为什么合金的延展性比纯金属差

㈠ 为什么合金比组成它的纯金属的硬度大

抄来的……

【按语】提起“合金”，留给学生的印象一般都是“密度减小、硬度加大、熔点降低”，然而是所有的合金都符合以上特点吗？本文则就这一问题做简单的介绍。

合金是由两种或两种以上的金属元素(或金属和非金属元素)组成的，它具有金属所应有的特征。钢就是由铁和碳两种元素组成的合金。古代青铜(铜和锡的合金)的使用，可以将使用合金的年代追溯得很早。

合金的结构比纯金属的要复杂得多。根据合金中组成元素之间相互作用的情况不同，一般可将合金分为三种结构类型：相互溶解的形成金属固溶体；相互起化学作用的形成金属化合物；并不起化学作用的形成机械混合物。

1.金属固溶体

一种溶质元素(金属或非金属)原子溶解到另一种溶剂金属元素(较大量的)的晶体中形成一种均匀的固态溶液，这类合金称为金属固溶体。金属固溶体在液态时为均匀的液相，转变为固态后，仍保持组织结构的均匀性，且能保持溶剂元素的原来晶格类型。

按照溶质原子在溶剂原子格点上所占据的位置不同，又可将金属固溶体分为置换固溶体和间隙固溶体。

在置换固溶体中，溶质原子部分占据了溶剂原子格点的位置，如图 (b)所示。当溶质元素与溶剂元素在原子半径、电负性以及晶格类型等因素都相近时，形成置换固溶体。例如钒、铬、锰、镍和钴等元素与铁都能形成置换固溶体。在间隙固溶体中，溶质原子占据了溶剂原子格点的间隙之中，如图(c)所示。氢、硼、碳和氮等一些原子半径特别小的元素与许多副族金属元素能形成间隙固溶体。

由于溶质原子与溶剂原子的直径不可能完全相同，因此当溶剂原子格点溶入溶质原子后，多少能使原来的格点发生畸变（如图d），它们能阻碍外力对材料引起的形变，因而使固溶体的强度提高，同时其延展性和导电性将会下降。这种通过溶入溶质元素形成固溶体，使金属材料的变形抗力增大、强度、硬度升高的现象称为固溶强化，它是金属材料强化的重要途径之一。

图d 形成固溶体时的晶格畸变

实践证明，适当掌握固溶体中的溶质含量，可以在显著提高金属材料的强度、硬度的同时，仍能保持良好的塑性和韧性。例如，向铜中加入19％的镍，可使纯铜的强度极限由220Map 提高到380MPa，硬度由44HBS提高到70HBS，而伸长率仍然保持在50％左右。所以对力学性能要求较高的结构材料，几乎都是以固溶体作为最基本的组成相。

2.金属化合物

当合金中加入的溶质原子数量超过了溶剂金属的溶解度时，除能形成固溶体外，同时还会出现新的相，这第二相可以是另一种组成的固溶体，而更常见的是形成金属化合物。

金属化合物种类很多，从组成元素来说，可以由金属元素与金属元素，也可以由金属元素与非金属元素组成。前者如Mg2Pb、CuZn等；后者如硼、碳和氮等非金属元素与d区金属元素形成的化合物，分别称为硼化物、碳化物和氮化物，它们具有某些独特的性能，对金属和合金材料的应用起着重大的作用。金属型碳化物是由碳与钛、锆、钒、铌、钽、钼、钨、锰、铁等d区金属作用而形成的，例如WC、Fe3C等。这类碳化物的共同特点是具有金属光泽，能导电导热，熔点高，硬度大，但脆性也大。

金属化合物一般具有复杂的晶体结构，熔点高，硬度高，脆性大。当合金中出现金属化合物时，合金的强度、硬度和耐磨性均提高，而塑性和韧性降低。金属化合物是许多高合金的重要组成相，与固溶体适当配合可以提高合金的综合力学性能。

3、机械混合物

机械混合物是合金中的一类复相混合物组织，不同的相均可互相组合形成机械混合物。机械混合物可由纯金属之间形成，也可由纯金属和化合物、纯金属和固溶体、固溶体和固溶体以及固溶体和化合物之间形成。

在机械混合物中，构成合金的两个组元在固态下既不能相互溶解，又不能彼此反应形成化合物，各相在机械混合物中仍保持原有的晶格和性能，机械混合物的性能介于组成的相性能之间，工业上大多数合金均由混合物组成，如钢、铸铁、铝合金等。机械混合物的熔点较组元熔点降低，焊锡是机械混合物的一个例子，它是由锡和铅形成的合金。

由此可见，合金的性能是由合金的结构决定的，不同类型的合金具有不同的性能特点，简要总结如下：

类别
性能特点

固溶体
塑、韧性好,强度比纯组元高

金属化合物
熔点高,硬度高,脆性大

机械混合物
性能介于组成的相性能之间，熔点降低

㈡ 合金与纯金属性质相比是什么

合金的性质与纯金属的不同在于：

（1）熔点与凝固点：合金的熔点要小于合金中单一金属的熔点，纯金属的熔点与凝固点温度相同。合金开始熔化与最后完全熔化的温度相差较大，在凝固时也是医学|教育网整理。合金的熔点是开始熔化的温度，凝固点则是开始凝固的温度。合金的熔点一般比凝固点低，通常将这两个温度参数作为合金的熔化范围。

（2）延性、展性、韧性：合金的延性及展性一般均较所组成的金属为低，而韧性则增高。

（3）硬度：合金的硬度较其所组成的金属高，金属和合金热处理后均可改变其原有的硬度。

（4）导电和导热性：合金的导电性、导热性低于原有金属，其中导电性减弱明显。

（5）色泽：与所组成的金属有关。

（6）腐蚀性：金属及合金收周围介质的化学作用而发生的损坏现象称为腐蚀，合金的腐蚀视其结构及组成不同而异。

合金的特性

（1）硬度大于任意成分金属。

如：铝合金比纯铝硬、铁合金比纯铁的硬度大。

（2）熔点低于任意成分金属。

如：保险丝、生铁的熔点比纯铁的低。

（3）常具有优良的物理、化学或机械的性能。

（4）导电性和导热性低于任一组分金属。

㈢ 合金与纯金属相比，性质存在较大差异的原因是什么

一种金属与另一种或几种金属或非金属经过混合熔化，冷却凝固后得到的具有金属性质的固体产物
合金，是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的物质。一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。根据组成元素的数目，可分为二元合金、三元合金和多元合金。
人类生产合金是从制作青铜器开始，世界上最早生产合金的是古巴比伦人，6000年前古巴比伦人已开始提炼青铜(红铜与锡的合金)。中国也是世界上最早研究和生产合金的国家之一，在商朝（距今3000多年前）青铜（铜锡合金）工艺就已非常发达；公元前6世纪左右（春秋晚期）已锻打（还进行过热处理）出锋利的剑。
合金是宏观均匀，含有金属元素的多元化学物质，一般具有金属特性.任何元素均可采用作合金元素，但大量加入的仍是金属.组成合金的最基本的、独立的物质称组元，或简称为元.由两个组元组成的合金称为二元合金，由三个组元组成的合金称为三元合金，由三个以上组元组成的合金称为多元合金.固态下，合金可能呈单相亦可能呈复相的混合物;可能呈晶态、亦可能呈现准晶状态或非晶状态.晶态合金中依其组成元素的原子半径、负电性以及电子浓度等等差异情况不同，可能出现的相有保持与基底纯元素相同结构的固溶体