金属间化合物
金属间化合物中的析出
金属间化合物中的析出金属间化合物一般是金属与非金属元素之间形成的化合物，其中金属元素的价态没有明显的变化，而非金属元素的价态有所变化，它们以催化剂的角色来发挥作用，影响到整个反应的发展脉络。
金属间化合物也是现在物理化学实验中经常使用的化合物。
析出是指金属间化合物受到溶剂、温度、压力等因素作用时分解，这时反应产物自行分开的一种过程叫做析出。
在析出过程中，原始的金属间化合物分解成各个物质对空气中形成均匀分布的微粒，这种析出的状态才称为真的析出。
析出的发生需要经过以下三个步骤：首先，金属间化合物溶解在溶剂中，发生介质条件的改变；其次，金属间化合物受外界因素影响，自行分解成各种被盐和其它物质，这些物质游离在溶剂中；最后，这些游离在溶剂中的物质形成了浓度逐渐升高的析出溶液，当浓度达到一定程度时，金属间化合物就会自然析出。
析出过程的动力学介绍可以分为三种情况：第一种是者元素强聚力作用和不稳定因素的结合，有时原子之间的结合能力会比溶解物所比较其他成键物质的熔点和汽点高极大，当受外界环境影响时就会引起析出；第二种是当溶剂作用时，盐溶于溶剂形成阳离子和阴离子，然后两种离子分别受到溶剂的化学作用和自由度的限制，会引起析出；第三种是受温度的作用，在溶质与溶剂的混合物中，温度的升高有利于析出的过程。
析出反应的热力学主要有两大概念，分别是析出反应的自由能和析出反应的熔化焓变，如果金属间化合物的分解反应自由能为负，则说明反应是自发的，因此金属间化合物就能析出；如果金属间化合物的分解反应自由能为正，则说明反应是不自发的，此时需要外来能量来激活化学反应。
从上述分析可知，金属间化合物分解必须具备两个要素才能产生析出，即符合热力学自发性要求和符合活化能要求。
因此，要使金属间化合物析出，我们需要通过调节温度、压力和溶剂来实现。
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
金属间化合物的制备
现代材料制备技术
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几种常用金属间化合物的发展状况
Ni-Al系金属间化合物
目前Ni3Al的性能已经改善的可与现有的工业合金相比， 但是大规模生产Ni3Al的加工方法还处在早期开发阶段。 目前的研究方向是利用熔铸和粉末冶金2种途径来生产 Ni3Al。事实表明，借助粉末冶金、热等静压和热挤压等 手段能够成功地加工Ni3Al。并可获得100％的密度和细小 的晶粒尺寸。不过，现在还难于用熔铸锭坯的方法来加工 Ni3Al，问题出在热轧时。但是，Ni，Al锭坯能够在高于 950℃温度下超塑性地进行锻造，生产细晶的、近净形的 零件。据称，利用双辊直接铸造工艺已经成功地生产了表 面质量高、晶粒尺寸均匀、厚度约为0.8mm的Ni3Al薄板， 还能够由熔体直接铸造出各种尺寸的棒材和条材等。
把几种金属块或金属粉末按要求的成分比例配合，经熔炼 后即可制得单相或多相金属间化合物。这时，根据所制备
化合物的熔点、蒸气压及与气体的反应等，必须相应确定
所用的电源、熔炼保护气氛等。另外，如使用的是金属粉 末，熔炼前需先压制成形及预烧结。
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(1)电阻加热
现代材料制备技术
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通常把欲合金化的元素粉末混合起来，在高能球磨机等设 备中长时间运转，将回转机械能传递给金属粉体，在回转 过程中粉体经过重复的挤压、破断、冷焊及再挤压变形， 各组分中的原子相互扩散或发生固态反应，最终达到合金 化的目的。
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3、自蔓延高温合成
自蔓延高温合成(Serf-propagating High-temperature Synthesis，缩写SHS)，又称为燃烧合成(Combustion
第九讲 金属间化合物的制备
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。
金属间化合物和第二相的区别
金属间化合物和第二相的区别
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金属间化合物和第二相是晶体学中常见的概念，它们存在着重要的不同之处。
两种材料在结构、性质、用途以及物理性质等方面都有着显著的改变。
首先，金属间化合物指的是金属原子加上非金属原子形成的化合物，其形式为乙烯，能形成高熔点、硬结晶体结构。
属间化合物的熔点通常较高，由于其作用而受到机械强度和弹性模量等性质的影响，因此，金属间化合物通常用作大部分密封件和衬套，甚至用于航空和航天等高精度应用场合。
相比之下，第二相的概念引用的是一种结构体系，它由非金属元素组成，结构较为复杂，能够形成介质结构，熔点相对较低，但结晶度也不高，有较强的耐磨性。
于该结构体系具有耐热、耐老化、抗拉强度等优点，因此第二相常用于构成硬件、电子元器件和航空航天等高精度应用场合。
此外，金属间化合物和第二相在物理性质上也存在着明显的不同。
属间化合物在结构上具有优异的机械强度和粘结性，因此，它们易于形成高密度的固体结构，这些结构具有很强的抗拉强度、抗压强度和耐热性。
而第二相结构则更灵活，具有较高的抗拉强度，是一种可以抵抗高温和大压力的良好材料。
最后，由于金属间化合物具有出色的外观和耐腐蚀性，因此常用
其制造水泵、滑触线和阀体等产品。
第二相具有改善聚合物的黏结力和耐磨性，因此它们经常用作聚合物的助剂，并用于制造橡胶和塑料制品。
总之，金属间化合物和第二相之间有着根本的不同，它们在结构、性质、用途和物理性质等方面都有着明显的改变。
此，理解这两者之间的差异，对于正确使用其材料，有着重要的作用。
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））。
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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↑
原子活动能力↓
原子重排时间短
保持液态状态
易于形成
玻璃相
第三节 陶瓷晶体相
一、结构类型
氧化物结构 硅酸盐结构
二、特点
以离子键为主，可用准确的分子式表示
三、硅酸盐结构分类：
岛状硅酸盐 —— 锆英石，硅钙石 链状硅酸盐 —— 莫莱石 层状硅酸盐 —— 高岭土，滑石 网状硅酸盐 —— 硅石
Hale Waihona Puke 第四节 玻璃相一、结构
保持液态原子排列特点 —— 杂乱无章 —— 非晶体
电负性 决定 键合性质 电负性差异大 —— 离子键成分化合物 正常价化合物 电负性相近 —— 金属键性质化合物
电子浓度 —— 电子化合物
间隙相 原子尺寸因素（几何因素）—— 间隙化合物
拓扑密堆相
三、主要类型
1. 正常价化合物
符合原子价规律 电负性越大 —— 稳定性越高 离子键、共价键，也可以有金属键 不易变形，硬脆（结构复杂、对称性差）——