Question

间隙固溶体、间隙相和间隙化合物的结构和性能特点。

Answer 1

间隙固溶体又称插入固溶体、嵌入固溶体。溶质原子占据溶剂晶格中的间隙位置而形成的固溶体。若干溶质质点嵌入固相溶剂质点的间隙中而构成的固溶体。通常，插入溶质的半径与溶剂质点的半径相比特别小时易于形成。在金属键的物质中这类固溶体很普遍，添入的氩、碳、硼都容易处在这些晶格的间隙位置中。如碳溶入v-铁中形成的间隙固溶体称为奥氏体。间隙固溶体的形成常有助于晶体的硬度、熔点和强度的提高。
间隙相。当非金属原子半径与金属原子半径的比值小于0.59时，形成的筒单晶体结构的间隙化合物，称为间隙相。
间隙化合物指由过渡族金属元素与碳、氮、氢、硼等原子半径较小的非金属元素形成的金属化合物。根据组成元素原子半径比值及结构特征的不同，可将间隙化合物分为间隙相和具有复杂结构的间隙化合物。
当非金属与金属的原子半径比是小于0.59时，形成具有单晶格的间隙化合物，称为间隙相。当比值大于0.59时，形成具有复杂结构的间隙化合物。
不同点如下：
若小原子溶入后，大小原子数量成比例，在选取点阵时，大小原子点阵可以合并，这实际上改变了大原子的点阵结构，因此认为形成新相，称为间隙相（间隙化合物）。
若小原子溶入后，分布随机，大小原子点阵不能合并，仍然保留大原子点阵，称为间隙固溶体。

Answer 2

间隙固溶体
：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体成为间隙固溶体。当溶质
原子半径
很小，使溶质与溶剂的原子半径差Δr
>
41%时，溶质原子就可能进入溶剂晶格间隙中而形成间隙固溶体。溶质原子通常是原子半径小于0.1
mm的一些
非金属元素
。溶质原子引起溶剂点阵畸变，点阵常数变大，畸变能升高。因此，间隙固溶体都是有限固溶体，而且溶解度很小。
原子半径较小的非金属元素如C，H，N，B等可与金属元素（主要是过度族金属）形成
间隙相
或
间隙化合物
。这主要取决于非金属(X)和金属(M)原子半径的比值rX/rM；当rX/rM
<
0.59时，形成具有简单
晶体结构
的相，称为间隙相；当rX/rM
>
0.59时，形成具有复杂晶体结构的相，通常称为间隙化合物。
间隙相具有比较简单的晶体结构，如FCC，HCP，少数为BCC或简单六方结构，与组元的结构均不相同。间隙相可以用
化学分子式
表示。间隙相不仅可以溶解其组成元素，而且间隙相之间还可以相互溶解。间隙相中原子间结合键为
共价键
和
金属键
，即使大于非金属组元的原子数分数大于50%时，仍具有明显的金属特性，而且间隙相具有极高的熔点和硬度，同时其脆性也很大，是高合金钢和
硬质合金
中的重要强化相。
间隙化合物的晶体结构都很复杂，原子间结合键位共价键和金属键。间隙化合物也具有很高的熔点和硬度，脆性较大，也是钢中重要的强化相之一。但与间隙相相比，间隙化合物的熔点和硬度以及
化学稳定性
都要低一些。