1、材料结构与性能基础,材料的性能和使用效能与其结构，包括微观结构和显微组织，密切相关。而组成和性质相同的原料通过不同的合成方法可以得到不同结构的材料，因而其性质和使用效能也不同。所以材料的结构是材料科学的核心问题之一。,按研究尺度的不同，材料的结构一般分为微观结构、显微结构和宏观结构三个层次。其中微观结构的尺度上限为晶胞常数；宏观结构的下限为日常生活所接触的尺度，约为0.1毫米以上；显微结构位于两者之间，约为1nm100m。,微观结构 由原子到结构单元,在晶胞常数尺度以内，原子按一定的原则来排列，原子之间以化学键相结合，因此化学键的种类以及原子的排列方式是决定晶体结构的主要因素，同时二者也决定了
2、材料的性质以及其应用。,显微结构从结构单元到材料,我们实际使用的材料很多属于非均质材料，非均质材料是由许多具有不同几何特性和性质的均匀微域（单相颗粒）所组成。典型的非均质材料包括陶瓷、复合材料等。非均质材料的宏观性质强烈依赖于其显微结构。,固体材料分类及结构特征,按结构特征分类 晶体：短程有序，长程有序 非晶体（玻璃体）：短程有序，长程无序本课程主要内容： （1）理想晶体结构； （2）结构缺陷 （3）玻璃结构,晶体结构,晶体按键型分类 离子晶体 共价晶体 金属晶体 分子晶体,离子键与离子晶体 离子键是释放外层电子的正离子和接受电子的负离子之间的静电引力。 离子周围的力场是球形对称的，离子键没有
3、方向性。在结构上表现为离子力求使其周围有较多的带相反电荷的离子配位。 在离子晶体中正负离子作相间排列，整个晶体呈现电中性，且不可能分出单个分子，可以把整个晶体看成是一个庞大的“分子”。 离子晶体是良好的绝缘体（如云母、刚玉等）。离子晶体由于键能较高（约200 kcal/mol），因此熔点高、硬度大，但其弱点是脆，在受力发生滑移时，容易引起同号离子相斥而破碎。,晶格能,晶格能是指将一摩尔的离子晶体中各离子拆散至气态时所需的能量,Z1和Z2正、负离子所带的电荷，r为两离子的平衡间距，B为比例常数，n称玻恩指数，其数值与离子的电子构型有关,N0是阿佛加德罗常数，A为马德伦常数，它与离子晶体的结构类型
4、有关,离子键和共价键的杂化,在实际晶体中，往往是几种键型同时存在，很少或根本不单独存在某种键型。混合键也称为键的杂化。陶瓷材料中没有纯粹的离子键和共价键，大多数是这两种键型的过渡。这种过渡状态是连续的。根据元素电负性的不同，可以大致估计原子之间离子键和共价键的成分。,离子键分数与元素电负性差的关系,决定离子晶体结构的基本因素,一、内在因素对晶体结构的影响 1.质点的相对大小 2.晶体中质点的堆积 3.配位数与配位多面体 4.离子极化二、外在因素对晶体结构的影响同质多晶与类质同晶及晶型转变,晶体中质点的堆积,最紧密堆积原理： 晶体中各离子间的相互结合，可以看作是球体的堆积。球体堆积的密度越大，系
5、统的势能越低，晶体越稳定。 根据质点的大小不同，球体最紧密堆积方式分为等径球和不等径球两种情况。,球体在平面上的最紧密堆积,面心立方最紧密堆积和六方最紧密堆积,球体在空间的堆积是按照ABAB的层序来堆积。这样的堆积中可以取出一个六方晶胞，称为六方最紧密堆积。另一种堆积方式是按照ABCABC的堆积方式。这样的堆积中可以取出一个面心立方晶胞，称为面心立方最紧密堆积。两种最紧密堆积中，每个球体周围同种球体的个数均为12。,最紧密堆积的空隙：,由于球体之间是刚性点接触堆积，最紧密堆积中仍然有空隙存在。从形状上看，空隙有两种：一种是四面体空隙，由4个球体所构成，球心连线构成一个正四面体；另一种是八面体空
6、隙，由6个球体构成，球心连线形成一个正八面体。 显然，由同种球组成的四面体空隙小于八面体空隙。,图1.8 等径球体密堆中的空隙O：八面体空隙；T：四面体空隙,最紧密堆积中空隙的分布情况,每个球体周围有8个四面体空隙和6个八面体空隙。 n个等径球最紧密堆积时，整个系统四面体空隙数为2n个，八面体空隙数为n个。 采用空间利用率（原子堆积系数）来表征密堆系统总空隙的大小。其定义为：晶胞中原子体积与晶胞体积的比值。两种最紧密堆积的空间利用率均为74.05%，空隙占整个空间的25.95%。,不等径球堆积,不等径球进行堆积时，较大球体作紧密堆积，较小的球填充在大球紧密堆积形成的空隙中。其中稍小的球体填充在
7、四面体空隙，稍大的则填充在八面体空隙，如果更大，则会使堆积方式稍加改变，以产生更大的空隙满足填充的要求。这对许多离子化合物晶体是适用的。,配位数与配位多面体,配位数：一个原子（或离子）周围同种原子（或异号离子）的数目称为原子（或离子）的配位数，用CN来表示。,晶体结构中正、负离子的配位数的大小由结构中正、负离子半径的比值来决定，根据几何关系可以计算出正离子配位数与正、负离子半径比之间的关系，其值列于表1-3。因此，如果知道了晶体结构是由何种离子构成的，则从r/r比值就可以确定正离子的配位数及其配位多面体的结构。,正离子配位数与正、负离子半径比之间的关系,常见配位多面体形状,影响配位数的因素除正
8、、负离子半径比以外，还有温度、压力、正离子类型以及极化性能等。对于典型的离子晶体而言，在常温常压条件下，如果正离子的变形现象不发生或者变形很小时，其配位情况主要取决于正、负离子半径比，否则，应该考虑离子极化对晶体结构的影响。,离子极化,在离子晶体中，通常把离子视作刚性的小球，这是一种近似处理，这种近似仅在典型的离子晶体中误差较小。实际上，在离子紧密堆积时，带电荷的离子所产生的电场，必然要对另一个离子的电子云产生吸引或排斥作用，使之发生变形，这种现象称为极化。,极化有双重作用，自身被极化和极化周围其它离子。前者用极化率（）来表示，后者用极化力（）来表示。极化率定义为单位有效电场强度（E）下所产生
9、的电偶极矩（）的大小，即=/E。极化率反映了离子被极化的难易程度，即变形性的大小。极化力与离子的有效电荷数（Z*）成正比，与离子半径（r）的平方成反比，即=Z*/r2。极化力反映了极化周围其它离子的能力。,极化会对晶体结构产生显著影响，主要表现为极化会导致离子间距离缩短，离子配位数降低；同时变形的电子云相互重叠，使键性由离子键向共价键过渡，最终使晶体结构类型发生变化。,鲍林规则（Paulings rule）,氧化物晶体及硅酸盐晶体大都含有一定成分的离子键，因此，在一定程度上可以根据鲍林规则来判断晶体结构的稳定性。1928年，鲍林根据当时已测定的晶体结构数据和晶格能公式所反映的关系，提出了判断离
10、子化合物结构稳定性的规则鲍林规则。鲍林规则共包括五条规则。,鲍林第一规则配位多面体规则，其内容是：“在离子晶体中，在正离子周围形成一个负离子多面体，正负离子之间的距离取决于离子半径之和，正离子的配位数取决于离子半径比”。第一规则实际上是对晶体结构的直观描述，如NaCl晶体是由NaCl6八面体以共棱方式连接而成。,NaCl晶体中配位多面体,鲍林第二规则电价规则指出：“在一个稳定的离子晶体结构中，每一个负离子电荷数等于或近似等于相邻正离子分配给这个负离子的静电键强度的总和，其偏差1/4价”。 静电键强度 S= ， 则负离子电荷数 。,电价规则有两个用途：其一，判断晶体是否稳定；其二，判断共用一个顶
11、点的多面体的数目。,在CaTiO3结构中，Ca2+、Ti4+、O2-离子的配位数分别为12、6、6。O2-离子的配位多面体是OCa4Ti2，则O2-离子的电荷数为4个2/12与2个4/6之和即等于2，与O2-离子的电价相等，故晶体结构是稳定的。 一个SiO4四面体顶点的O2-离子还可以和另一个SiO4四面体相连接（2个配位多面体共用一个顶点），或者和另外3个MgO6八面体相连接（4个配位多面体共用一个顶点），这样可使O2-离子电价饱和。,（A）钙钛矿（CaTiO3）型的结构（B）钙钛结构中配位多面体联接和Ca2+配位数为12的情况,鲍林第三规则多面体共顶、共棱、共面规则，其内容是：“在一个配位
12、结构中，共用棱，特别是共用面的存在会降低这个结构的稳定性。其中高电价，低配位的正离子的这种效应更为明显”。假设两个四面体共顶连接时中心距离为1，则共棱、共面时各为0.58和0.33。若是八面体，则各为1，0.71和0.58。两个配位多面体连接时，随着共用顶点数目的增加，中心阳离子之间距离缩短，库仑斥力增大，结构稳定性降低。因此，结构中SiO4只能共顶连接，而AlO6却可以共棱连接，在有些结构，如刚玉中，AlO6还可以共面连接。,鲍林第四规则不同配位多面体连接规则，其内容是：“若晶体结构中含有一种以上的正离子，则高电价、低配位的多面体之间有尽可能彼此互不连接的趋势”。例如，在镁橄榄石结构中，有S
13、iO4四面体和MgO6八面体两种配位多面体，但Si4+电价高、配位数低，所以SiO4四面体之间彼此无连接，它们之间由MgO6八面体所隔开。,镁橄榄石的晶体结构,鲍林第五规则节约规则，其内容是：“在同一晶体中，组成不同的结构基元的数目趋向于最少”。例如，在硅酸盐晶体中，不会同时出现SiO4四面体和Si2O7双四面体结构基元，尽管它们之间符合鲍林其它规则。这个规则的结晶学基础是晶体结构的周期性和对称性，如果组成不同的结构基元较多，每一种基元要形成各自的周期性、规则性，则它们之间会相互干扰，不利于形成晶体结构。,同质多晶转变,在同质多晶中，由于各个变体是在不同的热力学条件下形成的，因而各个变体都有自
14、己稳定存在的热力学范围。当外界条件改变到一定程度时，各变体之间就可能发生结构上的转变，即发生同质多晶转变 。根据转变时速度的快慢和晶体结构变化的不同，可将多晶转变分为两类：位移性转变和重建性转变。,位移性转变仅仅是结构畸变，转变前后结构差异小，转变时并不打开任何键或改变最邻近的配位数，只是原子的位置发生少许位移，使次级配位有所改变，如图1-9所示的高对称结构（a）向（b）和（c）结构的转变。由于位移性转变仅仅是键长和键角的调整，未涉及旧键破坏和新键形成，因而转变速度很快，常在一个确定稳定下发生。位移性转变也称为高低温性转变。-石英和-石英在573的晶型转变属于位移性转变。,重建性转变不能简单地
15、通过原子位移来实现，转变前后结构差异大，必须打开原子间的键，形成一个具有新键的结构，如图1-9中（a）到（d）的转变。因为打开旧键并重新组成新键需要较大的能量，所以重建性转变的速度很慢。高温型的变体经常以介稳状态存在于室温条件下。如-石英和-磷石英之间的转变。加入矿化剂可以加速这种转变的进行。,多晶转变类型,晶系与点阵类型,晶格特征参数确定之后，晶胞和由它表示的晶格也随之确定，方法是将该晶胞沿三维方向平行堆积即构成晶格。空间点阵中所有阵点的周围环境都是相同的，或者说，所有阵点都具有等同的晶体学位置。布拉菲（Bravais）依据晶格特征参数之间关系的不同，把所有晶体的空间点阵划归为7类，即7个晶
16、系，见表1-1。按照阵点（结点）在空间排列方式不同，有的只在晶胞的顶点，有的还占据上下底面的面心，各面的面心或晶胞的体心等位置，7个晶系共包括14种点阵，称为布拉菲点阵（Bravais lattice ）。,布拉菲点阵的结构特征,晶面及其表征,晶面：晶体点阵在任何方向上可分解为相互平行的结点平面，这样的结点平面称为晶面。晶面上的结点，在空间构成一个二维点阵。同一取向上的晶面，不仅相互平行、间距相等，而且结点的分布也相同。不同取向的结点平面其特征各异。 任何一个取向的一系列平行晶面，都可以包含晶体中所有的质点。晶面指数：结晶学中经常用（hkl）来表示一组平行晶面，称为晶面指数。数字hkl是晶面在
17、三个坐标轴（晶轴）上截距的倒数的互质整数比。,典型晶体结构一、AX型结构， 二、AX2型结构， 三、A2X3型结构， 四、 ABO3型结构，五、 AB2O4型（尖晶石）结构,AX型化合物的结构类型与r+/r-的关系,NaCl晶胞图,CsCl晶胞图,闪锌矿结构,（a）晶胞结构,（c）ZnS4分布及连接,（b）（001）面上的投影,纤锌矿结构六方柱晶胞,AX2型结构类型与r+/r-的关系,萤石型结构,（a）晶胞结构图,（b）CaF8立方体及其连接,（c）FCa4四面体及其连接,刚玉（-Al2O3）型结构,钙钛矿型晶体结构,（a）晶胞结构,（b）反映Ca2+配位的晶胞结构（另一种晶胞取法）,（c）T
18、iO6八面体连接,钙钛矿型结构自发极化的微观机制 对于理想的单晶体而言，如果不存在外电场时，单位晶胞中的正负电荷中心不重合，具有一定的固有偶极矩，称为自发极化。由于晶体的周期性，单位晶胞的固有偶极矩自发地在同一方向上整齐排列，使晶体出现极性而处于自发极化状态。 实际晶体，即使是单晶体，内部或多或少总存在缺陷，使得单位晶胞的固有偶极矩不可能在整个晶体范围内整齐排列，晶体内存在着一系列自发极化方向不同的区域。自发极化方向相同的晶胞组成的小区域称为电畴 。,主要由于晶胞中某些离子发生位移，造成正负电荷中心不重合，从而产生偶极矩。产生自发极化必须满足：离子位移后固定在新位置上的力大于位移后的恢复力。
19、在无外电场作用下，使离子固定在新位置上的力，只能是离子位移后产生的强大的内电场。而内电场和恢复力的大小都与晶体结构密切相关。,单位晶胞中的固有偶极矩是如何产生的？,BaTiO3晶体具有钙钛矿型结构，当温度稍高于120时，立方BaTiO3的晶胞参数a=0.401nm，Ti4+和O2-中心的距离为a/2=0.2005nm，而Ti4+和O2-离子半径之和是0.196nm，还有0.0045nm的间隔，即Ti4+离子体积比氧八面体空隙体积小，见图1-28，因此，Ti4+离子发生位移后的恢复力较小。由于Ti4+电价高，当Ti4+向某一O2-靠近时，使O2-的电子云变形，发生强烈的电子位移极化，该电场促使T
20、i4+进一步位移。这种相互作用直到外层电子云相互渗透后产生的排斥力（恢复力）与内电场力（极化力）相平衡为止。Ti4+、O2-相互作用所形成的内电场很大，完全可能超过Ti4+位移不大时所产生的恢复力，因此，在一定条件下就有可能使Ti4+在新位置上固定下来，使单位晶胞中正负电荷中心不重合，产生偶极矩。,图1-28 BaTiO3 （a）和CaTiO3 （b）结构的剖面图,自发极化与结构的关系 为什么钛酸钙不存在自发极化现象？ 在室温下，钛酸钙的晶胞参数a=0.38nm，钛、氧离子中心间距为0.19nm，比钛、氧离子半径之和小0.006nm。这说明氧八面体空隙比钛离子小得多，钛离子位移后恢复力很大，无
21、法在新位置上固定下来，因此不会出现自发极化。 金红石结构中，虽然氧八面体中心有高价阳离子Ti4+离子，但没有Ti-O-Ti离子直线，极化无法产生连锁反应向前扩展而形成电畴，因此不能产生自发极化，故金红石晶体不是铁电体。,在钙钛矿型结构中，除钛酸钡以外的很多晶体都存在自发极化，具有铁电效应，这与结构中存在氧八面体有关。氧八面体空隙越大，中心阳离子半径越小，电价越高，晶体越容易产生自发极化。要发生自发极化，除了离子位移后具有强大的内电场，较小的恢复力外，氧八面体以共顶方式连接构成氧-高价阳离子直线（B-O-B）也是非常重要的条件。,为什么钛酸钡晶体中只有反平行和垂直两类电畴?在理想情况下，电畴从形
22、成中心开始一直可以扩展到整个晶体。实际晶体中，极化从某一中心扩展到晶格缺陷附近，离子间的内电场出现了间断。这时，另一个自发极化中心出现并按不同方向扩展，结果在晶体内出现一系列方向不同的电畴。由于钛酸钡晶体中的氧离子位于相互垂直的三个轴上，因此不同电畴中钛离子的自发位移方向只能是互相反平行和垂直的。,在温度高于120时，BaTiO3晶体的自发极化将消失，从自发极化状态过渡到非自发极化状态，晶体由铁电体变成顺电体，此时的温度称为居里温度。晶体中的质点总是在其平衡位置附近作微小的热振动。当温度高于120时，氧八面体中心的钛离子的热振动能量较高，钛离子位移后形成的内电场不足以使钛离子固定在新位置上，不
23、能使周围晶胞中的钛离子沿同一方向产生位移，这时，氧八面体中心的钛离子向周围6个氧离子靠近的几率相等，总体来看，钛离子仍然位于氧八面体的中心，不会偏向某一个氧离子。,自发极化与温度的关系,当温度低于120时，钛离子的热振动能量降低。其中热振动能量低于平均能量的那些钛离子，不足以克服位移后所形成的内电场的作用力，就会向某一氧离子靠近，例如向z轴方向的氧离子A靠近，如图1-29所示，产生了自发极化。这时，只要周围晶格中的钛离子的平均热运动能量比较低，则这种自发极化就会波及到周围晶胞，使附近的钛离子沿同一方向发生极化，产生了自发极化方向相同的小区域电畴。由于是单轴方向发生畸变，晶胞在钛离子位移的方向z
24、轴（即c轴）伸长，晶体结构由立方晶系向正方晶系转变。,AB2O4型（尖晶石，spinal）结构,AB2O4型晶体以尖晶石为代表，式中A为2价，B为3价正离子。尖晶石（MgAl2O4）结构属于立方晶系。结构中O2-作面心立方最紧密堆积，Mg2+填充在四面体空隙，Al3+离子占据八面体空隙。在尖晶石结构中，如果A离子占据四面体空隙，B离子占据八面体空隙，称为正尖晶石。反之，如果半数的B离子占据四面体空隙，A离子和另外半数的B离子占据八面体空隙，则称为反尖晶石。如果用( )表示四面体位置，用 表示八面体位置，则正反尖晶石结构式可表示为：(A)B2O4正尖晶石，(B)ABO4反尖晶石。,尖晶石（MgA
25、l2O4）的结构,硅酸盐晶体的组成表征、结构特点及分类,在地壳中形成矿物时，由于成矿的环境不可能十分纯净，矿物组成中常含有其它元素，加之硅酸盐晶体中的正负离子都可以被其它离子部分或全部地取代，这就使得硅酸盐晶体的化学组成甚为复杂。因此，在表征硅酸盐晶体的化学式时，通常有两种方法：一种是所谓的氧化物方法，另一种是无机络盐表示法。,氧化物方法：即把构成硅酸盐晶体的所有氧化物按一定的比例和顺序全部写出来，先是1价的碱金属氧化物，其次是2价、3价的金属氧化物，最后是SiO2。例如，钾长石的化学式写为 K2OAl2O36SiO2； 无机络盐表示法：把构成硅酸盐晶体的所有离子按照一定比例和顺序全部写出来，
26、再把相关的络阴离子用 括起来。先是1价、2价的金属离子，其次是Al3+和Si4+，最后是O2-或OH。如钾长石为KAlSi3O8。,（1）构成硅酸盐晶体的基本结构单元SiO4四面体。Si-O-Si键是一条夹角不等的折线，一般在145o左右。（2）SiO4四面体的每个顶点，即O2-离子最多只能为两个SiO4四面体所共用。（3）两个相邻的SiO4四面体之间只能共顶而不能共棱或共面连接。（4）SiO4四面体中心的Si4+离子可部分地被Al3+ 所取代。,硅酸盐晶体结构的共同特点：,硅酸盐晶体化学式中不同的Si/O比对应基本结构单元之间的不同结合方式。X射线结构分析表明，硅酸盐晶体中SiO4四面体的结
27、合方式有岛状、组群状、链状、层状和架状等五种方式。硅酸盐晶体也分为相应的五种类型，其对应的Si/O由1/4变化到1/2，结构变得越来越复杂，见表1-8。,硅酸盐晶体结构类型与Si/O比的关系,岛状结构,SiO4四面体以孤岛状存在，各顶点之间并不互相连接，每个O2-一侧与1个Si4+连接，另一侧与其它金属离子相配位使电价平衡。结构中Si/O比为1：4。 岛状硅酸盐晶体主要有锆石英ZrSiO4、镁橄榄石Mg2SiO4、蓝晶石Al2O3SiO2、莫来石3Al2O32SiO2以及水泥熟料中的-C2S、-C2S和C3S等。,镁橄榄石结构,（a）（100）面上的投影图,（b）（001）面上的投影图,（c）
28、立体侧视图,组群状结构,组群状结构是2个、3个、4个或6个SiO4四面体通过共用氧相连接形成单独的硅氧络阴离子团，硅氧络阴离子团之间再通过其它金属离子连接起来，所以，组群状结构也称为孤立的有限硅氧四面体群。有限四面体群中连接两个Si4+离子的氧称为桥氧，由于这种氧的电价已经饱和，一般不再与其它正离子再配位，故桥氧亦称为非活性氧。相对地只有一侧与Si4+离子相连接的氧称为非桥氧或活性氧。,孤立的有限硅氧四面体群,双四面体Si2O76-,三节环Si3O96-,四节环Si4O128-,六节环Si6O1812-,硅氧四面体所构成的链,（a）单链结构 （b）双链结构 （c）（d）（e）为从箭头方向观察所
29、得的投影图,层状结构硅氧四面体,（a）立体图,（b）投影图,层状结构硅酸盐晶体中硅氧四面体层和铝氧八面体层的连接方式,（）：型,（）：型,层状硅酸盐矿物结构变化,滑石Mg3Si4O10（OH）2叶腊石Al2Si4O10（OH）2蒙脱石Al2Si4O10(OH)2nH2O高岭石Al4Si4O10(OH)8)白云母KAl2AlSi3O10（OH）2金云母KMg3AlSi3O10(OH)2；氟金云母KMg3AlSi3O10F2黑云母K ( Mg，Fe )3AlSi3O10(OH )2珍珠云母CaAl2Al2Si2O10 (OH ) 2,架状结构,架状结构中硅氧四面体的每个顶点均为桥氧，硅氧四面体之间
30、以共顶方式连接，形成三维“骨架”结构。结构的重复单元为SiO2，作为骨架的硅氧结构单元的化学式为SiO2n。其中Si/O为1：2。 当硅氧骨架中的Si被Al取代时，结构单元的化学式可以写成AlSiO4或AlSi3O8，其中（Al+Si）：O仍为1：2。此时，由于结构中有剩余负电荷，一些电价低、半径大的正离子（如K+、Na+、Ca2+、Ba2+等）会进入结构中。典型的架状结构有石英族晶体，化学式为SiO2，以及一些铝硅酸盐矿物，如霞石NaAlSiO4、长石（Na，K）AlSi3O8、方沸石NaAlSi2O6H2O等沸石型矿物等。,石英族晶体的结构,SiO2晶体具有多种变体，常压下可分为三个系列：
31、石英、鳞石英和方石英。它们的转变关系如下： 870 1470 1723 -石英 -鳞石英 -方石英 熔体 573 160 268 -石英 -鳞石英 -方石英 117 -鳞石英,硅氧四面体的连接方式,（a）-方石英（存在对称中心）,（b）-鳞石英（存在对称面）,（c）-石英（无对称中心和对称面）,晶体结构缺陷,通常把晶体点阵结构中周期性势场的畸变称为晶体的结构缺陷。晶体结构缺陷的类型 ：点缺陷线缺陷面缺陷固溶体,点缺陷,重点掌握：1.点缺陷的符号表征：Kroger-Vink符号 2.缺陷反应方程式的写法,书写缺陷反应方程式时，应该遵循下列基本原则： （1）位置关系（2）质量平衡（3）电中性,弗仑
32、克尔缺陷（Frenkel defect）和肖特基缺陷（Schottky defect）,线缺陷和面缺陷掌握：刃位错、螺位错的特征伯格斯矢量的确定及表示位错的滑移和攀移小角度晶界和大角度晶界,固溶体的分类,（一）、 根据外来组元在主晶相中所处位置 ，可分为置换固溶体和间隙固溶体。（二）、按外来组元在主晶相中的固溶度，可分为连续型(无限型)固溶体和有限型固溶体。,形成置换固溶体的影响因素 1. 原子或离子尺寸的影响 2、晶体结构类型的影响 3、离子类型和键性 4、电价因素,形成固溶体后对晶体性质的影响,1、 稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生2、活化晶格 3、固溶强化4、形成固溶体后对材料物理性质的
33、影响,固溶体类型的实验判别,对于金属氧化物系统，最可靠而简便的方法是写出生成不同类型固溶体的缺陷反应方程，根据缺陷方程计算出杂质浓度与固溶体密度的关系，并画出曲线，然后把这些数据与实验值相比较，哪种类型与实验相符合即是什么类型。,理论密度计算 计算方法1）先写出可能的缺陷反应方程式； 2）根据缺陷反应方程式写出固溶体 可能的化学式3）由化学式可知晶胞中有几种质点，计算出晶胞中i质点的质量：据此，计算出晶胞质量W：,非化学计量化合物,由于负离子缺位，使金属离子过剩 （TiO2-x， ZrO2-x）由于间隙正离子，使金属离子过剩（Zn1+xO， Cdl+xO）由于存在向隙负离子，使负离子过剩 （ UO2+x ）由于正离子空位的存在，引起负离子过剩（ Fe1-xO）要求会写方程式,玻璃结构,要求掌握1.玻璃结构假说2.玻璃结构参数计算3.玻璃的形成过程与条件（热力学、动力学、结晶化学）4.熔体的粘度性质,
