二.金属化合物

当两种金属原子的半径、结构型式差别较大时，则易形成金属化合物。金属化合物的晶体结构往往和单组分不一样，化学键也有差别：电负性差别较大的金属元素之间形成的化合物，两种原子占有确定的结构位置，金属键中含有共价键成分，与一般化合物较相近。

金属化合物因组成不同，结构、性质也相差很大，现举一两种典型结构为例：

1．MgCu₂

拉夫斯（ Laves）相是金属化合物中的一种典型结构，有三种变形： MgCu₂型、 MgZn₂型、 MgNi₂型。在较常见的 125种 AB₂型化合物中有 82种属于 Laves相。

MgCu₂型为立方面心点阵，晶胞中有 24个原子， Mg原子作类似金刚石的排列， 4个 Cu原子形成四面体，相互之间共用顶点连接起来，排布在 Mg原子的空隙中，如图所示。

若把 MgCu₂（ 111）面中的 AB两种原子各两层的排列称为 α层，则 MgCu₂结构可用 αβγαβγ……层序来表示；如果排列成 αβαβ……则形成立方晶系的 MgZn₂结构；如果排列为 αβαγαβαγ……形成立方晶系的 MgNi₂结构。

这些 Laves相合金结构也称为拓扑密集结构，形成有两个条件：一是原子尺寸，化合物体积可表示为

V（ A_xB_1－x）＝ xV（ A）＋（ 1－ x） V（ B）；

另一因素是电子因素，这些以过渡金属为主的化合物中， d能带中电子占据情况（带底为 d电子与 sp电子杂化，带顶有一段空带）起着决定作用。

2．CaCu₅

CaCu₅合金由图 8－ 16中（ a）（ b）两个原子层交替堆积而成。（ c）是 CaCu ₅的晶体结构（图中 3个晶胞体积）。每个晶胞中 Ca位于顶点位置， Cu原子一个位于晶胞中心，两个位于上下底面（ 2×2×1/2），两个在四周侧面（ 4×1/2）。 Ca原子有 18个 Cu原子配位，同层 6个，上下层各 6个。

储氢合金 LaNi₅、 LaCo₅、 CeCo₅等结构和 CaCu ₅相同。 LaNi₅是六方晶胞（ a＝ 511pm， c＝ 397pm），体积为 90×10^{－ 24}cm3，储氢后形成 LaNi₅H_4.5的合金，氢在合金中的密度为：

P＝（ 4.5/6.02×10 ²³） ÷90×10 ^-24＝ 0.083(g.cm ^-3 )

比标准状态下的氢气密度（ 0.089g.dm ^-3）约大一千倍。这种能在低压下储氢的方法安全，且储存过程也是纯化氢气的过程。但 LaNi₅价格较昂贵，若用混合稀土M（ La＋ Nd）置换 La，则 MNi₅仅是 LaNi₅价格的 1/5，且在储氢量和动力学特性方面更优于 LaNi₅，具有实用性。

Ti－ Mn二元合金中 TiMn_1.5储氢性能最好。 Ti－ Mn合金为 Laves相结构。

许多金属化合物是功能材料，例如 Ti－ Ni合金有很好的形状记忆功能，主要是三种化合物 Ti₂Ni、 TiNi、 TiNI₃ 。

稀土元素和过渡金属 Fe、 Co、 Cu等形成的金属化合物是六十年代开始开发的稀土永磁材料。第一代永磁材料是 RCo₅，如 SmCo₅具有 CaCu₅结构；第二代是 R₂TM₁₇（ TM为过渡金属），如 SmCo₁₇或 Sm₂Cu₁₇， Sm₂Zr₁₇；第三代永磁材料是 Nd－ Fe－ B合金，第四代主要是 R－ Fe－ C系和 R－ Fe－ N系列，广泛应用于电机器件等。