固溶度和休谟一饶塞里准则(Hume一Rothery rules) (1)固溶体中溶质与溶剂原子半径差超过14%~15%，则固溶度有限 15%规则 (2)电负性差值0.4以上，固溶度极小，将形成正常价化合物 一负电（原子）价效应 (3)高价元素在低价元素(B族元素)中的固溶度大于低价元素在高价 元素中的固溶度 相对价效应 (4)两组元形成无限（或连续)固溶体的必要条件是具有相同的晶体结构 上述规则，（1)、（2)是普遍规则 12
12 固溶度和休谟－饶塞里准则（Hume－Rothery rules） （1）固溶体中溶质与溶剂原子半径差超过14%~15%，则固溶度有限 —— 15%规则 （2）电负性差值0.4以上，固溶度极小，将形成正常价化合物 —— 负电（原子）价效应 （3）高价元素在低价元素（IB族元素）中的固溶度大于低价元素在高价 元素中的固溶度 —— 相对价效应 （4）两组元形成无限（或连续）固溶体的必要条件是具有相同的晶体结构 上述规则，（1）、（2）是普遍规则
影响固溶度主要因素： ①原子尺寸 对置换固溶体，溶质与溶剂原子半径的相对差越小，溶解 度越大。当△<15%时，可形成无限固溶体；当△=15~30% 时，可形成有限固溶体；当△>30%时，难以形成置换固溶体。 对间隙固溶体，组元原子半径差越大，溶解度越大。 由于间隙固溶体的溶质原子存在于溶剂晶体的间隙中， 所以只有几种小原子(r<1)才有可能形成间隙固溶： H(0.46A),0(0.60A),N(0.71A),C(0.77A),B0.97A) 13
13 影响固溶度主要因素： ① 原子尺寸 对置换固溶体，溶质与溶剂原子半径的相对差越小，溶解 度越大。当△r＜15%时，可形成无限固溶体；当△r=15～30% 时，可形成有限固溶体；当△r＞30%时，难以形成置换固溶体。 对间隙固溶体，组元原子半径差越大，溶解度越大。 由于间隙固溶体的溶质原子存在于溶剂晶体的间隙中， 所以只有几种小原子(r < 1Å)才有可能形成间隙固溶： H (0.46 Å), O (0.60 Å), N (0.71 Å), C (0.77 Å), B (0.97 Å)
②晶体结构 对于置换固溶体，组元晶体结构类型相同，溶解度高。 例如：体心立方结构的W、Mo、Cr在体心立方的a-Fe中溶 解度明显高于其在面心立方的y-Fe中溶解度。 ★晶体结构相同是形成无限固溶体的必要条住。 对于间隙固溶体，晶体结构中间隙越大，溶解度越高 Fe(FCC):八面体间隙r=0.414re=0.535A a-F(BCC):八面体间隙r=0.155raFc=0.192A Fe(FCC:溶解C2.11% 最大值(1140°C) a-Fe(BCC):溶解C0.0218%最大值(720C
14 ② 晶体结构 对于置换固溶体，组元晶体结构类型相同，溶解度高。 例如：体心立方结构的W、Mo、Cr在体心立方的α-Fe中溶 解度明显高于其在面心立方的γ-Fe中溶解度。 ★ 晶体结构相同是形成无限固溶体的必要条件。 对于间隙固溶体，晶体结构中间隙越大，溶解度越高 γ-Fe(FCC)： 八面体间隙rx= 0.414 rγ-Fe =0.535 Å α-Fe(BCC)：八面体间隙rx= 0.155 rα-Fe= 0.192 Å γ-Fe(FCC)：溶解C 2.11% 最大值 (1140ºC) α-Fe(BCC)：溶解C 0.0218% 最大值 (720ºC)
③电负性 电负性差越大，越倾向形成化合物，其溶解度越小 1)电负性差值△X<0.40.5时，有利于形成固溶体， 随电负差值增加固溶度增加。 2)△X>0.40.5,倾向于形成稳定的化合物，其 电负性差值越大，固溶体中固溶度越小。 镁基固溶体与所生成化合物稳定性的关系 元素 最大溶解度(%原子) 生成的化合物 熔，点（℃） Pb 7.75 Mg2Pb 550 Sn 3.35 Mg2Sn 778 Si 微量 Mg2Si 1102 15
15 ③ 电负性 电负性差越大，越倾向形成化合物，其溶解度越小 1）电负性差值ΔX<0.4~0.5时，有利于形成固溶体， 随电负差值增加固溶度增加。 2 ） ΔX>0.4~0.5 ， 倾 向 于 形 成 稳 定 的 化 合 物 ， 其 电负性差值越大，固溶体中固溶度越小。 镁基固溶体与所生成化合物稳定性的关系 元素 最大溶解度（%原子） 生成的化合物 熔点（℃） Pb 7.75 Mg2Pb 550 Sn 3.35 Mg2Sn 778 Si 微量 Mg2Si 1102
④电子浓度（原子价因素） 某些以一价金属为基的固溶体，其溶质原子价越高，则溶解 度越低，实质为电子浓度控制。当向一价金属中加入二价以上的 元素时，随溶质元素浓度增加，固溶体的电子浓度也将增加并逐 渐达到电子浓度的极限数值。 电子浓度对溶解度的影响 溶剂 Cu+ Cu* Cu+ Cu+ 溶质及化合价 锌（亿n2+) 傢(Ga) 储(Ge+) 砷(As5+) 极限溶解度 38% 20% 12% 7% 电子浓度 1.36 1.36 1.36 1.36 16
16 ④ 电子浓度（原子价因素） 某些以一价金属为基的固溶体，其溶质原子价越高，则溶解 度越低，实质为电子浓度控制。当向一价金属中加入二价以上的 元素时，随溶质元素浓度增加，固溶体的电子浓度也将增加并逐 渐达到电子浓度的极限数值。 溶剂 Cu+ Cu+ Cu+ Cu+ 溶质及化合价 锌(Zn2+) 镓(Ga3+) 锗(Ge4+) 砷(As5+) 极限溶解度 38% 20% 12% 7% 电子浓度 1.36 1.36 1.36 1.36 电子浓度对溶解度的影响