銀和鋁為什麼不能形成固溶體

時間 2021-08-30 09:08:44

1樓:醉眼看花

1、銀和鋁在固態下不能無限互溶。當al加到ag形成的固體其結構沒有保留為ag的結構。

2、銀和鋁都具有面心立方點陣且原子半徑都很接近rag=0.288 nm, ral = 0.286 nm,但它們在固態下都不能無限互溶,解釋其原因就是:

對於置換固溶體,溶質與溶劑的晶體結構型別相同、原子半徑接近這是它們能夠形成無限固溶體的必要條件。但是,《15%規則》表明。當尺寸因素對形成無限固溶體處在有利的範圍時。

它的重要性就是第二位的,即固溶度大小取決於其它因素。在此,原子價的因素就很重要。因為ag的化合價為+1,而al的化合價為+3,即**元素作為溶質在低價元素中的固溶度大於低價元素在**元素中的固溶度。

所以,銀和鋁在固態下不能無限互溶。

3、銀是一種化學元素,化學符號ag(來自拉丁語argentum),原子序數47,是一種銀白色的過渡金屬。銀在自然界中很少量以遊離態單質存在,主要以含銀化合物礦石存在。銀的化學性質穩定,活躍性低,**貴,導熱、導電效能很好,不易受化學藥品腐蝕,質軟,富延展性。

其反光率極高,可達99%以上。

4、鋁是銀白色輕金屬。有延展性。商品常製成棒狀、片狀、箔狀、粉狀、帶狀和絲狀。

在潮溼空氣中能形成一層防止金屬腐蝕的氧化膜。鋁粉和鋁箔在空氣中加熱能猛烈燃燒,併發出眩目的白色火焰。易溶於稀硫酸、硝酸、鹽酸、氫氧化鈉和氫氧化鉀溶液,難溶於水。

相對密度2.70。熔點660℃。

沸點2327℃。鋁元素在地殼中的含量僅次於氧和矽,居第三位,是地殼中含量最豐富的金屬元素。航空、建築、汽車三大重要工業的發展,要求材料特性具有鋁及其合金的獨特性質,這就大大有利於這種新金屬鋁的生產和應用。

應用極為廣泛。

2樓:啟東德樂潤滑

嚴格來講,銀和鋁不能形成連續固溶體。

銀和鋁在固態下不能無限互溶。當al加到ag形成的固體其結構沒有保留為ag的結構。

晶體結構因素只有組元的晶體結構相同時,才能形成連續固溶體,否則便會有復相區(見下述)。

銀和鋁都具有面心立方點陣,且原子半徑都很接近,rag=0.288 nm, ral = 0.286 nm,但它們在固態下都不能無限互溶,解釋其原因就是:

對於置換固溶體,溶質與溶劑的晶體結構型別相同、原子半徑接近,這是它們能夠形成無限固溶體的必要條件。但是,《15%規則》表明,當尺寸因素對形成無限固溶體處在有利的範圍時,它的重要性就是第二位的,即固溶度大小取決於其它因素。在此,原子價的因素就很重要。

因為ag的化合價為1,而al的化合價為3,即**元素作為溶質在低價元素中的固溶度大於低價元素在**元素中的固溶度。所以,銀和鋁在固態下不能無限互溶。

為什麼只有置換固溶體的兩個組元之間才能無限互溶,而間隙固溶體則不能?

答:這是因為形成固溶體時,溶質原子的溶入會使溶劑結構產生點陣畸變,從而使體系能量升高。溶質與溶劑原子尺寸相差越大,點陣畸變的程度也越大,則畸變能越高,結構的穩定性越低,溶解度越小。

一般來說,間隙固溶體中溶質原子引起的點陣畸變較大,故不能無限互溶,只有有限溶解。

hume-rothery規則-《15%規則》

間隙式固溶體的固溶度(即非金屬溶質的極限溶解度)都是很有限的,而置換式固溶體的固溶度則隨合金系的不同而有很大差別------從幾個ppm(mg/kg)到100%。為了預計置換式初級固溶體的固溶度,hume-rothery提出了以下經驗規則:

(1)如果形成合金的元素的原子半徑之差超過了14%~15%,則固溶度極為有限。這一規則有時稱為《15%規則》。

(2)如果合金組元的負電性相差很大,例如當gordy定義的負電性差值相差0.4以上時,固溶度就極小,因為此時a、b二組元易形成穩定的中間相------正常價化合物。這一規則也稱《負電(原子)價效應》。

(3)兩個給定元素的相互固溶度是與它們各自的原子價有關的,且**元素在低價元素中的固溶度大於低價元素在**元素中的固溶度。這一規則稱為《相對價效應》。

(4)如果用價電子濃度表示合金的成分,那麼iib~vb族溶質元素在ib族溶劑元素中的固溶度都相同------約為e/a=1.36,而與具體的元素種類無關。這表明在這種情形下,價電子濃度e/a是決定固溶度的一個重要因素。

以cu作溶劑為例,zn,ga,ge,as等2~5價元素在cu中的初級固溶度分別為38%,20%,12%和7.0%(見圖2-44),相應的極限電子濃度分別為1.38,1.

40,1.36和1.28。

(5)兩組元形成無限(或連續)固溶體的必要條件是他們具有相同的晶體結構。例如前面列舉的cu-ni,cr-mo,mo-w,ti-zr等形成無限固溶體的合金系都符合此條件。

對於上述hume-rothery規則還需要作以下幾點說明: (1)在上述5條規則中,只有第1,2兩條是普遍規則,其餘3條都限於特定情況。例如,相對價效應僅當低價組元為cu,ag,au等ib族金屬時才成立;又如電子濃度雖然是影響固溶度的一個因素,但並非任意兩個具有相同結構的初級固溶體的固溶度都對應著相同的電子濃度;至於第5條規則,雖然它是普遍成立的,但並不是用來確定初級固溶度的規則。

由於這些原因,在不同的書中看到的hume-rothery規則,內容可能不盡相同。例如有的只包括1~4,1~3甚至1~2條規則。但無論如何,第1,2兩條規則都是共同的,是hume-rothery規則的最基本內容。

(2)hume-rothery的第1、第2規則都是否定的規則,即它們只指出了在什麼條件下不可能有顯著的固溶度,而沒有指出在什麼條件下就肯定有顯著的固溶度。 (3)上述兩條規則還只是定性或半定量的規則。例如,所謂顯著的固溶度並沒有確切的規定。

作為近似估算,人們通常認為,固溶度大於5%(摩爾分數)就算是顯著的固溶度。

darken-gurry圖

基於hume-rothery第1,2兩條規則,darken-gurry提出了用作圖法預計某溶質組元在給定的溶劑組元中的溶解度,這就是所謂的darken-gurry圖。它是一個以goldschmid原子半徑為橫座標,以哥弟定義的負電性為縱座標的圖形。為了預計在給定的溶劑組元中,哪些溶質組元的固溶度可能比較大,哪些肯定很小,只需將溶劑組元和所有待分析的溶質組元的代表點按其原子半徑和負 圖2-45 分析各組元在ta中的固溶度

電性值標在上述圖中,然後以溶劑組元的代表點為中心作一橢圓,橢圓的長軸和短軸各平行於一個座標軸,在橫座標軸方向的軸長為0.3ra,在縱座標軸方向的軸長是0.8,這裡ra是溶劑組元的goldschmid原子半徑。

於是,根據溶質組元代表點相對於橢圓的位置就可以預計該組元在給定溶劑中的固溶度:若代表點在橢圓外,則固溶度必然很小,若在橢圓內則固溶度可能較大,且溶質的代表點越靠近溶劑的代表點(即橢圓中心),則固溶度可能越大。作為一個例子,圖2-45分析了各種溶質組元在ta(溶劑)中的固溶度。

圖2-45 用darken-gurry圖分析各組元在ta中的固溶度 利用darken-gurry作圖方法分析大量的初級固溶體(約60種溶劑、1500種固溶體)後發現,在預計固溶度較小的固溶體中,80%~90%符合實際,即可靠性為80%~90%,而在預計固溶度較大的固溶體中只有60%符合實際,即可靠性為60%,因此在全部固溶體中用darken-gurry圖預計固溶度的平均可靠性約為75%。 為了進一步提高預計的可靠性,geschneider提出了進 圖2-44 cu-m相圖的一部分

一步的修正。他首先將元素分為兩類,一類是d殼層部分地被原子填充的d元素,即週期表上的iiia-b族元素;另一類是d殼層完全未被電子填充或已完全填滿的sp元素,即週期表上的ia,iia以及iib-vib族元素。其次,他提出,在以下三種情形下固溶度必然很小,不必用darken-gurry圖進行分析:

(1)溶劑和溶質二組元都是sp元素,且二者具有不同的晶體結構。 (2)溶劑為d元素,溶質為不具有常見金屬結構的sp元素。 (3)溶劑為sp元素,溶質為d元素。

若僅對除以上三種情形之外的固溶體進行darken-gurry作圖分析,則預計的可靠性將顯著提高。

固溶體合金效能與純金屬相比有什麼變化

3樓:昊樂

合金的優點:

1.使熔點降低,便於鑄造成型。

2.增加某些特殊效能。例如:

鋁合金,鋁合金是純鋁加入一些合金元素製成的,如鋁—錳合金、鋁—銅合金、鋁—銅—鎂系硬鋁合金、鋁—鋅—鎂—銅系超硬鋁合金。鋁合金比純鋁具有更好的物理力學效能:易加工、耐久性高、適用範圍廣、裝飾效果好、花色豐富。

例如鎂合金的優點是密度小、比強度、比剛度高,抗震能力強,可承受較大的衝擊載荷;同時,切削加工和拋光效能好,是航空航天、儀器儀表、交通運輸等工業部門的重要結構材料。

3.合金的硬度大於其組成的金屬。例如鋁合金

鋁合金固溶時效處理要注意什麼

4樓:聯絡

固溶處理:

指將合金加熱到高溫單相區恆溫保持,使過剩相充分溶解到固溶體中後快速冷卻,以得到過飽和固溶體的熱處理工藝。

目的:①主要是改善鋼和合金的塑性和韌性,為沉澱硬化處理作好準備等。

②使合金中各種相充分溶解,強化固溶體,並提高韌性及抗蝕效能,消除應力與軟化,以便繼續加工或成型。

時效處理:

指金屬或合金工件(如低碳鋼等)經固溶處理,從高溫淬火或經過一定程度的冷加工變形後,在較高的溫度放置或室溫保持其效能,形狀,尺寸隨時間而變化的熱處理工藝。

一、分類:

①若採用將工件加熱到較高溫度,並較短時間進行時效處理的時效處理工藝,稱為人工時效處理。

②若將工件放置在室溫或自然條件下長時間存放而發生的時效現象,稱為自然時效處理。

③第三種方式是振動時效,從80年代初起逐步進入使用階段,振動時效處理在不加熱也不像自然時效那樣費時的情況下,給工件施加一定頻率的振動使其內應力得以釋放,從而達到時效的目的。

二、目的:

消除工件的內應力,穩定組織和尺寸,改善機械效能等。

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