材料科学基础第二章材料中相结构课件.ppt

返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构第二章第二章 材料中的相结构材料中的相结构 多组元（合金）结构特点多组元（合金）结构特点返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构章章 目目 录录2.1 2.1 固溶体固溶体2.2 2.2 金属化合物金属化合物2.3 2.3 陶瓷中的相结构陶瓷中的相结构返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构基基 本本 概概 念念单组元材料性能有局限，实际使用的材料大多为多单组元材料性能有局限，实际使用的材料大多为多组元的合金。组元的合金。合金：在单组元的基础上，人为加入其它组元，使合金：在单组元的基础上，人为加入其它组元，使之成为性能更加优异的材料。之成为性能更加优异的材料。由两个组元组成的材料称为二元合金；三个组元称由两个组元组成的材料称为二元合金；三个组元称为三元合金；三个以上称多元合金。为三元合金；三个以上称多元合金。材料中，由于各种组元之间存在复杂的物理和化学材料中，由于各种组元之间存在复杂的物理和化学作用，会出现众多成分、结构各异的相。作用，会出现众多成分、结构各异的相。返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构 相：相：热力学平衡系统中，结构、成分、化学和物理性质相热力学平衡系统中，结构、成分、化学和物理性质相同，与其它部分有相界面分开的均匀部分。同，与其它部分有相界面分开的均匀部分。金属金属固溶体固溶体金属化合物（中间相）金属化合物（中间相）陶瓷陶瓷晶体相晶体相玻璃相玻璃相气相气相高分子高分子晶相晶相非晶相非晶相返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构2.12.1 固溶体固溶体凡溶质原子处于固态溶剂晶格中所形成的合金相，称凡溶质原子处于固态溶剂晶格中所形成的合金相，称为为固溶体。固溶体。固溶体分类：固溶体分类：置换式固溶体置换式固溶体间隙固溶体间隙固溶体位置位置溶解度溶解度无限固溶体无限固溶体有限固溶体有限固溶体排列秩序排列秩序无序固溶体无序固溶体有序固溶体有序固溶体返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构一、置换式固溶体一、置换式固溶体除少数原子半径小的非金属元素，除少数原子半径小的非金属元素，H H、O O、N N、C C、B B等等以外，绝大多数元素之间均能形成置换式固溶体。以外，绝大多数元素之间均能形成置换式固溶体。差别在于溶解度大小不同，对材料性能影响不一。差别在于溶解度大小不同，对材料性能影响不一。溶质原子取代溶剂原子的某溶质原子取代溶剂原子的某些正常位置所形成的固溶体。些正常位置所形成的固溶体。溶剂溶剂溶质溶质返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构影响溶解度大小的因素影响溶解度大小的因素（1 1）晶体结构类型晶体结构类型结构类型相同或相近具有较大的溶解度。结构类型相同或相近具有较大的溶解度。结构相同是结构相同是无限固溶无限固溶的前提条件。要无限互溶结构必的前提条件。要无限互溶结构必须相同，但结构相同，不一定无限互溶。须相同，但结构相同，不一定无限互溶。例如：例如：Cu f.c.c aCu f.c.c a0 0=0.361 nm d=0.255 nm=0.361 nm d=0.255 nm Ni f.c.c a Ni f.c.c a0 0=0.352 nm d=0.249 nm=0.352 nm d=0.249 nm Pb-Sn Pb-Sn合金，虽然原子半径相近，但合金，虽然原子半径相近，但PbPb为为f.c.cf.c.c，而而SnSn为四方晶系，为有限固溶体。为四方晶系，为有限固溶体。无限无限返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构结构相同是无限固溶的必要条件结构相同是无限固溶的必要条件!溶质溶质 溶剂溶剂V V b.c.cb.c.cCr Cr b.c.cb.c.cMn Mn f.c.cf.c.cCo Co f.c.cf.c.cNi Ni f.c.cf.c.c-Fe b.c.c-Fe b.c.c无限无限无限无限3 376761010-Fe f.c.c-Fe f.c.c1.41.412.812.8无限无限无限无限无限无限结构相同，但不一定无限互溶结构相同，但不一定无限互溶!溶质溶质 溶剂溶剂Al Al f.c.cf.c.cCu Cu f.c.cf.c.cNb Nb b.c.cb.c.cMo Mo b.c.cb.c.cW W b.c.cb.c.c-Fe b.c.c-Fe b.c.c-4.54.537.537.535.535.5-Fe f.c.c-Fe f.c.c0.6250.6258 8-返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构(2)(2)原子尺寸因素原子尺寸因素 (3)(3)电负性因素电负性因素 电负性相差越小，溶解度越大。电负性差别大时，电负性相差越小，溶解度越大。电负性差别大时，易形成金属化合物，不利于固溶体的形成。易形成金属化合物，不利于固溶体的形成。如：如：无限互溶无限互溶 Ni-Cu Fe-Co Pb-TlNi-Cu Fe-Co Pb-Tl 鲍林电负性鲍林电负性 1.9 1.9 1.8 1.9 1.9 1.8 1.9 1.9 1.8 1.9 1.9 1.8 0.20.2尺寸相差大，晶格畸变能升高，不稳定。尺寸相差大，晶格畸变能升高，不稳定。b.c.c,f.c.cf.c.c b.c.c,f.c.c间隙大间隙大溶质原子半径溶质原子半径 一般金属原子半径：一般金属原子半径：1.21.21.3 1.3 f.c.c f.c.c八面体间隙：八面体间隙：0.50.50.54 0.54 b.c.c b.c.c四面体间隙：四面体间隙：0.350.350.38 0.38 返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构几点说明：几点说明：氢原子半径小于间隙半径是吸氢合金的基础，也是储存氢原子半径小于间隙半径是吸氢合金的基础，也是储存 的困难。的困难。其它元素半径较大，溶入后将引起晶格畸变，能量升高。其它元素半径较大，溶入后将引起晶格畸变，能量升高。溶剂晶格中间隙数量有限，溶剂晶格中间隙数量有限，间隙间隙固溶体只能是有限溶解。固溶体只能是有限溶解。C C、N N与铁形成间隙固溶体，在与铁形成间隙固溶体，在-Fe-Fe中位于八面体间隙；中位于八面体间隙；在在-Fe-Fe中位于八面体和四面体间隙内，引起不对称畸中位于八面体和四面体间隙内，引起不对称畸 变，对钢的相变和强化有重要意义。变，对钢的相变和强化有重要意义。返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构晶格畸变示意图晶格畸变示意图返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构三、固溶体的结构特点三、固溶体的结构特点结构类型同溶剂结构类型同溶剂点阵常数有变化点阵常数有变化成分可变成分可变溶质多呈统计均匀分布溶质多呈统计均匀分布返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构四、固溶体的性能四、固溶体的性能力学：固溶强化，强度硬度升高，塑性和韧性下降。力学：固溶强化，强度硬度升高，塑性和韧性下降。物理：电阻、导磁率、矫顽力上升。物理：电阻、导磁率、矫顽力上升。例例1 1：电阻丝要求高电阻，采用：电阻丝要求高电阻，采用Fe-Cr-AlFe-Cr-Al或或Cr-NiCr-Ni固溶固溶 体型材料。体型材料。例例2 2：硅钢片，：硅钢片，SiSi溶入溶入-FeFe，电阻，电阻，导磁率，导磁率。例例3 3：CrCr溶入溶入-FeFe，12.512.5，铁电极电位从，铁电极电位从0.6V0.6V 上升到上升到0.2V0.2V，大大提高耐蚀性。，大大提高耐蚀性。返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构五、有序固溶体五、有序固溶体（超结构、超点阵）（超结构、超点阵）完完全全无无序序偏偏聚聚部部分分有有序序完完全全有有序序 A-B A-B原子对键合能决定分布原子对键合能决定分布无序无序偏聚偏聚有序有序AB、AB3、A3B)(21BBAAABEEE+返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构有序化转变：有序化转变：由于有序固溶体组态熵低于无序固溶体，由于有序固溶体组态熵低于无序固溶体，G T曲曲线如图：线如图：T0 有序化转变温度。有序化转变温度。固溶体的有序化，将带来固溶体的有序化，将带来 许多性能的突变：许多性能的突变：如：电阻率下降如：电阻率下降5070 由顺磁由顺磁 铁磁铁磁 硬度升高一倍以上硬度升高一倍以上 S无无 S有有T0GT无序无序有序有序返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构2.2 2.2 金属间化合物金属间化合物（中间相）（中间相）金属与金属或金属与类金属之间形成的化合物，统金属与金属或金属与类金属之间形成的化合物，统称为金属化合物，由于它们位于相图中间，也称中间相。称为金属化合物，由于它们位于相图中间，也称中间相。结构特点结构特点:典型成分可用化学分子式表示。典型成分可用化学分子式表示。A Am mB Bn n 具有与组成组元不同的结构类型，各组元独立呈具有与组成组元不同的结构类型，各组元独立呈 规则分布。规则分布。大部分可以化合物为基，形成固溶体，成分可变。大部分可以化合物为基，形成固溶体，成分可变。返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构一、正常价化合物一、正常价化合物 (服从正常的化合价规律服从正常的化合价规律)两组元构成的正常价化合物常具有两组元构成的正常价化合物常具有ABAB、ABAB2 2、A A2 2B B3 3等定等定比关系。通常由元素周期表中比关系。通常由元素周期表中ZintlZintl线左边的线左边的A(B)A(B)、AA族与右边族与右边A,A,AA,A,A族电负性相差较大的元素间形成。族电负性相差较大的元素间形成。A(B)A(B)AAAAAAAABeBeB BC CN NO OMgMgAlAlSiSiP PS SZnZnGaGaGeGeAsAsSeSeCdCdInInSnSnSbSbTeTeHgHgTlTlPbPbBiBiPoPo返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构键合与结构特点键合与结构特点组元间的键合主要是离子键，共价键，并向金属键过渡。组元间的键合主要是离子键，共价键，并向金属键过渡。例：例：MgS MgMgS Mg2 2Sn MgSn Mg2 2PbPb 离子键离子键 共价键（半导体）共价键（半导体）金属键为主（导体）金属键为主（导体）电负性：电负性：S SSnSnPbPb典型晶体结构：典型晶体结构：NaClNaCl、CaFCaF2 2、ZnSZnS、-Al-Al2 2O O3 3型，硬而脆。型，硬而脆。NaClNaCl型型立方立方ZnSZnS型型六方六方ZnSZnS型型CaFCaF2 2型型反反CaFCaF2 2型型MgSeMgSeZnSZnSZnSZnSPtSnPtSn2 2MgMg2 2SiSiCaSeCaSeMnSMnSMgTeMgTePtInPtIn2 2MgMg2 2SnSnPbTePbTeSiCSiCAlNAlNAuAlAuAl2 2MgMg2 2PbPb返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构二、电子化合物二、电子化合物 电子浓度是决定晶体结构的主要因素。电子浓度是决定晶体结构的主要因素。Zn36 1.5 1.615 1.75Zn36 1.5 1.615 1.75 e/a e/a 0.590.59时形成时形成M M构成复杂结构构成复杂结构X X规则地分布在间隙中。规则地分布在间隙中。数字小，间隙相：数字小，间隙相：WCWC、VCVC数字复杂，间隙化合物：数字复杂，间隙化合物：FeFe3 3C C、CrCr7 7C C3 3、M M2323C C6 6、M M6 6C C区分：区分：M M3 3X XFeFe3 3C C、MnMn3 3C C、(Fe,Mn)(Fe,Mn)3 3C CM M6 6X XFeFe3 3W W3 3C C、FeFe4 4W W2 2C CM M7 7X X3 3CrCr7 7C C3 3M M2323X X6 6CrCr2323C C6 6、(Cr,Fe,Mo)(Cr,Fe,Mo)2323C C6 6H N C BH N C B间隙相间隙相间隙化合物间隙化合物两者之间两者之间r rX X返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构性能：性能：间隙相间隙相熔点熔点硬度硬度(HV)(HV)间隙化间隙化合物合物熔点熔点硬度硬度(HV)(HV)TiCTiC320032003200-38003200-3800NbCNbC35003500-3800380024502450FeFe3 3C C1650165013401340VCVC2800280021002100CrCr3 3C C2 21890189013001300ZrCZrC3250325028002800CrCr7 7C C3 31665166514501450TaCTaC3800380015501550CrCr2323C C6 61550155010601060MoMo2 2C C250025001500-18001500-1800CrCr2727M M2 2C C6 61520152015201520WCWC2900290017801780M M6 6C C144014401350(Fe1350(Fe3 3MoMo3 3C)C)1070(Fe1070(Fe4 4MoMo2 2C)C)间隙相熔点、硬度、稳定性高于间隙化合物间隙相熔点、硬度、稳定性高于间隙化合物返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构2 2.3.3 陶瓷中的相结构陶瓷中的相结构返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构一、典型相结构一、典型相结构 分类：按阴、阳离子比分六大类。共包含十二种分类：按阴、阳离子比分六大类。共包含十二种典型结构。典型结构。A A：石墨、金刚石石墨、金刚石ABAB：NaClNaCl、CsClCsCl、立方、立方ZnSZnS、六方、六方ZnSZnSABAB2 2：CaFCaF2 2、CdICdI2 2、TiOTiO2 2（金红石）金红石）A A2 2B B3 3：AlAl2 2O O3 3ABCABC3 3：CaTiOCaTiO3 3（钙钛矿）钙钛矿）ABAB2 2C C4 4：MgAlMgAl2 2O O4 4（尖晶石）尖晶石）返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构1 1、ABAB型（数十种以上）型（数十种以上）典型结构：典型结构：CsCl(8)CsCl(8)、NaCl(6)NaCl(6)、立方、立方ZnSZnS、六方、六方ZnS(4)ZnS(4)(1)(1)CsClCsCl简单立方的简单立方的CsCs+和和ClCl-晶格重叠，晶格重叠，CsCs+晶格沿晶格沿a/2111a/2111平移而得。平移而得。空间点阵：空间点阵：s.cs.c结构单元：结构单元：CsClCsCl晶胞原子数：晶胞原子数：Cs+ClCs+Cl r r+/r/r-=1.69/1.81=0.934=1.69/1.81=0.934CsCs+ClCl-返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构(2)(2)立方立方ZnS(ZnS(闪锌矿）闪锌矿）ZnZn+2+2和和S S-2-2重叠成重叠成f.c.cf.c.c沿沿a/4 11a/4 11平移而得。平移而得。空间点阵：空间点阵：f.c.cf.c.c结构单元：结构单元：ZnSZnS晶胞原子数：晶胞原子数：4 4Zn+4SZn+4Sr r+/r/r-=0.74/1.84=0.402=0.74/1.84=0.402ZnZn+2+2S S-2-2返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构(3)(3)六方六方ZnS(ZnS(纤锌矿）纤锌矿）h.c.ph.c.p的的ZnZn+2+2和和S S-2-2重叠重叠;沿沿c/30001c/30001平移而得。平移而得。空间点阵：空间点阵：简单六方简单六方结构单元：结构单元：2(2(ZnS)ZnS)晶胞原子数：晶胞原子数：6 6Zn+6SZn+6SZnZn+2+2S S-2-2c c返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构2 2、ABAB2 2型型（3535种以上）种以上）典型结构：典型结构：CaFCaF2 2、TiOTiO2 2、CdICdI2 2(1)(1)TiOTiO2 2(金红石）金红石）Ti Ti呈体心四方，呈体心四方，（a=0.459nma=0.459nm，c=0.296nmc=0.296nm）O O组成八面体包围组成八面体包围TiTi。空间点阵：体心四方空间点阵：体心四方 结构单元：结构单元：TiOTiO2 2 晶胞原子数：晶胞原子数：2 2Ti+4OTi+4OTiTiO Oa aa ac cr r+/r/r-=0.60/1.32 =0.60/1.32 =0.455 =0.455n n+=6,n=6,n-=3=3返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构(2)(2)CdICdI2 2CdCd+2+2组成简单六方；组成简单六方；I I-1-1组成密排面；组成密排面；分别以分别以B B、C C层方式插入。层方式插入。A AA AA AC CB BB BC C简单六方简单六方 CdCd+2 +2 I I-1-1空间点阵：简单六方空间点阵：简单六方结构单元：结构单元：CdICdI2 2晶胞原子数：晶胞原子数：3 3CdCd+2+2+6I+6I-1-1r+/r-=0.94/2.16=0.435r+/r-=0.94/2.16=0.435n+=6;n-=3n+=6;n-=3返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构3 3、A A2 2B B3 3型型典型结构为典型结构为-Al-Al2 2O O3 3相同结构的有：相同结构的有：-Fe -Fe2 2O O3 3 Cr Cr2 2O O3 3 Ti Ti2 2O O3 3 V V2 2O O3 3 FeTiO FeTiO3 3 MnTiO MnTiO3 3返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构4 4、ABCABC3 3型型（2626种以上）种以上）典型结构：典型结构：CaTiOCaTiO3 3(钙钛矿）钙钛矿）CaCa+2+2、TiTi+4+4和和3 3个个O O-2-2重叠成简单立方；重叠成简单立方；CaCa+2+2晶格固定，晶格固定，TiTi+4+4晶格沿晶格沿a/2111a/2111 方向平移得方向平移得Ca-TiCa-Ti立方体立方体;3 3个个O O-2-2晶格分别沿晶格分别沿a/2110a/2110、a/2011 a/2011、a/2101a/2101平移。平移。空间点阵：简单立方空间点阵：简单立方 结构单元：结构单元：CaTiOCaTiO3 3 晶胞原子数：晶胞原子数：Ca+Ti+3OCa+Ti+3O 该化合物具有良好的铁电性该化合物具有良好的铁电性CaCa+2+2TiTi+4+4O O-2-2返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构5 5、ABAB2 2C C4 4型（型（3838种）种）典型结构典型结构MgAlMgAl2 2O O4 4（尖晶石）尖晶石）MgOMgOAlAl2 2O O3 3两两个个f.c.cf.c.c的的MgMg+2+2沿沿 平移，构成金刚石结构。平移，构成金刚石结构。均分为均分为2 2种共种共8 8个结构胞；个结构胞；M M区中心区中心MgMg+2+2被被4 4个个O O-2-2包围，够成包围，够成 MgOMgO4 4 四面体；四面体；N N区中心无区中心无MgMg+2+2，4 4个个O O-2-2与与4 4个个AlAl+3+3相间组成相间组成 AlAl4 4O O4 4 六面体六面体空间点阵：空间点阵：f.c.cf.c.c结构单元：结构单元：2(2(MgAlMgAl2 2O O4 4)晶胞原子数：晶胞原子数：8 8Mg+16Al+32OMg+16Al+32O返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构O O-2-2MgMg+2+2AlAl+3+3M区区N区区返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构二、硅酸盐结构二、硅酸盐结构 硅酸盐是陶瓷材料中最重要的一类晶体相。硅酸盐是陶瓷材料中最重要的一类晶体相。1 1、硅氧四面体、硅氧四面体 SiOSiO4 4 SiSi为为A A，O O为为A A，按（按（8-8-N N）规律，规律，SiSi的配位数为的配位数为4 4，构成构成 SiOSiO4 4。r r+/r/r-=0.41/1.40=0.293=0.41/1.40=0.293Si-OSi-O键型：共价键和离子键各占键型：共价键和离子键各占 一半，结合能高，稳定，是一半，结合能高，稳定，是硅酸硅酸 盐结构中最基本的单元。盐结构中最基本的单元。顶角上的顶角上的O O配位数为配位数为2 2，可与金属，可与金属 离子结合成盐；也可与其它离子结合成盐；也可与其它 SiOSiO4 4 连接成多重四面体配位群。连接成多重四面体配位群。SiSiO O返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构桥氧桥氧 两个两个 SiOSiO4 4 共有的共有的O O-2-2。或：或：SiOSiO4 4 通过通过桥氧桥氧 连接成网。连接成网。非桥氧非桥氧 四面体顶点上的氧若与其它低价金属离子四面体顶点上的氧若与其它低价金属离子结合，结合键以离子键为主，外延结合力减弱。结合，结合键以离子键为主，外延结合力减弱。断点氧断点氧 若若非桥氧非桥氧 与碱与碱金属离子结合，金属离子结合，Si-OSi-O键连续性键连续性遭到破坏，所以称为断点氧。遭到破坏，所以称为断点氧。SiSiO ONaNa断点氧断点氧桥氧桥氧返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构2 2、硅酸盐结构的分类、硅酸盐结构的分类桥氧桥氧数数N N结构结构图例图例络阴离子络阴离子SiOSiO0 0单一四面体单一四面体SiOSiO4 4-4-414141 1成对四面体成对四面体SiSi2 2O O7 7-6-613.513.52 2环状环状链状链状SiSi(n+2)(n+2)O O3(n+2)3(n+2)-2(n+2)-2(n+2)13133 3层状层状SiSi2n2nO O5n5n-2n-2n12.512.54 4体型体型SiOSiO2 21212典型硅酸盐结构典型硅酸盐结构a ab bC Cd de ef f返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构一般一般硅酸盐结构由以上典型结构混合而成。硅酸盐结构由以上典型结构混合而成。如：双链结构是由双桥氧和三桥氧如：双链结构是由双桥氧和三桥氧1111混合组成。混合组成。SiSiO O双桥氧双桥氧三桥氧三桥氧返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构几点说明：几点说明：层状结构的层状结构的硅酸盐，如伊利石、高岭土、膨润土等，硅酸盐，如伊利石、高岭土、膨润土等，层间结合力较弱，经小分子极性有机物插层后，易制层间结合力较弱，经小分子极性有机物插层后，易制备纳米粉体材料。备纳米粉体材料。体型结构为主的硅酸盐，大分子结构，高温下粘度很体型结构为主的硅酸盐，大分子结构，高温下粘度很高，冷却时难以结晶，可制作非晶态的玻璃。高，冷却时难以结晶，可制作非晶态的玻璃。低桥氧结构的硅酸盐，断点氧较多，高温粘度低，结低桥氧结构的硅酸盐，断点氧较多，高温粘度低，结晶倾向大，与石英合理搭配，可制作各种陶瓷。晶倾向大，与石英合理搭配，可制作各种陶瓷。返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构三、三、玻璃相玻璃相玻璃：是指从液态凝固下来，并保持液体结构的非晶玻璃：是指从液态凝固下来，并保持液体结构的非晶态固体。态固体。复杂大分子结构的物质，冷凝过程中难以规整重组，复杂大分子结构的物质，冷凝过程中难以规整重组，不易结晶，相反简单小分子结构物质结晶容易。不易结晶，相反简单小分子结构物质结晶容易。高价、小半径的阳离子化合物属网络大分子结构，结高价、小半径的阳离子化合物属网络大分子结构，结晶困难，易形成玻璃。晶困难，易形成玻璃。如：如：SiOSiO2 2、B B2 2O O3 3、P P2 2O O5 5、GeOGeO2 2、AsAs2 2O O3 3金属金属易于结晶，但当冷却速度很快时，也可得到非晶易于结晶，但当冷却速度很快时，也可得到非晶态态 金属玻璃。金属玻璃。返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构金属玻璃金属玻璃：一定成分的合金，当以一定成分的合金，当以10105 510106 6/SecSec冷却时，冷却时，可形成非晶态金属。可形成非晶态金属。强度高：强度高：Fe-Si-BFe-Si-B合金，屈服强度合金，屈服强度4000MPa4000MPa，硬度硬度HV1000HV1000化学稳定性好：化学稳定性好：Fe-P-CrFe-P-Cr合金的腐蚀速度非常低，只合金的腐蚀速度非常低，只有有18/818/8不锈钢的不锈钢的1/101/106 6。软磁性好：制造变压器的铁芯，空载损耗只有普通软磁性好：制造变压器的铁芯，空载损耗只有普通变压器的变压器的202050%50%。返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构微晶玻璃：微晶玻璃：将一定成分的非晶态玻璃，加热至某一温度长时间保将一定成分的非晶态玻璃，加热至某一温度长时间保温，可析出微小晶体。温，可析出微小晶体。返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构SiSiO ON=2N=2返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构SiSiO ON=2N=2返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构SiSiO ON=3N=3返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构钠钠硅硅玻玻璃璃结结构构示示意意图图返回返回2023/2/13材料科学基础第二章材料中相结构材料科学基础第二章材料中相结构N=4N=4