物理冶金原理-晶体学基础与合金相结构.pptx

金属及合金相晶体结构金属及合金相晶体结构Crystal Structure of Metals and Phases in Alloys晶体的晶体的 晶体晶体:原子或原子集团原子或原子集团在三维空在三维空间间周期性无限重复排列周期性无限重复排列的物质的物质非晶合金的结构及性质非晶合金的结构及性质 Structure and Properties of Noncrystalline or Amorphous Alloysl l原子排列长程无序或短程有序原子排列长程无序或短程有序原子排列长程无序或短程有序原子排列长程无序或短程有序Long-range Long-range disorder or short-range orderdisorder or short-range orderl l无晶界、无成分偏析、成分完全均匀无晶界、无成分偏析、成分完全均匀无晶界、无成分偏析、成分完全均匀无晶界、无成分偏析、成分完全均匀l l没有固定熔点没有固定熔点没有固定熔点没有固定熔点(玻璃转化温度）玻璃转化温度）玻璃转化温度）玻璃转化温度）l l各向同性（各向同性（各向同性（各向同性（Isotropic)Isotropic)l l高强度、无加工硬化、低塑性高强度、无加工硬化、低塑性高强度、无加工硬化、低塑性高强度、无加工硬化、低塑性l l高弹性、高耐蚀、高耐磨高弹性、高耐蚀、高耐磨高弹性、高耐蚀、高耐磨高弹性、高耐蚀、高耐磨l l优异的磁性、储氢性能、优异的磁性、储氢性能、优异的磁性、储氢性能、优异的磁性、储氢性能、Structure of Amorphous AlloysShort-Range Order Short-Range Order No Grain BoundariesNo Grain BoundariesNo Dislocations No Dislocations Chemical HomogeneityChemical Homogeneityl lThe atoms are arranged in a The atoms are arranged in a random fashion,similar to their random fashion,similar to their arrangement in the liquid statearrangement in the liquid state Exampleofacrystallineatomicstructure.FourgrainsareillustratedTypical Tensile Stress-Strain Curves for Crystalline and Amorphous AlloysStress 2%Strain,%CrystallineAmorphousStrong and ElasticGlassy AlloysGlassy AlloysUnique Properties of Amorphous Alloysl lVery High Strength Very High Strength StrongestStrongest MMaterials so far aterials so far(nearest to Theoretical Strength of crystals up to 4000MPa)(nearest to Theoretical Strength of crystals up to 4000MPa)l lExtraordinary High ElasticityExtraordinary High Elasticity Elastic Elongation up to 2%Elastic Elongation up to 2%l lIsotropic Chemical,Physical and Mechanical Isotropic Chemical,Physical and Mechanical Properties Properties l lExcellent Corrosion Resistance due to Its Excellent Corrosion Resistance due to Its Perfect Chemical Homogeneity,Free of Any Perfect Chemical Homogeneity,Free of Any Crystal Defects and Grain BoundariesCrystal Defects and Grain Boundariesl lHigh Hardness,Excellent Wear ResistanceHigh Hardness,Excellent Wear Resistancel lNo Work HardeningNo Work Hardening Catastrophic Catastrophic FailureFailurel lSelf-Sharpening and High Dynamic Self-Sharpening and High Dynamic Fracture ToughnessFracture ToughnessArmor PiercingArmor Piercingl lVery High Impact and DVery High Impact and Dynynamic Fracture amic Fracture ToughnessToughness Deformation LocalizationDeformation Localization(Highly (Highly localized localized viscoviscou us flows flow within the very within the very narrow shear bands while the rest is in narrow shear bands while the rest is in elastic state)elastic state)Strongest Materials So FarProcessing Methodsfor Amorphous or Noncrystalline Alloysl合金熔体快速凝固合金熔体快速凝固 Rapid Solidification of Alloy Meltl机械合金化或机械合金化或 Mechanical Alloying/Millingl强烈塑性变形强烈塑性变形 Severe Plastic Deformation晶体学基础晶体学基础晶体晶体:原子或原子集团原子或原子集团在三维空在三维空间间周期性无限重复排列周期性无限重复排列的物质的物质晶体的性质：晶体的性质：高的热力学稳定性高的热力学稳定性各向异性各向异性(Anisotropy of Properties)(Anisotropy of Properties)宏观性质的均匀性宏观性质的均匀性一定的熔点一定的熔点规则的外形规则的外形（外表面为往往低表面能的特殊晶面）（外表面为往往低表面能的特殊晶面）（外表面为往往低表面能的特殊晶面）（外表面为往往低表面能的特殊晶面）晶体晶体:原子或原子集团原子或原子集团在三维空在三维空间间周期性无限重复排列周期性无限重复排列的物质的物质晶体结构：晶体结构：l组成晶体的最小基本单元组成晶体的最小基本单元(原子或原子原子或原子集团集团)，称作，称作基元基元(motif),l把基元看成几何点，这些点在三维空把基元看成几何点，这些点在三维空间构成间构成空间点阵空间点阵（Space Lattice）l空间点阵中空间点阵中任何点都具有相同的环境，任何点都具有相同的环境，任何点都是等效的。任何点都是等效的。五种平面点阵五种平面点阵The Four Elements of Materials Science and The Four Elements of Materials Science and EngineeringEngineering空间点阵、晶格、空间点阵、晶格、晶胞、晶格常数晶胞、晶格常数Space LatticeSpace LatticeCrystal LatticeCrystal LatticeUnit CellUnit CellLattice Constants or ParametersLattice Constants or Parameters晶胞及晶格常数晶胞及晶格常数Unit Cell and Lattice Constants or ParametersUnit Cell and Lattice Constants or Parametersagacbb7个晶系、个晶系、14种空间点阵种空间点阵14 Bravais Lattice Types in the 7 Crystal Systems14 Bravais Lattice Types in the 7 Crystal Systems agacbbl l根据点阵常数根据点阵常数（a a、b b、c c、a a、b b、g g）之间的关系之间的关系 存在且存在且只存在只存在7个晶系个晶系l l根据点阵的对称性根据点阵的对称性 存在且只存在存在且只存在14种空种空间点阵间点阵7个晶系个晶系14种空间点阵种空间点阵 The 14 Bravais Lattice Types in the 7 Crystal The 14 Bravais Lattice Types in the 7 Crystal SystemsSystems 点阵符号点阵符号xX：Lattice Symbolsl第一个小写字母第一个小写字母 表示所属晶系表示所属晶系l第二个大写字母第二个大写字母 表式点阵类型表式点阵类型三斜点阵：三斜点阵：Triclinic(anortic)Lattice a b c；a b g 90o简单三斜简单三斜 Triclinic Primitive（aP）l l简单单斜简单单斜简单单斜简单单斜 Monoclinic Primitive(Monoclinic Primitive(mPmP)l l底心单斜底心单斜底心单斜底心单斜 Monoclinic Side-Centered(Monoclinic Side-Centered(mAmA)单斜点阵：单斜点阵：Monoclinic Lattice a b c;a=b=90o g l l简单单斜简单单斜简单单斜简单单斜 Orthorhombic Primitive(oP)Orthorhombic Primitive(oP)l l体心正交体心正交体心正交体心正交 Orthorhombic Body-Centered Orthorhombic Body-Centered(oI)(oI)l l底心单斜底心单斜底心单斜底心单斜 Orthorhombic Base-Centered Orthorhombic Base-Centered(oC)(oC)l l面心正交面心正交面心正交面心正交 Orthorhombic Face-Centered Orthorhombic Face-Centered(oF)(oF)正交点阵：正交点阵：Orthorhombic Lattice a b c;a=b=g=90ol l简单四方简单四方简单四方简单四方 Tetragonal Primitive(tP)Tetragonal Primitive(tP)l l体心四方体心四方体心四方体心四方 Tetragonal Body-Centered(tI)Tetragonal Body-Centered(tI)四方晶系点阵：四方晶系点阵：Tetragonal Lattice a=b c;a=b=g=90ol l简单六方简单六方简单六方简单六方 Hexagonal Primitive(hP)Hexagonal Primitive(hP)l l六方菱形六方菱形六方菱形六方菱形 Hexagonal Rhombohedral(hR)Hexagonal RhombohedralhR)六方晶系点阵：六方晶系点阵：Hexagonal Lattice a=b c;a=b=90o,g=120o l l简单立方简单立方 Cubic Primitive(cP)l l体心立方体心立方 Cubic Body-Centered(cI)l l面心立方面心立方 Cubic Face-Centered(cF)立方晶系点阵：立方晶系点阵：Cubic Lattice a=b=c;a=b=g=90o晶体结构符号：晶体结构符号：结构报告符号：结构报告符号：APearson 符号：符号：cF41、结构报告结构报告Structurbericht符号符号：(大写字母大写字母 数字数字)A：纯元素（A1A1FCCFCC；A2A2BCCBCC；A3A3HCPHCP；A4A4金刚石金刚石金刚石金刚石.)B：AB型化合物（B1NaCl结构、结构、B2CsCl结构，结构，B3ZnS结构结构.)C：AB2型化合物（C1CaF2结构、结构、C2FeS2结构，结构，C3Cu2O结构结构.)D：AmBn型化合物（D51Al2O3结构，.)E-K:更复杂化合物L：合金（L12AuCu3结构,.)O:有机化合物S：硅酸盐结构报告符号：结构报告符号：APearson 符号：符号：cF42、皮尔森、皮尔森(Pearson)符号符号：小写字母小写字母(晶系晶系)大写字母大写字母(晶格类型晶格类型)数字数字(原子数原子数)例如：cF12 CaF2,Co2Si,cF24 MgCu2,hP12 Ti2Ni3Si,Mo2Ni3Si,。tP30 CrFe,Fe9Cr9Si2 s s-phases晶面指数及晶向指数晶面指数及晶向指数Indices of Crystallographic Planes and Directions表示晶体晶格中不同原子平面表示晶体晶格中不同原子平面(晶面晶面)及原子列方向及原子列方向(晶向晶向)的的一种符号（一种符号（Symbols）密密勒指数勒指数 Miller Indices晶面指数的求法晶面指数的求法:(h k l)l l选定坐标系原点或移选定坐标系原点或移动晶面使晶面与三坐动晶面使晶面与三坐标轴相截标轴相截l l以晶格常数为单位求以晶格常数为单位求晶面与晶面与x、y、z三坐三坐标轴的截距标轴的截距l l取三截距的倒数并化取三截距的倒数并化成最小整数成最小整数:h,k,ll l放入圆括号中放入圆括号中(负号写负号写负号写负号写在数字上方在数字上方在数字上方在数字上方)：(hkl)截距：截距：截距：截距：X X：1 1；Y Y：1 1；Z Z：1/21/2倒数：倒数：倒数：倒数：X X：1 1；Y Y：1 1；Z Z：2 2晶面指数晶面指数晶面指数晶面指数:(112):(112)(110)及及(111)晶面晶面晶面族晶面族 Family of Crystallographic PlanesFamily of Crystallographic Planes晶体中晶体中晶体中晶体中原子排列规律相同原子排列规律相同原子排列规律相同原子排列规律相同、位向不同的所有晶面、位向不同的所有晶面、位向不同的所有晶面、位向不同的所有晶面（数字相同但次序及负号不同的所有晶面）（数字相同但次序及负号不同的所有晶面）（数字相同但次序及负号不同的所有晶面）（数字相同但次序及负号不同的所有晶面）表示符号：表示符号：hkll晶面族晶面族 100晶面族晶面族 111晶面族晶面族 110晶向指数及其求法晶向指数及其求法Index of Crystallographic Directions符号符号 Symbol:uvwl l过坐标原点作晶向的平过坐标原点作晶向的平过坐标原点作晶向的平过坐标原点作晶向的平行线或将该晶向平移至行线或将该晶向平移至行线或将该晶向平移至行线或将该晶向平移至坐标原点坐标原点坐标原点坐标原点l l在该晶向上任取一点并在该晶向上任取一点并在该晶向上任取一点并在该晶向上任取一点并以晶格常数为单位求位以晶格常数为单位求位以晶格常数为单位求位以晶格常数为单位求位置坐标值置坐标值置坐标值置坐标值l l将坐标值将坐标值将坐标值将坐标值化成最小整数化成最小整数化成最小整数化成最小整数并放入方括号中并放入方括号中并放入方括号中并放入方括号中uvwuvwl l负号写在数字上方符负号写在数字上方，符负号写在数字上方，符负号写在数字上方，符号相反的两晶向方向相号相反的两晶向方向相号相反的两晶向方向相号相反的两晶向方向相反：反：反：反：112112与与与与112112位置坐标：位置坐标：1/2，1/2，1最小整数：最小整数：1，1，2晶向指数：晶向指数：112Examples:晶向族：晶向族：Family of Crystallographic Family of Crystallographic DirectionsDirections原子排列特征相同、位向不同的全部晶向原子排列特征相同、位向不同的全部晶向原子排列特征相同、位向不同的全部晶向原子排列特征相同、位向不同的全部晶向:100001010111111111 晶向族晶向族六方晶系中的晶面指数与晶向指数六方晶系中的晶面指数与晶向指数l l采用采用采用采用四轴坐标系四轴坐标系：指数求法同三坐标轴相同：指数求法同三坐标轴相同：指数求法同三坐标轴相同：指数求法同三坐标轴相同l l(hkil)hkil i=-(k+l)l luvtw t=-(u+v)X1X3X2Zaaa六方晶格中的部分重要晶面与晶向六方晶格中的部分重要晶面与晶向晶带及晶带定理晶带及晶带定理晶带晶带晶带轴晶带轴 uvw晶面晶面 (hkl)晶带定理：晶带定理：hu+kv+lw=0uvw(hkl)简单立方晶系中一些重要的简单立方晶系中一些重要的晶体学关系晶体学关系l密勒指数相同的晶面与晶向互相垂直密勒指数相同的晶面与晶向互相垂直 hkl(hkl)或或(hkl)晶面之法线为晶面之法线为hkll晶向夹角求法晶向夹角求法l晶面夹角求法晶面夹角求法l晶面间距求法晶面间距求法常见的金属晶体结构常见的金属晶体结构绝大多数金属都具有简单的晶体结构绝大多数金属都具有简单的晶体结构面心立方面心立方FCC（face-centered cubic)体心立方体心立方BCC（body-centered cubic）密排六方密排六方HCP（hexagonal close packed）体心立方晶格体心立方晶格 BCC（Body-Centered Cubic）l l晶体结构晶体结构BCC晶体结构特点之一：结构不紧密晶体结构特点之一：结构不紧密l l原子数：原子数：原子数：原子数：2 2l l配位数配位数配位数配位数CN(coordination number)CN(coordination number)：8+68+6l l原子半径：原子半径：原子半径：原子半径：R=3a/2R=3a/2l l致密度致密度致密度致密度(Space-Filling Efficiency)(Space-Filling Efficiency)：0.680.68BCC结构特点之二：间隙数量多、尺寸结构特点之二：间隙数量多、尺寸小、分散、八面体间隙不对称小、分散、八面体间隙不对称l l八面体间隙：数量八面体间隙：数量八面体间隙：数量八面体间隙：数量3+12/4=63+12/4=6个个个个 (3(3个个个个/原子）原子）原子）原子），间隙半径间隙半径间隙半径间隙半径0.155R0.155R；结构特点：扁八面体（不对称）；结构特点：扁八面体（不对称）；结构特点：扁八面体（不对称）；结构特点：扁八面体（不对称）！l l四面体间隙：数量四面体间隙：数量四面体间隙：数量四面体间隙：数量24/2=1224/2=12个个个个(6(6个个个个/原子）原子）原子）原子），间，间，间，间隙半径隙半径隙半径隙半径0.291R0.291R；结构特点：对成四面体！；结构特点：对成四面体！；结构特点：对成四面体！；结构特点：对成四面体！14321432BCC晶体结构中的八面体间隙晶体结构中的八面体间隙l l扁八面体：短轴方向扁八面体：短轴方向扁八面体：短轴方向扁八面体：短轴方向 a/2 R=0.155R a/2 R=0.155R 长轴方向长轴方向长轴方向长轴方向 2a/2-R=0.633R2a/2-R=0.633Rl l结构特点：扁八面体（不对称）！结构特点：扁八面体（不对称）！结构特点：扁八面体（不对称）！结构特点：扁八面体（不对称）！BCC重要晶面与晶向：没有密排面重要晶面与晶向：没有密排面(易交滑移易交滑移)l l没有密排面没有密排面没有密排面没有密排面(closed packed planes)(closed packed planes)，只有一个密排方向，只有一个密排方向，只有一个密排方向，只有一个密排方向(closed(closed packed direction)packed direction)l l原子排列较密的晶面：原子排列较密的晶面：原子排列较密的晶面：原子排列较密的晶面：110110，滑移面，滑移面，滑移面，滑移面)l l密排方向：密排方向：密排方向：密排方向：（滑移方向）（滑移方向）（滑移方向）（滑移方向）l l滑移面很多、滑移方向很少滑移面很多、滑移方向很少滑移面很多、滑移方向很少滑移面很多、滑移方向很少EADCBABCD面面(110)ADCBE111111BCC晶体中的晶体中的110面原子排列情况面原子排列情况Not Close Packed Plane.Only with Two Closed Not Close Packed Plane.Only with Two Closed Packed Crystallographic DirectionsPacked Crystallographic Directions面心立方晶格面心立方晶格 FCC（Face-Centered Cubic）l l晶体结构晶体结构FCC晶体结构特点之一晶体结构特点之一:结构致密结构致密l l原子数：原子数：6/2+8/8=4l l配位数配位数CN(coordination number)：12l l原子半径：原子半径：R=2a/4l l致密度致密度(Filling efficiency)：0.74FCC结构特点之二：间隙数量少、尺寸大结构特点之二：间隙数量少、尺寸大l l八面体间隙：数量八面体间隙：数量八面体间隙：数量八面体间隙：数量1+12/4=41+12/4=4个个个个 (1(1个个个个/原子）原子）原子）原子），间隙，间隙，间隙，间隙半径半径半径半径(a/2 R)=0.155R(a/2 R)=0.155R；结构特点：对称八面体！；结构特点：对称八面体！；结构特点：对称八面体！；结构特点：对称八面体！l l四面体间隙：数量四面体间隙数量四面体间隙：数量四面体间隙：数量8 8个个个个 (2(2个个个个/原子）原子）原子）原子），间隙半径，间隙半径，间隙半径，间隙半径0.291R0.291R；结构特点：对成四面体！；结构特点：对成四面体！；结构特点：对成四面体！；结构特点：对成四面体！密排面密排面 111：每个密排面上有每个密排面上有每个密排面上有每个密排面上有3 3个独立的个独立的个独立的个独立的密排晶向！密排晶向！密排晶向！密排晶向！密排方向密排方向密排面多滑移方向多密排面多滑移方向多ABBCBCCA密排晶体结构中原子的堆垛密排晶体结构中原子的堆垛Atomic Stacking in Closed Packed Crystal Atomic Stacking in Closed Packed Crystal StructuresStructures1.1.One Dimensional Closed Packing:Closed Packed Crystallographic DirectionClosed Packed Crystallographic Direction2.Two Dimensional Closed Packing Closed Packed Crystallographic PlanesClosed Packed Crystallographic Planes密排晶体结构中原子的堆垛密排晶体结构中原子的堆垛Atomic Stacking in Closed Packed Crystal Atomic Stacking in Closed Packed Crystal StructuresStructures2.Two Dimensional Closed Packing Closed Packed Crystallographic PlanesClosed Packed Crystallographic Planes3.Three-Dimensional Closed Stacking of Closed Packed Atomic Planesl lStacking Sitesl lStacking Sequence3.Three-Dimensional Stacking of Closed Packed Atomic Planesl lStacking Sitesl lStacking SequenceStacking Sequence:A-B-A-B-HCP Crystal StructureABStacking Sequence:A-B-C-A-B-CFCC Crystal StructureBCABBCBCCAStacking Sequence:FCC and HCP Crystal StructureABCBStacking FaultlA B C A B C A B C A B C A B C C A B C A B C A BA B C A C A B C A B C A B C FCC中的层错的形成中的层错的形成(Stacking Fault)(Stacking Fault)层错与孪晶层错与孪晶(Stacking Fault and Twins)(Stacking Fault and Twins)Growth Twins in Nano-crystalline MetalsAllotropy of Metals金属的同素异构性金属的同素异构性l 同素异构同素异构l 同素异构转变的特点同素异构转变的特点l 同素异构转变对金属材料同素异构转变对金属材料的重要意义的重要意义合金的基本概念合金的基本概念l合金及合金化合金及合金化 Alloys and Alloyingl组元组元(Component)及合金分类及合金分类l相相(Phase)及合金分类及合金分类l合金元素的作用：合金元素的作用：Structure of Phases in Alloys：金属固溶体或端际固溶体金属固溶体或端际固溶体Metallic or Terminal Solid Solution中间相或金属化合物中间相或金属化合物Intermediate Phases(Metallic Compounds)Solid Solutions：金属固溶体或端际固溶体金属固溶体或端际固溶体Metallic or Terminal Solid Solution中间相或金属化合物中间相或金属化合物Intermediate Phases(Metallic Compounds)二次固二次固溶体（溶体（Secondary Solid Solution）固溶强化固溶强化Solid Solution Hardening or StrengtheningSolid Solution Hardening or StrengtheningSubstitutional Solid Solution固溶强化固溶强化Solid Solution HardeningInterstitial Solid Solution固溶体中溶质原子的分布：固溶体中溶质原子的分布：无序无序,偏聚偏聚,局部有序局部有序,完全有序完全有序Ordered Solid SolutionSuperlattice or Ordered Intermetallics固溶强化及影响固溶强化的因素固溶强化及影响固溶强化的因素Solid Solution Hardening or StrengtheningSolid Solution Hardening or Strengthening1、固溶体类型、固溶体类型2、原子尺寸差、原子尺寸差3、晶体结构、晶体结构4、电化学性质、电化学性质5、元素固溶度、元素固溶度金属化合物（中间相）金属化合物（中间相）Metallic Compounds(Intermediate Metallic Compounds(Intermediate Phases)Phases)l正常价化合物正常价化合物正常价化合物正常价化合物(Normal Valence Compounds)(Normal Valence Compounds)AB AB 型：型：型：型：NaClNaCl型、立方型、立方型、立方型、立方ZnSZnS、六方、六方、六方、六方ZnSZnS AB2AB2型：型：型：型：CaF2CaF2型型型型l电子化合物电子化合物电子化合物电子化合物 (Electronic Compounds)(Electronic Compounds)e=(xN+yM)/100e=(xN+yM)/100l尺寸因素化合物尺寸因素化合物尺寸因素化合物尺寸因素化合物(Size-Factor Compounds)(Size-Factor Compounds)间隙化合物间隙化合物间隙化合物间隙化合物(Interstitial Compounds)(Interstitial Compounds)间隙相间隙相间隙相间隙相(Interstitial Phases)(Interstitial Phases)拓扑密堆相拓扑密堆相拓扑密堆相拓扑密堆相(Topologically Closed Packed(Topologically Closed Packed Phases,TCP PhasesPhases,TCP Phases：ABAB2 2 LavesLaves，AB s-phaseAB s-phase，A A3 3B CrB Cr3 3Si type)Si type)正常价化合物正常价化合物AB 型：型：NaClNaCl型、立方型、立方型、立方型、立方ZnSZnS、六方、六方、六方、六方ZnSZnSl NaCl-type:NaCl-type:MgSe,SnTe,MnSe,PbTe,etcMgSe,SnTe,MnSe,PbTe,etclCubic ZnS-type:Cubic ZnStype:MnS,MnS,GaAs,GaPGaAs,GaP,etc ,etc 正常价化合物正常价化合物:AB 型：型：NaClNaCl型型型型正常价化合物正常价化合物:AB 型：型：立方立方立方立方ZnSZnSl NaCl-type:NaCl-type:MgSe,SnTe,MnSe,PbTe,etcMgSe,SnTe,MnSe,PbTe,etclCubic ZnS-type:Cubic ZnS-type:MnS,GaAs,GaP,etc MnS,GaAs,GaP,etc 正常价化合物正常价化合物 AB2型：型：cF12 CaF2型型l lFCC Layered StructureStructurel l层状结构层状结构l l低剪切强度低剪切强度l l自润滑性能自润滑性能l lSiMgSiMg2 2,GeMg,GeMg2 2,Co,Co2 2SiSi，etcetcl l电子化合物电子化合物(Electronic Compounds)(Electronic Compounds)e=(xN+yM)/100e 21/14 21/13 21/14 21/13 21/1221/12 1.50 1.62 1.75 1.50 1.62 1.75 BCC(BCC(b b b b相相相相)复杂立方复杂立方复杂立方复杂立方(g g g g相相相相)HCP()HCP(e e e e相相相相)Cu-Zn:CuZn CuCu-Zn:CuZn Cu5 5ZnZn8 8 CuZn CuZn3 3Cu-Sn:CuCu-Sn:Cu5 5Sn CuSn Cu3131SnSn8 8 Cu Cu3 3SnSnCu-Si:CuCu-Si:Cu5 5Si CuSi Cu3131SiSi8 8 Cu Cu3 3SiSiElectronic Compounds in Cu-Zn Binary AlloysElectronic Compounds in Cu-Zn Binary Alloysb bg ge e间隙化合物间隙化合物l组成组元原子半径相差很大组成组元原子半径相差很大Ri i/Rmm0.59间隙化合物间隙化合物(复杂晶体结复杂晶体结复杂晶体结复杂晶体结构构构构)l性能特点：性能特点：高熔点、高稳定性高熔点、高稳定性高温结构材料高温结构材料高硬度、高耐磨高硬度、高耐磨耐磨材料耐磨材料Interstitial Phases:Rinterinter/Rmetalmetal0.59l晶体结构复杂晶体结构复杂l稳定性相对较低稳定性相对较低l硬度相对较低硬度相对较低 Fe3 3C、W6 6C、Cr7 7C3 3、Cr2323C6 6，etc渗碳体渗碳体 Cementite(Fe3 3C)的结的结构构M6C的晶体结构的晶体结构W6 6CW4Mo2C(WMoFe)6CKasper Coordination Polyhedrons and TCP Phases(Kasper配位多面体与配位多面体与TCP相相)拓朴密堆相拓朴密堆相TCP PhasesTopologically Close-Packed Phasesl CN 12(14,15,16)l间隙全部为四面体间隙间隙全部为四面体间隙l无八面体间隙无八面体间隙l原子间结合力很强共价键原子间结合力很强共价键l高硬度、高耐磨、高耐蚀等高硬度、高耐磨、高耐蚀等拓朴密堆相：拓朴密堆相：TCP相相Topologically Close-Packed Phases AB2 2 Laves Phases AB s s phase A3 3B:Cr3 3Si 一、一Laves Phases 组成：组成：AB2 2 RA/RB=1.225 结构：结构：cF24 MgCu2、hP12 MgZn2 2、hP24 MgNi2 2 立方立方MgCu2型型(cF24)Laves相相Hexagonal MgZn2 2 Type(hP12)Laves PhaseMgZnMgZn2 2中中中中A A、B B原子的分布和双原子堆垛方式原子的分布和双原子堆垛方式原子的分布和双原子堆垛方式原子的分布和双原子堆垛方式 Examples of Laves Phases NbCr2 2,WFe2 2,TiFe2 2,NbFe2 2,CoMoSi、FeMoSi、Mo2 2Ni3 3Si、Ti2 2Ni3 3Si、W2 2Ni3 3Si，etc(a)(d)TiTi5 5SiSi3 3TiTi5 5SiSi3 3/Ti/Ti2 2NiNi3 3SiSiLaser Clad Ti5Si3/Ti2Ni3Si CoatingHardness Profiles of Laser Clad Hardness Profiles of Laser Clad TiTi5 5SiSi3 3/Ti/Ti2 2NiNi3 3Si Si CoatingsCoatingsWear Mass Loss of Original BT9 Ti-Alloy Wear Mass Loss of Original