两种或两种以上金属元素(或其基本的一种是金属元素)相互结合而成的稳定的、具有金属性质的物质称为合金。能形成合金是金属的最重要性质之一。
相互作用
不同金属元素间相互作用的方式有四种:无论在固态或液态下都不作用;在液态下相溶、在固态下形成共晶体系或局部互溶的共晶体系;在固态下形成连续固溶体;在固态下形成一种或几种金属互化物。
固溶体
两种或多种元素相互溶解而形成的均匀晶相(各元素含量变化未破坏晶体的结构)。固溶体有置换式、填隙式和缺位式三种基本类型:
置换固溶体
单胞中的原子数目保持与纯溶剂相同,由一种元素替代另一种元素或替代一个化合物中的某一元素,或一个化合物替代另一个化合物(图1)。形成置换固溶体的条件是:相互替代的组元应该具有相同的晶胞形状,原子半径差不超过15,电负性和电子结构相近。
填隙固溶体
单胞中的原子数多于纯溶剂,溶质原子占据在溶剂点阵的间隙(图2)。溶剂多半是金属,而溶质则是原子半径较小的非金属,如氢、硼、碳、氮等。
缺位固溶体
单胞中的原子数目少于纯溶剂。在这种固溶体中,作为溶剂的只能是化合物。当元素M溶在MmAn化合物中时,M仍占据MmAn中M应占据的位置,而属于A元素的部分位置则空着(图3)。当固溶体的本征热能kT(k为玻耳兹曼常数,T为热力学温度)远大于原子间的作用能U时,则固溶体处于无序状态,原子按组成具有统计分布,在晶格的同一等效点上找到原子的几率为其原子百分数。当kT远小于U时,热无序效应可被忽略,原子的分布由原子间相互作用能为最低的条件来决定。每一原子的周围倾向于存在他种原子,不同的原子在晶格中占据各自的等效点,形成有序分布。有序化转变温度TcUk。Cu3Au和CuAu3在低于有序化温度时,空间群从Fm3m转变为Pm3m,原子分别占据立方体的面心...
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