晶體結(jié)構(gòu)之四合金相結(jié)構(gòu)分析

1、第二章 晶體結(jié)構(gòu)二、具體章節(jié)及學(xué)時(shí)分配（總計(jì)22.0h）：2009-3-2,2009-9-1，201引言晶體的結(jié)構(gòu)特征與基本性質(zhì)（1.0h）2.1 晶體結(jié)構(gòu)的周期性（4.0-6.0h）2.2.1點(diǎn)陣與平移群一、點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與點(diǎn)陣（1）一維點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與直線點(diǎn)陣；（2）二維點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與平面點(diǎn)陣（3）三維點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣二、點(diǎn)陣的條件與性質(zhì)（1）定義；（2）條件；（3）點(diǎn)陣與點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的對(duì)應(yīng)關(guān)系。2.2.2點(diǎn)陣單位與點(diǎn)陣參量一、點(diǎn)陣單位與點(diǎn)陣常數(shù)（1）直線點(diǎn)陣單位與線段參數(shù)（2）平面點(diǎn)陣單位與網(wǎng)格參數(shù)（3）空間點(diǎn)陣單位與晶胞參數(shù)二、其他晶體結(jié)構(gòu)參數(shù)（1）（原子）陣點(diǎn)坐標(biāo)與原子間距；（2）晶向（直線點(diǎn)陣）指數(shù)

2、（3）晶面（平面點(diǎn)陣）指數(shù)；（4）晶面間距與晶面夾角（5）晶帶與晶帶定律三、極射投影*2.2.3 倒易點(diǎn)陣與晶體衍射*2.2晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性（4.0h）對(duì)稱性的基本概念對(duì)稱及其對(duì)稱元素與對(duì)稱操作宏觀對(duì)稱性晶體外形（有限）表現(xiàn)的對(duì)稱性點(diǎn)對(duì)稱性一、點(diǎn)對(duì)稱操作與宏觀對(duì)稱元素；二、點(diǎn)群及其表示方法32個(gè)點(diǎn)群（晶類）；三、晶系與空間點(diǎn)陣型式7種晶系與14種布拉菲點(diǎn)陣微觀稱對(duì)性晶格基元（無(wú)限）排列的對(duì)稱性體對(duì)稱性一、空間對(duì)稱操作與微觀對(duì)稱元素；二、空間群及其表示方法；三、等效點(diǎn)系點(diǎn)群與空間群的關(guān)系2.3.4 晶體結(jié)構(gòu)符號(hào)2.3 典型晶體結(jié)構(gòu)分析（8.0h）2.3.1金屬晶體結(jié)構(gòu)2.3.2共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)2.3

3、.3離子晶體結(jié)構(gòu)2.3.4分子晶體結(jié)構(gòu)2.3.5高分子(晶體)結(jié)構(gòu)2.4 合金相結(jié)構(gòu)分析2.4合金相結(jié)構(gòu)分析基于金屬合金相的晶體結(jié)構(gòu)分析首先，讓我們看看如下幾個(gè)基本概念：?jiǎn)钨|(zhì)（相）合金（相）兩種或兩種以上的金屬（有時(shí)為非金屬）經(jīng)過(guò)熔合過(guò)程后所形成的物質(zhì)體系。合金中的物相，一般可分為金屬固溶體與金屬化合物兩種類型，簡(jiǎn)稱固溶體與化合物。元素組元組成合金的基本的、獨(dú)立的物質(zhì)元素（單元，單位，不一定是單一的化學(xué)元素）。獨(dú)立組元（數(shù)）（物）相合金中具有同一聚集狀態(tài)、同一晶體結(jié)構(gòu)和物化性質(zhì)并以界面相互隔開的均勻組成部分。物相，物質(zhì)存在的狀態(tài)。與物態(tài)可近似同語(yǔ)。組織合金中各種晶粒（或相）的組合特征，即各種晶

4、粒（或相）的相對(duì)量、尺寸大小、形狀及分布等特征。微結(jié)構(gòu)，物質(zhì)存在狀態(tài)的一種顯微形貌。固溶體（端際相）以合金中某一組元（有時(shí)為化合物）為溶劑，其它組元為溶質(zhì)，所形成的與溶劑有相同晶體結(jié)構(gòu)、常數(shù)稍有變化的固相?；衔铮ㄖ虚g相）兩組元的相對(duì)尺寸差、電子濃度及電負(fù)性差都有一定的容限，當(dāng)溶質(zhì)原子的加入量超過(guò)此容限形成的相。1.合金：指兩種或兩種以上的金屬或金屬與非金屬經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法組合而成并具有金屬特性的物質(zhì)。組成合金的基本的獨(dú)立的物質(zhì)稱為組元。合金系：由給定的組元可以以不同的比例配制成一系列成分不同的合金，這一系列合金就構(gòu)成合金系。2.相：合金中具有同一聚集狀態(tài)、同一晶體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)并以界面相互

5、隔開的均勻組成部分。（固溶體、中間相）“彈殼黃銅”H68 “商業(yè)黃銅”H623、組織：在一定外界條件下，一定成分的合金可能由不同成分、結(jié)構(gòu)和性能的合金相組成，這些相的總體稱為合金的組織。固溶體、中間相1.固溶體：以某一組元為溶劑，在其晶體點(diǎn)陣中溶入其他組元原子（溶質(zhì)原子）所形成的均勻混合的固態(tài)溶體保持溶劑的晶體結(jié)構(gòu)。置換固溶體、間隙固溶體2.中間相：若組成合金相的異類原子有固定的比例，所形成的固相的晶體結(jié)構(gòu)與所有組元均不同，且這種相的成分多數(shù)處在A在B中溶解限度和B在A中的溶解限度之間。2.4.1金屬固溶體（端際相）一、固溶體的分類一般，固溶體的結(jié)構(gòu)近似于溶劑的結(jié)構(gòu)。隨著溶質(zhì)金屬或非金屬溶入溶

6、劑金屬中的情況不同，可將固溶體分為置換固溶體、間隙固溶體和缺位固溶體三種。（1）間隙固溶體溶質(zhì)溶入溶劑晶格的間隙位置四面體間隙：r內(nèi)/r外=0.225，CN=4；八面體間隙：r內(nèi)/r外=0.225，CN=6。例如：鋼中奧氏體（A），即C在-Fe中的間隙固溶體；鐵素體（F），即C在-Fe中的間隙固溶體。元 素HBCNO原子半徑（Å ）0.460.970.770.710.60思考題：在鋼、鐵材料中，碳原子如果能夠填滿-Fe的八面體間隙，則-Fe的最大溶碳量為18%（質(zhì)量），而實(shí)際上只有2.11%（質(zhì)量），why？為什么碳在-Fe中的溶碳量小于-Fe中的溶碳量？（2）置換固溶體溶質(zhì)置換溶劑

7、晶格的陣點(diǎn)位置1.置換固溶體定義：當(dāng)溶質(zhì)原子溶入溶劑中形成固溶體時(shí)，溶質(zhì)原子占據(jù)溶劑點(diǎn)陣的陣點(diǎn)，或者說(shuō)溶質(zhì)原子置換了溶劑點(diǎn)陣的部分溶劑原子。根據(jù)置換的情況，置換固溶體又分為無(wú)限固溶體與有限固溶體兩種。無(wú)限固溶體的形成，取決于下列三個(gè)主要因素影響固溶度的因素，即休姆羅瑟里（HumeRothery）規(guī)律:（A）結(jié)構(gòu)類型“相同性”原則；（B）原子半徑“相近性”原則（相差不大于15%）；（C）電子濃度“等價(jià)性”原則合金中價(jià)電子數(shù)與原子數(shù)之比：C電子= (V（100-x）+vx)/100式中：V 溶劑的價(jià)數(shù)；v 溶質(zhì)的價(jià)數(shù)；x 溶質(zhì)的原子百分?jǐn)?shù)。例如，某一Cu-Zn合金中，Cu原子占64%，而Zn原子占

8、36%，則電子濃度= 1×（100-36）+ 2×36 /100= 1.36即平均每個(gè)原子（Cu或Zn）上有1.36個(gè)自由電子。每一種結(jié)構(gòu)類型的固溶體，都有它自己的“臨界電子濃度”C臨。當(dāng)C電子C臨時(shí)，結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，反之，則穩(wěn)定。（D）負(fù)電性因素“等電性”原則：差別越大將傾向于形成化合物合金。置換固溶體晶體結(jié)構(gòu)：晶體結(jié)構(gòu)相同是形成無(wú)限固溶體的必要條件。形成無(wú)限固溶體時(shí)兩組元原子連續(xù)置換示意圖 原子尺寸因素：指形成固溶體的溶質(zhì)原子半徑與溶劑原子半徑的相對(duì)差值大小。r（rArB）/rA×100%r越大，固溶度越小。原因：畸變的產(chǎn)生。r<15% 溶解度較大；r>

9、;15% 溶解度較小。元素的原子直徑（虛線表示與鐵的原子直徑相差15%的上下限）化學(xué)親和力（電負(fù)性因素）電負(fù)性：元素吸引電子的能力。電負(fù)性相差越大，越傾向生成化合物。電負(fù)性相近的元素溶解度較大的固溶體。原子價(jià)因素（電子濃度）：原子價(jià)越高，溶解度越小。電子濃度：合金中價(jià)電子數(shù)目與原子數(shù)目的比值 極限電子濃度e/aA(100x)Bx/100形成置換固溶體時(shí)的點(diǎn)陣畸變 二、固溶體的的微觀不均勻性溶質(zhì)原子分布的短程有序性原子結(jié)合能：EAA和EBB同類原子結(jié)合能；EAB異類原子結(jié)合能。當(dāng)EAB=（EAA+EBB）/2時(shí)，溶質(zhì)原子分布傾向于呈現(xiàn)無(wú)序分布；當(dāng)EAB（EAA+EBB）/2時(shí)，溶質(zhì)原子便傾向于聚

10、集在一起，呈偏聚狀態(tài)；當(dāng)EAB（EAA+EBB）/2時(shí)，溶質(zhì)原子傾向于按一定規(guī)則呈有序分布。如果溶質(zhì)原子的有序分布只在短距離小范圍內(nèi)存在，稱為短程有序（或部分有序）；如果全部都達(dá)到有序狀態(tài)，則稱為長(zhǎng)程有序（或完全有序）。溶質(zhì)原子呈長(zhǎng)程或完全有序分布的固溶體，稱為有序固溶體。3、固溶體的微觀不均勻性無(wú)序固溶體-有序固溶體（后另述）完全無(wú)序偏聚完全有序圖2- 固溶體中溶質(zhì)原子分布示意圖三、固溶體的性能特點(diǎn)（1）點(diǎn)陣常數(shù)改變：置換固溶體膨脹或收縮；間隙固溶體膨脹。（2）產(chǎn)生固溶強(qiáng)化：強(qiáng)度與硬度升高。固溶強(qiáng)化（3）物理和化學(xué)性能點(diǎn)陣畸變?cè)龃?，電阻率升高，同時(shí)電阻溫度系數(shù)降低。精密電阻元件、電熱材料等大

11、多為固溶體合金。改變磁導(dǎo)率和電極電位。例如，硅溶入-Fe可以提高磁導(dǎo)率，因此硅含量為2%-4%的硅鋼片是一種應(yīng)用廣泛的軟磁材料；又如，當(dāng)固溶于-Fe中鉻的原子數(shù)分?jǐn)?shù)達(dá)到12.5%時(shí)，鐵的電極電位由-0.6V突然上升到+0.2V，從而可以有效地抵抗空氣、水汽和稀硝酸等的腐蝕，因此不銹鋼中至少含有13%以上的鉻原子。四、固溶體的理論分析與計(jì)算*（See?）2.4.2金屬化合物金屬間化合物（中間相）金屬化合物是合金組元間相互作用所形成的一種晶格類型及性能均不同于任一組元的合金固相。一般可用分子式大致表示其組成。金屬化合物一般有較高的熔點(diǎn)、較高的硬度和較大的脆性。合金中出現(xiàn)化合物時(shí)，可提高強(qiáng)度、硬度和

12、耐磨性，但降低塑性。根據(jù)金屬化合物的形成規(guī)律及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，可將其分為三大類型。概念：A和B兩組元組成合金，除形成以A為基或以B為基的固溶體外，還可能形成晶體結(jié)構(gòu)與A、B兩組元均不相同的的新相，由于它們?cè)诙鄨D的上的位置總是位于中間，因此成為中間相。結(jié)構(gòu)：化合物、以化合物為基的固溶體。分類：正常價(jià)化合物、電子化合物、原子尺寸因素相關(guān)的化合物、超結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：由不同的金屬或金屬與亞金屬組成，具有一定的金屬性。（一）常價(jià)化合物周期表上相距較遠(yuǎn)，電化學(xué)性質(zhì)相差較大的兩元素容易形成正常價(jià)化合物。其特點(diǎn)是符合一般化合物的原子價(jià)規(guī)律，成分固定，并可用化學(xué)式表示。如Mg2Pb、Mg2Sn、Mg2Si、MnS等。

13、正常價(jià)化合物具有高的硬度和脆性。當(dāng)其在合金中彌散分布于固溶體基體中時(shí)，將起到強(qiáng)化相的作用，使合金強(qiáng)化。這類化合物受電負(fù)性控制，具有較高的硬度和脆性，形成AB、A2B（或AB2）以及A3B2型。如2價(jià)的Mg與4價(jià)的Pb，Sn，Ge，Si形成Mg2Pb，Mg2Sn，Mg2Ge，Mg2Si等化合物。常價(jià)化合物的晶體結(jié)構(gòu)通常對(duì)應(yīng)于具有同類分子式的離子化合物的結(jié)構(gòu)。其穩(wěn)定性與組元間的電負(fù)性差有關(guān)。電負(fù)性差越小，化合物越不穩(wěn)定，越趨于金屬鍵結(jié)合；電負(fù)性差越大，化合物越穩(wěn)定，越趨于離子鍵結(jié)合。如上例中，由Pb到Si電負(fù)性逐漸增大，故上述4中化合物中Mg2Si最穩(wěn)定，熔點(diǎn)為1102，且系典型的離子化合物，而M

14、g2Pb熔點(diǎn)僅為550，屬于典型的金屬化合物。元素正常價(jià)化合物熔點(diǎn)鍵合方式穩(wěn)定性（相對(duì)）MgSiMg2Si1102離子鍵好SnMg2Sn778共價(jià)鍵中PbMg2Pb550金屬鍵一般（二）電子化合物休姆/羅瑟里（HumeRothery）相電子化合物是由第族或過(guò)渡族元素與第至第族元素結(jié)合而成的。它們不遵循原子價(jià)規(guī)律，而服從電子濃度規(guī)律。電子濃度是指合金中化合物的價(jià)電子數(shù)目與原子數(shù)目的比值。電子化合物具有高的熔點(diǎn)和硬度，但塑性較低，一般只能作為強(qiáng)化相存在于合金特別是有色金屬合金中。電子化合物的結(jié)構(gòu)取決于電子濃度，當(dāng)電子濃度為3/2時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)為體心立方晶格，稱為相；電子濃度為21/13時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)為

15、復(fù)雜立方晶格，稱為相；電子濃度為7/4時(shí)，晶體結(jié)構(gòu)為密排六方晶格，稱為相。合金中常見的電子化合物見表2-1。這類化合物受電子濃度e/a（每個(gè)原子平均所占有的價(jià)電子數(shù)）控制。電子濃度e/a = 其中，（1）e/a =21/14（體心立方結(jié)構(gòu)（-Mn型結(jié)構(gòu)，即-相）或密排六方結(jié)構(gòu)）；（2）e/a =21/13（復(fù)雜立方結(jié)構(gòu)，-黃銅型結(jié)構(gòu)，即-相）；（3）e/a =21/12（密排六方結(jié)構(gòu)，-相）。（三）間隙化合物間隙化合物是由過(guò)渡族金屬元素與碳、氮、氫、硼等原子半徑較小的非金屬元素形成的金屬化合物。根據(jù)組成元素原子半徑比值及結(jié)構(gòu)特征的不同，可將間隙化合物分為兩類：（1）簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)間隙化合物（間隙相）

16、a）間隙相當(dāng)非金屬原子半徑與金屬原子半徑比值小于0.59時(shí)，形成具有簡(jiǎn)單晶格的間隙化合物，稱為間隙相，如TiC、TiN、ZrC、VC、NbC、Mo2N、Fe2N等。圖2-17是VC的晶格示意圖。由圖可見，VC為面心立方晶格，V原子占據(jù)晶格的正常位置，而C原子則規(guī)則地分布在晶格的空隙之中。間隙相具有極高的熔點(diǎn)、硬度和脆性，而且十分穩(wěn)定，是高合金工具鋼的重要組成相，也是硬質(zhì)合金和高溫金屬陶瓷材料的重要組成相。這類化合物受原子尺寸因素控制，根據(jù)原子半徑之比rB/rA可分為：rB/rA0.59，具有簡(jiǎn)單的晶體結(jié)構(gòu)，A原子為過(guò)渡族金屬，B為原子半徑較小的非金屬，具有很高的硬度和熔點(diǎn)，且很脆，具有金屬的性

17、質(zhì)。rB/rA0.414，rB/rA0.414，例如：MX型VCA1結(jié)構(gòu)。（2）復(fù)雜結(jié)構(gòu)間隙化合物b）具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物當(dāng)非金屬原子半徑與金屬原子半徑的比值大于0.59時(shí)，形成具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物。如鋼中的Fe3C、Cr23C6、Fe4W2C、Cr7C3、Mn3C等。Fe3C稱為滲碳體，具有復(fù)雜的斜方晶格，見圖2-18。具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)的間隙化合物也具有很高的熔點(diǎn)、硬度和脆性，但與間隙相相比要稍低一些，加熱時(shí)也易于分解。這類化合物是碳鋼及合金鋼中重要的組成相。金屬化合物也可以溶入其它元素的原子，形成以金屬化合物為基的固溶體。rB/rA0.59，大多為過(guò)渡族金屬和碳化物，具有復(fù)雜的晶體結(jié)構(gòu)

18、，如Fe3C，具有很高的硬度，是鋼中強(qiáng)化相。例如：M3C型Fe3C復(fù)雜的正交結(jié)構(gòu)。滲碳體(Fe3C)結(jié)構(gòu)：正交晶系，abc，= 90°。Fe3C硬度為HV9501050，晶胞原子數(shù)：16個(gè)，其中：Fe12個(gè)，C4個(gè)。這類化合物的結(jié)合鍵屬于共價(jià)鍵和金屬鍵。注意：在鋼中，只有周期表中位于鐵左方的過(guò)渡族元素能形成間隙相或間隙化合物。滲碳體(Fe3C)結(jié)構(gòu)（四）拓?fù)涿芏严嗤負(fù)涿芏严嗍怯蓛煞N大小不同的金屬原子進(jìn)行堆垛而構(gòu)成的一類中間相，其中大小原子通過(guò)適當(dāng)?shù)呐浜蠘?gòu)成空間利用率和配位數(shù)都很高的復(fù)雜結(jié)構(gòu)。這類化合物也受原子尺寸因素控制。由于這類結(jié)構(gòu)具有拓?fù)涮卣鳎史Q這些相為拓?fù)涿芏严?，?jiǎn)稱TCP相

19、，以區(qū)別于通常由等徑剛球模型堆垛的具有fcc或hcp的幾何密堆相。這種結(jié)構(gòu)顯著的兩個(gè)特點(diǎn)是：（1）高配位數(shù)。一般，拓?fù)涿芏严嗍怯膳湮粩?shù)（CN）為12，14，15和16的配位多面體堆垛而成。如圖2-45所示每個(gè)面都是三角形。圖2-45拓?fù)涿芏严嘀械呐湮欢嗝骟w（2）層狀結(jié)構(gòu)。在拓?fù)涿芏严嘀?，原子半徑小的原子?gòu)成密排面，其中鑲嵌有原子半徑大的原子，由這些密排層按一定順序堆垛而成，從而構(gòu)成空間利用率很高，只有四面體間隙的密排結(jié)構(gòu)。圖2-46 原子排列層狀結(jié)構(gòu)（3）網(wǎng)格結(jié)構(gòu)這里需要注意，原子密排層系由正三角形、正四邊形（正方形）和正六邊形（蜂窩形）組合起來(lái)的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。網(wǎng)格結(jié)構(gòu)通?？捎靡欢ǖ姆?hào)加以表示：

20、即取網(wǎng)格中的任一原子，依次寫出圍繞著它的多邊形類型。如圖2-46所示。圖2-46 原子密排層的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)拓?fù)涿芏严喾譃槿缦聨追N類型。A.拉弗斯（Laves）相結(jié)構(gòu)二元合金Laves相的典型分子式為AB2，其形成條件為：（1）原子尺寸A原子半徑略大于B原子，其理論比值應(yīng)為rA / rB =1.255，實(shí)際比值一般在1.05-1.68之間。（2）電子濃度一定的結(jié)構(gòu)類型對(duì)應(yīng)一定的電子濃度。Laves相的晶體結(jié)構(gòu)有三種類型，他們的典型代表為MgCu2，MgZn2和MgNi2。表2-12 三種典型Laves相的晶體結(jié)構(gòu)類型和電子濃度范圍典型合金結(jié)構(gòu)類型電子濃度范圍屬于同類的Laves相舉例MgCu2復(fù)雜立

21、方ZrFe2,Mg2Cu3AlMgZn2復(fù)雜六方MoFe2,FeMoSi,Mg2Cu3SiMgNi2復(fù)雜六方HfCr2,MgNi2圖2-47 MgCu2結(jié)構(gòu)中原子分布圖2-48 MgCu2結(jié)構(gòu)中原子密排層的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)B.Zr4Al3相結(jié)構(gòu)C.相結(jié)構(gòu)（AB型）相通常存在于過(guò)渡族金屬元素組成的合金中，其分子式為AB或AxBy，如：FeCr，F(xiàn)eV，F(xiàn)eMo，(Cr,Mo,W)x(Fe,Co,Ni)y，等。盡管相可用化學(xué)式表示，但其成分可在一定范圍內(nèi)變化，因此它也屬于以化合物為基的固溶體。一般，周期表上元素分界線（相界線），在第A族及A族之間，線左元素與線右元素可以形成相。形成條件：（1）組元的原子直

22、徑差別不大于8%；（2）組元之一為K8結(jié)構(gòu)，另一組元為K12結(jié)構(gòu)；（3）電子濃度=6.5-7.5。相具有復(fù)雜的四方結(jié)構(gòu)，其軸比c/a=0.52，每個(gè)晶胞中有30個(gè)原子。如圖2-49所示。圖2-49 相的晶體結(jié)構(gòu)相常溫下硬而脆，一般是合金的有害相。D. A15型Cr3Si相結(jié)構(gòu)E.CaCu5型相結(jié)構(gòu)（五）中間相的性質(zhì)和應(yīng)用（See教科書P56）1）具有超導(dǎo)性質(zhì)的金屬間化合物；2）具有特殊電學(xué)性質(zhì)的金屬間化合物；3）具有強(qiáng)磁性的金屬間化合物；4）具有奇特吸釋氫本領(lǐng)的金屬間化合物；5）具有耐熱特性的金屬間化合物；6）耐蝕的金屬間化合物；7）具有形狀記憶效應(yīng)、超彈性和消振性的金屬間化合物。2.4.3

23、以化合物為基的固溶體上面我們討論了以純金屬為基形成的固溶體，鄂具有合金組元之-的點(diǎn)肆的域溶體。；。但不僅純金屬有形成固溶體的能力，而化合物也可以形成固溶體。在此情況下，2化合物A,Bm的點(diǎn)陣仍然保留著；但是過(guò)剩的原子，如B原子，：1-置換點(diǎn)陣中某些A原子而溶解）o，、，在化合物中也還可以溶有第三種元宛素C。此時(shí)c原，原子置換點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)上，的A原子或B潦子。甥圖4-2( c)？靜曾采珪錒？勺；¨磕、食錫蘭，三蔣釜噎篙酶柱含物結(jié)櫥夕：可以設(shè)想,.名在該佬1e，囊棗繭要是金屬鍵：述三種金屬中每旁穰嘲彝黎蜘其價(jià)電子葡公有化，此時(shí)一種金屬可部分地登挾勇柑種壘囊、d c饒1;ai中含鍋量超過(guò)化學(xué)計(jì)

24、算比，、則以銅置換錳）。因此得到以化合物點(diǎn)陣為基的含有o其溶解度范圍可能很寬，。： 戶， 的程度。顯然，形成以化合物為基的固溶體時(shí)，化合物的化學(xué)式已不再符合在化合物中原子的真1 0對(duì)手溶-入外來(lái)原予的化合物采用如下表：示方法。：例如，硼化鐵(Fe：B羞)能夠溶解鉻和碳，此時(shí)鉻置換點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)上的鐵，而碳置換硼，；其比(Fo+Cr)/( R + C)翠4/2保持不變，以硼化物Fe：B。為基的這種固溶體甩(Fe，Cr)，(B，C)乏表示之喜有時(shí)采用簡(jiǎn)化符號(hào)表示乒；Jf代襄金屬，：，而X代表非金屬。：因此以硼化鐵為基的固溶體用M：X。表以化合物為基形成固溶體時(shí)，可能出現(xiàn)一種原子置換點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)上的另一：一種

25、原子的情況，也可能出現(xiàn)點(diǎn)陣的個(gè)別結(jié)點(diǎn)上沒(méi)有原子占據(jù)（“空位。）的情況。，例如，化合物CoA，可以結(jié)晶為含有錠化學(xué)計(jì)算比Co:AI = 1:1過(guò)量的鉆或鋁，在后一種情況下，；鋁原子所以過(guò)剿是由于本應(yīng)鉆占據(jù)的點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)未全部占據(jù)，在點(diǎn)陣中出現(xiàn)了空穴”或空位。例如，化合物CoAI可以結(jié)晶為含有較化學(xué)計(jì)算比Co:AI = 1:1過(guò)量的鈷或鋁，在后一種情況下，：鋁原子所以過(guò)剩是由于本應(yīng)鉆占據(jù)的點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)來(lái)全部占據(jù)，在點(diǎn)陣中出現(xiàn)了囊空穴爐空位”。形成以億合物為基的固溶體時(shí)，在點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)上出現(xiàn)空位，.稱為缺位固溶體。（2）缺位固溶體合金晶體點(diǎn)陣中，有的陣點(diǎn)位置空著。比如：FeO中，F(xiàn)e的位置有些空缺，在TiC，W

26、C等合金中，有些C位置空著。盡管曾講過(guò)，但仍應(yīng)指出，不是所有化合物幫能溶解過(guò)量的化合物組成元素，也就是說(shuō)，存在著其組元素不形成固溶體的化合物，但與此同時(shí)，也有這樣的化合鈞，弓學(xué)計(jì)算比的純化合物。例如，化合物CvAI。的準(zhǔn)確成分相當(dāng)于54.1%Cu（重量百分比），實(shí)際上，該化合物在C。量為53.2553.9%時(shí)存在，即僅當(dāng)部分銅原子被鋁原子置換的條件下存在，沒(méi)有這種置換，CaAJ2點(diǎn)陣便不存在。這種化合物只以固溶體的形式存在，麗當(dāng)精確地按化學(xué)計(jì)算比時(shí)卻不存在，這樣茵化合物橡為伯托列特(Be“甲；： 叭物e。伯托列特化合物和道爾頓化合物的存在是由H.c庫(kù)爾納可夫(HCKyp。：。，)院士首先發(fā)現(xiàn)的

27、，并為紀(jì)念上世紀(jì)著名的化皂學(xué)家道爾頓和伯托列特面命名的，他們?cè)鵀榛衔锏睦碚摖?zhēng)論過(guò)，該爭(zhēng)論迄今蠢垛僻決2.4.4 有序固溶體（超結(jié)構(gòu)或超點(diǎn)陣）溶質(zhì)原子分布的長(zhǎng)程有序性概念在一般固溶體中，溶質(zhì)元素的原子在溶劑點(diǎn)陣中的分布是無(wú)序的。但在一定的條件下，原子占據(jù)點(diǎn)陣結(jié)點(diǎn)的一定位置，即原子由無(wú)序排列過(guò)渡到有序排列。這一過(guò)程稱為有序化，而溶質(zhì)元素原子呈有序排列的固溶體稱為有序固溶體。對(duì)于對(duì)某些成分接近于一定的原子比（如AB或AB）的無(wú)序固溶體中，當(dāng)它從高溫緩冷到某一臨界溫度以下時(shí)，溶質(zhì)原子會(huì)從統(tǒng)計(jì)隨機(jī)分布狀態(tài)過(guò)渡到占有一定位置的規(guī)則排列狀態(tài)，即發(fā)生有序化過(guò)程，形成有序固溶體。長(zhǎng)程有序的固溶體在其X射線衍射

28、圖上會(huì)產(chǎn)生額外射線條，這稱為超結(jié)構(gòu)線，所以有序固溶體通常稱為超結(jié)構(gòu)或超點(diǎn)陣。一、主要類型（一）以面心立方為基的有序固溶體超結(jié)構(gòu)（1）Cu3Au型（A3B，L12）合金類例如：TiAl（L10），Ni2AlTi（L21），Ni3Al（L12），Al3Ti和NbAl3（D022）,25Au75Cu合金的晶體結(jié)構(gòu)(a)無(wú)序的固溶體；(b)Cu3Au超結(jié)構(gòu)（2）CuAu型（L10）CuAu型超結(jié)構(gòu)（3）CuAu型（）CuAu型超結(jié)構(gòu)（二）以體心立方為基的有序固溶體（超結(jié)構(gòu)）（1）CuZn(-黃銅)型（B2AB型）（2）Fe3Al型（D03AmBn型）B2型FeAl超結(jié)構(gòu)D03型Fe3Al超結(jié)構(gòu)（3）M

29、oSi2型（C11b-AB2型）圖1-1 MoSi二元合金相圖4MoSi2的兩種同素異構(gòu)體在1900 oC左右發(fā)生相變：圖1-2 MoSi2的晶胞：(a) t-MoSi2晶胞，(b) h-MoSi2晶胞(RMo=1.39nm,RSi=1.17nm)圖10 鑄態(tài)Mo-66Si - 3Cr合金的二次電子顯微照片圖12 鑄態(tài)Mo-66Si-Cr合金的透射電子顯微鏡圖像和SAD照片：（a）MoSi2（相A）和（Cr，Mo）Si2的（相B）的形態(tài)，（b）MoSi2 110面的照片（左）和CrSi2 100面的照片（右）圖1.1 D03晶胞結(jié)構(gòu)（Fe原子占據(jù)白色和灰色球位置，Si原子占據(jù)黑色球位置）圖1-

30、1 L12型Ni3Si的晶體結(jié)構(gòu)（三）以密排六方為基的有序固溶體（超結(jié)構(gòu)）（1）MgCd3型如：Ti3Al（）二、有序化和影響有序化的因素基本條件異類原子之間的相互吸引大于同類原子間的吸引作用，使有序固溶體的自由能低于無(wú)序態(tài)。反相疇結(jié)構(gòu)： 反相疇結(jié)構(gòu)有序固溶體與金屬化合物之區(qū)別（See教案肖紀(jì)美語(yǔ)和蘇金屬學(xué)原理）有序固溶體是介乎化合物與固溶體之間的中間相。在完全有序狀態(tài)下該相類似化合物，因?yàn)椋?）它們有可用相應(yīng)的化學(xué)式表示的一定的原子數(shù)目；2）點(diǎn)陣內(nèi)的原子呈有序排列。該相也可算作固溶體，因?yàn)樗鼈儽Ａ袅私饘偃軇┑狞c(diǎn)陣。即：有序固溶體高到一定溫度（第二組元）無(wú)序化，仍然保持原來(lái)（溶劑）的晶格點(diǎn)陣。

31、（有序）金屬化合物直到熔點(diǎn)分解以前，不改變自己固有的晶格點(diǎn)陣。本章概念關(guān)鍵詞：1、晶體、非晶體、晶體結(jié)構(gòu)與空間點(diǎn)陣、陣點(diǎn)、晶胞、晶系、布拉維點(diǎn)陣2、晶向、晶面指數(shù)及其標(biāo)定、晶向族、晶面族、晶帶定律的應(yīng)用、晶面間距的計(jì)算3、fcc、bcc、hcp、點(diǎn)陣常數(shù)、晶胞原子數(shù)、配位數(shù)、致密度、原子半徑、堆垛、間隙、多晶型性、同素異構(gòu)體4、合金、相、固溶體（置換、間隙、無(wú)限、有限、無(wú)序、有序）、中間相（正常價(jià)化合物、電子化合物、間隙相、間隙化合物）本章思考練習(xí)題：1.試證明四方晶系中只有簡(jiǎn)單四方點(diǎn)陣和體心四方點(diǎn)陣兩種類型。2.為什么密排六方結(jié)構(gòu)不能成為一種空間點(diǎn)陣？3.標(biāo)出面心立方晶胞中（111）面上各點(diǎn)的坐標(biāo)，并判斷110是否位于（111）面上，然后計(jì)算110方向上的線密度。4.標(biāo)出具有下列密勒指數(shù)的晶面和晶向：立方晶系（421）,（123）,（130）,211,311；5.在立方晶系中畫出111晶