无机材料概论

无机材料概念无机材料，指的是由非有机元素组成的材料，主要包括金属、陶瓷和玻璃三类。

无机材料是现代工业中广泛应用的重要材料，其独特的性能和稳定性使其成为各个领域的关键材料。

首先，金属是一类常见的无机材料。

常见的金属材料有铁、铜、铝等。

金属具有良好的导电性和热传导性能，因此在电子领域和能源领域得到了广泛的应用。

此外，金属材料还具有良好的机械性能，可以用于制造汽车、航空器等结构件。

金属材料还可以制备成合金，以调节材料的性能，满足不同领域和应用的需求。

其次，陶瓷是一类具有特殊结构和性能的无机材料。

陶瓷材料具有优异的耐热性、耐腐蚀性和绝缘性能，因此在工业领域得到了广泛的应用。

陶瓷材料可以用于制造高温炉、催化剂、热障涂层等。

此外，陶瓷材料还具有良好的耐磨性，可以用于制造研磨材料和切割工具。

近年来，新型陶瓷材料的研发和应用进一步拓宽了其在能源、环保等领域的应用范围。

最后，玻璃是一种非晶态无机材料。

与其它无机材料相比，玻璃具有特殊的透明性和光学性能，因此在光学仪器、建筑材料等领域发挥着重要作用。

玻璃还具有优异的电绝缘性能和化学稳定性，因此在电子、化工等领域也有广泛的应用。

近年来，随着纳米技术和功能材料的发展，新型玻璃材料的研发和应用得到了进一步推动。

总之，无机材料是现代工业中不可或缺的重要材料。

金属、陶瓷和玻璃作为无机材料的代表，各自具有独特的性能和应用。

随着科技的不断进步和需求的不断变化，对无机材料的研发和应用提出了新的挑战和机遇。

未来，无机材料将在能源、环保、生命科学等领域发挥更加重要的作用，推动社会的进步和发展。

无机非金属材料工厂设计概论1. 引言说到无机非金属材料，咱们常常会觉得它们离我们很远，似乎是个高大上的词汇，跟我们平常的生活没啥关系。

其实，真相恰恰相反！这些材料可是咱们生活中无处不在的“小伙伴”。

从建筑的水泥到陶瓷的餐具，再到电器的绝缘材料，它们每天都在默默地为我们的生活添砖加瓦。

今天呢，我就带大家聊聊无机非金属材料工厂设计的那些事儿，保证你听完后能一拍大腿，恍然大悟！2. 无机非金属材料的魅力2.1 材料的分类首先，咱们得搞清楚这些材料到底有哪些。

无机非金属材料其实就是不含金属元素的材料，分为几大类，比如陶瓷、玻璃、混凝土等等。

每一类材料都有自己的特点，像陶瓷那样耐高温、耐磨，玻璃则透光性好，混凝土坚固耐用，简直是“百搭”之选。

你说，日常生活中能没它们的影子吗？2.2 应用的广泛性说到应用，那真是太广泛了！想象一下，没有陶瓷的杯子，咱们喝水得多麻烦？没有混凝土的建筑，那我们可就得在大风大浪中寻求庇护了。

而且，最近无机非金属材料还被用到了新兴的科技领域，像太阳能电池、光纤材料等，真是步步高升，让人眼前一亮。

3. 工厂设计的重要性3.1 功能布局说完了材料的本事，咱们来聊聊工厂设计。

一个好的工厂设计就像一位优秀的指挥家，能让各个乐器和谐地奏出美妙的交响曲。

工厂的功能布局非常关键，得确保原材料的存放、生产线的流畅，以及产品的存储等各个环节都能高效运转。

想象一下，如果你把原材料放在了一边，成品却在另一边，那简直是“东边日出西边雨”，效率肯定低得吓人。

3.2 环境与安全当然，工厂的环境与安全也得放在首位。

无机非金属材料在生产过程中会产生一些粉尘和废气，咱们可不能让这些对环境造成影响。

要是工厂设计得好，通风系统到位，那可真是“春风得意马蹄疾”，生产安全又环保，大家都开心。

4. 现代工厂设计的趋势4.1 智能化再说说现代工厂设计的趋势。

现在可是“智能化”大行其道，咱们的工厂也不能落后。

利用自动化设备、智能控制系统，不仅提高了生产效率，还能减少人工成本，真是一举两得。

无机非金属材料概论无机非金属材料概论无机非金属材料(inorganic nonmetallic materials)是以某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、卤素化合物、硼化物以及硅酸盐、铝酸盐、磷酸盐、硼酸盐等物质组成的材料。

是除有机高分子材料和金属材料以外的所有材料的统称。

无机非金属材料的提法是20世纪40年代以后，随着现代科学技术的发展从传统的硅酸盐材料演变而来的。

无机非金属材料是与有机高分子材料和金属材料并列的三大材料之一。

常见种类二氧化硅气凝胶、水泥、玻璃、陶瓷。

成分结构在晶体结构上,无机非金属的晶体结构远比金属复杂，并且没有自由的电子。

具有比金属键和纯共价键更强的离子键和混合键。

这种化学键所特有的高键能、高键强赋予这一大类材料以高熔点、高硬度、耐腐蚀、耐磨损、高强度和良好的抗氧化性等基本属性,以及宽广的导电性、隔热性、透光性及良好的铁电性、铁磁性和压电性。

硅酸盐材料是无机非金属材料的主要分支之一，硅酸盐材料是陶瓷的主要组成物质。

应用领域无机非金属材料品种和名目极其繁多,用途各异,因此,还没有一个统一而完善的分类方法。

通常把它们分为普通的(传统的)和先进的(新型的)无机非金属材料两大类。

传统的无机非金属材料是工业和基本建设所必需的基础材料。

如水泥是一种重要的建筑材料;耐火材料与高温技术,尤其与钢铁工业的发展关系密切;各种规格的平板玻璃、仪器玻璃和普通的光学玻璃以及日用陶瓷、卫生陶瓷、建筑陶瓷、化工陶瓷和电瓷等与人们的生产、生活休戚相关。

它们产量大,用途广。

其他产品,如搪瓷、磨料(碳化硅、氧化铝)、铸石(辉绿岩、玄武岩等)、碳素材料、非金属矿(石棉、云母、大理石等)也都属于传统的无机非金属材料。

新型无机非金属材料是20世纪中期以后发展起来的,具有特殊性能和用途的材料。

它们是现代新技术、新产业、传统工业技术改造、现代国防和生物医学所不可缺少的物质基础。

主要有先进陶瓷(advanced ceramics)、非晶态材料(noncrystal material〉、人工晶体〈artificial crys-tal〉、无机涂层(inorganic coating)、无机纤维(inorganic fibre〉等。

无机材料是指那些由非碳化合物组成的材料，主要包括金属、陶瓷、玻璃和半导体等。

无机材料在工业生产和科学研究中具有重要的地位，具有较高的硬度、耐热性和化学稳定性，因此被广泛应用于各个领域。

本文将从无机材料的分类、主要性质、加工工艺以及应用领域等方面进行总结归纳。

一、无机材料的分类1. 金属材料：金属材料是一种由金属元素组成的材料，主要包括铁、铝、铜、镁等元素构成的合金和纯金属。

2. 陶瓷材料：陶瓷材料是一种由金属元素与非金属元素（如氧、硅等）形成的化合物，具有高温稳定性和较高的硬度。

3. 玻璃材料：玻璃材料是一种非晶态结构的无机材料，由硅氧化合物、碱金属和金属氧化物等组成，具有优良的透明性和化学稳定性。

4. 半导体材料：半导体材料是一种介于导体和绝缘体之间的材料，具有良好的电导性能和光电特性，是电子器件的重要组成部分。

二、无机材料的主要性质1. 金属材料的主要性质包括良好的导电性、导热性、延展性和塑性等。

2. 陶瓷材料的主要性质包括高温稳定性、硬度高、耐磨损和耐腐蚀等。

3. 玻璃材料的主要性质包括透明性、化学稳定性和绝缘性等。

4. 半导体材料的主要性质包括良好的电导性和光电特性，具有半导体材料的主要性质包括良好的电导性和光电特性。

三、无机材料的加工工艺1. 金属材料的加工工艺包括铸造、锻造、冲压、焊接、切削和热处理等，主要用于制造各种金属零件和制品。

2. 陶瓷材料的加工工艺包括成型、烧结、抛光和涂层等，主要用于制造陶瓷制品和陶瓷工艺品。

3. 玻璃材料的加工工艺包括熔制、拉伸、冷却和切割等，主要用于制造玻璃容器、玻璃器皿和玻璃建筑。

4. 半导体材料的加工工艺包括单晶生长、晶片加工、激光刻蚀和封装等，主要用于制造集成电路和光电器件。

1. 金属材料的主要应用领域包括航空航天、汽车制造、机械工程、建筑工程和电子工业等。

2. 陶瓷材料的主要应用领域包括电子陶瓷、结构陶瓷、功能陶瓷和生物陶瓷等。

3. 玻璃材料的主要应用领域包括建筑玻璃、家用玻璃、工业玻璃和光学玻璃等。

传统上的无机非金属材料: 陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料四种，主要化学组成均为硅酸盐类第一章玻璃的结构与性质玻璃态的通性：各向同性、介稳性、无固定熔点、性质变化的连续性和可逆性玻璃态是非晶态固体的一种，习惯上称之为“过冷的液体”玻璃结构的假说：微晶学说1）玻璃的微晶学说，认为玻璃由微晶与无定形物质两部分组成，微晶具有规则的原子排列并与无定形物质间有明显的界限，微晶尺寸为1.0~1.5nm，含量为80%以下，微晶取向无序。

2）无规则网络学说：他借助于离子结晶化学的一些原理，描述了离子—共价键的化合物，如熔石英、硅酸盐和硼酸盐玻璃，并指出玻璃的近程有序与晶体相似，即形成氧离子多面体（三角体和四面体），多面体间顶角相连形成三度空间连续的网络，但其排列是拓扑无序的。

根据无规则网络学说将氧化物分为：网络生成体氧化物，网络外体氧化物和中间体氧化物网络生成体氧化物应满足一下条件：1、每个阳离子应与不超过俩个阳离子相联2、在中心阳离子周围的氧离子配位数必须小于或等于4。

3、氧多面体相互共角而不共棱或共面4、每个多面体至少有三个顶角是公用的玻璃的粘度：粘度是指面积为S的二平行液层，以一定速度阶梯dv/dx移动时需克服的内摩察力f f=n•S•dv／dx。

1常见氧化物对玻璃粘度的作用归纳如下：1、SiO2，AL2O3,ZrO等提高玻璃粘度，2、碱金属氧化物R2O降低玻璃粘度，3、碱土金属氧化物对玻璃粘度的作用较为复杂，稀土金属引起粘度增加的能力为：Mg2+>Ca2+>Sr2+>Ba2+，4、PbO,CdO,Bi2O3,SnO等降低玻璃粘度，此外，Li2O,ZnO,B2O3等增加低温粘度，降低高温粘度。

热历史对玻璃密度影响为：1、玻璃从高温状态冷却时，淬冷玻璃密度比退火玻璃小，2、在一定退火温度下保温一段时间后，玻璃密度趋于平衡，3、冷却速度越快，偏离平衡密度越高，其Tg值也越高。

玻璃组成对热膨胀系数的影响主要有以下几个方面：1.能形成网络的氧化物使α降低，能引起断网氧化物使α上升2.R2O和RO主要起断网作用，积聚作用是次要的，而高电荷离子主要起积聚作用3.在玻璃中R2O问题不变情况下，引入两种不同的R+离子产生混合碱效应，同样能使α下降，出现极小值4.中间体氧化在有足够“游离氧”条件下，形成四面体参加网络，α降低第二章玻璃原料及料制备玻璃主要原料及辅助原料：1）引入SiO2的原料主要有硅砂和砂岩2）引入Al2O3的原料主要有长石和高岭土3）引入Na2O的原料主要有纯碱（Na2CO3）和芒硝（Na2SO4）4）引入CaO 的原料：石灰石和方解石。

玻璃：1.名词解释：桥氧、非桥氧、配位数。

桥氧:玻璃网络中作为两个成网多面体所共有顶角的氧离子，即起“桥梁”作用的氧离子。

非桥氧：仅与一个成网离子相键连，而不被两个成网多面体所共的氧离子则为非桥氧.配位数：直接同中心离子（或原子）配位的原子数目叫中心离子（或原子）的配位数.2.了解硅酸盐结构形态与桥氧与非桥氧之间的关系.在无机非金属材料中，硅酸盐晶体结构有一个共同的特点，即均具有［SiO4]四面体，并遵循由此导出的硅酸盐结构定律。

[PO4]四面体，[BO4]四面体,［BO3］三角体，[AlO4］四面体，［AlO6］八面体。

硅酸盐矿物的晶体结构中,最基本的结构单元是Si—O络阴离子。

除硅灰石膏结构中 Si4+具有6次配位,形成Si-O6配位八面体而属于六氧硅酸盐外，其他所有硅酸盐矿物都属于四氧硅酸盐。

其Si4+具有4次配位，形成Si-O4配位四面体.这样的硅氧四面体在结构中可以孤立地存在，彼此间由其他金属阳离子来连接。

但硅氧四面体间经常还可通过共用角顶上的O2-（称为桥氧)而相互连接，从而构成四面体群、环、链、层和架等不同连接形式的所谓硅氧骨干。

硅氧骨干与硅氧骨干之间再借助于其他金属阳离子来连接。

3.无机非金属材料与其它材料相比在结构性能上有哪些特点？1）具有比金属键和纯共价键稳定的离子键和混合键-—脆性.2)比金属的晶体结构复杂,没有自由电子。

3)熔点高，硬度高，脆性大，透明度高，导电性低，抗化学腐蚀能力强.4）绝大多数是绝缘体，导热系数低，受热变形小。

4.什么是玻璃态物质的四个通性？解释之。

1）各向同性玻璃体的任何方向具有相同性质.就是说，玻璃态物质各个方向的硬度、弹性模量、热膨胀系数、热传导系数、折射率、导电率等都是相同的。

2)介稳性玻璃处于介稳状态，就是说，从熔体冷却或其他方法形成玻璃时，系统所含的内能并不处于最低值。

当玻璃从液态向固态转化时，玻璃的内能大于同组成晶体的内能,玻璃的体积大于同组成晶体的体积.从热力学的观点看，玻璃态是不稳定的，但从动力学的观点看，它又是稳定的.3）性质变化的连续性和渐变性在玻璃形成范围内，成分可以连续变化。

无机材料的知识点总结金属材料金属是一种具有良好导电性和导热性的材料，常见的金属包括铁、铝、铜、锌等。

金属材料通常具有良好的塑性和强度，因此广泛用于制造结构部件和设备。

金属材料的强度和硬度可以通过热处理和合金化来改善，例如淬火、时效处理等。

此外，金属材料还可以通过电镀、喷涂等表面处理方式来提高其防腐性能和装饰性能。

陶瓷材料陶瓷是一种非金属的无机材料，具有优良的耐磨、耐高温、绝缘等特性。

常见的陶瓷材料包括氧化铝、氮化硅、氧化锆等。

陶瓷材料可以通过压制、烧结等方式来成型，因此广泛用于制造研磨工具、电子元件、化工设备等。

此外，陶瓷材料还可以通过改良配方和工艺来改善其机械性能和导热性能。

玻璃材料玻璃是一种非晶态结构的无机材料，具有透明、硬度高、耐腐蚀等特性。

玻璃材料常用于制造窗户、容器、光学器件等。

玻璃材料的性能可以通过改变成分和工艺来调控，例如掺杂不同的金属氧化物、改变工艺温度和时间等。

此外，玻璃材料还可以通过涂层、钢化等方式来提高其强度和耐磨性。

半导体材料半导体是一种介于导体和绝缘体之间的材料，具有良好的电学特性。

常见的半导体材料包括硅、锗、砷化镓等。

半导体材料的电学性能可以通过掺杂、晶格缺陷等方式来调控，因此广泛用于制造集成电路、光电器件等。

此外，半导体材料的性能还可以通过工艺和器件设计来改善，例如光刻、离子注入等。

无机纳米材料无机纳米材料是一种具有纳米尺度结构的无机材料，具有独特的物理和化学性质。

常见的无机纳米材料包括金属纳米颗粒、氧化物纳米颗粒、碳纳米管等。

无机纳米材料可以通过溶剂热法、气相法等合成方式来制备，具有较大的比表面积和周观效应，因此具有广泛的应用前景。

无机纳米材料的性能可以通过粒径控制、表面修饰等方式来调控，如改善光电性能、增强力学性能等。

总之，无机材料是一类重要的工程材料，具有丰富的种类和性能。

通过对无机材料的深入研究和工艺改进，可以推动材料科学和工程技术的发展，为各个领域的应用提供更加优质的材料支撑。

无机材料是什么简介无机材料是指由非生物起源的材料，以无机化合物为主要组成成分的材料。

无机材料可用于各种领域，包括建筑材料、电子材料、能源材料、环境材料等等。

本文将从无机材料的基本特性、应用领域、制备方法和发展趋势几个方面进行阐述。

特性无机材料与有机材料相比具有一些独特的特性。

首先，无机材料的化学结构稳定，可以在各种环境下保持其性能稳定性。

其次，无机材料的热稳定性好，可以在高温环境下使用。

此外，无机材料的机械强度高，可以承受较大的载荷。

另外，无机材料往往具有良好的导电性、导热性和耐腐蚀性能。

应用领域无机材料在各个领域都有广泛的应用。

在建筑行业中，无机材料常被用于建筑结构、装饰材料等方面。

例如，水泥是一种常见的无机材料，被广泛应用于混凝土建筑中。

在电子行业中，无机材料可用于制造电路、电池、半导体器件等。

例如，二氧化硅常被用于制造集成电路中的绝缘层。

能源领域中，无机材料可以用于制备电池材料、储能材料等。

此外，无机材料还可用于环保领域，如用于河水净化、废水处理等。

制备方法无机材料的制备方法多种多样，常见的方法包括溶液法、气相法、固相法等。

溶液法是指通过溶液中的化学反应来制备无机材料。

气相法是指通过气相中的化学反应来制备无机材料。

固相法是指直接将反应物在高温环境下进行反应，形成无机材料。

此外，还有其他一些特殊的制备方法，如熔盐法、水热法等。

发展趋势随着科技的不断发展，无机材料领域也在不断进步。

未来，随着纳米科技的发展，无机材料的性能有望进一步提升。

例如，纳米材料具有较大的比表面积，可以提高材料的催化性能和吸附性能。

此外，无机材料的制备技术也将更加精密和高效，以满足各个领域的需求。

另外，人们对无机材料的研究也将越来越深入，有望发现更多的新材料和新应用。

结论无机材料是一类非常重要的材料，在各个领域都有广泛的应用。

它们具有稳定性好、耐高温、机械强度高等特点。

无机材料的制备方法多种多样，包括溶液法、气相法、固相法等。

无机材料概论课程总结导语随着人类社会的发展，历史证明：材料是人类生存和发展的物质基础，是人类文明的重要支柱。

远古时代，人类使用石器作为主要工具，并在此过程中认识了矿石，在陶瓷生产中开始了冶金术，这里的金即是指金属，公元前5000年，人类进入了青铜时代，前1200年，人类进入了铁器时代，并引起了之后钢铁制造工业的迅速发展，成为了在18世纪产业革命的物质基础以及重要内容。

当今国际社会有共同的认识，材料、能源和信息技术是现代文明的三大支柱。

材料对于社会、经济的影响面大，带动作用强，作为支撑国民经济发展的基础，是社会文明的重要标志。

一.金属材料的发展趋势是：随着航天航空和其它尖端技术的飞跃的发展，在改善和提升传统材料品质的同时，金属功能材料、非平衡态金属，特别是高比强、高模量、耐高温、抗氧化，抗腐蚀、耐磨损合金和金属基复合材料会有快速的发展，如金属超导材料、钛及其合金、铝基增强复合材料，金属间化合物、形状记忆合金和纳米晶块体材料等。

先进陶瓷材料陶瓷是人类最早使用的人造材料，质地坚硬、耐磨损、抗腐蚀、膨胀系数低，可经受1400一1600℃的高温，比金属间化合物有更高的比强度和比刚度，是很好的高温结构材料；部分陶瓷还具有压电、铁电，半导体、湿敏和气敏等特殊功能，广泛用于电子、计算机、激光、核反应、宇航等现代尖端科学技术领域。

近20年来，通过多种增韧手段和原始粉末超细化、纳米化，在消除陶瓷本征脆性的研究方面取得了重大突破；传统的落后制备成型工艺已逐渐被先进的注射成型技术、高温热等静压和微波烧结等技术所替代；在反应动力学、表面特征、相平衡、烧结机理等基础研究方面也取得了相当的进展。

主要趋势是根据使用性能要求对陶瓷结构作一定程度的剪裁和设计，实现陶瓷结构纳米化和组分的复相结构，包括纤维或晶须增韧和有机／无机复合等。

高分子材料高分子材料是指分子量从几百到几万，由可加聚或缩聚链条状官能团构成的有机化合物。

上世纪90年代，世界的高分子材料年产量超过1亿吨，其中塑料8000一9000万吨，合成橡胶700．800万吨，合成纤维1000万吨；仅塑料的产量以体积计算就相当于5。

无机材料科学基础概论一. 研究对象与学习目的自古以来,材料的发展一直是人类文明的里程碑.材料、能源、•信息被公认为是现代文明的三大支柱.新材料已成为各个高技术领域的突破口.材料主要包括：金属材料、有机材料、无机非金属材料.本课程研究的对象是无机非金属材料.无机非金属材料的最大特点是耐高温、耐腐蚀,这些特点是其它材料无法比拟的.无机非金属材料的发展在国民经济中的重要作用是显而易见.研究的对象是"无机非金属材料〞,从化学组成上看：包含硅酸盐,和各种氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硅化物、氟化物等.从物质结构上看：可以包括单晶体、多晶体或无定形体.本专业主要研究多晶、多相无机非金属材料,也可称为"陶瓷".从材料形态上看：不仅包括块体材料,还包括粉体材料、纤维材料、晶须材料和薄膜材料.从所属的工业产品来看：可分为传统材料和现代陶瓷,所属的工业产品涉与各个领域.传统材料主要包括陶瓷、玻璃、耐火材料、水泥、磨料、砖瓦等.现代陶瓷按其功能又可分为两大部分：高温结构陶瓷：能在高温条件下承受各种机械作用的陶瓷材料.如：陶瓷发动机的部件、切削工具、耐磨轴承、火箭燃气喷嘴、各种密封环〔石墨〕、能承受超高温作用的结构部件.功能陶瓷：具有声、光、•电、•磁、•热等功能的陶瓷制品.•如:•压电陶瓷〔PbTiO3系>、热敏陶瓷、陶瓷基片、光电陶瓷、生物陶瓷、超导材料、核燃料、磁性材料、化学电池〔β-Al2O3>材料等.我们学习无机材料科学基础的目的是：从理论上定性的了解无机非金属材料的组成、结构与性能之间的关系和变化规律,了解控制材料性能的基本和共性规律.至于如何具体从技术上实现这些,则属于工艺课的范畴.二.学习的内容分为四大部分：材料的结构：晶体结构晶体缺陷玻璃体和熔体固体表面过程热力学和动力学：热力学应用相图相图的热力学推导扩散相变材料制备原理：硅酸盐晶体结构坯料制备与成型的理论基础固相反应烧结材料的制备实验：包括基础实验和选作实验两部分,独立设课三.学习要求材料科学基础对无机非金属材料的性能与生产过程中的一些共性问题从理论上做了系统的讨论.该课程是后续工艺课的理论基础课,同样也是今后指导实际工作,进行理论研究的理论基础.其重要性显而易见.学习过程中实现思维方式的两个转变：--从微观结构的角度考虑问题如：扩散原高浓度—低浓度现为什么在不同的物质中扩散速度不同—结构决定--建立工程意识科学教育—是与非；工程教育—是否可行、是否有效、是否最优.谈到某一因素的影响时既有有利一面又有不利一面.应结合具体情况进行综合考虑.材料科学基础研究无机非金属材料的共性问题,是一门新兴学科,一些理论和学说仍在发展之中,这使我们更容易了解这些理论和学说建立的过程,从中可学习到材料科学的一些研究方法和研究思路.材料科学基础是以物理、化学、物化等学科的知识为基础.要求在学习过程中与时复习所涉与到的有关内容.材料科学基础是一门新兴学科,有些理论尚不成熟.在某些问题上不同学派存在不同观点,为了广泛了解这些观点授课内容不只限于选用教材.所以要求同学们课上做好笔记,课下多看参考书.为了加强同学们独立分析解决问题的能力,习题的选择有一定的难度.某些习题是课堂授课内容的延伸.希望能独立、认真地完成,以收到良好的学习效果.第一章晶体无机非金属材料所用原料与其制品大多数是以结晶状态存在的物质.然而不同的晶体结构具有不同的性质.例如 ,TiO2光催化材料可以在太阳光的照射下降解污染物,TiO2有金红石、锐钛矿、板钛矿等几种晶体结构,锐钛矿型TiO2材料的光催化性能优于金红石型；陶瓷行业中常用的粘土,由于晶体结构不同,工艺性能也表现出很大的差异；α－Al2O3是良好的绝缘材料,而β－Al2O3可作为电池中的电解质以离子导电的方式传递电荷.人们对晶体的研究首先是从研究晶体几何外形的特征开始的,1912年X射线晶体衍射实验的成功,使人们对晶体的研究从晶体的外部进入到了晶体的内部,使得对晶体的认识有了质的变化.晶体所具有的性质是由晶体中质点排列方式所决定,结构发生变化,性质随之发生变化.然而晶体结构又取决于晶体的化学组成,组成晶体的质点不同意味着质点间键的作用形式和排列方式发生改变.所以,本章主要研究晶体的组成、空间结构和性质之间的关系.本章主要介绍了几何结晶学、晶体化学的基本概念和原理.从这些基本原理出发,介绍了描述晶体结构的方法,包括：i 从几何结晶学角度——空间格子ii 从球体堆积角度——负离子做堆积,正离子填充空隙iii 用鲍林规则分析——多面体堆积iv 取晶胞,晶胞中质点的具体位置以通过这些方法掌握NaCl型、CsCl 型、闪锌矿型、萤石型、刚玉型的晶体结构,并了解纤锌矿型、金红石型、碘化镉CdI2型、钙钛矿型和尖晶石型结构.在此基础上,了解晶体的组成、空间结构和性质之间的关系.第一节几何结晶学基本概念一、晶体的定义1、定义晶体是内部质点在三维空间作有规则的周期性重复排列的固体,是具有格子构造的固体.晶体的这一定义表明,不论晶体的组成如何不同,也不论其表观是否具有规则的几何外形,晶体的共同特征是内部质点在三维空间按周期性的重复排列.不具备这一特征的物体就不是晶体.以NaCl晶体为例.NaCl的晶胞结构2、空间点阵〔空间格子〕在三维空间按周期性重复排列的几何点的集合称为空间点阵〔空间格子〕.空间点阵〔空间格子〕中的结点是抽象的几何点并非实际晶体中的质点.阵点或结点：空间点阵中的几何点称为阵点或结点.等同点：同一套空间格子中的结点叫等同点.实际晶体是由组成晶体的离子或原子去占据一套或几套穿插在一起的空间格子的结点位置而构成.实际晶体的内部质点是有实际内容的原子或离子.实际晶体中化学组成相同、结晶化学环境相同的质点占据的结点构成一套等同点.所谓结晶化学环境相同是指质点周围在相同方位上离开相同距离有相同的质点.晶体中有几套空间格子就有几套等同点,判断晶体中有几套空间格子的方法是看晶体中有几套等同点.NaCl晶体有2套空间格子,Na+ 离子和Cl-离子各构成一套空间格子.CsCl晶体有2套空间格子,Cs+ 离子和Cl-离子各构成一套空间格子.CaF2 晶体有3套空间格子,Ca2+离子构成一套空间格子；F-离子有两套空间格子. 3、晶体的性质：结晶均一性、各向异性、自限性、对称性、最小内能性.二、晶系：根据晶体的对称性,将晶体分为三大晶族、七大晶系.高级晶族：立方晶系〔等轴晶系〕中级晶族：六方晶系、三方晶系〔菱方晶系〕、四方晶系〔正方晶系〕低级晶族：斜方晶系〔正交晶系〕、单斜晶系、三斜晶系三、晶胞晶胞是晶体中重复出现的最小结构单元,它包含了整个晶体的特点.对应于七大晶系,晶胞形状有七种.四、空间格子的类型：〔14种布拉维空间格子〕以等同点为基准取晶胞,根据七大晶系,晶胞的形状共有7种. 等同点在晶胞的位置可以有以下几种：1.原始式：等同点占据晶胞的各个角顶2.体心式：等同点占据晶胞的各个角顶和体心3.面心式：等同点占据晶胞的各个角顶和面心4.底心式：等同点占据晶胞的各个角顶和上下底面中心根据某一套等同点为基准所取晶胞的形状和该套等同点在晶胞中的位置可以判断该套等同点构成的空间格子类型,共有十四种空间格子类型,通常称为十四种布拉维空间格子〔布拉维空间点阵〕.晶胞种类等同点在晶胞的位置立方晶胞原始式体心式面心式六方晶胞底心式三方晶胞原始式四方晶胞原始式体心式斜方晶胞原始式体心式面心式底心式单斜晶胞原始式体心式三斜晶胞原始式如：①NaCl晶体是由一套Na+离子立方面心格子和一套Cl-离子立方面心格子穿插而成.②CsCl晶体是由一套Cl-离子立方原始格子和一套Cs+离子立方原始格子穿插而成.CsCl晶体结构③立方ZnS〔闪锌矿〕晶体是由一套S2-离子立方面心格子和一套Zn2+离子立方面心格子穿插而成.④CaF2〔萤石〕晶体是由一套Ca2+离子立方面心格子和两套F-离子立方面心格子穿插而成.⑤TiO2〔金红石〕晶体是由两套Ti4+离子四方原始格子和四套O2-离子四方原始格子穿插而成.第二节晶体化学基础一、晶体中键的形式：1. 典型键型化学键：原子或离子结合成为分子或晶体时,相邻原子或离子间的强烈的吸引作用称为化学键.分子键：分子间较弱的相互作用力.电负性〔X〕可衡量电子转移的情况,因而可用来判断化学键的键型.原子的X越大,越易得到电子,X 大于2,呈非金属性；原子的X越小,越易失去电子,X小于2,呈金属性.化学键的类型：离子键：凡是X值相差大的不同种原子作用形成离子键.X值小的原子易失电子形成正离子,X值大的原子易得电子形成负离子.如：碱土金属与氧原子结合.离子键无饱和性和方向性.共价键：凡是X值较大的同种或不同种原子组成共价键.共价键有饱和性和方向性.金属键：凡是X值都较小的同种或不同种原子组成金属键,被给出的电子形成自由电子气,金属离子浸没其中.金属键无饱和性和方向性.分子键的类型：范德华键：分子间由于色散、诱导、取向作用而产生的吸引力的总和.氢键：X—H…Y,可将其归入分子键.氢键键键力 > 范德华键键力一般的情况下各种键的强度顺序如下：共价键最强,离子键很强,金属键较强,三种化学键的键力远大于分子键,分子键中氢键的键力大于范德华键.2.键型的过渡性凡是X值有相当差异、但差异并不过大的原子之间形成离子键和共价键之间的过渡键型.如：Si-O键〔共价键和离子键成份各占50%〕.依据鲍林公式计算过渡键型中离子键占的百分数P：P=1-exp[-1/4〔xA-xB〕2]二离子半径：对于独立存在的离子,它的离子半径是不确定的,但在离子晶体中,设离子为点电荷 ,根据库仑定律,正、负离子之间的吸引力：F∝<q1q2>/r2随着离子的相互靠近,电子云之间的斥力出现并迅速增大.当引力=斥力时处于平衡,平衡间距r=r0.r0为正离子中心到负离子中心的距离,即正、负离子都可以近似看成球形,各有一个作用圈半径,平衡间距就是相邻的正、负离子相互接触时半径之和.对于存在于离子晶体中的离子,它有确定的离子半径.r0=r++ r-三、球体的堆积方式：1. 球体的最紧密堆积原理假设球体是刚性球,堆积密度越大,堆积体的内能越小,结构越稳定.球体的堆积倾向于最紧密方式堆积.2. 等径球体的堆积方式：〔1〕最紧密堆积①六方最紧密堆积：ABAB……〔ACAC……〕每两层重复一次,其球体在空间的分布与六方格子相对应,堆积体中有两套六方底心格子.其密排面//〔0001〕②立方最紧密堆积：ABCABC……〔ACBACB……〕每三层重复一次,球体分布方式与立方面心格子相对应,堆积体中有一套立方面心格子.其密排面//〔111〕除上述这两种常见的最紧密堆积方式,最紧密堆积也可能出现ABACABAC……,每四层重复一次,或ABABCABABC……,每五层重复一次,等等.密堆率〔堆积系数〕：晶胞中含有的球体体积与晶胞体积之比.最紧密堆积密堆率都是74.05%,空隙率25.95%.最紧密堆积体中是有空隙的,空隙类型有：①四面体空隙：处于四个球体包围之中的空隙,四个球体中心连线形成一个四面体.②八面体空隙：处于六个球体包围之中的空隙,六个球体中心连线形成一个八面体.空隙半径〔空隙中内切球半径〕：八面体>四面体有n个球体作最紧密堆积：①每个球周围有四面体空隙8个,每个四面体空隙为4个球共有,每个球占有四面体空隙数8*1/4=2②每个球周围有八面体空隙6个,每个八面体空隙为6个球共有,每个球占有八面体空隙数6*6/1=1n个球体作最紧密堆积的堆积体中,有2 n个四面体空隙,有n个八面体空隙.〔2〕简单立方堆积简单立方堆积不是最紧密堆积.球体分布方式与立方原始格子相对应,密堆率为52%.堆积体中只形成立方体空隙〔8个球包围,其球心连线形成一个立方体〕.同理可知,n 个球做简单立方堆积有n个立方体空隙.〔3〕不等径球体的堆积不等径球体的堆积可看成较大的球体作等径球体的最紧密堆积,较小的球填充于堆积体的空隙中.在离子晶体中,负离子一般较大,负离子通常作最紧密堆积,正离子较小,填充于堆积体的四面体空隙或八面体空隙中,如果正离子太大,八面体空隙也填不下,则要求负离子改变堆积方式,作简单立方堆积,产生较大的立方体空隙,正离子填充于堆积体的立方体空隙中.用这种方式描述离子晶体结构,虽不严密但有助于我们想象.如：NaCl ：n个Cl-离子做立方最紧密堆积,产生n 个八面体空隙,Na+离子填充全部八面体空隙.CsCl：Cl-做简单立方堆积,Cs+离子填充于全部的立方体空隙当中.ZnS：S2-做立方最紧密堆积,Zn2+填充一半的四面体空隙.CaF2：F-做简单立方堆积,Ca2+填充一半的立方体空隙.不等径球体堆积达到的密堆率可以大于等径球体的密堆率.四、配位数〔CN〕：定义在离子晶体中,每个离子都被与其电荷相反的异名离子相包围,则异名离子的数量就是这个离子的配位数.如：NaCl,Na+周围有6个Cl-,则Na+的CN=62.配位多面体配位数决定了配位多面体的形态.配位数：8——配位多面体：立方体；配位数：4——配位多面体：四面体假设离子是刚性球,正离子的配位数由R+/R-决定：在最紧密堆积体中,八面体空隙内切球的半径：设：堆积球的半径为R,八面体空隙内切球的半径为r,连接四个堆积球的球心为正方形, 所以, 2〔2R〕2=〔2R+2r〕2解得,1.414R=R+r 所以, r/ R=0.414可见,当R+/ R-=0.414 时,正离子恰好填入八面体空隙,此时正离子的配位数为6.同理,当R+/ R-=0.225时,正离子恰好填入四面体空隙,此时正离子的配位数为4.当R+/ R-=0.732 时,正离子恰好填入立方体空隙,此时正离子的配位数为8.实际上,离子晶体中的R+/ R-很少恰好是这些数值,当R+/ R-在两临界值之间时,配位数取下限值.正离子的配位数与R+/ R-的关系如下：R+/ R- <0.155≤R+/ R- <0.225≤R+/ R- <0.414≤ R+/ R- <0.732≤ R+/ R- <1≤ R+/ R-配位数 2 3 4 6 8 12 注意：当配位数为12 相当于等径球体的最紧密堆积.3. 离子的极化对晶体结构的影响在外电场作用下离子被极化,产生偶极矩.离子晶体中每个离子都有双重能力,既有极化别的离子的能力,又有被别的离子极化的能力.极化率〔极化系数〕α：离子被极化的难易程度〔α越大,变形程度越大；α越小,变形程度越小〕极化力β：离子极化其它离子的能力,主极化.一般地,只考虑正离子对负离子的极化作用,而对于最外层电子是18、18+2型正离子,除考虑正离子对负离子的极化作用外,还必须考虑负离子对正离子的极化,因为最外层电子为18、18+2型离子不仅β大.而且α也大,总的极化作用大大加强,晶体结构类型可能因此而改变.* 例：离子极化对卤化银晶体结构的影响AgClAgBrAgIR+/R-0.6350.5870.523实际配位数664〔理论为6〕理论结构类型NaClNaClNaC l实际结构类型NaClNaCl立方ZnS五、决定离子晶体结构的因素——结晶化学定律离子晶体结构取决其组成质点的数量关系、大小关系和极化性能.数量关系：正负离子的比例,如：NaCl中为1:1〔两套立方面心格子〕,CaF2中为1:2〔三套立方面心格子〕大小关系：NaCl中,R+/R-=0.95/1.81=0.52,CN=6.CsCl 中,R+/R-=1.69/1.81=0.93,CN=8.极化性能：AgCl,CN=6；AgI,CN=4.六、晶格能1.定义：把1mol离子晶体中各离子拆散至气态时所需要的能量.对于二元离子晶体U=W1W2e2N0A<1-1/n>/r0其中：W1W2——正负离子的电价, e——电子电荷,r0——平衡间距,N0——阿佛加德罗常数,A——马德伦常数, n——波恩指数.2.晶格能的意义：对于二元晶体,晶格类型相同,且离子间的极化作用不太强烈时,由晶格能大小可比较晶体有关的物理性质如：MgO、CaO、SrO、BaO二元晶体,结构类型为NaCl型,故：晶格能UMgO>U CaO >U SrO >UBaO故熔点 MgO>CaO>SrO>BaO硬度 MgO>CaO>SrO>BaO在利用晶格能比较晶体物理性质时必须注意极化的影响,如ZrO2、CeO2、ThO2均为CaF2型二元晶体,且RZr<RCe<RTh晶格能U ZrO2>U CeO2>U ThO2实际熔点为：2710℃<2750℃<3050℃,熔点ZrO2最低而ThO2最高.七从多面体堆积角度认识晶体——鲍林规则1 第一规则：关于组成负离子多面体的规则在每个正离子周围都形成一个负离子多面体,正负离子间距取决于它们的半径之和,正离子的配位数取决于正负离子半径之比.2 第二规则：电价规则在一个稳定的离子化合物结构中,每一负离子的电价等于或近似等于从邻近的正离子至该负离子各静电强度的总和.W-=∑Si〔偏差不超过1/4价〕其中：Si—静电键强度〔中心正离子分配给每个负离子的电价分数〕〔1〕对于二元晶体可推断其结构〔已知结构稳定〕如：NaClR+/R-=0.95/1.81=0.52,形成[NaCl6]八面体,Si=1/6∴W-=1=∑Si=1/6*i 推出i=6即：每个Cl-周围有6个Na+,或每个Cl-是6个[NaCl6]八面体的共用顶点.〔2〕判断结构是否稳定〔已知结构〕如：镁橄榄石〔Mg2SiO4〕已知结构中,一个[SiO4]四面体和三个[MgO6]八面体共用一个O顶点∴∑Si=1*4/4+3*2/6=2= W- 故结构稳定3第三规则：关于负离子配位多面体共用顶点规则在一个配位结构中,两个负离子多面体以共棱方式特别是共面方式存在时,结构稳定性较低,对于电价高而配位数小的正离子此效应尤为显著.阴离子多面体存在方式不连共顶共棱共面阴离子多面体共用顶点123随着顶点共用数增加,导致两个正离子中心距减小,如在八面体中以点、棱、面相连时,两中心正离子之间的距离以1：0.71：0.58的比例减小,而四面体以点、棱、面相连时,两中心正离子之间的距离以1：0.58：0.33的比例减小.正离子间距减小,排斥力增大,不稳定程度增大.4、第四规则：不同种类配位多面体之间的连接规则在含有不同种类正离子的晶体中,电价高而配位数小的正离子的配位多面体趋向于相互不共用顶点.该规则的物理基础与第三规则相同.5、第五规则：节约规则八、典型无机化合物的结构* 描述晶体结构的方法：i 从几何结晶学角度——空间格子ii 从球体堆积角度——负离子做堆积,正离子填充空隙iii 用鲍林规则分析——多面体堆积iv 取晶胞,晶胞中质点的具体位置1、AX型〔1〕NaCl型方法i：一套Cl-和一套Na+的立方面心格子穿插而成.方法ii：Cl-做立方最紧密堆积,Na+填充全部的八面体空隙.方法iii：第一规则：RNa+/RCl-=0.52,形成[NaCl6]八面体.第二规则：已知结构稳定,W-=1=∑Si在[NaCl6]八面体中,Si=1/6 ∴1=1/6*i 推出：i=6即：每个Cl-是6个[NaCl6]八面体的共用顶点.第三规则：最高连接方式是共棱连接,结构稳定.方法iv：Cl-为基准取晶胞,立方晶胞：Cl- <0,0,0>,<1/2,0,1/2>,<0,1/2,1/2>,<1/2,1/2,0>Na+ <1/2,1/2,1/2>NaCl晶胞中含有的式量分子数：Na+：体心,各边心 1+1/4*12=4Cl- ：各角顶,各面心 1/8*8+1/2*6=4即：每个晶胞中含有4个式量分子.〔"分子〞〕碱土金属氧化物MgO、CaO、SrO、BaO具有NaCl型晶体结构.〔其中的Mg2+、Ca2+、Cs2+、Ba2+相当于NaCl中的Na+离子,而O离子相当于Cl-离子〕〔2〕CsCl型方法i：由一套Cl-和一套Cs+离子的立方原始格子穿插而成.方法ii：Cl-做简单立方堆积,Cs+填充全部立方体空隙.方法iii：第一规则：RCs+/RCl-=0.167/0.181=0.93,形成[CsCl8]立方体第二规则：W-=1=∑Si在[CsCl8]立方体中,Si=1/8 ∴1=1/8*i 推出：i=8即：每个Cl-是8个[CsCl8]立方体的共用顶点.方法iv：立方晶胞：Cl-：<0,0,0>Cs+：<1/2,1/2,1/2>晶胞中含有的式量分子数：Cs+：体心 1Cl-：角顶 1/8*8=1即：每个晶胞中含有1个CsCl式量分子.属于该类型结构的晶体有CsBr、CsI、TlCl、NH4Cl等〔3〕闪锌矿型〔立方ZnS〕方法i：由一套S2-和一套Zn2+的立方面心格子穿插而成.方法ii：S2-做立方最紧密堆积,Zn2+填充1/2的四面体空隙.方法iii：R Zn2+/R S2-=0.44,理论上为[ZnO6]八面体,实际为[ZnO4]四面体.W-=2=∑Si Si=2/4=1/2 ∴1/2*i=2 推出：i=4即：每个S2-是4 个[ZnO4]四面体的共用顶点.最高连接方式为共顶连接.立方晶胞中S2-：<0,0,0>,<0,1/2,1/2>,<1/2,0,1/2>,<1/2,1/2,0>Zn2+：<1/4,1/4,3/4>,<1/4,3/4,1/4>,<3/4,1/4,1/4>,<3/4,3/4,3/4> 晶胞中含有的式量分子数：S2-：各角顶,各面心 1/8*8+1/2*6=4Zn2+：各1/8小立方体的体心 8*1/2=4即：每个晶胞含有4个ZnS"分子".β-SiC、GaAs、AlP、InSb等具有该类型结构.〔4〕纤锌矿型〔六方ZnS〕由2套S2-和2套Zn2+的六方底心格子穿插而成.2. AX2型〔1〕CaF2〔萤石型〕方法i：由一套Ca2+和2套F-的立方面心格子穿插而成.方法ii：F-做简单立方堆积,Ca2+填充一半的立方体空隙.方法iii：R Ca2+/R F-=0.112/0.131=0.85,形成[CaF8]立方体W-=1=∑Si Si=2/8=1/4 ∴1/4*i=1 推出：i=4即：4个[CaF8]立方体共用1 个顶点最高连接方式为共棱连接.方法iv：立方晶胞：Ca2+：<0,0,0>,<1/2,1/2,0>,<1/2,0,1/2>,<0,1/2,1/2>F-：<1/4,1/4,1/4>,<3/4,3/4,1/4>,<3/4,1/4,3/4>,<1/4,3/4,3/4>,<3/4,3/4,3/4>,<1/4,1/4,3/4>,<1/4,3/4,1/4>,<3/4,1/4,1/4> 晶胞中含有的式量分子数：Ca2+：各角顶、各面心 1/8*8+6*1/2=4F-：各1/8小立方体体心 8即：每个晶胞中含有4个CaF2式量分子.该类型结构晶体有ZrO2、UO2、ThO2等* 反萤石结构：与萤石结构相反,正、负离子位颠倒的结构,阴离子做立方最紧密堆积,阳离子填充全部的四面体空隙.晶体举例：碱金属氧化物Li2O、Na2O、K2O〔2〕TiO2〔金红石型〕方法i：由2套Ti4+和4套O2-的四方原始格子穿插而成.方法ii：O2-做六方最紧密堆积,Ti4+填充一半的八面体空隙.方法iii：R Ti4+/R O2-=0.06/0.125=0.46,形成[TiO6]八面体W-=2=∑Si Si=4/6=2/3 ∴2/3*i=2 推出：i=3即：每个O2-是三个[TiO6]八面体的共用顶点.最高连接方式为共棱连接.方法v：四方晶胞：Ti4+：各角顶、体心 1/8*8+1=2O2-：2个1/8立方体体心、4个小立方体底心 2+4*1/2=4即：每个晶体中含有2个TiO2式量分子.晶体举例：GeO2、SnO2、PbO2、MnO2等.* TiO2变体：①金红石型：八面体之间共用棱边数为2条②板钛矿型：八面体之间共用棱边数为3条③锐钛矿型：八面体之间共用棱边数为4条〔3〕CdI2型I-做近似的六方最紧密堆积,Cd2+填充一半的八面体空隙.填充方式为I-形成的层间一层填满一层不填,形成层状结构晶体.两片I-离子夹一片Cd2+离子,电价饱和,层之间靠范德华力连接.方法iii：R Cd2+/R I-=0.095/0.22=0.44,形成[CdI6]八面体W-=1=∑Si Si=2/6=1/3 ∴1/3*i=1 推出：i=3即：每个I-是三个[CdI6]八面体的共用顶点.晶体举例：Mg<OH>2、Ca<OH> 23. A2X3型：α-Al2O3〔刚玉型〕——三方晶系O2-做近似六方最紧密堆积,Al3+填充2/3的八面体空隙.晶胞中存在6个八面体空隙,Al3+填充4个,故不可避免出现八面体共面现象,但α-Al2O3是稳定的,因为Al-O键很强, Al3+配位数高,比4配位时斥力小的多.R Al3+/R O2-= 0.057/0.13 5 = 0.40,形成[AlO6]八面体W-=2=∑Si Si=3/6=1/2 ∴1/2*i=2 推出：i=4即：每个O2-是4个[AlO6]八面体的共用顶点.晶体举例：α-Fe2O3、Cr2O3、Ti2O3、V2O3等.4、ABO3型：〔1〕 CaTiO3〔钙钛矿型〕Ca2+：个角顶 O2-：个面心 Ti4+：体心——[TiO6]Ti4+：个角顶 Ca2+：体心 O2-：各边边心——[CaO12]可视做Ca2+、 O2-〔较大的Ca2+〕做立方最紧密堆积〔2〕钛铁矿：FeTiO3〔A离子较小〕O2-做立方最紧密堆积,Fe2+、Ti4+共同填充八面体空隙.〔3〕络阴离子团的ABO3：CaCO3〔B离子较小〕5、AB2O4型：MgAl2O4〔镁铝尖晶石〕O2-做立方最紧密堆积,Al3+填充一半的八面体空隙,Mg2+填充1/8的四面体空隙.将一个晶胞分为8个小立方体〔4个为A,4个为B〕其中A：O2-：各角顶、各面心 Al3+：6条边边心 Mg2+：2个小立方体体心B：O2-：各角顶、各面心 Al3+：另6条边边心和体心无Mg2+* 正尖晶石：二价离子填充四面体空隙,三价离子填充八面体空隙.反尖晶石：一半三价离子填充四面体空隙,另一半三价离子和二价离子填充八面体空隙.第二章晶体缺陷固体在热力学上最稳定的状态是处于0K温度时的完整晶体状态,此时,其内部能量最低.晶体中的原子按理想的晶格点阵排列.实际的真实晶体中,在高于0K的任何温度下,都或多或少的存在着对理想晶体结构的偏离,即存在着结构缺陷.结构缺陷的存在与其运动规律,对固体的一系列性质和性能有着密切的关系,尤其是新型陶瓷性能的调节和应用功能的开发常常取决于对晶体缺陷类型和缺陷浓度的控制,因此掌握晶体缺陷的知识是掌握材料科学的基础.晶体缺陷从形成的几何形态上可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷三类.其中点缺陷按形成原因又可分为热缺陷、组成缺陷〔固溶体〕和非化学计量化合物缺陷,点缺陷对材料的动力性质具有重要影响.本章对点缺陷进行重点研究,对线缺陷的类型和基本运动规律进行简要的介绍,面缺陷的内容放在表面和界面一章中讲解.第一节热缺陷一.热缺陷定义当晶体的温度高于绝对0K时,由于晶格内原子热振动,使一部分能量较大的原子离开平衡位置造成的缺陷.由于质点热运动产生的缺陷称为热缺陷.二.热缺陷产生的原因当温度高于绝对温度时,晶格中原子热振动,温度是原子平均动能的度量,部分原子的能量较高,大于周围质点的约束力时就可离开其平衡位置,形成缺陷.三.热缺陷的基本类型1.肖特基缺陷。