03第二章 固体中的相结构

正常价化合物
电负性相近
一一 金属键性质化合物
·电子浓度一一电子化合物
间隙相 间隙化合物 拓扑密堆相 NiAs结构
·原子尺寸因素
(几何因素)-一
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
三、主要类型
t 正带价化令粉
集符合原子价规律
&电负性越大 一一 稳定性越商 品离子键、共价键，也有金属键 品不易变形，硬脆(结构复杂、对称性差) 一一 一般由金属
.-
-、
特点
1.按一定的原子比结合(可以有小偏差〉一一可用分子式表示
2. 有序排列 主王今异类原子亲合力强 且王+ 电负性差异大
3.
一 由于 性能不同于A、 B 组兀 一一一步 结构与A 、 B组元不同
4. 原子尺寸差、电子浓度、电负性 二些主+ 化合物类型
·电负性
决定
键合性质
电负性差异大一一离子键成分化合物
与非金属形成
~ NaCl 、 ZnS 、 CaF2
NaCl
ZnS立方结构(闪铮矿)
六方ZnS(硫铸矿)
CaF2
2. 喝t3 化令粉
命结构主要取决于电子浓度。原子尺寸、电负性也有影响
e
电子浓度可以有一定变化范围 一一 成分可以在一定范围变 化一一可看作化合物为基的固溶体
‘有时为了维持晶胞中的电子浓度一一出现空位一一(称为〉 缺位固溶体(或缺陷相〉
部相
.-
.、
特点
牛 以离子键为主，含有一定比例的共价键 生 可用准确的分子式表示 丰 典型的非金属性质
三、氧化物结构
Cl -
CnW'
A8型 A8 2 型 A2 83型
J
n"
萤石Ca F 2
m v ~a+
NaCI
V
A80 3 型
A8 2 0 4 型
刚玉AI 2 0 3 型
钙铁矿 Ca Ti0 3
尖晶石 MgAI 2 04
(a) 间隙相VC (b) 间隙化合物
。间隙相
儿何 s
非金属原子按一定规则位于体心、面心、密排六方的间隙位置
一一形成新点阵结构一一(称〉间隙相
分类z
非金属原子占据间隙位置、数量 一一 (划分〉间隙相的类型
特点:
(1) 有成分变化 (2) 相同结构间隙相可以互溶 (3) 硬、脆、高熔点 (4) 离子键、共价键(异类大小原子问) +金属键(同类大原子间〉
Z 尚俄式
溶质原子一般均大于间隙一一撑开一一点阵常数增大
|思考袅I
为什么间隙固溶体不可能形成无限固溶体?
除了原子尺寸和间隙尺寸因素外，还有什么因素影响间隙固溶体 的固溶度?
决定溶质原 子分布形式的因素是什么?
ZZ 审会
TI:-舍"
一、宋义 组元A 注意 z +组元B →相C
新相 C 筒结构、性能与 A 、 B 都不同。
小原子随机分布
1
小原子有规律分布
大小原子数量成比例
大小原子点阵 不能合并
大小原子点阵可合并
形成新点阵
|
结构复杂
l
4、提扑窑'但相
(TCP制 j
大小原子适当配比，小原子构成按一定顺序堆垛的密排面，大原子镶嵌其中， 构成全部或主要是四面体间隙的复杂结构 由密排四面体按一定次序堆垛而成。
每个四面体顶点由同类原子占据，且彼此相切。 以四面体紧密堆积，空间利用率及配位数 (12 、 14 、 15 、 16) 均很高
三、
J词隙固~体
t 死多 战条件
一一溶质原子只寸与溶剂晶体结构间隙尺寸相近
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系 4惨响tIl t$ ~段t6f)索
溶质原子尺寸
....睛'
溶剂晶体结构间隙尺寸
[不可能形成无限固溶体|
溶剂一一大多是过渡族元素 溶质一一 一般是半径小的非金属元素 溶质引起较大点阵畸变，不可能填满全部间隙，一般固溶度很小。 溶剂元素的晶格类型一一间隙的大小一一影响固溶度
四、建酸盐结构方~
岛状硅酸盐一一错英石，硅钙石 链状硅酸盐一一莫莱石 层状硅酸盐一一高岭土，滑石 网状硅酸盐一一硅石
硅酸盐基本结构 单元
四面体中硅与氧原子位置
筑
m
份}
四而体SiO~-
双 重 四面体(S马0，)6-
单一 和成对四面体(孤岛状硅酸盐)
组群状硅酸盐
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蜀r 能习雷自雪暂第啕
字~:
结构相闯，性质相闯，聚集成态相闯伪均力体
'‘审回培部
一、 恙本概念
溶质溶入溶剂，形成均一结晶相，保持溶剂点阵结构 |
固溶度 一一溶剂溶解溶质的能力。
…-回·
-咽' 、
..换固港稳
t 形成冬件 一一 溶质原子尺寸与溶剂原子尺寸相近
2. _喻tIl，*~伪 @ 素
‘金属键一一〈呈〉金属性质
þt:
•
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' ·亏
•
CuZn 、 FeAI...
Ag3Al
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-M
J
r
FeAl
Ag3AI
0 阳ClI.嗣z.
()za
电子化合物:
IB族或过渡族金属元素
+
llB ，胁， NA族元素
电子浓度为 3/2 时一一体心立方结构(~相);
电子浓度为 21113 一一复杂立方结构 (y相);
ib)S~暴
四审
1(糖相
一、结构
保持液态原子排列特点一一杂乱无章一一非晶体
$
-
.、
形成条件
1 仰条件 1
材料熔融态粘度↑
原子活动能力↓
! 外部会钟 !
冷却速度↑
原子重排时间短
保持液态状态
体中筒相结构
复习
晶相 单质〈纯组元〉
非晶相
|固溶体的均匀性 E
同类 、 异类原子间结合力
短程有序
长程有序
1) 组元晶体结构 z 越相似一一固溶度越大
(甚至形成无限固溶体〉
2)
原子尺寸因素 z
差异越小 一一畸变越小一一固溶度越大
3)
电负性因素 z
差异小 一一化学亲合力小
一一杳利于形成固溶体，不利于形成化合物
4) 原子价因素:
电子浓度=价电子总数 l 原子总数 电子浓度小-一有利于溶入
固溶度↑ 一一一 三个相似一个低
面心立 方 体心立方
简单六方
TaB, NbB
WC, MoN
MX2
TiH2, ThH2 , ZnB2
面心立方
vc
MX型-FCC 结构
•
v • c
Fe4N
ZrH2
MX2 型-FCC 结构
M 4 X型-FCC结构
2 ) 间隙化合物
小原子尺寸比间隙大很多 一一点 阵畸变严重 一一 因此结构复 杂 一一 (称〉间隙化合物
四、固溶脉的均每怯
同类、异类原子间亲合力相同 一一 使原子随机分布
一一 无序
同类原子亲合力大，异类间小一一同类原子偏聚
一一 偏聚
同类原子亲合力小，异类问大一一相间排列
一一 有序
..
五、固熔嘛的点阵畸型足 ，. 宣布良久
溶质原子>溶剂原子一一膨胀一一点阵常数增大 溶质原子〈溶剂原子一一收缩一一点阵常数减小
Ta~
Ti问 1凡币e2
ZrRe2 ZrV2
ZrFe2
5、.A d Jt化..结构份制
较大的原 子组成密排六方 ，较小的原 子形成简单六方穿插其间 碑原子构成密排六方结构，镰原子占据八面体间隙，两类原子形成层状结构
‘
结合键介于离子(或共价)键与金属键之间
OAs
. Ni
'事三唁
一、结构类型
氧化物结构 硅酸盐结构
电子浓度为 21112 一一密排六方结构 (ε桶。
3. 1吗俄制~ .吗然化令粉
r_ l rm <
0.59 一一结构简单一一 (称)间隙相 (称)间隙化合物
几!rm > 0.59 一一结构复杂一一
0.59并不严格 ， r_,/r" , < 0.59也可以形成间隙化合物
O v原子
•
c 原子
(a)
间隙相和间隙化合物的晶体结构
CaCd2
CaMg~
H血fn2
Cr~
FeI问 Hf民2
TiCr2 TiFe.l TiMn2
HfMOol
ReB句
HfFe,
K. 1~
zrCr3
ZrMn2
Zr问
W~
FeB, MoBe,
NbC问
HfW2 LaMg2
La N i2 N aAU2
ZrCr, ZrFe2
MoFe2 NbFe2 NbMn2
TaC~
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金『
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i吗镣制 、
i鸣德化令粉 、
i吗镣@。事件tfJ ci 剔
「 共同点=小原子占据间隙位置
具有拓扑学特点
AB 2 型的 Laves相， AB型σ相， A;tBv等
二元拉弗斯相
MgCt12 型 延gZDZ 型
Mg;'ITi2 型
AgBe,
时~
、
N~
Ba均
TaCr2
TaF~
由'Cr~
(He2 CÆNi2 GdFe2
m句
.NþCr, PbAu2 TaQ), TaCr2 TiBe2
Ti句
目Cr， Z毗2
间隙相举例
分
子 式 间陈相举例 金属原子排列类型
M4 X M2 X
Fe N, Mn4 N
Ti2日 ，
,
面心立方 密排六方
N, Zr2H, F~N ， Cr2 V2 N, W2 C, MO:lC, V2 C
TaC, TiC, ZrC, VC, ZrN, VN, TiN, CrN, ZrH, TiH MX
网状硅酸盐
硅酸盐结刷
↓
层状硅酸盐
链状硅酸盐 岛状硅酸盐
H­ 一口
体一 7
回阳一
二中-
年民一
陶一 ι
氧化物结构
E墨固
度一 一 ↑↓由 理 却一
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! 材料熔融态粘度↑
, .
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