Materials-Studio绘制尖晶石(spinel-MgAl2O4)晶胞教程

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Materials Studio绘制尖晶石(spinel / MgAl2O4)晶胞教程1.打开MS,新建工作区,文件名需英文。

2.右键左边spinel→new→3D Ato

3 Build---crystals---build crystal。弹出的对话框的enter group选择尖晶石所属晶系FD-3M,切换到lattice选项卡,输入晶格常数8.0831,然后点击build。工作区按住右键拖动可以旋转图像,按住滚轮拖动可以移动图像。

4 Build---add atoms。输入镁原子的相对位置a=0,b=0,c=0,然后按照图示顺序操作。添加一个镁原子就可以了,系统会自动添加其它位置。同理按照图示顺序添加:

O (0.375/ 0.125/ 0.125)

Al (0.625/ 0.125/ 0.125)

5右键黑色工作区,选择display style。弹出的对话框中选择ball and stick.可以调整旁边的参数改变球径。这时修改的是所有的原子。鼠标左键点击选择一个原子可以调整该类原子直径。同时可以在选项卡右上方改变原子颜色。

6 鼠标左键选择一根短棒,然后右键选择delete,可以删除短棒。

7 右键工作区,调出display style,切换到lattice调整max下参数可以调整各方向晶胞数。选择2或更大,然后回退,可以去除建立单胞外的原子。

8 右键工作区选择display option,切换到backgrounds,可以更改背景颜色。

9.file---export---保存类型选择bmp即可保存为图片。

镁铝尖晶石粉体的制备方法

【摘 要】:综述了目前常用的制备镁铝尖晶石粉体的各种方法的工艺过程、特点及其产物的性能特征。经分析指出纯度和粒度是粉体最重要的两个性能指标;降低合成温度、简化工艺过程是今后制备技术发展的趋势。金属醇盐可能成为获得高纯度产物最有应用前景的前驱物;水热处理、溶剂蒸发、超临界干燥等物理手段是解决粒度最有效的途径。 【关键词】:耐火材料,镁铝尖晶石,粉体,制备方法 引 言 镁铝尖晶石(Magnesium Aluminium Spinel,以下简称MAS)材料是一种熔点高、热膨胀系数小、热导率低、抗热震性好、抗碱侵蚀能力强的材料[1],主要应用于钢包内衬、平炉炉顶、水泥回转窑烧成带衬砖。MAS单晶体是一种高熔点、高硬度的晶体材料。在10GHz以上的微波段上,MAS单晶的声衰减比蓝宝石或石英低得多,可作为介质制作微波声体波器件[2]。MAS还具有优良的电绝缘性,且与Si的匹配性能好,其线膨胀系数与Si相近,因而其外延Si形成膜的形变小,是一种重要的集成电路衬底材料[3]。 近年来,制备MAS粉体的方法受到人们的广泛关注,并在原有制备工艺基础上,涌现出许多新的制备技术。本文拟总结近年来国内外对获取高性能MAS体制备方法,以期找到解决粉体的纯度、粒度、化学均匀性等问题的途径,从而在获取高性能粉体,发挥其优越性能。 1 固相法 1.1传统固相法 固相法是固体与固体之间发生化学反应生成新的固体物质的反应过程,其中反应温度高于600℃称为高温 固相反应。Lepkova D[4]等研究了MgO和Al 2O 3 的固 相反应中,添加剂对尖晶石形成温度和转化率的影响。 将α-Al 2O 3 和Mg(HCO 3 ) 2 分解后的MgO及添加剂均 匀混合后,在一定的温度下反应制备尖晶石粉,添加剂 为B 2O 3 和TiO 2 ,或B 2 O 3 和氟化物(LiF,CaF 2 ,ZnF 2 , BaF 2 )的混合物。尖晶石合成转化率在85%~95%之间, 加入B 2 O 3 和TiO 2 复合添加剂时,尖晶石粉的生成量最大。 传统固相法无疑是最简单、最方便的合成尖晶石的工艺, 存在的显著缺点是合成温度高。而添加剂又会影响产物 的纯度,无法满足高技术领域的要求。 1.2凝胶固相法 凝胶固相法是将初始原料同有机单体、交联剂、引 发剂等混合形成凝胶,干燥后经焙烧制备粉体。粉体具 有颗粒细小均匀、纯度高、分散性好等优点。仝建峰[5] 等以Mg(OH) 2 ·4MgCO 3 ·6H 2 O和Al 2 O 3 按n(Mg)∶ n(Al)=1∶2进行混合,有机单体丙烯酰胺(C 3 H 5 NO)为 凝胶,N,N′-亚甲基双丙烯酰胺为交联剂,过硫酸铵 (NH 2 ) 2 SO 6 水溶液为引发剂,4-甲基乙二胺(C 6 H 16 N 2 ) 为催化剂,选用JA-281试剂为分散剂,用NH 3 ·H 2 O 调节pH值。将干凝胶在1250℃左右保温3h,便可得到 平均粒径为0.5μm的球形MgAl 2 O 4 微粉。王修慧[6]等 先以异丙醇水溶液将高纯MgO粉体分散成浆体,再将异 丙醇铝水解得到凝胶,然后按n(Mg)∶n(Al)=1∶2配 料球磨混合24h,干燥后进行焙烧,800℃即开始出现尖 晶石相,1200℃时形成了完善的MAS相结构,最终得 到纯度高达99.99%MAS粉体。之所以能够降低合成温 度,是原因反应物之一的AlOOH凝胶替代Al 2 O 3 ,活性 高,粒度细,混合过程中可达到高度的均匀性;在加热 至500℃~600℃范围内会生成高活性Al 2 O 3 。此法解决 了产物的纯度问题,可以应用于提拉法生长尖晶石单晶 材料;但其缺点是粒度偏粗大,不适于透明多晶体的制备。 2 沉淀法 2.1 均匀沉淀法 均匀沉淀法是利用某一化学反应,将溶液中的构 晶离子从溶液中缓慢、均匀地释放出来,与溶液中的 Mg2+和Al3+生成沉淀,然后再经干燥、焙烧制得粉 体。Hokazono S[7]等采用2种溶液体系来制备MAS粉 体:一是Al(NO 3 ) 3 、Mg(NO 3 ) 2 、尿素水溶液体系;二 是Al 2 (SO 4 ) 3 、MgSO 4 、尿素水溶液体系。按n(Mg)∶ n(Al)=1∶2进行配料;其中,C 尿素 =1.8mol·L-1, C Al 3+=0.1mol·L-1,C Mg 2+= 0.08mol·L-1,分别用 HNO 3 、H 2 SO 4 调至pH值为2,在90℃水浴分别加热 22.5h和38h,生成的沉淀经离心分离后于100℃干燥 24h,在800℃~1000℃焙烧,得到比表面积为25~ 66m2·g-1的MAS粉体。硝酸盐体系制备的前驱物含 镁铝尖晶石粉体的制备方法 王修慧1,2,王程民2,司 伟2,李 刚2,曹冬鸽2,翟玉春1 (1东北大学材料与冶金学院, 沈阳 110006; 2大连交通大学材料科学与工程学院, 大连 116028) 收稿日期:2008-1-24 基金项目:国家自然科学基金资助项目,编号:50104003 作者简介:王修慧(1964-),男,博士研究生,副教授; 从事金属醇盐、高纯氧化物粉体制备研究。 E-mail:dl_wangxh@https://www.360docs.net/doc/4711345609.html, 文章编号:1001-9642(2008)07-0003-04

第一章晶体结构和倒格子

第一章 晶体结构和倒格子 1. 画出下列晶体的惯用元胞和布拉菲格子,写出它们的初基元胞基矢表达式,指明各晶体的结构及两种元胞中的原子个数和配位数。 (1) 氯化钾 (2)氯化钛 (3)硅 (4)砷化镓 (5)碳化硅 (6)钽酸锂 (7)铍 (8)钼 (9)铂 2. 对于六角密积结构,初基元胞基矢为 → 1a =→→+j i a 3(2 →→→+-=j i a a 3(22 求其倒格子基矢,并判断倒格子也是六角的。 3.用倒格矢的性质证明,立方晶格的[hkl]晶向与晶面(hkl )垂直。 4. 若轴矢→→→c b a 、、构成简单正交系,证明。晶面族(h 、k 、l )的面间距为 2222) ()()(1c l b k a h hkl d ++= 5.用X 光衍射对Al 作结构分析时,测得从(111)面反射的波长为1.54?反射角为θ=19.20 求面间距d 111。 6.试说明:1〕劳厄方程与布拉格公式是一致的; 2〕劳厄方程亦是布里渊区界面方程; 7.在图1-49(b )中,写出反射球面P 、Q 两点的倒格矢表达式以及所对应的晶面指数和衍射面指数。 8.求金刚石的几何结构因子,并讨论衍射面指数与衍射强度的关系。 9.说明几何结构因子S h 和坐标原点选取有关,但衍射谱线强度和坐标选择无关。 10. 能量为150eV 的电子束射到镍粉末上,镍是面心立方晶格,晶格常数为3.25×10-10m,求最小的布拉格衍射角。 附:1eV=1.602×10-19J, h=6.262×10-34J ·s, c=2.9979×108m/s 第二章 晶体结合 1.已知某晶体两相邻原子间的互作用能可表示成 n m r b r a r U +-=)( (1) 求出晶体平衡时两原子间的距离; (2) 平衡时的二原子间的互作用能; (3) 若取m=2,n=10,两原子间的平衡距离为3?,仅考虑二原子间互作用则离解能为4ev ,计算a 及b 的值; (4) 若把互作用势中排斥项b/r n 改用玻恩-梅叶表达式λexp(-r/p),并认为在平衡时对互作 用势能具有相同的贡献,求n 和p 间的关系。 2. N 对离子组成的Nacl 晶体相互作用势能为 ??????-=R e R B N R U n 024)(πεα

第一章-晶体结构

第一章 P4 问题 对14种布拉菲点阵中的体心立方,说明其中每一个阵点周围环境完全相同 答:①单看一个结晶学单胞可知,各个顶点上的阵点等价,周围环境相同。 ②将单个结晶学单胞做周期性平移后可知,该结晶学单胞中的体心阵点亦可作为其他结晶学原胞的顶点阵点,即体心阵点与顶点阵点也等价,周围环境也相同。 综上所述,体心立方中每一个阵点周围环境完全相同。 问题 在二维布拉菲点阵中,具体说明正方点阵的对称性高于长方点阵。 答:对称轴作为一种对称要素,是评判对称性高低的一种依据。正方点阵有4条对称轴而长方点阵只有两条对称轴,故正方点阵的对称性高于长方点阵。 P9 问题 晶向族与晶面族概念中,都有一个“族”字。请举一个与族有关的其他例子,看看其与晶向族、晶面族有无相似性? 答:“上班族”、“追星族”… 它们与晶向族、晶面族的相似性在于同一族的事物都有某一相同的性质。 问题 几年前一个同学问了这样的问题:() 2πe 晶面该怎么画?你如何看待他的问题?应该指出,这位同学一定是动了脑筋的!结论是注重概念 答:晶面无意义、不存在。晶向是晶面的法向量,相同指数的晶面与晶向是一一对应的。在晶体中原子排布规则中,各阵点是以点阵常数为单位长度构成的离散空间,阵点坐标值均为整数,晶向指数也应为整数,因此晶面指数应为整数时晶面才有意义。(晶体学的面与数学意义下的面有区别,只有指数为整数的低指数面才有意义。) 问题 说明面心立方中(111)面间距最大,而体心立方中(110)面间距最大。隐含了方法 答:①面心立方中有晶面族{100}、{110}、{111},它们的面间距分别为 因此面心立方中{111}面间距最大。 ②体心立方中有晶面族{100}、{110}、{111},其面间距分别为 因此体心立方中{110}面间距最大。 (密排面的晶面间距最大)

镁铝尖晶石

尖晶石型化合物属于等轴晶系,其结构中氧作最紧密堆积,阳离子填充四面体、八面体间隙,每个晶胞中8/64的四面体间隙和16/32的八面体间隙被填充。 镁铝尖晶石是具有相同晶体结构的氧化物中的一种,这种晶体结构称为尖晶石结构。尖晶石组有二十多种氧化物,但只有很少数是常见的。尖晶石组的结构式是AB2O4, 这里A代表二价金属离子,例如镁、铁、镍、锰和/或锌,B代表三价金属离子,例如铝、铁、铬或锰。除非特别指明,本文的尖晶石表示MgAl2O4, 矿物尖晶石是二元系统MgO –Al2O3 的唯一化合物。尖晶石族矿物的明显特征是,它是一种组分可被替代的固溶体,尖晶石组分中一种或两种都可以被这组矿物中的其他组分大量的代替,而且是在晶体结构不改变或晶格没有任何变形的情况下。镁离子和铝离子都可被较小尺寸的其他离子代替,保持电化学平衡。因此尖晶石族矿物有很多种固溶体。另外,随温度的增加,MgAl2O4 相区域增加,尤其是朝着氧化铝含量较高的方向增加。通过这个结构中金属离子和氧离子的空位保持电化学平衡。以后将讨论这一特征,它在尖晶石抗钢渣的侵蚀上起很重要的作用。2.2 物理性能镁铝尖晶石的熔点是2135℃,是熔点较高的耐火材料。表1是MgO、Al2O3和尖晶石相的体积密度、热膨胀系数和热导率的对比。这些相在热膨胀系数上的差别体现出尖晶石优异的抗热震性。MgO和Al2O3生成尖晶石时,密度下降,体积增加,这使我们想到了技术应用上,例如生产浇注料,在浇注料里,MgO和Al2O3原位反应生

作为耐火材料原料的尖晶石的天然资源还没有发现,因此尖晶石必须通过合成来制备。尖晶石生产的两个主要途径是烧结和电熔。大多数耐火材料使用的尖晶石是由高纯合成氧化铝和化学级氧化镁来合成的。烧结尖晶石在竖窑中合成,电熔尖晶石在电弧炉中合成。因为从动力学上说形成固态尖晶石是非常困难的,所以要求原材料很细、反应活性大。烧结合成尖晶石的优点是它是一个连续的陶瓷过程,喂料速度可控,窑内温度分布均匀,可以生产出晶粒尺寸为30-80μm 和气孔率较低(<3%)的非常匀质的产品。另一方面,电熔生产尖晶石是一个典型的批量生产过程。大的晶锭需要很长的冷却时间,导致倒出的晶锭在冷却过程中微观结构不均匀。外部的尖晶石冷却速度比内部的快,晶体尺寸比内部的小。杂质因熔点最低集中在晶锭中心。因此,匀质的电熔尖晶石材料只有通过已加工材料的仔细挑选才能获得。使用高纯原材料的另一个优点,是所得材料的杂质含量很低(MgO+Al2O3 >99%), 尤其是氧化硅含量,这样尖晶石的高温性能很好。矾土基尖晶石已经根据它的几种合成原料进行了评估。Moore et al[2]在实验室合成的矾土和水铝石基尖晶石与合成的氧化铝基尖晶石相比,表现出高的蠕变速率。这是由于矾土中杂质(SiO2, TiO2, Fe2O3, 碱金属)在骨料中形成较多的玻璃相。矾土基尖晶石没有合成氧化铝基尖晶石的性能好,所以它只能用在抗侵蚀性和高温强度要求不高的环境下。 4 产品类型工业尖晶石产品以化学计量比Al2O3/MgO=28.2/71.8作为分界点分为两类,见图1。富镁尖晶石MR66含有过量MgO, 而富铝尖晶石AR78和AR90含有

刚玉-镁尖晶石炉衬

刚玉-镁铝尖晶石炉衬的应用 2011-11-07 13:19:48 作者:佚名来源:精密铸造分会浏览次数:819 中国铸造协会精铸分会周泽衡李祖雄 东营嘉扬精密金属公司陈亚辉段继东 在硅溶胶精铸工艺生产中,常用的感应电炉容量均小于350㎏,大多为100至150㎏容量的快速熔炼炉,主要是熔炼合金钢,由于精密铸造对合金的熔炼不属于完整的冶炼过程,而是用化学成合格的或基本合格的且很纯净合金料进行快速重熔,为保证合金液的纯净除要十分重视炉料的纯净度外,对直接接触合金的炉衬材料的要求要严格,由于合金在熔化过程中被氧化污染的源头是炉衬、炉料和大气三个方靣,因而对炉衬材料的要求是,纯净度高、杂质少、高温下不污染钢液,且其软化点高于合金的最高熔化温度,使用寿命长。表1为适于作炉衬的几种耐火材料旳主要性能。這些材料除石英外大多是通过电熔或高纯原料高温煅烧而成,杂质含量低,适于精密铸造非真空感应熔炼电炉使用,可根据熔炼的合金种类进行选择。 表1几种炉衬耐火材料的主要性能 1. 镁质材料炉衬 目前囯内硅溶胶工艺精铸生产中常用的炉衬材料是氧化镁质材料,表1中电熔镁砂是由精选的菱镁石或高纯的轻烧镁在电弧炉或电渣炉中熔融,氧化镁中的杂质被熔化成低熔点的熔渣而去除,氧化镁熔体冷却后形成方镁石晶体,再经破碎即为电熔镁砂,其氧化镁含量特级的可达98%以上。另一种海水镁砂是用海水(含氯化镁及硫酸镁)与消化石灰进行反应形成氢氧化镁,经过滤干燥后,再轻烧后制成团粒状,在回转窑中经1700-1800℃重烧而成具有方镁石晶体的颗粒料,它的纯度高、密度大、组织均匀且体积变化相对小些,优于电熔镁砂。从表1可知这两种镁砂具有高的熔点和软化点,因而能满足精密铸造各种合金钢的熔化需要,而且镁砂中杂质含量极少,方镁石在高温下也极为稳定,故此炉衬材料不会污染合金,但是在实陈使用中也发现它的两点不足:①由于镁砂的热膨胀系数大,抗热震性差,这种材料捣固的坩埚在冷热交替的工况下,其一是被烧结的表层易产生裂纹,宽大的裂纹必须细心修补,细小裂纹在再次熔化时,先需用小功率加热,使坩埚烧结层受热膨胀而弥合裂纹后才能大功率熔化合金,否则合金液容易渗入裂缝造成穿炉;其二是由于炉衬的未烧结层的镁砂

结构化学第9章晶体的结构习题解答

第9章 晶体结构和性质 习题解答 【9.1】若平面周期性结构系按下列单位并置重复堆砌而成,试画出它们的点阵结构,并指出结构基元。 ●●●● ●●●● ●●●● ●●●●●●●●○○○○ ○○○○○○○○ ○○○○ ○ ○ ○○○○ ○○○○ ○ ○○○○ ○○ ○○ ○○○ ○ 解:用虚线画出点阵结构如下图,各结构基元中圈和黑点数如下表: 1 2 3 4 567 ○○ ○○○○○○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○○ ○ ○ ○ ○○ ○ ○○ ○○○○○ ○○○ ○○ ○○ ○●● ●● ●●●● ●●● ● ●●● ● ● ●●● 图序号 1 2 3 4 5 6 7 结构基元数 1 1 1 1 1 1 1 黑点数 1 1 1 1 0 2 4 圈数 1 1 1 2 3 1 3 【评注】 从实际周期性结构中抽取出点阵的关键是理解点阵的含义,即抽取的点按连接其中任意两点的向量平移后必须能够复原。如果不考虑格子单位的对称性,任何点阵均可划出素单位来,且素单位的形状并不是唯一的,但面积是确定不变的。如果考虑到格子单位的对称形,必须选取正当单位,即在对称性尽量高的前提下,选取含点阵点数目尽量少的单位,也即保持格子形状不变的条件下,格子中点阵点数目要尽量少。例如,对2号图像,如果原图是正方形,对应的正当格子单位应该与原图等价(并非现在的矩形素格子),此时结构基元包含两个黑点与两个圆圈。 【9.2】有一AB 型晶体,晶胞中A 和B 的坐标参数分别为(0,0,0)和( 12,12,1 2 )。指明该晶体

的空间点阵型式和结构基元。 解:晶胞中只有一个A 和一个B ,因此不论该晶体属于哪一个晶系,只能是简单点阵,结构基元为一个AB 。 【9.3】已知金刚石立方晶胞的晶胞参数a =356.7pm 。请写出其中碳原子的分数坐标,并计算C —C 键的键长和晶胞密度。 解:金刚石立方晶胞中包含8个碳原子,其分数坐标为: (0,0,0), 1(2,12,0),(12,0,1)2,(0,12,1)2,(14,14,1)4,3(4,34,1)4,(34,14,3)4,(14,34,3 )4 (0,0,0)与(14,14,1 4)两个原子间的距离即为C -C 键长,由两点间距离公式求得: C-C 356.7154.4pm r a ==== 密度 -1 3-10323-1 812.0g mol 3.51 g cm (356.710cm)(6.022 10mol )A ZM D N V -??==???? 【9.4】立方晶系金属钨的粉末衍射线指标如下:110,200,211,220,310,222,321,400。试问: (1) 钨晶体属于什么点阵型式? (2) X 射线波长为154.4pm ,220衍射角为43.62°,计算晶胞参数。 解:(1) 从衍射指标看出,衍射指标hkl 三个数的和均为偶数,即满足h+k+l =奇数时衍射线系统消失的条件,由此推断钨晶体属于体心立方点阵。 (2) 对立方晶系,衍射指标表示的面间距d hkl 与晶胞参数a 的关系为: hkl d = 代入衍射指标表示的面间距d hkl 关联的Bragg 方程2sin hkl d θλ=得: 316.5 pm a === 【评注】 如果代入晶面指标表示的面间距()hkl d 关联的Bragg 方程()2sin hkl d n θλ=计算,则一定要注意衍射指标n 取值。衍射指标为220的衍射实际是(110)晶面的2级衍射,即n =2。

镁铝尖晶石砖性能特点

铝镁尖晶石砖以镁铝尖晶石为基质,以抗热震性优于镁砖而见长,被广泛应用于砌筑炼钢碱性平炉和电炉的炉顶等,关于这种晶石砖的特点大家是否了解呢,下面简单的给大家介绍一下。 1、镁铝砖的热震稳定性好,可承受水冷20~25次,甚至更高。这是它最突出的优点,比普通镁砖好得多。研究认为,镁铝砖热震稳定性好,是由于镁铝尖晶石和方镁石都属于立方晶系,沿各个晶轴方向的热膨胀大小都相同,故温度波动时膨胀和收缩都比较均匀,产生的热应力较小。 2、镁铝砖的主要性能也比镁砖稍强。由于镁铝尖晶石本身的熔点较高,故镁铝砖的荷重软化温度比镁砖有所改善,达到1620~1690℃。 3、镁铝尖晶石保护方镁石颗粒免受熔渣侵蚀的能力比钙镁橄榄石强,故镁铝砖抵抗碱性熔渣以及氧化铁熔渣的能力较镁砖有所加强。 镁铝砖具有以上优良性能,故在我国已广泛用做炼钢平炉,炼铜反射炉等高温熔炼炉炉顶的砌筑材料,取得了延长炉子寿命的效果。大型平炉可达300炉左右,中小型平炉在1000炉以上。

接下来再给大家说下铝镁尖晶石砖的生产工艺: 镁铝砖的生产工艺与烧成镁砖大致相同,只是在配料中加入一定比例的工业氧化铝或特级铝矾土熟料。工业氧化铝的杂质含量比高铝矾土熟料低。配料中加入天然铝矾土熟料,可改善泥料的塑性,在同样条件下,砖坯体积密度较高。 工业氧化铝的加入量一般为5%~10%,通常按一定比例与镁砂共同细磨后,以细粉形式加入,这有利于在制品基质中形成分布均匀的镁铝尖晶石新晶相。也有采用预合成镁铝尖晶石再进行配料制砖的生产方法。配料时临界粒度大,有利于提高制品的抗热震性,但不利于制品的密度和强度,一般采用3mm。 粒度一般采用3~1mm与1~0.088mm且应控制3~2mm粗颗粒与小于0.088mm细粉的比例,来提高制品的抗热震性。镁铝砖的烧成温度要根据原料的纯度来确定,一般要比镁砖的烧成温度高30~50℃,高纯镁铝砖的烧成温度达1750~1800℃。 以上就是金京窑业带给大家的分享,希望对大家有所帮助,同时也感谢大家一直以来对金京窑业的关注与支持!

几种常见晶体结构分析

几种常见晶体结构分析文档编制序号:[KK8UY-LL9IO69-TTO6M3-MTOL89-FTT688]

几种常见晶体结构分析 河北省宣化县第一中学 栾春武 邮编 075131 栾春武:中学高级教师,张家口市中级职称评委会委员。河北省化学学会会员。市骨干教师、市优秀班主任、模范教师、优秀共产党员、劳动模范、县十佳班主任。 联系电话: E-mail : 一、氯化钠、氯化铯晶体——离子晶体 由于离子键无饱和性与方向性,所以离子晶体中无单个分子存在。阴阳离子在晶体中按一定的规则排列,使整个晶体不显电性且能量最低。离子的配位数分析如下: 离子数目的计算:在每一个结构单元(晶胞)中,处于不同位置的微粒在该单元中所占的份额也有所不同,一般的规律是:顶点上的微粒属于该 单元中所占的份额为18,棱上的微粒属于该单元中所占的份额为1 4,面上 的微粒属于该单元中所占的份额为1 2,中心位置上(嚷里边)的微粒才完 全属于该单元,即所占的份额为1。 1.氯化钠晶体中每个Na +周围有6个Cl -,每个Cl -周围有6个Na +,与一个Na +距离最近且相等的Cl -围成的空间构型为正八面体。每个Na +周围与其最近且距离相等的Na +有12个。见图1。 图1 图2 NaCl

晶胞中平均Cl-个数:8×1 8 + 6× 1 2 = 4;晶胞中平均Na+个数:1 + 12×1 4 = 4 因此NaCl的一个晶胞中含有4个NaCl(4个Na+和4个Cl-)。 2.氯化铯晶体中每个Cs+周围有8个Cl-,每个Cl-周围有8个Cs+,与一个Cs+距离最近且相等的Cs+有6个。 晶胞中平均Cs+个数:1;晶胞中平均Cl-个数:8×1 8 = 1。 因此CsCl的一个晶胞中含有1个CsCl(1个Cs+和1个Cl-)。 二、金刚石、二氧化硅——原子晶体 1.金刚石是一种正四面体的空间网状结构。每个C 原子以共价键与4个C原子紧邻,因而整个晶体中无单 个分子存在。由共价键构成的最小环结构中有6个碳原 子,不在同一个平面上,每个C原子被12个六元环共用,每C—C键共6 个环,因此六元环中的平均C原子数为6× 1 12 = 1 2 ,平均C—C键数为 6×1 6 = 1。 C原子数: C—C键键数= 1:2; C原子数: 六元环数= 1:2。 2.二氧化硅晶体结构与金刚石相似,C被Si代替,C与C之间插 氧,即为SiO 2晶体,则SiO 2 晶体中最小环为12环(6个Si,6个O), 图3 CsCl 晶 图4 金刚石晶

高性能钢包耐火材料用镁铝尖晶石

高性能钢包耐火材料用镁铝尖晶石 Raymond P.Racher Almatis Inc. 501West Park Road Leetsdale,PA15056,USA Robert W.McConnell Almatis Inc 4701Alcoa Road Bauxite,AR72011USA Andreas Buhr Almatis GmbH, Olof-Palme-Str.37, D-60439Frankfurt/Main Germany 摘要 优质钢的生产要求钢在钢包中进行更多的处理。这对钢包用耐火材料有显著的影响,例如需要透气砖等高性能功能耐火材料。增加出钢温度,较长的停留时间,侵蚀性更强的二次冶炼等操作的改变要求耐火材料衬更薄,寿命更长。这些综合因素重新唤起了对镁铝尖晶石研究的兴趣。 镁铝尖晶石已经作为各种类型用于炼钢用耐火材料很多年了。本文阐述了尖晶石的生产、理化性能和使用性能,也讨论了尖晶石应用的进展情况。 1 引言 本文讨论了镁铝尖晶石的结构、性能和应用,尤其描述了镁铝尖晶石在生产洁净钢用耐火材料上的优点。 镁铝尖晶石由于强的抗渣侵蚀性、优良的抗热震性和高温强度高等特点,越来越多的被应用于炼钢用耐火材料。20世纪60年代中期最初生产的尖晶石耐火材料是通过氧化铝和镁砖中的方镁石的原位反应制备的,用于水泥窑的内衬。高质量的预合成尖晶石使得发展优质不定形耐火材料和耐火砖成为可能。 2 性能 2.1 结构

镁铝尖晶石是具有相同晶体结构的氧化物中的一种,这种晶体结构称为尖晶石结构。尖晶石组有二十多种氧化物,但只有很少数是常见的。尖晶石组的结构式是AB2O4,这里A代表二价金属离子,例如镁、铁、镍、锰和/或锌,B代表三价金属离子,例如铝、铁、铬或锰。除非特别指明,本文的尖晶石表示MgAl2O4,矿物尖晶石是二元系统MgO–Al2O3的唯一化合物。 尖晶石族矿物的明显特征是,它是一种组分可被替代的固溶体,尖晶石组分中一种或两种都可以被这组矿物中的其他组分大量的代替,而且是在晶体结构不改变或晶格没有任何变形的情况下。镁离子和铝离子都可被较小尺寸的其他离子代替,保持电化学平衡。因此尖晶石族矿物有很多种固溶体。另外,随温度的增加,MgAl2O4相区域增加,尤其是朝着氧化铝含量较高的方向增加。通过这个结构中金属离子和氧离子的空位保持电化学平衡。以后将讨论这一特征,它在尖晶石抗钢渣的侵蚀上起很重要的作用。 2.2 物理性能 镁铝尖晶石的熔点是2135℃,是熔点较高的耐火材料。表1是MgO、Al2O3和尖晶石相的体积密度、热膨胀系数和热导率的对比。这些相在热膨胀系数上的差别体现出尖晶石优异的抗热震性。MgO和Al2O3生成尖晶石时,密度下降,体积增加,这使我们想到了技术应用上,例如生产浇注料,在浇注料里,MgO和Al2O3原位反应生产尖晶石。在下面的文章里,我们将更加详细的讨论这些效应和它们对使用性能的影响。 表1尖晶石,MgO和Al2O3的热性能和物理性能[1] 尖晶石MgAl 2O 4 方镁石MgO刚玉Al 2 O 3 体密(g/cm3) 3.58 3.58 3.99 热导率(W/m·K) 5.97.1 6.3 热膨胀系数 (dL/L.K.10^6)7.613.58.8

结构化学晶系图解..

晶体的七大晶系是十分专业的问题,它有时是鉴别晶体的关键,鉴藏矿晶的人多少应该知道一些。 概论 已知晶体形态超过四万种,它们都是按七种结晶模式发育生长,即七大晶系。晶体是以三维方向发育的几何体,为了表示三维空间,分别用三、四根假想的轴通过晶体的长、宽、高中心,这几根轴的交角、长短不同而构成七种不同对称、不同外观的晶系模式:等轴晶系,四方晶系,三方晶系,六方晶系,斜方晶系,单斜晶系,三斜晶系。请看图: 上图是七大晶系的理论模型,在同一水平面上,请大家仔细分辨它们的区别。面向观众的轴称x轴,与画面平行的横轴称y轴,竖直的轴称z 轴,也可叫“主轴”

一,等轴晶系简介 等轴晶系的三个轴长度一样,且相互垂直,对称性最强。这个晶系的晶体通俗地说就是方块状、几何球状,从不同的角度看高低宽窄差不多。如正方体、八面体、四面体、菱形十二面体等,它们的相对晶面和相邻晶面都相似,这种晶体的横截面和竖截面一样。此晶系的矿物有黄铁矿、萤石、闪锌矿、石榴石,方铅矿等。请看这种晶系的几种常见晶体的理论形态:

等轴晶系的三个晶轴(x轴y轴z轴)一样长,互相垂直。

常见的等轴晶系的晶体模型图 金刚石晶体

八面体和立方体的聚形的方铅矿 黄铁矿

二,四方晶系简介 四方晶系的三个晶轴相互垂直,其中两个水平轴(x轴、y轴)长度一样,但z轴的长度可长可短。通俗地说,四方晶系的晶体大都是四棱的柱状体,(晶体横截面为正方形,但有时四个角会发育成小柱面,称“复四方”),有的是长柱体,有的是短柱体。再,四方晶系四个柱面是对称的,即相邻和相对的柱面都一样,但和顶端不对称(不同形);所有主晶面交角都是九十度交角。请看模型图: 四方晶系的晶体如果z轴发育,它就是长柱状甚至针状;如果两个横轴(x 、y)发育大于竖轴z轴,那么该晶体就是四方板状,最有代表性的就是钼铅矿。请看常见的一些四方晶系的晶体模型:

镁铝尖晶石质耐火材料

镁铝尖晶石质耐火材料 (西安建筑科技大学华清学院) 摘要:阐述了镁铝尖晶石质耐火材料的性能及合成,论述了镁铝尖晶石质耐火材料的应用及发展趋势。关键词:镁铝尖晶石质耐火材料;结构特点;应用;发展趋势 The Development and Application of Magnesia-alumina Spinel Refractories Abstract: The properties and synthesis ofmagnesia-alumina spinel refractories was expounded together with discussion on the application and developing trend of them. Key words: magnesia-alumina spinel refractories; structure characteristic; application; developing trend 1 前言 耐火材料是用作高温窑炉等热工设备的结构材料,以及工业用高温容器和部件的材料,并能承受相应的物理化学变化及机械作用。随着高温工业的发展,对炉衬耐火材料的生产和使用也提出了更高的要求。炉衬耐火材料不仅要求长期处在高温的工作环境,能经受高尘,强腐蚀性炉气及炉渣的冲刷和侵蚀,还要经受温度骤变、机械和物料的撞击、磨损以及各种应力的综合影响。为满足高温工业的需要,炉衬耐火材料产品的使用性能还需进一步提高。而镁铝尖晶石质耐火材料的研究与开发正适应了这一发展趋势。 2 镁铝尖晶石质耐火材料的结构特点 镁铝尖晶石优良的高温性能,使其成为耐火材料中重要的组成部分。从MgO-Al2O3二元系相图(图1)可以看出,Mg-Al2O3是此二元系统的一个中间化合物,熔点为2 135 ℃。方镁石从1 500 ℃开始固溶于尖晶石中,且随着温度的升高固溶量增加。当温度达到1 995 ℃时,溶解度达到最大值10 %。刚玉在高温下也可以固溶在镁铝尖晶石中,且固溶量随着温度的升高而增加,在1 900 ℃以上时,固溶量可以达到20 %以上。 图1 MgO-Al2O3二元系相平衡图【1.2】 在镁铝尖晶石构造中,Al O、Mg O之间都是较强的离子键,且静电键强度相等,结构牢固【3】。因此,镁铝尖晶石晶体的饱和结构【4,5】使其具有良好的热震稳定性能、耐化学侵蚀性能和耐磨性能,能够在氧化或还原气氛中保持较好的稳定性。但是在合成镁铝尖晶石时,会伴有5%~8%的体积膨胀,而且其再结晶能力差,很难合成致密的镁铝尖晶石

结构化学名词解释

1. 量子效应:(1)粒子可以存在多种状态,它们可由υ1 ,υ 2,···,υn 等描述;(2)能量量子化;(3)存在零点能;(4)没有经典运动轨道,只有概率分布;(5)存在节点,节点多,能量高。上述这些微观粒子的特性,统称量子效应。 2. 次级键:强相互作用的化学键和范德华力之间的种种键力统称为次级键。 3. 超分子:由两种或两种以上分子依靠分子间相互作用结合在一起,组装成复杂的、有组织的聚集体,并保持一定的完整性,使其具有明确的微观结构和宏观特性。 4. 超共轭效应:指C—H等σ键轨道和相邻原子的π键轨道或其他轨道互相叠加,扩大σ电子的活动范围所产生的离域效应。 5. 前线轨道:分子中有一系列能及从低到高排列的分子轨道,电子只填充了其中能量较低的一部分,已填电子的能量最高轨道称为最高占据轨道(HOMO),能量最低的空轨道称为最低空轨道(LUMO),这些轨道统称前线轨道。 6. 成键轨道、反键轨道、非键轨道:两个能级相近的原子轨道组合成分子轨道时,能级低于原子轨道能级的称为成键轨道,高于原子轨道能级的称为反键轨道,等于原子轨道能级的称为非键轨道。 7. 群:群是按照一定规律相互联系的一些元(又称元素)的集合,这些元可以是操作、数字、矩阵或算符等。 8. 对称操作:能不改变物体内部任何两点间的距离而使物体复原的操作叫对称操作。 9. 对称元素:对称操作所据以进行的旋转轴、镜面和对称中心等几何元素称为对称元素。 10. 点阵能/晶格能:指在0 K时,1mol离子化合物中的正负离子,由相互远离的气态,结合成离子晶体时所释放出的能量。 11. 化学键:在分子或晶体中两个或多个原子间的强烈相互作用,导致形成相对稳定的分子和晶体。(广义:化学键是将原子结合成物质世界的作用力。) 12. 黑体:一种能全部吸收照射到它上面的各种波长辐射的物体。 13. 能量量子化:频率为v的能量,其数值是不连续的,只能为hv的整数倍,称为能量量子化。 14. 光电效应:光照射在金属表面上,使金属发射出电子的现象。 15. 临阈频率:当照射光的频率ν超过某个最小频率ν0时,金属才能发射光电子,这个频率称为临阈频率。 16. 屏蔽效应:指核外某个电子i感受到核电荷的减少,使能级升高的效应。 17. 钻穿效应:指电子i避开其余电子的屏蔽,其电子云钻到近核区而感受到较大核电荷作

黄振飞课程方案(镁铝尖晶石合成)

天然原料合成镁铝尖晶石 摘要:本文重在概述以天然原料合成镁铝尖晶石的工艺路线、合成方法,合成镁铝尖晶石的天然原料一般采用以高铝矾土生料(或特级铝土矿>与轻烧氧化镁(或菱镁矿>粉,合成方法主要分为二步煅烧法,湿化学法,高能球磨法(HEM>,自蔓延高温合成法(SHS>等等。此外还介绍了添加剂、气氛、成型方法成型压力、原料活性对工艺的可能影响,从而从中找出合适的实验方案,得出一个合理的实验设计。 关键词:镁铝尖晶石天然原料工艺路线合成方法实验设计

目录 摘要1 引言1 第一章文献综述1 1.1镁铝尖晶石的定义1 1.2材料结构与基本性能1 1.3合成原料2 1.4 镁铝尖晶石的合成方法3 1.4.1二步煅烧法3 1.4.2湿化学法3 1.4.3高能球磨法(HEM>4 1.4.4自蔓延高温合成法(SHS>4 1.4.5固相法5 1.4.6 电熔法5 1.4.7凝胶固相反应法6 1.4.8均匀沉淀法6 1.4.9 共沉淀法7 1.4.10 超临界法7 1.4.11 冷冻一干燥醇盐法7 1.4.12 水热合成法8 1.4.13 蒸发分解法9 1.4.14 燃烧合成法9 1.5影响合成镁铝尖晶石原料烧结性的因素9 1.5.1添加剂9 1.5.2气氛10 1.5.3成型方法和成型压力10 1.5.4原料的活性10 1.6镁铝尖晶石材料的性能11 1.6.1 力学性能11 1.6.2热震稳定性11 1.6.3抗渣性11 1.7 本课题的目的、意义与主要内容12 1.7.1 目的和意义12

1.7.2 本课题的研究内容12第二章实验方案13 2.1 实验原料13 2.1.1原料组成13 2.1.2原料处理方法13 2.2实验仪器、设备13 2.3实验步骤13 2.4检测工程14 2.5数据参考指标14

镁铝尖晶石粉体的制备方法

万方数据

中国陶瓷2008年第7期 图1醇盐水解制备尖晶石粉体的SEM照片Fig.1ASEMphotoofspinelpowdersobtainedby alkoxidehydrolysismethod ¨柚■¨∞¨IO- 知 图2醇盐水解制备尖晶石粉体的XRD谱图Fig.2XRDpatternsofspinelpowdersobtainedby alkoxidehydrolysismethod 有非晶态的AI(OH),、Mg。A1,(OH)。?3H,O以及少量的碳酸盐和硝酸根离子,在干燥过程中容易形成团聚,所以,该体系制备的粉体烧结性较差,烧结体相对密度低于95%。硫酸盐体系制备的前驱物含有Mg(OH),、AI(OH),、Mg;A1。011.15H,O,还有少量的碳酸盐和硫酸根离子,该体系制备的粉体烧结活性较好、体密度高。2.2共沉淀法 共沉淀法是在同一溶液中加入沉淀剂生成两种或两种以上的沉淀物,再经热处理来制备粉体的方法。马亚鲁【8】等人以AICI,?6H,O、MgCI,?6H,O为原料,NH,?H,O作沉淀剂,按n(MgO):n(Al,O,)=l:1.5配制成浓度为0.5mol?L叫的混合盐溶液,在快速搅拌下缓慢滴入氨水,调节pH值至ll~12,65℃下反应30min便可得到白色絮状凝胶,经水洗、离心分离后于85℃干燥,并在900"C下焙烧1h,便得到MAS粉体。该粉体成分均匀、晶粒尺寸40rim,颗粒近似球形,无硬团聚,粉体的比表面积在100m2?g。1以上。 沉淀法虽然是最简单、最方便的湿化学法,但其致命缺陷是很难制得高纯产物。有人报道制得高纯产物,但从其制备过程看,全部原料试剂和添加剂均为分析纯,最终产物的纯度连99.9%也达不到;另外,湿化学法的普遍问题是粉体的团聚,为解决颗粒团聚加入的添加剂 _;}'4I中国陶瓷ICHINACERAMICSI2008(44)第7期j也会影响粉体的纯度。 3溶胶凝胶法 3.1溶胶凝胶法 溶胶凝胶法是将有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶、干燥,再经热处理而制备氧化物或其它化合物的方法,简称Sol—Gel法。王修慧【9】等按n(Mg):n(A1)=l:2、将镁、铝碎片加入正丁醇中,在AICI,催化下反应生成正丁醇镁铝(Mg[AI(OBn)。】,)l然后在1333Pa、354"(2下减压蒸馏得到高纯度的正丁醇镁铝I再将醇盐水解、干燥得到干凝胶粉体,最后焙烧制得尖晶石粉体。经XRD检测结果表明,在l100"C下焙烧即可获得完好的尖晶石结构,且未见任何杂质相。由Bragg方程计算晶粒大小在19~54nm之间。经ICP-MS检测表明粉体纯度为99.995%。图1为1100℃下焙烧制得的尖晶石粉体SEM照片,其一次粒子在0.3~0.5um左右,存在轻微团聚。图2为干凝胶粉体在不同温度下焙烧制得尖晶石粉体的XRD谱图。该法之所以能够制得如此高纯度的产物,是因为制备过程中不加任何添加剂,避免了杂质的引入。 Varnicrollo】等将Mg[AI(OR)。】,,加入聚乙烯二醇,通过水解聚合反应生成凝胶,超临界干燥后,于700℃焙烧,可制备粒径为5~20hm的单相尖晶石粉。该法制备温度低,尖晶石粉无团聚,且粒度分布窄,在1200~1500℃温度热压可制备透明体。PommierC【111等将Mg[AI(OR)。】,溶入二丁醇中,然后慢慢加入乙醇水溶液,控制水解形成凝胶,干燥后在1200℃焙烧制得尖晶石粉,但存在团聚。LepkavaJ【12】等用Mg(NO,),-6H,O、AI(OC。H。),为原料采用Sol—Gel法制得尖晶石粉。以Ti(OC。H。)。,B(OCH,),作添加剂,可降低尖晶石合成温度,所制粉体粒度均匀,分散性好。 3.2聚合物网络凝胶法 聚合物网络凝胶法是利用高分子聚合机制,加入网络交联剂、引发剂,诱发聚合形成凝胶,然后再将凝胶干燥、焙烧得到粉体的方法。仝建峰【13】等以Mg(NO,),和AI(NO,),为原料,加入丙烯酰胺,N,N7一亚甲基双丙烯酰胺、过硫酸铵,在60~100℃下聚合后获得凝胶,经过干燥、高温焙烧获得MAS粉体。由于聚合物网络的位阻作用,阻止了MgAl,O。颗粒的团聚,颗粒尺寸50rim左右。该法的优点在于采用普通的无机盐为原料,通过简单的工艺即可获得颗粒尺寸细小,团聚较少的MgAI,O.粉体。 溶胶凝胶法有两种工艺路线:一是以金属醇盐为初始原料;二是以无机盐为初始原料。由于后者无法解决高纯度问题,要制备高性能尖晶石粉体,无论溶胶凝胶法在解决粒度问题上拥有多大的优势,此种工艺也无法满足其要求。而前者应该是比较有前途的。金属醇盐具有独特的性质一在减压条件下蒸馏提纯,可以达到99.99% 以上的纯度。金属醇盐水解得到的胶体颗粒的粒度均在 万方数据

镁铝尖晶石透明陶瓷的制备与性能研究讲解

摘要 摘要 本文主要综述了镁铝尖晶石透明陶瓷制备的研究进展;分别介绍了镁铝尖晶石透明陶瓷的抗钢包渣侵蚀性能研究和透光性能研究,同时介绍了不同的镁铝尖晶石的制备,还有镁铝尖晶石在各领域的应用,并对其发展前景做了展望。 关键词:镁铝尖晶石;透明陶瓷;镁铝尖晶石性能;镁铝尖晶石制备 MgAl2O4 transparent ceramic preparation and Properties Research Abstract This paper reviewed the research progress in MgAl2O4transparent ceramic preparation; then introduces the research study and transmittance properties of ladle slag resistance of mg Al spinel transparent ceramics erosion, also introduces the different preparation of magnesia alumina spinel, spinel and application in various fields, and has made the forecast to its development prospects. Keywords: Magnesia alumina spinel; Transparent ceramics; Magnesia alumina spinel properties; Preparation of magnesia alumina spinel

分子结构与晶体结构完美版

第六章分子结构与晶体结构 教学内容: 1.掌握杂化轨道理论、 2.掌握两种类型的化学键(离子键、共价键)。 3.了解现代价键理论和分子轨道理论的初步知识,讨论分子间力和氢键对物质性质的影响。 教学时数:6学时 分子结构包括: 1.分子的化学组成。 2.分子的构型:即分子中原子的空间排布,键长,键角和几何形状等。 3.分子中原子间的化学键。 化学上把分子或晶体中相邻原子(或离子)之间强烈的相互吸引作用称为化学键。化学键可 分为:离子键、共价键、金属键。 第一节共价键理论 1916年,路易斯提出共价键理论。 靠共用电子对,形成化学键,得到稳定电子层结构。 定义:原子间借用共用电子对结合的化学键叫做共价键。 对共价键的形成的认识,发展提出了现代价键理论和分子轨道理论。 1.1共价键的形成 1.1.1 氢分子共价键的形成和本质(应用量子力学) 当两个氢原子(各有一个自旋方向相反的电子)相互靠近,到一定距离时,会发生相互作用。每个H原子核不仅吸引自己本身的1s电子还吸引另一个H原子的1s电子,平衡之前,引力>排斥力,到平衡距离d,能量最低:形成稳定的共价键。 H原子的玻尔半径:53pm,说明H2分子中两个H原子的1S轨道必然发生重叠,核间形成一个 电子出现的几率密度较大的区域。这样,增强了核间电子云对两核的吸引,削弱了两核间斥力,体系能量降低,更稳定。(核间电子在核间同时受两个核的吸引比单独时受核的吸引要小,即位能低,∴能量低)。

1.1.2 价键理论要点 ①要有自旋相反的未配对的电子 H↑+ H↓ -→ H↑↓H 表示:H:H或H-H ②电子配对后不能再配对即一个原子有几个未成对电子,只能和同数目的自旋方向相反的未成对电子成键。如:N:2s22p3,N≡N或NH3 这就是共价键的饱和性。 ③原子轨道的最大程度重叠 (重叠得越多,形成的共价键越牢固) 1.1.3 共价键的类型 ①σ键和π键(根据原子轨道重叠方式不同而分类) s-s :σ键,如:H-H s-p :σ键,如:H-Cl p-p :σ键,如:Cl-Cl π键, 单键:σ键 双键:一个σ键,一个π键 叁键:一个σ键,两个π键 例:N≡N σ键的重叠程度比π键大,∴π键不如σ键牢固。 σ键π键 原子轨道重叠方式头碰头肩并肩 能单独存在不能单独存在 沿轴转180O符号不变符号变 牢固程度牢固差 含共价双键和叁键的化合物的重键容易打开,参与反应。

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