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第二章结构陶瓷材料的结构与性能

决定陶瓷性能的结构因素陶瓷的构成因素(组成)微观结构(原子离子级别)原子的种类，原子的金属性和非金属性，化学结合的方式，结晶结构显微结构(晶粒、晶界级别)多晶体晶粒直径气孔量(晶界、晶粒内)晶界(分凝、析出相)缺陷(裂纹、位错)表面状态(伤痕等)晶格的各向异性和取向机械性质电学性质热学性质化学性质硬度、强度、比重、弹性率、断裂韧性电阻、热释电性、介电常数、压电性、电光效应、离子导电性、绝缘破坏强度熔点、比热、热导率、热膨胀系数耐酸、碱、电化学腐蚀，与金属的亲合性陶瓷的性质

陶瓷的微观结构是指晶体结构类型、对称性、晶格常数、原子排列情况及晶格缺陷等，其研究分析手段有X射线衍射、电子衍射、场离子显微镜等。研究微观结构时需将样品放大数百万倍，分析精度可达数埃。

固体材料的分类和宏观特征固体晶体(crystal)单晶体多晶体固体的分类无定型固体(amorphoussolid)

2、晶体的特征具有规则的几何外形晶面角守恒定律

各向异性01晶体内部粒子的周期性排列及其理想的外形都具有特定的对称性02(2)有固定的熔点

物质的结构：原子外层的电子结构原子的空间组合（晶体结构）、成键方式和晶体缺陷决定了材料的物理性能030102

01原子和分子结合02原子核和电子间的静电交换作用。03吸引作用：异性电荷间库仑力04泡里原则吸引力05排斥作用：同性电荷间库仑力06泡里原则排斥力三、原子结合和化学键

结合力结合能晶体的能量比粒子处于自由状态时的能量总和。晶体分离成自由原子所需要的能量

3、陶瓷晶体结合的基本类型化学键类型是决定材料性能的主要依据01陶瓷晶体结合的基本类型02

结构稳定，熔点较高，硬度较大，导电性能差01使阴、阳离子结合成化合物的静电作用，02叫做离子键03除了静电相互吸引的作用外，还有电子与电子，原04子核与原子核之间的相互排斥作用，当两种离子接05近到一定距离时，吸引与排斥作用达到平衡，于是06阴、阳离子之间就形成了稳定的化合物。071、离子键强库仑力作用

共价键

01电子自旋平行：原子相互排斥02电子自旋反平行：原子强烈相互吸引方向03饱和性：未配对电子04方向性：电子云密度最大方向成键05结合力很强，高硬度、高熔点、导电性能差；脆性，不能明显弯曲

电负性增大，离子键比率增加

陶瓷材料中或主要以离子键、共价键为主，或是两种结合类型的综合或是处于两种之间的过渡电负性：原子束缚电子的能力

晶体是由原子或分子周期性排列组成。01最稳定的晶体结构要求原子堆积最紧密，并同时满足每个原子价键、原子大小和价键方向等要求。02四、陶瓷晶体的典型结构类型陶瓷的绝大部分为晶体材料。

CI－Na+1、NaCI型结构立方晶系，a＝0.563nm，Z＝4

2、金刚石晶体结构化学式为：C晶体结构为：立方晶系，a＝0.356nm空间格子：C原子组成立方面心格子”

晶体结构：六方晶系（2H），a＝0.146nm，c＝0.670nm三方晶系（3R）石墨结构化学式：C

4氯化铯型结构晶体化学：CsCl晶体结构：立方晶系，a＝0.411nmZ＝1空间格子：CsCl是原始格子Cl－离子Cs＋离子

1晶体结构：立方晶系，a＝0.540nm；Z＝42空间格子：立方面心格子，S2－离子呈立方最紧密堆积，位于 立方面心的结点位置，Zn2＋离子交错地分布于1/8 小立方体的中心，即1/2的四面体空隙中。3闪锌矿型结构4化学式：β－ZnS

纤锌矿型结构化学式：α－ZnS晶体结构：六方晶系；a＝0.382nm；c＝0.625nm；Z＝2

晶体结构：立方晶系，a＝0.545nm，Z＝4

反萤石结构01晶体结构：其结构与萤石完全相同，只是阴阳离子的位置完全互换，即阳离子占据的是F－的位置，阴离子占据的是Ca2＋的位置02

金红石型结构化学式：TiO2晶体结构：四方晶系，a＝0.459nm；c＝0.296nm；Z＝2

”格子类型：四方原始格子。Ti4＋位于结点位置，体心的属另一 套格子。O2－处在一些特殊位置上，质点坐标：Ti4＋：000；1/21/21/2；O2－:uu0;(1-u)(1-u)0;(1/2+u)(1/2-u)1/2;(1/2-u)(1/2+u)1/2

化学式：CdI2碘化镉型结构

晶体结构：三方晶系a＝0.424nm；c＝0.684nm；Z＝1

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