金属间化合物要点
金属间化合物资料讲解
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））。
金属间化合物要点共48页文档
40、学而不思则罔，思而不学则殆。——孔子
金属间化合物要点
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
谢谢！Leabharlann 36、自己的鞋子，自己知道紧在哪里。——西班牙
37、我们唯一不会改正的缺点是软弱。——拉罗什福科
xiexie! 38、我这个人走得很慢，但是我从不后退。——亚伯拉罕·林肯
39、勿问成功的秘诀为何，且尽全力做你应该做的事吧。——美华纳
第三章《金属及其化合物》知识点整理
第三章《金属及其化合物》知识点整理第三章《金属及其化合物》知识点整理课标要求了解钠、铝、铁、铜与氧气、水、盐酸、氢氧化钠溶液的反应情况，了解金属共性，掌握个性。
2.初步学会根据铁与水蒸汽反应的原理设计实验装置。
运用氧化还原反应知识，分析金属单质在各种反应中所表现的还原性。
4.了解钠、铝、铁、铜等金属的主要物理性质及金属钠的保存。
5.掌握钠及其化合物之间的转化关系（包括碳酸钠溶液与碳酸氢钠溶液的相互转化）。
掌握铝及其重要化合物之间的转化关系。
7.掌握铁及其重要化合物之间的转化关系。
8.知道合金的一般特性。
9.能列举铜合金、钢等合金材料的重要应用。
10.能说出青铜的主要成分，钢的主要成分。
要点精讲一、金属的物理通性：常温下，金属一般为银白色晶体（汞常温下为液体），具有良好的导电性、导热性、延展性。
二、金属的化学性质：多数金属的化学性质比较活泼，具有较强的还原性，在自然界多数以化合态形式存在。
点击图片可在新窗口打开三、金属化合物的性质：1、氧化物点击图片可在新窗口打开2、氢氧化物点击图片可在新窗口打开3、盐点击图片可在新窗口打开点击图片可在新窗口打开四、金属及其化合物之间的相互转化1、铝及其重要化合物之间的转化关系。
点击图片可在新窗口打开2、铁及其重要化合物之间的转化关系。
点击图片可在新窗口打开3、钠及其化合物之间的相互转化。
点击图片可在新窗口打开附：1、焰色反应：用于在火焰上呈现特殊颜色的金属或它们的化合物的检验。
点击图片可在新窗口打开注：观察钾焰色反应时，应透过蓝色钴玻璃，以便滤去杂质钠的黄光。
2、碳酸钠、碳酸氢钠：Na2CO3又叫纯碱，俗称苏打。
无水碳酸钠是白色粉末。
NaHCO3俗称小苏打，也叫酸式碳酸钠。
它是白色粉末，在水中的溶解度比碳酸钠略小，水溶液呈微碱性，固体碳酸氢钠受热即分解。
NaHCO3是发酵粉的主要成分，也用于制灭火剂、焙粉或清凉饮料等方面的原料，在橡胶工业中作发泡剂。
将碳酸钠溶液或结晶碳酸钠吸收CO2可制得碳酸氢钠。
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
推荐-金属间化合物结构材料的特性及强韧化方法 精品
[8]Minamino Y, Koizumi Y, Tsuji N,et al.[J]. Science and Technology of Advanced Materials,20XX, 5(1-2): 133-143.
[16]齐义辉,郭建亭,崔传勇,等.热等静压对NiAl-Cr(Zr)金属间化合物合金显微组织和性能的影响[J].材料工程, 20XX, 7: 15-18.
金属间化合物结构材料的特性及强韧化方法
0前言
金属间化合物是指金属与金属、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。金属间化合物与一般的化合物是有区别的。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。金属间化合物于20世纪30年代被发现，但由于其在室温下脆性大，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例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。另外，金属间化合物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，高温下会使其硬度增加，是耐高温及耐高温磨损的新型结构材料。但金属间化合物要在商业中推广应用则必须提高合金的塑性、强度，克服室温脆性及解决合金成形等问题。
2金属间化合物结构材料强韧化方法
金属间化合物结构材料强韧化方法有很多，通常有微量元素合金化，主量元素合金化，控制微观组织，纤维强韧化，快速凝固细化晶粒等方法。
2.1微合金化法
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。
福州大学材料科学基础课件金属间化合物
1、正常价化合物
2)β-ZnS型：结构与β-ZnS型相同， 属于面心立方格子，以负离子作面心立 方紧密堆积，正离子填入1/2的四面体 空隙中。 正离子的配位数为4，以负离 子的配位数为4。（模型说明） 化合物： MnS、 β-SiC等。 3）六方ZnS型：ZnS、AlN、CdS 等。
1、正常价化合物
3）类型： ■ AB型：面心立方结构—CaC、ZrC、 TiC、VC、VN、CrN、TiN等；体心立方 结构—TaH、NbH等；简单立方结构— WC、MoN等。（说明堆积情况） ■ A2B型：面心立方结构—Ti2H、 Zr2H、Fe2N、V2N、W2C、V2C。具有反 CaF2型结构。（模型说明）
3、受原子尺寸因素控制的金属间化合物
3、受原子尺寸因素控制的金属间化合物
（1）间隙相 1）概念：由过渡金属A与半径小的 非金属B组成的（B是C、H、N等），金 属原子占据正常质点位置，非金属原子 占据间隙位置。 2）特点：A与B之间电负性差值较 大；△γ = γ A-γ B/γ A≥41%；晶胞中A 与B比例是一定的。
3、受原子尺寸因素控制的金属间化合物
4、拓扑密堆相
Cr3Si型结构 Cr3Si型化合物是由（Ti、V、Cr）+ （Mn、Co、Fe、Al、Si、Ni）或（Ti、 V、Cr）+B族元素形成的合金。 Cr3Si相是一种具有高配位数的密排结构。 Cr3Si相具有超导性质。
5、金属间化合物的用途
独特的性质：具备独特的电学性质、磁 学性质、光学性质、声学性质、电学性 质、电子发射性质、催化性质、化学稳 定性、热稳定性和高温强度等。 可研制各种新型材料：高参数超导材料、 强永磁材料、贮氢材料、形状记忆材料、 热电子发射材料、耐高温耐腐蚀涂层、 高温结构材料等。
金属间化合物的特点
金属间化合物的特点
金属间化合物的特点
1. 高熔点和强韧性
•金属间化合物通常具有较高的熔点，因为其中的金属元素具有较强的金属键结合力。
•由于金属间化合物结构中有金属-金属键的存在，使其具有优异的机械性能和强韧性。
2. 良好的电导性能
•金属间化合物中金属原子之间通过共价键和金属键的结合，形成电子云，使其具有良好的电导性能。
•这种电导性能使金属间化合物在电子学和导电材料领域具有重要应用。
3. 多样的晶体结构
•金属间化合物晶体结构多样，可以存在各种不同的晶体结构类型，如立方型、六方型、四方型等。
•这些不同的晶体结构赋予了金属间化合物独特的物理和化学性质。
4. 显著的金属元素特性
•金属间化合物中的金属元素展现出其特有的性质，如电子输运、磁性、光学性质等。
•这些特性可以广泛应用于电池材料、催化剂、磁性材料等领域。
5. 高度的化学反应活性
•金属间化合物常常表现出较高的化学反应活性，可以与其他物质发生络合反应、氧化反应等。
•这种活性使得金属间化合物在催化、电化学以及材料制备等方面具有重要应用前景。
总结：金属间化合物在物理、化学以及材料学等众多领域中具有独特的特点和潜在应用。
其高熔点和强韧性、良好的电导性能、多样的晶体结构、显著的金属元素特性以及高度的化学反应活性，使其成为研究和应用的热点领域之一。
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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。
MgZn2结构
2.3晶体结构的稳定性
2.2.2拓扑密排相特点
Laves相 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
MgZn2结构
2.2.2拓扑密排相特点
Fe3Al型（D03型）
2.2.1几何密排相特点
以体心立方结构为基的
B
长程有序结构
➢ Cu2MnAl型（L21型）
A
化学式为A2BC。Al 原子占据B位置，Mn原
C
子占据C位置，Cu原子
占据A位置。典型例子有
Cu2MnAl，Cu2MnSn， Ni2TiAl等。
Cu2MnAl型（L21型）
2.2.1几何密排相特点
CuAuⅡ型等 MgCu2相 MgZn2相 MgNi2相
2.1晶体结构分类
几何密排相 ➢ 定义：由密排面按不同方式堆垛而成的。 ➢ 类型：面心立方、体心立方、密排六方结
构为基的长程有序结构和长周期超点阵。 ➢ 特点：较高的对称性，位错运动滑移面较
多，是有利于得到塑性。
2.1晶体结构分类
堆垛密排相
以密排六方结构为基的长程 有序结构
➢ Mg3Cd型（D019型） 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。
Mg3Cd型（D019型）
2.2.1几何密排相特点
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。
A sse sse d T i-A l p h a se d ia g r a m .
外因：温度，压强 内因：
➢ 原子百分比， ➢ 结合能因素， ➢ 原子尺寸因素， ➢ 原子序数因素， ➢ 负电性，
➢ 电子浓度。 内在因素相互关联并非 独立参量。
L10 D019
D022
2.3晶体结构的稳定性
晶体结构的形成条件是什么？ ➢ 采用吉布斯自由能函数 ➢ 通过一些容易计算的参量来判断相结构，如原子
2.2.1几何密排相特点
以体心立方结构为基 的长程有序结构
➢ CuZn型（B2型） 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。
CuZn型（B2型）
2.2.1几何密排相特点
以体心立方结构为基的长 程有序结构
➢ Fe3Al型（D03型）
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。
半径，负电性，电子浓度。这一做法并不全面。
2.3晶体结构的稳定性
根据相平衡时系统总的吉布斯自由能最低，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。
2.3晶体结构的稳定性
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，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）。因素μ为纯粹 的由实验得到的，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。
➢ Cu3Au型（L12型） 化学式为A3B。面
心立方晶胞的面心位 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 Ni3Al，Ni3Mn，Ni3Fe 等。
Cu3Au型（L12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
➢ CuPt型（L11型）
化学式为AB。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。