【正文】 于C原子之間是共價鍵，具有方向性和飽和性，每個C原子只與4個C原子形成價鍵（緊密相鄰），所以并沒有達(dá)到緊密堆積（緊密堆積時每個原子同時與12個原子緊密相鄰），其晶體結(jié)構(gòu)內(nèi)部存在很多空隙。（b）滑移方向與位錯線垂直的位錯稱為刃型位錯。試舉例寫出CaCl2中Ca2+置換KCl中K+或進(jìn)入到KCl間隙中去的兩種點缺陷反應(yīng)表示式。當(dāng)CaCl2中Ca2+置換KCl中K+而出現(xiàn)點缺陷，其缺陷反應(yīng)式如下：CaCl2++2ClClCaCl2中Ca2+進(jìn)入到KCl間隙中而形成點缺陷的反應(yīng)式為：CaCl2+2 +2ClCl，所謂位置平衡、電中性、質(zhì)量平衡是指什么？解：位置平衡是指在化合物MaXb中，M格點數(shù)與X格點數(shù)保持正確的比例關(guān)系，即M：X=a：b。 （b）如果MgO晶體中，含有百萬分之一mol的Al2O3雜質(zhì)，則在1600℃時，MgO晶體中是熱缺陷占優(yōu)勢還是雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢？說明原因。解：根據(jù)熱缺陷濃度公式：exp（－）由題意 △G=84KJ/mol=84000J/mol則 exp（）其中R=其缺陷濃度為：%＝ %、壓力大小相關(guān)，如果增大周圍氧氣的分壓，非化學(xué)計量化合物Fe1xO及Zn1+xO的密度將發(fā)生怎樣變化？增大？減少？為什么？解：（a）非化學(xué)計量化合物Fe1xO，是由于正離子空位，引起負(fù)離子過剩：2Fe Fe+ O2(g)→2Fe+ V+OOO2(g)→OO + V+2h按質(zhì)量作用定律，平衡常數(shù)K=由此可得[V]﹠ PO1/6即：鐵空位的濃度和氧分壓的1/6次方成正比，故當(dāng)周圍分壓增大時，鐵空位濃度增加，晶體質(zhì)量減小，則Fe1xO的密度也將減小。（b）求其缺陷濃度表達(dá)式。 表41 刃型位錯和螺型位錯的異同點　刃型位錯螺型位錯與柏格斯矢量的位置關(guān)系柏格斯矢量與刃性位錯線垂直柏格斯矢量與螺型位錯線平行位錯分類刃性位錯有正負(fù)之分螺形位錯分為左旋和右旋位錯是否引起晶體畸變和形成應(yīng)力場引起晶體畸變和形成應(yīng)力場，且離位錯線越遠(yuǎn)，晶格畸變越小引起晶體畸變和形成應(yīng)力場，且離位錯線越遠(yuǎn)，晶格畸變越小位錯類型只有幾個原子間距的線缺陷只有幾個原子間距的線缺陷第五章 固溶體習(xí)題與解答。若此值在15～30%時，可以形成有限置換型固溶體。離子的電價因素只有離子價相同或復(fù)合替代離子價總和相同時，才可能形成連續(xù)置換型固溶體。表51 固溶體、化合物和機(jī)械混合物比較（以AO溶質(zhì)溶解在B2O3溶劑中為例）比 較 項固 溶 體化 合 物機(jī) 械 混 合 物化學(xué)組成B2xAxO(x =0～2)AB2O4AO+B2O3相組成均勻單相單相兩相有界面、晶格缺陷和非化學(xué)計量化合物三者之間的異同點。（a）判斷方程的合理性。這樣即可寫出一組缺陷方程。因而間隙型缺陷在離子晶體中（除螢石型）較少見。試寫出缺陷反應(yīng)方程（置換型）及化學(xué)式。、Al2O3和Cr2O3，其正、。（b）對于MgO－Cr2O3系統(tǒng)，由于結(jié)構(gòu)類型相差較大，前者為NaCl型，后者為剛玉型。(a) Al3+為間隙離子， (b) Al3+為置換離子。CaF2是螢石型晶體，單位晶胞內(nèi)含有4個螢石分子。 62 簡述影響熔體粘度的因素？ 答：影響熔體粘度的主要因素：溫度和熔體的組成。它們分散在無定形介中質(zhì)，晶子向無定形部分過渡是逐漸完成時，二者沒有明顯界限。 ⑵單鍵強(qiáng)：單鍵強(qiáng)即為各種化合物分解能與該種化合物配位數(shù)的商。即凡氧化物的單鍵能/熔點﹥。它們的結(jié)構(gòu)有什么不同？ 答：利用X—射線檢測。 硅膠—疏松多孔。 66 有兩種不同配比的玻璃，其組成如下： 序號 Na2O(wt%) Al2O3(wt%) SiO2(wt%) 1 8 12 80 2 12 8 80 67 在SiO2中應(yīng)加入多少Na2O，使玻璃的O/Si=，此時析晶能力是增強(qiáng)還是削弱？ 解：設(shè)加入x mol的Na2O，而SiO2的量為y mol。 68 有一種平板玻璃組成為14Na2O—13CaO—73SiO2（wt%重量百分比），, 計算玻璃的原子堆積系數(shù)（AFP）為多少？計算該玻璃的結(jié)構(gòu)參數(shù)值？ 石英玻璃是硅氧四面體[SiO4]以頂角相連而組成的三維架狀結(jié)構(gòu)。B2O3是網(wǎng)絡(luò)形成劑。例如：硼酐是唯一能用以制造有吸收慢中子的氧化物玻璃；氧化硼玻璃的轉(zhuǎn)化溫度比硅酸鹽玻璃低得多；硼對中子射線的靈敏度高，硼酸鹽玻璃作為原子反應(yīng)堆的窗口對材料起屏蔽中子射線的作用。致使B2O3玻璃從原來二度空間層狀結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)變?yōu)槿瓤臻g的架狀結(jié)構(gòu)，從而加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并使玻璃的各種物理性能變好。 72 MgO—Al2O3—SiO2系統(tǒng)的低共熔物放在Si3N4 陶瓷片上，在低共熔溫度下，液相的表面張力為900103N/m，液體與固體的界面能為600103N/m，176。 γSV=γSL+γLVCOSθ=600103+900103=103N/m ⑵已知φ=60176。 ∴液態(tài)銀不能濕潤氧化鋁瓷件表面，但可以通過降低γSL使其小于γSV，從而達(dá)到濕潤的目的。則粗糙度越大，越不利于濕潤。根據(jù)相互作用力的性質(zhì)不同，可分為物理吸附和化學(xué)吸附兩種。 76 什么是晶界結(jié)構(gòu)？ 答：晶界結(jié)構(gòu)是指晶界在多晶體中的形狀、結(jié)構(gòu)和分布。 第十章 相平衡1. 解釋下列名詞：凝聚系統(tǒng)，介穩(wěn)平衡，低共熔點，雙升點，雙降點，馬鞍點，連線規(guī)則，切線規(guī)則，三角形規(guī)則，重心規(guī)則。雙升點：處于交叉位的單轉(zhuǎn)熔點。切線規(guī)則：將界線上某一點所作的切線與相應(yīng)的連線相交，如交點在連線上，則表示界線上該處具有共熔性質(zhì)；如交點在連線的延長線上，則表示界線上該處具有轉(zhuǎn)熔性質(zhì)，遠(yuǎn)離交點的晶相被回吸。如果加熱速度過快，則a －石英過熱而在1600℃時熔融。加熱時g －鱗石英仍在原轉(zhuǎn)變溫度以同樣的速度先后轉(zhuǎn)變?yōu)閎 －鱗石英和a －鱗石英。雖然它是介穩(wěn)態(tài)，由于粘度很大在常溫下可以長期不變。而理論和實踐證明，在給定的溫度范圍，具有最小蒸汽壓的相一定是最穩(wěn)定的相。故選擇Na2O能與SiO2在800℃的低溫下形成均一的二元氧化物玻璃?！〗猓涸O(shè)C2中B含量為x, ，由題意得：　　所以C1組成B含量為26％，％。 （α＋β）共生體，而α相總量占晶相總量的50%。x=％y=％z=％由此可確定C、D、E三點的位置，從而繪出其草圖。連接配料（1）與配料（2）的組成點，按杠桿規(guī)則求其混合后的組成點。組成點n在SC連線上，請分析它的析晶路程。 S6＋S5F為雙轉(zhuǎn)熔點：L 174。( 注：S、E 在一條直線上)。 解：⑴、⑵見圖解； ⑶見下表：表1014 Na2OCaOSiO2系統(tǒng)富硅部分的無變量點的性質(zhì)圖中點號相平衡平衡性質(zhì)平衡溫度（℃）化學(xué)組成（wt％）Na2OAl2O3SiO21LNS+NS2+N2CS3低共熔點8212L+NC2S3 NS2+N2CS3雙升點8273L+NC2S3 NS2+NC3S6雙升點7854L+NC3S6 NS2+NCS5雙升點7855L NS2+N3S8+ NCS5低共熔點7556L N3S8+ NCS5+S（石英）低共熔點7557L +S（石英）+NC3S6 NCS5雙降點8278α石英α磷石英（存在L及NC3S6）晶型轉(zhuǎn)變8709L+βCS NC3S6 +S（石英）雙升點103510L+βCS NC2S3 + NC3S6雙升點103511αCSβCS（存在L及α磷石英）晶型轉(zhuǎn)變111012αCSβCS（存在L及NC2S3）晶型轉(zhuǎn)變1110?。?）M點位于△NC3S6－NS2－NCS5內(nèi)，在4點析晶結(jié)束，最終晶相為：NC3SNS2NCS5。6SiO2）39%，脫水高嶺土（Al2O3晶格擴(kuò)散：原子或離子在晶體結(jié)構(gòu)中不斷地改變位置而出現(xiàn)由一處向另一處的無規(guī)則遷移運(yùn)動，稱為晶格擴(kuò)散?；U(kuò)散：兩種或兩種以上的原子或離子同時參與的擴(kuò)散。（已知MgO肖特基缺陷形成能為6eV）Mg2+離子在MgO 晶體中以空位機(jī)構(gòu)擴(kuò)散，MgO 中肖特基空位濃度： 式中E 為空位生成能， E=6ev ；MgO的熔點Tm=3098k。 115 定性分析：當(dāng)NaCl 中溶有小量ZnCl2 時，的擴(kuò)散系數(shù)一方面受缺陷濃度（Schottky缺陷：）影響，另一方面受由于引入Zn2+而形成的空位濃度影響。定量計算： 106（mol） 106(mol)=若要NaCl中Schottky缺陷濃度達(dá)到106，則溫度必須大于由下式所決定的臨界溫度Tc：即后，離子本征擴(kuò)散占優(yōu)勢?；U(kuò)散系數(shù)有下面所謂的Darken方程得到聯(lián)系：式中，分別表示二元體系各組成摩爾分?jǐn)?shù)濃度和自擴(kuò)散系數(shù)。多晶材料由不同取向的晶粒相接合而構(gòu)成，因此晶粒與晶粒之間存在原子排列非常紊亂、結(jié)構(gòu)非常開放的晶界區(qū)域，在某些氧化物晶體材料中，晶界對離子的擴(kuò)散有選擇性的增強(qiáng)作用。117 ① T:563℃(836k) 450℃(723k) D:3104cm2/sec 104cm2/sec 3104=D0exp(Q/836R) 104=D0exp(Q/723R) R= 聯(lián)立求解可得：D0=, Q=② 空位間隙擴(kuò)散系數(shù)有如下表達(dá)式：在空位機(jī)構(gòu)中，空位來源于晶體結(jié)構(gòu)中本征熱缺陷，結(jié)點原子成功躍遷到空位中的頻率與原子成功躍過能壘的次數(shù)和該原子周圍出現(xiàn)空位的幾率有關(guān)，故空位擴(kuò)散活化能由空位形成能和空位遷移能兩部分組成。其中和分別為本征空位濃度和雜質(zhì)空位濃度。119 a)貧鐵的Fe3O4相當(dāng)于 FeO+少許Fe2O3，其結(jié)構(gòu)式可寫成：Fe1xO；相應(yīng)的缺陷方程式為： b)鐵過剩的Fe2O3相當(dāng)于Fe2O3+少許FeO，其結(jié)構(gòu)式可寫成：Fe2+xO3；相應(yīng)的缺陷反應(yīng)式為： 1110 a)若反應(yīng)僅通過、互擴(kuò)散進(jìn)行，氧離子不發(fā)生遷移，則可認(rèn)為標(biāo)志物不發(fā)生移動。但實際上這種固相反應(yīng)的機(jī)理是難以令人相信的。然而實驗中也常出現(xiàn) （此處D用示蹤法測定），造成這種偏差的主要原因是：1）導(dǎo)電機(jī)制和擴(kuò)散機(jī)制不完全相同；2）晶體中可能有參與擴(kuò)散但不參與導(dǎo)電的中性復(fù)合體。玻璃分相：一個均勻的玻璃相在一定的溫度和組成范圍內(nèi)有可能分成兩個互不溶解或部分溶解的玻璃相（或液相），并相互共存，這種現(xiàn)象稱為玻璃的分相。122 將（1）式代入 得到 令 則 123 將rc代入 124 設(shè)臨界球形粒子半徑為γk v 得 ——新相界面能新相分子數(shù)i為： 125 (1) 1000℃時 900℃時 （2） 126 亞穩(wěn)分解：亞穩(wěn)區(qū)發(fā)生的分相稱為亞穩(wěn)分解。玻璃分相及其形貌幾乎對玻璃的所有性質(zhì)有影響，在Na2OSiO2系統(tǒng)玻璃中，當(dāng)富鈉相連續(xù)時，其電阻和粘度低，而當(dāng)富硅相連續(xù)時其電阻與粘度均可高幾個數(shù)量級，其電阻近似于高SiO2端組成玻璃的數(shù)值。在這一區(qū)域內(nèi)，兩個速率都有一個較大的數(shù)值。若大，控制在成核率較大處析晶，則往往容易獲得晶粒多而尺寸小的細(xì)晶，如搪瓷中TiO2析晶；若小，控制在生長速率較大處析晶則容易獲得晶粒少而尺寸大的粗晶，如陶瓷結(jié)晶釉中的大晶花。出現(xiàn)這一現(xiàn)象的熱力學(xué)基礎(chǔ)是因為對純固相反應(yīng)來說，反應(yīng)的熵變S往往很小以致趨于零，所以反應(yīng)自由焓變化。132 當(dāng)CaCO3:MoO3值逐漸從1:1升高到15:1以及CaCO3顆粒逐漸變細(xì)后，MoO3升華到CaCO3表面反應(yīng)所生成的產(chǎn)物擴(kuò)散層很薄，故擴(kuò)散極為迅速。②反應(yīng)物A是擴(kuò)散相，即A成分總是包圍著B的顆粒，而且A、B與產(chǎn)物是完全接觸，反應(yīng)自球面向中心進(jìn)行。金斯特林格方程能夠描述轉(zhuǎn)化率很大情況下的固相反應(yīng)。兩者配合將最有利于MgAl2O4生成。（2）由于分解反應(yīng)等溫線在小分解率范圍(50%)內(nèi)表現(xiàn)出線性，故可認(rèn)為這一分解反應(yīng)屬界面控制的反應(yīng)。b反應(yīng)顯然受