第五章 无机非金属材料 - 图文

《非金属材料》第五章无机非金属材料

陶瓷中最重要的晶体结构是氧化物结构和硅酸盐结构。1. 氧化物结构

氧化物是特种陶瓷的主要原料，其结合主要是离子键(也有一定成分的共价键)；氧化物陶瓷的结构特点：

较大的氧离子(负离子)紧密堆砌组成密排晶格，并且占据晶格结点和面心位置；而较小的金属离子(正离子)则填充于晶格的空隙之中。空隙位置主要有四面体空隙和八面体间隙两种。

氧离子和金属离子数量相等时，氧化物结构属于立方晶系，为面心立方晶格；

氧离子数量多于金属离子时，由于氧离子密堆结构的间隙未被填满，氧化物结构属于菱形晶系。

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2. 硅酸盐结构

由于硅酸盐中，正离子或负离子都可以被其它的离子全部或部分取代，因此硅酸盐的化学成分比较复杂。Si4+之间不存在直接的键联接，是通过O2-来实现的；

4+2-每一个Si存在于四个O为顶点

的四面体中心，构成［SiO4］四面体，它是硅酸盐晶体结构的基础；每一个［SiO4］四面体的结合键为离子键和共价键的混合键；

2-每个顶点的O最多为两个［SiO

两个相邻的［SiO4］四面体之间只以共顶而不以共棱或共面相联接。

4］四面体所共有；

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［SiO4］四面体中的Si－O－Si键不呈直线，而是呈键角为145°的折线；

SiO有复杂的同素异构转变，并伴随有体积变化；

［SiO4］四面体中未饱和的氧离子和金属离子结合后，可以独立存在于结构中，也可以通过四面体顶点分布着的与别的正离子结合，彼此连接成单键、双键或呈层状、骨架状复杂结构。

硅酸盐中在结构中的排列方式有以下几种：①岛状结构；②组群状结构；③链状结构；④层状结构；⑤骨架状结构。

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3. 同素异构体及其转变

同素异构体(变体)：同一化学组成所具有的几种不同结构的晶体；

SiO2的同素异构体：石英、鳞石英和方石英三系列。

熔体

熔体

1600℃1600℃

α-石英

870℃

α-鳞石英

1470℃

α-方石英

1713℃

熔体(熔融SiO2)

加热

573℃163℃

急

180℃~270 ℃

冷

β-石英β-鳞石英

117℃

β-方石英

石英玻璃

γ-鳞石英

SiO2的同素异构转变