第2章 材料科学固体中的相结构.ppt

§ 2.3.2 硅酸盐结构的特点及分类 ⑵链状硅酸盐 ? 由大量硅氧四面体通 过共顶连接而形成的 一维结构。 ? 有单链结构和双链结 构两种形式。 § 2.3.2 硅酸盐结构的特点及分类 ⑶层状硅酸盐 ? 由大量的、底面在同一平面上的硅氧四面体通过在该平 面上共顶连接而形成的具有六角对称的二维结构。 § 2.3.2 硅酸盐结构的特点及分类 ⑷骨架状硅酸盐 ? 由硅氧四面体在空间组成的三维网络 结构。 ? 架状结构中每一个氧都是桥氧， [SiO 4 ] 4- 之间直接有桥氧相连，整 个结构就是由 [SiO 4 ] 4- 连接成的三 维骨架。 ? 石英族晶体即属于架状结构，通式为 SiO 2 。当石英结构中有 A1 3+ 取代 Si 4+ 时， K + 、 Na + 、 Ca 2+ 、 Ba 2+ 等 离子将引入结构以平衡电价，形成长 石族、霞石和沸石等，它们也以架状 结构存在。 § 2.3.2 硅酸盐结构的特点及分类 ? 石英族晶体中重要的晶形是石英、鳞石英和方石英 ( 白硅石 ) 。 这三种形式的硅石都是以硅氧四面体连成骨架，只是四面体的连 接方式有些不同，它们各有一定的稳定温度范围： 石英 鳞石英 方石英 熔融 ? 这三种硅石形式之间的转变需要改变原有的硅氧四面体骨架，破 坏硅 - 氧 - 硅键，然后形成新的骨架。 ? β - 石英、 β - 鳞石英和 β - 方石英结构上的主要差别是硅氧四面体 之间的连接方式不同。 在 β - 方石英中，两个共顶的硅氧四面体 相连，相当于以共用氧为对称中心。在 β - 鳞石英中，两个共顶 的硅氧四面体之间相当于有一对称面，而在 β - 石英中，相当于 在 β - 方石英结构基础上 Si-O-Si 键角由 180 °转变为 150 °。 ? ? ? ? ? C 870 ? ? ? ? ? C 1470 ? ? ? ? ? C 1710 第二章 固体中的相结构 § 2.1 固溶体 § 2.2 金属间化合物 § 2.3 陶瓷晶体相 § 2.4 玻璃相 § 2.5 分子相 第二章 固体中的相结构 ⑴ 合金 ---- 由两种或两种以上的金属或金属与非金属，经过熔炼、 烧结或其它方法组合而成并具有金属特性的物质。 (2) 合金相（简称相） ---- 合金中具有同一聚集状态、同一结构，以及成分性质完 全相同的均匀组成部分。 ? 不同相主要区别： ① 晶体结构不同； ② 结构相同，成分有显著差别。 1 第二章 固体中的相结构 ? 单相合金 ---- 在固态下只有一个相。 ? 固体纯金属、聚乙烯等。 ? （二相）多相合金 ---- 合金中可能存在（二相）多 个相。 ? 合金相结构 ---- 合金相中原子具体的排列规 律，即相的晶体结构。 ? 钢（α和 Fe 3 C ）、普通陶瓷 （晶相、玻璃相、气相）等 （ 3 ）合金相的分类 ? 按照晶体结构的不同，可以将合金相分为固 溶体和化合物两类。 § 2.1 固熔体 2.1.1 固熔体 (1) 什么是固熔体 ? 固态下一种组元（熔 质）熔解在另一种组 元（熔剂）中而形成 的新相。 点阵类型和 溶剂点阵类型相同。 (2) 固熔体分类 ? 按占据位置分： 置换 固熔体、间隙固熔体。 图 纯铜的晶体结构 图 Cu-Ni 置换固溶体 图 间隙固溶体 § 2.1 固熔体 ? 按溶解度大小分： 无限固熔体、有限固熔 体 ? 按组元原子排列： 无序固熔体、有序固熔体 图 形成无限固溶体时两组元原子连续置换示意图 ? 置换式固溶体在一定条件下可能是无限固溶体，但间隙固溶体 都是有限固溶体。 ? 短程有序： 溶质原子明显地有规律只存在于局部范围内。 ? 长程有序（超结构或超点阵）： 溶质原子在大范围内明显地有规律 排列。 ? 有序化转变： 在一定条件下，即在特定成份和温度下，具有短程有 序的固溶体会转变为长短有序固溶体的转变。 § 2.1.2 置换固熔体 2.1.2 置换固熔体 ? 固熔度三大经验规律： ①如果形成合金的元素其原子半径之差对熔剂原子半 径的比 ( 取绝对值 ) 超过 14 ％～ 15 ％，则固熔度 ( 摩 尔分数 ) 极为有限； ②熔剂和熔质的电化学性质相近； ③两个给定元素的相互固熔度 ( 摩尔分数 ) 是与它们各 自的原子价有关。 § 2.1.2 置换固熔体 （ 1 ）原子尺寸因素 ? 所谓原子尺寸因素 ，是指形成固溶体的熔质原子半 径与溶剂原子半径的相对差值大小，常以△ r 表示。 △ r=(r A - r B ) / r A 其中， r A 、 r B 分别表示熔剂和熔质原子的半径。 ? 原子尺寸差越小 , 越易形成置换固熔体 , 且熔解度越 大。当△ r<15% 时，有利于大量互溶。 图 形成置换固溶体时的点阵畸变 ? △