陶瓷材料结构及性能分类新结构陶瓷材料科学基础.ppt

一、陶瓷材料的结构特点
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。
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(一)、陶瓷晶体
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。
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。
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。
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１、陶瓷晶体中正、负离子的堆积方式：
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：
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）
②正负离子的相对大小：
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。
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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：
rc/rA <1
　rc和rA分别代表正负离子的半径。

一些正负离子的半径,如表3-1所示
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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
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。
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。
图３－１
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由图可知只有当rc/rA 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。
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。
表３－２
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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。
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。
这是由于以上中把离子看成刚性球体。
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）
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