材料科学基础chp.2-固体结构.ppt

*性能：间隙相熔点℃硬度(HV)间隙化合物熔点℃硬度(HV)TiC～32003200-3800NbC3500-38002450Fe3C16501340VC28002100Cr3C218901300ZrC～32502800Cr7C316651450TaC38001550Cr23C615501060Mo2C25001500-1800Cr27M2C6～15201520WC29001780M6C～14401350(Fe3Mo3C)1070(Fe4Mo2C)间隙相熔点、硬度、稳定性高于间隙化合物*2.4离子晶体结构一、离子晶体结构由电负性相差较大的阴、阳离子，通过离子键结合而成的晶体。几乎所有的晶体，或多或少包含离子晶体的特征。半金属、碳化物、氮化物和硼化物共价成分较高。1、典型离子晶体的构成规则在满足电中性及离子球密堆积的条件下，尽可能降低能量。——离子晶体形成的大原则。*(1)电中性原则化学成分满足定比规律，以保持电中性：—离子配位数之比与化合价之比相等式中：n-，n+—阴、阳离子配位数Z-，Z+—阴、阳离子价。例：NaCln-=n+=6Z-=Z+=1满足以上规律*(2)密堆积阴阳离子周围有尽可能多的异类原子。(3)异类原子相切离子晶体中，异类原子必须相切，核间距等于异类原子半径之和。注：同类离子不相切。（斥力所致）-+r0*结论：（配位多面体形成规律）在离子晶体中，以阳离子为中心构成阴离子多面体时，阳离子半径必须大于阴离子多面体间隙。若阳离子半径r+太小，为保证阴、阳离子相切，配位数只能降低。若阳离子半径r+较大，为保持密堆积，配位数上升。---+--+----*阳离子配位体规律半径比r+/r-0～0.1550.155～0.2250.225～0.4140.414～0.7320.732～1配位数n+23468间隙位置线性三角形四面体八面体立方体示意图-----★r+/r-是决定离子晶体配位多面体形态的关键因素。*例：解释Ca+2F2-1结构的合理性查上表，n＋＝8，立方体间隙；F-配位数为：CaF2结构Ca2+F-10.752/rr1.33r,1.00r--FCa=\==++4218=×=·=+-+-zznn*（4）配位多面体接触规则配位多面体以共点、线、面连接，能量升高，稳定性下降。这是因为配位多面体中心离子间斥力所致。离子晶体以共点连接为主，以共线或共面连接为辅，构成稳定的晶体结构。*2、离子晶体结构举例MgO（NaCl）?重叠f.c.c的Mg+2和O-2；?沿方向平移Mg+2晶格得MgO。?空间点阵:f.c.c?结构单元：MgO?晶胞中含：4Mg＋4OMg+2O-2]100[2a*(2)ZrO2（CaF2）将一个Zr4+与两个O2-晶格重叠成f.c.c；Zr4+不动；一个O2-晶格沿平移一个O2-晶格沿平移空间点阵：f.c.c结构单元：ZrO2晶胞中含：4Zr＋8OZr+4O-2*(3)Al2O3P64图2-73个h.c.p的O-2构成骨架；AB层之间插入C层Al+3；在Al+3的密排面上按规则抽去1/3的Al+3。空间点阵：简单六方结构单元：2（Al2O3）晶胞中含：12Al+3＋18O-2AAAABBBO-2h.c.pCCCCCCAl+3**2.5共价晶体结构由ⅢA、ⅣA、ⅤA族，电负性相近的原子，通过共价键结合的晶体。最大配位数应遵循8－N规则，N—族数。如：B，ⅢA配位数≤5C、Si、Ge、Sn，ⅣA配位数≤4N、P、As，ⅤA配位数≤3*a）金刚石结构两个f.c.c的C重叠沿a/4[ī11]平移空间点阵：f.c.c结构单元：2C