归纳总结: A、置换固溶
1、 固溶体
B、间隙固溶
合金相组成 A、正常价化合物 间隙相
B、电子化合物
C、间隙化合物
2、 金属 D、金属化合物固溶体 复杂结构 化合物 间隙化合物
§3 陶瓷和聚合物的结构特点(自学)
陶瓷是一个材料大范畴。包括粉末、粉末绕结而成的材料、单晶体(ZrO、Si、SiO2)
陶瓷材料:氧化物、碳化物、氮化物、硅化物、硼化物、氟化物。 天然的陶瓷材料:高岭土、粘土、娟云母、石英砂、、、、、
人工制造的陶瓷材料:ZrO、Ni3Si、SiC 、α-Al2O3及单晶、CNB、BN、、、 陶瓷由粉末烧结而成故而有非晶体、晶体、空洞。陶瓷中空洞的规范分布可成为特种材料——滤芯。
陶瓷晶体结构分类:(12种典型结构) (一)AB型 NaCl型
FCC 例如:MgO 、CaO、、、、TiN TiC、、、、 (二)AB2型
例如:TIO2、SnO2、、Pb O2 Mn O2 W O2 Co O2 MnF2
(三) A2B3型(钢玉型)
α-Al2O3 Cr2O3 Ti2O3 2- Fe2O3 V2O3
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(四) 其它
AB O3 AB2O4 型
二、聚合物的结构特点 (高分子)以C、Si为主干。
☆ ☆☆ §4、导体、半导体与绝缘体的电子能带理论 (材料物理专业选) 一、 金属晶体内的电子
大量金属原子汇聚成的聚集态---固体(此处特指晶体)后,原单个原子的外层电子便不再附属于某个原子。而变成可在整个金属中自由运动的时候,它必然会受到点阵上的正离子及其它自由电子的相互作用的影响。众多的电子必须分属于不同的能级整合成为能带(根据泡利不相容原理)。能带中具有某一能级的自由电子不能多于两个,自旋相反,电子的平均能量低于自由原子。
外层电子平均能量的降低程度决决定了金属的稳定性。
自由原子中未被占据的 1、能带能级数等于晶体原子数
E 较高能级 2、每个能带最多可容纳2N个电子 3、低能态时较低能级均被填满 价能级 、 4、能级间的能隙的大小随能级的 增高减小
核心电子 晶格间距 的能级 图2--17
原子间距减小
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N(E)
Emax
(a)
E
E
图2--18
(b)
(a)电子态密度N(E)与能量的关系图 (b)绝对0K0下填充能级的情况 虚线为常温下电子热激发现象
5、只有带顶能量电子(EF)才能被热激发,且其值取决于电子数目N EF=( h2/8m) (3N/лV)2/ 3
我们必须想象金属能带中的电子是连续不断地穿越金属空间点阵,这些电子运动的能量取决于它的能带能级。 量子力学的观念:电子的波长λ为:
λ=h/mv h---普朗克常数 m--- 质量 v---- 速度
6、晶体点阵视为三维衍射光栅,λ≥ a 时衍射发生。
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E = h /2mλ
那些能量不够的电子不能够穿过点阵。(布里渊区)
如果某种金属(如铜)只能每个原子给出一个电子,则第一区不满,若多于2个电子便将多余的电子进入第二区。有些金属的价带(导带)与较高能带重叠。
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E Mg Dimon
图2--19
7、半导体与绝缘体的区别在于禁带的宽窄。
搀杂后的半导体:N型,多余的电子激发到空带; P型,空穴在满带内。
空带 禁带 满带
作业:P19第3题。
Chapter 3 材料凝固的基本过程
概念:材料从液态到固态的过程称为凝固过程。是一种复杂的物理化学过程,组分单一的液体凝固过程较简单;组分复杂的液体凝固过程较复杂。金属、非金属均符合此规律。
研究材料的凝固过程就是要研究材料流体的结构,从L—S结构转变的基本规律及其影响因素。以至于能动地干预和控制该过程。这便是铸造工艺的基础知识。是粉末冶金、单晶体、非晶体材料制备基础知识。
§1 液体的结构
一、 液体的结构特点
研究表明,L与S相似前后(L—S)只有3-5%的体积变化。见图3-1。 1)
长程无序,短程有序(动态)
有序的原子团时聚时散的情况叫做结构起伏或相起伏。 2)
不同的元素,不同的组分,液态结构亦不同,结构起伏状况不同。
特别是那些有结构复杂的相先析出(结晶出)时,凝固前(临界态)
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