金属化合物、中间相及多相合金导电性

1.金属化合物

若组元间的电负性相差较大，原子间的键合具有离子键的性质，则在许多情况下，均形成金属化合物。金属化合物的电导率比较小，一般情况下，它比形成化合物的组元的电导率要小得多。因为形成化合物后，原子间结合类型发生变化，原子间的金属结合至少部分地变为共价结合，甚至是离子结合，载流的电子浓度减少。有时组成化合物之后，合金变成半导体材料。半导体型的金属化合物在加热时，电阻率下降，其电导率与温度关系按指数规律变化。在金属型导电的化合物中，电阻随温度升高而增大，如HgSe。金属化合物的电导率与其组元之间电离势之差有关，此差值减小则电导率增大。

2.中间相

中间相包括电子化合物、间隙相等。电子化合物的电阻值随温度升高而增大，在熔化时电阻值下降。间隙相主要是指过渡族金属与氢、氮、碳、硼组成的化合物。非金属元素处在金属原子点阵的间隙之中，这类相绝大部分是属于金属型的化合物，具有明显的金属导电性，其中一些（例如TiN、ZrN）是良好的导体，比相应的金属组元的导电性还好。这些相的正电阻温度系数与固溶体电阻温度系数有相同的数量级。这些相具有金属性的结合，并且非金属给出部分价电子到传导电子中去，这是大部分电子化合物导电性好的原因。

3.多相合金

当合金由两个以上相组成时，其合金的导电性是由组成相的导电性决定的。由于导电性是组织敏感参数，晶粒大小、晶界状态及织构等因素均对导电性产生影响。另外，若一种相的尺寸与电子平均自由程为相同数量级时，则此时对电子产生最大的散射作用（电阻率可升高10%～15%）。如果这些因素都可以忽略的话，则两相（或多相）合金的电阻可以从各相电阻的算术相加而求得。若合金经充分退火，无组织机构，由比较大的等轴晶组成，且各相的电导率相近（电导率之比为0.75～1.75）时，合金的电导率与组元（相）的体积浓度成线性关系（由电阻的算术和而得），同时，电阻率应当按双曲线变化，其表达式为(www.xing528.com)

式中，ρ、ρ1、ρ2为该合金及组元的电阻率；p及q为组元的体积浓度（p+q=1）。

在细小的夹杂物或相（10^-6～10^-7cm）以及沿晶界的点阵畸变所引起的电子附加散射不计入的条件下，若已知合金中每个相的体积浓度、形状及相互分布，原则上可按各相的电导率来计算合金的电导率。也可以用下式计算合金的电导率

式中，σ、σi分别为合金及组元i的电导率；c_i为组元i的体积分数。对常常遇到的基体型组织（基体中分布着互不相连的第二相），式（5-20）经过某些修正可得到与实验结果符合很好的公式

式中，n=（σ₀-σ1）/（2σ0+σ1）；σ为合金的电导率；σ0和σ1分别为基体与第二相的电导率；c为第二相的体积分数。对统计型组织（由混乱分布两相所组成的不规则混合体），合金的电导率还可以用下式描述

式中，下角号1、2分别表示在其组织（混合体）中属于第一相或第二相。当合金中析出相大小不均，或出现纤维状，层状组织时，就不能套用式（5-20）、式（5-21）和式（5-22）。