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来自艾特贸易网置换固溶体

合金的相结构合金在液态时各组元相互溶解，只有一种液相。合金在固态下，由于各组元相互作用不同，可能形成不同的相结构。合金的基本相结构可分为两大类：固溶体和金属化合物。

固溶体

合金在固态下一种组元的晶格内溶解了另一种元素的原子，形成的晶体相称为固溶体。固溶体是单相，它是合金的一种基本相结构。合金中与固溶体晶格相同的组元为溶剂，在合金中含量较多；另一组元为溶质，含量较少。按溶质溶解度的不同，固溶体可分为无限固溶体和有限固溶体；按溶质原子在溶剂晶格中所处位置的不同，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体。

来自艾特贸易网间隙固溶体结构示意图

置换固溶体

当溶质原子代替一部分溶剂原子占据溶剂晶格中的一些结点位置时，所形成的固溶体相称为置换固溶体，如图所示。在置换固溶体中，溶质在溶剂中的溶解度主要取决于两者原子直径的差别、它们在周期表中的相互位置和晶格类型。一般说来，溶质原子和溶剂原子的直径差别越小，则溶解度越大；两者在周期表中位置越靠近，则溶解度也越大。如果上述条件很好地满足，而且固溶体溶质与溶剂的晶格结构也相同，则这些组元往往能无限互溶，即可以任何比例形成置换固溶体，这种固溶体称为无限固溶体。铁和铬、铜和镍便能形成无限固溶体。反之，若不能很好满足上述条件，则溶质在溶剂中的溶解度是有限的，这种固溶体称为有限固溶体，如铜和锌、铜和锡都形成有限固溶体。有限固溶体的溶解度还与温度有密切关系，一般温度越高，溶解度越大。

间隙固溶体

当溶质原子在溶剂晶格中不占据结点位置，而是嵌入各结点之间的空隙内形成的固溶体称为间隙固溶体，如图所示。该固溶体中的溶质元素大多是原子直径较小的非金属元素（如碳、硼、氮等）。

固溶体随着溶质原子的溶入，晶格发生畸变，如图4-3所示。晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。固溶强化是金属强化的一种重要机制。在溶质含量适当时，可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明显降低。

来自艾特贸易网形成固溶体时的品格畸变 a)置换固溶体b）间隙固溶体

金属化合物

金属化合物是指合金中各组元原子按一定比例结合而成的晶体相。金属化合物的晶体结构不同于任一组元，一般具有复杂的晶体结构，有较高的熔点，硬而脆。在合金中，它是一种强化相，通常能提高合金的强度、硬度及耐磨性，但使其塑性、韧性显著降低，故金属化合物一般作为金属材料中的重要强化相。

在合金中常会遇到机械混合物，它是合金中的一类多相混合组织。不同的固溶体、固溶体与纯组元，或固溶体与金属化合物等均可组成机械混合物。在机械混合物中，各组成相仍保持着它原有的晶格类型和性能，而机械混合物的性能介于各组成相性能之间，并由其各自的形状、大小、数量及分布而定。工业上大多数合金属于机械混合物组成的合金，它们往往比单一固溶体具有更高的强度和硬度，特别是在固溶体基体上分布均匀细小的金属化合物时，强度和硬度的提高更为显著。

视频

第八章-P295-图8.25 固溶体的非平衡结晶