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《晶型轉(zhuǎn)變的影響因素.doc》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、影響晶型轉(zhuǎn)變的因素眾所周知,結(jié)構(gòu)決定性質(zhì),而對于晶體來說，當(dāng)外界條件變化時，晶體結(jié)構(gòu)形式發(fā)生改變，碳、硅、金屬的單質(zhì)、硫化鋅、氧化鐵、二氧化硅以及其他很多物質(zhì)都具有這一現(xiàn)象，所以本文通過查閱文獻舉例說明影響晶型的一些因素，主要有溫度、壓力、粒度和組成。一、溫度溫度對晶型影響比較復(fù)雜，當(dāng)溫度升高時，晶體中的分子或某些離子團自由旋轉(zhuǎn)，取得較高的對稱性，而改變晶體的結(jié)構(gòu)。下面舉例說明：(1)BaO·Al2O3·SiO2(BAS)系微晶玻璃的主晶相為鋇長石。鋇長石主要的晶型有單斜鋇長石(monocliniccelsian)、六
2、方鋇長石(hexacelsian)和正交鋇長石(orthorhombiccelsian),三者的關(guān)系如圖1所示:Fig.1 Thephasetransformationofcelsian由圖中我們可以看到:六方鋇長石膨脹系數(shù)高,為8.0×10-6/℃,而且在300℃左右會發(fā)生其向正交鋇長石的可逆轉(zhuǎn)變,轉(zhuǎn)變過程中伴隨著3-4%的體積變化。(2)當(dāng)預(yù)熱溫度小于400℃時，反應(yīng)所得到的產(chǎn)物氧化鋁為非晶態(tài)的A12O3。非晶A12O3。在熱力學(xué)上是一種亞穩(wěn)狀態(tài)，所以它有向晶態(tài)轉(zhuǎn)化的趨勢。當(dāng)溫度不夠高時，非晶A12O3中的原子的運
3、動幅度較小，同時晶化所必不可少的晶核的形成和生長都比較困難，因此非晶態(tài)向晶態(tài)的轉(zhuǎn)化就不易。為研究所制備的非晶A12O3。向晶態(tài)Al2O3轉(zhuǎn)變的規(guī)律，我們把在300℃時點火得到的非晶A12O3進行了鍛燒處理，結(jié)果見表2:Fig.1XRDPatternsofProduetskeptfor1.5hat700一900℃Fig.2XRDPattemsofproduetskeptforo.5hatl000一l200℃Fig.3XRDPattemsofproduetskeptforo.5hatl000℃andl200℃Fig.4XR
4、DPattemsofproduetskeptfordifferenttimeatl000℃Fig.5XRDPattemsofproduetskeptfordifferenttimeat1100℃從圖1中可以看到，非晶態(tài)的氧化鋁經(jīng)700、800、900℃鍛燒1.5h后，氧化鋁從非晶態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)閞-A12O3，并且隨著溫度的升高r-A12O3。相的衍射峰有所增強;1000℃保溫1.5h后有r-A12O3相產(chǎn)生，但仍有部分a-A12O3相存在;1100℃以上產(chǎn)物完全為a-A12O3，如圖2所示。所以在本試驗條件下由低溫燃燒合成法
5、制備的非晶態(tài)的A12O3粉體向a相轉(zhuǎn)變的溫度>=1000℃。圖3為1000、1100℃保溫0.5h的XRD圖，從圖中可見1000℃保溫0.5h產(chǎn)物仍為，r-A12O3，而1100℃保溫0.5h產(chǎn)物已完全轉(zhuǎn)變?yōu)閍-A12O3相。可見r-A12O3向a-A12O3的轉(zhuǎn)變與溫度有很大關(guān)系。隨著溫度的升高，r-A12O3向a-A12O3的轉(zhuǎn)變就易于進行。從圖4中可以看出1000℃保溫0.5h時沒有a-A12O3相產(chǎn)生，保溫1.5h時有a-A12O3相產(chǎn)生但沒有轉(zhuǎn)變完全，說明r-A12O3向a-A12O3轉(zhuǎn)變與保溫時間也有關(guān)系，
6、隨著保溫時間的增加，r-A12O3向a-A12O3的轉(zhuǎn)變逐漸完成。圖5為1100℃保溫0.5、1.5h的XRD圖，其衍射峰相似，說明影響r-A12O3向a-A12O3的轉(zhuǎn)變最主要的因素是溫度。當(dāng)溫度足夠高時，，r-A12O3向a--A12O3的轉(zhuǎn)變速度快，在較短時間內(nèi)就可以完成r-A12O3向a相的轉(zhuǎn)變。二、壓力壓力的影響比較單純，當(dāng)壓力增高時，促使晶體結(jié)構(gòu)往高密度和高配位的方向轉(zhuǎn)變。下面看看具體例子：（1）相同溫度下不同壓力下的SiO2中硅氧鍵長、氧離子半徑及陽離子硅的半徑是不同的。因此,不同壓力范圍內(nèi)的SiO2的晶
7、型也有很大差別。如圖一所示。（2）前面已經(jīng)說過溫度對晶型轉(zhuǎn)變有影響，所以溫度與壓力雙重作用也會對晶型轉(zhuǎn)變產(chǎn)生影響。如圖二所示。（3）由圖一我們看到，不同壓力下SiO2有不同的晶型，那么只需要控制溫度一定，改變壓力，就可以得到新的晶型。圖三就是其中一個例子。圖1 高溫下不同壓力的SiO2多形中硅氧鍵長(頂部)、氧離子半徑(中部)及陽離子硅的半徑(底部)?？v坐標(biāo),顯示鍵長及離子半徑,單位為A,橫坐標(biāo),1:石英(常壓),2:柯石英(4~8GPa,),3:斯石英(8~50GPa,),4:α-PbO2型SiO2(90~200GP
8、a,),5:黃鐵礦型SiO2(90~200GPa)圖2二氧化硅(SiO2)物相在高溫、高壓條件下的相變情況圖3 石英(左)和斯石英(右)的晶體結(jié)構(gòu)圖:實驗表明,當(dāng)壓力增加到8GPa時陽離子硅會發(fā)生從硅氧四面體空隙向硅氧八面體空隙遷移的現(xiàn)象在上述各多形中晶體結(jié)構(gòu)與常溫常壓力的石英比較起來最深刻的變化是配位多面體形態(tài)的改變。眾所周知,
