第3章 材料的晶态结构及有序化-3.ppt

1、，材料科学基础，第三章晶体结构和材料的排序，材料科学基础，12。镁铝尖晶石型结构，材料科学基础，通式：Ab2O4二价离子B三价离子，两个正离子的总价必须等于8，材料科学基础，立方晶格Fd3m空间群ao=0.808 nm z=8，材料科学基础，O2-:立方紧密堆积Mg2:填充1/8 V4 Al3:填充1/2 V8，材料科学基础，材料科学基础，正尖晶石二价离子占据V4三价离子占据V8 -Al2O3的结构与尖晶石相似，反尖晶石的一半三价离子与二价离子交换位置，一半三价离子占据V4二价离子，另一半三价离子占据V8化学式B(AB)O4。结构与性能菱镁矿尖晶石是一种陶瓷材料的晶相，它经常存在于一些耐火材料

2、中，但它是一种氧化物铁氧体磁性材料，磁铁矿Fe3O4(Fe2 Fe23 O4)，材料科学基础，12种典型的晶体结构总结于表3-12负离子堆积模式和晶体结构类型，材料科学基础，3.5.2硅酸盐晶体结构，材料科学基础，1。硅酸盐结构的一般特征和分类，材料科学基础，(1)特殊点，基本结构单元二氧化硅四面体二氧化硅平均距离0.160纳米(r-r)-电负性差=1.7二氧化硅键不是纯离子键，而是相当高的共价键，而离子键和共价键约占对方的一半。每种氧气最多只能被两个sio4s共享。sio4s可以彼此隔离存在，也可以通过公共屋顶相互连接，这不是共线和共面的(结构不稳定)，这是材料科学的基础，而OSiO的键结不

3、是直线而是虚线(145)。除了硅和氧，还有50多种其他阳离子，它们的结构非常复杂。材料科学基础二氧化硅的基本结构单元是由相互连接的方式决定的：岛群、链、层和骨架中的氧硅比表示二氧化硅之间的连接程度和结构类型，(2)分类，材料科学基础，桥氧：当二氧化硅在某一点上被氧连接时，这种氧称为桥氧；游离氧：如果氧在二氧化硅的某个顶角与其他阳离子相连，那么这种氧被称为游离氧。表3-13硅酸盐晶体的结构类型，基础材料科学，基础材料科学，单链，双链，基础材料科学，2。层状和骨架硅酸盐晶体结构，基础材料科学，层状硅酸盐晶体结构，基础材料科学，二氧化硅在该层中通过三个顶角，在二氧化硅的顶角上的氧的价键是饱和的，而在

4、另一个顶角上的氧是自由氧，并且价键是不饱和的，所以它需要与其他阳离子(如Mg2，Al3，Fe3，Fe2等)连接。)。由这些其他离子形成的配位多面体(八面体)也应该形成一个六元环。基础材料科学，2种连接方式，如果八面体以共同的方式连接，但O2-只被两个正离子共享，这个八面体称为二八面体，也就是说，只有2/3的八面体空隙被正离子填充，AlO6就是这种情况。如果八面体以棱柱的方式连接，但是O2-被三个正离子共享，这个八面体被称为八面体，也就是说，所有的八面体空隙都被正离子填充，MgO6就是这种情况。无论是八面体还是八面体，八面体网络中仍有一些O2-不能与Si4(活性氧)协调，所以剩余电价将由H来平衡

5、，所以OH-以层状结构出现。两层型(1:1型):一层二氧化硅和一层六氧化二铝/六氧化二镁交替排列形成三层型(2:1型):两层二氧化硅被一层六氧化二铝/六氧化二镁夹在中间，整个硅酸盐结构是由这两层或三层作为单元重复叠加而成。每两层或三层单元中的粒子通过化学键结合，化学键很强，而单元层通过分子键或氢键结合，化学键很弱，容易沿层裂开或渗入层间水分子，材料科学的基础，二氧化硅中离子取代Si4的现象被Al3取代等。八面体层中的Al3也可能被Mg2或Fe2取代，导致电价失衡。其他低价阳离子，如钠和钾，必须进入单位层之间，以保持电中性。材料科学基础，阳离子交换性质如果一种阳离子在层间的结合力较弱，它可能会被

6、其他浓度较高或结合力较强的阳离子交换。材料科学基础，一些层状矿物有另一个特征，那就是单位层之间的结合力。蒙脱石，材料科学基础，(1)高岭石(1:1型)二氧化硅AlO6，材料科学基础，化学式：Al4Si4O10(OH)8或Al2O 3O 2二氧化硅H2O 3斜晶系C1空间群ao=0.5139nm，bo=0.8932nm，Co=0.001。=8954 z=1，材料科学基础，离子置换少，化学成分相对纯净，单位层之间水分子阳离子容量小，材料科学基础，图3-37高岭石晶体结构，材料科学基础，用鲍林静电价格定律验证结构稳定性，材料科学基础，(2)蒙脱石(2:1型)二氧化硅AlO6二氧化硅，材料科学基础，化

7、学式：Al2O34SiO2H2O nH2O或al2o 2 SiO 4 10(OH)2 nH2O单斜晶系C2/m空间群材料科学基础图3-38蒙脱石的晶体结构，材料科学基础，易发生离子置换：Al3被Mg2取代以平衡电价，m或M2在置换后进入实际化学式：MgxAl2-xSi4O10(OH)2MxnH2O，材料科学基础，大阳离子交换容量，在一定条件下，层间阳离子m或M2易发生交换。 每三层之间的结合力较弱，容易渗透到水分子中，使得C轴晶胞参数随渗透水量的变化而变化，故称之为膨润土，材料科学基金会，阳离子交换容量大，C轴可膨胀的蒙脱石，材料科学基金会，(3)滑石(2:1型)SiO4 MgO6 SiO4，材料科学基金会，化学式：3MgO4SiO2H2O或Mg3Si4O10(OH)2单斜C2/c空间群ao=0.526nm爽滑感强的滑石粉主要原料可作为高分子材料的填料。滑石瓷是一种以滑石为主要原料的高频器件瓷，具有优良的电气性能。材料科学基金会、框架硅酸盐晶体结构、材料科学基金会、结构特征：SiO _ 4和相邻SiO _ 4的四个顶点氧与三维空间共享一个网络结构、材料科学基金会、应时多晶转变、材料科学基金会，如果变体之间的转变不涉及晶体结构中键的断裂和重建，则粒子只需要在转变过程中轻微移动。如果变体之间的