材料化学13级双语

刘志明 教授

目录

  • 1 第一章 绪论
    • 1.1 Historical Perspective
    • 1.2 Materials Science and Engineering
    • 1.3 Why  Study  Materials Chemistry?
    • 1.4 Materials and Its Components
    • 1.5 Classification of Materials
    • 1.6 Materials Science and Materials Chemistry
    • 1.7 Research Field of Materials Chemistry
    • 1.8 Development of materials
    • 1.9 Composition, Structure and Performance of Materials
    • 1.10 Performance of Materials
  • 2 第二章  固体相图化学
    • 2.1 Phase Changes of Solids, Liquids and Gases
    • 2.2 Differences between the Three States of Matter
    • 2.3 The Close Packed Solid
    • 2.4 Phase relations between individual solids
      • 2.4.1 Phase Diagram and Phase Chemistry
    • 2.5 One-component system单元系相图
    • 2.6 Binary system phase diagram 二元系相图—固溶体相图、合金相图
      • 2.6.1 Binary fully soluble phase diagram二元匀晶相图
      • 2.6.2 Eutectic Phase Diagram, Eutectoid Phase Diagram二元共晶、共析相图
      • 2.6.3 Peritectic Phase Diagram & Peritectoid Phase Diagram包晶和包析相图
      • 2.6.4 Stable Compound or Intermetallic Compound  形成稳定化合物或中间相的二元相图
      • 2.6.5 Basic Rules of  Binary System  二元相图的一些基本规律
    • 2.7 Ternary Phase Diagram 三元系相图
      • 2.7.1 三元相图的表示方法
      • 2.7.2 三元系平衡相的定量法则
      • 2.7.3 三元匀晶相图
      • 2.7.4 三元共晶相图
      • 2.7.5 Summary of ternary phase diagram
  • 3 第三章 固体结构测定
    • 3.1 Scientific determination of the structure of solids
    • 3.2 Bragg’s Equation
    • 3.3 Miller Indices
    • 3.4 Ewald and Reciprocal Lattice
    • 3.5 Energy Band Models
    • 3.6 Solid Structure Conventions and protocols
  • 4 Chapter 4 Defects in Solids
    • 4.1 Three kinds of Defects
      • 4.1.1 Types of point defects expected in a homogeneous
      • 4.1.2 The point defect in heterogeneous solids
      • 4.1.3 The line defect
      • 4.1.4 The Volume Defect
    • 4.2 Mathematic and equations of the points
      • 4.2.1 The Plane Net
    • 4.3 Non-stoichiometric solids
    • 4.4 Defect equation symbolism
    • 4.5 Some applications for defect chemistry
      • 4.5.1 Phosphors
      • 4.5.2 Defect equilibria and their energy
      • 4.5.3 Defect equilibria in various type of compounds
      • 4.5.4 Defect concentrations in MXs Compounds
  • 5 Mechanisms and Reactions in the Solid State
    • 5.1 Phase changes
    • 5.2 The role of phase boundaries in solid state reactions
    • 5.3 Reaction rate processes in solids
    • 5.4 Defining heterogeneous nucleation process
    • 5.5 Phase changes of solid state
    • 5.6 Fick’s Laws of Diffusion— Kinetics Equation of Diffusion
      • 5.6.1 Fick’s First Law
      • 5.6.2 Fick’s Second Law
      • 5.6.3 Driving force of Diffusion
    • 5.7 Diffusion Mechanism
      • 5.7.1 The Tarnishing Reaction
      • 5.7.2 Kirchendall Effect
      • 5.7.3 Types of diffusion reactions
    • 5.8 硅酸盐固相反应
      • 5.8.1 固相反应机理
      • 5.8.2 固相反应动力学
      • 5.8.3 影响固相反应的因素
    • 5.9 硅酸盐固相烧结
      • 5.9.1 烧结过程和机理
      • 5.9.2 烧结动力学
      • 5.9.3 影响固相烧结的因素
  • 6 Particles and Particle Technology
    • 6.1 Sequences in particle growth
    • 6.2 粒子径与粒度分布
      • 6.2.1 粒子径的表示方法
      • 6.2.2 粒度分布
      • 6.2.3 平均粒子径
      • 6.2.4 新建课程目录
    • 6.3 Particle size
    • 6.4 Measuring particle distributions
    • 6.5 Analysis of PD parameters
    • 6.6 Types of log normal particle distributions
    • 6.7 粒子形态
      • 6.7.1 形状指数
      • 6.7.2 形状系数
      • 6.7.3 粒子的比表面积
    • 6.8 粉体的密度与孔隙率
      • 6.8.1 粉体的密度
      • 6.8.2 粉体孔隙率
    • 6.9 Methods of measuring particle distributions
      • 6.9.1 Optical-The microscope-visual counting particles
  • 7 Growth of Crystals
    • 7.1 Methods of growth of crystals
    • 7.2 Furnace construction
      • 7.2.1 Elements of furnace design
    • 7.3 Steps in growing a single crystal
    • 7.4 Czochralski growth of single crystals
      • 7.4.1 Czochralski crystal growth parameters
      • 7.4.2 Operation of the Czohralski apparatus
      • 7.4.3 Defects produced in the growing crystal as a function of growth conditions
    • 7.5 The Bridge-Stockbarger Method for Crystal Growth
    • 7.6 Zone melting as a means for forming single crystals
    • 7.7 Zone refining
    • 7.8 The Vernuil method of crystal growth
  • 8 Plasma Chemistry
    • 8.1 等离子化学
      • 8.1.1 等离子体
      • 8.1.2 Plasma空间的各种现象—碰撞、激发、电离、复合、附着、离脱扩散和迁移
      • 8.1.3 低温等离子体的发生与放电特性
      • 8.1.4 等离子体化学的特征
      • 8.1.5 等离子体化学的应用—气—固相反应
      • 8.1.6 等离子体检测
    • 8.2 光化学
Miller Indices


n晶体是原子、离子或分子按照一定的周期性在空间排列形成在结晶过程中形成具有一定规则的几何外形的固体。晶体通常呈现规则的几何形状,其内部原子的排列十分规整严格。

n晶体特征

(1)晶体拥有整齐规则的几何外形。

(2)晶体拥有固定的熔点,在熔化固液共存过程中,温度始终保持不变。

(3)晶体有各向异性的特点。

晶体分类:

n晶体按其结构粒子和作用力的不同可分为四类:离子晶体、原子晶体、分子晶体和金属晶体。

n固体可分为晶体、非晶体和准晶体三大类。

n玻璃、珍珠、沥青、塑料等非晶体,内部原子的排列则是杂乱无章的。准晶体是最近发现的一类新物质,其内部排列既不同于晶体,也不同于非晶体。

n准晶是一种介于晶体和非晶体之间的固体。准晶具有完全有序的结构,然而又不具有晶体所应有的平移对称性,因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。

n一种典型的准晶结构是三维空间的彭罗斯拼图(Penrose)二维空间的彭罗斯拼图由内角为36度、144度和72度、108度的两种菱形组成,能够无缝隙无交叠地排满二维平面。这种拼图有平移对称性,但是具有长程的有序结构,并且具有晶体所不允许的五次旋转对称性。

n所谓单晶(monocrystal, monocrystalline),即结晶体内部的微粒在三维空间呈有规律地、周期性地排列,或者说晶体的整体在三维方向上由同一空间格子构成,整个晶体中质点在空间有序的排列。单晶整个晶格是连续的。---水晶、金刚石

n多晶是众多取向晶粒单晶的集合。多晶与单晶内部均以点阵式的周期性结构为其基础,对同一品种晶体来说,两者本质相同。两者不同处在于单晶是各向异性的,多晶则是各向同性的。在摄取多晶衍射图或进行衍射计数时,多晶样亦有其特色。

n多晶体中当晶粒粒度较小时,晶粒难于直观呈现晶面晶棱等形象,样品清晰度差,呈散射光。这种场合的多晶亦常称作粉晶(powder crystal)

n在一定条件下多晶体可转变为单晶体,同理单晶体也可转变为多晶体。

晶体实例:

n立方晶系:钻石、明矾、金、铁、铅

n正方晶系 :锡、金红石、白钨石

n斜方晶系:硫、碘、 硝酸银

n单斜晶系:硼砂蔗糖石膏

n三斜晶系:硫酸铜、硼酸

n三方(菱形)晶系:砷 、水晶、冰、石墨

n六方晶系:镁、锌、铍、镉、钙

晶体特性性能

n1.长程有序:晶体内部原子在至少在微米级范围内的规则排列。

n2.均匀性:晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。

n3.各向异性:晶体中不同的方向上具有不同的物理性质。

n4.对称性:晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。

n5.自限性:晶体具有自发地形成封闭几何多面体的特性。晶体

n6.解理性:晶体具有沿某些确定方位的晶面劈裂的性质。

n7.最小内能:成型晶体内能最小。