最新固溶體簡(jiǎn)介課件ppt.ppt

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1、固溶體簡(jiǎn)介本節(jié)內(nèi)容介紹1.取代固溶體2.填隙固溶體3.更復(fù)雜的固溶體機(jī)理：二價(jià)取代4.研究固溶體的實(shí)驗(yàn)方法固溶體簡(jiǎn)介容許有可變組成的結(jié)晶相取代固溶體分類：填隙固溶體應(yīng)用：設(shè)計(jì)具有特殊性質(zhì)的新材料更為復(fù)雜的固溶體機(jī)理填隙固溶體1.定義：氫，碳，硼，氮等小原子進(jìn)入金屬主體結(jié)構(gòu)內(nèi)空著的間隙位置，形成填隙固溶體。2.應(yīng)用：金屬鈀可以吸藏大量的氫氣；碳可以較多存在于在γ-Fe的間隙位置而很少存在于α-Fe和δ-Fe中。（煉鋼技術(shù)）更復(fù)雜的固溶體機(jī)理（離子補(bǔ)償機(jī)理）產(chǎn)生陽離子空位產(chǎn)生填隙陰離子產(chǎn)生陰離子空位產(chǎn)生填隙陽離子雙重取代1.產(chǎn)生陽離子空位例如：NaCl中溶解少量的CaCl2形成固溶

2、體2.產(chǎn)生填隙陰離子例如：氟化鈣能溶解少量氟化釔（YF3)形成固溶體.被高價(jià)陽離子取代被低價(jià)陽離子取代更復(fù)雜的固溶體機(jī)理（離子補(bǔ)償機(jī)理）3.產(chǎn)生陰離子空位例如：立方氧化鋯與石灰形成的固溶體。4.產(chǎn)生填隙陽離子例如：在鋁硅酸鹽中，Si4+.被Al3+取代。更復(fù)雜的固溶體機(jī)理（電子補(bǔ)償機(jī)理）簡(jiǎn)介：電子補(bǔ)償機(jī)理（變價(jià)），在許多含有過渡金屬的材料中，尤其是固溶體形成時(shí)產(chǎn)生有混合價(jià)態(tài)的材料中，產(chǎn)物的導(dǎo)電性有所不同（金屬導(dǎo)體，半導(dǎo)體，超導(dǎo)體）。1.陽離子空位：通過脫嵌產(chǎn)生，在脫去陽離子的同時(shí)移去電子，建立真正的空穴?？昭ㄍǔＮ挥诮Y(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)中其他陽離子的位置上，從而使其顯示不同的價(jià)態(tài)2.填隙陰

3、離子混合價(jià)陽離子同樣可伴隨嵌入填隙陰離子而形成。例如：YBCO:YBa2Cu3Oδ,當(dāng)δ=6時(shí)，Cu是+1，+2混合價(jià)，材料為半導(dǎo)體。當(dāng)δ=6.5時(shí)，Cu是+2價(jià)。當(dāng)δ=7時(shí)，Cu是+2，+3混合價(jià)，材料為超導(dǎo)體。更復(fù)雜的固溶體機(jī)理（電子補(bǔ)償機(jī)理）3.陰離子空位通常是氧的損失伴隨著陰離子空位的形成2O2-→O2+4e-釋放出來的電子進(jìn)入結(jié)構(gòu)，形成一個(gè)具有過渡金屬陽離子參與的混合形態(tài)。形成的材料往往是半導(dǎo)體或者金屬導(dǎo)體性質(zhì)。4.填隙陽離子一個(gè)元素的填隙陽離子伴隨另一個(gè)元素的混合價(jià)的形成，從而使材料具有不同的導(dǎo)電性。更復(fù)雜的固溶體機(jī)理（雙重取代）兩種取代同時(shí)發(fā)生。例如人造橄欖石中M

4、g2+可以被Fe2+代替，與此同時(shí)Si4+被Ge4+取代形成固溶體；溴化銀和氯化鈉形成固溶體時(shí)，陰離子和陽離子都互相取代。CaAl2Si2O8和NaAlSi3O8也可以形成固溶體（這說明只要總的電中性得到保證，取代的離子可帶不同電荷）。研究固溶體的實(shí)驗(yàn)方法1.X射線粉末衍射1.1簡(jiǎn)單的指紋印法進(jìn)行定性的物相分析（只確定樣品中的結(jié)晶相，無需精確的測(cè)量衍射圖）左圖為MgAl2O4-Al2O3體系相圖，可根據(jù)相圖確定體系中的均相尖晶石固溶體和氧化鋁的存在情況。研究固溶體的實(shí)驗(yàn)方法1.2Vegard定律和單胞參數(shù)—組成圖利用Vegard定律，單胞參數(shù)隨組成線性的改變，而根據(jù)Bragg定

5、律和間隔公式，粉末線間距也同同單胞參數(shù)一樣，隨組成線性改變。如下圖而Vegard定律是在假定離子完全混亂分布時(shí)形成的固溶體中適用的一條通則，實(shí)際上都或多或少會(huì)出現(xiàn)偏離。以Al2O3-Cr2O3固溶體體系為例對(duì)于金屬體系，對(duì)Vegard定律的偏離與固溶體的結(jié)構(gòu)特征沒有明顯的聯(lián)系。對(duì)于非金屬體系，對(duì)于Vegard體系的正偏離和固溶體相圖內(nèi)出現(xiàn)不混溶圓拱區(qū)現(xiàn)象有相關(guān)性。（可以用來預(yù)報(bào)未知的不混溶圓拱區(qū)）對(duì)于Vegard定律正偏離和負(fù)偏離的解釋正偏離：鉻離子和鋁離子在“同類相聚”作用下，聚集在一起形成了細(xì)小的富鋁和富鉻晶疇，因此晶胞參數(shù)比完全混亂排列時(shí)的預(yù)期值有微小的增加。負(fù)偏離：不同

6、離子間有凈吸引力的作用，（A-B體系中，A-B之間的相互作用比A-A,B-B互相作用強(qiáng)）。在A-B作用十分強(qiáng)的場(chǎng)合下可以發(fā)生陽離子有序化而出現(xiàn)一種能被XRD檢測(cè)到的超結(jié)構(gòu)，而在A-B互相作用不太強(qiáng)的場(chǎng)合，陽離子的有序化只能在短程內(nèi)發(fā)生，難以用實(shí)驗(yàn)檢測(cè)，固溶體在表現(xiàn)上仍為無序和均勻的。對(duì)Vegard定律更陡的偏離斜率在組成1：1處發(fā)生變化，因?yàn)樵趦蓚?cè)有不同的固溶體機(jī)理起作用。對(duì)于富鋅組成，固溶體機(jī)理是與陽離子取代加上空位產(chǎn)生有關(guān)。對(duì)于富鋰組成，發(fā)生陽離子取代和形成填隙Li+的聯(lián)合作用。700攝氏度時(shí)基于Li2ZnSiO4的固溶體單胞參數(shù)對(duì)組成圖密度測(cè)量填隙機(jī)理導(dǎo)致密度增加，因?yàn)轭~

7、外的原子或者離子加進(jìn)了單胞，而涉及空位產(chǎn)生的機(jī)理會(huì)導(dǎo)致密度的減小機(jī)理a):氧離子總數(shù)保持不變，兩個(gè)鈣離子取代一個(gè)鋯離子。機(jī)理b):陽離子總數(shù)保持不變，一個(gè)鋯被一個(gè)鈣取代，同時(shí)形成一個(gè)氧離子空位。立方CaO穩(wěn)定氧化鋯固溶體的密度數(shù)據(jù)請(qǐng)大家批評(píng)指正！YoungGoodmanBrownNathanielHawthorneHewasborninSalem,Massachusetts.SomeofhisancestorsweremenofprominenceinthePuritanTheocracyo