功能材料的缺陷化學

內容概要

　　《高等學校教材·功難材料的缺陷化學》共5章。主要介紹了：缺陷化學的理論基礎；一些重要氧化物的缺陷化學知識；功能材料的缺陷化學；固相反應理論；功能材料燒結過程?！陡叩葘W校教材·功難材料的缺陷化學》由蒲永平編著。

書籍目錄

1 材料缺陷化學1.1　缺陷化學基礎1.1.1 晶體缺陷的主要類型1.1.2 缺陷化學符號1.1.3 點缺陷和電子缺陷1.1.4 缺陷化學反應方程式1.2 材料缺陷化學的研究方法1.2.1 色心及點缺陷的研究方法1.2.2 具有空位的固體M的缺陷反應及其平衡常數1.2.3 非化學計量化合物及其摻雜時的缺陷化學研究1.3 熱缺陷的平衡和濃度1.3.1 熱缺陷的濃度計算1.3.2 點缺陷的化學平衡1.3.3 影響熱缺陷濃度的因素1.4 固溶體和非化學計量化合物1.4.1 固溶體的定義1.4.2 固溶體的分類1.4.3 固溶反應的書寫原則1.5 影響置換型固溶體固溶度的因素1.5.1 離子尺寸1.5.2 離子價1.5.3 場強1.5.4 電負性1.5.5 晶體結構1.6 填隙型固溶體和置換型固溶體1.6.1 填隙型固溶體1.6.2 置換型固溶體1.7 非化學計量化合物1.7.1 晶體的點缺陷和化學計量的關系1.7.2 處理非化學計量化合物的兩種途徑1.7.3 非化學計量化合物的形成條件和機理1.7.4 固體中低濃度點缺陷的控制1.8 固溶體的性質1.9 固溶體和非化學計量化合物的研究方法1.9.1　微質量法1.9.2　化學分析法1.9.3　差熱分析法1.9.4　X射線粉末衍射法1.9.5 密度法1.9.6　氧流量計1.9.7 電子順磁共振（EPR）2　氧化物的缺陷化學2.1 與缺陷相關的氧化物物理性質2.1.1 非化學式量2.1.2 雜質缺陷2.2　M9O材料的缺陷化學2.3 NiO材料的缺陷化學2.4　TiO2材料的缺陷化學2.5　ZrO2材料的缺陷化學2.6　ZnO材料的缺陷化學3　功能材料的缺陷化學3.1 鐵電體的缺陷化學簡介3.1.1　鐵電體的基本理論3.1.2 BaTiO3鐵電體的基本性質3.1.3 鐵電陶瓷的雜質和缺陷3.2　BaTiO3材料的缺陷化學研究3.3 SrTiO3材料的缺陷化學研究3.4 BaTiO3和SrTiO3半導瓷的結構與特性3.4.1 鈣鈦礦型結構氧化物的離子半徑與結合能3.4.2 還原再氧化過程中氧的擴散過程3.4.3　CaTiO3，SrTiO3和BaTiO3的半導化過程3.4.4　鈦酸鍶半導瓷的再氧化3.4.5 再氧化過程的擴散系數3.5　BaTiO3多晶陶瓷表面態(tài)研究3.6 鈦酸鋇陶瓷晶界結構研究3.7　BaTiO3半導瓷PTC現象的機理3.8　稀土離子摻雜BaTiO3的缺陷化學4　固相反應4.1 固相反應概論4.2 離子晶體的固相反應4.3 有氣相或液相參與的固相反應4.4 固相反應實例4.4.1 合成（BaxSr1-x）TiO3固相反應4.4.2　合成BaTiO3固相反應4.4.3　MgAl2O4的固相反應4.4.4　其他的固相合成5　燒結5.1 概述5.2 固態(tài)燒結模型……參考文獻

章節(jié)摘錄

　　1 材料缺陷化學　　在理想的晶體結構中，所有的原子都處于規(guī)則的點陣結構的位置上，也就是平衡位置上。1926年Frenkel首先提出，在任一溫度下，實際晶體的原子排列都不會是完整的點陣，即晶體中一些區(qū)域的原予的正規(guī)排列遭到破壞而失去正常的相鄰關系。把實際晶體中偏離理想完整點陣的部位或結構稱為晶體缺陷。晶體缺陷的存在與否，缺陷類型、數量及其運動規(guī)律，對晶體材料的許多性質（力學、物理及化學性質等）會產生巨大的影響。特別是晶體材料的電、磁、聲、光、熱和力學等性能，都具有結構敏感特性。晶體缺陷則是研究晶體結構敏感特性和研究材料質量的核心問題。因此，在材料制備（特別是晶體生長）和使用過程中如何控制缺陷的形成、類型及變化均是極其重要的研究課題。從原則上講，固體材料在高溫時能正常燒結的基本條件是材料內具有一定的缺陷結構與缺陷濃度；而經過燒結的固體材料所具有的各種性能都是由它們的特定結構與顯微組織（包括缺陷結構與缺陷濃度）所決定的。材料缺陷化學理論正是討論這些基本問題的，它對于固體材料燒結工藝的控制及最終性能的控制具有重要的意義。　　1.1 缺陷化學基礎　　近幾十年來，在晶體缺陷的研究中已取得了許多杰出的成果，已經建立起關于晶體缺陷的一整套理論，并成為材料科學基礎理論的重要組成部分。在這個領域中，特別值得提出的是20世紀30年代由J.Frenkel、W.Schottky與C.Wagner等首先把固體的缺陷和缺陷運動與固體物性及化學活性聯(lián)系起來研究；到20世紀50年代末與60年代初，克羅格一文克（KrOger-Vink）應用質量作用定律處理晶格缺陷間的關系，提出了一套缺陷化學符號。近20年來，這一理論在材料科學領域內的成功應用促使它進一步地向前發(fā)展，加上固體科學及現代檢測技術的發(fā)展以及后人的工作，從而將其逐漸發(fā)展成為一個新的學科領域——缺陷化學。缺陷化學就是利用熱力學和晶體化學原理來研究固體材料中缺陷的產生、運動和化學反應的規(guī)律及其對材料性能影響的科學，也是現代材料化學基礎理論的重要內容之一。　　1.1.1 晶體缺陷的主要類型　　晶體缺陷的種類繁多，一般按其幾何線度分為點缺陷、線缺陷、面缺陷和體缺陷等；也可按缺陷的形成和結構分類。晶體中重要缺陷的分類如圖1-1所示。　?。?）點缺陷　　指在晶體各方向的延伸都很小，屬于原子尺度的缺陷，又叫零維缺陷。這類缺陷包括點陣結構位置上可能存在的空位和取代的外來雜質原子、間隙原子；也包括固體化合物（AB）中部分原子互相錯位，即A原子占據B原子的位置，B原子占據A原子的位置，或者說在亞晶格點陣上存在有錯位原子和變價的原子；還包括由空位、間隙原子和雜質原子等基本點缺陷組成的尺寸很小的復合體，如雙空位、空位一溶質組元復合體等。

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　　《高等學校教材·功難材料的缺陷化學》可作為材料科學與工程專業(yè)及相關專業(yè)教學用書，并可作為專業(yè)人員的參考書。

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