固定的空氣壓縮機(jī)安全規(guī)則和操作規(guī)程內(nèi)容簡介

間隙式固溶體的固溶度（即非金屬溶質(zhì)的極限溶解度）都是很有限的，而置換式固溶體的固溶度則隨合金系的不同而有很大差別------從幾個ppm（mg/kg）到100%。為了預(yù)計(jì)置換式初級固溶體的固溶度，Hume-Rothery提出了以下經(jīng)驗(yàn)規(guī)則：

（1）如果形成合金的元素的原子半徑之差超過了14%~15%，則固溶度極為有限。這一規(guī)則有時稱為15%規(guī)則。

（2）如果合金組元的負(fù)電性相差很大，例如當(dāng)Gordy定義的負(fù)電性差值相差0.4以上時，固溶度就極小，因?yàn)榇藭rA、B二組元易形成穩(wěn)定的中間相------正常價化合物。這一規(guī)則也稱負(fù)電（原子）價效應(yīng)。

（3）兩個給定元素的相互固溶度是與它們各自的原子價有關(guān)的，且高價元素在低價元素中的固溶度大于低價元素在高價元素中的固溶度。這一規(guī)則稱為相對價效應(yīng)。

（4）如果用價電子濃度表示合金的成分，那么IIB~VB族溶質(zhì)元素在IB族溶劑元素中的固溶度都相同------約為e/a=1.36，而與具體的元素種類無關(guān)。這表明在這種情形下，價電子濃度e/a是決定固溶度的一個重要因素。以Cu作溶劑為例，Zn，Ga，Ge，As等2~5價元素在Cu中的初級固溶度分別為38%，20%，12%和7.0%（見圖2-44），相應(yīng)的極限電子濃度分別為1.38，1.40，1.36和1.28。

（5）兩組元形成無限（或連續(xù)）固溶體的必要條件是他們具有相同的晶體結(jié)構(gòu)。例如前面列舉的Cu-Ni，Cr-Mo，Mo-W，Ti-Zr等形成無限固溶體的合金系都符合此條件。

對于上述Hume-Rothery規(guī)則還需要作以下幾點(diǎn)說明：

（1）在上述5條規(guī)則中，只有第1，2兩條是普遍規(guī)則，其余3條都限于特定情況。例如，相對價效應(yīng)僅當(dāng)?shù)蛢r組元為Cu，Ag，Au等IB族金屬時才成立；又如電子濃度雖然是影響固溶度的一個因素，但并非任意兩個具有相同結(jié)構(gòu)的初級固溶體的固溶度都對應(yīng)著相同的電子濃度；至于第5條規(guī)則，雖然它是普遍成立的，但并不是用來確定初級固溶度的規(guī)則。由于這些原因，在不同的書中看到的Hume-Rothery規(guī)則，內(nèi)容可能不盡相同。例如有的只包括1~4，1~3甚至1~2條規(guī)則。但無論如何，第1，2兩條規(guī)則都是共同的，是Hume-Rothery規(guī)則的最基本內(nèi)容。

（2）Hume-Rothery的第1、第2規(guī)則都是否定的規(guī)則，即它們只指出了在什么條件下不可能有顯著的固溶度，而沒有指出在什么條件下就肯定有顯著的固溶度。

（3）上述兩條規(guī)則還只是定性或半定量的規(guī)則。例如，所謂顯著的固溶度并沒有確切的規(guī)定。作為近似估算，人們通常認(rèn)為，圖

基于Hume-Rothery第1，2兩條規(guī)則，Darken-Gurry提出了用作圖法預(yù)計(jì)某溶質(zhì)組元在給定的溶劑組元中的溶解度，這就是所謂的Darken-Gurry圖。它是一個以Goldschmid原子半徑為橫坐標(biāo)，以哥弟定義的負(fù)電性為縱坐標(biāo)的圖形。為了預(yù)計(jì)在給定的溶劑組元中，哪些溶質(zhì)組元的固溶度可能比較大，哪些肯定很小，只需將溶劑組元和所有待分析的溶質(zhì)組元的代表點(diǎn)按其原子半徑和負(fù)電性值標(biāo)在上述圖中，然后以溶劑組元的代表點(diǎn)為中心作一橢圓，橢圓的長軸和短軸各平行于一個坐標(biāo)軸，在橫坐標(biāo)軸方向的軸長為0.3rA，在縱坐標(biāo)軸方向的軸長是0.8，這里rA是溶劑組元的Goldschmid原子半徑。于是，根據(jù)溶質(zhì)組元代表點(diǎn)相對于橢圓的位置就可以預(yù)計(jì)該組元在給定溶劑中的固溶度：若代表點(diǎn)在橢圓外，則固溶度必然很小，若在橢圓內(nèi)則固溶度可能較大，且溶質(zhì)的代表點(diǎn)越靠近溶劑的代表點(diǎn)（即橢圓中心），則固溶度可能越大。作為一個例子，圖2-45分析了各種溶質(zhì)組元在Ta（溶劑）中的固溶度。

利用Darken-Gurry作圖方法分析大量的初級固溶體（約60種溶劑、1500種固溶體）后發(fā)現(xiàn)，在預(yù)計(jì)固溶度較小的固溶體中，80%~90%符合實(shí)際，即可靠性為80%~90%，而在預(yù)計(jì)固溶度較大的固溶體中只有60%符合實(shí)際，即可靠性為60%，因此在全部固溶體中用Darken-Gurry圖預(yù)計(jì)固溶度的平均可靠性約為75%。

為了進(jìn)一步提高預(yù)計(jì)的可靠性，Geschneider提出了進(jìn)一步的修正。他首先將元素分為兩類，一類是d殼層部分地被原子填充的d元素，即周期表上的IIIA-B族元素；另一類是d殼層完全未被電子填充或已完全填滿的sp元素，即周期表上的IA，IIA以及IIB-VIB族元素。其次，他提出，在以下三種情形下固溶度必然很小，不必用Darken-Gurry圖進(jìn)行分析：

（1）溶劑和溶質(zhì)二組元都是sp元素，且二者具有不同的晶體結(jié)構(gòu)。

（2）溶劑為d元素，溶質(zhì)為不具有常見金屬結(jié)構(gòu)的sp元素。

（3）溶劑為sp元素，溶質(zhì)為d元素。

若僅對除以上三種情形之外的固溶體進(jìn)行Darken-Gurry作圖分析，則預(yù)計(jì)的可靠性將顯著提高。