gc03-1純金屬的結(jié)晶

1、工程材料及應(yīng)用工程材料及應(yīng)用多媒體教案ENGINEERING MATERIALS五邑大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院第三章第三章第三三章 材料的凝固與相圖內(nèi)容提要： 本章介紹材料的凝固規(guī)律與凝固后的晶體本章介紹材料的凝固規(guī)律與凝固后的晶體結(jié)構(gòu)類型、組織狀況及性能特點(diǎn)，將其歸結(jié)與結(jié)構(gòu)類型、組織狀況及性能特點(diǎn)，將其歸結(jié)與一張相圖中的意義。一張相圖中的意義。 重點(diǎn)闡明結(jié)晶條件、結(jié)晶過程、晶粒大小重點(diǎn)闡明結(jié)晶條件、結(jié)晶過程、晶粒大小的控制和相圖的控制和相圖一、一、 凝固與結(jié)晶的概念凝固與結(jié)晶的概念1.1.凝固凝固 物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變成物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變成固態(tài)固態(tài)的過程。的過程。2.2.結(jié)晶結(jié)晶 * *物質(zhì)由液態(tài)轉(zhuǎn)變成物質(zhì)由液

2、態(tài)轉(zhuǎn)變成晶體晶體的過程。的過程。 * *物質(zhì)中的原子由物質(zhì)中的原子由近程有序排列近程有序排列向向遠(yuǎn)遠(yuǎn) 程有序排列程有序排列的過程。的過程。 引子：自然界的物質(zhì)通常都能夠以引子：自然界的物質(zhì)通常都能夠以氣態(tài)氣態(tài)、液態(tài)液態(tài)或或固態(tài)固態(tài)存在。存在。并且在一定的條件下，它們可以發(fā)生互相轉(zhuǎn)變。并且在一定的條件下，它們可以發(fā)生互相轉(zhuǎn)變。 晶體結(jié)晶都具有嚴(yán)格的平衡結(jié)晶溫度。而非晶體沒有。固體：是指能夠保持自己形狀的狀態(tài)，固體材料有晶體和非晶體，從液態(tài)到非晶體的凝固過程，在冷卻到一定溫度，材料的黏度增加到能保持自己形狀的狀態(tài)。 晶體的形成過程包括，原始相可以是氣體(凝結(jié))、液態(tài)、非晶態(tài)的固體或從一種晶體轉(zhuǎn)變未

3、另一種晶體。二、凝固狀態(tài)的影響因素二、凝固狀態(tài)的影響因素 引子：固體狀態(tài)下原子的排列方式有無規(guī)則排列的非晶態(tài)，也可引子：固體狀態(tài)下原子的排列方式有無規(guī)則排列的非晶態(tài)，也可以成為規(guī)則排列的晶體。決定因素有三方面。以成為規(guī)則排列的晶體。決定因素有三方面。1.1. 物質(zhì)的本質(zhì)物質(zhì)的本質(zhì)：原子以那種方式結(jié)合使系統(tǒng)吉布斯自由：原子以那種方式結(jié)合使系統(tǒng)吉布斯自由能更低。溫度高時(shí)原子活動能力強(qiáng)排列紊亂能量低，能更低。溫度高時(shí)原子活動能力強(qiáng)排列紊亂能量低，而低溫下按特定方式排列結(jié)合能高可降低其總能量。而低溫下按特定方式排列結(jié)合能高可降低其總能量。這是熱力學(xué)的基本原則。這是熱力學(xué)的基本原則。能量最低原理能量最低

4、原理2.2. 熔融液體的粘度熔融液體的粘度：粘度表征流體中發(fā)生相對運(yùn)動的阻：粘度表征流體中發(fā)生相對運(yùn)動的阻力，隨溫度降低，粘度不斷增加，在到達(dá)結(jié)晶轉(zhuǎn)變溫力，隨溫度降低，粘度不斷增加，在到達(dá)結(jié)晶轉(zhuǎn)變溫度前，粘度增加到能阻止在重力作用物質(zhì)發(fā)生流動時(shí)，度前，粘度增加到能阻止在重力作用物質(zhì)發(fā)生流動時(shí)，即可以保持固定的形狀，這時(shí)物質(zhì)已經(jīng)凝固，不能發(fā)即可以保持固定的形狀，這時(shí)物質(zhì)已經(jīng)凝固，不能發(fā)生結(jié)晶。例如玻璃、高分子材料。生結(jié)晶。例如玻璃、高分子材料。dxdvsf 2. 2. 熔融液體的粘度熔融液體的粘度：粘度表征流體中發(fā)生粘度表征流體中發(fā)生相對運(yùn)動的阻力，隨相對運(yùn)動的阻力，隨溫度降低，粘度不斷溫度降低

5、，粘度不斷增加，在到達(dá)結(jié)晶轉(zhuǎn)增加，在到達(dá)結(jié)晶轉(zhuǎn)變溫度前，變溫度前，粘度增加粘度增加到能阻止原子遷移排到能阻止原子遷移排列形成晶體列形成晶體，這時(shí)物，這時(shí)物質(zhì)已經(jīng)凝固，保持固質(zhì)已經(jīng)凝固，保持固定的形狀，不能發(fā)生定的形狀，不能發(fā)生結(jié)晶。例如玻璃、高結(jié)晶。例如玻璃、高分子材料。分子材料。3 3、熔融液體的冷卻速度：、熔融液體的冷卻速度：冷卻速度快，冷卻速度快，原原子擴(kuò)散子擴(kuò)散能力越差，到達(dá)結(jié)晶溫度原子來能力越差，到達(dá)結(jié)晶溫度原子來不及不及擴(kuò)散擴(kuò)散重新排列就降到更低溫度，最重新排列就降到更低溫度，最終到室溫時(shí)難以重組合成晶體，可以將終到室溫時(shí)難以重組合成晶體，可以將無規(guī)則排列固定下來。金屬材料需要達(dá)無

6、規(guī)則排列固定下來。金屬材料需要達(dá)到到10106 6/s/s才能獲得非晶態(tài)。才能獲得非晶態(tài)。 在一般生產(chǎn)過程的冷卻條件下，金屬材料凝在一般生產(chǎn)過程的冷卻條件下，金屬材料凝固為晶體，這時(shí)的凝固過程也是結(jié)晶過程。固為晶體，這時(shí)的凝固過程也是結(jié)晶過程。第二節(jié)第二節(jié) 純金屬的結(jié)晶純金屬的結(jié)晶2.1.1 2.1.1 純金屬的結(jié)晶純金屬的結(jié)晶 金屬材料要經(jīng)過液態(tài)和固態(tài)的加工過程。金屬材料要經(jīng)過液態(tài)和固態(tài)的加工過程。 鋼材經(jīng)過冶煉、注錠、鍛造、軋制、機(jī)加工鋼材經(jīng)過冶煉、注錠、鍛造、軋制、機(jī)加工和熱處理等工藝過程。和熱處理等工藝過程。 金屬澆注、冷卻金屬澆注、冷卻后，液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楹?，液態(tài)金屬轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)金屬，獲

7、得一定固態(tài)金屬，獲得一定形狀的鑄錠或鑄件。形狀的鑄錠或鑄件。冶煉注錠冶煉注錠 液態(tài)金屬中金屬原子作不液態(tài)金屬中金屬原子作不規(guī)則運(yùn)動。在小范圍內(nèi)，原子規(guī)則運(yùn)動。在小范圍內(nèi)，原子會出現(xiàn)規(guī)則排列，稱會出現(xiàn)規(guī)則排列，稱短程有序短程有序。 短程有序的原子集團(tuán)是不短程有序的原子集團(tuán)是不穩(wěn)定的，瞬時(shí)出現(xiàn)瞬時(shí)消失。穩(wěn)定的，瞬時(shí)出現(xiàn)瞬時(shí)消失。液態(tài)金屬結(jié)構(gòu)液態(tài)金屬結(jié)構(gòu) 通常的固態(tài)金屬屬于晶通常的固態(tài)金屬屬于晶體材料，金屬原子規(guī)則排列，體材料，金屬原子規(guī)則排列，叫叫長程有序長程有序。固態(tài)金屬結(jié)構(gòu)固態(tài)金屬結(jié)構(gòu) 金屬從液態(tài)到固體晶態(tài)的轉(zhuǎn)變稱為金屬從液態(tài)到固體晶態(tài)的轉(zhuǎn)變稱為一次結(jié)晶一次結(jié)晶。簡稱。簡稱金屬結(jié)晶金屬結(jié)晶。結(jié)

8、晶的一般過程結(jié)晶的一般過程 溫度變化規(guī)律：溫度變化規(guī)律： 材料的熔體在熔點(diǎn)以上材料的熔體在熔點(diǎn)以上不斷散熱，溫度不斷下降，不斷散熱，溫度不斷下降，到理論結(jié)晶溫度并不是馬上到理論結(jié)晶溫度并不是馬上變成固態(tài)的晶體，繼續(xù)降溫變成固態(tài)的晶體，繼續(xù)降溫而出現(xiàn)而出現(xiàn)過冷過冷。過冷到某一程。過冷到某一程度開始結(jié)晶，度開始結(jié)晶，放出結(jié)晶潛熱放出結(jié)晶潛熱，可能會使其溫度回升。到略可能會使其溫度回升。到略低于熔點(diǎn)的溫度時(shí)，低于熔點(diǎn)的溫度時(shí)，放放出的出的熱熱量和量和散熱散熱可達(dá)到可達(dá)到平衡平衡，這，這時(shí)處于時(shí)處于固定溫度固定溫度，在冷卻曲，在冷卻曲線上出現(xiàn)線上出現(xiàn)平臺平臺。 結(jié)晶過程完成，沒有潛結(jié)晶過程完成，沒有潛

9、熱的補(bǔ)充，溫度將重新不斷熱的補(bǔ)充，溫度將重新不斷下降，直到室溫。下降，直到室溫。 一、純金屬結(jié)晶的條件純金屬（純銅）的冷卻曲線純金屬（純銅）的冷卻曲線 冷卻速度越大冷卻速度越大, , 則開始結(jié)則開始結(jié)晶溫度越低晶溫度越低, , 過冷度也就越大。過冷度也就越大。 dede段段 正在結(jié)晶，恒溫結(jié)正在結(jié)晶，恒溫結(jié)晶。液態(tài)原子無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛芯?。液態(tài)原子無序狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橛行驙顟B(tài)時(shí)放出結(jié)晶潛熱，保持溫序狀態(tài)時(shí)放出結(jié)晶潛熱，保持溫度不變。度不變。 純銅的冷卻曲線純銅的冷卻曲線中中T T0 0為純銅的熔點(diǎn)為純銅的熔點(diǎn)( (理論結(jié)晶溫理論結(jié)晶溫度度),), T Tn n為開始結(jié)晶溫度。為開始結(jié)晶溫度。 bcbc

10、段段 溫度低于理論結(jié)晶溫度溫度低于理論結(jié)晶溫度, , 稱為稱為過冷過冷現(xiàn)現(xiàn)象象。理論結(jié)晶溫度。理論結(jié)晶溫度T T0 0與開始結(jié)晶溫度與開始結(jié)晶溫度T Tn n之差叫做之差叫做過過冷度冷度，用，用T T 表示：表示：T =TT =T0 0- T- Tn n 過冷現(xiàn)象與過冷度過冷現(xiàn)象與過冷度 過冷現(xiàn)象過冷現(xiàn)象 過冷度過冷度 T = T0 T1 過冷是結(jié)晶的必要條件。過冷是結(jié)晶的必要條件。 自發(fā)轉(zhuǎn)變的能量條件：自發(fā)轉(zhuǎn)變的能量條件： 自然界的一切自發(fā)轉(zhuǎn)變過程，總是由自然界的一切自發(fā)轉(zhuǎn)變過程，總是由一種較高能量狀態(tài)趨向于能量最低的穩(wěn)定一種較高能量狀態(tài)趨向于能量最低的穩(wěn)定狀態(tài)。狀態(tài)。 在一定溫度條件下，只

11、有引起體系自在一定溫度條件下，只有引起體系自由能（即能夠?qū)ν庾鞴Φ哪遣糠帜芰浚┙涤赡埽茨軌驅(qū)ν庾鞴Φ哪遣糠帜芰浚┙档偷倪^程才能自發(fā)進(jìn)行。低的過程才能自發(fā)進(jìn)行。 結(jié)晶過程不是在任何情況下都能結(jié)晶過程不是在任何情況下都能自動發(fā)生。自然界的一切自發(fā)轉(zhuǎn)變過自動發(fā)生。自然界的一切自發(fā)轉(zhuǎn)變過程總是向著自由能降低的方向進(jìn)行。程總是向著自由能降低的方向進(jìn)行。在單一的組元情況下在單一的組元情況下, ,自由能：自由能： TSUG固固固TSUG液液液TSUG1、能量條件兩曲線相交處的溫度兩曲線相交處的溫度T T0 0，當(dāng)溫度，當(dāng)溫度T= TT= T0 0時(shí)，液相和固相的自由時(shí)，液相和固相的自由能相等，處于平衡共存

12、，所以稱能相等，處于平衡共存，所以稱T0T0為臨界點(diǎn)，也就是理論凝為臨界點(diǎn)，也就是理論凝固溫度。當(dāng)固溫度。當(dāng)T TT TT T0 0時(shí)，從固體時(shí)，從固體向液體的轉(zhuǎn)變使吉布斯自由能下降，是自發(fā)過程，發(fā)生熔化向液體的轉(zhuǎn)變使吉布斯自由能下降，是自發(fā)過程，發(fā)生熔化過程。過程。 所以結(jié)晶過程的熱力學(xué)條件就是溫度必須冷卻到理論結(jié)所以結(jié)晶過程的熱力學(xué)條件就是溫度必須冷卻到理論結(jié)晶溫度晶溫度T T0 0以下才行。即過冷以下才行。即過冷液態(tài)金屬結(jié)晶條件：液態(tài)金屬結(jié)晶條件：液態(tài)金屬要結(jié)晶，溫度必液態(tài)金屬要結(jié)晶，溫度必須低于理論結(jié)晶溫度須低于理論結(jié)晶溫度T T0 0，要有一定的過冷度，要有一定的過冷度T T ，使金

13、屬在液態(tài)和固態(tài)之間存在自由能差使金屬在液態(tài)和固態(tài)之間存在自由能差F F 。液態(tài)金屬結(jié)晶的動力：液態(tài)金屬結(jié)晶的動力：F F 交點(diǎn)對應(yīng)的溫度交點(diǎn)對應(yīng)的溫度T T0 0即為理論結(jié)晶即為理論結(jié)晶溫度。溫度。2、結(jié)構(gòu)條件瞬時(shí)出現(xiàn)短程有序的原子集團(tuán)，即結(jié)構(gòu)起伏 三、結(jié)晶的過程包括兩個(gè)基本過程：包括兩個(gè)基本過程：形核、長大形核、長大 1. 1. 形核形核 液態(tài)金屬內(nèi)部生成一些極小的晶體作液態(tài)金屬內(nèi)部生成一些極小的晶體作為結(jié)晶的核心。生成的核心叫做晶核。為結(jié)晶的核心。生成的核心叫做晶核。 (1) (1) 自發(fā)形核自發(fā)形核 (2) (2) 非自發(fā)形核非自發(fā)形核老師提示老師提示 實(shí)際金屬結(jié)晶時(shí)，以實(shí)際金屬結(jié)晶時(shí)，

14、以非自發(fā)非自發(fā)形核為主。晶形核為主。晶核形成、晶體長大時(shí)晶體核形成、晶體長大時(shí)晶體表面能的增加是金屬結(jié)晶的阻力。表面能的增加是金屬結(jié)晶的阻力。自發(fā)形核自發(fā)形核 在一定的過冷度下，液體中若出在一定的過冷度下，液體中若出現(xiàn)一固態(tài)的晶體，該區(qū)域的能量將發(fā)現(xiàn)一固態(tài)的晶體，該區(qū)域的能量將發(fā)生變化，一方面一定體積的液體轉(zhuǎn)變生變化，一方面一定體積的液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w，體積自由能會下降，另一方為固體，體積自由能會下降，另一方面增加了液固相界面，增加了表面面增加了液固相界面，增加了表面自由能，因此總的吉布斯自由能變化自由能，因此總的吉布斯自由能變化量為：量為： 其中其中GGV V為單位體積內(nèi)固液吉布斯自由為單位體積

15、內(nèi)固液吉布斯自由能之差，能之差，V V為晶體的體積，為晶體的體積，為界面能，為界面能，A A為界面的面積。為界面的面積。一個(gè)細(xì)小的晶體出現(xiàn)后，一個(gè)細(xì)小的晶體出現(xiàn)后，是否能長大，決定于在晶體的體積增加是否能長大，決定于在晶體的體積增加時(shí)，其自由能是否為下降。時(shí)，其自由能是否為下降。 存在過冷的液體，依靠自身的原子運(yùn)動可能形成晶核，存在過冷的液體，依靠自身的原子運(yùn)動可能形成晶核，這種方式稱為這種方式稱為自發(fā)形核自發(fā)形核。1. 1. 能量變化能量變化在一定過冷度下，在一定過冷度下，GGV V為負(fù)值，而為負(fù)值，而恒恒為正值?？梢娋w總是希望有最大的體為正值?？梢娋w總是希望有最大的體積和最小的界面積。

16、設(shè)積和最小的界面積。設(shè)GGV V和和為常數(shù)，為常數(shù)，最有利的形狀為球。設(shè)球的半徑為最有利的形狀為球。設(shè)球的半徑為r r，有：有： 這里這里r rc c稱為臨界尺寸稱為臨界尺寸，當(dāng)細(xì)小晶體的半徑，當(dāng)細(xì)小晶體的半徑大于臨界尺寸大于臨界尺寸，晶體，晶體長大時(shí)吉布斯自由能下降，這種長大時(shí)吉布斯自由能下降，這種可以長大可以長大的小晶體稱為晶核。的小晶體稱為晶核。如果它的半徑小于臨界尺寸，晶體長大時(shí)吉布斯自由能將上升，如果它的半徑小于臨界尺寸，晶體長大時(shí)吉布斯自由能將上升，自發(fā)過程為不斷減小到消失。自發(fā)過程為不斷減小到消失。 vcvGrdrGdrGrG2043423得令2. 2. 臨界大小臨界大小 熔體的

17、溫度在熔點(diǎn)附近時(shí)，盡管處在液態(tài)，即總體的排列熔體的溫度在熔點(diǎn)附近時(shí)，盡管處在液態(tài)，即總體的排列是無序的，但局部的小區(qū)域并非靜止不動的，原子的運(yùn)動可造是無序的，但局部的小區(qū)域并非靜止不動的，原子的運(yùn)動可造成局部能量在不斷變化，其瞬間能量在平均值的上下波動，對成局部能量在不斷變化，其瞬間能量在平均值的上下波動，對應(yīng)的結(jié)構(gòu)應(yīng)的結(jié)構(gòu)( (原子排列原子排列) )在變化，小范圍可瞬間為接近晶體的排列，在變化，小范圍可瞬間為接近晶體的排列，其范圍大小對應(yīng)的能量于平均能量之差其范圍大小對應(yīng)的能量于平均能量之差GG如上所述，這就稱為如上所述，這就稱為“能量起伏能量起伏”和和“結(jié)構(gòu)起伏結(jié)構(gòu)起伏”。 對于過冷液體，

18、出現(xiàn)對于過冷液體，出現(xiàn)GG大小差別的幾率正比于大小差別的幾率正比于 )exp(RTG小于臨界尺寸的小于臨界尺寸的( (也稱為晶胚也稱為晶胚) )下一步減小到消失，大于臨界尺下一步減小到消失，大于臨界尺寸的可能不斷長大，也就是晶核。等于臨界尺寸大小的晶核高寸的可能不斷長大，也就是晶核。等于臨界尺寸大小的晶核高出平均能量的那部分稱為出平均能量的那部分稱為“形核功形核功”。 過冷度愈小，固液自由能差也小，臨界尺寸大，形核功過冷度愈小，固液自由能差也小，臨界尺寸大，形核功也高，出現(xiàn)的幾率也小。也高，出現(xiàn)的幾率也小。太小的過冷度在有限的時(shí)空范圍內(nèi)不太小的過冷度在有限的時(shí)空范圍內(nèi)不能形核，即形核要求有基本

19、的過冷度。能形核，即形核要求有基本的過冷度。 3.3.晶核的來源晶核的來源 2. 2. 晶體的長大晶體的長大晶體的長大有兩種方式晶體的長大有兩種方式: : (1)(1)平面長大平面長大冷卻速度較慢時(shí)，晶體表面向前平行推移長冷卻速度較慢時(shí)，晶體表面向前平行推移長大。不同晶面的垂直方向上的長大速度不同。沿大。不同晶面的垂直方向上的長大速度不同。沿密排面的垂直方向上的長大速度最慢。密排面的垂直方向上的長大速度最慢。 晶體獲得表面為密排面晶體獲得表面為密排面的規(guī)則形狀。的規(guī)則形狀。平面長大的規(guī)則形狀晶體平面長大的規(guī)則形狀晶體平面長大平面長大 (2)(2)樹枝狀長大樹枝狀長大冷卻速度較快時(shí)，晶體的棱角和

20、棱邊的散熱冷卻速度較快時(shí)，晶體的棱角和棱邊的散熱快，長大較快，成為晶枝。優(yōu)先形成的晶枝稱一快，長大較快，成為晶枝。優(yōu)先形成的晶枝稱一次晶軸，在一次晶軸增長時(shí)，在側(cè)面生出新的晶次晶軸，在一次晶軸增長時(shí)，在側(cè)面生出新的晶枝，即二次晶軸。其后又生成三次晶軸、四次晶枝，即二次晶軸。其后又生成三次晶軸、四次晶軸。軸。 結(jié)晶后得到具有樹枝結(jié)晶后得到具有樹枝狀的晶體。狀的晶體。樹枝狀長大的樹枝狀晶體樹枝狀長大的樹枝狀晶體實(shí)際金屬結(jié)晶時(shí)，晶體多實(shí)際金屬結(jié)晶時(shí)，晶體多以樹枝狀長大方式長大。以樹枝狀長大方式長大。樹枝狀長大樹枝狀長大金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶金屬的樹枝晶冰的樹枝晶

21、冰的樹枝晶實(shí)際金屬結(jié)晶時(shí)，晶體多實(shí)際金屬結(jié)晶時(shí)，晶體多以樹枝狀長大方式長大。以樹枝狀長大方式長大。長大條件長大條件 從熱力學(xué)分析可知，要使系統(tǒng)的自由能下降，在液從熱力學(xué)分析可知，要使系統(tǒng)的自由能下降，在液固界固界面附近的部分液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w，依然要求在界面附近要面附近的部分液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w，依然要求在界面附近要存在過冷存在過冷度度，前面冷卻曲線上平臺和理論結(jié)晶溫度之差就是長大所要求的，前面冷卻曲線上平臺和理論結(jié)晶溫度之差就是長大所要求的過冷度，也稱為過冷度，也稱為“動態(tài)過冷度動態(tài)過冷度”。 金屬材料的動態(tài)過冷度很小，僅金屬材料的動態(tài)過冷度很小，僅0.010.010.050.05，而非金屬材，而非金

22、屬材料的動態(tài)過冷度就大得多。若液料的動態(tài)過冷度就大得多。若液固界面處于平衡，則界面的溫固界面處于平衡，則界面的溫度應(yīng)該為理論結(jié)晶溫度度應(yīng)該為理論結(jié)晶溫度。長大速度長大速度 凝固過程中，晶體在不斷長大，界面在單位時(shí)間向前推移的凝固過程中，晶體在不斷長大，界面在單位時(shí)間向前推移的垂直距離稱為長大線速度。垂直距離稱為長大線速度。正溫度梯度下晶體的長大正溫度梯度下晶體的長大( (平面長大平面長大) ) 正溫度梯度是指液正溫度梯度是指液固界面前沿的液體溫度隨到界面的距固界面前沿的液體溫度隨到界面的距離的增加而升高，這時(shí)結(jié)晶過程的潛熱只能通過已凝固的固體離的增加而升高，這時(shí)結(jié)晶過程的潛熱只能通過已凝固的固

23、體向外散失。向外散失。 平衡時(shí)界面的溫度為理論結(jié)晶溫度，平衡時(shí)界面的溫度為理論結(jié)晶溫度，液體的溫度高于理論結(jié)晶溫度。當(dāng)通過液體的溫度高于理論結(jié)晶溫度。當(dāng)通過已凝固的固體散失熱量時(shí)，達(dá)到動態(tài)過已凝固的固體散失熱量時(shí)，達(dá)到動態(tài)過冷的部分液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w，界面向前推冷的部分液體轉(zhuǎn)變?yōu)楣腆w，界面向前推移，到達(dá)理論結(jié)晶溫度處，生長過程將移，到達(dá)理論結(jié)晶溫度處，生長過程將停止。所以這時(shí)界面的形狀決定于散熱，停止。所以這時(shí)界面的形狀決定于散熱，實(shí)際上為理論結(jié)晶溫度的等溫面。在小實(shí)際上為理論結(jié)晶溫度的等溫面。在小的區(qū)域內(nèi)界面為平面，局部的不平衡帶的區(qū)域內(nèi)界面為平面，局部的不平衡帶來的小凸起因前沿的溫度較高而放慢

24、生來的小凸起因前沿的溫度較高而放慢生長速度，因此可理解為齊步走，稱為長速度，因此可理解為齊步走，稱為平平面推進(jìn)方式生長面推進(jìn)方式生長。負(fù)溫度梯度下晶體的長大（負(fù)溫度梯度下晶體的長大（樹枝狀長大樹枝狀長大） 負(fù)溫度梯度是指液負(fù)溫度梯度是指液固界面前沿的液體溫度隨固界面前沿的液體溫度隨到界面的距離的增加而降到界面的距離的增加而降低，這時(shí)結(jié)晶過程的潛熱低，這時(shí)結(jié)晶過程的潛熱不僅可通過已凝固的固體不僅可通過已凝固的固體向外散失，而且還可向低向外散失，而且還可向低溫的液體中傳遞。溫的液體中傳遞。 在小的區(qū)域內(nèi)若為平面，局部的不在小的區(qū)域內(nèi)若為平面，局部的不平衡可帶來某些小凸起，因前沿的溫度平衡可帶來某些

25、小凸起，因前沿的溫度較低而有利生長，因而凸起的生長速度較低而有利生長，因而凸起的生長速度將大于平均速度，凸起迅速向前發(fā)展，將大于平均速度，凸起迅速向前發(fā)展，可理解賽跑的競爭機(jī)制，在凸起上可能可理解賽跑的競爭機(jī)制，在凸起上可能再有凸起，如此發(fā)展而表現(xiàn)為數(shù)枝晶的再有凸起，如此發(fā)展而表現(xiàn)為數(shù)枝晶的方式長大。枝晶間的空隙最后填充，依方式長大。枝晶間的空隙最后填充，依然得到一完整的晶體。然得到一完整的晶體。關(guān)于樹枝晶關(guān)于樹枝晶： 按樹枝方式生長的晶體稱為樹枝晶，先凝固的稱為主干，隨按樹枝方式生長的晶體稱為樹枝晶，先凝固的稱為主干，隨后是分支，再分支。后是分支，再分支。 值得指出的是：值得指出的是： 純凈

26、的材料結(jié)晶完畢見不到樹枝晶，但凝固過程中一般體純凈的材料結(jié)晶完畢見不到樹枝晶，但凝固過程中一般體積收縮，樹枝之間若得不到充分的液體補(bǔ)充，樹枝晶可保留下來；積收縮，樹枝之間若得不到充分的液體補(bǔ)充，樹枝晶可保留下來； 生長中晶體分支受液體流動、溫差、重力等影響，同方向生長中晶體分支受液體流動、溫差、重力等影響，同方向的分支可能出現(xiàn)小的角度差，互相結(jié)合時(shí)會留下位錯；的分支可能出現(xiàn)小的角度差，互相結(jié)合時(shí)會留下位錯； 或材料中含有雜質(zhì)，在結(jié)晶時(shí)固體中的雜質(zhì)比液體少，最或材料中含有雜質(zhì)，在結(jié)晶時(shí)固體中的雜質(zhì)比液體少，最后不同層次的分枝雜質(zhì)含量不相同，其組織中可見樹枝晶。后不同層次的分枝雜質(zhì)含量不相同，其組

27、織中可見樹枝晶。一、晶粒尺寸一、晶粒尺寸 晶粒的尺寸指統(tǒng)計(jì)描述晶粒的大小，各晶粒的大小和形狀并晶粒的尺寸指統(tǒng)計(jì)描述晶粒的大小，各晶粒的大小和形狀并不全相同，這就是統(tǒng)計(jì)的含義，有多種來計(jì)量，例如單位體積內(nèi)不全相同，這就是統(tǒng)計(jì)的含義，有多種來計(jì)量，例如單位體積內(nèi)的晶粒個(gè)數(shù)。在生產(chǎn)中用的晶粒個(gè)數(shù)。在生產(chǎn)中用晶粒度晶粒度，測定方法是在放大，測定方法是在放大100100倍下觀倍下觀察和標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)行對比評級，察和標(biāo)準(zhǔn)的進(jìn)行對比評級，1 18 8級級( (有更高的有更高的) )，級別高的晶粒細(xì)級別高的晶粒細(xì)。級別的定義為在放大級別的定義為在放大100100下，每平方英寸內(nèi)下，每平方英寸內(nèi)1 1個(gè)晶粒時(shí)為一級，

28、數(shù)個(gè)晶粒時(shí)為一級，數(shù)量增加量增加 倍提高一級。用于計(jì)算的定量描述還用平均截線長來倍提高一級。用于計(jì)算的定量描述還用平均截線長來表示。表示。 3 3、晶粒大小、晶粒大小晶粒度晶粒度 晶粒大小可用晶粒度來表示，晶粒晶粒大小可用晶粒度來表示，晶粒度度號越大晶粒越細(xì)。號越大晶粒越細(xì)。 晶粒度晶粒度12345678單位面積單位面積晶粒數(shù)晶粒數(shù)（個(gè)（個(gè)mm2)16326412825651210242048晶粒平均晶粒平均直徑直徑(mm)0.250 0.177 0.125 0.088 0.062 0.0440.0310.022晶粒度晶粒度表表 一般情況下一般情況下, , 晶粒越小晶粒越小, , 金屬的強(qiáng)度、

29、金屬的強(qiáng)度、塑性和韌性越好。使晶粒細(xì)化塑性和韌性越好。使晶粒細(xì)化, , 提高金屬提高金屬機(jī)械性能的方法稱為機(jī)械性能的方法稱為細(xì)晶強(qiáng)化細(xì)晶強(qiáng)化。 老師提示：老師提示：重點(diǎn)內(nèi)容重點(diǎn)內(nèi)容 金屬結(jié)晶后，獲得由大量晶粒組成的多金屬結(jié)晶后，獲得由大量晶粒組成的多晶體。晶體。 一個(gè)晶粒是由一個(gè)晶核長成的晶體。一個(gè)晶粒是由一個(gè)晶核長成的晶體。 實(shí)際金屬的晶粒在顯微鏡下呈顆粒狀。實(shí)際金屬的晶粒在顯微鏡下呈顆粒狀。 2.1.3 2.1.3 細(xì)化鑄態(tài)金屬晶粒的措施細(xì)化鑄態(tài)金屬晶粒的措施細(xì)化鑄態(tài)金屬晶粒措施細(xì)化鑄態(tài)金屬晶粒措施 1. 1. 增大金屬的過冷度增大金屬的過冷度 成核速率成核速率N N ：單位時(shí)間單位體積形

30、成的晶核單位時(shí)間單位體積形成的晶核數(shù)數(shù), ,個(gè)個(gè)/m/m3 3s s 長大速度長大速度G G ：單單位時(shí)間晶體長大的長度位時(shí)間晶體長大的長度, m/s, m/s 成核速率成核速率N N 大大, , 結(jié)晶后晶粒結(jié)晶后晶粒多多, , 晶粒細(xì)小晶粒細(xì)小; ; 長大速度長大速度G G 快快, , 晶粒粗。晶粒粗。 實(shí)際工程中，過冷度常處實(shí)際工程中，過冷度常處于曲線的左邊部分。于曲線的左邊部分。 隨著過冷度的增大，成核隨著過冷度的增大，成核速率和長大速度都增大，成核速率和長大速度都增大，成核速率增大更快，比值速率增大更快，比值N N/ /G G也增也增大大, , 晶粒細(xì)化。晶粒細(xì)化。 增大過冷度的主要方

31、法：增大過冷度的主要方法： 提高液態(tài)金屬的冷卻速度。提高液態(tài)金屬的冷卻速度。 采用冷卻能力較強(qiáng)的模子。采用冷卻能力較強(qiáng)的模子。 采用金屬型鑄模采用金屬型鑄模, , 比采用砂型鑄模獲得比采用砂型鑄模獲得的鑄件晶粒要細(xì)小。的鑄件晶粒要細(xì)小。 超高速急冷技術(shù)可獲得超細(xì)化晶粒的金超高速急冷技術(shù)可獲得超細(xì)化晶粒的金屬、亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的金屬和非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的金屬。屬、亞穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的金屬和非晶態(tài)結(jié)構(gòu)的金屬。 非晶態(tài)金屬具有特別高的強(qiáng)度和韌性、非晶態(tài)金屬具有特別高的強(qiáng)度和韌性、優(yōu)異的軟磁性能、高的電阻率、良好的抗蝕優(yōu)異的軟磁性能、高的電阻率、良好的抗蝕性等。性等。 2. 2. 變質(zhì)處理變質(zhì)處理 在液體金屬中加入孕育劑或

32、變質(zhì)劑，以在液體金屬中加入孕育劑或變質(zhì)劑，以細(xì)化晶粒和改善組織的方法叫細(xì)化晶粒和改善組織的方法叫變質(zhì)處理變質(zhì)處理。 變質(zhì)劑的作用：增加晶核數(shù)量，阻礙晶變質(zhì)劑的作用：增加晶核數(shù)量，阻礙晶核長大。核長大。 如：如： 鋁合金液體中加入鈦、鋯，鋁合金液體中加入鈦、鋯， 鋼水中加入鈦、釩、鋁，鋼水中加入鈦、釩、鋁， 鑄鐵中加入硅鐵、硅鈣、硅鈣鋇合金，鑄鐵中加入硅鐵、硅鈣、硅鈣鋇合金， 都可使晶粒細(xì)化。都可使晶粒細(xì)化。 3. 3. 振動振動 在結(jié)晶過程中采用機(jī)械振動、超聲波振在結(jié)晶過程中采用機(jī)械振動、超聲波振動方法，破碎正在生長中的樹枝狀晶體，形動方法，破碎正在生長中的樹枝狀晶體，形成更多的結(jié)晶核心，獲得

33、細(xì)小的晶粒。成更多的結(jié)晶核心，獲得細(xì)小的晶粒。 4. 4. 電磁攪拌電磁攪拌 將正在結(jié)晶的金屬置于一個(gè)交變電磁場將正在結(jié)晶的金屬置于一個(gè)交變電磁場中，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，液態(tài)金屬翻滾，沖中，由于電磁感應(yīng)現(xiàn)象，液態(tài)金屬翻滾，沖斷正在結(jié)晶的樹枝狀晶體的晶枝，增加結(jié)晶斷正在結(jié)晶的樹枝狀晶體的晶枝，增加結(jié)晶核心，細(xì)化晶粒。核心，細(xì)化晶粒。第三節(jié)第三節(jié) 合金的結(jié)晶合金的結(jié)晶合金合金 一種金屬元素同另一種或幾種其一種金屬元素同另一種或幾種其它元素它元素, , 通過熔化或其它方法結(jié)合在一通過熔化或其它方法結(jié)合在一起所形成的具有金屬特性的物質(zhì)。起所形成的具有金屬特性的物質(zhì)。 組元：組元：組成合金的獨(dú)立的、最基本

34、的單元。組成合金的獨(dú)立的、最基本的單元。 組元可以是金屬、非金屬元素或穩(wěn)定化合物。組元可以是金屬、非金屬元素或穩(wěn)定化合物。一、合金的相結(jié)構(gòu)及性能一、合金的相結(jié)構(gòu)及性能相關(guān)概念相關(guān)概念 二元合金：二元合金：由兩個(gè)組元組成的合金。由兩個(gè)組元組成的合金。 如鐵碳合金、銅鎳合金、鋁銅合金等。如鐵碳合金、銅鎳合金、鋁銅合金等。 合金的強(qiáng)度、硬度、耐磨性等機(jī)械性能比合金的強(qiáng)度、硬度、耐磨性等機(jī)械性能比純金屬高許多；純金屬高許多； 某些合金還具有特殊的電、磁、耐熱、耐某些合金還具有特殊的電、磁、耐熱、耐蝕等物理、化學(xué)性能。蝕等物理、化學(xué)性能。 合金的應(yīng)用比純金屬廣泛得多。合金的應(yīng)用比純金屬廣泛得多。 相：相

35、： 在金屬或合金中，凡化學(xué)成分相同、晶體在金屬或合金中，凡化學(xué)成分相同、晶體結(jié)構(gòu)相同并有界面與其它部分分開的均勻組成結(jié)構(gòu)相同并有界面與其它部分分開的均勻組成部分。部分。 液態(tài)物質(zhì)為液相。液態(tài)物質(zhì)為液相。 固態(tài)物質(zhì)為固相。固態(tài)物質(zhì)為固相。固態(tài)合金中有兩類基本相：固態(tài)合金中有兩類基本相： 固溶體固溶體 金屬化合物金屬化合物 組織 在金相顯微鏡下觀察，可以看到金屬材在金相顯微鏡下觀察，可以看到金屬材料內(nèi)部的微觀形貌。這種微觀形貌稱做料內(nèi)部的微觀形貌。這種微觀形貌稱做顯微組織顯微組織( (簡稱簡稱組織組織) )。組織由數(shù)量、形態(tài)、組織由數(shù)量、形態(tài)、大小和分布方式不大小和分布方式不同的各種相組成。同的各

36、種相組成。 金屬材料的組織可以由單相組成，也可以金屬材料的組織可以由單相組成，也可以由多相組成。由多相組成。 二、影響組織的因素 組織取決于化學(xué)成分和工藝過程。組織取決于化學(xué)成分和工藝過程。 1 1、化學(xué)成分、化學(xué)成分 不同碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鐵碳合金在平衡結(jié)晶后的室不同碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)的鐵碳合金在平衡結(jié)晶后的室溫組織不一樣。溫組織不一樣。 圖圖(a)(a)為純鐵的組織，叫為純鐵的組織，叫鐵素體鐵素體。 圖圖(c)(c)是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為是碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.77%0.77%的鐵碳合金的組的鐵碳合金的組織織, , 叫叫珠光體珠光體。 (a) 0.01%C (b) 0.45%C (c) 0.77%C (d) 1.2%

37、C鐵碳合金的室溫平衡組織鐵碳合金的室溫平衡組織 2 2、工藝、工藝 金屬材料的化學(xué)成分一定時(shí)金屬材料的化學(xué)成分一定時(shí), , 工藝過程是工藝過程是組織最重要的影響因素。組織最重要的影響因素。 純鐵經(jīng)冷拔后純鐵經(jīng)冷拔后, , 等軸形狀的鐵素體晶粒等軸形狀的鐵素體晶粒變成拉長了的鐵素體晶粒。變成拉長了的鐵素體晶粒。變形前變形前 變形后變形后 片狀珠光體片狀珠光體 球狀珠光體球狀珠光體 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.77%0.77%的鐵碳合金的鐵碳合金 室溫平衡組織為室溫平衡組織為 片狀珠光體片狀珠光體。 球化退火后組織為球化退火后組織為球狀珠光體球狀珠光體。 三、組織與性能的關(guān)系 材料的性能與組織密切

38、相關(guān)。材料的性能與組織密切相關(guān)。 三種不同組織的灰口鑄鐵三種不同組織的灰口鑄鐵 (a)(a)組織為鐵素體和片狀石墨，組織為鐵素體和片狀石墨， b b為為150MPa150MPa (b) (b)組織為鐵素體和團(tuán)絮狀石墨，組織為鐵素體和團(tuán)絮狀石墨，b b為為350MPa350MPa (c) (c)組織為鐵素體和球狀石墨，組織為鐵素體和球狀石墨， b b為為420MPa420MPa 沖擊韌度最高的是沖擊韌度最高的是(c),(c),其次為其次為(b),(b),最低的是最低的是(a)(a) 灰口鑄鐵的組織灰口鑄鐵的組織（a a） （b b） （c c） 純鐵純鐵 冷拔前抗拉強(qiáng)度為冷拔前抗拉強(qiáng)度為180

39、MPa180 MPa。 冷拔后（變形度為冷拔后（變形度為80%80%）抗拉強(qiáng)度為）抗拉強(qiáng)度為500 MPa500 MPa。 碳含量為碳含量為0.77%0.77%的鐵碳合金的鐵碳合金 室溫平衡組織中片狀室溫平衡組織中片狀FeFe3 3C C相相, , 切削加工時(shí)切削加工時(shí), , 刀刀具磨損很厲害。具磨損很厲害。 球化退火后球化退火后, Fe, Fe3 3C C相變?yōu)榉稚⒌念w粒狀相變?yōu)榉稚⒌念w粒狀, , 切削切削時(shí)對刀具的磨損較小。時(shí)對刀具的磨損較小。老師提示老師提示 金屬的組織結(jié)構(gòu)由材料的成金屬的組織結(jié)構(gòu)由材料的成分、工藝所決定。金屬材料的性能由金分、工藝所決定。金屬材料的性能由金屬內(nèi)部的組織結(jié)

40、構(gòu)所決定。不同組織結(jié)屬內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)所決定。不同組織結(jié)構(gòu)的材料具有不同的性能。構(gòu)的材料具有不同的性能。 1、固溶體固溶體固溶體 合金組元通過溶解形成一種成合金組元通過溶解形成一種成分和性能均勻的、且結(jié)構(gòu)與組元之一相分和性能均勻的、且結(jié)構(gòu)與組元之一相同的固相。同的固相。溶劑溶劑 與固溶體晶格相同的組元與固溶體晶格相同的組元溶質(zhì)溶質(zhì) 其他另一組元（含量較少）其他另一組元（含量較少） 固溶體用固溶體用、等符號表示。等符號表示。A A、B B組元組成的固溶體也可表示為組元組成的固溶體也可表示為A(B), A(B), 其中其中A A為為溶劑溶劑, B, B為溶質(zhì)。為溶質(zhì)。 例如銅鋅合金中鋅溶入銅中形成的

41、固溶例如銅鋅合金中鋅溶入銅中形成的固溶體一般用體一般用表示表示, , 亦可表示為亦可表示為Cu(Zn)Cu(Zn)。 1. 1. 固溶體的分類固溶體的分類 （1 1）按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的位置分）按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的位置分 置換固溶體置換固溶體: :溶質(zhì)原子代換了溶劑晶格某些溶質(zhì)原子代換了溶劑晶格某些結(jié)點(diǎn)上的原子結(jié)點(diǎn)上的原子; ; 間隙固溶體間隙固溶體溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑晶格的間隙溶質(zhì)原子進(jìn)入溶劑晶格的間隙之中。之中。置換固溶體置換固溶體 間隙固溶體間隙固溶體 （2 2）按溶質(zhì)原子在溶劑中的溶解度分）按溶質(zhì)原子在溶劑中的溶解度分 有限固溶體、無限固溶體有限固溶體、無限固溶體兩種。兩種。 固溶

42、體中溶質(zhì)的含量即為固溶體的固溶體中溶質(zhì)的含量即為固溶體的濃度濃度，用，用質(zhì)量分?jǐn)?shù)或摩爾分?jǐn)?shù)表示。質(zhì)量分?jǐn)?shù)或摩爾分?jǐn)?shù)表示。 在一定溫度和壓力條件下，溶質(zhì)在固溶體中在一定溫度和壓力條件下，溶質(zhì)在固溶體中的的極限濃度極限濃度即為溶質(zhì)在固溶體中的即為溶質(zhì)在固溶體中的溶解度溶解度。 有限固溶體有限固溶體 超過溶解度有其它相形成。超過溶解度有其它相形成。 無限固溶體無限固溶體 溶質(zhì)可以任意比例溶入，即溶質(zhì)可以任意比例溶入，即溶質(zhì)溶解度可達(dá)溶質(zhì)溶解度可達(dá)100%100%。 （3 3）按溶質(zhì)原子在固溶體中分布有否規(guī)律分）按溶質(zhì)原子在固溶體中分布有否規(guī)律分 無序固溶體：無序固溶體：溶質(zhì)原子無規(guī)則分布溶質(zhì)原子無規(guī)

43、則分布 有序固溶體：有序固溶體：溶質(zhì)原子規(guī)則分布溶質(zhì)原子規(guī)則分布無序固溶體無序固溶體有序固溶體有序固溶體有序化轉(zhuǎn)變：有序化轉(zhuǎn)變：在一定條件下，一些合金的無序在一定條件下，一些合金的無序固溶體可轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚬倘荏w。固溶體可轉(zhuǎn)變?yōu)橛行蚬倘荏w。 2. 2. 固溶體的性能固溶體的性能 固溶體隨著溶質(zhì)原子的溶入晶格發(fā)生畸變。固溶體隨著溶質(zhì)原子的溶入晶格發(fā)生畸變。 晶格畸變增大位錯運(yùn)動的阻力，使金屬的滑晶格畸變增大位錯運(yùn)動的阻力，使金屬的滑移變形變得更加困難，從而提高合金的強(qiáng)度和硬移變形變得更加困難，從而提高合金的強(qiáng)度和硬度。度。通過形成固溶體使金屬強(qiáng)度和硬通過形成固溶體使金屬強(qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象稱為度提高

44、的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化固溶強(qiáng)化。 固溶強(qiáng)化是金屬強(qiáng)化的一種重要形式。固溶強(qiáng)化是金屬強(qiáng)化的一種重要形式。 在溶質(zhì)含量適當(dāng)時(shí)，可顯著提高材料的強(qiáng)在溶質(zhì)含量適當(dāng)時(shí)，可顯著提高材料的強(qiáng)度和硬度，而塑性和韌性沒有明顯降低。度和硬度，而塑性和韌性沒有明顯降低。 如：如： 純銅的純銅的b b為為220 MPa220 MPa, , 硬度為硬度為40 HB, 40 HB, 斷面收縮率斷面收縮率為為70%70%。 當(dāng)加入當(dāng)加入1%1%的鎳形成單相固溶體后的鎳形成單相固溶體后, , 強(qiáng)強(qiáng)度升高到度升高到390 MPa390 MPa, , 硬度升高到硬度升高到70 HB, 70 HB, 而斷而斷面收縮率仍有面收縮率仍有5

45、0%50%。 固溶體綜合機(jī)械性能很好固溶體綜合機(jī)械性能很好, , 常作為結(jié)構(gòu)常作為結(jié)構(gòu)合金的基體相。合金的基體相。 固溶體與純金屬相比固溶體與純金屬相比, , 物理性能有較大物理性能有較大的變化的變化, , 如電阻率上升如電阻率上升, , 導(dǎo)電率下降導(dǎo)電率下降, , 磁矯磁矯頑力增大。頑力增大。 2、金屬化合物 合金組元相互作用形成的晶格類型合金組元相互作用形成的晶格類型和特性完全不同于任一組元的新相和特性完全不同于任一組元的新相即為金屬化合物即為金屬化合物, , 或稱或稱中間相中間相。 金屬化合物一般熔點(diǎn)較高金屬化合物一般熔點(diǎn)較高, , 硬度高硬度高, , 脆性大。脆性大。 合金中含有金屬化

46、合物時(shí)合金中含有金屬化合物時(shí), , 強(qiáng)度、硬強(qiáng)度、硬度和耐磨性提高度和耐磨性提高, , 而塑性和韌性降低。而塑性和韌性降低。 1. 1. 正常價(jià)化合物正常價(jià)化合物 嚴(yán)格遵守化合價(jià)規(guī)律的化合物。嚴(yán)格遵守化合價(jià)規(guī)律的化合物。 由元素周期表中相距較遠(yuǎn)、電負(fù)性相差較大由元素周期表中相距較遠(yuǎn)、電負(fù)性相差較大的兩元素組成，可用確定的化學(xué)式表示。的兩元素組成，可用確定的化學(xué)式表示。 大多數(shù)金屬和大多數(shù)金屬和AA族、族、族、族、AA族元素生成族元素生成MgMg2 2SiSi、MgMg2 2SbSb3 3、MgMg2 2SnSn、CuCu2 2SeSe、ZnSZnS、AlPAlP及及-SiC-SiC等。等。 性

47、能特點(diǎn)是硬度高、脆性大。性能特點(diǎn)是硬度高、脆性大。 2. 2. 電子化合物電子化合物 不遵守化合價(jià)規(guī)律但符合于一定電子濃度不遵守化合價(jià)規(guī)律但符合于一定電子濃度( (化合物中價(jià)電子數(shù)與原子數(shù)之比化合物中價(jià)電子數(shù)與原子數(shù)之比) )的化合物叫的化合物叫做做電子化合物電子化合物。 由由BB族或過渡族元素與族或過渡族元素與BB族、族、AA族、族、AA族、族、AA族元素所組成。族元素所組成。 一定電子濃度的化合物相應(yīng)有確定的晶體一定電子濃度的化合物相應(yīng)有確定的晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu), , 并且還可溶解其組元并且還可溶解其組元, , 形成以電子化合形成以電子化合物為基的固溶體。物為基的固溶體。 生成電子化合物時(shí)生成電子化合物時(shí), , 元素每個(gè)原子所貢獻(xiàn)的元素每個(gè)原子所貢獻(xiàn)的價(jià)電子數(shù)：價(jià)電子數(shù)： AuAu、AgAg、CuCu為為1 1個(gè)個(gè) BeBe、MgMg、ZnZn為為2 2個(gè)個(gè) AlAl為為3 3個(gè)個(gè) FeFe、NiNi為為0 0個(gè)個(gè)Cu-ZnCu-Zn合