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金屬固溶體

       固溶體是一種均勻的組織。合金組成物在固態(tài)下彼此相互溶解而形成的晶體，稱為固溶體（固態(tài)溶液）。固溶體中被溶組成物（溶質(zhì)）可以有限地或無(wú)限地溶于基體組成物（溶劑）的晶格中。根據(jù)溶質(zhì)原子在晶體中所處的位置，固溶體分為置換固溶體、間充固溶體和缺位固溶體。

       在置換固溶體中，溶劑金屬保持其原有晶格，溶質(zhì)金屬原子取代了晶格內(nèi)若干位置。一般說(shuō)來(lái)，當(dāng)兩種金屬的結(jié)構(gòu)型式相同，原子半徑相差很小，原子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)和電負(fù)性相近時(shí)，則這兩種金屬可以按任意的比形成置換固溶體，例如Cu和Au、W和Mo等合金即屬于這種類型。當(dāng)兩種金屬元素上述性質(zhì)相差較大時(shí)，則只能形成部分互溶的置換固溶體，或不能形成置換固溶體。通常當(dāng)兩種金屬原子的半徑差大于15％時(shí)，就不能形成完全互溶的置換固溶體；當(dāng)原子半徑差大于25％時(shí)，則不能形成置換固溶體。

       在間隙固溶體中，溶質(zhì)原子分布在溶劑原子品格的間隙中。只有當(dāng)溶質(zhì)原子半徑很小時(shí)（如C、B、N、H等）才能形成，例如C溶入γ－Fe中所形成的間隙固溶體稱為奧氏體。間隙固溶體有下述特點(diǎn)：一般具有與原金屬相似的導(dǎo)電性和金屬光澤，但它們的熔點(diǎn)和硬度比純金屬高。這是因?yàn)槌嗽瓉?lái)的金屬鍵以外，加入的非金屬元素與金屬元素形成了部分共價(jià)鍵，因而增加了原子間的結(jié)合力；此外，空間利用率的提高也起了一定的作用。大多數(shù)間隙固溶體都是NaCl型結(jié)構(gòu)。

       缺位固溶體都是化合物，只是其中有一成分按照定組成定律來(lái)說(shuō)是過(guò)量的，這過(guò)剩的原子占據(jù)著化合物晶格的正常位置，而另一成分的原子在晶格中應(yīng)占據(jù)的位置卻有一部分空起來(lái)了，也就形成了缺位。例如，在氧化亞鐵的晶體結(jié)構(gòu)中，氧原子在晶格中占有正常位置，晶格中有些鐵原子的位置空起來(lái)，形成了空位。由于這種缺位，使氧化亞鐵實(shí)際組成在Fe0.84O和Fe0.95O之間。這是一種典型的缺鐵非整比化合物，F(xiàn)e0.95O更確切表示為Fe0.85Ⅰ1Fe0.1ⅢO。這種類型的氧化物電導(dǎo)率會(huì)增加。純金屬和各種固溶體中原子分布情況如圖16－4：