金属间化合物的结构
金属间化合物浅析
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。
材料科学基础_第二章-合金的相结构
(2) TCP相 TCP相（topologically close-packed phase）的特点： ①由配位数为12、14、15、16的配位多面体堆垛而成；②呈层状 结构。
TCP相类型：①Lavs相 AB2型 镁合金、不锈钢中出现
②σ相 AB型或AxBx型 有害相
b.间隙化合物 间隙化合物的晶体结构比较复杂。其表达式有如下类型： M3C、M7C3、M23C6、M6C。间隙化合物中金属元素M常被其 它金属元素所代替形成化合物为基的固溶体（二次固溶体）。
在H、N、C、B等非金属元素中,由于H和N的原子半径很小,与所 有过渡族金属都满足rX/rM<0.59,所以过渡族金属的氢化物、氮化物 都为间隙相；而硼原子半径rB/rM>0.59较大, rB/rM>0.59，硼化物 均为间隙化合物；而碳原子半径处于中间,某些碳化物为间隙相,某些 为间隙化合物。
4.超结构—有序固溶体
超结构（super structure/lattice）类型： 有序化条件：异类原子之间的相互吸引大于同类原 子间 有序化影响因素：温度、冷却速度和合金成分
5.金属间化合物的性质及应用（P56） （1）——（7）
CuAu有序固溶体的晶体结构
2.4 离子晶体
离子晶体有关概念 1.离子晶体(ionic crystal) ：由正、负离子通过离子键按
相分类:固溶体和中间相(金属间化合物)
固溶体——
中间相——
中间相可以用分子式来大致表示其组成。
合金相的性质由以下三个因素控制:
（1）电化学因素(电负性或化学亲和力因素)
电负性——
（2）原子尺寸因素 △r=（rA－rB)/rA 中间相。 △r越小，越易形成固溶体
材料科学基础 (上海交通大学)PPT课件
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b.间隙化合物 间隙化合物的晶体结构比较复杂。其表 达式有如下类型：M3C、M7C3、M23C6、M6C。 间隙化合物中金属元素M常被其它金属元素所代替 形成化合物为基的固溶体（二次固溶体）。
在H、N、C、B等非金属元素中,由于H和N的原 子半径很小,与所有过渡族金属都满足rx/rm<0.59, 所以过渡族金属的氢化物、氮化物都为间隙相；而 硼原子半径rB/rm>0.59较大, rB/rm>0.59，硼化 物均为间隙化合物；而碳原子半径处于中间,某些碳 素):
C电子=[A(100－x) ＋Bx]/100 C越大，越易形成化合物； C越小，越易形成固溶体
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合金与相
相的分类
固溶体：以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子所形成的均 匀混合的固态溶体，它的晶体结构与其溶剂相同。
中间相（金属化合物）：组成原子有固定比例，其结构与组成组元均不相同 的相，且这种相成分处于AB互溶的溶解度之间，即落在相图的中间部位。
特点： ①由配位数为12、14、15、16的配位多面体堆垛而
成； ②呈层状结构。 类型：①Lavs相
②σ相
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Lavs相
形成的条件：
（1）原子尺寸因素。A原子半径略大于B原子，其 理论值为rA/rB=1.255，而实际比值约在 1.05～1.68之间；
（2）电子浓度。一定的结构类型对应着一定的电 子浓度。 Lavs相形晶体结构有三种类型。典型 代表为MgCu2、MgZn2、MgNi2,与电子浓 度对应关系见表2.12（P52）
A sse sse d A g -M g p h a se d i a g r a m . T h e tw o -p h a se r e g io n b e tw e e n (A g ) a n d A g M g (o r d e r e d ) is n o t
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。
【国家自然科学基金】_金属间化合物结构_基金支持热词逐年推荐_【万方软件创新助手】_20140802
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2008年 序号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52
第一原理计算 稀土永磁材料 磨损 磁致冷 磁熵变 磁性质 磁性 硼 真空钎焊 界面成分 界面层 界面反应层 界面化合物 电化学 环境氢脆 焊料 焊接接头 焊接性能 焊接 热电 激光干涉 深过冷 浸渗 气孔率 梯度过渡 机械合金化 有序态 晶格常数 时效处理 无序态 新型r-t-m金属间化合物 断裂韧性 摩擦磨损性能 摩擦磨损 掺杂 扩散连接 性能 态密度 快速凝固 形成焓 异种金属 异种材料 岛温氧化 局域电子密度 孔结构 大晶粒 多壁碳纳米管 复合材料 壳核组织 叠层复合材料 变磁转变 反应火焰喷涂 双相纳米永磁材料 力学性能
科研热词 推荐指数 金属间化合物 11 真空钎焊 3 界面结构 3 超点阵反射 2 相图 2 电子结构 2 机械合金化 2 抗拉强度 2 微观结构 2 巡游电子变磁转变 2 块体非晶 2 团簇线 2 原子占位 2 准晶 2 tial金属间化合物 2 tem 2 fib 2 fe3al 2 高温 1 高应变率 1 陶瓷涂层 1 镁合金 1 铝系金属间化合物 1 铝改性硅化物涂层 1 铝合金 1 铜 1 铌基超高温合金 1 铁基高温合金 1 钛硅金属间化合物 1 钛合金 1 钎焊 1 金属间化合物层 1 金属腐蚀 1 金属材料 1 退火 1 连接强度 1 超音速等离子喷涂 1 超塑性 1 表面层 1 表征 1 耐蚀性 1 耐磨性 1 置氢tc4钛合金 1 结构材料 1 结构 1 组织稳定性 1 粉末冶金法 1 粉末冶金 1 等离子表面重熔 1 等离子熔覆 1 等温磁熵变 1 立方nazn13型金属间化合物 1
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。
纳米AlNi金属间化合物的结构及其吸放氢行为
摘 要 ： 用 自悬 浮定 向流 法 制 备 Ａ Ｎ 纳 米 微 粉 。应 用 ＴＥ 、 Ｄ 和元 素 化 学 分 析 等 检 测 手 段 对 微 粒 采 １ｉ Ｍ ＸＲ 材 料 的显 微 结 构 、 组 成 和 成 分 构 成 进 行 了 表 征 。 结 果 表 明 ， 制 备 的 纳 米 颗 粒 为 单 相 的 Ａ１ ｉＴＥ 相 所 Ｎ ， Ｍ
ｆｏ ｌ ｖ ｔ ｔｏ ｔ ｏ ｌ ｗ—ｅ ｉａ ｉ ｎ ｍｅ ｈ ｄ． Ｔｈｅ ｍｏｒ ｈｏ ｏ ｅ ｐ ｌ ｇｉｓ，ｇ ａ ｌ ｒｔｅ ｎｄ ｐｈ ｓ ｔ ｕｃ ｕｒ ｓ ｏ ａ ｔ— ｒ ｎｕ ａ ｉｉｓ ａ ａ ｅ ｓ ｒ ｔ ｅ ｆ ｐ ｒｉ ｃ ｅ ｒ ｎｖ ｓ ｉ ａ ｅ ｙ ＴＥＭ ｎｄ ＸＲＤ ｅ ｈｎｉ ｅ ． Ｔｈ ｎ ｌ ｓ ｓ ｒ ｓ ｔ ｎｄ ｃ ｔ ｈａ ｌ ｓ ｗｅ ｅ ｉ ｅ ｔｇ ｔ ｄ ｂ ａ ｔ ｃ ｑｕ ｓ ｅ ａ ａ ｙ ｉ ｅ ｕｌｓ ｉ ｉ ａ ｅ ｔ ｔ ｔ ｏ ｈｅ ｐ ｗｄｅ ｓｃ ｍｐｏ ｅ ｉ ｇｌ— ｈａ ｅ ｉ ｅ ｍｅ ａ ｌｃｃ ｍｐｏ ｄ Ａ１ ，ａ ｄ ｔ ｒ ｉ ｉｅ ｒ ｉ ｏ ｓ ｄ ｏｆｓｎ ｅ ｐ ｓ ｎｔ ｒ ｔ ｌｉ ｏ ｕｎ Ｎｉ ｎ ｈｅ ｇ ａ ｎ ｓｚ
形 貌呈 较 规 则 的 多边 形 ， 径 分 布 范 围 为 １ ～ ４ ｒ。氢 吸 附 实 验 表 明 ： ３ ４ ａ 压 下 ， Ｎｉ 粒 Ｏ ０ｎｎ 在 ．３ＭＰ 氢 Ａ１ 纳
米 微粉 在９ ～１ ０℃ 时有 一 释 放 氢 过 程 ，０ Ｏ ０ ２ ０℃时 达 到 最 大 吸氢 量 ， 约为 ７ ３ 。 ．
２ Ｉ ｓｉｕ ｅ ｆ ｏ ｃａ ｄ Ｍｏｅｕ ａ ｙ ｉｓ ． ｎ ｔ ｔ Ａｔｍｉ ｎ ｌｃ ｌｒＰｈ ｓｃ ，Ｓｉｈ ａ ｉｅｓｔ ｔ ｏ ｃ ｕ ｎＵｎｖ ｒｉ ｙ，Ｃｈ ｎ ｄ １ ０ ５ ｈ ｎ ） ｅ ｇ ｕ ６ ０ ６ ，Ｃ ｉａ
铜线键合CuAl界面金属间化合物微结构
Package，Test and Equipment 櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶櫶 DOI： 10. 3969 / j. issn. 1003 － 353x. 2011. 11. 015
铜线键合 Cu / Al 界面金属间化合物微结构研究
刘兴杰1 ，张滨海1 ，王德峻2 ，从羽奇2 ，王家楫1
王家楫1945男浙江镇海人教授长期从事微电子材料器件及封装的可靠性及失效分析技术的研究和教学已在国内外学术杂志和会议上发表论文近百篇多次获得上海市和国家有关部委的科学技术进步奖源科rssdtm真容值得期待源科rssdtm是源科运用其先进的ssd系统集成技术凭借在该领域丰富的经验设计开发的mcp系列产品
本文通过 SEM，TEM 和 EDS 等分析手段，并 结合金属界面上的 IMC 生长理论，系统地研究了 Cu / Al 界面 IMC 的生长行为及其微结构，测量并计 算得到了其生长速率及活化能。
1 Cu/ Al 界面 IMC 的生长
图 1 中 Cu / Al 界面上的 IMC 区域已明显可见， 即箭头所指的区域。由于键合工艺以及样品实际键 合表面状态等原因，导致形成的 IMC 厚度有一定 的起伏，所以在测量和计算过程中对每个样品中的 IMC 厚度进行了平均化处理。
理想气体常数 8. 314 J / （ mol·K） ； T 为绝对温度。
由该公式可知，lnK 和 1 / T 成一次函数关系，而该
直线的斜率即为 ΔQ /R 。
根据表 1 所得数据拟合出的直线如图 3 所示。
计算得 Cu / Al 界面金属间化合物的激活能 （ 活化
能） 为 89. 5 kJ / mol，它是 Au / Al 金属间化合物的 激活能 40. 1 kJ / mol 的两倍多［4］。因此 Cu / Al 的界
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金属间化合物的结构
引言：
金属间化合物是由两种或更多种金属元素形成的化合物，具有特殊的结构和性质。
本文将重点介绍金属间化合物的结构特点，并以几种典型的金属间化合物为例进行详细探讨。
一、晶体结构
金属间化合物的晶体结构多种多样，常见的有离子型、共价型和金属型结构。
其中，离子型结构由阳离子和阴离子组成，阴阳离子之间通过离子键结合。
共价型结构则由共价键连接金属原子和非金属原子，形成共价键网络。
金属型结构是金属间化合物中最常见的结构类型，金属原子通过金属键连接形成三维金属晶体结构。
二、NaCl型结构
NaCl型结构是金属间化合物中最简单的一种结构类型。
它由阳离子和阴离子以八面体配位方式排列而成。
常见的NaCl型金属间化合物包括氯化钠（NaCl）、氟化钠（NaF）等。
这种结构具有高度的离子性，具有较高的熔点和硬度。
三、CsCl型结构
CsCl型结构是一种简单立方结构，其中阳离子和阴离子分别位于晶体的立方体中心和顶点位置。
铯氯化物（CsCl）即为典型的CsCl型金属间化合物。
CsCl型结构具有较高的离子性和较低的对称性，熔
点一般较高。
四、锌刚石型结构
锌刚石型结构是一种典型的共价型结构，其中金属原子和非金属原子通过共价键连接。
锌刚石型结构的典型代表是硼化硅（SiC），它具有高硬度、高熔点和良好的导热性能。
五、体心立方型结构
体心立方型结构是金属间化合物中常见的一种结构类型，其中金属原子位于立方体的顶点和体心位置。
典型的体心立方型金属间化合物包括铁素体、铬铁、镍铁等。
体心立方型结构具有较高的密堆度和较低的对称性。
六、六方最密堆积结构
六方最密堆积结构是一种典型的金属型结构，其中金属原子按照最密堆积方式排列。
常见的六方最密堆积金属间化合物有钛（Ti）、锆（Zr）、钨（W）等。
六方最密堆积结构具有高度的对称性和较高的密堆度。
七、其他结构类型
除了上述几种典型的金属间化合物结构外，还存在许多其他的结构类型，如六方密堆积结构、简单四方结构、钙钛矿结构等。
这些结构类型的形成与金属原子的尺寸、价电子数和电负性等因素有关。
结论：
金属间化合物的结构多种多样，包括离子型、共价型和金属型结构。
典型的金属间化合物结构有NaCl型、CsCl型、锌刚石型、体心立方型、六方最密堆积等。
不同结构类型的金属间化合物具有不同的性质和应用，深入研究金属间化合物的结构有助于对其性质和应用进行更全面的理解和探索。