晶体结构缺陷课件.ppt

固溶体机械混合物化合物形成原因以原子尺寸“溶解”形成粉末混合原子间相互反应生成物系相数均匀单相系统多相系统均匀单相系统化学计量不遵循定比定律遵循定比定律结构与原始组分中的主晶体（溶剂）相同组分间保持各自的性能结构不变与原始组分均不同（形成新物质）固溶体与机械混合物、化合物的区别晶体结构缺陷固溶体的分类1、按溶质原子在基质晶体中所处位置置换型固溶体间隙型固溶体2、按外来组元在基质晶体中的固溶度无限固溶体有限固溶体晶体结构缺陷形成置换型固溶体的条件离子尺寸因素晶体的结构类型离子类型和键性电价因素电负性晶体结构缺陷形成间隙型固溶体的条件溶质原子的半径小和溶剂晶格结构空隙大；电价因素—必须保持结构中的电中性。一般可通过形成空位，复合阳离子置换和改变电子云结构达到。晶体结构缺陷晶体结构缺陷形成固溶体对晶体性质的影响稳定晶格，阻止晶型转变的发生例：PbTiO3与PbZrO3PbTiO3—铁电体，烧结性能极差，居里点490℃PbZrO3—反铁电体，居里点230℃Pb(ZrxTi1-x)O3——连续固溶体——PZT陶瓷晶体结构缺陷铁电体是一类特殊的电介质材料，早在1921年，人们在一种晶体中观察到铁电性，它在自然状态下基本晶胞内存在固有的不对称性，即有自发极化特性，且自发极化方向可随外加电压而转向，即使关断电源，其极化方向也不会改变；只有加上反向电压后，极化方向才能被改变。反铁电体在一定温度范围内相邻离子联线上的偶极子呈反平行排列，宏观上自发极化强度为零，无电滞回线的材料.晶体结构缺陷活化晶格晶体结构缺陷固溶强化——强度和硬度均高于各组元，而塑性较低的现象。强化的程度取决于：成分，固溶体的类型，结构特点，固溶度，组元原子半径差等因素。间隙型固溶体强化效果比置换型固溶体显著。晶体结构缺陷固溶体对材料物理性质的影响晶体结构缺陷固溶体的研究方法1、粗略估计2、实验判别3缺陷反应实例例1杂质缺陷反应方程式例2热缺陷反应方程式晶体结构缺陷低价正离子占据高价正离子位置时，该位置带有负电荷，为了保持电中性，会产生负离子空位或间隙正离子；高价正离子占据低价正离子位置时，该位置带有正电荷，为了保持电中性，会产生正离子空位或间隙负离子。晶体结构缺陷3.2.3热缺陷浓度的计算1.热力学方法计算热缺陷浓度2、用化学平衡的方法计算点缺陷的浓度晶体结构缺陷例：(a)在CaF2晶体中，Frankel缺陷形成能为2.8eV，Schttky缺陷的生成能为5.5eV，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度？(b)如果CaF2晶体中，含有10-6的YF3杂质，则在1600℃时，CaF2晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？并请说明原因。晶体结构缺陷复习晶体产生Frankel缺陷时，晶体体积，晶体密度；而有Schtty缺陷时，晶体体积,晶体密度。一般说离子晶体中正、负离子半径相差不大时，是主要的；两种离子半径相差大时，是主要的;KCl晶体生长时，在KCl溶液中加入适量的CaCl2溶液，此后生长的KCl晶体的质量密度如何变化？请说明原因。晶体结构缺陷练习写出下列缺陷反应式：(1)MgCl2固溶在LiCl晶体中(产生正离子空位)(5)CaO固溶在ZrO2晶体中(产生负离子空位)晶体结构缺陷晶体结构缺陷晶体结构缺陷例：高温结构材料Al2O3可以用ZrO2来实现增韧，也可以用MgO来促进Al2O3的烧结。(a)如加入0.2mol%ZrO2,试写出缺陷反应式和固溶分子式。(b)如加入0.3mol%ZrO2和xmol%MgO对进行复合取代，试写出缺陷反应式、固溶分子式及求出x值。晶体结构缺陷3.3线缺陷晶体结构缺陷实际晶体在结晶时受到杂质、温度变化或振动等产生的应力作用，或由于晶体在使用时受到打击切削、研磨等机械应力的作用，使晶体内部质点排列变形，原子行列间相互滑移，而不再符合理想晶格的有秩序的排列，形成线状的缺陷。晶体结构缺陷例：金属淬火后为什么变硬？