
【化】 subtractional solid solution
取代固溶体(Substitutional Solid Solution)是材料科学中描述合金结构的重要概念,指溶质原子通过取代溶剂晶格中的原子位置所形成的均匀固态混合物。其核心特征是两种金属原子具有相近的原子半径(通常差异小于15%)和相同的晶体结构,例如铜镍合金体系中铜原子与镍原子互相置换形成的固溶体。
根据Hume-Rothery规则,这类固溶体的形成需要满足三个条件:原子半径差小于15%、相似的电负性值以及相同的晶体结构类型。典型的实例包括黄铜(Cu-Zn合金)和银金合金(Ag-Au体系),其中锌原子部分取代铜原子的面心立方晶格位置。
该结构对材料性能产生显著影响,例如铜镍合金的电阻率随成分比例呈现规律性变化,这一现象被广泛应用于热电偶制造领域。在金属强化机制中,取代固溶体通过晶格畸变阻碍位错运动,是固溶强化理论的基础模型。
固溶体是一种由溶质原子均匀融入溶剂晶格形成的固态相,而取代固溶体(又称置换固溶体)是其中一种重要类型。以下是详细解释:
取代固溶体是指溶质原子直接替代溶剂晶格中原有原子的位置,形成均匀混合的晶体结构。例如,铜原子替代镍晶格中的部分镍原子,形成铜镍合金的固溶体。
常见于金属合金中,如不锈钢(Cr、Ni溶于Fe)、黄铜(Zn溶于Cu)等。
如需进一步了解具体合金体系或研究方法,可参考材料科学相关教材或专业文献。
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