更新时间:2023-08-16 21:48
依其组分比可有多种相,同一相的物质具有一定的化学成分、晶体结构和物性。Cu和Zn按不同比例制成的合金有多种相。当Zn含量小于30%时,Cu–Zn合金是α相,具有面心立方结构;而当Zn含量在50%左右,Cu–Zn合金是β相,具有体心立方结构。此外,Cu–Zn合金还有其他结构较复杂的几个相。对于这种以Cu、Ag、Au等贵金属为基的合金,每个原子的平均价电子数起主导作用,这就是电子相合金。
在AxB1-x合金中由于B在基质A的晶格中随机分布,合金中周期性不再完美,但能带理论的结果还具有一定意义。为此,早期人们提出一些简单的模型。
这是一种经验方法。对于某一类合金,设定一个固定能带的状态密度g(E),E为价电子能量。价电子的密度由电子充填至费米能级EF的条件来决定。函数g(E)的形式参照材料的电子比热实验数据来选择。G.夫里德耳用此方法处理了含3d过渡元素的合金。
许多学者对AxB1-x合金的势用设想的周期性势〈V〉来代表:〈V〉=xVA+(1-x)VB势的权重就是组分占有的百分数。在〈V〉代表的虚晶势场中运动的单电子,可用能带论的标准方法求得相应的能带结构。这个模型对元素A和B的势VA和VB差别不大的情况是一种不太差的近似。H.琼斯就是依此解释W.休谟–饶塞里的合金相与平均价电子数的经验关系。
虚晶模型是零级近似。基于各原子实对价电子的散射效应,1967年以来发展了一种“相干势近似”方法来研究合金的电子态和能谱,可自洽地逐级造出一个假想的晶体势,使不同原子的无序分布所产生的散射后果逐级地统计相消。这个方法虽然较繁,但在研究金属、半导体、超导体各自合金的电子结构和电子特性方面的应用,取得了与实验测量较符合的结果。
如果合金组分适当,经过退火可形成有序结构,其中各种原子呈周期性排列,这就是有序合金。如二元合金CuxAu1-x当其组分满足化学式Cu3Au和CuAu时,就可由退火得到相应的有序合金。同成分的有序合金比无序合金的电阻率有明显降低。X射线衍射可直接证实这种有序合金的晶体结构。
除了电子相合金外,还有由化学键起主导作用而结合起的金属间化合物,由组分原子半经之比起决定作用的间隙相,这两类合金的电子能谱均可用能带的标准方法来处理。
固体的多电子量子理论也可用于合金系统。在研究合金超导电性取得成功,在研究非磁金属中磁性杂质产生的近藤效应,以及在探索电子有效质量特别大的一类金属化合物——重费米子金属的微观机制方面,都取得了较好的结果。