合金相结构PPT课件
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三、 金属间化合物
4 金属化合物的特性 （1）力学性能：高硬度、低塑性，即硬而脆。合
金中含有金属化合物时, 强度、硬度和耐磨性提高, 而塑性和韧性降低。 金属化合物是工具钢、高速钢 等钢中的重要组成相。
（2）物化性能：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、储氢材料等。
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二、固溶体
间隙固溶体
置换固溶体
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二、 固溶体
3、 置换固溶体 （1）置换固溶体：溶质原子位于晶格点阵位置的固溶体。 （2）影响置换固溶体溶解度的因素 a 原子尺寸因素
原子尺寸差越小，越易形成置换固溶体，且溶解度越大。 △r=(rA-rB)/rA
当△r<15%时，有利于大量互溶。
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二、 固溶体
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二、固溶体
1、定义： ➢合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、 且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。 ➢与固溶体晶格相同的组元为溶剂，一般在合金中 含量较多；另一组元为溶质，含量较少。 ➢ 固溶体用α、β、γ等符号表示。A、B组元组 成的固溶体也可表示为A(B), 其中A为溶剂, B为溶 质。例如铜锌合金中锌溶入铜中形成的固溶体一 般用α表示, 亦可表示为Cu(Zn)。
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二、固溶体
6、 固溶体的性能
固溶体的强度和硬度高于纯组元，塑性则较低。 （1）固溶强化：晶格畸变增大位错运动的阻力， 使金属 的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。 这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固 溶强化。
固溶强化是金属强化的一种重要形式。在溶质含量适当 时，可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明 显降低。
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二、 固溶体
4、 间隙固溶体 （1）组成：原子半径较小（小于0.1nm)的非
金属元素溶入金属晶体的间隙。 （2）影响因素：原子半径和溶剂结构。 （3）溶解度：一般都很小，只能形成有限固溶
体。
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二、固溶体
5、 固溶体的结构
（1）晶格畸变。 （2）偏聚与有序：取决于同类原子和异类原子间结合力 的相对大小。完全无序、偏聚、部分有序、完全有序。
规则。 （2）键型：随电负性差的减小，分别形成离子
键、共价键、金属键。 （3）组成：AB或AB2。
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三、金属间化合物
2 电子化合物（电子相） （1）形成：电子浓度起主要作用，不符合原
子价规则。 （2）键型：金属键（金属－金属）。 （3）组成：电子浓度对应晶体结构，可用化
学式表示，可形成以化合物为基的固溶体。
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二、固溶体
2、分类 ➢ 按溶质原子在溶剂晶格中的位置, 固溶体可
分为置换固溶体与间隙固溶体两种。 ➢ 按溶质原子在溶剂中的溶解度，固溶体可分为
有限固溶体和无限固溶体两种。 ➢ 按溶质原子在固溶体中分布是否有规律，固溶
体分无序固溶体和有序固溶体两种。 在一定条件(如成分、温度等)下，一些合金的 无序固溶体可转变为有序固溶体。这种转变叫 做有序化。
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三、 金属间化合物
➢ 中间相是由金属与金属，或金属与类金属 元素之间形成的化合物，这些化合物结构一 般比较复杂，而且具有金属特性，所以也称 为金属间化合物。 ➢包括：正常价化合物、电子化合物（电子 相）、 间隙化合物 。
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三、金属间化合物
1 正常价化合物 （1）形成：电负性差起主要作用，符合原子价
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二、固溶体
➢ 纯铜的σb 为220MPa, 硬度为40HBS, 断面收 缩率ψ为70%。当加入1%镍形成单相固溶体
后, 强度升高到390MPa, 硬度升高到70HB, 而 断面收缩率仍有50%。所以固溶体的综合机械 性能很好, 常常作为结构合金的基体相。 ➢ 固溶体与纯金属相比, 物理性能有较大的变化, 如电阻率上升, 导电率下降, 磁矫顽力增大。
b 晶体结构因素 结构相同，溶解度大，有可能形成无限固溶体。
c 电负性因素 电负性差越小，越易形成固溶体，溶解度越大。
d 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。 （上述四个因素并非相互独立，其统一的理论的是金属与 合金的电子理论。）
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合金的相结构
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一、基本概念
1 合金 （1）合金：两种或两种以上的金属，或金属与
非金属经一定方法合成的具有金属特性的物质。 （2）组元：组成合金最基本的物质。（如一元、
二元、三元合金〕，可以是元素，也可以是化合 物。
（3）合金系：给定合金以不同的比例而合成的 一系列不同成分合金的总称。如Fe-C，Fe-Cr等。
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三、金属间化合物
3 间隙化合物 （1）形成：尺寸因素起主要作用。 （2）结构：
➢复杂间隙化合物：主要是铁、钴、铬、锰的化合物，结构 复杂。如Fe3C。 ➢简单间隙化合物（间隙相）：金属原子呈现新结构，非金 属原子位于其间隙，结构简单。如面心立方VC。
（3）组成：可用化学式表示，可形成固溶体，复杂间隙 化合物的金属元素可被置换。
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一、基本概念
2相 （1）相：材料中结构相同、成分和性能均一的组成部分。 （2）组织：由不同形态、大小、数量和分布的相组成的综合体。 如单相、两相、多相合金。金属及合金的组织一般应
用显微镜才能看到，所以常称显微组织。
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一、基本概念
（2）相的分类 合金中的相按结构可分为固溶体和金属化合物。 固溶体：晶体结构与其某一组元相同的相。 金属化合物（中间相）：组成原子有固定比例， 其结构与组成组元均不相同的相。
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三、 金属间化合物
4 金属化合物的特性 （1）力学性能：高硬度、低塑性，即硬而脆。合
金中含有金属化合物时, 强度、硬度和耐磨性提高, 而塑性和韧性降低。 金属化合物是工具钢、高速钢 等钢中的重要组成相。
（2）物化性能：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、储氢材料等。
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二、固溶体
间隙固溶体
置换固溶体
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二、 固溶体
3、 置换固溶体 （1）置换固溶体：溶质原子位于晶格点阵位置的固溶体。 （2）影响置换固溶体溶解度的因素 a 原子尺寸因素
原子尺寸差越小，越易形成置换固溶体，且溶解度越大。 △r=(rA-rB)/rA
当△r<15%时，有利于大量互溶。
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二、 固溶体
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二、固溶体
1、定义： ➢合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、 且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。 ➢与固溶体晶格相同的组元为溶剂，一般在合金中 含量较多；另一组元为溶质，含量较少。 ➢ 固溶体用α、β、γ等符号表示。A、B组元组 成的固溶体也可表示为A(B), 其中A为溶剂, B为溶 质。例如铜锌合金中锌溶入铜中形成的固溶体一 般用α表示, 亦可表示为Cu(Zn)。
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二、固溶体
6、 固溶体的性能
固溶体的强度和硬度高于纯组元，塑性则较低。 （1）固溶强化：晶格畸变增大位错运动的阻力， 使金属 的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。 这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固 溶强化。
固溶强化是金属强化的一种重要形式。在溶质含量适当 时，可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明 显降低。
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二、 固溶体
4、 间隙固溶体 （1）组成：原子半径较小（小于0.1nm)的非
金属元素溶入金属晶体的间隙。 （2）影响因素：原子半径和溶剂结构。 （3）溶解度：一般都很小，只能形成有限固溶
体。
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二、固溶体
5、 固溶体的结构
（1）晶格畸变。 （2）偏聚与有序：取决于同类原子和异类原子间结合力 的相对大小。完全无序、偏聚、部分有序、完全有序。
规则。 （2）键型：随电负性差的减小，分别形成离子
键、共价键、金属键。 （3）组成：AB或AB2。
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三、金属间化合物
2 电子化合物（电子相） （1）形成：电子浓度起主要作用，不符合原
子价规则。 （2）键型：金属键（金属－金属）。 （3）组成：电子浓度对应晶体结构，可用化
学式表示，可形成以化合物为基的固溶体。
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二、固溶体
2、分类 ➢ 按溶质原子在溶剂晶格中的位置, 固溶体可
分为置换固溶体与间隙固溶体两种。 ➢ 按溶质原子在溶剂中的溶解度，固溶体可分为
有限固溶体和无限固溶体两种。 ➢ 按溶质原子在固溶体中分布是否有规律，固溶
体分无序固溶体和有序固溶体两种。 在一定条件(如成分、温度等)下，一些合金的 无序固溶体可转变为有序固溶体。这种转变叫 做有序化。
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三、 金属间化合物
➢ 中间相是由金属与金属，或金属与类金属 元素之间形成的化合物，这些化合物结构一 般比较复杂，而且具有金属特性，所以也称 为金属间化合物。 ➢包括：正常价化合物、电子化合物（电子 相）、 间隙化合物 。
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三、金属间化合物
1 正常价化合物 （1）形成：电负性差起主要作用，符合原子价
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二、固溶体
➢ 纯铜的σb 为220MPa, 硬度为40HBS, 断面收 缩率ψ为70%。当加入1%镍形成单相固溶体
后, 强度升高到390MPa, 硬度升高到70HB, 而 断面收缩率仍有50%。所以固溶体的综合机械 性能很好, 常常作为结构合金的基体相。 ➢ 固溶体与纯金属相比, 物理性能有较大的变化, 如电阻率上升, 导电率下降, 磁矫顽力增大。
b 晶体结构因素 结构相同，溶解度大，有可能形成无限固溶体。
c 电负性因素 电负性差越小，越易形成固溶体，溶解度越大。
d 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。 （上述四个因素并非相互独立，其统一的理论的是金属与 合金的电子理论。）
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合金的相结构
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一、基本概念
1 合金 （1）合金：两种或两种以上的金属，或金属与
非金属经一定方法合成的具有金属特性的物质。 （2）组元：组成合金最基本的物质。（如一元、
二元、三元合金〕，可以是元素，也可以是化合 物。
（3）合金系：给定合金以不同的比例而合成的 一系列不同成分合金的总称。如Fe-C，Fe-Cr等。
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三、金属间化合物
3 间隙化合物 （1）形成：尺寸因素起主要作用。 （2）结构：
➢复杂间隙化合物：主要是铁、钴、铬、锰的化合物，结构 复杂。如Fe3C。 ➢简单间隙化合物（间隙相）：金属原子呈现新结构，非金 属原子位于其间隙，结构简单。如面心立方VC。
（3）组成：可用化学式表示，可形成固溶体，复杂间隙 化合物的金属元素可被置换。
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一、基本概念
2相 （1）相：材料中结构相同、成分和性能均一的组成部分。 （2）组织：由不同形态、大小、数量和分布的相组成的综合体。 如单相、两相、多相合金。金属及合金的组织一般应
用显微镜才能看到，所以常称显微组织。
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一、基本概念
（2）相的分类 合金中的相按结构可分为固溶体和金属化合物。 固溶体：晶体结构与其某一组元相同的相。 金属化合物（中间相）：组成原子有固定比例， 其结构与组成组元均不相同的相。