晶态和非晶态材料
晶态及非晶态材料的热力学性质研究
晶态及非晶态材料的热力学性质研究材料科学是一门研究材料的性质及其应用的学科，其中的热力学性质是不可忽视的重要方面。
在材料界，晶态与非晶态材料的热力学性质也是备受研究的课题。
本文将深入探讨晶态及非晶态材料的热力学性质，分析它们的特点和趋势。
晶态材料的热力学性质晶态材料是指分子内部存在有序排列结构的材料。
晶态材料的热力学性质是指材料在温度、压力和其他条件下对热能转换和物质转移的规律性。
其中最重要的性质是热容量和热传导性。
热容量是指物质在吸收或释放热量时，所需要的热量的大小。
晶态材料的热容量通常是通过恒压比热和恒容比热计算得出的。
恒压比热是在恒压条件下物质吸收或释放热量时，所需要的热量与热漏的温差的比率。
恒容比热则是在恒容条件下计算热容量，它是指在物质的体积不变的情况下，所需吸收或释放热量的大小与温差之比。
晶态材料的热容量通常与其晶体结构、原子间作用力和组成有关。
热传导性是指物质在热传导中所表现出的性质。
晶态材料的热传导性通常是指沿晶体方向传导热量的能力。
热传导性是通过热导率来度量的，它表示单位时间内通过单位面积的热量传导的量。
晶态材料的热导率通常与温度、晶体结构、物质的组成和物质间作用力等因素有关。
非晶态材料的热力学性质非晶态材料是指分子在冷却过程中没有固定有序的排列结构形成的材料。
与晶态材料相比，非晶态材料具有更高的熵和更低的自由能。
因此，非晶态材料的热力学性质也表现出与晶态材料不同的特点。
非晶态材料的热容量通常比晶态材料更高，这是因为非晶态材料的分子间距离更接近，导致分子振动时受到的阻力更大。
同时，非晶态材料的热导率通常比晶态材料低。
这是因为非晶态材料的分子排列没有规律，导致热能传输受到了影响。
此外，非晶态材料的热膨胀系数也一般比晶态材料大。
非晶态材料虽然有着独特的热力学性质，但随着人们对非晶态材料的研究不断深入，许多新的结果也不断涌现。
例如，一项研究表明，随着非晶态材料中晶态区域的增加，其热容量和热导率也会随之增加。
晶态和非晶态的概念
晶态和非晶态的概念
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晶态与非晶态是描述物质性质的重要概念，它们有着鲜明的区别。
首先，晶态是由晶体单胞内的微粒有序排列而成的构造形式。
晶体的形状有块状、柱状、针状等，它们都是由一定的晶格构成的，晶体中的微粒完全相等，极为规则及密度均匀。
比如，锰矿电学元件里面最常见的锰矿就是有晶态状态出现。
非晶态是杂质物质构成的复合形式，微粒粒径而且形状差异较大，它们排列不规则，同一种物质的穿插也比较严重，如熔体金属、放射性材料、多维定向晶非晶体、核复合材料等都属于非晶态。
非晶态材料的性质会沿着结构的方向受到显著的影响，比如，非晶合金陶瓷等在其微观结构方向上特有的性能使得它们在工程应用中有更强的使用性能。
总之，晶态与非晶态是我们描述物质性质的重要参照概念，具有明显的区别，晶态下物质的微粒有序排列密度均匀，而非晶态下的物质的复合性质，微粒大小及形状不一，排列不规则，同一物质的穿插也比较严重。
因此，晶态与非晶态的概念在我们描述物质性质上拥有十分重要的意义。
[经济学]第二章 晶态和非晶态材料1
![[经济学]第二章 晶态和非晶态材料1](https://img.taocdn.com/s3/m/0465fff1b14e852458fb57d8.png)
碱土金属、铜、银、铊、及稀土元素等可以插入到 WO3结构中，形成MδWO3
2.3 液晶材料
液晶
介于晶体和液体之间的物质状态
晶体
各向异性液体液晶
液体-各向同性
像晶体，具有长程有序，某些性能呈现各向异性 像液体，具有流动性，不能承受应切力
思考
液晶是不是晶体？
液晶与塑晶
物质状态
物质一般存在三态，固态、液态和气态 但有些物质比较复杂，介于固液两者之间
2. 扭曲向列（TN）液晶显示器 用于数字显示及低电路驱动的简单字符——信息容量小
3. 超扭曲向列（STN）液晶显示器 掌上微机——扫描线大，视角较好，对比度好
4. 薄膜晶体管（TFT）液晶显示器 笔记本电脑、投影屏幕——相应时间、对比度、亮度、 可视角度大幅提高好
1995年以前，TFT-LCD仅用于高档摄像机、掌上游戏机等 ，价格昂贵，分辨率仅为320×200 1995年，尺寸达到300mm×400mm，分辨率800×600
有兴趣的同学自学
2.3 非整比化合物晶体
定义
组成中各类原子的相对数目不能用几个小 的整数比表示的化合物
分类
1.某种原子过多或短缺
Zn1+δO—n型半导体:1000K时将ZnO在Zn蒸汽中加热 TiO1+δ—导电氧化物:不同氧蒸气压中加热TiO， TiO0.82-TiO1.18
用途
半导体、颜料、磁性材料、氧化还原催化剂、 蓄电池电极材料等
原因
晶体由晶胞周期排列而成，微观上 性能不均匀，但宏观上不能表现此 不连续性
各向异性
表现
某些性质随观察方向的不同而不同： 如力学性能，光学性能、热传导等 不同方向上，原子的排列、取向各 有不同
3-非晶态合金
四、非晶态合金的制备
1、气态急冷法： 气态急冷法一般称为气相沉积
法(PVD和CVD)，PVD主要包括溅
射法和蒸发法，这两种方法都在真 空中进行。 • 溅射法是通过在电场中加速的粒子 轰击用母材制成的靶（阴极)，使被
激发的物质脱离母材而沉积在用液
氮冷却的基板表面上而形成非晶态 薄膜。
• 蒸发法是将合金母材加热汽化，所产生的蒸汽沉积在冷却的 基板上而形成非晶薄膜。这两种方法制得的非晶材料只能是 小片的薄膜，不能进行工业生产,但由于其可制成非晶范围 较宽，因而可用于研究。
造技术，便能制备出大尺寸的非晶合金.
• 进入新世纪以来，人们继续努力寻找各种具有高非晶形成能力和优异 性能的大块非晶合金。先后己有Cu基、Pr基和Co基等新型大块非晶合 金被开发出。
二、非晶态材料结构的主要特征
1.短程有序，长程无序性（乱中有序性） 晶体结构：原子排列是长程有序的，即沿着每个 点阵直线的方向，原子有规则地重复出现（晶体结 构的周期性） 非晶态结构：原子排列没有周期性，即原子的排 列从总体上是无规则的（长程无序），但是，近邻 原子的排列是有一定规律的（短程有序）
“非晶态”含义的英语表达：
Non-crystalline（非结晶状态的）； Amorphous（无定形的）
非晶合金发展及研究现状
• 1934年，德国人克雷默采用蒸发沉积法制备出非晶态合金。 • 1950年，布伦纳用电沉积法制备出了Ni－P非晶态合金。 • 1960年，DUWEZ等人从熔融金属急冷制成了金属玻璃并开 始进行研究。
时呈整体屈服而不是局部屈服，具有很高的屈服强度。
Deformation characteristics of metallic glass
一些非晶态合金的力学性能
聚合物结晶态与非晶态
（1）中子散射技术观测拉伸聚合物相同伸长、 不 同松弛时间的结构变化。
（2）同步辐射SAXS /WAXS和介电谱技术可以用 来研究结晶高分子非晶区的结构及其动力学松弛行 为。
（3）结晶高分子中柔性非晶相和刚性非晶相的比 例可以根据示差扫描量热( DSC ) 结果进行估算。
完 毕！ 谢 谢！
聚合物
非结晶性 聚合物
结晶性聚 合物
结条 晶件
非晶 态
晶态
结晶能力是内因，条件外 因。具有结晶能力的聚合 物，即可是晶形的，也可 是非晶形的。
分子链的对称 性与规整性
温度、时间
（1）缨束状模型
Hale Waihona Puke （2）折叠链模型实际高聚物结晶大 多 是晶相与非晶相 共存的， 而各种结 晶模型都有其片 面 性，R.Hosemann 综合了各种结晶模 型，提出了一种折 衷的模型，称为隧 道-折叠链模型。 这个模型综合了在 高聚物晶态结 构中
聚合物
玻璃化转变温度85℃，
熔点285℃，长期使用
温度为200℃-220℃。
6. 结晶度与材料性能
提 非晶区高弹态 高 结 晶 度 非晶区玻璃态
弹性模量 硬度 拉伸强度 断裂伸长率 冲击强度
~ 弹性模量
变脆 拉伸强度 断裂伸长率 冲击强度
相同结晶度时，晶体尺寸越大，脆性越大，力学性能越差。
6. 结晶度与材料性能
6. 结晶度与材料性能
例如：聚醚醚酮（poly
ether ether ketone, PEEK）
Tm
树脂结晶度间于
结晶性聚 合物
15%~35%，玻璃化转变 温度143℃，熔点334℃， 可在250℃下长期使用；
Tg
聚苯硫醚 （polyphenylene sulfide，
第二章晶态和非晶态
晶体与非晶态固体的根本区别，在于其内部 结构的周期性，以及因此而生的对称性、Ｘ射线 的衍射效应。
晶体结构的周期性表现为长程有序。非晶态 固体则是一种长程无序结构，这种无序可表现为 两种形式：一为组成粒子在空间位置上的排列无 序；二是多元体系中不同组分无规则地随机分布， 也称成分无序。
但是在非晶态固体中存在着短程有序，即在 每个粒子的近邻的排列有规则性，在这个小范围 内较好地保留了相应的晶态材料中的配位状况。
2.1 晶体特征的结构基础 晶态物质有别于气体、液体的最典
型特征是具有点阵结构，正是由于本身 结构的特殊性，使晶体呈现出与其它物 质完全不同的特殊性质。
2
１、晶体的均匀性
由于晶体中原子排布的周期性规则，同时该周 期非常小，在宏观观察中不能分辨出晶体微观结构 中的不连续性，从而导致了晶体各部分具有相同的 密度、化学组成等性质。因此，从宏观角度看，晶 体具有均匀性。
18
并非所有的有机化合物分子都具有液晶态， 只有那些形状类似棒状，长宽比在４~８之间， 分子量为200~500，长度达几个纳米的分子才会 出现液晶形态。进而在液晶状态出现多种特殊的 性质和应用价值。液晶最常见的应用领域为各种 液晶显示器。
19
液晶的分类
液晶的分类有几种方法，以相对分子量的 大小，液晶可分为低分子液晶和高分子液晶；
27
28
利用X衍射线的峰形数据，能够测定粉未材 料中平均晶粒大小的数据，当晶粒粒径小于 200nm时，衍射峰开始变宽，晶粒越小，宽化越 多，当粒径小于几个纳米时，衍射峰消失在背底 之中。晶粒大小和衍射峰的关系如下：
D＝Kλ/（B－B0）cosθ 式中：D是晶粒粒径； λ是X射线波长；K为一固 定常数数值约为0.9；B0为晶粒较大时衍射线半高 宽，B为待测样品衍射线半高宽（2 θ标度的峰）， B－B0要以弧度表示。
单晶多晶非晶热导率对比
单晶多晶非晶热导率对比1.引言1.1 概述概述热导率是一个物质传导热量的能力指标，它衡量了材料在温度梯度下传热的效率。
在材料科学和工程领域，热导率的研究对于设计和开发高效热管理材料和热电器件具有重要意义。
本文将重点讨论单晶、多晶和非晶材料的热导率，并进行对比分析。
单晶材料指的是由相同晶格结构组成的完美晶体形态，多晶材料则由多个晶格不完全对齐的晶粒组成，而非晶材料则是无序排列的原子结构。
在正文部分，我们将详细介绍单晶、多晶和非晶材料的热导率特性，并分析其中的差异和原因。
通过对比分析，我们希望能够深入了解不同结构材料的热传导机制，并且为热管理材料的设计和优化提供一定的借鉴和指导。
最后，在结论部分，我们将总结比较不同结晶状态下材料的热导率特性，以及对不同结晶状态材料在实际应用中的适用性做出评价。
此外，我们还会对未来相关研究方向进行展望，以期在热传导材料领域取得更大的突破和进展。
通过本文的研究，我们将更好地理解单晶、多晶和非晶材料的热导率特性差异，并为开发高效热管理材料和热电器件提供理论指导和实践指导。
文章的结构安排如下。
1.2文章结构文章结构部分的内容可以写成以下方式：1.2 文章结构本文主要对比单晶、多晶和非晶材料的热导率进行分析。
文章分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分主要概述了单晶、多晶和非晶材料的热导率的重要性和研究意义，以及文章的目的和结构。
正文部分将分为三个小节，分别介绍单晶、多晶和非晶材料的热导率特点和研究成果。
具体包括单晶热导率的测量方法、影响因素以及在实际应用中的局限性；多晶热导率的测量方法、晶界和晶粒的影响因素，以及多晶材料在热导率方面的优缺点；非晶材料热导率的测量方法、非晶结构对热传导的影响，以及非晶材料在热导率方面的特点。
结论部分将对比分析单晶、多晶和非晶材料的热导率，并总结各种材料的优劣势。
同时，提出未来研究的方向和可能的改进方法。
通过以上文章结构的安排，读者能够清晰了解文章的内容安排和论述思路，便于深入理解单晶、多晶和非晶材料的热导率对比。
第二章晶态和非晶态材料的特性
纤维增强复合材料
以晶态或非晶态聚合物为基体，通过添加纤维增强体，可制备出高 性能的纤维增强复合材料，用于航空航天、汽车等领域。
层状复合材料
由不同性质的晶态或非晶态材料交替叠加而成，具有优异的力学性 能和功能特性，可用于制造防护装甲、隔热材料等。
多功能复合材料
通过设计不同组分的晶态和非晶态材料，实现多种功能的集成，如 导电、导热、耐磨等，满足复杂应用场景的需求。
结构材料应用
建筑工程
晶态材料如钢铁、混凝土等广泛应用于桥梁 、大坝、高层建筑等结构工程，提供强度和 稳定性。
航空航天
非晶态合金由于具有优异的力学性能和耐腐蚀性， 在航空航天领域用于制造轻量化、高强度的零部件 。
汽车工业
晶态和非晶态材料在汽车工业中均有应用， 如铝合金车身、非晶态涂层等，以提高汽车 性能和降低能耗。
原子排列无序性
无晶格结点
非晶态材料中原子不是按照固定的晶格 结点排列，而是呈现出连续、无规则的 分布。
VS
密度涨落
由于原子排列的无序性，非晶态材料的密 度会在不同区域出现涨落，即密度不均匀 。
局部有序结构存在
化学短程序
在非晶态材料中，原子之间倾向于形成特定 的化学键合，从而形成化学短程序。
拓扑短程序
面缺陷
面缺陷是指晶体中沿二维方向延伸的缺陷，如晶界、孪晶 界等。面缺陷会影响晶体的力学、电学和热学性能，同时 也会影响晶体的腐蚀和氧化行为。
典型晶态材料举例
金属
金属是典型的晶态材料，如铁、 铜、铝等。金属的晶体结构多为 面心立方或体心立方，具有良好 的导电性、导热性和延展性。
陶瓷
陶瓷材料也是晶态材料的一种， 如氧化铝、氮化硅等。陶瓷的晶 体结构复杂，具有高硬度、高熔 点和良好的化学稳定性等特点。
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2.原子缺陷包括外来原子置换正常结点位置的原子、填隙原子、原子空位等，
主要为点缺陷； 3.几何尺寸的线、面或体缺陷。
缺陷生成的热力学解释：
△G = △H - T△S
其中△H表明生成缺陷所需的热焓， △S 为生成缺陷过程中产生的熵。
2.3.1点缺陷的类型
点缺陷的分类：
1.按照对理想晶格偏离的几何位置
填隙子：原子或离子进入正常格点的间隙位置
空位： 正常格点没有原子或离子占据
杂质原子：外来原子或离子进入晶格；如果占据正
常晶格位置，生成取代型杂质原子，如果进入间隙生成间
以CaCl2进入KCl中举例
：
不考虑电荷：
CaCl2（S）
KCl
CaK +VK+2ClCl
· Ca
考虑到强离子性固体中离子化：
CaCl2（S）
KCl
K
+V’K+2ClCl
如果Ca进入间隙位置，Cl仍然在Cl位置：
CaCl2（S）
KCl
· +2V’ · Ca
i
K+2ClCl
3.点缺陷浓度
固体中各类点缺陷以及电子空穴的浓度，在多 数情况下是以体积浓度来表示的。
3.固溶体的特点
固溶体普遍的存在于无机固体材料中，其物理 和化学性质能随着固溶体的生成，在一定范围内 可变，因此常使用生成固溶体的方法来提高材料 性能。 固溶体像溶液一样，是一个均匀的物相，不同 于溶剂晶体，也不同于机械混合物和化合物。
区别的主要因素：
固溶体与化合物
固溶体与机械混合物 固溶体与原始晶体
组成关系
物相 缺陷、结构畸变
固溶体与溶剂晶体（原始晶体）的结构一致。
4.几种固溶体的形成条件
（1）取代固溶体： 离子尺寸：互相取代的金属原子可容许的最大半径差为 15%；在相互取代的两种离子大小相差很大的体系中，较大 的离子被较小的离子取代更容易，而反过来很困难。（经验） Li+ (0.06)、Na+(0.095)、 K+(0.133)、Rb+(0.148)、Cs+ (0.169) 单位：nm 晶体结构：无限固溶体结构体系，两个物相要等结构， 而等结构未必形成固溶体。 经常的情况是形成部分或有限固溶体，其不受晶体结构 限制。
蓝色荧光粉。
(2)氧化锌在约1000K放在锌蒸气中加热，能生成具
有很小化学配比偏差的Zn1+δO，为N型半导体。
(3) TiO在高于或低于整比TiO的分解压的各种不同的
氧分压下加热，可生成电导性质不同的TiO1+δ。
(4)许多过渡金属氧化物中，金属离子出现混合价 态，例如Ni1-δO中，与NiO 相比较少了δ个Ni，就 会有2δ个Ni2+氧化为Ni3+。
2. 晶体的各向异性
在晶体中不同的方向上 具有不同的物理性质，即为 各向异性。主要是由于晶体 内的粒子在不同方向上排列、 取向不同导致的。
例如，在不同的方向具有
不同的电导率、膨胀系数、
折光率、机械强度等。
3. 晶体的自范性（自限性）
晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出由晶面，
晶棱等几何元素所围成的凸多面体外形来，晶体的这一性
第二章晶态和非晶态材料的特性
晶体
固体
非晶体
晶体和非晶体都是真实的固体，具有固态的基本属性。相对于气态、 液态分子的长程平移，其中的原子则只处在完全确定的平衡位置附近作振
动。固体的宏观性质就是这些大量的粒子之间相互作用和集体运动的表现。
气态
液态
固态
气体 液体 非晶体
V(dm3)
Tb – 沸点 Tf – 凝固点 Tg – 玻璃化温度
因此可以从晶体的物理性质推引出有关晶体对称性的信息，（如判
断有无对称中心）；或 从对称性寻找具有某种物理性能的材料。
一些重要的物理性质仅出现在非中心对称的晶体中。
非中心对称的晶体所属的点群及其 物理性质间的相互联系。
晶体的对映体现象 手性和不对称性
晶体属于11种纯旋转对称 的点群 晶体属于非中心对称的晶体
（2）位置增值：当缺陷发生变化时，有可能引入M空位VM，也可能把VM
消除。当引入空位或消除空位时，相当于增加或减少M的点阵位置数。
（3）质量平衡 ： 缺陷方程式两边保持质量守恒。 （4）电中性： 晶体必须保持电中性。 要求缺陷反应两边具有相同数目
的总有效电荷，但不一定为零。
（5）表面位置： 表面位置不用特别表示。
表示L溶质处在M位置 S溶质处在X位置上；
e’表示在晶体
（5）自由电子及电子空穴
中自由运动的电子； h·表示电子空穴 （6）带电缺陷 V’ 或 V·
K Cl
(7) 缔合中心
（V’K V· ） Cl
2.书写缺陷反应式的基本原则
（1）位置关系：在化合物MaXb中，M位置的数目必须永远与X位置的数
目成一个正确的比例。
称中心而得）
11个中心对称的点群又称为Laue(劳埃)点群。
非纯旋转
纯旋转
非纯旋转
2.2.2 晶体的点群和晶体的物理性质
晶体的点群是它的各种宏观物理性质所共有的对称性。换言之， 晶体的点群是它的任意一种物理性质对称群的子群。 一种晶体的任意一种性质的对称群必须包括该晶体的点群的对称 操作。晶体对称性的这种关系称为Neumann定理。
混合价态化合物一般电导性比单纯价态化合物强， 颜色要深，磁学性质改变，可用以制作颜料、磁性 材料、氧化还原催化剂、蓄电池的电极材料等多种 材料。
2. 层间嵌入某些离子、原子或分子
TiS2 为层形分子，Li+ 可进入层间，形成LiδTiS2 (0<δ<1)该化合物有良好的导电性，可以用作锂电 池的电解质或者锂电池电极。
1. 某种原子过多或短缺
晶体中点缺陷的存在，破坏了点阵结构，使得缺
陷周围的电子能级不同于正常位置原子周围的能级，
因此赋予晶体以特定的光学、电学和磁学性质。
例如(1):ZnS中掺进约10-4%（原子）的AgCl，
形成杂质缺陷的ZnS晶体，在阴极射线激发下， 发射波长为450nm的特征荧光，可作显示器
尽管自然界中晶体的外形是多种多样变化无穷的，而就
其对称性来看却并不超出32种点群代表的宏观对称类型。 由于晶体的物理性质由晶体对称性决定，而且也只决定于
它的点群的对称性，所以对晶体学点群的研究十分重要。
2.2.1 晶体学点群的分类
1. 晶体学点群可分为两类： 11个纯旋转操作点群 —— 第I类操作的点群 21个非纯旋转群 —— 第II类操作的点群
2.3.4 固溶体
1.固溶体的含义：
液体中 ：
溶剂
溶质
溶液
固体中 ：
晶体
外来原子
固溶体
形成固溶体过程可理解为溶解过程
定义： 把含有外来杂质原子的晶体称为固
体溶液，简称固溶体。其表示方法同缺陷。
例如：
MgO和CoO生成的固溶体可以写为
（ Mg1-xCox）O。
再如：Al2O3
在MgO中也有一定溶解度，则
2. 纯旋转（第I类操作）点群又可分为： 循环群（只具有1个n次轴的点群） 双面群（具有一个n次轴和n个与之垂直的二次轴的点群） 立方群（具有一个以上高次轴的点群）
3. 非纯旋转的晶体学点群：
21个非纯旋转的晶体学点群中含有：
11个中心对称的点群：（由11个纯旋转的、非
中心对称的晶体学点群在对称轴系的中心点加一对
3. 晶体中吸收了某些小原子 氢可以和许多过渡金属形成可变组成的 间 隙 型 氢 化 物 ， 例 如 PdHx 、 LaNi5Hx 、 FeTiHx等。
2PdHx
可用作储氢材料。
2Pd + XH2
存在的理论疑惑：
缺陷簇 超晶格 新物相 当缺陷在固溶体中彼此相互作用，即形成 缺陷簇，而缺陷簇或可通过生长或通过有序 的方式本身排列起来，即超晶格结构，此时 则生成新的物相。
角（或交角）守恒定律” ------1669年由斯特诺（N.Steno）
首先提出。
玻璃体不会自发的形成多面体外形，当一块玻璃 冷却时，随着温度降低，粘度变大，流动性变小，
固化成表面圆滑的无定形体，与晶体的有棱、有
顶角、有平面的性质完全不同。
4. 晶体的熔点（稳定性）
晶体具有周期性结构，各个部分都按同一方式排列，
可形成（ Mg1-3xAl2x· Mg）O xV’’
2.固溶体的分类
（1）按照杂质原子在固溶体中的位置
取代型固溶体 ----------- 正常格点 例如：金属氧化物中主要发生在金属离子位置上的互换。 填隙型固溶体 ------------ 间隙位置 在固溶体中也可以形成离子空位结构，常由于异价离子取 代或生成添隙离子引起，不是一种独立的固溶体类型。 TiO2-X 可以看为晶体中存在氧空位，因此必存在Ti4+ 和Ti3+，可看成部分Ti3+取代TiO2中的Ti4+所形成的固溶体。
（2）按杂质原子在晶体中的溶解度划分
无限固溶体：指溶质和溶剂两种晶体可以按照任意比例无 限制的相互溶解。 MgO和NiO，可以形成典型的无限固溶体( Mg1-xNix)O 其中 x= 0~1。 有限固溶体：指杂质原子在固体中的溶解度是有限的，存在 一个溶解度极限，也称之为不连续固溶体和部分互溶固溶体。 ( Mg1-xCax)O 就是有限固溶体。 根据取代离子还可分为等价取代固溶体和异价取代固溶体。
当温度升高，热震动加剧，晶体开始熔化时，各部分需要