四节合金的结构与相图PPT课件

5、温度
固溶体的溶解度受温度的影响较大，一般 温度越高，固溶体的溶解度越大。如，奥氏体 在727℃能溶解0.77%的碳，而在1148℃则能 溶解2.11%的碳。
(四)固溶体的性能
当溶质元素的含量极少时，固溶体的性能与溶剂金属基 本相同。随着溶质元素含量的升高，固溶体的性能发生明显 变化，表现在强度、硬度升高，塑性、韧性有所下降，→固 溶强化。
而当原子尺寸差别大于15%时，不大可能形成置换固溶体。
溶质的原子比溶剂原子大，将周围溶剂原子将向四周挤出， 在固溶体的晶格结构中引起正畸变。
溶质的原子比溶剂原子小，周围溶剂原子将向溶质原子靠拢， 在固溶体的晶格结构中引起负畸变。
因为原子尺寸差别较大时，形成固溶体所造成的晶格畸变 （无论是正畸变还是负畸变）较大，晶格畸变能也较大， 固溶体晶格结构的稳定性较差。 同样，形成间隙固溶体时，只能引 起固溶体晶格产生正畸变，显然， 溶质原子的尺寸越小，溶剂晶格的 间隙尺寸越大，形成间隙固溶体时 所造成的晶格畸变和畸变能越小， 间隙固溶体越容易形成，其溶解度 也就越大。
影响固溶体结构形式和溶解度的因素
1、 晶体结构
一般情况下，晶格结构相同的元素之间具有 较大的溶解度，而晶格结构不同的元素之间溶 解度较小。
2、原子大小
d溶剂-d溶质
溶剂与溶质的原子直径差别：
×100%
d溶剂
当二者差别较小时，即溶剂与溶质的原子直径相近，易形 成置换固溶体，且二者的尺寸差别越小，所形成的固溶体 的溶解度越大，当尺寸差别小于某一数值时，而且溶质与 溶剂的晶格结构也相同，将形成无限固溶体。如铁和铬、 铜和镍便能形成无限固溶体。
固溶强化的机理：溶质原子溶入后，引起溶剂金属的晶 格畸变，使位错运动受到阻碍。
固溶强化是材料的一种主要的强化途径。 实践表明：适当掌握固溶体中的溶质含量，可以在提高 金属材料的强度、硬度的同时，使其仍能保持相当好的塑性 和韧性。 例如，向铜中加入19%镍，可使合金的强度极限由 220MN/m2升高至380～400MN／m2，硬度由HB44升高至 HB70，而塑性仍然保持ψ=50%。若将铜通过其它途径(例如 冷变形时的加工硬化)获得同样的强化效果，其塑性将几乎完 全丧失。
合金中，价电子数目e与原子数目a之比，称为电子浓度 e/a。
当溶质原子对固溶体贡献的价电子数与溶剂不同时，随着溶 质原子的进入，将使固溶体晶格中的电子浓度以及电子云结 构发生变化，显然溶质原子所占的比率越高，固溶体晶格的 电子浓度改变越大，达到一定程度时，固溶体晶格就不稳定， 易形成新的相。 因此，固溶体只能稳定在一定的电子浓度范围内，如对于溶 剂为1 价金属的固溶体，若固溶体具有面心立方晶格，则极 限电子浓度值为1.36；若固溶体具有体心立方晶格，则极限 电子浓度值为1.48。
黄铜置换固溶体组织
置换固溶体
Z
置换原子
Y X
② 间隙固溶体 溶质原子嵌入溶剂晶格间隙所形成的固溶体。 形成间隙固溶体的溶质元素是原子半径较小的非金属元素， 如C、N、B等，而溶剂元素一般是过渡族元素。 形成间隙固溶体的一般规律为r质/r剂<0.59。 间隙固溶体都是无序固溶体。
间隙固溶体
固溶体类型 Z
物质可以是单相的，也可以是由多相组
成的。由数量、形态、大小和分布方式
不同的各种相组成合金的组织。
组织是指用肉眼或显微镜所观察到的材
料的微观形貌。由不同组织构成的材料
具有不同的性能。
。
两相 合金
合金中有两类基本相：固溶体和金属化合物。
1、固溶体：指溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂类型 的合金相 ，这类固相称为固溶体。习惯以、、表示。 与合金晶体结构相同的元素称溶剂。其它元素称溶质。 固溶体是合金的重要组成相，实际合金多是单相固溶体合金 或以固溶体为基的合金。
有关合金的基本概念
➢合金：一种金属元素同另一种或几种其它元素，通过熔 化或其它方法结合在一起所形成的具有金属特性的物质 叫做合金。
– 组元：组成合金的独立的、最基本的单元叫做组元。组 元可以是金属、非金属元素或稳定化合物。
• 由两个组元组成的合金称为二元合金，例如工程上常用的 铁碳合金、铜镍合金、铝铜合金等。
反之，不易形成间隙固溶体。当溶质原子尺寸较大时，完 全不能形成间隙固溶体。
3、 负电性
负电性是指原子从其他原子夺取电子变为负离子的能力。
当两种元素在周期表中的位置相距越远，其负电性相差越 大，它们之间的化学亲和力越强，越倾向于形成化合物， 而不利于形成固溶体，所形成的固溶体的溶解度也越小。
4、电子浓度
二、金属间化合物
合金中，溶质含量超过固溶体的溶解度时将出现新相， 如新相的晶格结构与合金中另一组成元素相同，则新相是 以另一组元素为溶剂的固溶体。新相的晶格结构不同于任 一组成元素，则新相是组成元素间相互作用而生成的一种 新物质，属于化合物。
合金组元之间发生化学反应，形成晶体结构不同于任一 组元百度文库新相，称为化合物。
特征： ①总是以一种金属元素为溶剂，另一种或多种元素为溶质。 ②保有溶剂的晶格结构。 ③成分可在一定范围内变化，性能随成分的变化而变化 ④产生晶格畸变。
（一）固溶体的结构与分类： 按溶质原子所处位置分为置换固溶体和间隙固溶体。 ① 置换固溶体：溶质原子占据溶剂晶格某些结点位置所形成 的固溶体。溶质原子呈无序分布的称无序固溶体，呈有序分 布的称有序固溶体。
间隙原子
Y X
根据溶质元素在固溶体中的溶解度，可把固溶体分为：
有限固溶体：溶质元素在固溶体中的溶解度有一定限制 （<100%）。
无限固溶体：溶质在溶剂可以任何比例形成置换固溶体， 溶质元素在固溶体中的溶解度没有有限制
只有在溶质与溶剂元素间形成置换固溶体时，才有可能形 成无限固溶体； 而对于间隙固溶体，则只能形成 有限固溶体。如铜和锌、 铜和锡都能形成有限固溶体。
• 二元以上的合金称多元合金 合金相（相）：金属或合金中凡、结构相同，并与其它 部分有界面分开的均匀组成部分。
如果合金仅由一个相组成，称为单相合金； 如果合金由二个或二个以上的不同相所构成则称为多相合金
固态合金中的相结构
液态物质为液相，固态物质为固相。
单相 合金
相与相之间的转变称为相变。在固态下，