金属固溶体

       固溶体是一种均匀的组织。合金组成物在固态下彼此相互溶解而形成的晶体，称为固溶体（固态溶液）。固溶体中被溶组成物（溶质）可以有限地或无限地溶于基体组成物（溶剂）的晶格中。根据溶质原子在晶体中所处的位置，固溶体分为置换固溶体、间充固溶体和缺位固溶体。

       在置换固溶体中，溶剂金属保持其原有晶格，溶质金属原子取代了晶格内若干位置。一般说来，当两种金属的结构型式相同，原子半径相差很小，原子的价电子层结构和电负性相近时，则这两种金属可以按任意的比形成置换固溶体，例如Cu和Au、W和Mo等合金即属于这种类型。当两种金属元素上述性质相差较大时，则只能形成部分互溶的置换固溶体，或不能形成置换固溶体。通常当两种金属原子的半径差大于15％时，就不能形成完全互溶的置换固溶体；当原子半径差大于25％时，则不能形成置换固溶体。

       在间隙固溶体中，溶质原子分布在溶剂原子品格的间隙中。只有当溶质原子半径很小时（如C、B、N、H等）才能形成，例如C溶入γ－Fe中所形成的间隙固溶体称为奥氏体。间隙固溶体有下述特点：一般具有与原金属相似的导电性和金属光泽，但它们的熔点和硬度比纯金属高。这是因为除了原来的金属键以外，加入的非金属元素与金属元素形成了部分共价键，因而增加了原子间的结合力；此外，空间利用率的提高也起了一定的作用。大多数间隙固溶体都是NaCl型结构。

       缺位固溶体都是化合物，只是其中有一成分按照定组成定律来说是过量的，这过剩的原子占据着化合物晶格的正常位置，而另一成分的原子在晶格中应占据的位置却有一部分空起来了，也就形成了缺位。例如，在氧化亚铁的晶体结构中，氧原子在晶格中占有正常位置，晶格中有些铁原子的位置空起来，形成了空位。由于这种缺位，使氧化亚铁实际组成在Fe0.84O和Fe0.95O之间。这是一种典型的缺铁非整比化合物，Fe0.95O更确切表示为Fe0.85Ⅰ1Fe0.1ⅢO。这种类型的氧化物电导率会增加。纯金属和各种固溶体中原子分布情况如图16－4：