两种金属以整数比（化学计量）组成的化合物称金属间化合物。它们背离传统的化学价的概念，按照金属键结合，并具有金属的特性，如金属光泽、金属导电及导热性等。它的结构与组成的两金属组元结构不同，形成有序的超点阵结构。两个组元原子各占据点阵的固定阵点，最大程度地形成异类原子之间结合。所以它们也称有序金属间化合物。有两类有序金属间化合物，一类是其有序结构可以一直保持到熔化温度，另一类是在达到熔化温度前，将发生有序到无序的转变。有人称前者为金属间化合物，后者为可逆有序金属间化合物。

许多金属间化合物，当它们的成分偏离化学计量时，仍保持其结构的稳定性，在相图上形成固溶体相区。

由两个组元A及B组成的金属间化合物一般具有AB、A2B、A3B、A5B3及A7B6等类型。有人预测前三类的化合物数目很大，预测和实验证实的AB，A2B和A3B类型金属间化合的数目见表3.9。

表3.9　化合物数目

A5B3及A7B6类型有Mo3Si5，Ti5Si3，Nb6Fe7和W6Co7等。除了两个组元，尚有三个或三个以上的组元组成的金属间化合物，所以整个金属间化合物的数目是很大的。文献报导，已发现存在的金属间化合物达20000多种，这个数目还在不断地增加。

金属间化合物名字是英国冶金学家于1914年第一次提出，其实从19世纪起人们已开始注意到这类化合物与正常价化合物之间的区别，随后Hume—Rothery指出了金属间化合物的金属键特性，总结出决定金属间化合物的结构的各种主要因素，如原子尺寸，电子/原子比和传统原子价等。

图3.5　不同晶体结构类型金属间化合物使用温度范围预测

由于金属间化合物具有长程有序的超点阵结构，保持很强的金属键结合，使它们具有许多特殊的物理化学和力学性质，例如，独特的电学性质、磁学性质、光学性质、声学性质、电子发射性质、催化性质、化学稳定性、热稳定性和高温强度等等。金属间化合物的结构、性质和应用的研究一直受到人们的重视，有不少已经发展成为各类新型材料，例如，高参数超导材料，强永磁材料，贮氢材料，形状记忆材料，热电子发射材料，耐高温和耐腐蚀涂层，高温结构材料等。不同晶体结构类型金属间化合使用温度范围预测如图3.5所示。

目前主要发展的金属间化合物有TiAl、Ti3Al、NiAl、Ni3Al、FeAl、Fe3Al、Zr3Al、Fe2Si等。Ni—Al化合物被认为是高温合金的后继材料；Ti—Al化合物被列为代替高温合金的材料；Fe—Al化合物被列为部分代替不锈钢的材料。它们共同的特点是具有高弹性模量、低密度和高耐热性。主要缺点是塑性和韧性低及加工困难。

1.高温结构材料用金属间化合物

高温结构材料必须在尽可能高的温度还能保持高的硬度和强度。一般金属及金属间化合物的硬度或强度随着温度升高先保持不变，到某一定温度T0时，开始下降。有些金属间化合物的硬度或强度都先随温度的升高而升高，但到某一定温度T0时也随温度的升高而下降。所以T0是金属间化合物材料的耐热温度的一个标志。人们已经测量了4000种金属间化合物的随温度而变化的硬度或流变应力值，并定出它们的T0值。表3.10列出了部分金属间化合物的结构、熔点Tm和相对耐热温度T0/Tm值。

表3.10中T0为流变应力或显微硬度开始下降的温度，即耐热温度，Tm为熔点，T0/Tm为相对耐热温度。从表3.10中可以看出有两类金属间化合物，脆性类型（T0/Tm=0.5）和塑性类型（T0/Tm=0.2）。表中测试方法中Z代表拉伸试验，K代表压缩试验，B代表弯曲试验，H代表硬度试验。(www.daowen.com)

表3.10　部分金属间化合物的T0/Tm

2.功能材料用金属间化合物

金属间化合物用作功能材料的研究已对现代技术进步发生重大影响，是80年代国际上受到重视、研究得颇为活跃的新材料，例如，高参数超导材料、强永磁材料、贮氢材料、形状记忆材料、热电子发射材料、耐高温和耐腐蚀涂层等，都可用金属间化合物来制备。至于化合物半导体材料，则已独树一帜，在现代技术中占有重要位置。其应用例举如下：

（1）具有超导性质的金属间化合物　已经发现了一批具有较高超导转变温度和较高临界磁场的超导金属间化合物。其中Nb3Ge（Tc=23.2K）可在液态氢条件下工作，很有吸引力。

（2）具有强磁性的金属间化合物　已知MnAl和MnCa具有很高的内禀矫顽力。特别是后者，其有序相的内禀矫顽力可达到20000Oe，相当引人注意。还可举出MnBi和P+Co的高永磁性能结构状态，如稀土元素和钴的化合物具有特别优异的永磁性能，并已获得重要技术应用。80年代，在稀土金属化合物磁性材料的开发上取得很多新成果。研究人员还曾在极低温度（4.2K）下，从Dy3Al2化合物上取得极高磁性数据：剩磁17200Gs，内禀矫顽力21000Oe，最大磁能积73×106Gs·Oe。

Fe3（SiAl）属DO3结构，1932年日本研究者在日本仙台（Sendai）发现它具有优异的软磁性能，但极脆，易成粉末状（dust），故称它为Sendust合金。当其成分为Si=9.6wt%，Al=5.4wt%，其余为Fe时，该合金的磁晶定向异性常数和饱和磁致伸缩系数同时趋近于零。因为具有很高磁导率和低的矫顽力。其初始导磁率μ0=35000Gs/Oe，最大导磁率μm=120000Gs/Oe，矫顽力Hc=0.05Oe，电阻率ρ=80μΩcm。由于该合金极脆，难于加工成型，没有得到广泛应用。80年代以来在高密度磁技术中得到应用，特别采用激冷技术制成微细晶粒薄带在脆性方面得到一定的改善，已在音频和视频磁头上有一些应用。

（3）具有特殊电学性质的化合物　这类化合物通常都具有共价键型的原子键合和复杂的结晶构造。这方面研究得最为活跃和最有成效的是Ⅱ—Ⅵ族化合物，其次是Ⅱ—Ⅵ族化合物。在这方面同样进行着利用化合物与化合物形成固溶体以获取新的特殊物理性质的研究。已提出的化合物系统例子有：InTe—Pb-Se、GaAs—ZnSe、Ga2Te3—ZnTe3、（ZnTe）2x—（Zn3As2）1-x等。

（4）具有形状记忆效应的金属间化合物　已发现几十种金属间化合物具有形状记忆效应，其中的典型代表是NiTi化合物，其他还可举出如CuZn、CuSi、CuGe、Cu3Al、MnCu、FeNi、AuCd等二元化合物和Fe—Ni—Ti、Cu—Zn—Al、Cu—Zn—Si、Cu—Zn—Sn三元化合物。

（5）具有高表面活性的金属间化合物　这类化合物的典型代表是作为贮氢材料的LaNi5、FeTi、R2Mg17和R2Ni2Mg15（R代表稀土）等。这类金属间化合物具有奇特的吸氢本领。它们吸收氢气而生成的氢化物，单位体积内的氢原子数远远大于液态（20K）氢和固态（4.2K）氢的原子数。举例于表3.11。这种现象引起物理学家的理论兴趣，并由此看到一种很有前途的储能和换能材料。

表3.11　某些金属间化合物的吸氢本领

（6）具有耐腐蚀性质的金属间化合物　许多金属与金属间化合物，在侵蚀性介质中具有很好的耐腐蚀性。例如已经发现，MoRu3和W3Ru化合物可以作为在腐蚀性介质中的光学镜子的涂层。

（7）具有其它性质的金属间化合物　稀土金属的硼化物有很高的热电子发射性质和中子吸收性质，LaB6是电子显微镜上使用的高电子发射阴极材料，而Zr3Al具有低热中子俘获截面的优良性质。钡与镁的化合物良好的光电子发射性质，化合物EuS和CdCr2Se4呈铁磁性半导体性质，化合物ReRh4B4，Re—Ru3B2和ReRh3B2（其中Re代表一种稀土元素）是磁性超导体等等。