為什麼合金的延展性比純金屬差

㈠ 為什麼合金比組成它的純金屬的硬度大

抄來的……

【按語】提起「合金」，留給學生的印象一般都是「密度減小、硬度加大、熔點降低」，然而是所有的合金都符合以上特點嗎？本文則就這一問題做簡單的介紹。

合金是由兩種或兩種以上的金屬元素(或金屬和非金屬元素)組成的，它具有金屬所應有的特徵。鋼就是由鐵和碳兩種元素組成的合金。古代青銅(銅和錫的合金)的使用，可以將使用合金的年代追溯得很早。

合金的結構比純金屬的要復雜得多。根據合金中組成元素之間相互作用的情況不同，一般可將合金分為三種結構類型：相互溶解的形成金屬固溶體；相互起化學作用的形成金屬化合物；並不起化學作用的形成機械混合物。

1.金屬固溶體

一種溶質元素(金屬或非金屬)原子溶解到另一種溶劑金屬元素(較大量的)的晶體中形成一種均勻的固態溶液，這類合金稱為金屬固溶體。金屬固溶體在液態時為均勻的液相，轉變為固態後，仍保持組織結構的均勻性，且能保持溶劑元素的原來晶格類型。

按照溶質原子在溶劑原子格點上所佔據的位置不同，又可將金屬固溶體分為置換固溶體和間隙固溶體。

在置換固溶體中，溶質原子部分佔據了溶劑原子格點的位置，如圖 (b)所示。當溶質元素與溶劑元素在原子半徑、電負性以及晶格類型等因素都相近時，形成置換固溶體。例如釩、鉻、錳、鎳和鈷等元素與鐵都能形成置換固溶體。在間隙固溶體中，溶質原子占據了溶劑原子格點的間隙之中，如圖(c)所示。氫、硼、碳和氮等一些原子半徑特別小的元素與許多副族金屬元素能形成間隙固溶體。

由於溶質原子與溶劑原子的直徑不可能完全相同，因此當溶劑原子格點溶入溶質原子後，多少能使原來的格點發生畸變（如圖d），它們能阻礙外力對材料引起的形變，因而使固溶體的強度提高，同時其延展性和導電性將會下降。這種通過溶入溶質元素形成固溶體，使金屬材料的變形抗力增大、強度、硬度升高的現象稱為固溶強化，它是金屬材料強化的重要途徑之一。

圖d 形成固溶體時的晶格畸變

實踐證明，適當掌握固溶體中的溶質含量，可以在顯著提高金屬材料的強度、硬度的同時，仍能保持良好的塑性和韌性。例如，向銅中加入19％的鎳，可使純銅的強度極限由220Map 提高到380MPa，硬度由44HBS提高到70HBS，而伸長率仍然保持在50％左右。所以對力學性能要求較高的結構材料，幾乎都是以固溶體作為最基本的組成相。

2.金屬化合物

當合金中加入的溶質原子數量超過了溶劑金屬的溶解度時，除能形成固溶體外，同時還會出現新的相，這第二相可以是另一種組成的固溶體，而更常見的是形成金屬化合物。

金屬化合物種類很多，從組成元素來說，可以由金屬元素與金屬元素，也可以由金屬元素與非金屬元素組成。前者如Mg2Pb、CuZn等；後者如硼、碳和氮等非金屬元素與d區金屬元素形成的化合物，分別稱為硼化物、碳化物和氮化物，它們具有某些獨特的性能，對金屬和合金材料的應用起著重大的作用。金屬型碳化物是由碳與鈦、鋯、釩、鈮、鉭、鉬、鎢、錳、鐵等d區金屬作用而形成的，例如WC、Fe3C等。這類碳化物的共同特點是具有金屬光澤，能導電導熱，熔點高，硬度大，但脆性也大。

金屬化合物一般具有復雜的晶體結構，熔點高，硬度高，脆性大。當合金中出現金屬化合物時，合金的強度、硬度和耐磨性均提高，而塑性和韌性降低。金屬化合物是許多高合金的重要組成相，與固溶體適當配合可以提高合金的綜合力學性能。

3、機械混合物

機械混合物是合金中的一類復相混合物組織，不同的相均可互相組合形成機械混合物。機械混合物可由純金屬之間形成，也可由純金屬和化合物、純金屬和固溶體、固溶體和固溶體以及固溶體和化合物之間形成。

在機械混合物中，構成合金的兩個組元在固態下既不能相互溶解，又不能彼此反應形成化合物，各相在機械混合物中仍保持原有的晶格和性能，機械混合物的性能介於組成的相性能之間，工業上大多數合金均由混合物組成，如鋼、鑄鐵、鋁合金等。機械混合物的熔點較組元熔點降低，焊錫是機械混合物的一個例子，它是由錫和鉛形成的合金。

由此可見，合金的性能是由合金的結構決定的，不同類型的合金具有不同的性能特點，簡要總結如下：

類別
性能特點

固溶體
塑、韌性好,強度比純組元高

金屬化合物
熔點高,硬度高,脆性大

機械混合物
性能介於組成的相性能之間，熔點降低

㈡ 合金與純金屬性質相比是什麼

合金的性質與純金屬的不同在於：

（1）熔點與凝固點：合金的熔點要小於合金中單一金屬的熔點，純金屬的熔點與凝固點溫度相同。合金開始熔化與最後完全熔化的溫度相差較大，在凝固時也是醫學|教育網整理。合金的熔點是開始熔化的溫度，凝固點則是開始凝固的溫度。合金的熔點一般比凝固點低，通常將這兩個溫度參數作為合金的熔化范圍。

（2）延性、展性、韌性：合金的延性及展性一般均較所組成的金屬為低，而韌性則增高。

（3）硬度：合金的硬度較其所組成的金屬高，金屬和合金熱處理後均可改變其原有的硬度。

（4）導電和導熱性：合金的導電性、導熱性低於原有金屬，其中導電性減弱明顯。

（5）色澤：與所組成的金屬有關。

（6）腐蝕性：金屬及合金收周圍介質的化學作用而發生的損壞現象稱為腐蝕，合金的腐蝕視其結構及組成不同而異。

合金的特性

（1）硬度大於任意成分金屬。

如：鋁合金比純鋁硬、鐵合金比純鐵的硬度大。

（2）熔點低於任意成分金屬。

如：保險絲、生鐵的熔點比純鐵的低。

（3）常具有優良的物理、化學或機械的性能。

（4）導電性和導熱性低於任一組分金屬。

㈢ 合金與純金屬相比，性質存在較大差異的原因是什麼

一種金屬與另一種或幾種金屬或非金屬經過混合熔化，冷卻凝固後得到的具有金屬性質的固體產物
合金，是由兩種或兩種以上的金屬與金屬或非金屬經一定方法所合成的具有金屬特性的物質。一般通過熔合成均勻液體和凝固而得。根據組成元素的數目，可分為二元合金、三元合金和多元合金。
人類生產合金是從製作青銅器開始，世界上最早生產合金的是古巴比倫人，6000年前古巴比倫人已開始提煉青銅(紅銅與錫的合金)。中國也是世界上最早研究和生產合金的國家之一，在商朝（距今3000多年前）青銅（銅錫合金）工藝就已非常發達；公元前6世紀左右（春秋晚期）已鍛打（還進行過熱處理）出鋒利的劍。
合金是宏觀均勻，含有金屬元素的多元化學物質，一般具有金屬特性.任何元素均可採用作合金元素，但大量加入的仍是金屬.組成合金的最基本的、獨立的物質稱組元，或簡稱為元.由兩個組元組成的合金稱為二元合金，由三個組元組成的合金稱為三元合金，由三個以上組元組成的合金稱為多元合金.固態下，合金可能呈單相亦可能呈復相的混合物;可能呈晶態、亦可能呈現准晶狀態或非晶狀態.晶態合金中依其組成元素的原子半徑、負電性以及電子濃度等等差異情況不同，可能出現的相有保持與基底純元素相同結構的固溶體