1. 고용체, 고체 용액 (Solid Solution)
ㅇ 균일 혼합물을 이루는 고체 용액
- 용질과 용매 모두 고체
- 2 이상의 원소가 균질 분포되어, 단일 상(相) 구조를 이루는 고체
ㅇ 쉽게, 2 이상의 원소들이 고체 상태로 균일하게 녹아있는 것 : 합금 등
- 액체 용액과 많이 유사함
ㅇ 주요 특징으로는,
- 용질 원자가 모 재료(용매)에 첨가되어, 새로운 구조를 형성 않고, 기존 구조를 그대로 유지
ㅇ 특히, 고체 합금인 고용체의 경우,
- 용질(양이 적음)이 용매(양이 많음)에 어떤 식으로든 섞여서,
- 용매의 결정 구조가 그대로 유지되면,
- 이때의 합금을 고용체 라고 칭함
2. 고용체의 특징
ㅇ 고체 금속에 다른 금속 원자가 완전 용해되어 단일 상을 이룸
- 적어도 2 이상의 다른 원자로 구성되고,
- 용질 원자가, 침입형(interstitial) 또는 치환형(substitutional)으로,
- 용매 격자 일부를 점유함
ㅇ 흄-로터리 법칙을 따름 (Hume-Rothery Rule)
- 원자 반경 차이가 15 % 이내
- 같은 결정 구조를 지님
. 각 결정립이 같은 조성을 갖음
- 유사한 전기음성도
- 같은 원자가
* 위 1 이상 항이 위배되면, 단지 부분적인 용해 만 가능
ㅇ 완전히 용해되어 고용체 상태가 되면,
- 기계적 방법으로 분해될 수도 없고,
- 육안 및 현미경 조직 검사로도 조성의 식별이 불가하며,
- 강도,경도,변형 등 성질의 변화가 발생됨
3. 고용체의 구분 ☞ 결함 종류 참조
ㅇ 치환형 (substitutional) : 치환 고용체
- 용질 및 용매 원자 크기가 비슷할 때
. 例) 아연(용질)과 구리(용매)의 합금인 황동
ㅇ 침입형 (interstitial) : 침입 고용체
- 용질 원자 크기가 용매 원자 크기 보다 훨씬 작을 때
. 例) 철(용매)과 탄소(용질)의 합금인 강
4. [참고사항]
ㅇ 금속간 화합물 (intermetallic compound, 金屬間化合物)
- 용질 원자가 용매 원자 사이에 특정 비율로 균질하게 섞여 있는 복잡한 구조를 지칭
- 화학결합의 유형은, 금속결합에서 이온결합까지 가능
- 매우 강하고, 단단하며, 취성이 강함
- 例) 알루미늄에 섞인 구리 원자 : CuAl2