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金属与合金的晶体结构与结晶-第三节 合金的晶体结构

2011-11-2 15:12| 发布者: fansiyuan| 查看: 2838| 评论: 0

摘要: 纯金属虽然具有优良的导电、导热等性能,但它的力学性能较差,并且价格昂贵,因此在使用上受到很大限制。机械制造领域中广泛使用的金属材料是合金,尤其是铁碳合金。一、合金的基本概念(1)合金 由两种以上的金属元 ...
     纯金属虽然具有优良的导电、导热等性能,但它的力学性能较差,并且价格昂贵,因此在使用上受到很大限制。机械制造领域中广泛使用的金属材料是合金,尤其是铁碳合金。
一、合金的基本概念
(1)合金  由两种以上的金属元素,或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质称为合金。
(2)组元  组成合金的最基本的独立物质称为组元,简称元。组元一般是指组成合金的元素,但一些稳定的化合物有时也可作为组元,如Fe3C。
(3)合金系  由二个或二个以上组元按不同比例配制成一系列不同成分的合金,称为合金系。
(4)相  在金属组织中化学成分、晶体结构和物理性能相同的组分称为相。
(5)组织  用肉眼或借助显微镜观察到材料具有独特微观形貌特征的部分称为组织。组织反映材料的相组成、相形态、大小和分布状况,因此组织是决定材料最终性能的关键。
二、合金的组织
     多数合金组元液态时都能互相溶解,形成均匀液溶体。固态时由于各组分之间相互作用不同,形成不同的组织。通常固态时合金形成固溶体、金属化合物和机械混合物三类组织。
1、固溶体  合金由液态结晶为固态时,一组元的晶格中溶入另一种或多种其他组元而形成的均匀相称为固溶体。保留晶格的组元称为溶剂,溶入晶格的组元称为溶质。
根据溶质原子在溶剂中所占位置的不同,固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体。
(1)置换固溶体  溶剂结点上的部分原子被溶质原子所替代而形成的固溶体,称为置换固溶体。如图2-9a所示。
溶质原子溶于固溶体中的量称为固溶体的溶解度,通常用质量百分数来表示。
(2)间隙固溶体  溶质原子溶入溶剂晶格之中而形成的固溶体,称为间隙固溶体,如图2-9b所示。


     由于溶质原子的溶入,会引起固溶体晶格发生畸变。晶格畸变使合金变形阻力增大,从而提高了合金的强度和硬度,这种现象称为固溶强化。它是提高材料力学性能的重要途径之一。
2、金属化合物  合金组元间发生相互作用而形成一种具有金属特性的物质称为金属化合物,它的晶格类型和性能完全不同于任一组元,一般可用化学分子式表示,如Fe3C。
     金属化合物具有熔点高、硬度高、脆性大的特点,在合金中主要作为强化相,可以提高材料的强度、硬度和耐磨性,但塑性和韧性有所降低。
3、机械混合物  两种或两种以上的相按一定质量百分数组合成的物质称为机械混合物。混合物中各组成相仍保持自己的晶格,彼此无交互作用,其性能主要取决于各组成相的性能以及相的分布状态。



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