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文档简介
材料科学基础
Fundamental
ofMaterialsScienceProf:TianMinBo
Tel:62795426,62772851 E-mail:tmb@DepartmentofMaterialScienceandEngineeringTsinghuaUniversity.Beijing100084
Lessonten3.7IntermetallicCompounds
(IntermetallicPhases)3.7.1Feature1.ThestructureofAmBndiffersfromthoseofeitherAorB2.Itscompositionisvariabletomoreorlessextension3.Mixedbonding4.Intermediateproperties3.7.2Formation
A→←BThepropertyofAmBnisbetweenthatofAandB.3.7.3Factorgoverningthestructureof“compounds”.1)Electrochemicalfactor(X)2)Electronconcentration(e/a)3)SizefactorMetal,Nonmetal,Metalloid3.8NormalValenceCompounds3.8.1Definition:
Ifthenumberofvalenceelectronsofthecationissufficienttocompleteoctahedronoftheanion,thecompoundiscalledthenormalvalencecompounds.Example:CmAn
meC=n(8-eA)sometimes:m(eC-eCC)=n(8-eA-eAA)3.8.2Classification
accordingtostructure1.NaClandCaF2types
NaCltype:(MgCaSrBa)(SeTe)(MnPbSn)(SeTe)CaF2type:PtSn2PtIn2Pt2PAnti-CaF2type:Mg2(SiGeSnPb)Cu2SeLi3AlN2LiMg(NAsSbBi)AgMgAs
2.Diamond,Zincblende,WurtzitetypesZincblende:(BeZnCaHg)(SSeTe)(AlGaIn)(PAsSb)Wurtzite:(ZnCdMn)S(CdMn)Se3.NiAsstructureExample:
(CrFeCoNi)(SSeSb)(FeCo)Te(MnFeNiPtCn)SnNi(AsSbBi)StructureNormalstate——Ni:As=1:1As:HCPNi:octahedralinterstitialsiteWhenNidoesnotfullfilloctahedralinterstitialsite
Ni:“As”<1:1,forNiTe2(1:2)Extremestate:Nioccupytrigonalinterstitialsite
Ni:“As”>1:1,forNi2In(2:1)Ni2In—NiAs—NiTe2c/anormalvalencetransitionioniccompoundⅢB:needs5electronsⅥB:needs2electrons3.9ElectronPhases
(Hume-RotheryPhases)3.9.1DefinitionForAlloysofIBortransitionmetals,andBgroupmetalsphaseswithsaneorsimilarstructureoccuratapproximatelysomeelectronconcentration(e/a)thesealloysarethereforecalledaselectroncompounds.3.9.2Feature:⑴Identicalonsimilarstructureoccursatapproximatelythesameelectronconcentration,e/a.
⑵ComponentsIBortransitionmetal+metalsinBgroup⑶Compositionrangeisrelatedtoe/a⑷Metalliccharacter3.9.3Valenceelectronconcentration:(e/a)Valenceoftransition-metal:0ValenceofB-metalequalstoitssubgroupnumberForexample:
CuZn:β
e/a=(1+2)/2=21/14≈1.36Cu5Zn8:γ
e/a=(5+16)/(5+8)=21/13≈1.48CuZn3:ε(HCP)e/a=(1+6)/(1+3)=7/4≈1.743.10SizeFactorCompounds3.10.1Interstitialphases(Interstitialcompounds)
ConditionA
>>B
TheatomicsizeofB:H(0.46),B(0.97),C(0.77),N(0.71)Å1.SimpleinterstitialcompoundstructureA:TransitionmetalsB:Interstitialelements(H,B,C,N)2.Complexstructure
M3C(Fe3C),M23C6,M6CPropertiesofinterstitialcompounds⑴somemetallicproperties⑵hardandbrittle⑶thecompositionisvariabletomoreorlessextension⑷forsizefactorcompoundsthestructuremainlydependson.1.Threeprinciplesforthestructure
①Space-fillingprinciple:Atomstendtofillthespaceascloselyaspossible
②Symmetryprinciple:Atomstendtobuildaconfigurationofhighsymmetry
③Principleofmulti-dimensionalconnection3.10.2Topologicallyclosepackedphases2.Lavesphases
MgCu2MgZn2MgNi2①ThezcoordinatesofMgatomics:0,,,,1
Theface-centredatomsarenottangenteachother.②ThezcoordinatesofCuatoms:
③④TheCNforCuandMgatomsinMgCu2A
atomsB
atoms⑤3.phaseACrMoWVBMnFeCoNiDiscussionManyfactorsS.S.vscompoundNitrideSuperhardmaterialsExercise1.Summarizeandcomparenormalvalencecompounds,electroncompounds,TCPphasesandinterst
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