金属间化合物
金属间化合物
3. 间隙相与间隙化合物
rx/rm < 0.59 —— 结构简单 —— （称）间隙相 rx/rm > 0.59 —— 结构复杂 —— （称）间隙化合物
1）间隙相 几何： 非金属原子按一定规则位于体心、面心、密排六方的 间隙位置 —— 形成新点阵结构 ——（称）间隙相
分类：
根据非金属原子占据间隙位置、数量的不同 —— 分为 不同类型的间隙相
特点：
（1） 有成分变化 （2） 相同结构间隙相可以互溶 （3） 硬、脆、高熔点 （4） 离子键、共价键（异类大小原子间）
＋ 金属键（同类大原子间）
2）间隙化合物
小原子尺寸比间隙大很多 —— 点阵畸变严重 —— 因 此结构复杂 —— （称）间隙化合物
一般由金属与非金属形成
NaCl、ZnS、CaF2
2. 电子化合物
结构主要取决于电子浓度，原子尺寸、电负性也 有影响
电子浓度可以有一定变化范围 —— 成分可以在一 定范围变化 —— 可看作化合物为基的固溶体
有时为了维持晶胞中的电子浓度 —— 出现空位— — 称为缺位固溶体（或缺陷相）
金属键 —— （呈）金属性质
第二节 金属间化合物
一、定义
组元A + 组元B 相C 注意：
新相C的结构、性能与A、B都不同。
二、特点
1． 按一定的原子比结合（可以有小范围偏差） —— 可用化学分子式表示
2． 有序排列 由于 异类原子亲合力强 由于 电负性差异大
3． 性能不同于A、B组元 由于 结构与A、B组元不同
4． 原子尺寸差、电子浓度、电负性 决定 化合物类型
二、形成条件
内部条件：
材料熔融态粘度↑
外部条件： 冷却速度↑
金属间化合物的结构
金属间化合物的结构金属间化合物是指由两种或两种以上金属元素组成的化合物，具有特殊的结构和性质。
在金属间化合物中，金属原子以不同的方式排列，形成了多种不同的结构类型。
以下将介绍几种常见的金属间化合物结构。
1. 立方晶系立方晶系是金属间化合物中最常见的结构类型之一。
在立方晶系中，金属原子以球形或立方体的形式排列。
最典型的例子是体心立方(BCC)和面心立方(FCC)结构。
在体心立方结构中，每个金属原子都位于一个立方体的顶点和中心，而在面心立方结构中，每个金属原子都位于立方体的八个顶点和一个面心。
2. 八面体晶系八面体晶系是另一种常见的金属间化合物结构类型。
在八面体晶系中，金属原子通常以八面体的形式排列。
最典型的例子是菱形晶系和闪锌矿晶系。
在菱形晶系中，每个金属原子都与三个相邻的金属原子相连，形成一个菱形结构。
而在闪锌矿晶系中，每个金属原子都与六个相邻的金属原子相连，形成一个八面体结构。
3. 钙钛矿晶系钙钛矿晶系是一种复杂的金属间化合物结构类型，具有多种不同的变体。
在钙钛矿晶系中，金属原子和非金属原子以一定的比例混合，形成一种特殊的结构。
最典型的例子是钙钛矿(CaTiO3)和钙铁矿(CaFeO3)结构。
在钙钛矿结构中，金属原子和非金属原子分别位于八面体和四面体的顶点和中心。
4. 层状晶系层状晶系是一种特殊的金属间化合物结构类型，具有多层结构。
在层状晶系中，金属原子和非金属原子以层状的形式排列。
最典型的例子是石墨烯和层状双氧化硅结构。
在石墨烯结构中，碳原子以六边形的形式排列，形成一个平面的层状结构。
而在层状双氧化硅结构中，硅原子和氧原子以四面体的形式排列，形成一个三维的层状结构。
金属间化合物具有多种不同的结构类型，每种结构类型都具有其独特的性质和应用。
通过对金属间化合物结构的研究，可以更好地理解其性质和应用，为材料科学和化学领域的发展提供重要的理论基础。
金属间化合物
钢中的过渡族金属元素之间形成一系列金属间化合物，即是指金属与金属、金属与准金属形成的化合物。其中最主要的有σ相和Lσves相，它们都属于拓扑密排(TcP)相，它们由原子半径小的一种原子构成密堆层，其中镶嵌有原子半径大的一种原子，这是一种高度密堆的结构。它们的形成除了原子尺寸因素起作用外，也受电子浓度因素的影响。
Laves相 在二元系中，Layes相是化学式为AB2型的复杂立方或复杂六方点阵的金属间化合物，其组元A的原子半径和组元B的原子半径的比值ra／rb约1．2。Laves相的晶体结构有三种类型：(1)MgCu2型为复杂立方系。(2)MgZn2为复杂六方系。(3)MgNi2为复杂六方系。电子浓度影响到LaYeS相的晶体结构类型。过渡族金属元素之间的Laves相随着元素原子序数增高，Laves相的晶体类型发生了由复杂立方点阵→复杂六方点阵→复杂立方点阵的转变。并且Laves260相的“平均族数”不超过8。在合金钢中，Laves相是具有复杂六方点阵的MgZn2型，它们是MoFe2、wFe2、NbFe2和TiFe2。在多元合金钢中，原子尺寸较小的锰、铬和镍可取代Laves相中铁原子的位置，原子尺寸较大的合金元素处于A原子的位置，形成化学式为(w，Mo，Nb)(Fe，Ni，Mn，cr)2的复合Laves相。Layes相出现在复杂成分的耐热钢中，是现代耐热钢中的一个强化相。
合金元素在钢的转变中的作用
合金元素对钢的临影响钢中的转变，改变钢的组织，以得到不同的性能。
cr- Mn 19％～24％Cr(800℃) 6．84～6．78
Cr—Fe 43．5％～49％Cr(600 C) 7．1～7．O
Cr-Co 56．6％～61％Cr 7．3～7．2
M0一Fe 47％～50％Mo(1400℃) 7．23～7．1 7
金属间化合物要点
以密排六方结构为 基的长程有序结构 长周期超点阵 laves相 σ相 χ相 Cr3Si（β-W）相 μ 相等
Cu3Au型（L12型） CuPt型（L11型） CuAuⅠ型（L10型）等 CuZn型（B2型） Fe3Al型（D03型） Cu2MnAl型（L21型）等
Mg3Cd型（D019型）等
CuPt型（L11型）
2.2.1几何密排相特点
以面心立方结构为基 的长程有序结构
➢ CuAuⅠ型（L10型）
化学式为AB。原 面心立方（001）面 被仅由Cu原子组成的 原子面及仅由Au原子 组成的原子面交替重 叠堆垛而成。典型的 例子有
➢ 定义：由不规则的四面体填充空间的密堆结构 。 ➢ 类型：laves相，σ相，χ相，β-W相等。 ➢ 特点：晶体中的间隙完全由不规则的四面体间隙
组成，没有八面体间隙，配位数＞12，致密度＞ 0.74；原子间距极短 ，原子间电子交互作用强烈， 对称性低，滑移系少，塑性差。
2.2.1几何密排相特点
以面心立方结构为基 的长程有序结构
金属间化合物
晶体结构、结构稳定性 及电子理论
1定义
金属间化合物是指由两个或更多的金属组元或 类金属组元按比例组成的具有金属基本特性和不同 于其组元的长程有序晶体结构的化合物。
TiAl(L10)
2晶体结构分类
几何密排相 拓扑密排相
几何密排相
金属 间化 合物
拓扑密排相
以面心立方结构为 基的长程有序结构
MgZn2结构 原子半径小的Zn原子
形成四面体，原子半径大 的Mg原子占据四面体间隙 之中，本身构成一个四面 体骨架。每个Zn原子与6 个Mg原子和6个Zn原子相 邻，Zn原子的配位数为12； 每个Mg原子与4个Zn原子 和12个Mg原子相邻，Mg 原子的配位数为16。
金属间化合物
④由于存在离子键或共价键，故金属间化合物往往硬而脆（强度高，塑性差）。但又因存在金属键的成分， 也或多或少具有金属特性（如有一定的塑性、导电性和金属光泽等）。
应用介绍
金属间化合物具有与原金属不同的结晶结构和原子结构，能形成新的有序超点阵结构，具有许多与众不同的 性质，而有别于目前广泛应用的金属或合金。在近几十年里得到了快速发展，应用领域也在逐渐扩大。
（1）高温应用 金属间化合物由于具有优于高温合金的耐热性、高的比强度、高的比寿命、高的导热性和高的抗氧化性，以 及具有优于陶瓷材料的韧性和良好的热加工性而受到广泛**，尤其受到航空部门的青睐。 金属间化合物（2）电磁应用 金属间化合物作为电磁材料是功能材料的一个分支，广泛应用于能源、通讯等领域。制成的磁性元器件具有 多种功能，如转换、传递、处理信息和存储能量等。 （3）超导材料 限制超导材料广泛应用的主要问题是超导转变温度太低，附加的冷却设备复杂。 （4）其他应用 用做贮氧材料、牙科材料等。
术语介绍
两种金属的原子按一定比例化合，形成与原来两者的晶格均不同的合金组成物。
金属间化合物 金属间化合物与普通化合物不同，其组成可在一定范围内变化，组成元素的化合价很难确定， 但具有显著的金属结合键。
其化学成分通常符合AmBn形式， 在金属功能材料中，有结构材料，如Ni3Ti、Ni3A1、NiAl、Fe3Al、FeAl、 Ti3Al和TiAl等可用作高温结构材料；磁性材料YCo5、 PcOsNd2Fe14B，形状记忆合金NiT，半导体材料GaAs、 InP，超导材料 Nb3Sn、V3Ga，储氢材料Lanis、FeTi、Mg2Ni等。
金属间化合物的定义
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。
金属间化合物浅析
◆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。
金属间化合物
1、什么是金属间化合物，性能特征？答：金属间化合物：金属与金属或金属与类金属之间所形成的化合物。
由两个或多个的金属组元按比例组成的具有不同于其组成元素的长程有序晶体结构和金属基本特性的化合物。
金属间化合物的性能特点：力学性能：高硬度、高熔点、高的抗蠕变性能、低塑性等；良好的抗氧化性；特殊的物理化学性质：具有电学、磁学、声学性质等，可用于半导体材料、形状记忆材料、储氢材料、磁性材料等等。
2、含有金属间化合物的二元相图类型及各自特点？答：熔解式金属间化合物相：在相图上有明显的熔化温度，并生成成分相同的液相。
通常具有共晶反应或包晶反应。
化合物的熔点往往高于纯组元。
分解式金属间化合物相：在相图上没有明显的熔解温度，当温度达到分解温度时发生分解反应，即β＜＝＞L+α。
常见的是由包晶反应先生成的。
化合物的熔点没有出现。
固态生成金属间化合物相：通过有序化转变得到的有序相。
经常发生在一定的成分区间和较无序相低的温度范围。
通过固态相变而形成的金属间化合物相，可以有包析和共析两种不同的固态相变。
3、金属间化合物的溶解度规律特点？答：（1）由于金属间化合物的组元是有序分布的，组成元素各自组成自己的亚点阵。
固溶元素可以只取代某一个组成元素，占据该元素的亚点阵位置，也可以分布在不同亚点阵之间，这导致溶解度的有限性。
（2）金属间化合物固溶合金元素时有可能产生不同的缺陷，称为组成缺陷（空位或反位原子）。
但M元素取代化合物中A或B时，A和B两个亚点阵中的原子数产生不匹配，就会产生组成空位或组成反位原子（即占领别的亚点阵位置）。
（3）金属间化合物的结合键性及晶体结构不同于其组元，影响溶解度，多为有限溶解，甚至不溶。
表现为线性化合物。
（4）当第三组元在金属间化合物中溶解度较大时，第三组元不仅可能无序取代组成元素，随机分布在亚点阵内，而且第三组元可以从无序分布逐步向有序化变化，甚至生成三元化合物。
4、金属间化合物的结构类型及分类方法？（未完）答：第一种分类方法：按照晶体结构分类（几何密排相（GCP相）和拓扑密排相（TCP相））。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
目录摘要 (1)1金属间化合物的定义 (1)2金属间化合物晶体结构 (1)2.1 金属间化合物晶体结构分类 (1)2.2金属间化合物晶体结构特点 (2)2.2.1几何密排相 (2)2.2.2拓扑密排相 (5)2.3 金属间化合物晶体结构的稳定性 (6)2.3.1几何密排相 (8)2.3.2拓扑密排相 (10)3金属间化合物的电子理论 (11)3.1金属间化合物的结合键形式 (11)3.2合金的基态性质 (12)3.3金属间化合物的电子结构方法 (13)4 总结 (16)5 参考文献 (16)金属间化合物晶体结构、结构稳定性和电子理论摘要为了促进金属间化合物在结构材料方面的应用，首先必须理解金属间化合物的晶体结构、结构稳定性及电子理论。
本文从金属间化合物的定义出发，详细介绍了金属间化合物晶体结构的分类、特点和稳定性，并且为了弄清金属间化合物的结合键形式，从合金的基态性质出发介绍了两种研究金属间化合物电子结构的方法，即第一性原理和固体与分子经验电子理论。
作者认为，金属间化合物的电子结构决定了结合键形式，而结合键形式又决定了结构类型。
根据能量最低最稳定的原则，表征晶体结构的参数应以原子结合能为主，其它参数如原子尺寸、负电性和电子浓度均不够全面，金属间化合物的电子结构计算方法也应着重计算不同结构下的原子结合能。
关键词：金属间化合物，晶体结构，结合键，基态性质，第一性原理1金属间化合物的定义金属间化合物是指由两个或更多的金属组元或类金属组元按比例组成的具有金属基本特性和不同于其组元的长程有序晶体结构的化合物。
金属间化合物具有金属的基本特性，如金属光泽、金属导电性及导热性等。
金属间化合物的晶体结构不同于其组元，为有序的超点阵结构。
组元原子各占据点阵的固定阵点，最大程度地形成异类原子之间的结合。
2金属间化合物晶体结构2.1 金属间化合物晶体结构分类图1为金属间化合物晶体结构的分类，粗略分为两类，即几何密排相（Geometrically Close-packed Phase）和拓扑密排相（Topologically Close-packed Phase）。
几何密排相是由密排面按不同方式堆垛而成的，根据密排面上A原子和B原子的有序排列方式和密排面的堆垛方式，几何密排相又分为多种类型，常见的有以面心立方结构为基的长程有序结构、以体心立方结构为基的长程有序结构、以密排六方结构为基的长程有序结构和长周期超点阵。
几何密排相有较高的对称性，位错运动滑移面较多，是有利于得到塑性的晶体结构。
我们知道，等径原子最紧密堆垛的配位数只能是12，致密度为0.74。
在这种紧密堆垛结构中存在四面体间隙和八面体间隙。
间隙最小为四面体间隙，因此这种堆垛还不是最紧密的。
拓扑密排相是通过两种（或以上）大小不同的原子堆垛排列，形成一种配位数高于12，致密度大于0.74的密排结构。
拓扑密排相是由不规则的四面体填充空间的密堆结构，特点是晶体中的间隙完全由不规则的四面体间隙组成，没有八面体间隙，原子间距极短，相邻原子间的电子交互作用强烈，对称性较低，滑移系较少，不易获得好的塑性。
图1 金属间化合物晶体结构的分类2.2金属间化合物晶体结构特点2.2.1几何密排相1）以面心立方结构为基的长程有序结构图2（a-d ）为面心立方晶胞以及以它为基础的典型晶胞。
图2b 是Cu 3Au 型（L12型）结构，其化学式为A 3B 。
面心立方晶胞（图2a ）的面心位置由Cu 原子占有，而其顶角位置由Au 原子占据。
典型的例子有Ni 3Al ，Ni 3Mn ，Ni 3Fe 等。
图2c 是CuPt 型（L11型）结构，其化学式为AB 。
原面心立方的（111）面被仅由Cu 原子组成的原子面及仅由Pt 原子组成的原子面交替重叠堆垛而成。
图2d 是CuAu Ⅰ型（L10型）结构，其化学式为AB 。
原面心立方（001）面被仅由Cu 金属间化合物 几何密排相拓扑密排相 以面心立方结构为基的长程有序结构 以体心立方结构为基的长程有序结构以密排六方结构为基的长程有序结构长周期超点阵Cu 3Au 型（L12型）CuAu Ⅰ型（L10型），等CuPt 型（L11型）CuZn 型（B2型）Fe 3Al 型（D03型） Cu 2MnAl 型（L21型）等Mg 3Cd 型（D019型）等 CuAu Ⅱ型等 laves 相σ相χ相Cr 3Si （β-W ）相μ相等MgCu 2相 MgZn 2相 MgNi 2相原子组成的原子面及仅由Au原子组成的原子面交替重叠堆垛而成。
典型的例子有CuAu，TiAl等。
[001][010]（a）（b）[100]（c）（d）图2 以面心立方结构为基的长程有序结构（a）面心立方晶胞，（b）Cu3Au型（L12型），（c）CuPt型（L11型），（d）CuAuⅠ型（L10型）2）以体心立方结构为基的长程有序结构图3（a-d）为体心立方晶胞以及以它为基础的典型晶胞。
图3b是CuZn型（B2型）结构，化学式为AB。
Cu原子占据体心位置，Zn原子占据各顶角，典型例子有AlNi，AuCd等。
图3c是Fe3Al型（D03型）结构，化学式为A3B。
Al 占据X位置，其余位置为Fe原子所占据；如果增加Al含量，Al原子将占据Y 位置，直到Al原子占满X和Y点阵位置。
当Al原子占满X和Y位置时，就成为了B2结构，化学式为FeAl。
典型例子有Cu3Al，Li3Be，Fe3Si等。
图3d是Cu2MnAl 型（L21型）结构，其化学式为A2BC。
Al原子占据B位置，Mn原子占据C位置，Cu原子占据其余位置。
典型例子有Cu2MnAl，Cu2MnSn，Ni2TiAl等。
（a）（b）（c）（d）图3以体心立方结构为基的长程有序结构（a）体心立方晶胞，（b）CuZn型（B2型）（c）Fe3Al型（D03型），（d）Cu2MnAl型（L21型）3）以密排六方结构为基的长程有序结构图4为Mg3Cd型（D019型）结构，化学式为A3B。
由4个密排六方单胞组成1个大单胞，Cd原子占据大单胞8个顶点以及1个小单胞的位置，其余点阵位置全部由Mg原子占据。
典型例子有Mg3Cd，Ni3Sn，Ni3In等。
图4 Mg3Cd型（D019型）结构4）长周期超点阵有些长程有序结构以一定大小的区域改变其位向交替地在一维或二维周期排列，这称为长周期超结构。
典型的一维长周期超结构的例子是CuAuⅡ型结构。
这种超结构单胞中原子排列和CuAuⅠ型相同，但沿着[010]方向经过5个晶胞后的5个晶胞的取向是（010）面作（a+c）/2位移；然后按此方法不断重复，如图5所示。
此类点阵多数是在具有AB或A3B成分的面心立方合金中出现。
某些AB3合金有二维长周期超结构，它们的原子在两个方向上作周期排列。
在Cu-Pd，Au-Zn，Au-Zn等合金系中皆出现这类二维长周期超点阵。
图5 CuAuⅡ型长周期超结构2.2.2拓扑密排相拓扑密排相是由不规则的四面体填充空间的密堆结构。
拓扑密排相典型结构类型有Laves相，σ相，Cr3Si（β-W）相，χ相和μ相等。
下面重点介绍Laves 相Laves相结构是以面心立方、体心立方和密排六方为基础的结构，并且广泛存在的典型结构，化学式为AB2。
其典型代表分别为MgCu2，MgZn2和MgNi2，分别称为C14型、C15型和C36型结构，其中最简单的是六方晶系MgZn2结构，结构如图6所示。
图6a为原子半径大的Mg原子排列，图6b为原子半径小的Zn原子排列。
原子半径小的Zn原子形成四面体，原子半径大的Mg原子占据四面体间隙之中，本身构成一个四面体骨架。
每个Zn原子与6个Mg原子和6个Zn原子相邻，Zn原子的配位数为12；每个Mg原子与4个Zn原子和12个Mg 原子相邻，Mg原子的配位数为16。
它可看作由配位数为12的多面体（见图7）和配位数为16的多面体（见图8）相互堆垛起来的。
（a）（b）图6 MgZn2（Laves相，六方晶系）单胞结构（a）Mg原子排列，（b）Zn原子排列图7配位数为12的多面体（（a）及其投影（b）图8 配位数为16的多面体（c）及其投影（d）2.3 金属间化合物晶体结构的稳定性相结构的影响因素包括外在因素和内在因素，外在因素有温度和压强，内在因素有原子百分比，结合能因素（吉布斯自由能），原子尺寸因素，原子序数因素，电化学因素（负电性Electronegativities），价电子因素（电子浓度Electron density）。
内在因素相互关联并非独立参量。
图9为金属间化合物的吉布斯自由能曲线。
按照“相平衡时系统总的吉布斯自由能最低”这一原则，由原子百分比和各相的吉布斯自由能曲线这两个因素，则可确定金属间化合物的相结构。
其它内在因素揭示了不同原子之间的相互作用关系，但也是相互关联，例如原子序数决定了原子的外层电子排布，因而影响负电性和电子浓度。
目前，人们只是通过一些容易计算的参量来判断相结构，例如赝势半径（Pseudo potential radii）、负电性或电子浓度1。
显然，这一做法并不全面。
图9 金属间化合物的吉布斯自由能曲线（a）金属间化合物具有一定浓度范围，（b）金属间化合物具有固定不变的成分最近，牛津大学的D. G. Pettifor引入了另一个独立因素μ（Chemical Scale），并利用这个因素将所有已知二元化合物的相结构进行排序2，引起了材料设计者的极大兴趣。
设计思路如下：第一、利用门捷列夫的元素周期表，略加修改后将每个元素排序，序号即为独立因素μ，也称为门捷列夫序数（the Mendeleev number），如图10所示。
因素μ为纯粹的由实验得到的3，但它基本符合元素周期表的排列顺序，因此它包含了原子大小及原子外层电子的排布规律。
第二、然后将所有已知二元化合物写成A1-x B x的形式，例如Ti3Al化合物写成Ti1-0.75Al0.25，x为0.25；TiAl化合物写成Ti1-1Al1，x为1。
x值相同的所有二元化合物编为一组，建立直角坐标系，其中横坐标为A元素对应的门捷列夫序数（μA值），纵坐标为B元素对应的门捷列夫序数（μB值），坐标系内的点对应A1-x B x的相结构。
图11为TiAl化合物及附近元素的相结构图（Pettifor Structure Maps）。
从以上设计思路可知，Pettifor为了判断金属间化合物的相结构，设置了两个独立的因素，即门捷列夫序数和原子百分比。
然而，这种方法只是一种将已知二元化合物的相结构的事实积累，并非一种科学规律的提炼，尽管它为揭示内在规律、预测未知化合物的相结构提供了有益的参考。
值得肯定的是，Pettifor也只用了两个独立因素就确定了相结构，因此可以预言，金属间化合物的相结构极有可能只需要两个独立因素就可确定，而且其中之一为原子百分比。