Hume-Rothery在1926年首先指出,当一价金属金、银、铜和二价、三价、四价金属组成合金(如Cu-Zn,Cu-A,lCu-Sn)时,相对应的相具有相同的价电子浓度(晶体结构中价电子总数对原子总数的比值)。例如Cu-Zn系的B相相当于CuZn化合物,Cu-Al系的B相相当于Cu5Sn化合物,它们的价电子浓度都是21/14。C相(Cu-Sn系及Cu-Al系内的D相)的价电子浓度都是21/13。E相的价电子浓度都是21/12。这个规律称为Hume-Rothery的电子浓度规律。这些合金相称为电子化合物。过渡族金属或其他第一族金属(所谓第一类金属)与周期表中第二至第五族金属(第二类金属)都能形成电子化合物。进一步研究发现,具有相同价电子浓度的相也具有一定的结构,第一类金属包括Mn,Fe,Co,N,iRh,Pd,Ce,La,Pr,Cu,Ag,Au,L,iNa。第二类金属Be,Mg,Zn,Cd,Hg,A,lGa,In,S,iGe,Sn,Pb,As,Sb。对于金属的价电子数一般均取等于门捷列夫周期表中族的号数。过渡族金属在不同的电子化合物中具有不同的价,0价、1价和2价,甚至负价等。主要是为了满足相同的结构具有相同的电子浓度规律计算出来的。一般过渡族金属电子化合物中常常取零价。
Hume-Rothery电子浓度定律——进行了系统地推导与分析。结果表明,定律所阐述的电子浓度对结构的控制作用,实际上是与合金电子浓度有关的费米面和与合金的晶体结构有关的布里渊区相互作用,造成能量的升高、结构的不稳定,从而发生相变的结果,并且电子浓度不仅对电子化合物的晶体结构起决定作用,而且对纯金属、固溶体,金属化合物甚至由几何因素决定的化合物的结构也有重要影响。从这个意义上讲,电子浓度定律也适用于其它合金相。
|
