在金属材料中，像碳和氮这样的间隙原子不仅能够形成固溶体，如在γ-Fe中的碳化物，它们还能生成间隙化合物。这一事实早在上个世纪末就已被证实。Arnold对合金钢中的碳化物进行了化学分离和成分分析，Bain在1923年通过X射线研究确认了高速钢中的Fe3W3C具有面心立方点阵，并将其与高速钢的优良性能，如红硬性，联系起来，将其称为高速钢碳化物。然而，当时并未测定其具体结构。
瑞典Westgren学派在20世纪20年代初期对过渡族金属碳化物的结构进行了深入研究，并对合金钢的金相组织有所阐明。Hagg，该学派的研究者，还探讨了过渡族金属的氮化物、硼化物和氢化物的晶体结构，于1930年总结出一个经验规律：如果间隙原子半径Rx与过渡族金属半径RM的比值小于0.159，化合物结构相对简单，否则则复杂，这就是著名的Hagg定则。
早期的研究主要关注于碳化物对合金钢微观结构的影响，如不锈钢的晶间腐蚀问题，通过生成Cr23C6导致晶界铬含量降低，Ti和Nb的添加可形成TiC和NbC，防止碳的析出，防止晶界腐蚀。高速钢中的碳化物，如Fe3W3C、Mo2C和VC，对提升钢的切削性能至关重要。随后，以WC为基础的硬质合金被开发，添加TiC或TaC可进一步增强其切割性能。几十年来，合金钢中的碳化物一直是研究的重点。
随着科技的进步，间隙化合物的意义日益显现。除了极高的硬度，它们还具有超导性、热电子发射和抗氧化烧蚀等特性。特别是氢化物，作为新型储氢材料，其单位体积内的氢储存量甚至超过固态氢，这些建立在20世纪20年代间隙化合物晶体结构基础上的新材料发展迅速，为工业和技术领域带来了革命性的变革。
扩展资料
金相学是研究金属材料组织的一门学科，其通过对金属材料的宏观和微观组织的研究，进一步探索金属材料各个晶体（相）或晶体群的含量、大小、形状、颜色、位向和硬度。1912 年Laue 等发明X射线衍射之后，从Bragg 父子把它应用到金属及一些简单无机化合物的晶体结构测定开始，X射线金相学有了很快发展。二十年代，金相学的一些基本问题得以迎刃而解。到了四十年代，不但开始用富里叶分析研究金属冷加工产生的晶粒碎化及晶格畸变(1948) ,并已出现“金属的结构”(C. S. Barrett ,1943) 、“X射线金相学”(A. Taylor ,1945) 等专著。