金属间化合物 百科内容来自于: 百度百科

钢中的过渡族金属元素之间形成一系列金属间化合物,即是指金属与金属、金属与准金属形成的化合物。其中最主要的有σ相和Lσves相,它们都属于拓扑密排 (TCP)相,它们由原子半径小的一种原子构成密堆层,其中镶嵌有原子半径大的一种原子,这是一种高度密堆的结构。它们的形成除了原子尺寸因素起作用外,也受电子浓度因素的影响。

金属间化合物的发展趋势

将铁块放在高温炉中冶炼,我们看到铁块慢慢发红,变软,直至最后化成铁水。高温是大多数金属的大敌,金属在高温下会失去它原有的高强度,变得“不堪一击”。而对金属间化合物来说,却不存在这样的问题。在七八百度的高温下,大多数金属间化合物只会更硬。可以说,在高温下方见金属间化合物的英雄本色。金属间化合物具有这种特殊的性能,与其内部原子结构有关。所谓金属间化合物,是指金属和金属之间,类金属和金属原子之间以共价键形式结合生成的化合物,其原子的排列遵循某种高度有序化的规律。当它以微小颗粒形式存在于金属合金的组织中时,将会使金属合金的整体强度得到提高,特别是在一定温度范围内,合金的强度随温度升高而增强,这就使金属间化合物材料在高温结构应用方面具有极大的潜在优势。然而事物的优劣总是一把双刃剑。伴随着金属间化合物的高温强度而来的,是它本质上难以克服的室温脆性。当30年代金属间化合物刚被发现时,它们的室温延性大多数为零,也就是说,一拉就会断。因此,许多人预言,金属间化合物作为一种大块材料是没有任何实用价值的。80年代中期,美国科学家们在金属间化合物室温脆性研究上取得了突破性进展。他们往金属间化合物中加入少量硼,可以使它的室温延伸率提高到50%,与纯铝的延性相当。这一重要发现及其所蕴含的巨大发展前景,吸引了各国材料科学家展开了对金属间化合物的深入研究,使之开始以一种崭新的面貌在新材料天地登台亮相。目前已有约300种金属间化合物可用,除了作为高温结构材料以外,金属间化合物的其他功能也被相继开发,稀土化合物永磁材料、储氢材料、超磁致伸缩材料、功能敏感材料等相继汹涌而来。金属间化合物材料的应用,极大地促进了当代高新技术的进步与发展,促进了结构与元器件的微小型化、轻量化、集成化与智能化,促进了新一代元器件的出现。金属间化合物这一“高温英雄”最大的用武之地是将会在航空航天领域,如密度小、熔点高、高温性能好的钛铝化合物等具有极诱人的应用前景。σ相形成与下列条件有关 σ相 属于正方晶系,单位晶胞中有30个原子,在二元合金中,
(1)原子尺寸差别不大,σ相中原子半径差别最大的钨一钴系,其原子半径差为12%。(2)其中定有一组元为体心立方点阵(配位数为8),另一个组元为面心立方或密排六方点阵(配位数为12)。(3)出现于“平均族数”(s+d层电子数)在5.7~7.5范围。二元合金中σ相存在的区域见表3。在三元系中,由于第三组元的加入会影响到σ相形成的浓度和温度范围。通常在含铬不锈钢中出现铁铬σ相,在铁-铬-锰三元系,铁-铬和铬-锰二元系中均可形成σ相,当锰加入不锈钢中,会促进σ相形成,并使其稳定温度范围加宽。许多合金元素都使铁铬相稳定温度范围增高。铁铬σ相在低于820C稳定,硅促进d相形成并把稳定温度提高到900~960℃,锰和钼可把σ相稳定温度提高到1000℃。

二元合金中σ相存在区域

第五族或第六族金属含量 每个原子拥有s+d
合金系
/%(原子分数) 层电子数
V—Mn 24.3%V 6.5
V—Fe 37%~57%V 7.3~6.9
V—Co 40%~54.9%V 7.4~6.8
V—Ni 55%~65%V 7.2~6.7
cr- Mn 19%~24%Cr(800℃) 6.84~6.78
Cr—Fe 43.5%~49%Cr(600 C) 7.1~7.O
Cr-Co 56.6%~61%Cr 7.3~7.2
M0一Fe 47%~50%Mo(1400℃) 7.23~7.1 7
M0一Co 59%~61%Mo(1500 C) 7.4~7.O
Laves相 在二元系中,Layes相是化学式为AB2型的复杂立方或复杂六方点阵的金属间化合物,其组元A的原子半径和组元B的原子半径的比值ra/rb约1.2。Laves相的晶体结构有三种类型:(1)MgCu2型为复杂立方系。(2)MgZn2为复杂六方系。(3)MgNi2为复杂六方系。电子浓度影响到LaYeS相的晶体结构类型。过渡族金属元素之间的Laves相随着元素原子序数增高,Laves相的晶体类型发生了由复杂立方点阵→复杂六方点阵→复杂立方点阵的转变。并且Laves260相的“平均族数”不超过8。在合金钢中,Laves相是具有复杂六方点阵的MgZn2型,它们是MoFe2、wFe2、NbFe2和TiFe2。在多元合金钢中,原子尺寸较小的锰、铬和镍可取代Laves相中铁原子的位置,原子尺寸较大的合金元素处于A原子的位置,形成化学式为(w,Mo,Nb)(Fe,Ni,Mn,cr)2的复合Laves相。Layes相出现在复杂成分的耐热钢中,是现代耐热钢中的一个强化相。

合金元素在钢的转变中的作用

合金元素对钢的临界点、钢在加热和冷却过程中的转变都有着强烈的影响。钢中加入合金元素经过热处理来影响钢中的转变,改变钢的组织,以得到不同的性能。
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- 来自原声例句
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