1.材料的结构2剖析.ppt

4.ABO3型 CaTiO3型结构 结构：立方晶系，fcc点阵 Ca2+和O2-构成fcc结构， Ti4+占据八面体间隙， Ti4+配位数为6。 化合物： Cr2O3, ?-Fe2O3, Ti2O3, V2O3等 三.硅酸盐的晶体结构 硅酸盐材料是指传统的无机材料，包括： 传统陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料 非金属矿物质 以SiO2及其硅酸盐化合物为主要成分，因此称硅酸盐。 此处所说的硅酸盐是指硅酸盐矿物原料。 硅酸盐成分复杂、结构多样，但其基本结构单元是硅氧四面体。 1. [SiO4]4-四面体结构单元 硅酸盐的基本结构单元是硅和氧组成的[SiO4]4-四面体。 四个氧离子组成四面体 硅离子位于四面体间隙 硅氧之间平均距离0.16nm Si-O-Si的键角为145? [SiO4]4-四面体的共顶联接： 两个四面体共用一个氧离子的联接方式。 硅酸盐中，硅氧四面体通常为共顶联接，偶尔为共棱 联接(两个顶角上的氧共用) 。 [SiO4]4-四面体在空间不同 联接方式，形成四种常见的 硅酸盐结构形式。 共顶联接 2.典型的硅酸盐结构岛状结构 硅氧四面体间不完全共顶联接； 部分四面体间共顶联接单元，单元间相互不联接而孤立存在。 链状结构 单链：硅氧四面体共用两顶，其联接在一维方向上无限长。 双链：硅氧四面体共用两个半顶。 岛状结构 单 链 与 双 链 结 构 硅氧四面体通过共用三顶联接； 在平面上形成具有六角对称的二维结构。 层状结构 硅氧四面体通过共用四顶联接； 在空间形成的三维网络结构。 骨架状(网状)结构 ?-方石英 的结构 1.6 共价晶体结构 共价晶体是原子之间以共价键结合而成的无限大分子，也叫原子晶体。 具有3，4，5个价电子的元素,电负性差别较小, 它们之间或与周期表中位置相近的元素形成分子或晶体时, 以共价键方式结合。 原子的共价键数符合8-N规则，N表示这个原子最外层的电子数。 共价键有明显饱和性和方向性, 配位数较低。 共价晶体具有强度高、硬度高、熔点高、模量大、脆性大等特点，且结构稳定。 一.金刚石结构 结构：立方晶系，fcc点阵 除阵点外，还有4个原子位于四面体间隙， 配位数为4， 非密堆结构。 物质: Si、Ge等， SiC、Si3N4、 高温SiO2等。 二.石墨结构 碳的三种结构： 无定型(非晶)、金刚石结构和石墨结构。 石墨结构： 六方晶系，六方点阵 c/a=2.7, 原子呈层状分布 层内共价结合，层间范德华 力结合 特性：强度很低,导电性较好； 层间结合弱容易滑动，用作固体润滑剂。 1.7 非晶态（玻璃相） 液体在凝固温度粘度较大且冷却速度大时，会形成非晶态固体。 非晶体：不具有长程有序、结构与液体相似的固体。可以认为是冷冻的液体。 形成条件：内因是液体粘度大，外因是冷却速度快。 熔融态粘度大，原子迁移困难，形成晶体的过程难进行，易于形成非晶体；粘度小的物质极快冷却时也可得到非晶体。 无规网络学说 非晶体的结构也是由离子多面体组成空间网络构成； 非晶体的网络结构中，多面体排列无规律。 一、非晶体的结构 金属材料 金属材料晶体结构比较简单，熔融时粘度小，冷却时容易结晶，故固态金属大多为晶体； 对某些合金，冷速很快时能阻止结晶过程，形成非晶体。 二、材料与非晶态 陶瓷材料 结构陶瓷(TiN、SiC等)多为晶体；通过特殊制备方法可以制成非晶体。 玻璃和硅酸盐多为非晶体；有的可以通过处理将其晶化。 * * 例2：Fe3C的结构 晶胞: 正交晶系； 12个Fe原子、4个C原子； Fe构成近似密堆结构; C位于八面体间隙中。 2.拓扑密堆相(TCP) TCP=Topological Close-packed Phase 由两种大小不同的金属原子组成; 大小原子适当组合，构成空间利用率和配位数都很高的结构; 具有拓扑特征，故得名TCP。 结构特征： (1)由配位数为12、14-16的配位多面体堆垛而成。 配位多面体： 以某原子为中心，将其相邻的所有原子用直线连接起来，形成的多面体。 多面体的每个面都是三角形。 CN12 CN16 CN14 CN15 (2)呈层状结构。 小原子组成密排层，大原子组成次密排层，大原子位于小原子构成的八面体间隙位置； 小原子配位数为12，大原子配位数可以达到14、15、16。 密排层与次密排层顺序堆垛，形成只有四面体间隙的密排结构。 密排层的网格形状： 三角形、正方形、六方形 不同形状的组合 密排层的类型： 36型 63型 3636型 32434型 TCP相的类型： 有拉弗斯相、?相、?相