第四章 溶体 第一节固溶体的分类 按杂质原子在固溶体中的位置分类 分类 原则 固溶体的分类1 置换型固溶体:杂质原子 进入晶体中正常格点位置 所生成的固溶体。 间隙型固溶体:杂质原 子进入溶剂晶格中的间隙 位置所生成的固溶体
第四章 固 溶 体 第一节 固溶体的分类 按杂质原子在固溶体中的位置分类 固溶体的分类1 分类 原则 置换型固溶体：杂质原子 进入晶体中正常格点位置 所生成的固溶体。 间隙型固溶体：杂质原 子进入溶剂晶格中的间隙 位置所生成的固溶体
第 固溶体的分类 按杂质原子在晶体中的溶解度分类 分类 固溶体的分类2 无限型固溶体:溶质和溶 剂两种晶体可以按任意比 例无限制地相互固溶 有限型固溶体:溶质只 能以一定的溶解限量溶 入到溶剂中
第一节 固溶体的分类 按杂质原子在晶体中的溶解度分类 固溶体的分类2 分类 原则 无限型固溶体：溶质和溶 剂两种晶体可以按任意比 例无限制地相互固溶。 有限型固溶体：溶质只 能以一定的溶解限量溶 入到溶剂中
第二节置换型固溶体 (一)形成置换固溶体的影响因素 离子尺寸因素 >2、离子的电价因素 3、晶体的结构因素 4、电负性因素
Ø 1、离子尺寸因素 Ø 2、离子的电价因素 Ø 3、晶体的结构因素 Ø 4、电负性因素 第二节 置换型固溶体 （一）形成置换固溶体的影响因素
第三节间隙型固溶体 形成间隙型固溶体的条件 间隙式固溶体的固溶度仍然取决于离子尺寸、离 子价、电负性,结构等因素。 1、杂质质点大小 即添加的原子愈小,易形成固溶体,反之亦然。 2、晶体(基质)结构 离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的,在 定程度上来说,结构中间隙的大小起了决定性的作 用。一般晶体中空隙愈大,结构愈疏松,易形成旦 溶体
第三节 间隙型固溶体 形成间隙型固溶体的条件 间隙式固溶体的固溶度仍然取决于离子尺寸、离 子价、电负性，结构等因素。 1、 杂质质点大小 即添加的原子愈小，易形成固溶体，反之亦然。 2 、晶体（基质）结构 离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的，在一 定程度上来说，结构中间隙的大小起了决定性的作 用。一般晶体中空隙愈大，结构愈疏松，易形成固 溶体
第三节间隙型固溶体 3、电价因素 外来杂质原子进人间隙时,必然引起晶体结构中电价 不平衡,这时可以通过生成空位,产生部分取代或离子的 态变化来保持电价平衡。 例如YF3加入到QaF2中: YF3-2>ICa+2FF+F 当F进入间隙时,产生负电荷,由Y3进入a2位置来保持位 置关系和电价的平衡。 间隙式固溶体的生成,一般都使晶格常数增大,增加到 定的程度,使固溶体变成不稳定而离解,所以填隙型固溶体 不可能是连续的固溶体。晶体中间隙是有限的,容纳杂质质 点的能力≤10%
第三节 间隙型固溶体 3、电价因素 外来杂质原子进人间隙时，必然引起晶体结构中电价的 不平衡，这时可以通过生成空位，产生部分取代或离子的价 态变化来保持电价平衡。 例如YF3加入到CaF2中： 当F -进入间隙时，产生负电荷，由Y 3+进入Ca 2+位置来保持位 置关系和电价的平衡。 间隙式固溶体的生成，—般都使晶格常数增大，增加到一 定的程度，使固溶体变成不稳定而离解，所以填隙型固溶体 不可能是连续的固溶体。晶体中间隙是有限的，容纳杂质质 点的能力≤10%。 ' 3 2 2 Ca F i CaF YF Y F F
第四节形成固溶体后对晶体性质的影响 、稳定晶格,阻止某些晶型转变的发生 2、活化晶格 3、固溶强化 4、形成固溶体后对材料物理性质的影响
第四节 形成固溶体后对晶体性质的影响 1、稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生 2、活化晶格 3、固溶强化 4、形成固溶体后对材料物理性质的影响
稳定晶格,阻止某些晶型转变的发生 zrO2是一种高温耐火材料,熔点 2680℃C,但发生相变时 单斜<120四方 伴随很大的体积收缩,这对高温结构 材料是致命的。若加入Ga0,则和zr02形 成固溶体,无晶型转变,体积效应减少 使Zr02成为一种很好的高温结构材料
1、稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生 ZrO2是一种高温耐火材料，熔点 2680℃，但发生相变时 伴随很大的体积收缩，这对高温结构 材料是致命的。若加入CaO，则和ZrO2形 成固溶体，无晶型转变，体积效应减少， 使ZrO2成为一种很好的高温结构材料。 单斜1200C四方
2、活化晶格 成固溶体后,晶格结构有一定畸变 处于高能量的活化状态,有利于进行化学 反应。如,AI20熔点高(2050℃c),不利 于烧结,若加入Ti02,可使烧结温度下降 到1600C,这是因为A203与Ti02形成固溶 体,Ti4置换A3+后, 带正电,为平 衡电价,产生了正离子空位,加快扩散, 有利于烧结进行
2、活 化 晶 格 形成固溶体后，晶格结构有一定畸变， 处于高能量的活化状态，有利于进行化学 反应。如，Al2O3熔点高（2050℃），不利 于烧结，若加入TiO2，可使烧结温度下降 到1600℃，这是因为Al2O3与TiO2形成固溶 体，Ti4+置换Al3+后， 带正电，为平 衡电价，产生了正离子空位，加快扩散， 有利于烧结进行
3、固溶强化 义:固溶体的强度与硬度往往高于各组 元,而塑性则较低,称为固溶强化。 固溶强化的特点和规律:固溶强化的程度 或效果)不仅取决与它的成分,还取决与 固溶体的类型、结构特点、固溶度、组元 原子半径差等一系列因素。 1)问隙式溶质原子的强化效果一般 要比置换式溶质原子更显著。 2)溶质和溶剂原子尺寸相差越大或 固溶度越小,固溶强化越显著
3、固 溶 强 化 定义：固溶体的强度与硬度往往高于各组 元，而塑性则较低，称为固溶强化。 固溶强化的特点和规律：固溶强化的程度 (或效果)不仅取决与它的成分，还取决与 固溶体的类型、结构特点、固溶度、组元 原子半径差等一系列因素。 1）间隙式溶质原子的强化效果一般 要比置换式溶质原子更显著。 2）溶质和溶剂原子尺寸相差越大或 固溶度越小，固溶强化越显著
4、形成固溶体后对材料物理性质的影响 固溶体的电学、热学、磁学等物理性 质也随成分而连续变化,但一般都不是线 性关系。固溶体的强度与硬度往往高于各 组元,而塑性则较低
4、形成固溶体后对材料物理性质的影响 固溶体的电学、热学、磁学等物理性 质也随成分而连续变化，但一般都不是线 性关系。固溶体的强度与硬度往往高于各 组元，而塑性则较低
