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合金的晶體結(jié)構(gòu)：金屬化合物

閱讀：30發(fā)布時(shí)間：2024-12-15

合金的晶體結(jié)構(gòu)：金屬化合物
　　構(gòu)成合金的各組元間除了相互溶解而形成固溶體外，當(dāng)超過固溶體的*大溶解度時(shí)，還可能形成新的合金相，又稱為中間相。這種合金相包括化合物和以化合物為溶劑而以其中某一組元為溶質(zhì)的固溶體，它的成分可在一定范圍內(nèi)變化。在該化合物中，除了離子鍵、共價(jià)鍵外，金屬鍵也參與作用，因而它具有一定的金屬性質(zhì)，有時(shí)就叫做金屬化合物。中間相的晶格類型和性能均不同于任一組元，通常可用化合物的化學(xué)分子式表示。碳鋼中的Fe3C、黃銅中的CuZn、鋁合金中的CuAl2等都是金屬化合物。
　　結(jié)合鍵和晶格類型的多樣性，使金屬化合物具有許多特殊的物理化學(xué)性能，其中已有不少正在開發(fā)應(yīng)用中，作為新的功能材料和耐熱材料，對(duì)現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步起著重要的推動(dòng)作用。中間相一般具有以下幾種特點(diǎn)：它們?cè)诙鄨D上所處的位置總是在兩個(gè)端際固溶體之間的中間部位，所以將它們統(tǒng)稱為中間相；中間相大多數(shù)是由不同的金屬或金屬與亞金屬組成的化合物，這類中間相也稱金屬間化合物；中間相具有不同于各組成元素的晶體結(jié)構(gòu)，各組元原子按一定規(guī)則在晶格中呈有序排列，這是與固溶體*重要的區(qū)別；中間相的結(jié)合鍵取決于組元元素之間的電負(fù)性差，電負(fù)性相近的元素，形成的中間相多以金屬鍵為主，而電負(fù)性相差較大時(shí)，傾向于以離子鍵或共價(jià)鍵結(jié)合，但一般都具有一定程度的金屬性；中間相的原子通常按一定或大致一定比例組成，可以用化學(xué)分子式表示，但是除正常價(jià)化合物以外，大多數(shù)中間相的分子式不遵循化學(xué)價(jià)規(guī)則，許多中間相的成分可以在一定范圍內(nèi)變化，在相圖上表現(xiàn)為一個(gè)區(qū)域，形成以化合物為基的二次固溶體，比分子式原子比多出的某組元的原子可以占據(jù)中間相中其他組元的位置，或者中間相中某一不足原子比的組元所占據(jù)的位置空缺，形成所謂缺位固溶體；中間相的性能明顯不同于各組成元素的性能，一般是硬而脆。某些中間相還具有特殊的性能，如超導(dǎo)性、形狀記憶效應(yīng)等。例如具有半導(dǎo)體性能的金屬化合物GaAs，其性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了目前廣泛應(yīng)用的硅半導(dǎo)體材料，目前正應(yīng)用在發(fā)光二極管的制造上，作為超高速電子計(jì)算機(jī)的器件已引起了世界的關(guān)注。此外，能記住原始形狀的記憶合金NiTi 和CuZn，具有低熱中子俘獲截面的核反應(yīng)堆材料Zr3Al，能作為新一代能源的儲(chǔ)氫材料LaNi5等等。對(duì)于工業(yè)上應(yīng)用*廣泛的結(jié)構(gòu)材料和工具材料，由于金屬化合物一般均具有較高的熔點(diǎn)和硬度，當(dāng)合金中出現(xiàn)金屬化合物相時(shí)，將使合金的強(qiáng)度、硬度、耐磨性及耐熱性提高(但塑性韌性有所降低)，因此金屬化合物已是這些材料中的合金相。




 

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