1.9-陶瓷材料的晶体相结构解析.ppt
( 4.5 )《1.9-陶瓷材料的晶体相结构解析.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《1.9-陶瓷材料的晶体相结构解析.ppt（44页珍藏版）》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University 陶瓷材料的晶体相结构陶瓷材料的晶体相结构陶瓷材料是金属元素和非金属元素的化合而成的物相，如Al2O3，无机玻璃、粘土制品，Pb（Zr、Ti）O3压电材料等，金属氧化物是最常见的，有几百种化合物陶瓷化合物在热和化学环境中比它的组元更为稳定；如作为化合物的Al2O3就比单独的Al和O更为稳定2023/2/281刘志勇 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University陶瓷材料的晶体相结构陶瓷材料的晶体相结构比它们的相应组元包
2、含更为复杂的原子配位，陶瓷的晶体中没有大量自由电子，电子通过共价键与相邻原子共有，或通过电子转移而形成离子键,形成以离子键为主的离子晶体（MgO，Al2O3）或共价键为主的共价晶体（SiC，Si3N4）2023/2/282刘志勇 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University陶瓷的晶体结构陶瓷的晶体结构陶瓷的晶体结构特征晶体结构复杂，原子排列不紧密晶体相是陶瓷基本相，决定陶瓷的力学、物理、化学性能 配位数低没有大量自由电子 陶瓷的晶体结构分类离子键结合的陶瓷：MgO，ZrO2，CaO，Al2O3 等金属氧化物共价键结合陶瓷：Si
3、C，Si3N4，纯SiO2高温相2023/2/283刘志勇 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University陶瓷材料陶瓷材料陶瓷的键合方式决定着陶瓷的力学、物理、化学性能，陶瓷比相应的金属或聚合物更硬，对变形具有更大的抗力，而往往缺乏塑性某些陶瓷的介电性、半导体性和磁学特性对设计或利用电子线路器件特别有用2023/2/284刘志勇 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University1.16.1 离子键结合的陶瓷晶体结构离子键结合的陶瓷晶体结构离子键结合的陶瓷晶体中，两种
4、异号离子半径比值决定了配位数，配位数直接影响晶体结构，如表所示2023/2/285刘志勇 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University离子键结合的陶瓷晶体结构离子键结合的陶瓷晶体结构1.AX型陶瓷晶体离子化合物结构与正常价化合物基本相同结合键主要为离子键有一定比例的共价键有确定的成分，可用准确分子式表示2.AmXp型陶瓷晶体3.复杂化合物：a）AmBnXp型结构；b）固溶体4.硅酸盐2023/2/286刘志勇 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University AX
5、型离子键结合陶瓷晶体结构型离子键结合陶瓷晶体结构最简单的陶瓷化合物具有数量相等的金属原子和非金属原子可以是离子型化合物可以是共价型的，价电子在很大程度上是共用的ZnS是这类化合物的一个例子如MgO，其中两个电子从金属原子转移到非金属原子，而形成阳离子Mg2+和阴离子O22023/2/287刘志勇 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou UniversityAX型离子键结合陶瓷晶体型离子键结合陶瓷晶体AX化合物的特征A原子只被做为直接邻居的X原子所配位，X原子也只有A原子作为第一邻居。所以A和X原子或离子是高度有序的形成AX化合物时，使两种原子
6、数目相等而且具有如上所述的有序配位的三种方法（原型）CN=8的CsCl型CN=6的NaCl型CN=4的ZnS型2023/2/288刘志勇 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou UniversityAX型离子键结合陶瓷晶体结构型离子键结合陶瓷晶体结构CsCl具有简单立方的原子排列 CsCl（NaCl、ZnS）的原子排列NaCl、ZnS具有面心立方的排列NaCl可以看成由两个面心立方点阵穿插而成的超点阵，将Na+和Cl看成一个集合体，即一个结点，此结构则为FCC结构，单胞离子数为4个Na+和4个Cl2023/2/289刘志勇 吉吉 首首 大大
7、学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou UniversityNaCl可以看成由两个面心立方点阵穿插而成的超点阵Na+Cl-将Na+和Cl-看成一个集合体，即一个结点，此结构则为FCC结构，单胞离子数为4个Na+和4个Cl-离子键结合的陶瓷晶体结构离子键结合的陶瓷晶体结构-NaCl型型2023/2/2810刘志勇 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou UniversityA Am mX Xp p型离子键结合的陶瓷晶体结构型离子键结合的陶瓷晶体结构并非所有的二元化合物都有相等的A原子和X原子（离子）如氟化钙（C
8、aF2）型结构AX2的ZrO2及UO2，ThO2，CeO2以及Al2O3结构的Al2O3及Cr2O3，-Fe2O3，Ti2O3，V2O3。CaF2型结构中A原子具有面心立方点阵，X原子占据4个A原子之间的间隙位置，相邻的X原子并不接触2023/2/2811刘志勇 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University离子键结合的陶瓷晶体结构离子键结合的陶瓷晶体结构如如AlAl2 2O O 3 3及及CrCr2 2O O3 3，-Fe-Fe2 2O O3 3，TiTi2 2O O3 3，V V2 2O O3 3的结构的结构Al2O3又称刚
9、玉，工业中运用广泛，如刀具，火花塞、金刚砂磨轮，耐酸泵和印刷线路的衬底的以及排气系统中催化剂支架的高温材料Al2O3结构中O2离子具有密排六方的结构，O2位于密排六方的结点上，为保持电荷平衡，三分之二的八面体间隙被Al3+离子占据O2与相邻的Al3+离子的原子间距很短，只有0.191nm，相互作用的键能很高，因此熔点大于2000，硬度较高（莫氏硬度为9），能够抵抗大多数的化学试剂腐蚀Al2O3的低导电性和较高的热导率的结合使它能够用于各种电的用途中2023/2/2812刘志勇 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou UniversityA A
10、m mX Xp p型离子键结合的陶瓷晶体结构型离子键结合的陶瓷晶体结构CaF2型结构CaF2型结构是用于核燃料元件的UO2燃料元件的基础结构，又是ZrO2的一种多晶型结构2023/2/2813刘志勇 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou UniversityZr 4+O 2-Zr 4+位于结点位置，O 2-位于四面体间隙离子键结合的陶瓷晶体结构离子键结合的陶瓷晶体结构ZrO2及UO2，ThO2，CeO2的结构，属于CaF2结构ZrO2是有用的高温氧化物，Zr4+位于结点位置，O2位于四面体间隙2023/2/2814刘志勇 吉吉 首首 大大
11、学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University离子键结合的复杂化合物陶瓷晶体结构离子键结合的复杂化合物陶瓷晶体结构a）AmBnXp型结构三种原子存在从而使问题更加复杂，但是其中一些化合物是非常有用的例如BaTiO3用于诸如唱机中拾音器等2023/2/2815刘志勇 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University立方立方BaTiO3的结构的结构在120以上，BaTiO3为立方结构，Ba2+位于晶胞顶角，O2-离子位于面的中心，Ti4+位于晶胞中心这种结构在120以上是稳定的，而在12
12、0以下有变化，这种变化使BaTiO3成为有用的压电材料2023/2/2816刘志勇 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University离子键结合的复杂化合物陶瓷晶体结构离子键结合的复杂化合物陶瓷晶体结构复杂化合物可以是非金属基体，其中最普通的是成份为MFe2O4的铁氧体尖晶石（通常称为铁氧体），其中M是半径为0.075nm的二价阳离子，O2-为密排（面心立方）排列，阳离子占据八面体间隙的一半和四面体间隙的八分之一材料的磁特性受阳离子的影响2023/2/2817刘志勇 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程
13、学学 院院 JiShou University离子键结合的复杂化合物陶瓷晶体结构固溶体离子键结合的复杂化合物陶瓷晶体结构固溶体离子化合物之间也可能形成固溶体，固溶体的形成主要受到尺寸适应性和电荷平衡的影响。但是并不严格，因为电荷可以进行补偿如MgO中，如果F离子取代了O2离子，Li+离子可同时取代Mg2+离子，MgO可以溶于LiF中当然还可以是Mg2+溶于LiF中，这时没有相应的O2离子，这种情况下必须包含阳离子空位，结果两个Li离子被Mg2离子所替代2023/2/2818刘志勇 吉吉 首首 大大 学学 物物 理理 与与 机机 电电 工工 程程 学学 院院 JiShou University4
- 配套讲稿：
如PPT文件的首页显示word图标，表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制：
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片，仅作为作品整体效果示例展示，禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词：
- 1.9 陶瓷材料 晶体 结构 解析
淘文阁 - 分享文档赚钱的网站所有资源均是用户自行上传分享，仅供网友学习交流，未经上传用户书面授权，请勿作他用。
限制150内