金屬互化物
編輯金屬間化合物(也稱為金屬間化合物、金屬間合金、有序金屬間合金和長程有序合金)是一種在兩種或多種金屬元素之間形成有序固態化合物的金屬合金。 金屬互化物一般硬而脆,具有良好的高溫力學性能。 它們可分為化學計量或非化學計量的金屬間化合物。
雖然金屬間化合物這個術語,因為它適用于固相,已經使用了很多年,但它的引入令人遺憾,例如 Hume-Rothery 在 1955 年。
定義
編輯研究定義
Schulze 在 1967 年將金屬間化合物定義為含有兩種或多種金屬元素以及任選一種或多種非金屬元素的固相,其晶體結構不同于其他成分。 根據該定義,包括以下內容:
金屬的定義包括:
- 后過渡金屬,即鋁、鎵、銦、鉈、錫、鉛和鉍。
- 準金屬,例如 硅、鍺、砷、銻和碲。
金屬和間隙化合物(如碳化物和氮化物)的均質和非均質固溶體不在此定義范圍內。 然而,間隙金屬間化合物包括在內,金屬間化合物與金屬的合金也是如此。
常用
通常使用的研究定義,包括后過渡金屬和類金屬,擴展到包括滲碳體、Fe3C 等化合物。 這些化合物,有時稱為填隙化合物,可以是化學計量的,并且具有與上面定義的金屬間化合物相似的性質。
配合物
術語金屬間化合物用于描述包含兩種或多種金屬的化合物,例如環戊二烯基絡合物 Cp6Ni2Zn4。
B2
B2 金屬間化合物具有相等數量的兩種金屬(例如鋁和鐵)的原子,排列成兩個互穿的組分金屬的簡單立方晶格。
特性與應用
編輯金屬互化物化合物在室溫下一般很脆,熔點高。 由于塑性變形所需的獨立滑移系統有限,解理或晶間斷裂模式是典型的金屬間化合物。 然而,也有一些具有延性斷裂模式的金屬間化合物的例子,例如 Nb-15Al-40Ti。 其他金屬間化合物可以通過與其他元素形成合金以增加晶界內聚力而表現出改善的延展性。 將其他材料(例如硼)合金化以提高晶界內聚力可以提高許多金屬間化合物的延展性。 當硬度和/或耐高溫性重要到足以犧牲一些韌性和易加工性時,它們通常會在陶瓷和金屬性能之間做出折衷。 它們還可以顯示出理想的磁性、超導和化學特性,這分別歸功于它們強大的內部秩序和混合(金屬和共價/離子)鍵合。 金屬互化物引發了各種新型材料的開發。 一些例子包括鎳氫電池中的鋁鎳鈷和儲氫材料。 Ni3Al(熟悉的鎳基超級合金中的硬化相)和各種鈦鋁化物也引起了渦輪葉片應用的興趣,而后者也少量用于鈦合金的晶粒細化。 硅化物,包括硅的金屬間化合物,被用作微電子學中的阻擋層和接觸層。
例子
- 磁性材料,例如 鋁鎳鈷、鐵硅鋁、Permendur、FeCo、Terfenol-D
- 超導體,例如 A15 相,鈮錫
- 氫儲存,例如 AB5化合物(鎳氫電池)
- 形狀記憶合金,例如 Cu-Al-Ni(Cu3Al和鎳的合金)、鎳鈦諾(NiTi)
- 涂層材料,例如 鎳鋁
- 高溫結構材料,例如 鋁化鎳,Ni3Al
- 牙科汞合金,是金屬間化合物 Ag3Sn 和 Cu3Sn 的合金
- 用于微電子的柵極接觸/勢壘層,例如 TiSi2
- Laves 相 (AB2),例如 MgCu2、MgZn2 和 MgNi2。
金屬間化合物的形成會引起問題。 例如,金和鋁的金屬間化合物可能是半導體器件和其他微電子器件中引線鍵合失敗的重要原因。 金屬間化合物的管理是電子元件之間焊點可靠性的主要問題。
金屬相互作用粒子
編輯金屬互化物顆粒通常在金屬合金凝固過程中形成,可用作彌散強化機制。
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