合金的晶體結構：金屬化合物
閱讀：385發布時間：2022-11-13
合金的晶體結構：金屬化合物
構成合金的各組元間除了相互溶解而形成固溶體外，當超過固溶體的*大溶解度時，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的固溶體，它的成分可在一定范圍內變化。在該化合物中，除了離子鍵、共價鍵外，金屬鍵也參與作用，因而它具有一定的金屬性質，有時就叫做金屬化合物。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性能，其中已有不少正在開發應用中，作為新的功能材料和耐熱材料，對現代科學技術的進步起著重要的推動作用。中間相一般具有以下幾種特點：它們在二元相圖上所處的位置總是在兩個端際固溶體之間的中間部位，所以將它們統稱為中間相；中間相大多數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構，各組元原子按一定規則在晶格中呈有序排列，這是與固溶體*重要的區別；中間相的結合鍵取決于組元元素之間的電負性差，電負性相近的元素，形成的中間相多以金屬鍵為主，而電負性相差較大時，傾向于以離子鍵或共價鍵結合，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，可以用化學分子式表示，但是除正常價化合物以外，大多數中間相的分子式不遵循化學價規則，許多中間相的成分可以在一定范圍內變化，在相圖上表現為一個區域，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，如超導性、形狀記憶效應等。例如具有半導體性能的金屬化合物GaAs，其性能遠遠超過了目前廣泛應用的硅半導體材料，目前正應用在發光二極管的制造上，作為超高速電子計算機的器件已引起了世界的關注。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堆材料Zr3Al，能作為新一代能源的儲氫材料LaNi5等等。對于工業上應用*廣泛的結構材料和工具材料，由于金屬化合物一般均具有較高的熔點和硬度，當合金中出現金屬化合物相時，將使合金的強度、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。
