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《非化学计量比TiC_x与难熔化合物固相烧结体的性能研究》篇一一、引言随着现代材料科学的快速发展，非化学计量比化合物及其固相烧结体在众多领域中得到了广泛的应用。
其中，TiC_x作为一种典型的非化学计量比化合物，因其优异的物理和化学性能而备受关注。
本文以非化学计量比TiC_x与难熔化合物固相烧结体为研究对象，深入探讨其性能及其潜在应用。
二、非化学计量比TiC_x的性质非化学计量比TiC_x是指其组成元素在化学计量上并非严格按照Ti与C的固定比例存在。
这种特殊的组成使得TiC_x具有独特的电子结构和物理化学性质。
其硬度高、导电性好、热稳定性强等特点，使其在高温、高真空、强腐蚀等恶劣环境下具有优异的表现。
三、难熔化合物的性质及其与TiC_x的相互作用难熔化合物通常具有极高的熔点和良好的稳定性，广泛应用于高温和极端环境。
当这些难熔化合物与TiC_x结合形成固相烧结体时，它们的性质将产生明显的改变。
在固相烧结过程中，TiC_x的化学活性和物理特性与难熔化合物之间会发生复杂的相互作用，进而影响固相烧结体的整体性能。
四、固相烧结体的制备与性能研究1. 制备方法：采用高温固相反应法，通过控制温度、压力、反应时间等参数，制备出非化学计量比TiC_x与难熔化合物的固相烧结体。
2. 微观结构：通过X射线衍射、扫描电镜等手段对固相烧结体的微观结构进行分析，了解其晶体结构、相组成及分布情况。
3. 性能测试：对固相烧结体进行硬度、强度、导电性、热稳定性等性能测试，分析其性能与组成、结构之间的关系。
4. 结果与讨论：根据实验结果，分析非化学计量比TiC_x与难熔化合物之间的相互作用对固相烧结体性能的影响。
探讨不同组成、结构对固相烧结体性能的优化途径。
五、应用前景非化学计量比TiC_x与难熔化合物固相烧结体因其优异的性能在众多领域具有广阔的应用前景。
例如，可应用于高温、高真空、强腐蚀等恶劣环境下的材料制备，如航空航天、能源、化工等领域。
§5.5 非化学计量化合物道尔顿的定比定律圆满地解释了有机化学中分子晶体的许多现象，虽然它有时需要加以修正，才能用以说明单键、双键、叁键、链状或环状化合物的结构问题[4]。
后来研究发现，这种严格按化学计量形成的化合物其实是一种很特殊的情况，大多数原子或离子晶体化合物并不符合定比定律，其正负离子的比，并不是一个简单、固定的值。
它们呈现范围很宽的组成，并且组成和具体结构之间没有简单的对应关系(或化学同一性)[18]，这些化合物被称为非化学计量化合物[7, 8, 19, 20]、非化学计量比化学物[32]、非化学配比化合物[5]或非整比化合物[3,4](英文一般统称为nonstoichiome-tric compounds)，或被称为偏离整比的化合物[4](compounds deviated from stoichiometry)。
基于这些理由，苏勉曾指出[4]，非化学计量化合物可以从以下两个方面加以规定：一、纯粹化学定义所规定的非化学计量化合物，是指用化学分析、X射线衍射分析和平衡蒸气压测定等手段能够确定的、组成偏离化学计量的、均匀的物相，例如FeO1+y等。
二、从点阵结构上看,非化学计量化合物组成的偏离值也可能很小，以致不能用化学分析或X射线衍射分析等觉察出来,但可以由测量其光学、电学和磁学的性质来研究它们。
这类低偏离化学计量的化合物具有重要的技术性能，是固体化学因而也是无机材料化学要重点讨论的对象。
自20世纪20年代起人们便已知道，化学计量FeO的组成并没有落在实际存在的Fe2+氧化物的稳定范围(FeO1.05)内[18]。
传统的观点认为这是由于它存在着缺陷，导致组成偏离～1.15实际上是非化学计量氧化亚铁组成的稳定范围。
对非化学计量化合物化学计量。
FeO1.05～1.15的进一步研究导致了这样一种相反的观点：既然“缺陷”之间会发生显著的相互作用(例如缔合)并使自己有序化，以至有时它们的存在甚至对固体的完整结构是必不可少的[3](例如像超亲水TiO2薄膜的氧离子空位V O··那样[21~23]，详见§4.8)；既然缺陷的存在有时会在很大的程度上决定了固体物质(例如半导体)的性质，那么又怎能把它们看成是一种“缺陷”[3]?5.5.1 晶体的点缺陷和化学计量的关系，基本的缺陷反应方程式从第四章缺陷化学对点缺陷的描述中可以推论出，在化合物中如果只存在某类缺陷中的一种缺陷(例如弗仑克尔缺陷中的填隙原子)，会导致一个成分过量或另一个成分短缺。
非化学计量化合物非化学计量化合物：在化学组成上偏离化学计量，不同原子的数量不是一个简单的固定比例TiO2-x Fe1-x Oz几乎所有晶体都偏离理想化学计量，但有较大程度偏差的化合物并不多z非化计量缺陷容易出现在具有易变价的阳离子形成的化合物中z热缺陷：由晶格热起伏引起z杂质缺陷：由外来杂质引起z非化学计量化合物：由于组成（气氛、环境影响）而引起的缺陷－产生组分、电荷缺陷及色心非化学计量化合物的特点：1）非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关2）可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体3）缺陷浓度与温度有关4）非化学计量化合物都是半导体非化学计量缺陷的四种类型1、阴离子缺位，TiO2-x ZnO1-x2、阳离子填隙，Zn 1+x O Cd1+x O, Cr2+x O33、阴离子填隙，UO2+x4、阳离子缺位，Co1-x O Ca1-x O Cu2-x O一、负离子空位型TiO2、ZrO2)，从化学计量的角度，二氧化钛(TiO2－X晶体中氧不足，即存在氧空位；而从化学的观O3在TiO2中的固溶体点来看，为Ti2二氧化钛晶体中，氧不足，为保持电中性，组分缺陷使部分Ti4＋降价Ti3＋，即Ti4＋得到一个电子变成Ti3＋，此电子不属于某一个特定的钛离子，可看作是在负离子空位的周围，束缚了过剩电子，以保持电中性二氧化钛非化学计量缺陷反应方程为222231/2Ti O O TiO Ti V O O ••′⎯⎯→++−OO Ti O Ti O O V i T O Ti 32/12422+++′⎯→⎯+••22/122O V i T O Ti O Ti O Ti ++′⎯→⎯+••等价于22221/2Ti O Ti OTi O Ti e V O ••′+⎯⎯→+++221/2O O O e V O ••′⎯⎯→++失去氧，氧不足22/12O V e O O O ++′⎯→⎯••21/22[][],[]O O O V e p SO K O ••′=][2]['V e O ••=[O O ]基本不变6/121][O O p V ∝••故二氧化钛的非化学计量对氧分压较敏感，烧结含二氧化钛的陶瓷时，要注意氧气分压气氛，失O氧离子空位束缚2准自由电子，准自由电子（非定域）与邻近钛离子相连，使其变价，但不特属特定钛原子在E作用下，准自由电子可以从一个Ti4＋转移到另一个Ti4＋形成电子电导――N型半导体当晶体中存在0.5%的4价钛离子被还原为3价，则其电阻率将下降105－107数量级现象：TiO2在还原气氛下由黄色变为灰黑色：原因：晶体内形成色心使晶体着色TiO2-x 结构缺陷在氧空位上捕获两个电子，成为一种色心。
