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词条 固溶体
释义

§ 固溶体

固溶体示意图

一种或多种溶质原子溶于固态金属溶剂中所形成的合金相。固溶体的一个特点是成分可以在一定范围内连续变化,这种变化不改变溶剂金属的点阵类型。按照溶质原子在溶剂点阵中所处的位置,可分为间隙固溶体和代位固溶体。固溶体不仅可以借溶入纯组元后形成,纯组元也可以溶于化合物,甚至有些化合物之间可以互溶,形成以化合物为基的固溶体。固溶体 所谓固溶体是指溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂类型的合金相。

这种相称为固溶体,这种组元称为溶剂,其它的组元即为溶质。工业上所使用的金属材料,绝大部分是以固溶体为基体的,有的甚至完全由固溶体所组成。例如,广泛用的碳钢和合金钢,均以固溶体为基体相,其含量占组织中的绝大部分。因此,对固溶体的研究有很重要的实际意义。

当一种组元A加到另一种组元B中形成的固体其结构仍保留为组元B的结构时,这种固体称为固溶体.B组元称为溶剂,A组元称为溶质.组元A、B可以是元素,可以是化合物.固溶体分成置换式固溶体和间隙式固溶体两大类.置换式固溶体溶质原子处于溶剂原子的位置上,即置换了溶剂原子,如α黄铜中,锌置换了铜原子;间隙式固溶体是溶质原子处于溶剂原子的间隙处,如α铁中,碳原子处在铁原子排列的间隙处.

§ 固溶体的分类

按溶质原子在晶格中的位置不同可分为置换固溶体和间隙固溶体。

1、置换固溶体 溶质原子占据溶剂晶格中的结点位置而形成的固溶体称置换固溶体。当溶剂和溶质原子直径相差不大,一般在15%以内时,易于形成置换固溶体。铜镍二元合金即形成置换固溶体,镍原子可在铜晶格的任意位置替代铜原子。

2、间隙固溶体 溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称间隙固溶体。间隙固溶体的溶剂是直径较大的过渡族金属,而溶质是直径很小的碳、氢等非金属元素。其形成条件是溶质原子与溶剂原子直径之比必须小于0.59。如铁碳合金中,铁和碳所形成的固溶体――铁素体和奥氏体,皆为间隙固溶体。

按固溶度来分类:可分为有限固溶体和无限固溶体。无限固溶体只可能是转换固溶体。 按溶质原子与溶剂原子的相对分布来分;可分为无序固溶体和有序固溶体。

§ 固溶体的性能

当溶质元素含量很少时,固溶体性能与溶剂金属性能基本相同。但随溶质元素含量的增多,会使金属的强度和硬度升高,而塑性和韧性有所下降,这种现象称为固溶强化。置换固溶体和间隙固溶体都会产生固溶强化现象。

适当控制溶质含量,可明显提高强度和硬度,同时仍能保证足够高的塑性和韧性,所以说固溶体一般具有较好的综合力学性能。因此要求有综合力学性能的结构材料,几乎都以固溶体作为基本相。这就是固溶强化成为一种重要强化方法,在工业生产中得以广泛应用的原因。

§ 地球科学

固溶体指的是矿物一定结晶构造位置上离子的互相置换,而不改变整个晶体的结构及对称性等。但微观结构上如结点的形状、大小可能随成分的变化而改变。如自然界辉石就是一个多种成分的固溶体。

自然界矿物 中广泛存在的离子或离子团之间的置换的化学现象,过程称为类质同像或固溶体。类质同像是矿物结晶时,其晶体结构中一种位置被两种或两种以上的不同元素(或基团)而形成混晶的现象,而固溶体是反映形成这种混晶的矿物结构。

固溶体分为三种:替代式固溶体、填隙式固溶体和缺位式固溶体。

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更新时间:2024/12/20 5:29:17