无机材料科学基础要点

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1、无机材料科学基础复习南华大学化学化工学院主要参考书《无机材料科学基础》陆佩文主编，武汉工业大学出版社《无机材料科学基础》曾燕伟主编，武汉理工大学出版社1.1离子键与离子晶体1.2共价键与分子轨道理论第一章无机材料的化学键与电子结构化学键是决定材料结构与性能的最基本因素离子键特征及离子晶体一般特性：熔点高、硬度大、质脆、延展性差、熔融状态可导电熔点高、强度高、硬度高、导电性能差P82.1晶体的周期结构2.2晶体的宏观对称性2.3点阵结构的微观对称性第二章晶体结构及常见晶体结构类型2.4常见的晶体结构1、晶体的基本特性质点在三维空间成周期性重复

2、排列各向异性同一晶体在不同方向上的性质差异anisotropy抗拉强度自范性具有自发形成封闭的多面体的性质宏观均匀性晶体中任意两个形状、大小、取向都相同的微观足够大，宏观足够小的体积元，性质相同。对称性饱和溶液中球形明矾晶种的生长2、点阵、格子、元胞与复胞P16-173、晶面(Miller)指数、晶向指数的含义与计算4、对称：物体中的相同部分作有规律的重复宏观对称要素：对称/反映面对称中心旋转轴n（惯用符号：L1、L2、L3、L4、L6、C、P）旋转反轴4次倒转轴不能被其他的对称要素及其组合取代P23对称操作:使对称图形中相同部分重复的操作

3、对称要素的组合必须满足晶体的整体对称要求，不是无限的5、对称型（点群）结构基元:周期重复的最小单元。对称性操作不变性P2032个对称型（点群）P23-24晶体形态中，全部对称要素的组合，称为该晶体形态的对称型或点群。一般来说，当强调对称要素时称对称型，强调对称操作时称点群。为什么叫点群？因为对称型中所有对称操作可构成一个群，符合数学中群的概念，并且在操作时有一点不动，所以称为点群。根据晶体中可能存在的对称要素及其组合规律，推导出宏观晶体中可能出现的对称型（点群）是非常有限的，仅有32个。6、空间点阵及14种布拉维格子（P、I、F、C格子

4、）7、晶体及晶族分类、晶胞参数P258、微观对称要素的特征、空间群的概念（230种）在微观对称操作中都包含有平移动作9、球体紧密堆积原理（六方密堆、立方密堆）10、决定晶体结构的因素：组成、质点大小、极化性质11、典型晶体结构（描述：晶胞参数、堆积填充、配位）CaF2结构、金刚石结构、金红石结构、刚玉结构、钙钛矿结构、尖晶石结构12、硅酸盐晶体结构、硅酸盐晶体结构分类的依据硅酸盐晶体结构特点a.[SiO]4是结构基础b.Si4＋间不直接相键，通过O2-来实现c.[SiO]4每个顶点，最多能被2个[SiO]4所共用d.两个相邻的[SiO]4之

5、间可以共顶，而不以共棱、共面相连接4.1热力学平衡态点缺陷4.2非热力学平衡态点缺陷4.3点缺陷与化学方程式4.4离子晶体中的点缺陷与色心4.6晶体的线缺陷——位错4.5掺杂与非化学计量化合物第四章、晶体结构缺陷缺陷—偏离理想晶体周期性或平移对称性的结构形式。可分为——点缺陷、线缺陷、面缺陷、体缺陷缺陷defects小尺寸缺陷引起的畸变局限在几个原子间距范围内，可看成零维的点，称作点缺陷：它可以是固有的，也可以是外来的杂质原子引起的；前者称作本征缺陷，后者则为非本征缺陷。点缺陷可分为热缺陷(点阵空穴和填隙原子)、组成缺陷、电荷缺陷和非化学计

6、量缺陷。1、缺陷的概念2、热缺陷（弗伦克尔缺陷、肖特基缺陷）热缺陷是一种本征缺陷、高于0K就存在，热缺陷浓度的计算影响热缺陷浓度的因数：温度和热缺陷形成能（晶体结构）3、杂质缺陷、固溶体4、非化学计量化合物结构缺陷（半导体）种类、形成条件、缺陷的计算等5、连续置换型固溶体的形成条件6、影响形成间隙型固溶体的因素7、组分缺陷（补偿缺陷）：不等价离子取代形成条件、特点（浓度取决于掺杂量和固溶度）缺陷浓度的计算、与热缺陷的比较淬火退火工艺非平衡态点缺陷P120-122区别——固溶体、混合物、化合物相数单相多相单相组成可变可变确定8、缺陷反应方程

7、和固溶式9、固溶体的研究与计算写出缺陷反应方程固溶式、算出晶胞的体积和重量理论密度（间隙型、置换型）和实测密度比较10、位错概念刃位错：滑移方向与位错线垂直，伯格斯矢量b与位错线垂直螺位错：滑移方向与位错线平行，伯格斯矢量b与位错线平行特点：表面结构复杂，性质相差悬殊，研究固体表面比研究液体表面困难，难以定量描述。表面可以由一系列的物理化学数据来描述（表面积、表面组成、表面张力、表面自由能、熵、焓等），表面与界面的组成和结构对其性能有着重要的影响。相界：指具有不同组成或结构的两固相间的分界面晶界：是指同材料相同结构的两个晶粒之间的边界固体材

8、料中存在的界面包括相界和晶界界面和表面(interfaceandsurface)界面是指两相接触的约几个分子厚度的过渡区.两相中的一相为气体时的界面通常称为表面。第五章、表面与界