陶瓷材料结构.ppt

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1、无机非金属材料概论C.1陶瓷结构Chapter1陶瓷材料的结构本章要介绍的主要内容：①陶瓷材料的键合特点②典型的陶瓷材料晶体结构③离子型晶体的结构与性质；④陶瓷晶体结构的同质多象现象⑤陶瓷晶体结构中的缺陷⑥硅酸盐晶体结构⑦玻璃结构无机非金属材料概论C.1陶瓷结构前言1.材料结构的层次①结构：材料系统内各组成单元之间的相互联系和相互作用方式。物质结构、显微结构决定影响陶瓷材料的各种基本性能以及制造陶瓷材料的基本工艺②物质结构是指材料的化学结合键和晶体结构；③显微结构是指在光学显微镜或电子显微镜下所观察到

2、的组织结构无机非金属材料概论C.1陶瓷结构显微结构包括：相分布、晶粒尺寸和形状、气孔大小和分布、杂质缺陷及晶界等。因此，研究使用工程陶瓷材料，必须对有关陶瓷结构的各种基本知识有所了解。无机非金属材料的结构：存在形式上：晶体、非晶体、孔结构、及其复杂的组合尺寸上：微观、亚微观、显微、宏观无机非金属材料概论C.1陶瓷结构金属材料内部组织结构：简单→晶体结构、多相、晶界、杂质相极少；无机非金属材料内部组织结构：复杂，why?无机非金属材料的结构：原子级结构，晶体结构，非晶体结构，多相结构和孔结构无机非金属材

3、料概论C.1陶瓷结构§1.1原子级结构   构成无机非金属材料的元素大约占元素表上所有元素的75％，它几乎覆盖了所有的元素周期和元素族类。无机非金属材料概论C.1陶瓷结构无机非金属材料最重要的组成元素的离子的特点：离子的尺寸、配位数、极化性、电场强度和结合能相互之间差别很大，这使由其构成的材料的基本组成单元呈现出多样化。原子或离子结合成化合物结构时，由于离子极化，即半径发生变化而形成多种配位多面体。何谓配位数（z）？配位数z：一个原子或离子邻近周围的同种原子或异号离子的个数配位数z依赖于r+：r-（阳

4、离子/阴离子）的比例，因而无机非金属化合物并不被限制在一定的配位关系上，与金属相比，其晶体构造一般更加复杂。无机非金属材料概论C.1陶瓷结构键——物质结构中质点之间的结合力键有四种类型：金属键、离子键、共价键、分子键（范德瓦尔斯力、氢键）在纯无机非金属材料中不存在金属键在无机非金属材料中存在着什么键呢？答案是：极化键(离子键)、非极化键(共价键)和分子键无机非金属材料概论C.1陶瓷结构1.离子键:正、负离子间的静电引力。2.共价键：电子共享3.分子键：电荷极化而获得微弱的引力。VanderWaalsb

5、ondHydrogenbond氢键陶瓷材料的结合键离子键共价键分子键无机非金属材料概论C.1陶瓷结构无机非金属材料概论C.1陶瓷结构无机非金属材料概论C.1陶瓷结构无机非金属材料概论C.1陶瓷结构无机非金属材料概论C.1陶瓷结构离子键Schematicrepresentationofionicbondinginsodiumchloride(NaCl).无机非金属材料概论C.1陶瓷结构共价键Schematicrepresentationofcovalentbondinginamoleculeofmeth

6、ane(CH4).无机非金属材料概论C.1陶瓷结构无机非金属材料概论C.1陶瓷结构无机非金属材料概论C.1陶瓷结构无机非金属材料概论C.1陶瓷结构无机非金属材料概论C.1陶瓷结构无机非金属材料概论C.1陶瓷结构氢键Schematicrepresentationofhydrogenbondinginhydrogenfluoride(HF).无机非金属材料概论C.1陶瓷结构无机非金属材料概论C.1陶瓷结构无机非金属材料概论C.1陶瓷结构4.实际陶瓷材料的结合键：处于以上所述的键之间，存在许多中间类型。键的

7、离子性程度可用电负性作半经验性的估计电负性：衡量价电子被正原子实吸引的程度。元素间电负性相差越大结合为离子性的键倾向越大元素间电负性相差越小结合为共价性的键倾向越大无机非金属材料概论C.1陶瓷结构无机非金属材料概论C.1陶瓷结构无机非金属材料概论C.1陶瓷结构电负性：衡量价电子被正原子实吸引的程度。无机非金属材料概论C.1陶瓷结构§1.2陶瓷材料的晶体结构基本概念：晶体　固体无机非金属材料的基本状态是结晶态。结晶态是热力学稳定状态，结晶态固体称为晶体，其内部质点(离子、原子、原子集团)在三维空间

8、周期排列或者说是晶格阵点规则排列。对应于每一个晶体构造，都可以从几何的角度抽象出一个相应的空间格子。整个空间格子可以看作是平行六面体在三维空间平行而毫无间隙地堆叠而成。单位平行六面体是晶体结构在三维空间的最小重复单位。无机非金属材料概论C.1陶瓷结构§1.2陶瓷材料的晶体结构一、基本结构二、密排结构的点阵间隙§1.3代表性晶体结构一、MX结构二、MX2结构三、M2X结构四、M2X3结构五、含有两种以上阳离子的氧化物结构§1.4硅酸盐晶体结构§1.5其它陶