固溶體是一種合金相,其中溶質原子溶解到溶劑晶格中,同時仍保持溶劑型別。
此相稱為固溶體,此組分稱為溶劑,其他組分為溶質。 工業上使用的金屬材料大多以固溶體為基礎,有的甚至完全由固溶體組成。
例如,應用廣泛的碳鋼和合金鋼都是以固溶體為基礎的,其含量佔結構的絕大部分。 因此,它對固溶體的研究具有重要的現實意義。
當將一種組分 A 新增到另一種組分 B 中而形成的固體保留組分 B 的結構時,該固體稱為固溶體。 B組分稱為溶劑,A組分稱為溶質。 組分 A 和 B 可以是元素或化合物。
根據溶質原子在晶格中的位置不同,可分為置換固溶體和間隙固溶體。
1.置換固溶體:由溶質原子佔據溶劑晶格中結位而形成的固溶體稱為置換固溶體。 當溶劑與溶質的原子直徑相差不大時,一般在15%以內,容易形成置換固溶體。 銅鎳二元合金形成置換固溶體,其中鎳原子可以取代銅晶格中任何位置的銅原子。
金屬元素通常相互形成置換溶液,但溶解度因元素而異。 影響固溶體溶解度的因素很多,主要取決於:晶體結構、原子尺寸、化學親和力(電負性)、原子價因子。
2、間隙固溶體:溶質原子在溶劑晶格間隙中分布形成的固溶體稱為間隙固溶體。 間隙固溶體的溶劑是大直徑的過渡族金屬,而溶質是小直徑的碳、氫等非金屬元素。
它是在溶質原子與溶劑原子直徑之比必須小於0的條件下形成的59。例如,在鐵碳合金中,鐵和碳、鐵素體和奧氏體形成的固溶體是間隙固溶體。
按固溶度分類:可分為有限固溶體和無限固溶體。 無限固解只能是位移固解。
有序固溶體(超結構或超晶格):在一定條件下,溶質原子和溶劑原子分別佔據一定的位置,每個晶胞中溶質原子和溶劑原子數的比值是恆定的,這樣的固溶體稱為有序固溶體,這種有序結構稱為超晶格或超結構。
完全無序。 隔離(亞多晶)。
部分訂購(短程訂購)。
完全訂購(遠端訂購)。
與純金屬相比,固溶體的晶格常數、力學效能、理化性質等因溶質原子的溶解而發生不同程度的變化。
1)結構變化:有晶格畸變、晶格常數變化、偏析和有序。
排列。 溶解度原子》 溶劑原子膨脹 晶格常數增加。
溶質原子<溶劑原子收縮,晶格常數降低。
間 質。 溶質原子一般大於間隙,晶格常數增大。
2)力學效能:硬度和強度提高,成型減少,即產生固溶強化。
3)理化性質:電阻增大,導電率降低。