合金
合金是固体混合物的原子与金属属性。这个定义包括非晶和结晶固体。尽管许多成对的元素混合固体,许多对不会。几乎所有的化学实体可以混合在一起液体的形式。但冷却液体形成固体往往导致阶段分离;多晶材料中获得粮食纯粹是一个原子或其他。非常快速冷却可以产生一个非晶态合金。一些对元素形成合金,金属晶体。他们有用的属性,不同于那些表现出的纯粹的元素。例如,合金化使金属更强;因为这个原因合金的黄金,而不是纯金属,用于珠宝。
原子倾向于形成晶体合金时类似的大小。原子的尺寸不容易定义,然而,由于原子不是刚性物体与锋利的边界。原子的外层部分由束缚电子的轨道;电子的平均数量随距离的增加而逐渐减小。没有一点可以被指定为精确的原子的半径。然而,科学家们发现,每个原子在一个坚实的特点决定其优先分离从邻近的原子半径。对于大多数类型的原子半径是恒定的,甚至在不同的固体。一个经验半径是分配给每个原子的结合考虑,导致的概念原子的大小。原子容易使晶体合金两种原子的半径同意在15%左右。
两种订购在水晶合金。大多数合金在低温度是二进制晶体与完美的顺序。一个例子是合金的铜和锌。铜是fcc,而锌是hcp。-锌- 50% - 50%铜合金structure-β-brass不同。在低温下的氯化铯结构:bcc晶格交替铜和锌原子和立方晶胞。如果温度高于470°C,然而,一个阶段过渡到另一个结晶状态发生。高温时的顺序也是bcc,但是现在每个网站都有相等的概率有铜或锌原子。这两种类型的原子随机占领每个站点,但仍有长期的订单。在所有温度下,成千上万的原子从一个网站,可以预测原子站点的位置确定。在温度低于470°C也知道该网站是否会被一个铜或锌原子,而470°C以上有一个平等的可能性找到原子。高温阶段结晶但无序。障碍阶段是通过部分获得的融化,而不是成液态,但一个更少的命令。这种行为是典型的金属合金。其他常见的合金是钢,铁和碳的合金;不锈钢铁的合金,镍(镍),和铬(Cr);锡和锡,锡和铅的合金(Pb);和锡锑铜合金的合金锡、锑、铜。
晶体缺陷
一个水晶从来都不是完美的;各种各样的缺陷可以3月订购。一个缺陷是一个小缺陷影响几个原子。最简单的类型的缺陷是缺少原子,称为空缺。因为所有原子占据空间,额外的原子不能位于其他原子的格子,但他们可以找到它们之间;这种原子被称为插页式广告。热振动可能会导致一个原子离开原来的水晶网站,进入附近的间隙位置,创建一个vacancy-interstitial一对。职位空缺和插页式广告是发现在纯晶体类型的缺陷。在另一个缺陷,称为一个杂质一个原子存在,不同于基质晶体原子。杂质可能占领空隙或代替大量原子晶格的网站。
之间没有明显的区别一个合金和一个水晶与许多杂质。一种合金的结果当一个足够数量的杂质是溶于主机添加金属。然而,大多数元素是不溶于大多数晶体。每百万主机晶体通常可以容忍一些杂质原子。如果有太多的不溶性杂质不同,他们联合起来,形成自己的小微晶。这些夹杂物被称为沉淀和构成一大缺陷。
锗是一种常见的杂质硅。它喜欢一样的四面体结合硅和硅原子的替代品。同样,在锗硅是一种常见的杂质。没有大的水晶可以无杂质;有史以来最纯粹的大晶体生长锗制成的。它大约有1010杂质在每立方厘米的材料,这是不到一个为每个兆原子杂质。
杂质往往使晶体更有用。在没有杂质的情况下,α-氧化铝是无色的。铁和钛杂质传授一个蓝色的颜色,以及由此产生的宝石矿物被称为蓝宝石。杂质铬负责的红色特征红宝石α-alumina,其他宝石。纯半导体导电很少在房间温度。导电的能力是由杂质引起的。这些杂质是故意添加到硅制造的集成电路。在荧光灯荧光粉的发射可见光杂质(发光材料)。
其他缺陷在晶体涉及许多原子。双晶是一种特殊类型的晶界缺陷,一个水晶的加入它的镜像。另一种缺陷是一个错位,这是一个线缺陷这可能运行晶体的长度。的许多类型的混乱是由于插入额外的原子面在晶体结构。另一种类型,称为一个刃型位错,所示。这条线缺陷发生在原子有一个缺失的行。图中晶体排列在顶部和底部是完美的。原子的缺陷是行从地区失踪b。这个错误在一条直线垂直于页面和地方压力区域一个。
混乱是晶体生长时形成,必须非常小心生产晶体自由。混乱是稳定的,并将存在多年。他们减轻机械压力。如果一个人压在一个水晶,它会适应越来越混乱的诱导应力表面,逐渐向内移动。混乱使晶体机械困难。当金条cold-worked滚动或锤击,混乱和介绍了晶界;这导致硬化。
晶体结构测定
晶体结构是由scatterin