材料化学 课件 3-2 非晶体、3-3 准晶体

非晶体CONTENTS目录非晶体的结构特征01非晶体材料的结构模型02非晶体的形成与稳定性03非晶体材料的性质04非晶体的结构特征理想晶体的结构特征：周期性，即长程有序点阵结构非晶体的结构特征非晶体的结构特征：不具有长程有序，具有短程有序非晶体材料非晶体的结构特征X射线衍射、电子衍射、中子衍射等多种衍射实验都可以证实非晶态材料是一种长程无序、短程有序的结构。非晶体的结构特征晶体、多晶体和非晶体的选取电子衍射花样非晶体的结构特征双体分布函数非晶体的结构特征双体分布函数非晶体材料的结构模型微晶模型拓扑无序模型非晶体材料的结构模型微晶模型微晶模型认为非晶体与晶体结构相似，只是晶粒大小不同。非晶体是由大小约为十几至几十个埃的非常细小的微晶粒构成，微晶内的短程序和晶态相同，但是各个微晶的取向是散乱分布的，因此造成长程无序，微晶之间原子的排列方式和液态结构相似。微晶模型对于晶界内的原子的无序排列情况，即这些微晶是如何连接起来的，仍有诸多不明之处。微晶模型中对于作为基本单元的微晶的晶体结构的选择及晶体大小的选择都具有一定的任意性。非晶体材料的结构模型拓扑无序模型拓扑无序模型认为非晶态结构的主要特征是原子排列的混乱和随机性。所谓拓扑无序是指模型中原子的相对位置是随机地无序排列的，无论是原子间距或各对原子连线间的夹角都没有明显的规律性。因此，该模型强调结构的无序性，而把短程有序看作是无规堆积时附带产生的结果。拓扑无序模型有多种堆积形式，其中主要的有无序密堆胶球模型和随机网络模型。微晶模型中对于作为基本单元的微晶的晶体结构的选择及晶体大小的选择都具有一定的任意性。非晶体的形成和稳定性抑制熔体中的形核和长大，保持液态结构；使非晶态亚稳态结构在一定温度范围内保持稳定，不向晶态转化；在晶态固体中引入或造成无序，使晶体转变成非晶体。非晶体的形成和稳定性非晶体的形成条件非晶体的形成和稳定性非晶体的稳定性非晶亚稳态结构弛豫晶态晶化非晶态非晶体材料的性质（1）各向同性。（2）介稳性。（3）无固定熔点。（4）物理、化学性质随温度变化的连续性和可逆性。非晶体材料的性质力学性能强度和硬度很高塑性弹性非晶体材料的性质电学性能电阻率电阻温度系数非晶体材料的性质磁学性能软磁性能硬磁性能非晶合金条带非晶体材料的性质抗腐蚀性能晶体与非晶体抗腐蚀表现示意图非晶体材料的性质元素收集永磁性能超低介电性质。。。谢谢！THANKYOU准晶体CONTENTS目录准晶体的发现历史01准晶体的结构特征02准晶体的理论模型03准晶体材料的性质04准晶体的发现历史晶体的对称性受周期性的限制，旋转对称只能有1、2、3、4、6等5种旋转轴。准晶体的发现历史准晶体的发现(1984,DanShechtman)Al-Mn合金的电子衍射图具有彭罗斯拼图排列的准晶体的微观结构示意图准晶体的结构特征准晶体的理论模型彭罗斯（Penrose）拼图二维空间的彭罗斯拼图由内角为36°、144°（瘦）和72°、108°（胖）的两种菱形组成准晶体的理论模型准晶玻璃模型完整准晶模型不完整准晶模型准晶体材料的性质均一性。各个部分与整体结构具有相似的性质。各向异性。各质点排列方式和间距，在不同方向表现不同性质。对称性。准晶体中相同部分能够在不同方向或位置上有规律的重复出现，各质点排列具有统计意义上的周期性。最小内能性。准晶体的质点在三维空间是准周期平移排列的有序结构，是一种较为稳定或准稳定方式。准晶体材料的性质材料的宏观性能取决于其微观结构：组织结构和原子结构。对理想的单晶型准晶体来说，独特的原子结构决定了其独特的力、热、光、磁、电、声性能。准晶体材料的性质电性能：电阻率高，具有负的温度系数热传导特性：导热性较差，热扩散系数和比热容与温度正相关力学性能：硬而脆储氢性能：良好的储氢材料。。。准晶体的诺贝尔奖丹·谢特曼罗杰