理论教育 尺寸因素化合物的密排相分析

尺寸因素化合物的密排相分析

时间:2023-06-22 理论教育 版权反馈
【摘要】:典型的密排相有Laves相、σ相和Cr3Si相等。二元合金的Laves相具有形如AB2型的化学式。在已探明结构的125种AB2型化合物中,有82种属于Laves相。Laves相中,A原子配位数可达到16、B原子配位数可达到12,故该类结构可看作由配位数是16和12的两种配位多面体堆积而成。Laves相在Mg合金中主要作强化相。在铁基和镍基高温合金中,较多的Laves相会降低合金性能。

尺寸因素化合物的密排相分析

这类金属间化合物的晶体结构主要由组元的原子半径比决定。金属键因无方向性和饱和性,故金属原子的配位数(CN)应尽可能高。纯金属晶体可看作是等径球密堆而成,其中CN=12,堆积系数为0.74。结构中存在四面体和八面体空隙。如果晶体结构全由四面体堆积而成,那空间利用系数会提高。但这样只能提高局部空间的利用率,而其他地方却有更大的空隙,且不能获得长程有序排列,故纯金属中不会出现全由四面体配位的多面体堆积而成。而合金有大小不同的原子,所以可能出现配位数大于12的情况,故合金结构全由四面体堆积的可能性要比纯金属大。人们把这种由高配位、密堆积而成的晶体结构称为拓扑密排相,简称TCP(Topologically Closed-Packed)。TCP由密排四面体按一定的次序堆垛而成。典型的密排相有Laves相、σ相和Cr3Si相等。

首次描述Laves相结构的是德国化学家Fritz Laves(1906—1978年)。二元合金的Laves相具有形如AB2型的化学式。在已探明结构的125种AB2型化合物中,有82种属于Laves相。Laves相的形成条件:①A原子半径rA略大于B原子半径rB。rA/rB的理论值为1.225,实际值在1.05~1.68之间;②电子浓度。一定的结构对应一定的电子浓度。典型的Laves相有MgCu2、MgZn2和MgNi2。Laves相中,A原子配位数可达到16、B原子配位数可达到12,故该类结构可看作由配位数是16和12的两种配位多面体堆积而成。Laves相在Mg合金中主要作强化相。在铁基和镍基高温合金中,较多的Laves相会降低合金性能。(www.daowen.com)

σ相具有复杂四方结构,轴比c/a≈0.52。每个晶胞含30个原子。σ相在常温下硬而脆,故通常对合金有害。不锈钢中的σ相易引起晶间腐蚀和脆性。

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