ch 陶瓷的晶体结构.ppt

什么是陶？什么是瓷？ 陶器是用粘土（陶土）成型晾干后，用火烧出来的，是泥与火的结晶。早期陶器的烧制温度较低，一般在600—800℃左右。 什么是陶？什么是瓷？ 瓷器是用瓷土烧制的器皿，是中国古代的一项伟大发明，烧结温度提高到1200℃以上。 1. 陶瓷的概述 “陶瓷”是指所有以粘土为主要原料与其它天然矿物原料经过粉碎、混炼、成形、烧结等过程而制成的各种制品。 2. 陶瓷的分类 ⑴ 氧化铝陶瓷 氧化铝陶瓷以Al2O3为主要成分, 含有少量SiO2的陶瓷，又称高铝陶瓷。 3.3 先进结构陶瓷 碳化硅陶瓷用于制造火箭喷嘴、浇注金属的喉管、热电偶套管、炉管、燃气轮机叶片及轴承，泵的密封圈、拉丝成型模具等。 陶瓷的组成 玻璃相的主要作用 玻璃相是一种非晶态低熔物 在瓷坯体中起粘结作用，即把分散的结晶相粘结在一起 降低烧成温度，抑制晶体长大，阻止多晶转变 填充气孔空隙，促使坯体致密化。 气相（气孔） 气孔分为开口气孔和闭口气孔，在坯料烧成前大部分是开口气孔，在烧成过程中开口气孔消失或转变为闭口气孔，气孔率下降。 还使陶瓷材料导热率下降、介电损耗增大、抗电击穿强度降低 是应力集中的地方，并且有可能直接成为裂纹，这将使材料强度大大降低 气相还可使光线散射而降低陶瓷透明度 主要原料： 陶瓷材料的制备工艺 原料配置 → 坯料成型 → 烧结 → 成品 成型的目的是将坯料加工成一定形状和尺寸的半成品，使坯料具有必要的强度和致密度，具体成型方法有可塑成型、注浆成型和压制成型三种； 干燥后的坯料进行高温烧结的目的是通过一系列的物理化学变化，使坯件瓷化并获得所要求的性能。 2.3.2 离子的晶体结构 离子晶体有关概念 1.离子晶体：由正、负离子通过离子键按一定方式堆积起来而形成的。陶瓷大多数属于离子晶体。 2.离子半径：从原子核中心到其最外层电子的平衡距离。对离子晶体，通常认为晶体中相邻的正负离子中心之间的距离作为正负离子半径之和，即R0=R++R－ 。 离子半径大小的一般规律P70。 3.配位数：最邻近的异号离子数 配位多面体：晶体中最邻近的配位原子所组成的多面体。 4.离子堆积 离子晶体通常由负离子堆积成骨架，正离子按其自身大小居于相应负离子空隙（负离子配位多面体）。 其堆积方式主要有立方最密堆积、六方最密堆积、立方体心密堆积和四面体堆积等 4.离子堆积 负离子配位多面体：离子晶体中与某一正离子成配位关系而邻接的各负离子中心线所构成的多面体 2.3.2.2 离子晶体的结构规则—鲍林规则 负离子配位多面体规则 符合最小内能原理 电价规则 负离子多面体共用顶、棱、面的规则 共用点、棱、面,会降低结构稳定性 不同种类正离子多面体间连接规则 节约规则 同种正离子和同种负离子的结合方式应最大限度地趋于一致. 2.3.2.3 几种典型的晶体结构 (1) CsCl型 (2) NaCl型 1.??AB型 (3) 立方ZNS(闪锌矿)型： (4)?六方ZNS(纤锌矿)型： (1) CaF2(萤石型) 2. AB2型 (2) TiO2(金红石)型 (3)β－SiO2(方晶石.方石英)型 3. A2B型 (1)赤铜矿结构 (2)反萤石结构（K2O） 4. A2B3型 (1) α－ Al2O3 (2)A、B、C型稀土化合物 5. AB3型 WO3 6. A2B5型 V2O5 7. ABO3型(1) CaTiO3(钙钛矿、灰钛矿)型 (2) CaCO3(方解石)型、三方晶系 6. AB2O4型 尖晶石(MgAl2O4) 1）AB型结构 NaCl型结构，其化学式为NaCl，晶体结构为立方晶系。氯化钠是一种立方面心格子。其中阴离子按立方最紧密方式堆积，阳离子填充于全部的八面体空隙中，阴、阳离子的配位数都为6。 （2）AB2型结构 萤石结构，CaF2,结构属于立方晶系，阳离子位于立方面心的节点位置上，阴离子则位于立方体内8个小立方体的中心。阳离子的配位数位8，而阴离子的的配位数为4。 （3）A2B3型结构 刚玉型结构，属于三方晶系。阴离子按六方紧密堆积排列，而阳离子填充于2/3的八面体空隙，因此阳离子的分布必须有一定的规律，其原则就是在同一层和层与层之间，阳离子之间的距离应保持最远，这是符合于鲍林规则的。