相

材料科学基础考研专用，最好搭配材子考研-小枣学长使用，学长讲的不错，很详细，冲985专用，有需要的同学，可以收藏下哟。

03 相

• 固溶体
  • 含量较少
  • 分类
    • 置换固溶体
      • 无限固溶体
        • 溶质与溶剂任意比例互溶
      • 有限固溶体
      • 固溶度影响因素
        • 原子尺寸
          • \frac{r_大-r_小}{r_{溶剂}} 
          • ＜15%：无限固溶体
          • 15%-30%：有限固溶体
          • ＞30%：不形成置换固溶体
          • 尺寸差越大溶解度越小
        • 晶体结构相同
          • 晶体结构相同，也就是同构物，化合价自然一致
        • 电子浓度/价态
          • 偏无
          • 溶质原子价越低，溶解度越高
            • 电子浓度取法
        • 电负性相似
          • 电负性即得电子能力
          • 相近形成固溶体
          • 差很大形成中间相和化合物
        • 温度合适
        • 电中性原理
          • 
          • 两种固体离子价相同/同号离子的离子价总和相同，可能生成连续固溶体
    • 间隙固溶体
      • 
      • C、N、O、H、B、F
      • 有限固溶体，溶解度很小
      • 固溶度影响因素
        • 溶质原子
          • 越小↑
        • 溶剂晶体结构
          • 晶体空隙越大，结构越疏松；↑
        • 电价因素
          • 通过生成空位或产生部分置换维持电中性
          • 电价差↓，溶解度↑
  • 微观均匀性
  • 性质
    • 点整常数改变
    • 固溶强化
    • 物理和化学性能
      • 
      • 抗腐蚀性能↑
      • 点缺陷浓度↑，热学性能↓
      • 活化晶格
        • 
        • 形成固溶体会使晶格畸变，处于高能活化状态，利于化学反应
• 中间相
  • 含量较多  如上图，中间相有两种：一种是固定的；另一种是第二类固溶体
  • 定义
    • 原子间结合方式
      • 金属键同其他典型键(离子键、共价键、分子键)
  • 分类
    • 正常价化合物
      • 
      • 符号
      • 电负性差越大稳定性越好
        • 吸引力越强
      • 成分可用分子式表达
    • 电子化合物
      • 
      • 电子浓度是决定晶体结构的关键因素 尺寸和电化学因素为次要影响 电子浓度相同，中间相晶体结构相同
      • 第Ⅰ族或过渡族金属元素与第Ⅱ至第V族金属元素结合 金属键为主，具有明显金属性质
      • 常见电子浓度值有21/14、21/13、21/12 相应的化合物分别称为B相、Y相、ε相
    • 尺寸因素化合物
      • 
      • 间隙相(原子尺寸差巨大)(最硬)
        •  1. V矾是个变价金属 2. 中间相里最硬的相,第二是间隙化合物，最差的是固溶体 3. 尽管晶体结构简单，但也不同于母体
        • 定义
          • 形成具有简单晶体结构的化合物
          • 分子式
        • 特点
          • 金属原子占据晶格，非金属原子占据晶格间隙
          • 间隙相可溶解其组成元素，互相还可互溶
          • 原子间结合键为共价键和金属键，高熔点和高硬度
            • 合金工具钢和硬质合金中的重要组成相
      • 间隙化合物(原子尺寸差较大)(较硬)
        • 
        • 定义
          • 过度金属与碳元素形成复杂晶体结构的化合物(碳化物)
            • 
        • 特点
          • 其中金属常被其他金属置换，形成以化合物为基的固溶体
            • 如Fe3C中溶入一定的Mn,形成合金渗碳体(Fe,Mn)3C(B)。(C只能被B替换，不可以被N置换)
          • 原子结合键为共价键和金属键，较高熔点和硬度
            • 钢的主要强化相
      • 拓扑密堆相(TCP相)(原子尺寸差较小)
        • 
        • 定义
          • 两种金属原子以固定的原子比构成的中间相；配位数大于12或致密度大于0.74
        • 特点
          • 由配位数(CN)为12,14,15,16的配位多面体堆垛而成，每个面都是三角形
          • 呈层状结构。原子半径小的原子构成密排面，其中嵌镶有原子半径大的原子，由这些密排层按一定顺序堆垛而成，构成空间利用率很高、只有四面体间隙的密排结构
        • 分类
          • 
          • 拉弗斯相
            • Mg合金为主要强化相，可能会作为选择题考察 铜化镁、锌化镁、镍化镁
          • σ相
            • 恶化性能不希望出现
    • 超结构(有序固溶体)
      • 1. 其测量XRD时对比普通会多出很多衍射峰，这些多出来的线称为超结构线 2. 有序无序转变恒温，涉及相图里画分析线的题目需要画成直线  
      • 定义
        • 对某些成分接近于一定原子比的无序固溶体，当其从高温缓冷到某一临界温度（有序-无序转变温度线）以下，溶质原子从随机分布状态转变为规则排列状态
      • 特点
        • 有序固溶体在X射线衍射图上会产生额外的衍射线条，称为超结构线
          • 长程有序，原本是长程无序的
        • 溶质原子和溶剂原子分别占据固定位置，晶胞中两者比一定
      • 固溶体有序化的条件
        • 异类原子间结合能小于同类原子
        • 成分为一定比例
        • 温度低于有序-无序转变线
        • 冷却速度缓慢
      • 有序结构的生长
        •  图中虚线两侧满足对称关系
        • 无序→有序，依赖原子迁移，即存在形核长大过程
        • 有序畴：当合金缓冷经过某一临界温度时，各核心独自长大直至相互接壤。将这种小块有序区域称为有序畴。
        • 反相畴：两有序畴长大相遇，若其边界恰好是同类原子相遇构成一明显的分界面(镜面)称为反相畴界，反相畴界两边的有序畴称为反相畴
        • 影响有序化的因素：温度、冷却速度、合金成分、原子结合能大小
    • 金属间化合物
• 离子晶体
  • 鲍林规则
    • 负离子配位多面体规则
      • 
      • 正离子周围形成一个负离子配位多面体正负离子间的距离为离子半径和 配位数取决于离子半径比
        • • • 正离子配位数
              • 负离子多面体形状
                • 实例
          • 0--0.155
            • 2
              • 哑铃状
                • 干冰CO2
          • 0.155--0.225
            • 3
              • 三角形
                • B2O3
          • 0.225--0.414
            • 4
              • 四面体
                • SiO2,GeO2
          • • 0.414-0.732
            • 6
              • 八面体
                • NaCl,MgO
          • • 0.732-1
            • 8
              • 立/正方体
                • CaF2,CsCl
          • 1.000以上
            • 12
              • 最密堆积
                • Cu
        • 理论推导
          • • 1. 把这里多面体的构造方法学会，往后通用
    • 电价规则
      • 1. S的价态＝配位数4×每个Zn分给他的价态=2  2. 萤石   F的价态=配位数4×每个钙(2价)分给他的价态(由图，每个钙配八个F)0.25=1 正好是F的价态，满足电价规则
      • 每一个负离子的电价=负离子配位数×每个正离子分给它的价态
        • 这句话当一个正离子配多个不同的负离子时这句话就不好用了
    • 负离子多面体共用顶、棱、面的规则
      • 
      • 配位结构中，配位多面体共用棱/面会降低结构稳定性
  • 典型结构
    • NaCl型(氯化钠)
      • 
    • CsCl型（氯化铯）
      •  
      • 布拉菲点阵
        • 简单立方
      • 阵点
        • Cs+Cl
      • 单位晶胞分子数/阵点数
        • 1
      • 计算方法
      • 稳定存在条件
      • 同类型化合物
    • • 1/4的体对角线长度
    • ZnS型(闪锌矿)
      •  1. 两种结构：立方和六方 2. 图中硫和锌的位置是等价的，可互换←面心立方点阵 3. CuCl 氯化亚铜 4. 第二个紫色的图→六方结构：可视为在空间中无穷多个配位多面体共顶链接无穷堆叠起来的 
      • 布拉菲点阵
        • 简单六方
          •   第二个图的夹角为60度←简单六方
          • 面心立方
            • 
      • 阵点
        • Zn+S
      • 单位晶胞分子数/阵点数
        • 2
          • 4
      • 计算方法
      • 稳定存在条件
      • 同类型化合物
        • 硬材料密排六方氮化硼 结构材料AIN 氧化物BeO、ZnO 化合物ZnS、ZnSe、Agl
          • CuCl Be,Cd的S，Se,Te化物
            • 
    • BaTiO3型(钛酸钡)
      •   1. 堆积情况这种不要求掌握，了解就行 2.用鲍林第二规则计算O的价态←记不住可以反推  3 阵点就是一个分子式
      • 布拉菲点阵
        • 面心立方
      • 阵点
        • Ba+Ti+3O
      • 单位晶胞分子数/阵点数
        • 4
      • 计算方法
      • 同类型化合物
    • TiO2金红石型
      •    1. 体心立方，一个晶胞两个分子，拆开就是2个Ti离子，四个O离子
      • 布拉菲点阵
        • 体心四方
      • 阵点
        • Ti+2O
      • 单位晶胞分子数/阵点数
        • 2
      • 计算方法
      • 同类型化合物
• 共价晶体
  • 金刚石
    • 晶体结构:复杂面心立方结构 碳原子除按fcc排列，还有4个原子交叉占据4个四面体间隙中心位置 晶胞内共含8个原子
      • 1. 实际上，金刚石晶体结构可视为两个面心立方晶胞沿体对角线[111]相对位移1/4距离穿插而成。 2. 这个分类金刚石并非最稳定的存在，高温下会转化为石墨，我们可认为石墨是最稳定的存在
  • 石墨
    • 配位数为3，每个晶胞四个原子，简单六方点阵 层内共价键，层间范德华力→易断→具有良好的润滑性
      • 1. 一个碳原子配位数为3，但碳原子稳定配位状态为4，缺少一个电子，该电子就会在层间穿梭→层间具备金属键→具有导电性
  • 扩展（了解即可）
    • 尖晶石
      • • 分为两种胞交错排列
    • 架状
      • 石英
    • 透辉石
    • 层状
      • 高岭土
    • 链状
    • 族群状
      • 绿宝石
        • 从上往下看  从左往右看 
        • 6个[SIO4]共顶连接为6圆环，环环相叠，上下错开30°
        • 六元环通过[AlO6]八面体和[BeO4]四面体连接
    • 孤岛状
      • 镁橄榄石
        • • 看不懂的删了，能写三条都不错了这种偏门
• 题集
  • 课堂题集
    • 从晶体结构的角度说明间隙固溶体、 间隙相以及间隙化合物之间的区别
    • • • 假设质量为1，
• 主题
• 浮动主题