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1、第!’卷专辑!中国有色金属学报’""’年+月I>.*!’(!,-./-)0.1.234506#378307.553419.:6#1JGD’""’［文章编号］!""#$"%"&（’""’）(!$""!)$"%的晶体结构与价电子结构!!!"#$%&谭训彦!，王昕!，尹衍升!，刘英才!，张金升!，孟繁琴’（!*山东大学材料科学与工程学院材料液态结构及其遗传性教育部重点实验室，济南’+""%!；’*佳木斯大学材料科学与工程学院，佳木斯!+#"""）［摘要］对!,-.的晶体结构进行了详细的讨论，通过各种立体插图，对比分析了!,-.的菱面体晶胞和’/0’/0六方晶胞，并对每种晶
2、胞中各种原子的排列位置进行了深入分析，确定了某一具体位置的/’$或-.01与其它离子之间的主要键距，最后根据“固体与分子经验电子理论（223）”计算出了!,-.晶体的价电子结构，并以图示的’/0方式把主要的键及键距标示在图中，使能直观地看到!,-.晶体中最强键及次强键等在晶体中的方位，便于分’/0析!,-.的结构与性能的相互关系。’/0［关键词］!,-.；晶体结构；价电子结构’/0［中图分类号］/%!#*0［文献标识码］-!,-.’/0是-.’/0的高温结构晶型，结构最紧结构也叫做刚玉晶体结构。!,-.’/0的晶体结构为密，活性低，是其许多同质异晶体中最稳定的晶菱形
3、晶系，可取简单的菱面体晶胞，而菱形晶系可型，电学性质最好，具有良好的机电性能［!］。因此，以转换成六方晶系，因此也可取为六方晶胞。用!,-.’/0制备成的-.’/0陶瓷应用非常广泛。利用其机械强度较高、绝缘电阻较大的性能，可以用’*’菱面体晶胞作真空器件、装置瓷、厚膜和薄膜电路基板、可控如图!所示，菱面体的边长为+*!’8，其平面硅和固体电路外壳、火花塞绝缘体等；利用其强度角为++9!:;。每个晶胞包含’个分子，即!"个离和硬度较大的性能，可以用作磨料磨具、纺织瓷件、刀具等；利用其能制造成良好的透明陶瓷，可以用作钠光灯管、红外检测材料等；利用其化学稳定性较好的性能，
4、可以用作化工和生物陶瓷、人工关节、代替铂坩埚、催化剂载体及磁流体发电材料等［!］。为了提高-.陶瓷的韧性，制备出了许多’/0-.’/0陶瓷复合材料，如43-复相陶瓷（45/’增韧陶瓷）［’］、67,-.／-.陶瓷复合材料［0］和-.’/0’/0［#!%］。由于-.陶瓷具有-.’/0／金属基复合材料’/0如此多的优良性能和应用场合，因此有必要从!,-.’/0的价电子结构方面进行研究，用理论来指导进一步提高-.陶瓷材料及其复合材料的性能。’/0本文作者详细地讨论了!,-.的晶体结构与’/0价电子结构并给出了相应的图示。’!!"#$%&的晶体结构图’刚玉晶体的菱面体晶胞［
5、:］在自然界中只存在!,-.的晶体，如天然刚’/0玉、红宝石、蓝宝石等矿物，因此，!,-.的晶体［:］’/0()*+’<=>?@>=7A5>BC5DEFG.C7..>H!,-.’/0"［基金项目］山东省自然科学基金资助项目（4&&6"’）；黑龙江省自然科学基金资助项目（2’"""$")）万方数据［收稿日期］’""!$"&$’&；［修订日期］’""!$!"$!)［作者简介］谭训彦（!&%)$），男，讲师，博士*第&’卷专辑&谭训彦，等：!="#的晶体结构与价电子结构·&1·’-$子，其坐标为!"#$%：!!!；!%&／’!%&／’!%&／’；!!!!!!；&／’(!&
6、／’(!&／’(!（!)*"&*+）。,-’(：*#!#（即图中的$与%&，在’()*面与+,-.面上）；#!#*（即图中的/与$&，在-.)*面与’(+,面上）；#!#*（即图中的/&与%，在().+面与’*-,面上）；&／’(#&／’%#&／’（即图中的0）；&／’&／’(#&／’%#（即图中的1）；&／’%#&／’&／’(#（即图中的2）（#)*.$*$）。严格地说，离子晶体不存在分子基元。通常，图’刚玉结构示意图［/］为了便于理解，将菱面体/个顶角及中心均置有一［/］"#$%’>?6:7@ABC5
7、子对于顶角的"#’-$来说，转过了&/*0。"#’-$分子的构造见图’。$个氧离子-’(距离为’.!12，而’个铝离子"#$%则沿’$轴方向排列，它们之间的距离为’.32。"#$%和,,个-’(之间的距离稍有区别，其中$个距离较近为#./12，另$个为&.1$2。每个铝离子周围有,个氧离子，实际上组成一个扭歪了的八面体。图!氧化铝的分子构造［/］［/］"#$%!45#678#69:;87:8;65?6:7@ABC5<@
