廈門大學(xué)材料科學(xué)基礎(chǔ)二第五章-2填隙型固溶體課件

5.5填隙型固溶體填隙型固溶體是由于外來(lái)的雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)進(jìn)入晶體的間隙位置形成的。影響填隙型固溶體形成的因素雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)大小添加的原子越小，越易形成固溶體?；|(zhì)晶體的結(jié)構(gòu)一般晶體中空隙越大，結(jié)構(gòu)越疏松，就越易形成固溶體。電價(jià)因素填隙型固溶體，可通過(guò)生成空位或產(chǎn)生部分置換來(lái)維持結(jié)構(gòu)中的電中性。Li2TiO3形成固溶體：Li2O過(guò)量時(shí)：（0<x?0.08）TiO2過(guò)量時(shí)：（0<x?0.09）例子形成填隙型固溶體的能力主要與外來(lái)原子的尺寸及主晶體結(jié)構(gòu)中間隙的大小有關(guān)。MgO：四面體間隙金紅石：1/2八面體間隙沸石：六元環(huán)窗口形成填隙式固溶體的可能性和固溶度大小的順序：沸石＞金紅石TiO2＞MgO離子位移極化晶體中的正負(fù)離子發(fā)生相對(duì)位移，產(chǎn)生電偶極矩。固有電偶極的取向極化極性分子體系中的固有電偶極矩沿電場(chǎng)方向排列，表現(xiàn)出宏觀電極化現(xiàn)象?？臻g電荷極化由于晶體中存在缺陷（間隙離子或空位等），在電場(chǎng)作用下，材料中的離子可以通過(guò)這些缺陷發(fā)生長(zhǎng)程遷移，產(chǎn)生極化。熱釋電效應(yīng)指晶體的自發(fā)極化隨溫度而變化的現(xiàn)象。鐵電體如果晶體中存在著自發(fā)極化，并且這種極化的方向能隨著外界電場(chǎng)而改變，這樣的晶體就稱為鐵電體。

鐵電晶體中存在有電疇，電疇是晶體中自發(fā)極化方向排列一致的小區(qū)域。電疇之間的取向是隨機(jī)的。在外電場(chǎng)的作用下，可使多電疇轉(zhuǎn)變?yōu)閱坞姰?。鐵電材料例子：BaTiO3鐵電體特性電滯回線非鐵電體（a）和鐵電體（b）的極化特性曲線反鐵電體其結(jié)構(gòu)相當(dāng)于兩個(gè)相等而極化方向相反的亞晶格交錯(cuò)而成。相鄰亞晶格之間沿相反方向極化，因此宏觀上不具有凈的自發(fā)極化強(qiáng)度，也不具有鐵電體那樣的電滯回線。壓電效應(yīng)壓電晶體受到機(jī)械力作用時(shí)，在一定方向的表面上產(chǎn)生束縛電荷，且其電荷密度大小與所加應(yīng)力大小呈線性關(guān)系，這種由機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能的現(xiàn)象，稱為正壓電效應(yīng)。在壓電晶體上施加電場(chǎng)，晶體不僅可以產(chǎn)生電極化，同時(shí)還會(huì)發(fā)生形變，這種效應(yīng)是壓電效應(yīng)的逆過(guò)程，常稱作逆壓電效應(yīng)。壓電陶瓷材料的應(yīng)用聲納彎曲型換能器壓電濾波器壓電陶瓷變壓器5.6置換型固溶體生成機(jī)制等價(jià)置換固溶體異價(jià)不等數(shù)置換固溶體：填隙機(jī)構(gòu)高價(jià)陽(yáng)離子置換低價(jià)陽(yáng)離子，造成陰離子填隙。低價(jià)陽(yáng)離子置換高價(jià)陽(yáng)離子，造成陽(yáng)離子填隙。異價(jià)等數(shù)置換固溶體：變價(jià)機(jī)構(gòu)形成固溶體的金屬元素能夠發(fā)生變價(jià)，通過(guò)變價(jià)的方式，來(lái)滿足電中性條件。異價(jià)等數(shù)置換固溶體：補(bǔ)償機(jī)構(gòu)引入高價(jià)和低價(jià)相互補(bǔ)的陽(yáng)離子。置換主晶體中的兩種不同的陽(yáng)離子。雙重置換固溶體(Ca1–xNax)(Al2–xSi2+x)O8（a）一般固溶體（b）AuCu3有序結(jié)構(gòu)（c）AuCu有序結(jié)構(gòu)(a)完全無(wú)序(b)偏聚(c)部分有序(d)完全有序形成固溶體后對(duì)晶體性質(zhì)的影響固溶強(qiáng)化定義通過(guò)形成固溶體使金屬?gòu)?qiáng)度和硬度提高的現(xiàn)象稱為固溶強(qiáng)化。例子純銅的σb為220MPa,硬度為40HB。加入1%鎳形成固溶體后,強(qiáng)度升至390MPa,硬度