第三章固溶体概述.pptVIP

2、固溶体类型的大略估计 1.在金属氧化物中，具有氯化钠结构的晶体，只有四面体间隙是空的，不大可能生成填隙式固溶体,例如MO，NaCl、GaO、SrO、CoO、FeO、KCl等都不会生成间隙式固溶体。 2.具有空的氧八面体间隙的金红石结构，或具有更大空隙的萤石型结构，金属离子能填入。例如CaF2，Zr02，UO2等，有可能生成填隙式固溶体。 3、固溶体类型的实验判别 对于金属氧化物系统，最可靠而简便的方法是写出生成不同类型固溶体的缺陷反应方程，根据缺陷方程计算出杂质浓度与固溶体密度的关系，并画出曲线，然后把这些数据与实验值相比较，哪种类型与实验相符合即是什么类型。 通过实验直接测出该固溶体的实际密度 由公式算出理论密度 比较理论密度与实际密度 若 ：填隙式 若 = ：置换式 若 ：缺位式 1、理论密度计算 计算方法1）先写出可能的缺陷反应方程式； 2）根据缺陷反应方程式写出固溶体 可能的化学式 3）由化学式可知晶胞中有几种质点，计算出晶胞中i质点的质量： 据此，计算出晶胞质量W： 由此可见，固溶体化学式的写法至关重要。 2、? 固溶体化学式的写法 以CaO加入到ZrO2中为例，以1mol为基准，掺入xmolCaO。 形成置换式固溶体： 空位模型 x x x 则化学式为：CaxZrl-xO2-x 形成间隙式固溶体： 间隙模型 2y y y 则化学式为：Ca2yZr1-yO2 x、y为待定参数，可根据实际掺入量确定。 3、? 举例 以添加了0.15molCaO的ZrO2固溶体为例。 置换式固溶体：化学式 CaxZrl-xO2-x 即Ca0.15Zr0.85O1.85 ， ZrO2属立方晶系，萤石结构，Z=4，晶胞中有Ca2+、Zr4+、O2-三种质点。 x射线衍射分析晶胞常数 a=5.131埃， 晶胞体积V=a3=135.1×10-24cm3 间隙式固溶体： 化学式 Ca2yZr1-yO2 间隙式固溶体化学式为Ca0.15Zr0.925O2 ★?????????? ρ实测=5.477g/cm3 ∴ 可判断生成的是置换型固溶体。 附：当温度在1800℃急冷后所测的d和d计算比较，发现该固溶体为阳离子填隙形式，而且缺陷类型随着CaO溶入量或固溶体的组成发生明显的变化。 示例： 分析确定CaO溶入CeO2。CeO2为萤石（CaF2）结构。若已知加入x mol%CaO形成固溶体，并测得固溶体密度为? g/cm3，晶格参数为a A，那么就可以确定固溶体的主要缺陷形式。 1、生成置换型固溶体时的缺陷反应计算（其中?为CaO的溶入摩尔数）： 缺陷反应方程如下： 这时固溶体的分子式为： 已知的CaO含量x，可以求出?并写出与溶入物CaO的量x直接相关的两个分子式如下： 因而生成置换型固溶体时的分子式为： 考虑每个晶胞含4个CeO2格点位置，分子量M，计算出生成置换型固溶体时的理论密度?s 2、生成填隙型固溶体时的缺陷反应计算（其中?为CaO的溶入摩尔数）： 缺陷反应方程如下： ? 这时固溶体的分子式为：? 已知的CaO含量x，可以求出?并写出与溶入物CaO的量x直接相关的两个分子式如下： ? 因而生成填隙型固溶体时的分子式为：? 考虑每个晶胞含4个CeO2格点位置，分子量M，计算出生成填隙型固溶体时的理论密度?i 四、中间相 中间相：两组元A和B超过固溶体的溶解限度，形成晶体结构不同的新相。它们在二元相图上所处的位置总是中间部位。 金属中间相特点：以化合物为基的固溶体。结构不同于纯组元，可在一定浓度区间存在，反映了金属键的特征。如Cu-Zn系中的?、?、?相。 金属间化合物：在中间相稳定的整个温度区间内显示出长程序的中间相，较遵守一定的化合