关于固溶强化的问题

wjmmzy

在同样溶解度的情况下，间隙固溶体的固溶强化作用比置换固溶体要强，这是为什么？

孤鸿踏雪

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    先理解一下固溶强化基本概念，你就找到了答案
   固溶强化  由于形成固溶体而使基体强度增加的作用。固溶体的晶格常数代表固溶体晶格中大量晶胞棱边长度的平均值。固溶体的晶格常数与固溶体溶剂元素的晶格常数之差，在一定程度上反映晶格畸变的平均大小，此数值与溶质原子所引起的强化效果存在一定关系。一般认为：晶格常数变化越大，其强化效果也越大。因此，固溶体比纯金属具有较高的强度和硬度。所以，通过溶入某种元素的原子形成固溶体，从而使金属的强度、硬度提高的现象称为固溶强化。

孤鸿踏雪

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      间隙固溶体  有些元素的原子半径很小，当其作为溶质原子溶入溶剂晶格时，由于二者原子半径相对差别很大，而溶质原子直径却与溶剂晶格中的某些间隙大小相接近，此时溶质原子便不能置换溶剂金属晶格中的原子，而是分布到金属晶格的某些空隙位置，这样的固溶体称为间隙固溶体。在工业合金中，间隙固溶体的例子较多，如碳素钢中的铁素体（F）就是碳原子固溶于α-Fe晶格间隙形成的间隙固溶体；奥氏体（A）则是碳原子固溶于γ-Fe晶格间隙而形成的间隙固溶体。不难想象，间隙固溶体永不可能形成无限固溶体。形成间隙固溶体时，其晶格总是随着固溶度的增大而增大。
   
     置换固溶体  研究结果表明：除硅、锰等合金元素能与铁形成置换固溶体外，一般金属元素间也能相互溶解形成置换固溶体。但对于大多数合金而言，当形成置换固溶体时，其溶质原子在溶剂晶格中溶解度具有一定限度。例如：在室温条件下，硅在α-Fe中的溶解度就不能超过5％，一旦突破这一限度，就会形成一种新相Fe3Si。这种具有有限溶解度的固溶体称为有限固溶体。然而，某些合金系，如Fe-Cr、Fe-V、W-Mo、Cu-Ni等，当其形成固溶体时，二组元能以任意比例互相溶解，即溶质元素的原子与溶剂元素的原子可以无限互溶，这种固溶体称为无限固溶体。由此可见：置换固溶体有两个重要的结构特点：第一是溶质原子占据了溶剂金属晶格中本属溶剂原子的位置；第二是这类固溶体仍然保持着溶剂金属的晶格类型，但晶格常数有所变化。实验结果表明：在合金系中，当溶剂与溶质元素的原子半径相对差别大于14~15％时，就不能形成无限固溶体。进一步研究还证明：以铁为基体的固溶体，只有当铁与溶质原子半径相对差别不超过8％，且又具有相同晶格类型时，才能形成无限固溶体。
   
     楼主只要明白间隙固溶体为什么永不可能形成无限固溶体，而置换固溶体可能形成无限固溶体，就明白自己提出的问题了。

dq5531660

用晶格畸变大小衡量，用原子半经比也能看出。

liu86guo

固溶强化的概念说的应该是比较到位的

tianyg211

这个问题可以这样解释：当形成置换固溶体时引起的晶格畸变小，导致的强度升高也较小；而形成间隙固溶体时间隙原子都是在溶剂晶格的间隙位置，但间隙原子的尺寸相对与晶格中的间隙（四面体、八面体间隙）尺寸还是显得太大了，要溶入进去会导致很大的晶格畸变，故在相同固溶度的情况下间隙固溶体的强化效果要高于置换固溶体。本来想贴个图的，但不知怎么弄。在面心立方晶格中的两种间隙尺寸如下：
四面体空隙    其半径为:    r四=0.225r原子
八面体空隙     其半径为:  r八=0.414r原子

luoxz199001

固溶强化  由于形成固溶体而使基体强度增加的作用。固溶体的晶格常数代表固溶体晶格中大量晶胞棱边长度的平均值。固溶体的晶格常数与固溶体溶剂元素的晶格常数之差，在一定程度上反映晶格畸变的平均大小，此数值与溶质原子所引起的强化效果存在一定关系。一般认为：晶格常数变化越大，其强化效果也越大。因此，固溶体比纯金属具有较高的强度和硬度。所以，通过溶入某种元素的原子形成固溶体，从而使金属的强度、硬度提高的现象称为固溶强化。