固溶体简介.pptx
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1、SOLID SOLUTIONS 汇报人:丁晓博 导师:周雍茂2017.10.25读书分享:读书分享: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l容许有可变组成的结晶相 取代固溶体l分类:填隙固溶体l应用:设计具有特殊性质的新材料更为复杂的固溶体机理取代固溶体(Substitutional solid solutions)l形成方式:导入的原子或离子直接代替母体结构中带相同电荷的原子或离子。以高温下Al2O3和Cr2O3反应形成的氧化物系为例l固溶体用化学式(Al2-xCrx)O3:0 x 2表示。lAl3+和Cr3+混乱分布在八
2、面体的正常占用位置。l每个特定位置含有何种离子的几率与x有关。l当把结构当作整体看待时,每个位置被一个假定的“平均阳离子”所占用。形成取代固溶体系的条件1.互相取代的离子带同等电荷。2.互相取代的原子和离子都有可容许最大半径差的要求。金属原子:可容许的最大半径差为15%。对于非金属体系固溶体,难以定量估计可容许最大半径差。(考虑Shannon和Prewitt半径,单位为。Li+0.88,Na+1.16,K+1.52,Rb+1.63,CS+1.84)K+和Rb+,Rb+和CS+两对离子的半径差均在15%以内。Na+和K+相差约30%,Li+和K+相差过大。3.两个终端物相要具有相同的结构。(反过
3、来说不一定对,如LiF和CaO)形成取代固溶体系的条件 在部分或有限范围的固溶体系中,终端物相要等结构的限制不再有效。1.如矿石镁橄榄石Mg2SiO4和硅锌矿Zn2SiO4。结构比较:Mg2SiO4:含有近似六方最密堆积的氧离子层(Zn2SiO4 中不存在),存在SiO4四面体,且镁在橄榄石中是八面体配位(锌在Zn2SiO4 中是四面体配位)。在橄榄石固溶体中 Mg Zn。在硅锌矿固溶体中 Zn Mg。2.在LiAlO2-LiCrO2体系中,Al采用氧四面体配位或者八面体配位,由于Cr3+不存在四面体配位,所以只存在Al3+和Cr3+都在八面体位置上这部分的固溶体。其他取代规则 填隙固溶体1.
4、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-Fe的间隙位置而很少存在于-Fe和-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,
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