晶体结构缺陷.ppt

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1、4.晶体结构缺陷实际晶体都是非理想的。晶体缺陷就是指4.晶体结构缺陷缺陷的产生与那些因素有关。缺陷不是静止的，随条件改变而变。缺陷的存在及其运动规律、缺陷的数量及其分布对材料的行为起着十分重要的作用。4.晶体结构缺陷晶体结构缺陷按其几何形状可划分为三大类型：4.1点缺陷（1）根据对理想晶格偏离的几何位置及成分划分为3种类型：空位、间隙原子、杂质原子点缺陷的类型（2）根据产生缺陷的原因划分为3种类型①热缺陷概念肖特基缺陷、弗兰克尔缺陷热缺陷的浓度随着温度的变化情况①热缺陷肖特基缺陷：离位原子迁移到晶

2、体表面，使晶体内部留下空位。①热缺陷弗兰克尔缺陷：离位原子跳到晶格中间隙位置，形成空位加间隙原子。②杂质缺陷概念杂质含量一定且在溶解度极限之内，温度变化，缺陷浓度不变。③非化学计量结构缺陷（电荷缺陷）在普通化学中，定比定律认为非化学计量化合物概念缺陷的描述（1）克罗格-明克符号缺陷被分为三部分来描述：主体符号下标上标（2）缺陷浓度概念单位热缺陷的浓度与温度的关系为：缺陷的化学反应表达式缺陷的形成和相互作用可以由缺陷的化学反应表达式来描述，要求必须遵循的基本规则。位置关系：质量平衡：电荷守恒：4.2

3、固溶体概念固溶体有三个基本特点：固溶体的分类（1）按溶质原子在溶剂晶格所处的位置分置换型固溶体、间隙型固溶体（2）按固溶度的大小分有限固溶体、无限（连续）固溶体（3）按溶质原子与溶剂原子的相对分布情况分有序固溶体、无序固溶体说明：固溶体是一种点缺陷范围的晶体结构缺陷。固溶体、机械混合物、化合物三者之间有本质区别。置换型固溶体溶质原子与溶剂原子可以有限固溶，也可无限互溶。Mg1-XCoXOX=0～1置换型固溶体影响其固溶度的因素有①尺寸②晶体的结构类型③电负性④离子价①尺寸越小，固溶度越－－＜15%

4、=15-30%＞30%②晶体的结构类型结构越相近，形成置换固溶体的溶解度越－－。要想形成连续固溶体，A、B原子的晶体结构必须－－。③电负性电负性概念电负性越大，吸引力越－－。电负性－－，有利于固溶体的生成。④离子价只有离子价－－或离子价－－时，才能生成连续固溶体。(必要条件)如果取代离子价不同，则要求用两种以上不同离子组合起来，满足－－取代条件。组分缺陷在不等价置换的固溶体中，为保持电中性，会在晶体结构中产生“组分缺陷”。阳离子出现空位阴离子进入间隙阴离子出现空位阳离子进入间隙小结“相似相溶”规律

5、：形成无限固溶体的条件：间隙固溶体概念间隙固溶体的溶解度主要取决于－－间隙固溶体只能是－－固溶体，溶解度很小。间隙固溶体常见的间隙固溶体原子填隙：C在Fe中阳离子填隙：CaO加入到ZrO2中阴离子填隙：YF3加入到CaF2中类质同晶概念：陶瓷材料的固溶方式无机非金属化合物可以以置换、间隙固溶的方式溶入一些元素形成固溶体。影响陶瓷材料中固溶度的因素有：（1）等价固溶加入的与置换的电价相等菱镁矿Mg[CO3]→菱铁矿Fe[CO3]Fe2＋替换Mg2＋，形成无限固溶。不改变晶格类型，仅使晶格常数改变。（

6、2）不等价固溶如果直接置换，会破坏电中性，为了保持电中性，异价代换可出现不同的代换方式：①同时出现两对异价置换离子，使不平衡电价得以补偿。钙长石Ca[Al2Si2O8]→钠长石Na[AlSi3O8]Ca2＋＋Al3＋→Na＋＋Si4＋（2）不等价固溶②附加阴离子钇萤石（YF3加入到CaF2中）Y3+代替Ca2+的同时，晶格中增加F－。Y3+＋F－→Ca2+③附加阳离子绿柱石(Li,Be,Cs)3Al2[Si6O18]Li+＋Cs+→Be2+是置换与间隙式固溶的混合。（2）不等价固溶④阳离子出现空位

7、方铁矿FeO部分Fe2+被氧化为Fe3+。Fe3+置换Fe2+⑤阴离子出现空位ZrO2为提高其韧性加入CaO。Ca2+置换Zr4+4.3非化学计量化合物由于化学组成上偏离化学计量而产生的缺陷。分为四种类型：①阴离子缺位型TiO2-X②阳离子填隙型Zn1+XO③阴离子间隙型UO2+X④阳离子空位型Fe1-XO4.3非化学计量化合物缺陷的产生及缺陷的浓度与那些因素有关。非化学计量与组分缺陷区别：4.4线缺陷（位错）实际晶体在应力作用下，内部质点排列变形，原子行列间相互滑移，偏离理想晶格的有序排列而形成

8、的缺陷称位错。位错的存在对晶体的生长、相变、扩散、形变、断裂以及其他许多物理化学性质都有重要影响。了解位错的结构及性质，对了解陶瓷等多晶体中晶界的性质和烧结机理，是不可缺少的。位错(dislocation)晶体在外力作用下产生变形弹性变形塑性变形研究晶体塑变时，发现滑移现象，看到滑移台阶，说明晶面产生错动。错动是从晶体内部的线缺陷在低应力作用下开始进行的。位错的种类（1）刃位错(Edge)可以看作是半个原子面从上方插入晶体而成。半原子面的最下端为位错线。刃位错有正、负之分。（1）刃