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Hume-Rothery在1926年首先指出,當(dāng)一價金屬金、銀、銅和二價、三價、四價金屬組成合金(如Cu-Zn,Cu-A,lCu-Sn)時,相對應(yīng)的相具有相同的價電子濃度(晶體結(jié)構(gòu)中價電子總數(shù)對原子總數(shù)的比值)。例如Cu-Zn系的B相相當(dāng)于CuZn化合物,Cu-Al系的B相相當(dāng)于Cu5Sn化合物,它們的價電子濃度都是21/14。C相(Cu-Sn系及Cu-Al系內(nèi)的D相)的價電子濃度都是21/13。E相的價電子濃度都是21/12。這個規(guī)律稱為Hume-Rothery的電子濃度規(guī)律。這些合金相稱為電子化合物。過渡族金屬或其他族金屬(所謂類金屬)與周期表中第二至第五族金屬(第二類金屬)都能形成電子化合物。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn),具有相同價電子濃度的相也具有一定的結(jié)構(gòu),類金屬包括Mn,Fe,Co,N,iRh,Pd,Ce,La,Pr,Cu,Ag,Au,L,iNa。第二類金屬Be,Mg,Zn,Cd,Hg,A,lGa,In,S,iGe,Sn,Pb,As,Sb。對于金屬的價電子數(shù)一般均取等于門捷列夫周期表中族的號數(shù)。過渡族金屬在不同的電子化合物中具有不同的價,0價、1價和2價,甚至負(fù)價等。主要是為了滿足相同的結(jié)構(gòu)具有相同的電子濃度規(guī)律計(jì)算出來的。一般過渡族金屬電子化合物中常常取零價。
Hume-Rothery電子濃度定律——進(jìn)行了系統(tǒng)地推導(dǎo)與分析。結(jié)果表明,定律所闡述的電子濃度對結(jié)構(gòu)的控制作用,實(shí)際上是與合金電子濃度有關(guān)的費(fèi)米面和與合金的晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)的布里淵區(qū)相互作用,造成能量的升高、結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定,從而發(fā)生相變的結(jié)果,并且電子濃度不僅對電子化合物的晶體結(jié)構(gòu)起決定作用,而且對純金屬、固溶體,金屬化合物甚至由幾何因素決定的化合物的結(jié)構(gòu)也有重要影響。從這個意義上講,電子濃度定律也適用于其它合金相。
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