合金と金属間化合物

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合金と金属間化合物の違い

合金 vs. 金属間化合物

合金（ごうきん、alloy）とは、単一の金属元素からなる純金属に対して、複数の金属元素あるいは金属元素と非金属元素から成る金属様のものをいう。純金属に他の元素を添加し組成を調節することで、機械的強度、融点、磁性、耐食性、自己潤滑性といった性質を変化させ材料としての性能を向上させた合金が生産されて様々な用途に利用されている。 一言に合金といっても様々な状態があり、完全に溶け込んでいる固溶体、結晶レベルでは成分の金属がそれぞれ独立している共晶、原子のレベルで一定割合で結合した金属間化合物などがある。合金の作製方法には、単純に数種類の金属を溶かして混ぜ合わせる方法や、原料金属の粉末を混合して融点以下で加熱する焼結法、化学的手法による合金めっき、ボールミル装置を使用して機械的に混合するメカニカルアロイングなどがある。ただし、全ての金属が任意の割合で合金となるわけではなく、合金を得られる組成の範囲については、物理的・化学的に制限（あるいは最適点）が存在する。. 金属間化合物（きんぞくかんかごうぶつ、intermetallic compound）は、2種類以上の金属によって構成される化合物。構成元素の原子比は整数である。成分元素と異なる特有の物理的・化学的性質を示す。構成元素が非金属である場合もあり、例として二ホウ化マグネシウム（MgB2, B: ホウ素は非金属）がある。MgB2 は2001年に転移温度 39 ケルビンの超伝導物質であることが分かり、一躍注目を浴びた。 金属間化合物の種類には、下記のようなものがある。.

ヒューム‐ロザリーの法則

ヒューム‐ロザリーの法則とは、ウィリアム・ヒューム＝ロザリーが発表した2元合金の溶解度や金属間化合物に関するさまざまな法則のことである。ヒューム‐ロザリーの法則は初めは経験則だったが、その後、物理学者ネヴィル・モット、ジョーンズによって理論的に解明された。 主に、原子容積効果、電子濃度による固溶限、相対原子価効果、化学的親和力効果などがある。これらの法則を満たしていない場合は、合金は固溶しにくいということを示している。特に、1934年に発表された「原子容積効果」と「電子濃度による固溶限」に関する法則は学会に衝撃を与え、影響力が大きかった。.

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固溶体

固溶体（こようたい、solid solution）とは、2種類以上の元素（金属の場合も非金属の場合もある）が互いに溶け合い、全体が均一の固相となっているものをいう。非金属元素同士が互いに溶け合った場合は、混晶（こんしょう）ともいう（固溶体とほぼ同じ意味で使われる）。合金や鉱物に多く見られる。固溶体を作ることによって材料を強化することを固溶強化という。.

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物性物理学

物性物理学（ぶっせいぶつりがく）は、物質のさまざまな巨視的性質を微視的な観点から研究する物理学の分野。量子力学や統計力学を理論的基盤とし、その理論部門を物性論（ぶっせいろん）と呼ぶことも多い。これらは日本の物理学界独特の名称であるが、しばしば凝縮系物理学に比定される。狭義には固体物理学を指し、広義には固体物理学（結晶・アモルファス・合金）およびソフトマター物理学・表面物理学・物理化学、プラズマ・流体力学などの周辺分野を含む。.

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金属

リウム の結晶。 リチウム。原子番号が一番小さな金属 金属（きんぞく、metal）とは、展性、塑性（延性）に富み機械工作が可能な、電気および熱の良導体であり、金属光沢という特有の光沢を持つ物質の総称である。水銀を例外として常温・常圧状態では透明ではない固体となり、液化状態でも良導体性と光沢性は維持される。 単体で金属の性質を持つ元素を「金属元素」と呼び、金属内部の原子同士は金属結合という陽イオンが自由電子を媒介とする金属結晶状態にある。周期表において、ホウ素、ケイ素、ヒ素、テルル、アスタチン（これらは半金属と呼ばれる）を結ぶ斜めの線より左に位置する元素が金属元素に当たる。異なる金属同士の混合物である合金、ある種の非金属を含む相でも金属様性質を示すものは金属に含まれる。.

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金属工学

金属工学、冶金学（きんぞくこうがく、やきんがく、英語：metallurgy）とは、材料工学の一分野であるが量的には人工物の大部分を担う分野であり、金属の物理的・化学的な性質についての評価や新しい金属の研究開発を行う学問である。本来は鉱石から有用な金属を採取・精製・加工して、種々の目的に応じた実用可能な金属材料・合金を製造する、いわゆる冶金を範囲とする学問であり、冶金学の名もこれにちなんだものである。.

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