代替対骨間溶液:
置換溶液と間質性固体溶液の両方は、溶質原子が溶媒(宿主)金属に溶解する合金のタイプです。ただし、溶質原子が結晶格子に組み込まれる方法は、これら2つの溶液を区別します。
置換ソリッドソリューション:
* メカニズム: 溶質原子は、結晶格子の溶媒原子を置き換えます。
* サイズ要件: 溶質原子は、溶媒原子とサイズが類似している必要があり、理想的には原子半径の15%の差が必要です。これにより、結晶格子の歪みが最小限に抑えられます。
* 例:
*金の銅(金は溶媒である)
*銅のニッケル
*金の銀
間質性固体溶液:
* メカニズム: 溶質原子は、結晶格子の溶媒原子の間の間質空間(ボイド)に適合します。
* サイズ要件: 溶質原子は溶媒原子よりもはるかに小さい必要があります。
* 例:
*鉄の炭素(鋼の形成)
*パラジウムの水素
*鉄の窒素
テーブルの重要な違い:
|機能|代替ソリューション|間質ソリューション|
| --- | --- | --- |
| 溶質原子の位置 |溶媒原子を置き換えます|間質スペースを占有します|
|溶質原子のサイズ |溶媒原子と同様(15%以内)|溶媒原子よりもはるかに小さい|
| クリスタル格子への影響 |マイナーな歪み|重要な歪み|
| 溶解度の制限 |サイズと電気陰性の差によって制限されます|間質スペースのサイズと可用性によって制限されます|
ここに簡単なアナロジーがあります:
すべてのピースが同じサイズ(溶媒)であるパズルを想像してください。代替ソリューションでは、1つのピースを同様のサイズ(溶質)に置き換えます。間質ソリューションでは、より小さなピースを大きなピースの間のギャップに取り付けようとします。
違いの影響:
* 機械的特性: 代替ソリューションは、結晶格子への影響が大きいため、間質性溶液と比較して、機械的特性(たとえば、強度、延性)に幅広い影響を与える可能性があります。
* 電気伝導率: 代替溶液は、特に溶質原子が異なる価電子構成を持っている場合、間質溶液と比較して、電気伝導率により大きな影響を与える傾向があります。
* 熱処理: 間質性固体溶液は、しばしば熱処理(例:温度鋼)に使用されます。これは、格子内の溶質原子の動きに起因する特性の変化を活用できます。
代替品と間質の固体ソリューションの違いを理解することで、合金の特性を予測し、特定の用途のためにそれらを設計することになります。