系，三个点阵常数不相等，晶胞中共有16个原子，其中12个Fe原子，4个C原子，符合Fe：C＝3：1的关系。Fe3C中的Fe原子可以被Mn，Cr，M。，W，V等金属原子所置换形成合金渗碳体；Fe3C中的C可被B置换，但不能被N置换。第47页，课件共72页，创作于2023年2月第48页，课件共72页，创作于2023年2月间隙化合物的晶体结构都很复杂。如Cr23C6。属于复杂立方结构，晶胞中共有116个原子，其中92个为Cr原子，24个为C原子，而每个碳原子有8个相邻的金属Cr原子。这一大晶胞可以看成是由8个亚胞交替排列组成的第49页，课件共72页，创作于2023年2月第50页，课件共72页，创作于2023年2月5.有序固溶体（超结构）固溶体的有序化－－某些合金高温时的短程有序缓冷到一定温度下为完全有序有序固溶体的点阵常数与无序固溶体不同，产生附加的X射线衍射线－超结构线，有序固溶体又叫超结构，超点阵超结构：面心立方的Cu3Au,CuAu,AlTi;体心立方的CuZn,FeTi,Fe3Al;密排立方的Mg3Cd,MgCd,Co3W,MoCo3

第51页，课件共72页，创作于2023年2月第52页，课件共72页，创作于2023年2月第53页，课件共72页，创作于2023年2月第54页，课件共72页，创作于2023年2月第55页，课件共72页，创作于2023年2月第56页，课件共72页，创作于2023年2月第57页，课件共72页，创作于2023年2月第58页，课件共72页，创作于2023年2月第59页，课件共72页，创作于2023年2月第60页，课件共72页，创作于2023年2月第61页，课件共72页，创作于2023年2月第62页，课件共72页，创作于2023年2月第63页，课件共72页，创作于2023年2月第64页，课件共