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工程材料/固溶体

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在固态条件下,一种组元所形成的晶格内溶解了另一种或几种组元所形成的单一、均匀的相叫做固溶体,其中保持了原来晶体结构的主要组元为溶剂,其他溶入的组元为溶质。固溶体是材料中一个基本相,在金属材料和无机非金属材料中占有重要地位。

按溶质原子在溶剂晶格中的位置,可将固溶体分为间隙固溶体和置换固溶体。

置换固溶体编辑

置换固溶体是指溶质原子在溶剂晶格中占据原溶剂原子的晶格位置形成的固溶体。很显然,如果相互替代的原子或离子大小比较接近,则容易形成置换性固溶体,而且比较稳定。若溶质和溶剂具有相同的晶格结构,则宜于形成易于形成连续固溶体。

间隙固溶体编辑

有些原子半径很小,作为溶质溶解到溶剂晶格中时,能够嵌入到晶格的空隙中,从而形成间隙固溶体。间隙固溶体的溶解度是有限的,例如,C在面心立方的Fe中最大的溶解度约为2.11wt%,在体心立方的Fe中溶解度更小,仅为0.02wt%。

无论何种固溶体,由于溶质与溶剂原子半径存在差异,必然导致固溶体晶格点阵的畸变。并且原子尺寸差别越大,这种点阵畸变越大。对金属材料来说,点阵的畸变将提高合金的抗变形能力,使合金塑性变形更加困难,但却能增强合金的强度和硬度。通常,将这种由于溶质原子的引入而使固溶体强度提高的强化方法称为固溶强化。固溶强化是提高金属材料机械强度的一个常用方法。