孙颉

一、固溶体

固溶体是固态下一种组元（溶质）溶解在另一种组元（溶剂）中形成的新相，其最重要的特点是具有溶剂组元的点阵结构[1]。现代材料科学的研究中经常利用固溶体来提高和改善材料的性能，其无论在功能材料还是结构材料中都具有非常广泛的应用[2]。按照不同的分类方式，固溶体可分为置换固溶体和间隙固溶体（按照溶质原子所处位置）、有限固溶体和无限固溶体（按照溶质原子的含量）以及有序固溶体和无序固溶体（按照溶质原子的排列方式）。钢中典型的固溶体包括马氏体（M）、奥氏体（A）和铁素体（F）。

按照溶质原子所处位置将固溶体划分为置换固溶体和间隙固溶体是最为常见的一种分类方式。对于置换固溶体而言，影响其固溶度的因素主要包括：组元的晶体结构、原子尺寸、电负性、原子价（电子浓度）。这四个影响因素中，除电子浓度需要尽可能低之外，对于溶质和溶剂而言，其他三个影响因素越相似，在一般情况下置换固溶体的固溶度就越大。而对于间隙固溶体，影响其固溶度最主要的因素是溶质原子的尺寸与溶剂晶格间隙尺寸的相互匹配程度。这两者尺寸越接近，越能够形成固溶度较大的固溶体。在此处的教学过程中，需要特别强调上述四个影响因素对间隙固溶体的固溶度都存在影响，只是原子尺寸的因素起主导作用。同时，由于溶质原子的尺寸往往大于溶剂晶格间隙尺寸，因此在实际的合金当中，间隙固溶体的固溶度往往很小。……