(3)固溶体的性质 一般,固溶体的硬度、屈服强度和抗拉强度等总是比组成它的纯金属的平均值高,随着溶质原子浓度的增加,硬度和强度也随之提高。溶质原子与溶剂原子的尺寸差别越大,所引起的晶格畸变也越大,强化效果也越好。由于间隙原子造成的晶格畸变比置换原子的大,所以其强化效果也较好。在塑性、韧性方面,如伸长率、断面收缩率和冲击功等,固溶体要比组成它的两个纯金属的平均值低,但比一般化合物要高的多。因此,综合看,固溶体比纯金属和化合物具有较为优越的综合机械性能,因此各种金属总是以固溶体为其基体相。 在物理性能方面,随着溶质原子浓度的增加,固溶体的电阻率升高,电阻温度系数下降。因此在工业上应用的精密电阻和电热材料等,都广泛应用固溶体合金。晶界的特性1).晶界处点阵畸变大,存在着晶界能。因此,晶粒的长大和晶界的平直化都能减少晶界面积,从而降低晶界的总能量,这是一个自发过程。然而晶粒的长大和晶界的平直化均需通过原子的扩散来实现,因此,随着温度升高和保温时间的增长,均有利于这两过程的进行。2).晶界处原子排列不规则,因此在常温下晶界的存在会对位错的运动起阻碍作用,致使塑性变形抗力提高,宏观表现为晶界较晶内具有较高的强度和硬度。晶粒愈细,材料的强度愈高,这就是细晶强化;而高温下则相反,因高温下晶界存在一定的粘滞性,易使相邻晶粒产生相对滑动。3).晶界处原子偏离平衡位置,具有较高的动能,并且晶界处存在较多的缺陷如空穴、杂质原子和位错等,故晶界处原子的扩散速度比在晶内快得多。 4).在固态相变过程中,由于晶界能量较高且原子活动能力较大,所以新相易于在晶界处优先形核。显然,原始晶粒愈细,晶界愈多,则新相形核率也相应愈高。5).由于成分偏析和内吸附现象,特别是晶界富集杂质原子情况下,往往晶界熔点较低,故在加热过程中,因温度过高将引起晶界熔化和氧化,导致"过热"现象产生。6).由于晶界能量较高、原子处于不稳定状态,以及晶界富集杂质原子的缘故,与晶内相比,晶界的腐蚀速度一般较快。这就是用腐蚀剂显示全相样品组织的依据,也是某些金属材料在使用中发生晶间腐蚀破坏的原因。层错是一种晶体缺陷,它破坏了晶体排列的周期性,引起能量升高。产生单位面积的层错所需能量为“层错能”。但层错的影响仅表现在次近邻关系,仅引起很少的点阵畸变,故层错能相对晶界能(~5×10-4J/cm2)很小(如表6-3),层错能愈小,出现层错的几率愈大。层错的边界即为不全位错。
(3)固溶体的性质 一般,固溶体的硬度、屈服强度和抗拉强度等总是比组成它的纯金属的平均值高,随着溶质原子浓度的增加,硬度和强度也随之提高。溶质原子与溶剂原子的尺寸差别越大,所引起的晶格畸变也越大,强化效果也越好。由于间隙原子造成的晶格畸变比置换原子的大,所以其强化效果也较好。在塑性、韧性方面,如伸长率、断面收缩率和冲击功等,固溶体要比组成它的两个纯金属的平均值低,但比一般化合物要高的多。因此,综合看,固溶体比纯金属和化合物具有较为优越的综合机械性能,因此各种金属总是以固溶体为其基体相。
在物理性能方面,随着溶质原子浓度的增加,固溶体的电阻率升高,电阻温度系数下降。因此在工业上应用的精密电阻和电热材料等,都广泛应用固溶体合金。
晶界的特性
1).晶界处点阵畸变大,存在着晶界能。因此,晶粒的长大和晶界的平直化都能减少晶界面积,从而降低晶界的总能量,这是一个自发过程。然而晶粒的长大和晶界的平直化均需通过原子的扩散来实现,因此,随着温度升高和保温时间的增长,均有利于这两过程的进行。
2).晶界处原子排列不规则,因此在常温下晶界的存在会对位错的运动起阻碍作用,致使塑性变形抗力提高,宏观表现为晶界较晶内具有较高的强度和硬度。晶粒愈细,材料的强度愈高,这就是细晶强化;而高温下则相反,因高温下晶界存在一定的粘滞性,易使相邻晶粒产生相对滑动。
3).晶界处原子偏离平衡位置,具有较高的动能,并且晶界处存在较多的缺陷如空穴、杂质原子和位错等,故晶界处原子的扩散速度比在晶内快得多。
4).在固态相变过程中,由于晶界能量较高且原子活动能力较大,所以新相易于在晶界处优先形核。显然,原始晶粒愈细,晶界愈多,则新相形核率也相应愈高。
5).由于成分偏析和内吸附现象,特别是晶界富集杂质原子情况下,往往晶界熔点较低,故在加热过程中,因温度过高将引起晶界熔化和氧化,导致"过热"现象产生。
6).由于晶界能量较高、原子处于不稳定状态,以及晶界富集杂质原子的缘故,与晶内相比,晶界的腐蚀速度一般较快。这就是用腐蚀剂显示全相样品组织的依据,也是某些金属材料在使用中发生晶间腐蚀破坏的原因。
层错是一种晶体缺陷,它破坏了晶体排列的周期性,引起能量升高。产生单位面积的层错所需能量为“层错能”
。但层错的影响仅表现在次近邻关系,仅引起很少的点阵畸变,故层错能相对晶界能(~5×10-4J/cm2)很小(如
表6-3),层错能愈小,出现层错的几率愈大。层错的边界即为不全位错。