解析铜合金中的相,影响铜基固熔体的因素有哪些?

根据形成条件、结构特征和在相图中的位置,固态铜合金中的相可分为两大类,即固溶体与金属间化合物(中间相)。
关于铜中的α固溶体
固溶体是铜合金的基体,大部分变形铜合金均为吐固溶体型合金。吐固溶体为置换固溶体,晶体结构与纯铜晶体结构相同,为面心立方品格。由于溶入了其他元素原予,因而品格常数有所改变。几乎所有元素在铜中均能形成置换回溶体,但不同元素在铜中的固溶度差别很大。例如,镍、金等和铜能以任何比例相互固溶;锌在铜中的溶解度达39%;铝在铜中的固溶度达9%,而铅则在固态铜中几乎不溶。也固溶体一般为无序固溶体,但当某些溶质(x)成分接近于一定原予比,即CuX.CLbx、CUX3,且温度降至某一临界温以下时,两种原子会从高温短程有序状态转变成Cu、x两种原子都在较大范围占有一定位置的规则排列状态,发生‘有序化’转变,形成有序固溶体。由于有序固溶体在X-射线衍射图上会出现额外的衍射线条,称为超结构线,故有序固溶体又称超结构。
影响铜基固溶体固溶度的因素很久以来,在研究形成置换固溶体规律,铁青铜、钛青铜、但由于影响因素多,情况复杂。目前尚未发现一个普遍适用的预测置换固溶体固溶度大小的定量规律。在20世纪印年代初通过大量实验和观察总结了影响固溶度大小的一些经验规律,这些规律对于说明铜基α固溶体的溶解度有一定的意义。
(1)原子的尺寸因素
原子尺寸差别较小(<14%)是形成广阔固溶体区的先决条件。这是由于金属中溶入其他元素形成固溶体时,原予尺寸差别大,钨铜合金、钨铜晶格畸变能增值愈大,当畸变能增加到一定程度后,晶体就变得不稳定,因而使固溶度不能再增大。
以铜及银作为溶剂,尺寸因素有利于形成固溶体的元素。其中表示正常原子直径。当有两套配位数时,以×表示小的原子间距,O表示GOidschmidt直径。表示不完全离子化时的原予直径,箭头表示完全离子化时原子直径的估计值。
大量实践证明,用原子尺寸因素来否定大量固溶度还比较准确,但作为肯定大量固溶的规律则不太准确。即原子尺寸相差大时,肯定不利于固溶,但原子尺寸差小时则未必因溶度大。因此,固溶度还受其他因素约束。
(2)电负性(化学亲和力)因素以铜、银为溶剂形成同溶体的尺寸因素电负性大小表示该元素得失电子的能力。两种元素的电负性值差愈大,表示两种原予间的化学亲和力愈强。当然,电负性差值不大时,随电负性差值增加,异种原予间的亲和力加强,有利于增大固溶度。当然,电负性差值超过某一临界值后,则倾向于形成稳定化合物,此时则电负性差值愈大,形成的化合物愈稳定,使固溶度降低。元素的电负性与原子序数有关。第V族元素磷、砷、锑和第Ⅳ族元素硅、锗、锡在铜的立周溶体中的最大同溶度。铜与这些元素的电负性差值不大,但Ⅳ族元素与铜的电负性差较之V族元素与铜和电负性差更大一些,因而表现出较大的同溶度。
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