第二章:固体结构
1.晶体与非晶体的区别:
原子规则排列、是否有固定熔点、各向异(同)性。
1.原子规则排列:晶体中原子(分子或离子)在三维空间呈周期性重复规则排列,存在长程有序,而非晶体的原子无规则排列的。
2.是否有固定熔点:晶体具有固定的熔点,非晶体无固定的熔点,液固转变是在一定温度范围内进行。
3.各向异(同)性:晶体具有各向异性(anisotropy),非晶体为各向同性。
2.晶体结构与空间点阵的区别
空间点阵(space lattice)是晶体中质点排列的几何学抽象,用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性,由于各阵点的周围环境相同,它只能有14中类型。 晶体结构(crystal structure)是晶体中实际质点(原子、离子或分子)的具体排列情况,它们能组成各种类型的排列,因此,实际存在的晶体结构是无限的。
3.组织和相的区别:
组织:是指在结晶过程中形成的,有清晰轮廓,在显微镜下能清楚区别开来的组成部分。
实质上是指在显微镜下观察到的金属中各相或各晶粒的形态、数量、大小和分布。 相:是指构成显微组织的基本单元,它有确定的成分与结构,但没有形态的概念。
4.固溶体和中间相
固溶体(solid solution) :固溶体的最大特点是保持溶剂的晶体结构。
中间相是合金组元间发生相互作用而形成的一种新相,它可以是化合物,也可以是以化合物为基的固溶体(二次固溶体),一般可以用化学分子式来表示,但不一定符合化合价规律。
5.间隙固溶体和置换固溶体
间隙固溶体 间隙固溶体的溶质原子是一些原子半径小于0.1nm的非金属元素 其形成条件是 △r>41% 或 r质/r剂<0.59 间隙固溶体只能是有限固溶体,一般溶解度较小。
影响因素:溶质原子的大小;溶剂晶体结构中间隙的形状和大小。
置换固溶体 置换固溶体溶质原子位于晶格点阵位置的固溶体。一般在金属元素之间形成,但要有一定条件
6.间隙固溶体和间隙化合物
间隙固溶体 间隙固溶体的溶质原子是一些原子半径小于0.1nm的非金属元素 其形成条件是 △r>41% 或 r质/r剂<0.59 间隙固溶体只能是有限固溶体,一般溶解度较小。
影响因素:溶质原子的大小;溶剂晶体结构中间隙的形状和大小。 间隙化合物
间隙化合物的晶体结构比较复杂。其表达式有如下类型:M3C、M7C3、M23C6、
M6C。间隙化合物中金属元素M常被其它金属元素所代替形成化合物为基的固溶体(二次固溶体)。
在H、N、C、B等非金属元素中,由于H和N的原子半径很小,与所有过渡族金属都满足rx/rm<0.59,所以过渡族金属的氢化物、氮化物都为间隙相;而硼原子半径rB/rm>0.59较大, rB/rm>0.59,硼化物均为间隙化合物;而碳原子半径处于中间,某些碳化物为间隙相,某些为间隙化合物。
间隙化合物的熔点、硬度较高,也是强化相
7间隙相和 间隙化合物
间隙相 间隙相的晶格类型比较简单且与组元的结构不同。在间隙相晶格中金属原子占据正常位置,非金属原子占据间隙位置,有如下规律: rx/rm<0.414时进入四面体间隙 rx/rm>0.414时进入八面体间隙
间隙相的化学式与晶格类型有一定的对应关系。
间隙相具有金属特性如有金属光泽、良好的导电性、极高的硬度和熔点,是合金工具钢、硬质合金和高温金属陶瓷材料的重要组成相。
间隙化合物 间隙化合物的晶体结构比较复杂。其表达式有如下类型:M3C、M7C3、M23C6、M6C。间隙化合物中金属元素M常被其它金属元素所代替形成化合物为基的固溶体(二次固溶体)。
在H、N、C、B等非金属元素中,由于H和N的原子半径很小,与所有过渡族金属都满足rx/rm<0.59,所以过渡族金属的氢化物、氮化物都为间隙相;而硼原子半径rB/rm>0.59较大, rB/rm>0.59,硼化物均为间隙化合物;而碳原子半径处于中间,某些碳化物为间隙相,某些为间隙化合物。

