固体中的相结构ppt课件.ppt

第二章固体中的相结构 基本概念 合金 两种或两种以上的金属 或金属与非金属经一定方法合成的具有金属特性的物质 组元 组成合金最基本的物质 如一元 二元 三元合金 可以是元素 也可以是化合物 合金系 给定合金以不同的比例而合成的一系列不同成分合金的总称 如Fe C Fe Cr等 相 任一给定的物质系统中 具有同一化学成分 同一原子聚集态和性质的均匀连续组成部分 相的分类 固溶体 化合物 陶瓷晶体相 玻璃相 分子相 2固体中的相结构 2 1 1什么是固溶体 固溶体 固态下一种组元溶解在另一种组元中形成的新相 晶格与溶剂晶格类型相同 溶剂 溶质 固溶度 固溶体分类 置换固溶体 间隙固溶体无限固溶体 有限固溶体无序固溶体 有序固溶体 第一节固溶体 置换固溶体 溶质原子位于晶格点阵位置的固溶体 Hume Rothery三大经验规律 溶剂 溶质原子半径之差与溶剂原子半径比超过14 15 时 固溶度极为有限 溶剂和溶质的电化学性质相近 固溶度与元素的原子价有关 影响固溶度的因素原子尺寸因素 原子半径差越小 固溶度越大 晶体结构因素 结构相同 溶解度大负电性因素 化学亲和力 电负性差越大 溶解度大电子浓度因素 电子浓度e a越大 溶解度越小 第一节固溶体 2 1 2置换固溶体 第一节固溶体 2 1 2置换固溶体 间隙固溶体 原子半径小于0 1nm的非金属元素溶入到溶剂金属晶体点阵的间隙中形成的固溶体 溶解度一般都很小 只能形成有限固溶体 典型间隙固溶体 碳溶于 Fe Fe形成固溶体 第一节固溶体 2 1 3间隙固溶体 有序固溶体有确定的化学成分 可用化学式表示 有序化 有序化温度 第一节固溶体 2 1 4有序固溶体 固溶体的强度和硬度高于纯组元 塑性则较低 固溶强化 由于溶质原子的溶入而引起的强化效应 间隙固溶体的强化效果高于置换固溶体原因 柯氏气团溶质和溶剂原子尺寸相差越大或固溶度越小 固溶强化越明显 有序强化 有序状态的强度高于无序状态 物理性能的变化 随溶质原子的增多 电阻升高 例题2 1 1 p59 第一节固溶体 2 1 5固溶体的性能 金属间化合物 中间相 金属与金属或金属与类金属之间所形成的化合物 类型 正常价化合物 符合原子价规则的化合物 AmBn电子化合物 电子相 按照一定电子浓度值形成 间隙化合物 受原子尺寸因素控制 第二节金属间化合物 2 2金属间化合物 符合原子价规则 AmBn mec n 8 eA 电负性差对其形成其主要作用 差值越大 稳定性越高 键型 随电负性差的减小 分别形成离子键 共价键 金属键 晶体结构不同于组元 性能特点 熔点 硬度及脆性较高 形成元素 金属元素与 A A A族元素 2 2 1正常价化合物 第二节金属间化合物 不遵守化合价规律 按一定电子浓度值形成 电子浓度不同 晶格类型不同 相 电子浓度 3 221 1321 12结构 bcc复杂立方密排六方键型 金属键 金属 金属 有金属特性 可用化学式表示 但成分可在一定范围内变化 形成元素 B族或过渡族金属元素与 B A A族元素 2 2 2电子化合物 第二节金属间化合物 受原子尺寸因素控制形成元素 过渡族金属与原子半径很小的非金属元素 简单间隙化合物 间隙相 Rx RM0 59 结构复杂 主要是铁 钴 铬 锰的化合物 如Fe3C 2 2 3间隙化合物 第二节金属间化合物 力学性能 高硬度 高熔点 低塑性特殊的物理化学性质 具有电学 磁学 声学性质等 可用于半导体材料 形状记忆材料 储氢材料等 例题2 2 2 p63 2 2 4金属化合物的特性 第二节金属间化合物 2 3陶瓷晶体相 按用途可分为 结构陶瓷 利用其力学性能 强度 叶片 活塞 韧性 切削刀具 硬度 研磨材料 功能陶瓷 利用其物理性能 精细功能陶瓷 导电 气敏 湿敏 生物 超导陶瓷等 功能转换陶瓷 压电 光电 热电 磁光 声光陶瓷等 按结构可分为 氧化物陶瓷 硅酸盐陶瓷特点 结合键 以离子键为主 可含有一定比例的共价键 成分 确定 可用分子式表示 性质 具有典型的非金属性质 第三节陶瓷晶体相 2 3 1氧化物结构 1 AB型化合物的结构 NaCl结构 闪锌矿结构 硫锌矿结构 第三节陶瓷晶体相 2 AB2型化合物的结构 面心立方 萤石等 金红石型结构 2 3 1氧化物结构 3 A2B3型化合物的结构 简单六方 刚玉 Al2O3 Fe2O3 Cr2O3 Ti2O3 V2O3 4 ABO3型化合物的结构 简单立方 钙钛矿 CaTiO3 BaTiO3 PbTiO3 第三节陶瓷晶体相 2 3 1氧化物结构 5 AB2O4型结构 尖晶石 MgAl2O4 面心立方 第三节陶瓷晶体相 2 3 2硅酸盐结构的特点及分类 硅酸盐结构的特点a基本结构单元 SiO4 b结合键与结构 主要是离子键结合 含一定比例的共价键 硅位于氧四面体的间隙 c每个氧最多被两个多面体共有 氧在两个四面体之间充当桥梁作用 称为氧桥 第三节陶瓷晶体相 2 3 2硅酸盐结构的特点及分类 硅酸盐结构分类a岛状硅酸盐 含有限Si O团的硅酸盐 包括含孤立Si O团和含成对或环状Si O团两类 b链状硅酸盐 Si O团共顶连接成一维结构 又含单链和双链两类 c层状硅酸盐 Si O团底面共顶连接成二维结构 d骨架状硅酸盐 Si O团共顶连接成三维结构 第三节陶瓷晶体相 2 3 2硅酸盐结构的特点及分类 例题 第三节陶瓷晶体相 2 4玻璃相 玻璃 从液态凝固下来的 结构与液态连续的非晶态固体 形成玻璃的条件 内部条件 黏度外部条件 冷却速度结构 长程无序 短程有序 1 连续无轨网络模型 2 无规密堆模型 3 无轨则线团模型 性能 1 各向同性 2 无固定熔点 3 高强度 高耐蚀性 高导磁率 金属 第四节玻璃相 2 5 1大分子及其构成 高分子化合物 由一种或多种化合物聚合而成的相对分子质量很大的化合物 又称聚合物或高聚物 分类 按相对分子质量 低分子聚合物 5000 按组成物质 分为有机聚合物和无机聚合物 化学组成 以氯乙烯聚合成聚氯乙烯为例 1 单体 组成高分子化合物的低分子化合物 2 链节 组成大分子的结构单元 3 聚合度n 大分子链中链节的重复次数 第五节分子相 2 5 1大分子及其构成 合成 1 加聚反应a概念 由一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的反应 其产物为聚合物 b组成 与单体相同 反应过程中没有副产物 c分类均加聚反应 由一种单体参与的加聚反应 生成均聚物 共加聚反应 由两种或两种以上单体参与的加聚反应 生成共聚物 2 缩聚反应a概念 由一种或多种单体相互混合而连接成聚合物 同时析出某种低分子化合物的反应 b分类均缩聚反应 由一种单体参加的缩聚反应 生成均缩聚物 共缩聚反应 由两种或两种以上单体参加的缩聚反应 生成共缩聚物 第五节分子相 2 5 2高聚物的结构 结构单元的化学组成表2 11结构单元的键接方式和构型均聚物中单体的连接方式 头 尾连接 头 头或尾 尾相连 无轨连接 共聚物中单体的连接方式 无轨共聚 ABBABBABA交替共聚 ABABABAB嵌段共聚 AAAABBAAAABB接枝共聚 AAAAAAAAAAABBBBBB 第五节分子相 2 5 2高聚物的结构 结构单元的键接方式和