钛合金资料中的substitutional与interstitial,首先回答溶质原子在晶格里占什么位置。H. K. D. H. Bhadeshia的剑桥教学页《Metallurgy of titanium and its alloys》,把尺寸接近钛的元素与较小的氢、氮、氧、碳放在不同的固溶背景里。这个分类提供了一条从原子位置理解材料文字的线索,而不是直接给某个合金牌号判定性能。
在Alloying of titanium一节,接近钛原子尺寸的元素被描述为置换式合金化;较小的H、N、O、C则可以占据间隙位。前者涉及原子在晶格位置上的替代,后者涉及晶格原子之间的空隙。读到“间隙元素”时,所说的并非材料表面留了一条肉眼可见的缝,也不是把整块钛分成几个空心部件;它描述的是原子尺度的位置关系。
位置之外,作者还把固溶与析出分开讨论。该段说,多种溶质容易溶入钛,使析出强化合金的设计不那么简单,随后举出钛硼化物和铜析出的可能性。固溶位置说明元素怎样处在基体里,析出则涉及出现另一种组成状态。两个词可以用于同一材料体系的讨论,却不宜把所有加入元素都写成已经形成了独立析出物。
同一节的相稳定分类,又从另一个角度观察元素。氧、氮属于α稳定元素,氢虽同样是前文列出的间隙元素,却被列入β稳定一组。这一交叉关系使分类的用途更清楚:知道原子能占间隙,尚没有同时回答它对哪一种相的稳定性起作用;反过来,一个相稳定名称也没有给出溶质在晶格中的全部位置说明。
Interstitials一节将问题推进到具体间隙。文中比较体心立方钛每个原子对应三个八面体间隙,与密排六方钛每个原子对应一个;随后说明后者间隙较大,氧、氮、碳在α相中的溶解倾向较高。这里数量与尺寸共同出现,不能只数间隙有几个,就替原文选出更能容纳这些元素的一相。它谈的是晶格概念,不是本文测量了某批钛材。
氢又给出不同的位点语境。作者将它联系到四面体间隙,并说明这类位置在体心立方结构中较大,氢在β相中的溶解倾向因而较高。把它与前面的氧、氮、碳连读,能够看见“都是间隙元素”并没有消除位点和相结构的差别。本篇只解释这些连续文字,不采用后续充氢、热处理、脆化浓度或应用条件,也未读取相图、显微图。网页首次日未知,路径中的2004不作出版证明;真实材料的组成和组织仍需对应证据。
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