初三教学讲到溶液时,一些老师不忘拓展,说空气和合金也是溶液.
这反映出一个让人心酸的事实,教学多年后,以前的学科基础知识基本丢光.老师们也得常翻翻书,补补课.
其实合金未必是溶液.这要从“相”说起.
合金的结构要比纯金属复杂得多.因为合金由两种或多种元素组成,各元素间的相互作用,会形成各种不同的相.我们把在金属和合金中,凡化学成分相同、结构相同并与其他部分由界面分开的均匀组成部分,称之为相.
我们可以按照这一概念来分析纯金属和合金的结构.
纯金属液态时为单相；固态由同一元素、同一晶格构成,故为单相；结晶过程中,既有液相又有固相,即为二相.合金在液态时,其为具有一定化学成分均匀一致的合金液体,为单相.合金由液态转变为固态后,各元素彼此相互溶解可形成固溶体；元素也可能彼此间发生反应而形成金属化合物
.固溶体和金属化合物是固态合金的两个基本相.所以合金在固态时,可能是单相组织也可能是多相组织.在分析合金结构时,就是分析其相结构,看其由几种固溶体或金属化合物,即为几相.
固溶体所谓固溶体是指溶质原子溶入金属溶剂的晶格中所组成的合金相.两组元在液态下互溶,固态也相互溶解,且形成均匀一致的物质.形成固溶体时,含量大者为溶剂,含量少者为溶质；溶剂的晶格即为固溶体的晶格.
固溶体的分类
按溶质原子在晶格中的位置不同可分为
置换固溶体和间隙固溶体.
1、置换固溶体
溶质原子占据溶剂晶格中的结点位置而形成的固溶体称置换固溶体.当溶剂和溶质原子直径相差不大,一般在15％以内时,易于形成置换固溶体.铜镍二元合金即形成置换固溶体,镍原子可在铜晶格的任意位置替代铜原子.
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称间隙固溶体.间隙固溶体的溶剂是直径较大的过渡族金属,而溶质是直径很小的碳、氢等非金属元素.其形成条件是溶质原子与溶剂原子直径之比必须小于0.59.如铁碳合金中,铁和碳所形成的固溶体――铁素体和奥氏体,皆为间隙固溶体.
另外,按溶质元素在固溶体中的溶解度,可分为有限固溶体和无限固溶体.但只有置换固溶体有可能成为无限固溶体.
固溶体的性能
当溶质元素含量很少时,固溶体性能与溶剂金属性能基本相同.但随溶质元素含量的增多,会使金属的强度和硬度升高,这种现象称为固溶强化.置换固溶体和间隙固溶体都会产生
固溶强化现象.
适当控制溶质含量,可明显提高强度和硬度,同时仍能保证足够高的塑性和韧性,所以说固溶体一般具有较好的综合力学性能.因此要求有综合力学性能的结构材料,几乎都以固溶体作为基本相.
金属化合物金属化合物是两组元相互作用形成的新相,它的晶体结构与两组元都不相同,并具有金属性质.金属化合物有多种,它们的共同特点是
熔点高、硬度高
,一般都作为合金中的硬化相.如碳钢中的Fe3C,合金钢中的TiC、VC、W2C等.
合金中以单相的固溶体或金属化合物的形式存在的情况减少,大多以两相的机械混合物形式存在.如碳钢中的珠光体,就是由固溶体（铁素体）和金属化合物（渗碳体Fe3C）组成的机械混合物
由上述可知,固熔体方可套上溶液的帽子.