材料化学第2章材料的结构课件

第2章材料的结构Chapter2StructureofMaterials2/16/20241精选课件ppt化学组成组织结构材料性能材料应用合成与加工Relationship2/16/20242精选课件ppt本章内容2.1元素和化学键2.2晶体学基本概念2.3晶体材料的结构2.4晶体缺陷2.5固溶体2/16/20243精选课件ppt2.1元素和化学键元素及其性质原子间的键合原子间的相互作用与键能2/16/20244精选课件ppt元素单质化合物材料2.1.1元素及其性质2/16/20245精选课件ppt地球上一些元素的相对丰度元素相对丰度元素相对丰度氧(O)466,000氟(F)300硅(Si)277,200锶(Sr)300铝(Al)81,300钡(Ba)250铁(Fe)50,000锆(Zr)220钙(Ca)36,300铬(Cr)200钠(Na)28,300钒(V)150钾(K)25,900锌(Zn)132镁(Mg)20,900镍(Ni)80钛(Ti)4,400钼(Mo)15氢(H)1,400铀(U)4磷(P)1,180汞(Hg)0.5锰(Mn)1,000银(Ag)0.1硫(S)520铂(Pt)0.005碳(C)320金(Au)0.005氯(Cl)314氦(He)0.0032/16/20246精选课件ppt周期表中各元素在室温下的状态2/16/20247精选课件ppt第一电离能（FirstIonizationEnergy,I1）——从气态原子移走一个电子使其成为气态正离子所需的

最低能量。同周期主族：从左至右，Z逐渐增大，I1也逐渐增大。稀有气体I1最大。同周期副族：从左至右，Z增加不多，原子半径减小缓慢，其I1增加不如主族元素明显。同一主族：从上到下，Z增加不多，但原子半径增加，所以I1由大变小。同一副族电离能变化不规则。2/16/20248精选课件ppt——气态原子俘获一个电子成为一价负离子时所产生的能量变化。形成阴离子时放出能量，则EA为正； 吸收能量则EA为负。EA的大小涉及核的吸引和核外电荷相斥两个因素，故同一周期和同一族元素都没有单调变化规律。大体上，同周期元素的电子亲和势从左到右呈增加趋势（更负），而同族元素的电子亲和势变化不大。电子亲和势（ElectronAffinity,EA）2/16/20249精选课件ppt——衡量原子吸引电子能力的一个化学量同一周期的元素，从左到右电负性逐渐增大；同族元素电负性从上到下逐渐减小。电负性（Electronegativity）2/16/202410精选课件ppt原子及离子半径（AtomicandIonicRadii）从左到右，有效核电荷逐渐增大，内层电子不能有效屏蔽核电荷，外层电子受原子核吸引而向核接近，导致原子半径减小。所以从左到右，原子半径趋于减小。而从上到下，随着电子层数的增加，原子半径增大。对于离子来说，通常正离子半径小于相应的中性原子，负离子的半径则变大。2/16/202411精选课件ppt电离能电子亲和势原子及离子半径电负性2/16/202412精选课件pptMetallicbondIonicbondCovalentbondHydrogenbondVanderWaalsbonding2.1.2原子间的键合2/16/202413精选课件ppt（1）Metallicbond2/16/202414精选课件pptCharacteristic&properties高导电率和高导热率不透明性金属表面的高反射性延展性金属键的特点既无饱和性也无方向性金属的特性电子的离域性键的球对称性质2/16/202415精选课件ppt金属键示意图2/16/202416精选课件ppt离子键的特点Attention：既无饱和性也无方向性

离子化合物的特性配位数高、堆积致密

本质上可以归结于静电引力（2）Ionicbond2/16/202417精选课件pptNaCl的离子键2/16/202418精选课件ppt离子键CsCl结构示意图2/16/202419精选课件ppt离子键的形成2/16/202420精选课件ppt库仑引力与离子间距离的关系2/16/202421精选课件ppt离子间作用力与离子间距离的关系2/16/202422精选课件ppt两个原子共有最外壳层电子的键合（3）Covalentbond2/16/202423精选课件ppt共价键的特点方向性和饱和性

共价键晶体的特性

很高的熔点和硬度良好的光学特性不良的导电性2/16/202424精选课件pptExample共价键示意图2/16/202425精选课件ppt金刚石中的共价键2/16/202426精选课件ppt金刚石的结构2/16/202427精选课件ppt甲烷的电子层结构2/16/202428精选课件ppt共价键的断裂2/16/202429精选课件ppt两个条件分子中必须含氢

另一个元素必须是显著的非金属元素(电负性大、原子半径小)有饱和性和方向性（4）Hydrogenbond2/16/202430精选课件ppt水分子之间的氢键2/16/202431精选课件ppt

电中性的分子之间的长程作用力-orientationforce,inductionforceanddispersionforceJohannesDiderikVanderWaals1837–1923TheNobelPrizeinPhysics1910“forhisworkontheequationofstateforgasesandliquids”(5)VanderWaals

bonding-无方向性和饱和性2/16/202432精选课件ppt氩原子间的

范德华键形成示意图2/16/202433精选课件ppt碘晶体结构示意图2/16/202434精选课件ppt范德华键范德华键分子链受力滑动聚氯乙烯

分子间的范德华键2/16/202435精选课件ppt物理键化学键离子键共价键金属键范德华键氢键Comparison2/16/202436精选课件ppt类型作用力来源键合强弱形成晶体的特点离子键原子得、失电子后形成负、正离子，正负离子间的库仑引力最强无方向性键、高配位数、高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、固态不导电、熔态离子导电共价键相邻原子价电子各处于相反的自旋状态，原子核间的库仑引力强有方向性键、低配位数、高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数、塑性较差、在熔态也不导电金属键自由电子气与正离子实之间的库仑引力较强无方向性键、结构密堆、配位数高、塑性较好、有光泽而不透明、良好的导热、导电性范德华键原子间瞬时电偶极矩的感应作用最弱无方向性键、结构密堆、绝缘，一般沸点低(聚合物分子链间范德华力总和大除外)氢键氢原子核与极性分子间的库仑引力弱有方向性(较范德华力大)，m.p.和b.p.比仅范德华力物质的高各种结合键主要特点比较2/16/202437精选课件ppt实际材料中的结合键2/16/202438精选课件ppt吸引能（attractiveenergy，EA）：源于原子核与电子云间的静电引力离子：m=1分子：m=6排斥能（repulsiveenergy，ER）：源于两原子核之间以及两原子的电子云之间相互排斥惰性气体离子核外层电子构型n惰性气体离子核外层电子构型nHe1s25Kr3d104s24p610Ne2s22p67Xe4d105s25p612Ar3s23p69总势能（potentialenergy）：吸引能与排斥能之和n：排斥指数2.1.3原子间的相互作用与键能(1)势能阱（PotentialEnergyWell）2/16/202439精选课件ppt势能阱示意图势能阱键长r0——平衡键合距离较深的势能阱表示原子间结合较紧密，其对应的材料就较难熔融，并具有较高的弹性模量和较低的热膨胀系数。2/16/202440精选课件ppt41形成正负离子所需能量离子键形成过程中的总势能：

在平衡位置的势能E0

（2）键能计算2/16/202441精选课件ppt例：NaCl的键能计算离子形成能吸引能EA,0类比，可得：排斥能ER,0键能E0推导？2/16/202442精选课件ppt2.2.1晶体与非晶体非晶体固态物质原子或分子聚集状态不同

晶体2.2晶体学基本概念2/16/202443精选课件pptConcepts长程有序Long-rangeorder晶体非晶体原子或原子团、离子或分子在空间按一定规律呈周期性地排列构成宏观性质:几何外形、各向异性、熔点原子、分子或离子无规则地堆积在一起所形成长程无序Long-rangedisorder短程有序Short-rangeorder2/16/202444精选课件pptComparisonComparison方石英石英玻璃石英凝胶2θ(º)衍射强度CurveofX-raydiffraction2/16/202445精选课件ppt2.2.2TransformationTransformation晶态非晶态？2/16/202446精选课件ppt晶态与非晶态之间的转变非晶态所属的状态属于热力学亚稳态，所以非晶态固体总有向晶态转化的趋势，即非晶态固体在一定温度下会自发地结晶，转化到稳定性更高的晶体状态。通常呈晶体的物质如果将它从液态快速冷却下来也可能得到非晶态。2/16/202447精选课件ppt晶体结构的几个基本概念周期性：同一种质点在空间排列上 每隔一定距离重复出现。周期：任一方向排在一直线上的相 邻两质点之间的距离。晶格（lattice）：把晶体中质点的中心用直线联起来构成的 空间格架。结点（latticepoints）：质点的中心位置。空间点阵（spacelattice）：由这些结点构成的空间总体。晶胞（unitcell）：构成晶格的最基本的几何单元。2.2.2晶格、晶胞和晶格参数2/16/202448精选课件ppt结点(latticepoint)2/16/202449精选课件ppta、b、c:确定晶胞大小

、

、

:确定晶胞形状晶格常数latticeparameter晶胞的三条棱的长度a、b和c就是点阵沿这些方向的周期，这三条棱就称为晶轴。晶胞晶胞UnitCell2/16/202450精选课件pptLattice&actualcrystalstrcture空间点阵和实际晶体结构之间的关系（a）、（c）为空间点阵（b）、（d）为实际晶体2/16/202451精选课件ppt8种基本对称元素:由以上8种基本对称元素组合成的对称操作群，一般称为点群。需要注意的是，点群是在操作中至少有一点保持不动的对称操作群；旋转、中心反演和对称面都是点对称操作。

由于晶格周期性的限制，对称元素组合成群受到很严格的限制。因而点群数目有限，8种基本对称元素的组合只能得到32种点群。也就是说，晶体的宏观对称性只有32种不同类型，分别由32个点群来描述。这32种点群分布在7个晶系、分属于14种空间点阵(布拉维点阵Bravaislattice)类型。2/16/202452精选课件ppt

使晶体复原的全部旋转，与平移对称操作(螺旋轴、滑移反映面)的组合构成空间群。在点群的讨论中没有包含有关平移对称性的操作，所以点群只是反映了晶体的宏观对称性。如果加上平移的对称操作以及转动与平移结合构成的对称操作，就可以充分反映晶体的全部对称性。晶体的全部对称性群称为空间群。空间群的元素是点群操作和平移操作的组合，已知共有230个晶体空间群，也就是说，所有晶体结构，就其对称性而言，共有230种类型，每一类由一个空间群来描述。2/16/202453精选课件ppt晶系特征空间点阵对称元素三斜(低级晶族)Triclinica

b

c

简单三斜(无转轴)既无对称轴也无对称面单斜(低级晶族)Monoclinica

b

cα==90°;

90°简单单斜;底心单斜一个二次旋转轴,镜面对称正交(低级晶族)Orthorhombica

b

cα==

=90°简单正交;底心正交;体心正交;面心正交三个互相垂直的二次旋转轴菱方(中级晶族)Rhombohedrala=b=cα=

=

90°菱方一个三次旋转轴四方(中级晶族)Tetragonala=b

cα==

=90°简单四方;体心四方一个四次旋转轴六角(中级晶族)Hexagonala=b

cα==90°;

=120°六角一个六次旋转轴立方(高级晶族)Cubica=b=cα=

=

=90°简单立方;体心立方;面心立方四个三次旋转轴7个晶系和14种空间点阵类型2.2.3晶系（crystalsystems）2/16/202454精选课件ppt底心单斜简单单斜简单三斜2/16/202455精选课件ppt简单正交面心立方面心正交2/16/202456精选课件ppt简单菱方简单立方简单六方简单四方2/16/202457精选课件ppt体心立方体心四方体心正交2/16/202458精选课件ppt2.2.4晶向指数和晶面指数晶面（crystallographicplanes）：——晶体点阵在任何方向上分解为相互平行的结点平面称为晶面，即结晶多面体上的平面。晶向（crystallographicdirections）：——点阵可在任何方向上分解为相互平行的直线组（晶列），晶列所指方向就是晶向。2/16/202459精选课件ppt晶列晶面簇晶列和晶面簇2/16/202460精选课件ppt将坐标原点选在OP的任一结点O点，把OP的另一结点P的坐标经等比例化简后按X、Y、Z坐标轴的顺序写在方括号[]内，则[uvw]即为OP的晶向指数。晶向指数（crystallographicdirectionindices）的确定：晶向指数与晶面指数：国际上统一采用密勒指数（Millerindices）来进行标定。2/16/202461精选课件pptA:[110]B:[111]C:？晶向指数实例2/16/202462精选课件pptPROBLEM:Drawthefollowingdirection vectorsincubicunitcells:a.[100]and[110]b.[112]c.d.a2/16/202463精选课件pptSolution2/16/202464精选课件ppt用（hkl）来表示一组平行晶面，称为晶面指数。数字hkl是晶面在三个坐标轴（晶轴）上截距（r,s,t)的倒数的互质整数比。晶面指数（crystallographicplaneindices）的确定：2/16/202465精选课件ppt晶面A：r、s、t=1、1、1，其倒数为1、1、1，则晶面指数记为（111）晶面B，r、s、t=1、2、

，其倒数为1、1/2和0，化为互质的整数比为2:1:0，则晶面指数记为（210）晶面C：晶面过原点（0，0，0），沿y轴平移一个晶格参数（平移后代表同一晶面）使其在y轴截距为-1，则r、s和t分别为

、-1和

，其倒数为0、-1和0，则晶面指数记为，其中的负号写在数字上面。

2/16/202466精选课件ppt应该是(632)晶面指数示例2/16/202467精选课件ppt？1/r=3,1/s=3/2,1/t=1截距倒数r=1/3,s=2/3,t=1截距互质整数6,3,2(632)晶面指数2/16/202468精选课件ppt——具有相同密勒指数的两个相邻平行晶面之间的距离。用dhkl表示对于正交晶系:(i.e.,α=β=γ=90º

)2.2.5晶面间距（interplanarspacing）2/16/202469精选课件ppt立方晶体的晶面间距：2/16/202470精选课件ppt2.2.6间隙2/16/202471精选课件ppt2/16/202472精选课件ppt2/16/202473精选课件pptQuiz1.材料中的结合键有哪几种？它们对材料的特性有何影响？2.简要回答晶体和非晶体的区别和转化。2/16/202474精选课件ppt3.相邻晶面之间的距离可用下式表示其中试推导对于对于正交晶系(即α=β=γ=90º时)有2/16/202475精选课件ppt2.3.1金属晶体2.3.2离子晶体2.3.3硅酸盐结构2.3晶体材料的结构2/16/202476精选课件ppt金属材料合金多晶体、固溶体、金属间化合物、中间相等金属单质金属晶体2.3.1金属晶体2/16/202477精选课件pptA1型最密堆积（面心立方）和A3型最密堆积（六方）A2型密堆积（体心立方）金属晶体的堆积模型2/16/202478精选课件pptbccfcchcp演示2/16/202479精选课件ppt80CoordinationNumberAtomicPackingFactor

金属晶体的结构2/16/202480精选课件ppt(1)bcc(1)bccbody-centeredcubicstructure碱金属、α-Fe

、难熔金属（V，Nb，Ta，Cr，Mo，W）等2/16/202481精选课件ppta：晶格单位长度R：原子半径单位晶胞原子数n

=2bcc2/16/202482精选课件ppt(2)fcc(2)fccface-centeredcubicstructureAl，Ni，Pb，Pd，Pt，贵金属以及奥氏体不锈钢等

2/16/202483精选课件pptfccn=42/16/202484精选课件ppt(3)hcp(3)hcphexagonalclose-packedstructureα-Ti，α-Co，α-Zr，Zn，Mg等

2/16/202485精选课件ppthcpn=62/16/202486精选课件pptGeometryparameters常见晶体结构的几何参数StructureCNnξbcc820.68fcc1240.74hcp1260.742/16/202487精选课件ppt2.3.2.2Inorganicnonmetalliccrystalmaterials2.3.2离子晶体离子键：无方向性，也无饱和性离子晶体：紧密堆积结构限制：(1)正负离子半径不等；(2)同号之间排斥2/16/202488精选课件ppt2.3.2.1离子晶体结构与鲍林规则

（Pauling’sRules）鲍林第一规则──在离子晶体中，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。(正负离子半径比越大，配位数越高)（a）稳定结构（b）稳定结构（c）不稳定结构2/16/202489精选课件ppt正负离子半径比配位数堆积结构<0.15520.155～0.22530.225～0.41440.414～0.73260.732～1.0008~1.00012正负离子半径比与配位数及负离子堆积结构的关系2/16/202490精选课件ppt负离子八面体空隙容纳正离子时的半径比计算2/16/202491精选课件ppt例：已知K+和Cl-的半径分别为0.133nm和0.181nm，试分析KCl的晶体结构，并计算堆积系数。解：晶体结构：因为r+/r-=0.133/0.181=0.735，其值处于0.732和1.000之间，所以正离子配位数应为8，处于负离子立方体的中心（见表2-6）。也就是属于下面提到的CsCl型结构。堆积系数计算：每个晶胞含有一个正离子和一个负离子Cl-，晶格参数a0可通过如下计算得到：a0=2r++2r-=2(0.133)+2(0.181)=0.628nma0=0.363nm2r++2r-2/16/202492精选课件ppt静电键强（bondstrength）：正离子的形式电荷与其配位数 的比值。为保持电中性，负离子所获得的总键强应与负离子的电荷数相等。例：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。鲍林第二规则——在离子的堆积结构中必须保持局域的电中性。

(Localelectricalneutralityshouldbemaintained)2/16/202493精选课件ppt鲍林第三规则——稳定结构倾向于共顶连接

(Corners,ratherthanfacesoredges,tendtobesharedinstablestructures)在一个配位结构中，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。当采取共棱和共面联连接，正离子的距离缩短，增大了正离子之间的排斥，从而导致不稳定结构。例如两个四面体，当共棱、共面连接时其中心距离分别为共顶连接的58%和33%2/16/202494精选课件ppt例：在镁橄榄石结构中，有[SiO4]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。鲍林第四规则──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2/16/202495精选课件ppt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。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。鲍林第五规则──同一结构中倾向于较少的组分差异，也就是说，晶体中配位多面体类型倾向于最少。2/16/202496精选课件ppt2.3.2.2二元离子晶体结构很多无机化合物晶体都是基于负离子（X）的准紧密堆积，而金属正离子（M）置于负离子晶格的四面体或八面体间隙。CsCl型结构岩盐型结构闪锌矿型结构萤石和反萤石型结构金红石型结构2/16/202497精选课件pptCsCl型结构rCs/rCl=0.170nm/0.181nm=0.94

（0.732～1.000）负离子按简单立方排列；正离子处于立方体的中心，同样形成正离子的简单立方阵列；正负离子的配位数都是8；每个晶胞中有1个负离子和1个正离子。

实例：CsCl,CsBr,CsI2/16/202498精选课件ppt岩盐型结构（RocksaltStructure）rNa/rCl=0.102/0.181=0.56

（0.414~0.732）负离子按面心立方排列；正离子处于八面体间隙位，同样形成正离子的面心立方阵列；正负离子的配位数都是6。

也称为NaCl型结构实例：NaCl,KCl,LiF,KBr,MgO,CaO,SrO,BaO,CdO,VO,MnO,FeO,CoO,NiO2/16/202499精选课件ppt闪锌矿型结构（ZincBlendeStructure）也称为ZnS型结构。正负离子配位数均为4，负离子按面心立方排列，正离子填入半数的四面体间隙位（面心立方晶格有8个四面体空隙，其中4个填入正离子），同样形成正离子的面心立方阵列，正负离子的面心立方互相穿插。其结果是每个离子与相邻的4个异号离子构成正四面体实例：ZnS,BeO,SiCr+/r-=0.332/16/2024100精选课件ppt萤石和反萤石型结构

（FluoriteandAntifluoriteStructures）反萤石型结构：负离子按面心立方排列，正离子填入全部的四面体间隙位中，即每个面心立方晶格填入8个正离子。正负离子的配位数分别为4和8，正负离子的比例为2:1实例：Li2O,Na2O,K2O,Rb2O,硫化物；2/16/2024101精选课件ppt萤石型结构:反萤石型结构中的正负离子位置互换,负离子作为填隙子(如ZrO2中的O2-)。正负离子的配位数分别为8和4，正负离子比例为1:2。实例：萤石：ThO2,CeO2,PrO2,UO2,ZrO2,HfO2,NpO2,PuO2,AmO2,CaF2,BaF2,PbF2半径较大的4价正离子氧化物和半径较大的2价正离子氟化物的晶体倾向于形成这种结构。2/16/2024102精选课件pptFluorspar2/16/2024103精选课件ppt结构-性能关系CaF2与NaCl的性质对比：F－半径比Cl－小，Ca2+半径比Na+稍大，综合电价和半径两因素，萤石中质点间的键力比NaCl中的键力强，反映在性质上，萤石的硬度为莫氏4级，熔点1410℃，密度3.18，水中溶解度0.002；而NaCl熔点808℃，密度2.16，水中溶解度35.7。CaF2晶体结构中，8个F-之间形成的立方体空隙都没有被填充，成为一个“空洞”，结构比较开放，有利于形成负离子填隙，也为负离子扩散提供了条件。立方ZrO2属萤石型结构，具有氧离子扩散传导的机制，在900~1000℃间O2-电导率可达0.1S/cm。2/16/2024104精选课件ppt金红石型结构（RutileStructure）在金红石晶体中，O2-离子为变形的六方密堆，Ti4+离子在晶胞顶点及体心位置，O2-离子在晶胞上下底面的面对角线方向各有2个，在晶胞半高的另一个面对角线方向也有2个。Ti4+离子的配位数是6，形成[TiO6]八面体。O2-离子的配位数是3，形成[OTi3]平面三角单元。晶胞中正负离子比为1:2。实例：TiO2,GeO2,SnO2,PbO2,VO2,NbO2,TeO2,MnO2,RuO2,OsO2,IrO2,WO2,以及FeF2,ZnF2,MgF2r+/r-=0.482/16/2024105精选课件ppt2.3.2.3多元离子晶体结构负离子通过紧密堆积形成多面体，多面体的空隙中填入超过一种正离子钙钛矿型结构尖晶石型结构2/16/2024106精选课件ppt常见的多离子晶体结构结构名称负离子堆积结构正负离子配位数比正离子位置关系化学式实例钙钛矿立方密堆12:6:61/4八面体（B）ABX3CaTiO3,SrTiO3,SrSnO3,SrZrO3,SrHfO3,BaTiO3尖晶石立方密堆4:6:41/8四面体（A）1/2八面体（B）AB2X4FeAl2O4,ZnAl2O4,MgAl2O4反尖晶石立方密堆4:6:41/8四面体（B）1/2八面体（A,B）B(AB)X4FeMgFeO4,MgTiMgO4钛铁矿六方密堆6:6:42/3八面体（A,B）ABX3FeTiO3,NiTiO3,CoTiO3橄榄石六方密堆6:4:41/2八面体（A）1/8四面体（B）A2BX4Mg2SiO4,Fe2SiO42/16/2024107精选课件ppt钙钛矿型结构（PerovskiteStructure）化学通式为ABX3，其中A是二价（或一价）金属离子，B是四价（或五价）金属离子，X通常为O，组成一种复合氧化物结构。负离子（O2-）按简单立方紧密堆积排列，较大的正离子A（这里为Ca2+）在8个八面体形成的空隙中，被12个O2-包围，而较小的正离子B（这里为Ti4+）在O2-的八面体中心，被6个O2-包围。2/16/2024108精选课件ppt尖晶石型结构（SpinelStructure）化学通式为AB2O4型，属于复合氧化物，其中A是二价金属离子如Mg2+、Mn2+、Fe2+、Co2+、Ni2+、Zn2+、Cd2+等，B是三价金属离子如Al3+、Cr3+、Ga3+、Fe3+、Co3+等。负离子O2-为立方紧密堆积排列，A离子填充在四面体空隙中，配位数为4，B离子在八面体空隙中，配位数为6。2/16/2024109精选课件ppt2.3.3硅酸盐结构

Silicate

Structure基本结构单元：硅氧四面体[SiO4]四面体连接方式：共顶连接非桥氧nonbridgingoxygen桥氧bridgingoxygen2/16/2024110精选课件ppt111Silicatestructure硅酸盐结构类型岛状

链状层状网架状2/16/2024111精选课件ppt硅酸盐结构示意图2/16/2024112精选课件ppt岛状结构岛状硅酸盐（IslandSilicates）[SiO4]4-四面体以孤岛状存在，无桥氧，结构中O/Si比值为4。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。锆石英Zr[SiO4]镁橄榄石Mg2[SiO4]蓝晶石Al2O3·SiO2水泥熟料中的

-C2S、

-C2S和C3S2/16/2024113精选课件ppt镁橄榄石Mg2SiO4的理想结构镁橄榄石2/16/2024114精选课件ppt斜方晶系晶胞参数a=0.476nm，b=1.021nm，c=0.599nm晶胞分子数Z=4O2-离子近似于六方最紧密堆积排列Si4+离子填于四面体空隙的1/8Mg2+离子填于八面体空隙的1/2每个[SiO4]四面体被[MgO6]八面体所隔开呈孤岛状分布镁橄榄石结构镁橄榄石Mg2[SiO4]结构2/16/2024115精选课件ppt(100)面上的投影图(001)面上的投影图立体侧视图镁橄榄石结构2/16/2024116精选课件ppt117结构中的同晶取代钙橄榄石CaMgSiO4结构中的同晶取代镁橄榄石中的Mg2+可以被Fe2+以任意比例取代，形成橄榄石(FexMg1-x)2SiO4固溶体。2/16/2024117精选课件ppt结构中每个O2-离子同时和1个[SiO4]和3个[MgO6]相连接，O2-的电价饱和，晶体结构稳定。结构中各个方向上键力分布比较均匀，橄榄石结构没有明显的解理，破碎后呈现粒状。Mg-O键和Si-O键都比较强，镁橄榄石表现出较高的硬度，熔点达到1890ºC，是镁质耐火材料的主要矿物。结构与性质的关系2/16/2024118精选课件ppt每个[SiO4]四面体含有两个桥氧时，可形成环状和单链状结构的硅酸盐，此时O/Si比值为3。也可以形成双链结构，此时桥氧的数目为2和3相互交错，O/Si比值为2.75(11/4=2.75)。环状和链状硅酸盐（RingandChainSilicates）2/16/2024119精选课件ppt绿宝石结构绿宝石Be3Al2[Si6O18]结构（环状）六方晶系晶胞参数a=0.921nm，c=0.917nm晶胞分子数Z=2绿宝石的基本结构单元是由6个[SiO4]4-四面体组成的六节环，六节环中的1个Si4+和2个O2-处在同一高度，环与环相叠起来。图中粗黑线的六节环在上面，标高为100，细黑线的六节环在下面，标高为50。上下两层环错开30o，投影方向并不重叠。环与环之间通过Be2+和Al3+离子连接。2/16/2024120精选课件ppt绿宝石晶胞在（0001）面上的投影（上半个晶胞）2/16/2024121精选课件ppt绿宝石结构的六节环内没有其它离子存在，使晶体结构中存在大的环形空腔。当有电价低、半径小的离子（如Na+）存在时，在直流电场中，晶体会表现出显著的离子电导，在交流电场中会有较大的介电损耗；当晶体受热时，质点热振动的振幅增大，大的空腔使晶体不会有明显的膨胀，因而表现出较小的膨胀系数。结构与性质的关系2/16/2024122精选课件ppt单斜晶系晶胞参数a=0.971nm，b=0.889nm，c=0.524nm

=105o37′，晶胞分子数Z=4硅氧单链[Si2O6]平行于c轴方向伸展，图中两个重叠的硅氧链分别以粗黑线和细黑线表示。单链之间依靠Ca2+、Mg2+连接，Ca2+的配位数为8，Mg2+为6。Ca2+负责[SiO4]底面间的连接，Mg2+负责顶点间的连接。透辉石CaMg[Si2O6]结构（链状）2/16/2024123精选课件ppt（010）面上的投影（001）面上的投影透辉石结构2/16/2024124精选课件ppt层状结构层状结构（SheetSilicates）当每个[SiO4]含有3个桥氧时，可形成层状硅酸盐晶体结构，O/Si比值为2.5。[SiO4]通过3个桥氧在二维平面内延伸形成硅氧四面体层，在层内[SiO4]之间形成六元环状，另外一个顶角共同朝一个方向2/16/2024125精选课件ppt滑石和叶腊石滑石叶蜡石2/16/2024126精选课件ppt单斜晶系晶胞参数a=0.525nm，b=0.910nm，c=1.881nm

=100o滑石Mg3[Si4O10](OH)2的结构2/16/2024127精选课件ppt128OH-位于六节环中心，Mg2+位于Si4+与OH-形成的三角形的中心，但高度不同；两个硅氧层的活性氧指向相反，中间通过镁氢氧层连接，形成复网层。复网层平行排列即形成滑石结构;水镁石层中Mg2+的配位数为6，形成[MgO4(OH)2]八面体，其中全部八面体空隙被Mg2+所填充，滑石结构属于三八面体型结构。2/16/2024128精选课件ppt（001）面上的投影纵剖面图滑石结构示意图2/16/2024129精选课件ppt用2个Al3+取代滑石中的3个Mg2+，则形成二八面体型结构（Al3+占据2/3的八面体空隙）的叶蜡石Al2[Si4O10]（OH）2结构。同样，叶蜡石也具有良好的片状解理和滑腻感。离子取代现象2/16/2024130精选课件ppt滑石和叶蜡石中都含有OH-，加热时会产生脱水效应。滑石脱水后变成斜顽火辉石

-Mg2[Si2O6]，叶蜡石脱水后变成莫来石3Al2O3·2SiO2。都是玻璃和陶瓷工业的重要原料，滑石可以用于生成绝缘、介电性能良好的滑石瓷，叶蜡石常用作硼硅质玻璃中引入Al2O3的原料。

晶体加热时结构的变化2/16/2024131精选课件ppt复网层中每个活性氧同时与3个Mg2+相连接，从Mg2+处获得的静电键强度为3×2/6=1，从Si4+处也获得1价，故活性氧的电价饱和。同理，OH-中的氧的电价也是饱和的，所以，复网层内是电中性的。层与层之间只能依靠较弱的分子间力来结合，致使层间易相对滑动，滑石晶体有良好的片状解理特性和滑腻感。结构与性质的关系2/16/2024132精选课件pptTheKaoliniteGroup高岭石族TheKaoliniteGroup四面体片与八面体片通过共用氧原子结合成一个晶片，晶片间以氢键相连，水化时基本不膨胀。2/16/2024133精选课件ppt134高岭石的结构高岭石Al2O3·2SiO2·2H2O的结构

(Al4[Si4O10](OH)8)三斜晶系，晶胞参数a=0.514nm，b=0.893nm，c=0.737nm，

=91o36’，

=104o48’，

=89o54’,晶胞分子数Z=12/16/2024134精选课件ppt基本结构单元是由硅氧层和水铝石层构成的单网层，单网层平行叠放；Al3+配位数为6，2个是O2-，4个是OH-，形成[AlO2(OH)4]八面体，正是这两个O2-把水铝石层和硅氧层连接起来。水铝石层中，Al3+占据八面体空隙的2/3。

2/16/2024135精选课件ppt高岭石的结构2/16/2024136精选课件ppt根据电价规则计算出单网层中O2-的电价是平衡的，即理论上层内是电中性的，所以，高岭石的层间只能靠物理键来结合，这就决定了高岭石也容易解理成片状的小晶体。但单网层在平行叠放时水铝石层OH-与硅氧层的O2-相接触，故层间靠氢键来结合。由于氢键结合比分子间力强，所以，水分子不易进入单网层之间，晶体不会因为水含量增加而膨胀。结构与性质的关系2/16/2024137精选课件ppt网状结构石英结构网状结构(架状)2/16/2024138精选课件ppt2/16/2024139精选课件ppt石英的结构硅氧四面体在（0001）面上的投影2/16/2024140精选课件pptSiO2结构中Si-O键的强度很高，键力分别在三维空间比较均匀，因此SiO2晶体的熔点高、硬度大、化学稳定性好，无明显解理。结构与性质的关系2/16/2024141精选课件ppt当[SiO4]四面体中的4个氧全部为桥氧时，四面体将连接成网架结构。[SiO4]网架结构中的Si4+可以部分地被Al3+取代，剩余的负电荷由其它正离子（如Li+、Na+、K+、Ca2+）平衡。

钠长石(albite，NaAlSi3O8)、钙长石(anorthite，CaAl2Si2O8)、锂霞石(eucryptite，LiAlSiO4)和正长石(orthoclase，KAlSi3O8)都属于这种结构，其中O/(A1+Si)为2。

架状硅酸盐（NetworkedSilicates）2/16/2024142精选课件ppt长石的结构长石的结构长石类硅酸盐分为正长石系和斜长石系两大类

正长石系：钾长石K[AlSi3O8]；钡长石Ba[Al2Si2O8]

斜长石系：钠长石Na[AlSi3O8]；钙长石Ca[Al2Si2O8]2/16/2024143精选课件ppt透长石晶体结构透长石属长石族矿物，为正长石的一个亚种，以钾长石分子为主要组成，但也含较多的钠长石分子(可达50％)，是正长石的高温变种，属单斜晶系，晶体常沿{010}发育成板状(而冰长石则属拟正交晶系)2/16/2024144精选课件ppt145透长石晶体结构2/16/2024145精选课件ppt三斜晶系晶胞参数a=0.814nm，b=1.279nm，c=0.716nm

=94o19'，

=116o34'，

=87o39'钠长石的结构2/16/2024146精选课件ppt钠长石结构在（001）面上的投影2/16/2024147精选课件ppt与透长石比较，钠长石结构出现轻微的扭曲，左右不再呈现镜面对称。扭曲作用是由于四面体的移动，致使某些O2-环绕Na+更为紧密，而另一些O2-更为远离。晶体结构从单斜变为三斜。高温钠长石中Na+的配位数平均为8，低温钠长石中，Na+的配位数为7。

2/16/2024148精选课件ppt长石结构的曲轴状链间有较大的空隙，半径较大的阳离子位于空隙时，配位数较大，配位多面体较规则，能撑起骨架，使对称性提高到单斜晶系；半径较小的阳离子位于空隙时，配位多面体不规则，致使骨架折陷，对称性降为三斜晶系。透长石与钠长石结构差异的原因2/16/2024149精选课件ppt在曲轴状链中，Al3+取代Si4+后，Al3+、Si4+分布的有序-无序性也会影响结构的对称性和轴长。当Al3+、Si+离子在链中的四面体位完全无序分布时，晶体具有单斜对称，如透长石的c=0.72nm；而当Al3+、Si4+离子在四面体位完全有序、呈相间排列时，晶体属三斜晶系，如钙长石c=1.43nm。2/16/2024150精选课件ppt长石结构的四节环链内结合牢固，链平行于a轴伸展，故沿a轴晶体不易断裂；而在b轴和c轴方向，链间虽然也有桥氧连接，但有一部分是靠金属离子与O2-之间的键来结合，较a轴方向结合弱得多；因此，长石在平行于链的方向上有较好的解理。

长石结构的解理性2/16/2024151精选课件ppt2.3.4共价晶体原子间通过共价键结合成的具有空间网状结构的晶体称为共价晶体。石英晶体（SiO2）结构2/16/2024152精选课件pptDiamond

金刚石晶体属立方晶系，C的配位数为4，每个晶胞中共有8个C原子，分别位于立方面心的所有结点位置和交替分布在立方体内8个小立方体中的4个小立方体的中心，C-C之间以共价键结合。碳的堆积系数只有0.34，加上C原子质量较轻，所以金刚石的密度较小。由于C-C之间形成很强的共价键，所以金刚石具有非常高的硬度和熔点，其硬度是自然界所有物质中为最高的，所以常被用作高硬切割材料和磨料以及钻井用钻头。2/16/2024153精选课件ppt2.4.1点缺陷2.4.2线缺陷和位错2.4.3面缺陷2.4.4体缺陷2.4晶体缺陷

CrystalDefects2/16/2024154精选课件ppt平移对称性平移对称性的破坏晶体中原子偏离理想的周期性排列的区域称作晶体缺陷2/16/2024155精选课件pptCatalog2.4缺陷材料性能？2/16/2024156精选课件pptClassification点缺陷（零维）晶体缺陷线缺陷（一维）体缺陷（三维）面缺陷（二维）缺陷的种类2/16/2024157精选课件ppt点缺陷是在晶体晶格结点上或邻近区域偏离其正常结构的一种缺陷，它在三个方向的尺寸都很小，属于零维缺陷，只限于一个或几个晶格常数范围内。2.4.1点缺陷

PointDefect2/16/2024158精选课件ppt点缺陷种类空位（vacancy）—正常结点没有被原子或离子所占据，成为空结点。间隙原子（interstitialatom）—原子进入晶格中正常结点之间的间隙位置。置换式杂质原子（substitutionalimpurityatom）—外来原子进入晶格，取代原来晶格中的原子而进入正常结点的位置间隙式杂质原子（interstitialimpurityatom）—外来原子进入点阵中的间隙位置，成为杂质原子。热缺陷杂质缺陷2/16/2024159精选课件ppt2.4.1.1热缺陷缺陷化学的基本假设：将晶体看作稀溶液，将缺陷看成溶质，用热力学的方法研究各种缺陷在一定条件下的平衡。也就是将缺陷看作是一种化学物质，它们可以参与化学反应—准化学反应，一定条件下，这种反应达到平衡状态。点缺陷的平衡数目Nd与体系的温度和原子在晶格中受到的束缚力有关：2/16/2024160精选课件ppt晶体中，位于点阵结点上的原子并非静止的，而是以其平衡位置为中心作热振动。原子的振动能是按几率分布，有起伏涨落的。当某一原子具有足够大的振动能而使振幅增大到一定限度时，就可能克服周围原子对它的制约作用，跳离其原来的位置，使点阵中形成空结点（空位）。2/16/2024161精选课件ppt热振动的原子在某一瞬间可以获得较大的能量，挣脱周围质点的作用，离开平衡位置，进入到晶格内的其它位置形成间隙原子，而在原来的平衡格点位置上留下空位。离开平衡位置的原子有三个去处：（1）迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置上，使晶体内部留下空位，称为肖特基（Schottky）缺陷或肖特基空位；（2）挤入点阵的间隙位置，在晶体中同时形成数目相等的空位和间隙原子，则称为弗兰克尔（Frenkel）缺陷；（3）跑到其它空位中，使空位消失或使空位移位。另外，在一定条件下，晶体表面上的原子也可能跑到晶体内部的间隙位置形成间隙原子。2/16/2024162精选课件ppt三种点缺陷的形成演示2/16/2024163精选课件ppt杂质的来源：有目的地引入的杂质例如单晶硅中掺入微量的B、Pb、Ga、In、P、As等使导电性发生很大变化晶体生长过程中引入的杂质，如O、N、C等置换式和间隙式杂质：杂质和基质的原子尺寸和电负性相近时形成置换式杂质缺陷半径较小的杂质原子可进入间隙位置形成间隙式杂质缺陷2.4.1.2杂质缺陷晶体的杂质缺陷浓度仅取决于加入到晶体中的杂质含量，而与温度无关，这是杂质缺陷形成与热缺陷形成的重要区别。2/16/2024164精选课件ppt2.4.1.3非化学计量缺陷有一些易变价的化合物，在外界条件如所接触气体的性质和压力大小的影响下，很容易形成空位和间隙原子，使组成偏离化学计量，由此产生的晶体缺陷称为非化学计量缺陷。非计量缺陷的形成，关键是其中的离子能够通过自身的变价来保持电中性。例如，TiO2晶体在周围氧气压力较低时，在晶体中会出现氧空位（负离子空位），此时部分Ti4+变价成Ti3+使正负电荷得到平衡。2/16/2024165精选课件ppt下标表示缺陷位置；间隙位用下标i表示，M位置的用下标M表示，X位置的用下标X表示；上标表示缺陷有效电荷。正电荷用“•”（小圆点）表示，负电荷用“'”（小撇）表示，零电荷用“×”表示（可省略）。2.4.1.4点缺陷的表示方法主符号表明缺陷的主体；空位V，正离子M、负离子X、杂质原子L（对于具体原子用相应的元素符号）。2/16/2024166精选课件ppt[例]NaCl晶体中可能出现的点缺陷：Na+格点位置的空位，表示为。由于Na+的缺失，该空位缺陷的有效电荷数是0

(+1)=

1，所以上标是一小撇。Cl

格点位置的空位，表示为。Cl

的缺失而出现的空位缺陷的有效电荷数是0

(

1)=+1，所以上标是一小圆点。Na+处于间隙位置，表示为。缺陷的有效电荷就是Na+所带的+1价电荷，所以上标是一小圆点。假设CaCl2混进NaCl晶体中形成缺陷，如果Ca2+取代Na+而进入Na+的位置，则缺陷表示为CaNa•，其中缺陷的有效电荷为(+2)

(+1)=+1。如果Ca2+进入间隙位置，则这种间隙式杂质缺陷表示为Cai••。2/16/2024167精选课件ppt2.4.1.5缺陷反应方程式简介一些基本原则1.位置关系在化合物MaXb中，M位置的数目必须永远与X位置的数目成一个正确的比例。例如TiO2在还原气氛中形成TiO2-x，表面上，Ti:O=1:(2-x)，但实际上，生成了x个VO••，位置比仍为1:2。2.质量平衡缺陷方程的两边必须保持质量平衡。需要注意的是，缺陷符号的下标只是表示缺陷位置，对质量平衡没有作用，而VM为M位置上的空位，不存在质量。3.电荷守恒在缺陷反应前后晶体必须保持电中性，缺陷反应式两边必须具有相同数目总有效电荷。2/16/2024168精选课件ppt【例】TiO2中的几个缺陷反应：有效电荷的确定： O的空位有效电荷为0-(-2)=+2 Ti4+在原位置变价为Ti3+，所以有效电荷(+3)-(+4)=-12/16/2024169精选课件ppt写出CaCl2溶解在KCl中的缺陷反应式3种可能性：Ca2+取代K+，Cl-进入Cl-晶格位置：Ca2+取代K+，Cl-进入间隙位置：Ca2+进入间隙位置，Cl-占据晶格位置：2/16/2024170精选课件ppt2.4.1.6点缺陷对材料性能的影响电、光、磁性能及加工性能电阻增大费米能级变化原子扩散迁移加快2/16/2024171精选课件ppt2.4.2Defect&crystalproperties（1）对力学性质的影响 晶体的机械强度大大降低（2）对催化性能的影响 固相催化剂的催化性能与晶体表面有关，而晶体表面广义地说，可以认为就是点阵结构的缺陷。事实上催化剂表面的晶格畸变、空位缺陷等往往就成为催化反应发生的活性中心。2/16/2024172精选课件pptElectricalproperties（3）对电学性质的影响Ga掺杂Si形成p型半导体As掺杂Si形成n型半导体2/16/2024173精选课件pptOpticproperties（4）对光学性质的影响BGO的晶体结构如果起始原料中包含高于千万分之几的杂质，BGO晶体在光和X射线辐照下就会变成棕色，形成辐照损伤，它的探测性能就明显下降。因此，生长BGO晶体需要用高纯(99.999％)的Bi2O3和GeO2作原料，并要严格按照化学计量比(Bi2O3:Ge02＝2:3)配料，还要长时间保持稳定的温度。2/16/2024174精选课件pptCrystalcolour(5)对晶体颜色的影响Cr2O3(Al2O3)(红宝石)Cr2O3掺入Al2O3ZnS掺入0.0001%AgCl

蓝色荧光粉ZnS键长：Cr—O>Al—O在Al2O3晶格中迫使Cr—O键受到压缩，从而改变了它的电子能级和电子构型。2/16/2024175精选课件ppt2.4.1.2Dislocation线缺陷具体形式就是晶体中的位错，属一维缺陷，其特点是原子发生错排的范围，在一个方向上尺寸较大，而另外两个方向上尺寸较小，是一个直径约在3～5个原子间距、长几百到几万个原子间距的管状原子畸变区。位错的起因是晶体生长不稳定或机械应力﹐在晶体中引起部分滑移。位错线就是晶体中已滑移区和未滑移区在滑移面上的交界线，即晶体中某处有一列或若干列原子发生有规律的错排现象。2.4.2线缺陷和位错 LineDefectand

DislocationTEM观察的晶体中的位错2/16/2024176精选课件ppt柏格斯矢量（b）

Burger’svector定义一个沿位错线的正方向；构筑垂直于位错线的原子面；围绕位错线按顺时针方向画出柏格斯回路（Burger’scircuit）；由于位错的存在，回路的起点和终点是不重叠的，从柏格斯回路的终点到起点画出的矢量就是柏格斯矢量b。从一个原子出发，移动n个晶格矢量，然后顺时针转向再移动m个晶格矢量，再顺时针转向移动n个晶格矢量，最后顺时针转向移动m个晶格矢量，到达终点原子。注意平行方向上移动的晶格矢量必须相同。——用于表示由位错引起的晶格中的相对原子位移2/16/2024177精选课件ppt柏格斯矢量的物理意义柏格斯矢量是描述位错实质的重要物理量。反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总累计。通常将柏氏矢量称为位错强度，它也表示出晶体滑移时原子移动的大小和方向。根椐柏格斯矢量b与位错线取向的异同，位错分为刃型位错、螺型位错和由前两者组成的混合位错三种类型。

2/16/2024178精选课件ppt2.4.2.1Edgedislocation2.4.2.1刃型位错EdgeDislocation2/16/2024179精选课件ppt含有刃型位错的晶体结构2/16/2024180精选课件ppt正刃型位错（左）和负刃型位错（右）2/16/2024181精选课件ppt2.4.2.2Screwdislocation2.4.2.2螺旋位错ScrewDislocation2/16/2024182精选课件ppt

由于剪应力的作用使晶体互相滑移，晶体中滑移部分的相交位错线是和滑移方向平行的，因为位错线周围的一组原子面形成了一个连续的螺旋形坡面，故称为螺旋位错。2/16/2024183精选课件ppt184螺旋位错示意图2/16/2024184精选课件pptComparison相同点：二者都是线缺陷。不同点：（1）刃型位错具有一个额外的半原子面，而螺型位错无；（2）刃型位错必须与滑移方向垂直，也垂直于滑移矢量；而螺型位错线与滑移矢量平行，且位错线的移动方向与晶体滑移方向互相垂直；Comparison2/16/2024185精选课件ppt（3）刃型位错的滑移线不一定是直线，可以是折线或曲线；而螺位错的滑移线一定是直线；（4）刃位错的滑移面只有一个，其不能在其他面上进行滑移；而螺位错的滑移面不是唯一的；（5）刃位错周围的点阵发生弹性畸变，既有切应变，又有正应变；而螺位错只有切应变而无正应变。2/16/2024186精选课件ppt2.4.2.3Mixeddislocation2.4.2.3混合位错MixedDislocation2/16/2024187精选课件ppt

混合位错是刃型位错和螺型位错的混合型式，位错线与柏格斯矢量b的方向既不垂直﹐也不平行。混合位错可分解为刃型位错分量和螺型位错分量，它们分别具有刃型位错和螺型位错的特征。2/16/2024188精选课件ppt2.4.2.4位错的运动2.4.2.4位错的运动位错的滑移：指位错在外力作用下，在滑移面上的运动，结果导致永久形变。位错的运动位错的攀移位错的滑移2/16/2024189精选课件ppt190刃位错的滑移螺位错的滑移2/16/2024190精选课件ppt191

位错的攀移指在热缺陷或外力作用下，位错线在垂直其滑移面方向上的运动，结果导致晶体中空位或间隙质点的增殖或减少。攀移的实质是多余半原子面的伸长或缩短。螺位错没有多余半原子面，故无攀移运动。2/16/2024191精选课件ppt2.4.1.3Planardefect晶核晶体生长长成的晶体显微图样2.4.3PlanarDefect2/16/2024192精选课件ppt材料的表面是最显而易见的面缺陷。在垂直于表面方向上，平移对称性被破坏了。由于材料是通过表面与环境及其它材料发生相互作用，所以表面的存在对材料的物理化学性能有重要的影响。常见的氧化、腐蚀、磨损等自然现象都与表面状态有关。2/16/2024193精选课件ppt2.4.1.4体缺陷2.4.4体缺陷原子偏离周期排列的三维缺陷。

一般指材料中的空洞、夹杂物等，这种体缺陷对材料性能的影响一方面与它的几何尺寸大小有关；另一方面也与其数量、分布有关，它们的存在常常是有害的。2/16/2024194精选课件ppt溶液2.5固溶体

Solidsolution2/16/2024195精选课件ppt(1)DefinitionSolvent溶剂Solute溶质

一个（或几个）组元的原子（化合物）溶入另一个组元的晶格中，而仍保持另一组元的晶格类型的固态晶体。固溶体2/16/2024196精选课件ppt(2)Characteristic②有一定的成分范围

solidsolubility①溶质和溶剂原子占据一个共同的晶体点阵，点阵类型和溶剂的点阵类型相同。

③具有比较明显的金属性质（对金属固溶体来说）基本特征结合键主要是金属键2/16/2024197精选课件ppt(3)Classification按溶质原子在点阵中的位置SubstitutionalsolidsolutionInterstitialsolidsolution分类按各组元原子分布的规律性

DisorderedsolidsolutionOrderedsolidsolution按固溶度FinitesolidsolutionInfinitesolidsolution

2/16/2024198精选课件ppt2.5.1置换型固溶体2.5.1置换型固溶体 substitutionalsolidsol