晶體結(jié)構(gòu)缺陷五ppt課件(編輯修改稿)
2025-05-27 18:47 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 ，易形成固溶體。 3電價因素外來雜質(zhì)原子進(jìn)人間隙時，必然引起晶體結(jié)構(gòu)中電價的不平衡，這時可以通過生成空位，產(chǎn)生部分取代或離子的價態(tài)變化來保持電價平衡。例如 YF3加入 到 CaF2中：當(dāng) F進(jìn)入間隙時，產(chǎn)生負(fù)電荷 ，由 Y3+進(jìn)入Ca2+位置來保持位置關(guān)系和電價的平衡。間隙式固溶體的生成， — 般都使晶格常數(shù)增大，增加到一定的程度，使固溶體變成不穩(wěn)定而離解，所以 填隙型固溶體不可能是連續(xù)的固溶體 。晶體中間隙是有限的，容納雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)的能力 ≤10%。 實(shí)例 在面心立方結(jié)構(gòu)中，例如 MgO中，氧八面體間隙都 已被 Mg離子占滿，只有氧四面體間隙是空的 。在 TiO2中，有二分之一的八面體空隙是空的。在螢石結(jié)構(gòu)中，氟離子作簡單立方排列，而正離子 Ca2+只占據(jù)了有立方體空隙的一半，在晶胞中有一個較大的間隙位置。在沸石之類的具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽結(jié)構(gòu)中，間隙就更大，具有隧道型空隙。 因此，對于同樣的外來雜質(zhì)原子，可以預(yù)料形成填隙式固溶體的可能性或固溶度大小的順序?qū)⑹欠?石 螢石 TiO2MgO． 實(shí)驗證明是符合 的。 四、形成固溶體后對晶體性質(zhì)的影響 n 穩(wěn)定晶格，阻止某些晶型轉(zhuǎn)變的發(fā)生n 活化晶格 n 固溶強(qiáng)化n 形成固溶體后對材料物理性質(zhì)的影響穩(wěn)定晶格，阻止某些晶型轉(zhuǎn)變的發(fā)生 (1)PbTiO3是一種鐵 電體，純 PbTiO3燒結(jié)性能極差， 居里點(diǎn)為 490℃ ，發(fā)生相變時，晶格常數(shù)劇烈變化，在常溫下發(fā)生開裂。PbZrO3是一種反鐵電體，居 里點(diǎn)為 230℃ 。兩者結(jié)構(gòu)相同 ， Zr4+、 Ti4+離子尺寸相差不多，能在常溫生成連續(xù)固溶體 Pb(ZrxTi1x)O3，x=~。 在斜方鐵電體和四方鐵電體的邊界組成 Pb()O3處，壓電性能、介電常數(shù)都達(dá)到最大值，燒結(jié)性能也很好，被命名為 PZT陶瓷。(2)ZrO2是一種高溫耐火材料，熔點(diǎn) 2680℃，但發(fā)生相變時伴隨很大的體積收縮，這對高溫結(jié)構(gòu)材料是致命的。若加入 CaO，則和 ZrO2形成固溶體，無晶型轉(zhuǎn)變，體積效應(yīng)減少，使 ZrO2成為一種很好的高溫結(jié)構(gòu)材料。 活化晶格 形成固溶體后，晶格結(jié)構(gòu)有一定畸變，處于高能量的活化狀態(tài)，有利于進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)。如 ， Al2O3熔點(diǎn)高（ 2050℃ ），不利于燒結(jié)，若加入 TiO2， 可使燒結(jié)溫度下降 到 1600℃，這是因為 Al2O3與 TiO2形成固溶體 ， Ti4+置換Al3+后， 帶正電，為平衡電價，產(chǎn)生了正離子空位，加快擴(kuò)散，有利于燒結(jié)進(jìn)行 。 固溶強(qiáng)化定義 ：固溶體的強(qiáng)度與硬度往往高于各組元，而塑性則較低，稱為固溶強(qiáng)化。固溶強(qiáng)化的特點(diǎn)和規(guī)律 ：固溶強(qiáng)化的程度 (或效果 )不僅取決與它的成分，還取決與固溶體的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、固溶度、組元原子半徑差等一系列因素。1）間隙式溶質(zhì)原子的強(qiáng)化效果一般要比置換式溶質(zhì)原子更顯著。2）溶質(zhì)和溶劑原子尺寸相差越大或固溶度越小，固溶強(qiáng)化越顯著。實(shí)際應(yīng)用 ：鉑、銠單獨(dú)做熱電偶材料使用，熔點(diǎn)為 1450℃ ，而將鉑銠合金做其中的一根熱電偶，鉑做另一根熱電
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