固溶体的名词解释

2019-07-0114:49:50固溶体的名词解释已关闭评论

某种元素的晶格中溶入其他元素原子组成的相称为固溶体。形成固溶体后,晶格保持不变的组元称为溶剂;晶格消失或被溶解的组元称为溶质。由此可知,固溶体的晶格类型与溶剂组元相同,显微形貌也与溶剂相同。

固溶体的浓度通常是指固溶体中溶质所占的质量百分数。在一定条件下,溶质元素在固溶体中的极限浓度称为固溶体的溶解度。凡溶解度有一定限制的固溶体称为有限固溶体,若两个组元可以以任意比例相互溶解,则称为无限固溶体。

根据溶质原子在溶剂晶格分布情况不同,固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体两种。

1)置换固溶体

溶剂晶格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1.2.9(a)所示。一般情况是当溶质原子与溶剂原子直径差别不大时,易于形成置换固溶体。通常两组元原子半径差别较小,晶格类型相同,原子结构相似,固溶体溶解度大,可以形成无限固溶体,如铜和镍组成的合金,在固态下形成α无限固溶体。

固溶体的名词解释

图1.2.9 固溶体的两种类型

当两组元原子半径差别较大,往往只能形成有限固溶体。实际上,大多数合金都是有限固溶体,并且溶解度随温度升高而增大。

2)间隙固溶体

溶质原子溶入溶剂晶格空隙处而形成的固溶体称为间隙固溶体,如图1.2.9(b)所示。一般情况是只有溶质原子直径与溶剂原子直径之比小于0.59时,才能形成间隙固溶体。例如,原子直径很小的非金属元素C,N,H,B为溶质,溶入过渡族金属中形成的均为间隙固溶体。间隙固溶体的溶解度都是有限的。

3)固溶体的力学性能

无论是置换固溶体还是间隙固溶体,溶质原子的溶入,都会使晶格发生畸变,同时晶体的晶格常数也要发生变化,原子尺寸相差越大,畸变也越大,使塑性变形阻力增加,从而提高了合金的强度和硬度,而塑性下降,这种现象称为固溶强化。固溶强化是提高金属材料力学性能的重要途径之一。

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