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純粋な金属の構造に対する異物原子は何ですか?

不純物または合金要素としても知られる外来原子は、純粋な金属の構造に大きな影響を与える可能性があります。方法は次のとおりです。

1。固溶体:

* 置換固形溶液: 外来原子は、結晶格子の金属原子を置き換えます。これは、外部原子が宿主金属と同様のサイズと電気陰性度を持っている場合に可能です。 例:金の銅、鉄のニッケル。

* 間質性固形溶液: 外来原子は、格子内の金属原子の間のスペースに適合します。これは、外部原子が宿主金属原子よりもはるかに小さい場合に可能です。例:鉄(鋼)の炭素、パラジウムの水素。

2。金属間化合物:

*異物原子は宿主金属と反応して、独自の結晶構造を持つ新しい異なる化合物を形成することができます。これらの化合物は、多くの場合、元の金属とは異なる特性を持っています。例:ニッケルとアルミニウムから形成されたAlni3(アルミニドニッケル)。

3。降水硬化:

*一部の合金は、金属内の第2相の小さくて硬い沈殿物の形成によって強化されます。これらの沈殿物は、転位の動きの障害として機能し、材料をより強くします。例:アルミニウム合金は、Al3Cu2(アルミニウム銅化合物)の沈殿物によって強化されました。

構造に対する効果:

* 格子歪み: 外来原子は、結晶格子を歪め、格子パラメーターを変更し、金属の機械的特性に影響を与える可能性があります。

* 穀物サイズの変化: 異物の存在は、金属の穀物サイズに影響を与え、より細かい穀物またはより大きな穀物を促進します。

* 新しいフェーズの形成: 異なる結晶構造と特性を持つ新しいフェーズが形成されます。これは、合金の全体的な特性に影響を与える可能性があります。

プロパティへの影響:

* 機械的特性: 異物は、強度、硬度、延性、靭性に大きな影響を与える可能性があります。

* 電気伝導率: 一部の外来原子は導電率を高めることができますが、他の原子はそれを減らすことができます。

* 磁気特性: 一部の外来原子は、金属の磁気特性を変化させ、強磁性、常磁性、または磁気にすることができます。

* 腐食抵抗: 異物の原子は、金属の腐食抵抗を改善または悪化させる可能性があります。

例:

* スチール: 炭素を鉄に添加すると、より強くて硬い材料が生成され、鋼が生じます。

* 真鍮: 銅と亜鉛の合金である真鍮は、融点が低く、純粋な銅よりも実行可能です。

* ブロンズ: 銅とブリキの合金であるブロンズは、純粋な銅よりも硬くて強く、良好な腐食抵抗があります。

結論: 異物は、純粋な金属の構造と特性を大幅に変化させ、異なる特性と用途を持つ幅広い材料を作成します。不純物の特定の効果は、宿主金属に対する濃度、サイズ、および化学的性質に依存します。

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