固溶体和非化学计量化合物
第五章-固溶体和非化学计量化合物
第五章固溶体和非化学计量化合物
习题
1试从组成、相数、独立组元数和性质的改变等方面出发，比较固溶体、化学计量化合物和低共熔物三者间的异同点，请列表说明。
2MgO、α-Al2O3和Cr2O3的阳离子半径分别为4.7×10-11m、3.6×10-11m和4.0×10-11m。请按可能的固溶反应式回答：(1)α-Al2O3和Cr2O3能形成连续固溶体吗?为什么?(2)MgO–Cr2O3系统的固溶度如何?为什么?(3)α-Al2O3–Cr2O３和MgO–Cr2O3这两个系统所形成的固溶体在电性能(例如电导和电场均匀性)方面有何差别?为什么?
3分析PbZrO3–PbTiO3二元系统并观察该系统在常温附近的相图（图5–4），试回答：（1）该系统能否形成连续固溶体？（2）图5–4的相图属于什么基本类型（或其某一部分）？（3）二元系统内的固溶体发生晶型转变时，自由度等于多少？它们分别由什么来体现？这种情况和单元系统有什么不同。
4若把Al2O3加入到MgO主晶体中，试回答：(1)形成何种类型的固溶体? 固溶度大小如何?试解释之。(2)请写出缺陷反应方程式，试说明固溶体的密度和电性能随着Al2O3加入的变化趋势。
5简述固溶体常见的两种分类方法和不同类型。试分析填隙型固溶体有否可能同时又是连续固溶体?
6在Al2O3中掺杂物质的量百分数分别为0.5%的NiO和0.02%的Cr2O3，制成金黄色的人造黄玉，经分析是形成了置换型固溶体[27]。试写出固溶反应式和人造黄玉的固溶分子式。
7设想在ZrO2中掺杂CaO，并在700 K下进行热处理，试问随着掺杂量的增加，系统会出现什么晶相？
Chapter 1 3非化学计量比化合物
M X M
X
X M X
M hX X h M
X
X M X M
M X M X
M
同样，空穴也不局限于特定的正离子，它在电场下运动，所以 是P型半导体。
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四、由于正离子空位引起负离子过剩
氧分压较高时，环境中的氧进入晶格，占有正常格点位置， 同时在正离子周围捕获电子，从而使晶体中亚铁离子 Fe2+ 失 去电子成为Fe3+，出现正离子格点位置的空位。 由于正离子空位存在，为保持电中性，在正离子空位周围
i
ZnO在Zn蒸汽中加热
or , Zn( g ) Zn 2e
i
K [ Zn ][e] / pZn
i 2
[ Zn ] p
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i
1/ 3 Zn
控制Zn蒸汽压得 到不同缺陷形式
20
三、由于间隙负离子使负离子过剩 目前仅有 UO2 ＋ X 具有这类结构 ，可看成是
阴离子缺位型 阳离子填隙型 阴离子填隙型
阳离子空位型
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32
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7
Ti O Ti O
O Ti O Ti O e
Ti e Ti O Ti
O Ti O
Ti
还原气氛，失O
O
Ti O Ti
第14章 非化学计量比化合物
固体中各类缺陷以及电子与空穴的浓度，表示有： 体积浓度 [D]V=缺陷D的格数/cm3；
格位浓度[D]G =
缺陷D的数目 1mol固体中所含的分子数
M = ▪NA [D]V
式中：是该固体的密度(g/cm3)；M—摩尔质量； NA—阿伏加德罗常数；[D]V—体积浓度
14.2.2 晶体的点缺陷和化学整比性
——可直接用场离子显微镜观察到。
Schottky缺陷浓度Cs：
cs
n N
exp( s )
2kT
cs——空位缺陷的浓度 ns——Schottky缺陷的数目；N— —格位数；s——空位的生成能
缺陷的表示符号
Kroger符号：表示固体中各类缺陷
点缺陷的名称
× 中性 点缺陷所带电荷 ▪ 正电荷
2．化学计量比的”偏离”幅度的界限
在上述的MX晶体中，在不使M原于总数发生 变化的情况下，可以将过量的X原子以M空位 表示，而把不足的X原子以间隙M原子表示。 此时将把来自化学计量组成的“偏离”称为δ， 则可以δ＝(Nv—Ni)/Nt，来定义，其中Nt为M 点隙阵的位M原置子的数总，数δ，＞N0v时为．M的X原空于位过数量，，Niδ为＜间0 时，X原子不足。 当缺陷浓度非常小时，则缺陷互相独立。
4．高压下合成非化学计量比化合物
近年来在高压和超高压条件下，合成非化学 计量比化合物日趋活跃，并具有一定特点。 由此，将能发现一些新的化合物和新的性质。
非化学计量化合物PPT
非化学计量TiC的弹性性质[7]
含碳量不同的非化学计量的碳化钛TiCx，随着碳含量的增 加，晶格参数增加，得到的实验结果与计算结果一致。 用金刚石来加载/卸载不同化学计量的碳化钛表面（包括 钛），得到碳化钛保持着和纯钛一样的弹性行为，但是弹 性成分随着碳浓度的增加而增加。体积弹性模数随着碳含 量的增加而增大 非化学计量的碳化钛的结构即使被理想化，但通过实验和 理论得到的曲线函数可以看出，即使被理想化的，对实验 的指导性还是很明显的 弹性性能，硬度，杨氏模量都随x增大而增大。
非化学计量碳化钛TiCx
化学键特性：随着非化学计量的
TiCx中x降低碳化钛的共价键级迅速降 低共价键程度也随之迅速降低，因此非 化学计量碳化钛的活性比碳化钛更高[5]
非化学计量碳化铌钛：在碳化铌
钛中，随着铌的增加空位会随之增多， 共价键减少，金属键增多，因此硬度与 电阻减少。[6]
空位：由非化学计量MXy □1-y
WC-Co中掺VC和NbC烧结[8]
在其中加入VC和NbC烧结会抑制晶粒长大， 晶粒会得到细化 CDC依赖于:a先驱结构（VC,HfC,TiC,WC) b先驱体密度 c过程参量（温度，腐蚀方法） 先驱体的结构组成与晶粒度对CDC的影响 情况比较
ຫໍສະໝຸດ Baidu CDC温度影响
孔：高温CDC特殊表面积小，但高温时大孔对电 解液的吸附能力强，而低温小孔的特殊表面积多， 因此孔尺寸的广泛分布对于离子运送有利----超级 电容[8] 组织：低温生成无定型碳，高温生成石墨以及碳 须等，通过控制温度可以获得[9] 氯化中加氢：氢可以减慢反应速率，减小杨氏模 量，以及控制层厚的作用，同时对孔的尺寸和机 械力学性能也有影响[10]
非化学计量化合物
§5.5 非化学计量化合物
道尔顿的定比定律圆满地解释了有机化学中分子晶体的许多现象，虽然它有时需要加以修正，才能用以说明单键、双键、叁键、链状或环状化合物的结构问题[4]。后来研究发现，这种严格按化学计量形成的化合物其实是一种很特殊的情况，大多数原子或离子晶体化合物并不符合定比定律，其正负离子的比，并不是一个简单、固定的值。它们呈现范围很宽的组成，并且组成和具体结构之间没有简单的对应关系(或化学同一性)[18]，这些化合物被称为非化学计量化合物[7, 8, 19, 20]、非化学计量比化学物[32]、非化学
配比化合物[5]或非整比化合物[3,4](英文一般统称为nonstoichiome-tric compounds)，或被称为偏离整比的化合物[4](compounds deviated from stoichiometry)。基于这些理由，苏勉曾指出[4]，非化学计量化合物可以从以下两个方面加以规定：
一、纯粹化学定义所规定的非化学计量化合物，是指用化学分析、X射线衍射分析和平衡蒸气压测定等手段能够确定的、组成偏离化学计量的、均匀的物相，例如FeO1+y等。
二、从点阵结构上看,非化学计量化合物组成的偏离值也可能很小，以致不能用化学分析或X射线衍射分析等觉察出来,但可以由测量其光学、电学和磁学的性质来研究它们。这类低偏离化学计量的化合物具有重要的技术性能，是固体化学因而也是无机材料化学要重点讨论的对象。
自20世纪20年代起人们便已知道，化学计量FeO的组成并没有落在实际存在的Fe2+氧化物的稳定范围(FeO1.05
固溶体
固溶体
所谓固溶体是指溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂类型的合金相。
这种相称为固溶体，这种组元称为溶剂，其它的组元即为溶质。工业上所使用的金属材料，绝大部分是以固溶体为基体的，有的甚至完全由固溶体所组成。例如，广泛用的碳钢和合金钢，均以固溶体为基体相，其含量占组织中的绝大部分。因此，对固溶体的研究有很重要的实际意义。
● 固溶体的分类
按溶质原子在晶格中的位置不同可分为置换固溶体和间隙固溶体。
1、置换固溶体溶质原子占据溶剂晶格中的结点位置而形成的固溶体称置换固溶体。当溶剂和溶质原子直径相差不大，一般在15％以内时，易
于形成置换固溶体。铜镍二元合金即形成置换固溶体，镍原子可在铜晶格的任意位置替代铜原子。
2、间隙固溶体溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称间隙固溶体。间隙固溶体的溶剂是直径较大的过渡族金属，而溶质是直径很小的碳、氢等非金属元素。其形成条件是溶质原子与溶剂原子直径之比必须小于0.59。如铁碳合金中，铁和碳所形成的固溶体――铁素体和奥氏体，皆为间隙固溶体。
●按固溶度来分类：可分为有限固溶体和无限固溶体。无限固溶体只可能是转换固溶体。
● 按溶质原子与溶剂原子的相对分布来分；可分为无序固溶体和有序固溶体
这两点各位有时间补充说明下
● 固溶体的性能
当溶质元素含量很少时，固溶体性能与溶剂金属性能基本相同。但随溶质元素含量的增多，会使金属的强度和硬度升高，而塑性和韧性有所下降，这种现象称为固溶强化。置换固溶体和间隙固溶体都会产生固溶强化现象。
适当控制溶质含量，可明显提高强度和硬度，同时仍能保证足够高的塑性和韧性，所以说固溶体一般具有较好的综合力学性能。因此要求有综合力学性能的结构材料，几乎都以固溶体作为基本相。这就是固溶强化成为一种重要强化方法，在工业生产中得以广泛应用的原因。
36非化学计量化合物
注 ：① 对某种化合物来说，分类并不是固定的； ② 上述非化学计量化合物的电导率都与氧分压的次方成比例，故可以做
图 ln ～
ln PO2，从斜率判断该化合物的导电机制。
小结：非化学计量缺陷的浓度与气氛的性质及大小有关，这 是它和别的缺陷的最大不同之处。此外，这种缺陷的浓度也 与温度有关。这从平衡常数K与温度的关系中反映出来。以 非化学计量的观点来看问题，世界上所有的化合物，都是非
2.2 1 1.8 Zn e Log O ZnO 2 2 PO2 (mmHg) 1.0
1 Zn( g ) O2 ZnO 2 （此为另一种模型）
. i
1.4 2.6 3.0
实测ZnO电导率与氧分压的关系支持了 单电荷间隙的模型，即后一种是正确的。
三、由于存在间隙负离子，使负离子过剩
Zn( g ) Zn e
. i
-2.3
logσ
[Zn ] P
. i
1/ 2 Zn
（此为一种模型）
上述反应进行的同时，进行氧化反应： -2.5
-2.7
0.6
1 [ ZnO ] [ ZnO ] 图2.24 在650℃下，ZnO 电导率与氧分压的关系 4 则 K [e] PO2 . 1/ 2 1/ 2 [Zni ][e ][PO2 ] [e ]PO2
第五章 固溶体和非化学计量化合物
第五章固溶体和非化学计量化合物
第五章固溶体和非化学计量化合物
第五章固溶体和非化学计量化合物
习题
1.尝试从成分、相数、独立组分数和性能变化等方面比较固溶体、化学计量比化合物
和低共晶的异同。请列出并解释。
2mgo、α-al2o3和cr2o3的阳离子半径分别为4.7×1011m、3.6×1011m和
4.0×1011m。请按可能
---
的固溶反应式回答：(1)α-al2o3和cro3能形成连续固溶体吗?为什么?(2)mgoccr2o3系统的固溶度如何?为什么?(3)α-al2o3ccr2o３和mgoccr2o3这两个系统所形成的固溶体
在电性能(例如电导和电场均匀性)方面有何差别?为什么?
3分析pbzro3cpbtio3二元体系，并观察接近常温的体系相图（图5C4）。试着回答：（1）体系能形成连续的固溶体吗？（2）图5C4的相图属于哪种基本类型（或其一部分）？（3）当二元体系中的固溶体发生晶体转变时，自由度是多少？它们体现在什么方面？这和单位制有什么不同。
4若把al2o3加入到mgo主晶体中，试回答：(1)形成何种类型的固溶体?固溶度大小
如何?试解释之。(2)请写出缺陷反应方程式，试说明固溶体的密度和电性能随着al2o3加
入的变化趋势。
5.简要描述两种常见的分类方法和不同类型的固溶体。间隙固溶体也可能是连续固溶
体吗？6.Al2O3中掺杂材料的量百分比分别为0.5%NiO和0.02%Cr2O3，制成金色人造黄玉，经分析形成置换固溶体[27]。试写出人造黄玉的固溶反应式和固溶分子式。
7设想在zro2中掺杂cao，并在700k下进行热处理，试问随着掺杂量的增加，系统
材料科学基础名词解释(全)
材料科学基础名词解释(全)
晶体：即内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。
非晶体：原子没有长程的排列，无固定熔点、各向同性等。
晶体结构：指晶体中原子或分子的排列情况，由空间点阵和结构基元构成。
空间点整：指几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列，是人为的对晶体结
构的抽象。
晶面指数：结晶学中用来表示一组平行晶面的指数。
晶胞：从晶体结构中取出来的反映晶体周期性和对称性的重复单元。
晶胞参数：晶胞的形状和大小可用六个参数来表示，即晶胞参数。
离子晶体晶格能：1mol离子晶体中的正负离子，由相互远离的气态结合成离子晶体时所释
放的能量。
原子半径：从原子核中心到核外电子的几率分布趋向于零的位置间的距离。
配位数：一个原子或离子周围同种原子或异号离子的数目。
极化：离子紧密堆积时，带电荷的离子所产生的电厂必然要对另一个离子的电子云产生吸引
或排斥作用，使之发生变形，这种征象称为极化。
同质多晶：化学组成相同的物质在不同的热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。类质同晶：化学组成相似或相近的物质在相同的热力学条件下形成具有相同结构晶体的现象。铁电体：指具有自发极化且在外电场作用下具有电滞回线的晶体。
正、反尖晶石：在尖晶石结构中，如果A离子占据四面体空隙，B离子占据八面体空隙，称
为正尖晶石。如果半数的B离子占据四面体空隙，A离子和另外半数的B离子占
据八面体空隙则称为反尖晶石。
反萤石结构：正负离子位置刚好与萤石结构中的相反。
压电效应：由于晶体在外力作用下变形，正负电荷中心产生相对位移使晶体总电矩发生变化。结构缺陷：通常把晶体点阵结构中周期性势场的畸变称为结构缺陷。
材料物理化学第一二三章名词解释集锦--复习材料解析
材料物理化学第⼀⼆三章名词解释集锦--复习材料解析
第⼆章晶体结构
1. 晶格能
指将⼀克式量（与⼀摩尔相当的量）的离⼦晶体中各离⼦拆散成⽓态所需的能量（也称为点阵能）
2. 电⼦亲合能
⽓态原⼦获得⼀个电⼦所放出的能量，常⽤千卡/克原⼦（4200J/mol）表⽰。元素的电⼦亲合能越⼤，则越易获得电⼦形成负离⼦。
3. 电离能
指⽓态原⼦在最低能态失去电⼦所需的能量，常⽤千卡/克原⼦（4200J/mol）表⽰，从中性原⼦失去第⼀个电⼦所需的能量称第⼀级电离能；失去第⼆个电⼦所需的能量称第⼆级电离能，余类推。元素的电离能越⼩，则越易失去电⼦形成正离⼦。
4. 电负性
各元素的原⼦在形成价键时吸引电⼦的能⼒。⽤以⽐较各种原⼦形成负离⼦或者正离⼦的倾向。两元素的电负性差越⼤，所形成的键的极性就越强。
5. 原⼦配位数
指⼀个原⼦邻近周围的同种原⼦的个数。
6. 离⼦配位数
指⼀个离⼦邻近周围的异号离⼦的个数。
7. ⾯⼼⽴⽅密堆积
等径球的⼀种最紧密堆积⽅式，球体按ABCABC、、、、、、层序堆积，将这些球体的球⼼联接起来，便形成⾯⼼⽴⽅格⼦，即在这种堆积⽅式中可以找出⾯⼼⽴⽅晶胞。
8. 六⽅密堆积
等径球的⼀种最紧密堆积⽅式，球体按ABABAB、、、、、层序堆积，将这些圆球的球⼼联接起来，形成六⽅底⼼格⼦，即在这种堆积⽅式中可以找出⾯⼼⽴⽅晶胞。
9. 离⼦极化
离⼦在外电场作⽤下，其⼤⼩和形状发⽣改变的现象。
10. 离⼦极化⼒
⼀种离⼦使另⼀种离⼦发⽣变形（或极化）的能⼒。即：反映离⼦极化其它离⼦的能⼒。
11. 离⼦极化率
无机物理化学总结问答题
1.何为本征扩散和非本征扩散?并讨论两者之间的区别。
本征扩散：是指空位来源于晶体的本征热缺陷而引起的迁移现象。本征扩散的活化能由空位形成能和质点迁移能两部分组成，高温时以本征扩散为主。
非本征扩散：是由不等价杂质离子的掺杂造成空位，由此而引起的迁移现象。非本征扩散的活化能只包含质点迁移能，低温时以非本征扩散为主。
2.何为晶粒生长与二次再结晶?简述晶粒生长与二次再结晶的区别，并根据晶粒的极限尺寸讨论晶粒生长的过程。
晶粒生长是无应变的材料在热处理时，平均晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。在坯体内晶粒尺寸均匀地生长，晶粒生长时气孔都维持在晶界上或晶界交汇处。二次再结晶是少数巨大晶粒在细晶消耗时的一种异常长大过程，是个别晶粒的异常生长。二次再结晶时气孔被包裹到晶粒内部。二次再结晶还与原料粒径有关。
造成二次再结晶的原因：原料粒径不均匀，烧结温度偏高，烧结速率太快。
防止二次再结晶的方法：控制烧结温度、烧结时间，控制原料粒径的均匀性，引入烧结添加剂。
3.简述产生非化学计量化合物结构缺陷的原因，并说明四种不同类型非化学计量化合物结构缺陷的形成条件及其特点。
产生原因：含有变价元素，周围气氛的性质发生变化。
阴离子空位型：在还原性气氛下，高价态变成低价态，n型半导体。
阳离子填隙型：在还原性气氛下，高价态变成低价态，n型半导体。
阴离子填隙型：在氧化性气氛下，低价态变成高价态，p型半导体。
阳离子空位型：在氧化性气氛下，低价态变成高价态，p型半导体
4. 试从结构上比较硅酸盐晶体与硅酸盐玻璃的区别。
厦门大学 材料科学基础(二) 第五章-1 固溶体和非化学计量化合物
h
13
影响固溶度的因素之四：电负性
电负性经验规律：
电负性相近，则有利于固溶体的生成；电负性差别大， 就趋向于形成稳定的新化合物，不易形成固溶体。
电负性差别大于正负0.4时，生成固溶体可能性很小。
h
14
影响固溶度的因素之五：晶体结构
第五章 固溶体和非化学计量化合物
5.1 固溶体的定义
定义：固溶体是指一种组元(组分)因“溶解”了其他组 元而形成的单相晶态固体。
固溶体和主晶体的区别？
主晶体一般可以是单组元，而固溶体一定是多组元。 固溶体的晶体结构常发生局部畸变，其性质也可以不同于
主晶体。
h
1
固溶体和机械混合物的区别？
填隙型固溶体
溶质的质点进入溶剂晶格的间隙位置。 例子：碳在铁中形成间隙型固溶体。
h
3
按溶质在主晶体中的溶解度(固溶度)划分
连续固溶体
溶质和主晶体可以按任意比例无限制地相互溶解。 例子：Mg1- xNixO
不连续固溶体
溶质原子在主晶体中的溶解度是有限的。 例子：MgO–CaO系统
BaO–BeO
离子尺寸差值对固溶度的影响
离子
半径 /10–11m
半径差 /10– 11m
R1 R2
R1
/%
第二章晶体结构与晶体中的缺陷
第二章晶体结构与晶体中的缺陷
内容提要：通过讨论有代表性的氧化物、化合物和硅酸盐晶体结构，用以掌握与本专业有关的各种晶体结构类型。介绍了实际晶体中点缺陷分类；缺陷符号和反应平衡。固熔体分类和各类固熔体、非化学计量化学化合物的形成条件。简述了刃位错和螺位错。
硅酸盐晶体结构是按晶体中硅氧四面体在空间的排列方式为孤岛状、组群状、链状、层装和架状五类。这五类的[SiO4]四面体中，桥氧的数目也依次由0增加到4, 非桥氧数由4减至0。硅离子是高点价低配位的阳离子。因此在硅酸盐晶体中，[SiO4] 只能以共顶方式相连，而不能以共棱或共面方式相连。表2-1列出硅酸盐晶体结构类
型及实例
表2-1 硅酸盐晶体的结构类型
真实晶体在高于0K的任何温度下，都或多或少地存在着对理想晶体结构的偏离，即存在着结构缺陷。晶体中的结构缺陷有点缺陷、线缺陷、面缺陷和复合缺陷之分，在无机材料中最基本和最重要的是点缺陷。
点缺陷根据产生缺陷的原因分类，可分为下列三类：
（1）热缺陷（又称本征缺陷）
热缺陷有弗仑克儿缺陷和肖特基缺陷两种基本形式。
弗仑克儿缺陷是指当晶格热震动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置而挤到晶格点的间隙中，形成间隙原子，而原来位置上形成空位，这种缺陷称为弗仑克儿缺陷。
肖特基缺陷是指如果正常格点上原子，热起伏后获得能量离开平衡位置，跃迁到晶体的表面，而在原正常格点上留下空位，这种缺陷称为肖特基缺陷。
（2）杂质缺陷（非本征缺陷）
（3）非化学计量化学化合物
为了便于讨论缺陷反应，目前广泛采用克罗格-明克（Kroger-Vink）的点缺陷符号（见
无机材料科学基础课后习题答案(5)
无机材料科学基础课后习题答案(5)
5.1试述影响置换型固溶体的固溶度的条件。
解：1. 离子尺寸因素
从晶体稳定性考虑，相互替代的离子尺寸愈相近，则固溶体愈稳定。若
以r i和「2分别代表半径大和半径小的两种离子的半径。当它们半径差耳< 15%时，形成连续置换型固溶体。若此值在15〜30%时，可以形成有限置换型固溶体。而此值>30%时，不能形成固溶体。
2、晶体的结构类型
形成连续固溶体的两个组分必须具有完全相同的晶体结构。结构不同最多只能生成有限固溶体。
3、离子的电价因素
只有离子价相同或复合替代离子价总和相同时，才可能形成连续置换型固溶体。
4、电负性因素
电负性相近，有利于固溶体的生成。
5.2从化学组成、相组成考虑，试比较固溶体与化合物、机械混合物的差别。
解：从化学组成、相组成考虑，固溶体、化合物和机械混合物的区别 列
F 表5-1比较之
表5-1固溶体、化合物和机械混合物比较
（以AO 溶质溶解在B 2O 3溶剂中为例）
5.3试阐明固溶体、晶格缺陷和非化学计量化合物三者之间的异同点 列出简明表格比较。
解：固溶体、晶格缺陷和非化学计量化合物都属晶体结构缺陷，但它们
又各有不同，现列表5-2比较之。
表5-2固溶体、晶格缺陷和非化学计量化合物比较
5.4试写出少量MgO 掺杂到AI 2O 3中和少量YF 3掺杂到CaF 2中的缺陷 方程。（a ）判断方
程的合理性。（b ）写出每一方程对应的固溶式。
解：3MgO 叫^）2盹凡+呦「+300 （ 1）
2MgO 叫"〉2吨却+ "心、兀哨*3% +2O o ⑵ Y F3^^Y h +F ； +2F F （ 3）
《材料物理化学》课程知识要点
《材料物理化学》课程知识要点
1．高分子的聚集态结构是指聚合物内分子链的排列与堆砌结构，高分子的聚集态结构也称三级结构，或超分子结构。
2．宏观量子隧道效应：当微观粒子的总能量小于势垒高度时，该粒子仍能穿越这一势垒, 微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。一些宏观量，例如微颗粒的磁化强度，量子相干器件中的磁通量等亦具有隧道效应，称为宏观的量子隧道效应。
3．竟聚率：单体自聚和共聚反应速率常数之比, 表示某一结构单元结尾的活性链与其自身单体加成反应的速率常数与另一单体加成反应的速率常数的比值。
4．久保理论：由于超微粒子中原子数的减少，使得能带汇总能级间距加大，变为不连续能级，金属超微粒子的电子能级具有像孤立原子中的能级不连续性。高分子的聚集态结构是指聚合物内分子链的排列与堆砌结构，高分子的聚集态结构也称三级结构，或超分子结构。5．杠杆定律：在金属学中用来计算相图上两相区的相或组织组成物相对数量的定律。由于形式上与力学中杠杆定律十分相似，故称为杠杆定律
6．非晶(non-crystal)、准晶(quasi-crystal) 和介晶：非晶固体是指内部原子缺乏周期性排列的固体，如玻璃、松香等。准晶是内部结构介于晶体和非晶之间的一种新状态，其内部结构具有长程有序，但不具有晶体结构的平移周期性。介晶是纳米晶体的取向超结构，是从非球形结晶的建筑单元形成的新型胶体晶。
7．反斯托克斯效应: 气态自由原子吸收了光源的特征辐射后，原子的价电子跃迁到较高能级，然后又跃迁返回基态或较低能级，同时发射出小于光源激发辐射的波长的荧光，称为反斯托克斯效应。
无机材料科学基础第三章晶体结构缺陷
2. 杂质缺陷 （固溶体）
是由外加杂质的引入所产生的缺陷，亦称为组成 缺陷或非本征缺陷。
特征：若杂质含量在固溶体溶解度范围内，则杂质缺陷浓 度与温度无关，只与杂质含量有关。
杂质缺陷对材料性能的影响：微量杂质缺陷会极大改变基 质晶体的物理性质，如：导电性、发光、颜色等，研究 和利用这种缺陷的作用原理，对固溶体形成、材料改性 、制备性能优越的固体器件等具有十分重要的意义。
面缺陷－堆积层错
面心立方晶体中的抽出型层错(a)和插入型层错(b)
4. 体缺陷（三维缺陷）
指在局部的三维空间偏离理想晶体的周 期性、规则性排列而产生的缺陷。
如第二相粒子团、空位团等。 体缺陷与物系的分相、偏聚等过程有关 。
二、按缺陷产生的原因分类
1. 热缺陷（thermal defect） 2. 杂质缺陷（ foreign defect） 3. 非化学计量缺陷
K : Cl = 2 : 2
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4.固溶体和非化学计量化合物
4.1固溶体
液体有纯溶剂和含有溶质的溶液之分，对于液体溶液，大家都已熟知，是由溶质以分子级均匀程度溶解到溶剂中所形成的。类似地，对于固体也有纯晶体和含有杂质的固体溶液之分，后者是指晶体中含有外来杂质，简称固溶体。
4.1.1 固溶体的定义和特征
4.1.1.1固溶体的定义
凡在固体条件下，一种组分（溶剂）内“溶解”了其它组分（溶质）而形成的单一、均匀的晶态固体称为固溶体。或者定义为：固溶体是指一种组元（组分）因“溶解”了其他组元而形成的单相晶态固体。
如果固溶体是由A物质溶解在B物质中形成的，一般将组分B称为溶剂（或主晶相、基质），将组分A称为溶质（或掺杂质点、杂质）。如果两种组分可以互溶，那么就将含量高的那种称为溶剂，含量低的称为溶质。
固溶体与主晶体的区别在于：主晶体一般可以是单组元，而固溶体一定是多组元；固溶体的晶体结构常发生局部畸变，其性质也可以不同于主晶体。
固溶体与机械混合物的区别在于：固溶体是以原子尺度相混合，是单相均匀的；机械混合不是均匀单相的而是多相的。
固溶体与（化学计量）化合物的区别在于：A和B两组元形成固溶体是，组元之间并不存在确定的物质的量比，而形成化学计量化合物时，两组元按确定的物质的量比值化合；固溶体的晶体结构对称性和主晶保持一致，而化合物的晶体结构常与纯组分的不同；固溶体的组成可改变，其性质也会随之而发生变化，而化学计量化合物，它的组成和性质是一定的。
4.1.1.2固溶体的基本特征
（1）固溶体中不同组分之间的互溶是在原子尺度上相互混合的。
（2）生成固溶体后，并不破坏主晶相原有的晶体结构，但是晶胞参数可能有少许改变，因此基本保持了主晶相的特性。
（3）对于大部分固溶体系而言，都存在一定的固溶度（即杂质的溶解极限），这种固溶体称为有限固溶体或不连续固溶体；只有部分体系，两组分可以以任意
比例互溶，这种固溶体称为无限固溶体或连续固溶体。
（4）在固溶度范围之内，杂质含量可以改变，固溶体的结构不会变化，只有单相固溶体；当超出固溶极限后，就会有第2相存在，而不是单相固溶体了。
固溶体可以在晶体生长过程中生成、从溶液中或熔体中析晶时形成、金属冶炼过程中生成、以及烧结中原子扩散而形成。生成固溶体的例子不胜枚举，如Al2O3晶体中溶入一定量Cr2O3生成了红宝石，可以用作饰品及激光器；少量锌溶解于铜中生成α黄铜。
固溶体中由于杂质质点占据正常格点位置或者占据间隙位置，破坏了基质晶体的质点排列的有序性，引起了晶体内周期性势场的畸变，从此角度出发，固溶体也属于点缺陷的范畴。
固溶体在合金、无机固体材料中很常见，人们常常采用固溶体原理来制备或开发各种新的材料，满足科技的发展对材料性能提出的特殊性要求。
4.1.2固溶体的分类
（1）按溶质质点在溶剂晶格中的位置来划分
①置换型固溶体：溶质质点进入主晶相晶格后，占据原来晶体中正常格点位置，即将原来的质点看成被杂质质点所取代，所生成的固溶体称为置换型（或取代型）固溶体，见图5-31。无机固体材料中所形成的固溶体绝大部分属于这种类型，如金属氧化物中生成固溶体一般都是金属离子之间的置换，MgO-CoO、MgO-CaO、PbTiO3-PbZrO3、Al2O3-Cr2O3，Cu-Zn系中的α和η固溶体等也都属此类。
溶质的质点进入主晶体中正常结点位置，例如(Al2-x Cr x)O3，其中0 ②间隙型固溶体：如果杂质质点进入主晶相晶格后，占据间隙的位置就生 成间隙型（或填隙型）固溶体，见图5-32。对于无机固体材料，间隙固溶体一般发生在阳离子进入阴离子所形成的间隙中，但是能生成此类固溶体的物质并不多见；生成阴离子填隙型固溶体则更加困难，唯独萤石型物质除外。在合金中，此类固溶体较为常见，金属和H、B、C、N等元素形成的固溶体都是间隙式。 溶质的质点进入溶剂晶格的间隙位置，例如：碳在铁中形成间隙型固溶体。间隙型固溶体大致有四种结构：(a)完全无序，(b)偏聚，(c)部分有序和(d)完全有序。 （2）按溶质在溶剂中的溶解度（固溶度）分类 ①连续固溶体：是指溶质和溶剂可以按任意比例相互固溶所生成的固溶体。在这种固溶体中，溶质和溶剂是相对的，一般将占多数的组分作为溶剂。二元系统连续固溶体相图如图5-33所示。溶质和主晶体可以按任意比例无限制地相互溶解，如Mg1-x Ni x O。 ②有限固溶体（不连续固溶体）：溶质只能以一定的溶解限度（固溶度）溶入溶剂中，低于固溶度条件下生成的固溶体是单相的，一旦溶质超出这一限度即出现第2相。MgO-CaO系只能生成有限固溶体。根据相图可知，溶质的固溶度和温度有关，温度升高，溶解度增加。 溶质原子在主晶体中的溶解度是有限的，如MgO-CaO系统。 （3）根据固溶体在相图中的位置划分 ①端部固溶体：位于相图的端部，其成分范围包括纯组元，亦称初级固溶体。 ②中间固溶体：它位于相图中间，因而任一组元的浓度均大于0，小于100%，亦称二次固溶体。严格来讲，此类固溶体并不一定具有溶剂的结构了，而可以将其看作是以化合物为基的固溶体。 （4）根据各组元分布的规律性划分 ①无序固溶体：其中各组元质点的分布是随机的、无规则的。 ②有序固溶体：其中各组元质点的分布分别按照各自的布拉维点阵进行排列，整个固溶体就是由各组元的分点阵组成的复杂点阵，此类结构也称超点阵或超结构。 4.1.3固溶体的书写方法 例如Al2O3掺杂到SrTiO3中， 固溶体反应式的几种可能的写法： 4.1.4置换型固溶体 在金属和无机材料中，常常生成置换型固溶体，特别是无机材料中，此类固溶体最为常见。以天然矿物方镁石（MgO）为例，常含有相当数量的NiO或FeO，