第四章晶体中的点缺陷与线缺陷第二讲.pptVIP

4.5.1 固溶体的分类 （一）根据外来组元在主晶相中所处位置 ，可分为置换固溶体和间隙固溶体。 （二）按外来组元在主晶相中的固溶度，可分为连续型(无限型)固溶体和有限型固溶体。 第二十六页，共三十九页，2022年，8月28日 （一）根据溶质原子在主晶相中所处位置分： 1、置换式固溶体，亦称替代固溶体，其溶质原子位于点阵结点上，替代（置换）了部分溶剂原子。 金属和金属形成的固溶体都是置换式的。如，Cu-Zn系中的α和η固溶体都是置换式固溶体。 在金属氧化物中，主要发生在金属离子位置上的置换，如：MgO-CaO，MgO-CoO，PbZrO3-PbTiO3，Al2O3-Cr2O3等。 第二十七页，共三十九页，2022年，8月28日 2、间隙式固溶体，亦称填隙式固溶体，其溶质原子位于点阵的间隙中。 金属和非金属元素H、B、C、N等形成的固溶体都是间隙式的。如，在Fe-C系的α固溶体中，碳原子就位于铁原子的体心立方点阵的八面体间隙中。 第二十八页，共三十九页，2022年，8月28日 第四章晶体中的点缺陷与线缺陷第二讲 第一页，共三十九页，2022年，8月28日 1. 写缺陷反应方程式应遵循的原则 三个原则： （1）位置关系 （2）质量平衡 （3）电中性 缺陷产生 复合 化学反应A B + C 第二页，共三十九页，2022年，8月28日 （1）位置关系： 在化合物MaXb中，无论是否存在缺陷，其正负离子位置数（即格点数）的之比始终是一个常数a/b。 如：NaCl为1:1；TiO2为1:2；在氧不足的气氛中制备氧化钛时，会形成TiO2-x，此时Ti与O的原子比为1：2-x，但是位置数之比仍然是 1:2，只是有x个氧空位没有被氧原子点据而已。 第三页，共三十九页，2022年，8月28日 注意： 位置关系强调形成缺陷时，基质晶体中正负离子格点数之比保持不变，并非原子个数比保持不变。 在上述各种缺陷符号中，VM、VX、MM、XX、MX、XM等位于正常格点上，对格点数的多少无影响，而Mi、Xi、e，、h·等不在正常格点上，对格点数的多少也无影响。 形成缺陷时，基质晶体中的原子数会发生变化，外加杂质进入基质晶体时，系统原子数增加，晶体尺寸增大；基质中原子逃逸到周围介质中时，晶体尺寸减小。 第四页，共三十九页，2022年，8月28日 （2）质量平衡：与化学反应方程式相同，缺陷反应方程式两边的质量应该相等。需要注意的是缺陷符号的右下标表示缺陷所在的位置，对质量平衡无影响。（V的质量=0） （3）电中性：电中性要求缺陷反应方程式两边的有效电荷数必须相等，晶体必须保持电中性 。 第五页，共三十九页，2022年，8月28日 2. 缺陷反应实例 （1）杂质（组成）缺陷反应方程式──杂质在基质中的溶解过程 杂质进入基质晶体时，一般遵循杂质的正负离子分别进入基质的正负离子位置的原则，这样基质晶体的晶格畸变小，缺陷容易形成。在不等价替换时，会产生间隙质点或空位。 第六页，共三十九页，2022年，8月28日 例1·写出NaF加入YF3中的缺陷反应方程式 以正离子为基准，反应方程式为： 以负离子为基准，反应方程式为： 第七页，共三十九页，2022年，8月28日 以正离子为基准，缺陷反应方程式为： 以负离子为基准，则缺陷反应方程式为： Ca2+进入晶格的间隙位置时： 例2·写出CaCl2加入KCl中的缺陷反应方程式 第八页，共三十九页，2022年，8月28日 （2） MgO溶解到Al2O3晶格中 （1－5〕较不合理。因为Mg2+进入间隙位置不易发生。 第九页，共三十九页，2022年，8月28日 基本规律： 低价正离子占据高价正离子位置时，该位置带有负电荷，为了保持电中性，会产生负离子空位或间隙正离子。 高价正离子占据低价正离子位置时，该位置带有正电荷，为了保持电中性，会产生正离子空位或间隙负离子。 第十页，共三十九页，2022年，8月28日 例3· MgO形成肖特基缺陷 MgO形成肖特基缺陷时，表面的Mg2+和O2-离子迁移到表面新位置上，在晶体内部留下空位: MgMg +OO ? MgMg +OO + 以零O（naught）代表无缺陷状态，则： MgO形成肖特基缺陷： O? （2）热缺陷反应方程式 第十一页，共三十九页，2022年，8月28日 例4· AgBr形成弗仑克尔缺陷 其中半径小的Ag+离子进入晶格间隙，在其格点上留下空位，方程式为： AgAg? 第十