《第一章晶体结构缺陷精选PPT.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第一章晶体结构缺陷精选PPT.ppt（13页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、第一章晶体结构缺陷第1页，本讲稿共13页 2、书写缺陷反应式应遵循的原则、书写缺陷反应式应遵循的原则 3、缺陷浓度计算、缺陷浓度计算 4、固溶体的分类及形成条件、固溶体的分类及形成条件 5、研究固溶体的方法、研究固溶体的方法 第一章第一章 习题课习题课1、缺陷的分类、缺陷的分类6、非化学计量化合物、非化学计量化合物第2页，本讲稿共13页点缺陷点缺陷热热 缺缺 陷陷 杂杂 质质 缺缺 陷陷非化学计量结构缺陷（电荷缺陷）非化学计量结构缺陷（电荷缺陷）FrankelFrankel缺陷缺陷缺陷缺陷SchttyqSchttyq缺陷缺陷缺陷缺陷第3页，本讲稿共13页非化学计量化合物非化学计量化合物类型类型
2、：阳离子填隙型阳离子填隙型阴离子间隙型阴离子间隙型阳离子空位型阳离子空位型阴离子缺位型阴离子缺位型第4页，本讲稿共13页 26 (a)在在CaF2晶体中，晶体中，Frankel缺陷形成能为缺陷形成能为2.8eV，Schttky缺陷的生成能为缺陷的生成能为5.5eV，计算在计算在25和和1600时热缺陷的浓度？时热缺陷的浓度？(b)如果如果CaF2晶体中，含有晶体中，含有106的的YF3杂质，则在杂质，则在1600时，时，CaF2晶体中是热缺陷占优势晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。还是杂质缺陷占优势？说明原因。解解：(a)由题可知，由题可知，Frankel缺陷形成能缺陷形成能
3、Schttky缺陷的生成能缺陷的生成能 由由 知，知，Frankel缺陷浓度高，因而缺陷浓度高，因而 是主要的。是主要的。(b)由此可知由此可知 而在而在1873K时时所以此时所以此时热缺陷热缺陷热缺陷热缺陷占优势。占优势。在在在在298298KK时，时，时，时，在在在在18731873KK时，时，时，时，第5页，本讲稿共13页27 试写出下列缺陷方程试写出下列缺陷方程第6页，本讲稿共13页29 高温结构材料高温结构材料Al2O3可以用可以用ZrO2来实现增韧，也可以用来实现增韧，也可以用MgO来促进来促进Al2O3的烧结。的烧结。(a)如加入如加入0.2mol%ZrO2,试写出缺陷反应式和固
4、溶分子式。试写出缺陷反应式和固溶分子式。(b)如加入如加入0.3mol%ZrO2和和Xmol%MgO对进行复合取代，试写出缺陷反应式、固溶分对进行复合取代，试写出缺陷反应式、固溶分子式及求出子式及求出X值。值。所以固溶分子式为：所以固溶分子式为：Al1.998Zr0.002O3.001解：解：(a)缺陷反应式：缺陷反应式：2 :2 :1 0.002 :0.002 :0.001 (b)缺陷反应式为缺陷反应式为 2 :2 :1 X :X :X/2复合取代反应式为复合取代反应式为1 :1 1 :1 :1/2 :1/2 0.3%:X 0.3%:X :X/2:0.15%根据电中性原则根据电中性原则 X0
5、.3%所以固溶分子式为所以固溶分子式为Al1.994Zr0.003Mg0.003O3第7页，本讲稿共13页211 非化学计量化合物非化学计量化合物FexO中，中，Fe3+/Fe2+0.1,求求FexO中空位浓中空位浓度及度及x值。值。分析：分析：FexO是是Fe2O3溶解在溶解在FeO中的非化学计量化合物，先写出中的非化学计量化合物，先写出缺陷方程式，然后根据缺陷方程式，然后根据Fe3+/Fe2+0.1计算。计算。解：缺陷反应式：解：缺陷反应式：1 :2 :1a :2a :a 其化学式为：其化学式为：Fe12aaFe2a O 2a/13a0.1 a=0.044 X1a 0.956注：注：1X为
6、正常结点数。为正常结点数。第8页，本讲稿共13页补充：补充：1、用、用ZrO2和和0.25molCaO 制成固溶体，测得晶胞参数制成固溶体，测得晶胞参数 a00.5153nm，密度为密度为 5.184g/cm3，ZrO2为萤石结构，问主要为萤石结构，问主要缺陷形式是何种？缺陷形式是何种？分析：写出可能的缺陷反应式及固溶体分子式，然后计算相应的分析：写出可能的缺陷反应式及固溶体分子式，然后计算相应的理论密度，最后把计算密度与实测密度相比确定缺陷形式。理论密度，最后把计算密度与实测密度相比确定缺陷形式。解：缺陷反应式解：缺陷反应式 2 :1 :1 0.25 :0.125:0.125固溶分子式：固溶
7、分子式：Zr0.875Ca0.25O2 1 :1 :1 0.25 :0.25:0.25固溶分子式：固溶分子式：Zr0.75Ca0.25O1.75 或或比较比较d与与，看谁与，看谁与 接近即为所对应的缺陷类型。接近即为所对应的缺陷类型。第9页，本讲稿共13页2、一块金黄色的人造刚玉，化学分析结果认为，是在一块金黄色的人造刚玉，化学分析结果认为，是在Al2O3中添加了中添加了0.5molNiO和和0.02mol%Cr2O3。试写出缺陷反应方程试写出缺陷反应方程(置换型置换型)及化学式。及化学式。解：缺陷反应式为解：缺陷反应式为 2 :2 :1 0.5%:0.5%:0.25%1 :2 0.02%:0
8、.04%固溶体的化学式为：固溶体的化学式为：Al20.50.04%Ni0.5%Cr0.04%O30.25%即即 Al1.9946Ni0.005Cr0.0004O2.9975第10页，本讲稿共13页3、填空题、填空题 (1)晶体产生晶体产生Frankel缺陷时，晶体体积缺陷时，晶体体积 ，晶体密度晶体密度 ；而有；而有Schtty缺陷时，晶体体积缺陷时，晶体体积 ,晶体密度晶体密度 。一般说。一般说离子晶体中正、负离子半径相差不大时，离子晶体中正、负离子半径相差不大时，是主要的；两种是主要的；两种离子半径相差大时，离子半径相差大时，是主要的。是主要的。(2)AgBr在适当温度时产生在适当温度时产
9、生Frankel缺陷时，用缺陷反应表示为缺陷时，用缺陷反应表示为 ，Agi.=；在在MgO中形成中形成Schtty缺陷时，缺陷反应式为缺陷时，缺陷反应式为 ，。(3)少量少量CaCl2在在KCl中形成固溶体后，实测密度值随中形成固溶体后，实测密度值随 Ca2+离子数离子数/K离子数比值增加而减少，由此可判断其离子数比值增加而减少，由此可判断其 缺陷反应式为缺陷反应式为 。(4)写出缺陷反应式写出缺陷反应式 第11页，本讲稿共13页答案答案答案答案：(1)不变不变 不变不变 变大变大 变小变小 Schtty缺陷缺陷 Frankel缺陷缺陷 (2)Kexp(-Gf/2RT)(3)(4)第12页，本讲稿共13页简答：简答：从结构的角度论述，何谓固溶体、置换从结构的角度论述，何谓固溶体、置换固溶体，并讨论置换固溶体的形成条件。固溶体，并讨论置换固溶体的形成条件。第13页，本讲稿共13页