平凡社 世界大百科事典

固溶体

2種類以上の原子が,ある範囲内において任意の割合で均一に混じり合ってできる結晶。混晶mixed crystalとも呼ばれる。ふつうの化合物(定比化合物)では,たとえば化学式AmBnmnは整数)で表されるように,その原子数の比は簡単な整数比をなす。非化学量論的化合物(不定比化合物)では,たとえばAxB1-x(0<x<1)のように,原子数の比が整数比からずれている。このxの値すなわち組成の比較的広い範囲にわたって同一結晶構造の相をもつものが固溶体で,xが0と1の間にわたって存在する固溶体を全率固溶体という。合金の多くは金属元素を溶媒とする固溶体である。

 構造的には置換型固溶体と侵入型固溶体の2種がある。A原子の作る結晶格子のすき間にB原子が入り込んでいるものを,A元素を溶媒としB元素を溶質とする侵入型固溶体であるという。A原子の作る結晶格子中で,A原子の占めるべき格子点をB原子が占めているのは,置換型のA元素基1次固溶体という。A元素の結晶でもB元素の結晶でもない結晶格子上に,A原子とB原子がある範囲の割合で混じり合いながら存在している結晶は,置換型の2次固溶体と呼ばれる。ある種の固溶体では熱処理によって格子点上における原子の種類の配列に規則性が生じることがある。このような規則格子の生じた固溶体は規則固溶体あるいは秩序固溶体と呼ばれる。一般の固溶体ではふつうA,B原子の配列に規則性はなく,不規則固溶体あるいは無秩序固溶体と呼ばれている。2次固溶体と金属間化合物をまとめて,1次固溶体に対して,中間相intermediate phaseと呼ぶ。また,金属工学では混晶という場合に,たとえばInxGa1-x・Asのように化合物結晶の特定の格子点が2種以上の原子によって占められるものをさすこともある。

 固溶体の諸性質は組成とともに連続的に変化する。固溶元素による結晶の強度の上昇は固溶体硬化(強化)と呼ばれる。→合金

伊藤 邦夫
図1~図3
図1~図3