陶瓷材料结构及性能分类新结构陶瓷材料科学基础.ppt

陶瓷材料的结构特点
口陶瓷材料的显微组织由晶体相(1)、玻璃相(2)
和气相(3)组成,而且各相的相对量变化很
大,分布也不够均匀
品相
玻璃相
气相
(一)、陶瓷晶体
口晶相是陶瓷材料中主要的组成相,决定陶瓷
材料物理化学性质的主要是晶相
口由于陶瓷材料中原子的键合方式主要是离
子键,故多数陶瓷的晶体结构可以看成是
由带电的离子而不是由原子组成
口由于陶瓷至少由两种元素组成,所以陶瓷
的晶体结构通常要比纯金属的晶体结构复
杂。
陶瓷晶体中正、负离子的堆积方式
口在离子(陶瓷)晶体中正、负离子的堆积方式
取决于以下两个因素
口①正负离子的电荷大小:晶体必须保持电中性,
(所有正离子的正电荷应等于所有负离子的负
电荷)
口②正负离子的相对大小:
口由于正负离子的外层电子形成封闭的壳层,因
此可将离子简化为具有一定半径的刚性球体。
口在离子晶体中,一些原子失去最外层电子而
变成正离子,另一些原子则得到最外层电子
而成为负离子。因此,在离子晶体中,通常
正离子小于负离子,即
/rA<1
口「和r分别代表正负离子的半径。
口
一些正负离子的半径,如表3-1所示
表31一些正、负离子的半径
正离于
rc/hn
正高子
Fe/nm
正离于
FAEm
113+
0,033
0,7
Br


18l
.13
.17a
0.(144

0,061
口为了降低晶体的总能量,正、负离子趋于形
成尽可能紧密的堆积.
口即:一个正离子趋于有尽可能多的负离子为
邻。一个正离子周围的最近邻负离子数称为
配位数。
口因此,一个最稳定的结构应当有尽可能大的
配位数,而这个配位数又取决于正、负离子
的半径之比。
口图3-1
(a)定
(b)稳定
(c)不稳定

日由图可知只有当rJrA等于或大于某一(最
小)临界值后,某一给定的配位数结构才是
稳定的
口这个临界值就是当正离子与它周围的负离子
相切,而且这些负离子也彼此相切时,正
负离子直径的半径比。
口表3-2
、负高子半径比值范囿
配仗数
r/rs范国
正离于周配的负离子配置情况
8
≤r(,rA<1
立方体的8个顶角

正八面体的f个顶角
≤rrA<
正四面体的4个顶角
<0,225
正三角形的3个顶角
口以上关于临界离子半径比值的概念完全是从
几何角度考虑的,对于许多离子晶体很有效。
口但也有例外情况,即配位数有时可大于离子
半径比值所允许的数值。
口这是由于以上中把离子看成刚性球体
口而实际上正离子周围的负离子可以通过变形
使配位数增大,另外,化合物中具有方向性
的共价键也会起类似的作用。(举例说明书)