清华版：《材料科学基础》课程电子教案（PPT课件）2-4 固溶体 Solid Solution（SS）

7固体溶液液体溶液固溶体2-9Solid Solution (SS)理想晶体结构的偏离分类应用生成研究2025/11/271

2025/11/27 1 液体溶液 理想晶体结构的偏离 2-9 固溶体 Solid Solution（SS） 分类 生成 研究 应用 固体溶液？

锰铁合金铬铁合金钒铁合金合金纯铁稀土合金(C、Si、铁的强化腐蚀、强度不高??CS、P等)炼钢铸铁工业新金属材料工业22025/11/27

2025/11/27 2 纯铁 腐蚀、强度不高 合金 铁的强化（C、Si、 S、P等） 锰铁合金 铬铁合金 钒铁合金 稀土合金 炼钢铸铁工业 新金属材料工业

自宝石一纯刚玉晶体A1203无色透明，白宝石固溶掺杂蓝宝石掺Fe2+、Ti4+红宝石掺Cr3+32025/11/27

2025/11/27 3 白宝石－纯刚玉晶体 Al2O3 无色透明，白宝石 固溶掺杂 蓝宝石 掺Fe2＋ 、Ti4+ 红宝石 掺Cr3+

ORISTK016POWERAMPLIFIER0070锗硅固溶体半导体光电子元器件钛合金人工关节镁合金--起落架PLZT10/65/35135PLZGCFerrGCgFerrPLZT10/65/35PLGFerrGCFerR0/SAPIPEGCFerrA钛合金、铝合金一机身Figure 1.Hot-pressed PLZT 10/65/35 ceramies系列压电陶瓷材料PLZT透明陶瓷2025/11/274

2025/11/27 4 锗硅固溶体半导体光电子元器件 镁合金-起落架 钛合金、铝合金－机身 钛合金人工关节 系列压电陶瓷材料 PLZT透明陶瓷

固溶体概念的引出Al.0:>2Mg+V°+20MgO三方刚玉结构MgO在Al,O,中溶解原子尺度取代，形成均匀、单相固体溶液概念-含有外来杂质原子的晶体称固体溶液（SolidSolution），简称固溶体（SS）：52025/11/27

2025/11/27 5 ⚫一、固溶体概念的引出： ⚫ MgO在Al2O3中溶解 ⚫原子尺度取代， ⚫形成均匀、单相固体溶液 ⚫概念-含有外来杂质原子的晶体称固体溶液(Solid Solution)， 简称固溶体(SS) ; 2 3 2 ' 2 Al O O MgO Al O Mg V O •• ⎯⎯⎯⎯→ + + 三方 刚玉结构

原有晶体看作溶剂，外来原子看作溶质，生成固溶体的过程看作一个溶解过程固溶体中不同组分的结构基元之间以原子尺度相互混合，并不破坏原有晶体结构固溶体一一多种固体物质相互作用（合金），具有明显的金属性，结合键主要是金属键*化合物、机械混合物62025/11/27

2025/11/27 6  原有晶体看作溶剂，外来原子看作溶质，生成固溶体的过程 看作一个溶解过程  固溶体中不同组分的结构基元之间以原子尺度相互混合，并 不破坏原有晶体结构  固溶体——多种固体物质相互作用（合金），具有明显的金 属性，结合键主要是金属键  化合物、机械混合物

固溶体、化合物、机械混合物固溶体掺杂、溶解形成方式Mg0_Al.0→2Mg '+V+20反应式Al 2-xMg,O,--(x = 0 ~ 2)化学组成混合尺度原子（离子）尺度结构与主相Al,O,相同相组成均匀单相72025/11/27

2025/11/27 7 固溶体、化合物、机械混合物 固溶体 形成方式 掺杂、溶解 反应式 化学组成 混合尺度 原子（离子）尺度 结构 与主相Al2O3相同 相组成 均匀单相 2 3 2 ' 2 Al O O MgO Al O Mg V O •• ⎯⎯⎯⎯→ + + 2 3 2 x( 0 ~ 2) x x Al O Mg x − − =

固溶体、化合物、机械混合物化合物形成方式化学反应MgO+ Al,O, → AlMg,O反应式AlMgO化学组成混合尺度原子（离子）尺度结构AB,O型结构一新相相组成单相82025/11/27

2025/11/27 8 化合物 形成方式 化学反应 反应式 化学组成 混合尺度 原子（离子）尺度 结构 AB2O4型结构－新相 相组成 单相 MgO Al O AlMg O + → 2 3 2 4 固溶体、化合物、机械混合物 2 4 AlMgO

固溶体、化合物、机械混合物机械混合物形成方式简单的机械混合反应式均匀混合MgO+ AlOMgO+ Al,O化学组成混合尺度晶体颗粒态结构MgO结构+AlO结构相组成两相（或多相），有界面92025/11/27

2025/11/27 9 机械混合物 形成方式 简单的机械混合 反应式 均匀混合 化学组成 混合尺度 晶体颗粒态 结构 MgO结构＋Al2O3结构 相组成 两相（或多相），有界面 MgO Al O + 2 3 固溶体、化合物、机械混合物 MgO Al O + 2 3

二、固溶体的分类分类法：根据各组元分布的规律性划分（端际，中间固熔体)根据固熔体在相图中的位置划分（无序，有序固熔体）按外来原子所处的位置划分按外来原子的溶解程度划分102025/11/27

2025/11/27 10 二、固溶体的分类 分类法： ➢ 根据各组元分布的规律性划分（端际，中间固熔 体） ➢ 根据固熔体在相图中的位置划分（无序，有序固 熔体） ➢ 按外来原子所处的位置划分 ➢ 按外来原子的溶解程度划分