间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构与性能上区别何在？

2025-03-26 20:17:47

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回答1：

1、间隙固溶体和间隙化合物在晶体结构上的区别：

（1）间隙固溶体在微观角度溶质原子是不均匀分布的，溶质原子往往倾向于短程有序排列或形成同类原子的团簇。异类原子可以部分有序或完全有序分布。

完全有序的固溶体或称为超结构。因为完全有序时各类原子处在各自的亚点阵位置，与化合物相似，所以也有人把这类固溶体看做是化合物。溶质原子溶入后引起基体的弹性畸变，从而也改变固溶体的点阵常数。

（2）间隙化合物中金属原子大多位于面心立方或密排六方结构（少数情况下为体心立方或简单六方结构）的位置，小的非金属原子位于结构的间隙。通常这类间隙化合物对应于简单的分子式MX、M2X、M4X、MX2，但实际成分常常有一定的范围，与间隙的填充程度有关。

2、间隙固溶体和间隙化合物在性能上的区别：

（1）间隙固溶体：

①稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生 ZrO2是一种高温耐火材料，熔点2680℃，但从单斜转变到四方时，伴随很大的体积收缩，这对高温结构材料是致命的。若加入CaO，则它和ZrO2形成固溶体，无晶型转变，使体积效应减少，使ZrO2成为一种很好的高温结构材料。

②活化晶格形成固溶体后，晶格结构有一定畸变，处于高能量的活化状态，有利于进行化学反应。

例如：AI2O3熔点高（2050℃），不利于烧结，若加入TiO2，可使烧结温度下降到1600℃，这是因为AI2O3与TiO2形成固溶体，Ti4+置换Al3+后，带正电，为平衡电价，产生正离子空位，加快扩散，有利于烧结进行。

③固溶强化固溶体的强度与硬度往往高于各组元，而塑性则较低，这种现象称为固溶强化。强化的程度（或效果）不仅取决于它的成分，还取决于固溶体的类型、结构特点、固溶度、组元原子半径差等一系列因素。

固溶强化在实验中经常见到，如铂、铑单独做热电偶材料使用，熔点为1450℃，而将铂铑合金做其中的一根热电偶，铂做另一根热电偶，熔点为1700℃，若两根热电偶都用铂铑合金而只是铂铑比例不同，熔点达2000℃以上。

④形成固溶体后对材料物理性质的影响固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化，但一般都不是线性关系。固溶体的强度与硬度往往高于各组元，而塑性则较低

（2）间隙化合物：

①间隙化合物中准金属元素的含量很高，但它仍具有明显的金属性质。例如有金属光泽，较好的导电性、正的电阻温度系数等。

②间隙化合物一般具有很高的熔点、极高的硬度和脆性。这种化合物弥散在钢中就使钢硬化，耐磨。高速切削工具钢的耐磨性就来源于多种间隙化合物的共同作用。

③间隙化合物中的结合键是混合型的：金属原子之间是通过d电子形成金属键，而金属与准金属原子之间则通过金属的d电子和准金属的p电子形成很强的定向（八面体）共价键。金属键决定了间隙化合物的明显金属性质，共价键则决定了它的高熔点、高硬度和脆性。

④某些间隙化合物具有超导性，如NbC0.3N0.7。非超导材料Pd，Pd-Ag和Pd-Cu在加入间隙元素H后也变成超导材料。过渡族金属的硼化物和磷化物可通过快冷而成为非晶态材料，其力学和电学性能类似于钢。

扩展资料

影响形成间隙固溶体的因素：

间隙固溶体的固溶度仍然取决于离子尺寸、离子价、电负性、结构等因素。

（1）杂质质点大小添加的原子愈小，愈易形成间隙固溶体，反之亦然。

（2）晶体（基质）结构离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的，在一定程度上来说，结构中间隙的大小起了决定性的作用。基质晶体中空隙愈大，结构愈疏松，愈易形成间隙固溶体。

（3）电价因素外来杂质原子进人问隙时，必然引起晶体结构中电价的不平衡，和置换型固溶体一样，也必须保持电价的平衡。这可以通过生成空位、产生部分取代或离子的价态变化来达到。

参考资料来源

百度百科-间隙固溶体

百度百科-间隙化合物

回答2：

间隙固溶体是溶质原子进入溶剂晶格的间隙中而形成的固溶体，间隙固溶体的晶体结构与溶剂组元的结构相同，形成间隙固溶体可以提高金属的强度和硬度，起到固溶强化的作用。如：铁素体 F 是碳在α -Fe 中的间隙固溶体，晶体结构与α -Fe 相同，为体心立方，碳的溶入使铁素体 F 强度高于纯铁。间隙化合物的晶体结构与组元的结构不同，间隙化合物是由 H、B、C、N 等原子半径较小的非金属元素（以 X 表示）与过渡族金属元素（以 M 表示）结合，且半径比 rX/rM＞ 0.59 时形成的晶体结构很复杂的化合物，如 Fe3C 间隙化合物硬而脆，塑性差。

回答3：

高手云集果断围观

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