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1、 2.5 同素异构性一、同素异构性注：1） 金属元素中，有37个元素具有同素异构性，如 Mn，Ti，Co，Sn等。 指有些元素在温度或压力等因素发生变化时，晶体结 构发生变化的一种特性。2）元素符号前用不同希腊字母、表示不 同的同素异构体。如 铁3）本节仅简单介绍由温度变化引起的同素异构体。3、当 139413.2时, 体心四方结构，称为-Sn或白锡。“锡疫”：由于两者比容的巨大差别，白锡转变为灰锡时 ，体积会膨胀26.2%，会产生很大的应变能，使灰锡开裂 ，形成灰色粉末。2.6 合金相的分类 一、合金相相的概念 单相合金：由一种相组成的合金称为单相合金。多相合金：由几种相组成的合金称为多相合
2、金。当金属元素与其他金属元素或者非金属元素组成合金时 ，会形成一个，两个，或者更多的相，统称为合金相。合金中结构相同，成分和性能均一的组成部分 。二、合金性质的影响因素1.与组成合金的各个相的性质有关。 2.与各个相在合金中的数量，形状，分布有关。三、合金相的分类 1. 一次固溶体（简称固溶体）当合金相的晶体结构保持溶剂组元的晶体结构时，称为一 次固溶体或端际固溶体，简称固溶体。按合金组成及原子相互作用的不同分为一次固溶体和中间相。分类：a) 按溶质原子在溶剂晶体结构中的位置分为置换固溶体间隙固溶体置换固溶体：溶质原子取代了溶剂原子在晶体结构中的位置。间隙固溶体：溶质原子位于溶剂晶体结构的间隙
3、。b) 按溶质原子在固溶体中的分布规律分为随机固溶体（无序固溶体）有序固溶体（超点阵或超结构）2. 中间相 除了一次固溶体以外的所有各相都属于中间相 。分类：2）电子相1）价化合物3）尺寸因素化合物化合物中的所有原子接受或给出价电子，使是s，p轨道完全填满或完全空着 。平均电子浓度相同的相具有相同的晶体结构。组成化合物的元素的相对原子体积决定所形成的结构。注意 ：不同的合金相之间无严格分界线，有些相同时具有几种相的特征。（a）随机置换固溶体（b）有序置换固溶体（c）随机间隙固溶体（d）固溶体中的溶质丛聚2.7 置换固溶体一、置换固溶体特点：1）仍保持溶剂组元的晶体结构；2）点阵常数有变化；3）
4、形成置换固溶体时，溶解度要看不同的元素。溶质原子融入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点 阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子 ，称为置换固溶体。二、 影响置换固溶体溶解度的因素 1.原子尺寸因素原子尺寸相差越小，越易形成置换固溶体，且溶解度越大。r=(rA-rB)/rA当r15%时，有利于大量互溶。 2.晶体结构因素结构相同，溶解度大，有可能形成无限固溶体。3.电负性因素电负性差越小，越易形成固溶体，溶解度越大。4.电子浓度因素电子浓度e/a越大，溶解度越小。e/a有一极限值，与溶剂晶 体结构有关。一价面心立方金属为1.36，一价体心立方金属为 1.48。2.8 间隙固溶体
5、一、 间隙固溶体影响因素：原子半径和溶剂结构1.金属中，一般形成间隙固溶体的溶质元素是原子半径小 于1的非金属元素，如H, B, C,N,O等；当溶质原子足够小时，可以填充溶剂结构的间隙，形成间 隙固溶体。二、 特性分析2.两个特点，点阵常数增加和溶解度都很小；面心立方结构中，r八面体间隙=0.414R, -Fe，r=0.053nm， Wc=8.9%，WN=10.3%,最大固溶度时， Wc=8.9%， WN=10.3%。体心立方结构中，空隙更多，尺寸更小，最大固溶度比 面心立方小得多。-Fe，r四面体间隙=0.291R=0.036nm，r八面体间隙=0.155R=0.019nm，C或N却溶于八
6、面体间隙，因为体心 立方结构的弹性各向异性大，局部畸变更容易。 由于尺寸因素不利，C或N在-Fe中的最大固溶度分别为 0.1%和0.4%。3.与溶剂结构中的间隙形状和大小有关。2.9 有序固溶体有序固溶体：低温时，许多固溶体会形成有序固溶体，异类原子趋于相邻，该类相又称超点阵或超结构。完全有序理想配比成分（A3B, AB, AB3)具有简单金属结构的理想单晶体实际上，晶体中存在各种缺陷和晶界， 绝大多数情况下，不可能存在完全有序的排列。有序畴：在高温下，许多有序的小原子群不断的在晶体中形 成和消失。当合金冷却时，短程有序得到更大发展。达到临 界温度时，这些小原子互相吞并并吸收邻近无序的原子，形
7、 成有序畴。 反相畴：畴内的原子是完全的，畴间原子错排，相邻的有序 畴是反相的，称为反相畴。2.10 电子相 中间相：两组元A和B组成合金时，除了可形成以A为基或 以B为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A,B两组元均 不相同的新相。 电子相：电子化合物不遵守原子价规律，但其晶体结构与 电子浓度（即价电子数目与原子数目之比，用N价表示） 有一定的对应关系。特点是电子浓度是决定晶体结构的主 要因素。Hume-Rothery提出电子浓度值来表征许多有关系统中 ，相。电子浓度指合金中价电子数与原子数之 比，即一、电子浓度值e/a：化合物中每个原子平均所占有的价电子数ZA, ZB分别表示A,B组元的价
8、电子数VB 为B组元的摩尔分数说明：表 铜锌中的电子相二、电子化合物1933年，Bernal建议把这些项称为电子化合物。1.这些项都有较宽的固溶度；2.无序的相在高温时稳定；3.冷却时要共析分解或变为有序固溶体；特点：2.11 正常价化合物一、正常价化合物如AmBn中，正离子的价电子数正好能使负离子具有稳定 的电子层结构，即eC及eA分别在非电离状态下正离子及负离子的价电子数。在元素周期表中，一些金属与电负性较强A,A,A族 的一些元素按照化学上的原子价规律所形成的化合物称为 正常价化合物。二、正常价化合物类别1. NaCl型基元包括两个原子，每种原子各一个。如：TiO，ZrO等2 .CaF2型基元包括3个原子，其中Ca原子一种，F原子两个 。如：MgSi2， MgPb2，CoSi2， UO2以及稀土族的氢化物等。3.闪锌矿（ZnS,立方晶系）基元包括2个原子，其中每种原子各一个。如：AlSb，GaSb，InAs， CdTe等。4.纤维锌矿（ZnS,六方晶系）基元包括4个原子，其中每种原子各两个 。如：AlN，BeO，InSb等。正常价化合物特点：具有不同于其组成元素的物理及化 学性质，通常其熔点、硬度及脆性较高。
