最新固溶体简介课件ppt.ppt

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1、固溶体简介本节内容介绍1.取代固溶体2.填隙固溶体3.更复杂的固溶体机理：二价取代4.研究固溶体的实验方法固溶体简介容许有可变组成的结晶相取代固溶体分类：填隙固溶体应用：设计具有特殊性质的新材料更为复杂的固溶体机理填隙固溶体1.定义：氢，碳，硼，氮等小原子进入金属主体结构内空着的间隙位置，形成填隙固溶体。2.应用：金属钯可以吸藏大量的氢气；碳可以较多存在于在γ-Fe的间隙位置而很少存在于α-Fe和δ-Fe中。（炼钢技术）更复杂的固溶体机理（离子补偿机理）产生阳离子空位产生填隙阴离子产生阴离子空位产生填隙阳离子双重取代1.产生阳离子空位例如：NaCl中溶解少量的CaCl2形成固溶

2、体2.产生填隙阴离子例如：氟化钙能溶解少量氟化钇（YF3)形成固溶体.被高价阳离子取代被低价阳离子取代更复杂的固溶体机理（离子补偿机理）3.产生阴离子空位例如：立方氧化锆与石灰形成的固溶体。4.产生填隙阳离子例如：在铝硅酸盐中，Si4+.被Al3+取代。更复杂的固溶体机理（电子补偿机理）简介：电子补偿机理（变价），在许多含有过渡金属的材料中，尤其是固溶体形成时产生有混合价态的材料中，产物的导电性有所不同（金属导体，半导体，超导体）。1.阳离子空位：通过脱嵌产生，在脱去阳离子的同时移去电子，建立真正的空穴。空穴通常位于结构网络中其他阳离子的位置上，从而使其显示不同的价态2.填隙阴

3、离子混合价阳离子同样可伴随嵌入填隙阴离子而形成。例如：YBCO:YBa2Cu3Oδ,当δ=6时，Cu是+1，+2混合价，材料为半导体。当δ=6.5时，Cu是+2价。当δ=7时，Cu是+2，+3混合价，材料为超导体。更复杂的固溶体机理（电子补偿机理）3.阴离子空位通常是氧的损失伴随着阴离子空位的形成2O2-→O2+4e-释放出来的电子进入结构，形成一个具有过渡金属阳离子参与的混合形态。形成的材料往往是半导体或者金属导体性质。4.填隙阳离子一个元素的填隙阳离子伴随另一个元素的混合价的形成，从而使材料具有不同的导电性。更复杂的固溶体机理（双重取代）两种取代同时发生。例如人造橄榄石中M

4、g2+可以被Fe2+代替，与此同时Si4+被Ge4+取代形成固溶体；溴化银和氯化钠形成固溶体时，阴离子和阳离子都互相取代。CaAl2Si2O8和NaAlSi3O8也可以形成固溶体（这说明只要总的电中性得到保证，取代的离子可带不同电荷）。研究固溶体的实验方法1.X射线粉末衍射1.1简单的指纹印法进行定性的物相分析（只确定样品中的结晶相，无需精确的测量衍射图）左图为MgAl2O4-Al2O3体系相图，可根据相图确定体系中的均相尖晶石固溶体和氧化铝的存在情况。研究固溶体的实验方法1.2Vegard定律和单胞参数—组成图利用Vegard定律，单胞参数随组成线性的改变，而根据Bragg定

5、律和间隔公式，粉末线间距也同同单胞参数一样，随组成线性改变。如下图而Vegard定律是在假定离子完全混乱分布时形成的固溶体中适用的一条通则，实际上都或多或少会出现偏离。以Al2O3-Cr2O3固溶体体系为例对于金属体系，对Vegard定律的偏离与固溶体的结构特征没有明显的联系。对于非金属体系，对于Vegard体系的正偏离和固溶体相图内出现不混溶圆拱区现象有相关性。（可以用来预报未知的不混溶圆拱区）对于Vegard定律正偏离和负偏离的解释正偏离：铬离子和铝离子在“同类相聚”作用下，聚集在一起形成了细小的富铝和富铬晶畴，因此晶胞参数比完全混乱排列时的预期值有微小的增加。负偏离：不同

6、离子间有净吸引力的作用，（A-B体系中，A-B之间的相互作用比A-A,B-B互相作用强）。在A-B作用十分强的场合下可以发生阳离子有序化而出现一种能被XRD检测到的超结构，而在A-B互相作用不太强的场合，阳离子的有序化只能在短程内发生，难以用实验检测，固溶体在表现上仍为无序和均匀的。对Vegard定律更陡的偏离斜率在组成1：1处发生变化，因为在两侧有不同的固溶体机理起作用。对于富锌组成，固溶体机理是与阳离子取代加上空位产生有关。对于富锂组成，发生阳离子取代和形成填隙Li+的联合作用。700摄氏度时基于Li2ZnSiO4的固溶体单胞参数对组成图密度测量填隙机理导致密度增加，因为额

7、外的原子或者离子加进了单胞，而涉及空位产生的机理会导致密度的减小机理a):氧离子总数保持不变，两个钙离子取代一个锆离子。机理b):阳离子总数保持不变，一个锆被一个钙取代，同时形成一个氧离子空位。立方CaO稳定氧化锆固溶体的密度数据请大家批评指正！YoungGoodmanBrownNathanielHawthorneHewasborninSalem,Massachusetts.SomeofhisancestorsweremenofprominenceinthePuritanTheocracyo