금속간화합물[intermetallic compound, intermetallics, IMC]

금속간화합물[intermetallic compound, intermetallics, IMC]

 

금속원소끼리 금속원소와 반금속 사이에서 무기화합물과 같은 비교적 간단한 성분원소의 비율로 생성되는 합금으로, 고유의 결정구조를 가지고 성분원소와 다른 새로운 성질을 가지고 있다.

 

단 일정한 조성비만으로 존재하는 것보다도 다른 성분이나 다른 상의 고용도를 가지고 꽤 넓은 조성 범위에서 존재하는 경우가 많다. 이 조성비는 구성하는 성분원소의 이온가나 원자가와 거의 관계없는 경우가 많다.

 

결합형식도 금속결합, 이온결합, 공유결합 등을 나타내는 것이 있고, 성질도 금속적에서 반도체적으로 폭이 넓다. 모식적상태도로 나타내면 그림1은 고용한(固溶限)이 없는 경우이고, 그림2는 상당한 고용범위를 나타내는 경우이다.

 

녹는점은 높은 것이 많은데, 그림3과 같이 그 자신의 녹는점을 갖지 않고 분해하여 버리는 경우도 있다. 일반적으로 결정구조도 복잡하고 금속간화합물의 정의와 분류는 어렵지만 원자간의 결합사양에 따라 전자화합물, 라베스상, 원자가화합물, NiAs구조화합물, ZnS구조화합물, CuAl2구조화합물, 침입형화합물 등으로 분류된다.

일반적으로 결합에너지는 염류나 산화물과 비교하여 작지만 결정구조가 복잡하기 때문에 경도가 높아지면서 무르고 인성이 낮다.

 

전자화합물의 결정구조는 흄-로더리에 의해 구성원리가 밝혀지게 되고, 구성하는 원자수와 전자수가 일정한 비율을 하고 있다. 일반적으로 전기전도도가 작고 경도가 높으며 무르다.

 

ZnS형의 금속간화합물에는 GaAs GaSb 등 고속성, 발광․수광특성, 고주파특성 등으로부터 화합물반도체로서 크게 이용되고 있다.

임계온도 18K를 나타내는 Nb3Sn는 고자기장용 초전도재료로 실용되고 있다.

최근에는 새로운 고온구조재료로서 내열, 경량의 관점에서 초고온에 의한 우주왕복기 등의 스페이스재료로서 Ni3Al, TiAl, 전이금속 실리사이드가 주목받고 있다.

 

단 금속간화합물은 일반적으로 상온연성에 빈약하고 난(難)가공재로서, 이들 개선을 위해 연구개발이 정력적으로 이루어지고 일부 양호한 결과도 얻어지고 있다.