| 5.5 固溶體(1)
5.5.1 概述
液體有純?nèi)軇┖秃腥苜|的溶液之分，對于液體溶液，大家都已熟知，是由溶質以分子級均勻程度溶解到溶劑中所形成的。類似地，對于固體也有純晶體和含有雜質的固體溶液之分，后者是指晶體中含有外來雜質，簡稱固溶體。凡在固體條件下，一種組分（溶劑）內(nèi)“溶解”了其它組分（溶質）而形成的單一、均勻的晶態(tài)固體稱為固溶體。如果固溶體是由A物質溶解在B物質中形成的，一般將組分B稱為溶劑（或主晶相、基質），將組分A稱為溶質（或摻雜質點、雜質）。如果兩種組分可以互溶，那么就將含量高的那種稱為溶劑，含量低的稱為溶質。
固溶體一般有以下幾個基本特征。
（1）固溶體中不同組分之間的互溶是在原子尺度上相互混合的。
（2）生成固溶體后，并不破壞主晶相原有的晶體結構，但是晶胞參數(shù)可能有少許改變，因此基本保持了主晶相的特性。
（3）對于大部分固溶體系而言，都存在一定的固溶度（即雜質的溶解極限），這種固溶體稱為有限固溶體或不連續(xù)固溶體；只有部分體系，兩組分可以以任意比例互溶，這種固溶體稱為無限固溶體或連續(xù)固溶體。
（4）在固溶度范圍之內(nèi)，雜質含量可以改變，固溶體的結構不會變化，只有單相固溶體；當超出固溶極限后，就會有第2相存在，而不是單相固溶體了。
固溶體可以在晶體生長過程中生成、從溶液中或熔體中析晶時形成、金屬冶煉過程中生成、以及燒結中原子擴散而形成。生成固溶體的例子不勝枚舉，如Al2O3晶體中溶入一定量Cr2O3生成了紅寶石，可以用作飾品及激光器；少量鋅溶解于銅中生成a黃銅。
固溶體中由于雜質質點占據(jù)正常格點位置或者占據(jù)間隙位置，破壞了基質晶體的質點排列的有序性，引起了晶體內(nèi)周期性勢場的畸變，從此角度出發(fā)，固溶體也屬于點缺陷的范疇。
固溶體在合金、無機固體材料中很常見，人們常常采用固溶體原理來制備或開發(fā)各種新的材料，滿足科技的發(fā)展對材料性能提出的特殊性要求。
5.5.2 固溶體的分類
（1）按溶質質點在溶劑晶格中的位置來劃分
① 置換型固溶體：溶質質點進入主晶相晶格后，占據(jù)原來晶體中正常格點位置，即將原來的質點看成被雜質質點所取代，所生成的固溶體稱為置換型（或取代型）固溶體，見圖5-31。無機固體材料中所形成的固溶體絕大部分屬于這種類型，如金屬氧化物中生成固溶體一般都是金屬離子之間的置換，MgO-CoO、MgO-CaO、PbTiO3-PbZrO3、Al2O3-Cr2O3，Cu-Zn系中的α和η固溶體等也都屬此類。
② 間隙型固溶體：如果雜質質點進入主晶相晶格后，占據(jù)間隙的位置就生成間隙型（或填隙型）固溶體，見圖5-32。對于無機固體材料，間隙固溶體一般發(fā)生在陽離子進入陰離子所形成的間隙中，但是能生成此類固溶體的物質并不多見；生成陰離子填隙型固溶體則更加困難，唯獨螢石型物質除外。在合金中，此類固溶體較為常見，金屬和H、B、C、N等元素形成的固溶體都是間隙式。
 
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