【正文】 （3）如圖所示。2SiO2，繼續(xù)加熱到1595℃時(shí)會(huì)發(fā)生什么變化？在該溫度下長(zhǎng)時(shí)間保溫達(dá)到平衡，系統(tǒng)的相組成如何？當(dāng)系統(tǒng)生成40％液相時(shí)，應(yīng)達(dá)到什么溫度？在什么溫度下該粘土完全熔融？解：Al2O3根據(jù)題意借助杠桿規(guī)則可以獲得下面關(guān)系式。圖65解：設(shè)A－B二元相圖中組成以質(zhì)量百分?jǐn)?shù)表示。解：可逆多晶轉(zhuǎn)變：β石英←→α石英α石英←→α鱗石英不可逆多晶轉(zhuǎn)變：β方石英←→β石英γ鱗石英←→β石英67C2S有哪幾種晶型？在加熱和冷卻過(guò)程中它們?nèi)绾无D(zhuǎn)變？βC2S為什么能自發(fā)地轉(zhuǎn)變成γC2S？在生產(chǎn)中如何防止βC2S轉(zhuǎn)變?yōu)棣肅2S？解：C2S有、四種晶型，它們之間的轉(zhuǎn)變?nèi)缬覉D所示。影響因素有：，礦物組成不同，顆粒間的作用力也不同?？拷鼉?nèi)層形成的定向排列的水分子層稱(chēng)為牢固結(jié)合水，圍繞在粘土顆粒周?chē)c粘土顆粒形成一個(gè)整體，一起在介質(zhì)中運(yùn)動(dòng)，其厚度約為3－10個(gè)水分子厚。（4）封接件的形狀、尺寸以及表面粗糙度封接件內(nèi)的應(yīng)力大小和分布情況，受到封接件形狀與尺寸的影響。一般玻璃的抗壓強(qiáng)度可以很高，達(dá)到600～1500MPa，而抗拉強(qiáng)度極低僅是抗壓強(qiáng)度的1O%左右。當(dāng)玻璃熔體與金屬封接時(shí)，處于高溫下的玻璃有足夠的粘滯流動(dòng)性。解：，同樣條件下液態(tài)鐵－，問(wèn)接觸角有多大？液態(tài)鐵能否潤(rùn)濕氧化鋁？解：=，所以不能潤(rùn)濕。（2）為什么石英的熔融溫度比方石英的熔融溫度低？第五章答案51略。解：略。418有一種玻璃組成（wt％）為Na2O14％、CaO13％、SiO273％。s時(shí)，T==℃所以工作溫度范圍是：℃~℃（3）熔融范圍粘度一般是10~當(dāng)η=10Pas）至1300℃（η＝s，在800℃是107Pas？解：根據(jù)727℃時(shí)，η=107Pa縮聚釋放的Na2O又能進(jìn)一步侵蝕石英骨架而使其分化出低聚物，如此循環(huán)，直到體系達(dá)到分化縮聚平衡為止。解：（1）晶體中間隙位置是有限的，容納雜質(zhì)質(zhì)點(diǎn)能力10%；（2）間隙式固溶體的生成，一般都使晶格常數(shù)增大，增加到一定的程度，使晶格變得不穩(wěn)定而離解；置換固溶體形成是同號(hào)離子交換位置，不會(huì)對(duì)接產(chǎn)生影響，所以可形成連續(xù)固溶體。固溶體機(jī)械混合物化合物形成原因以原子尺寸“溶解”生成粉末混合原子間相互反映生成相數(shù)均勻單相多相單相均勻化學(xué)計(jì)量不遵守定比定律遵守定比定律化學(xué)組成不確定有幾種混合物就有多少化學(xué)組成確定以AO溶質(zhì)溶解在B2O3溶劑中為例：比較項(xiàng)固溶體化合物機(jī)械混合物化學(xué)組成（x=0～2）AB2O4AO+B2O3相組成均勻單相單相兩相有界面319試闡明固溶體、晶格缺陷和非化學(xué)計(jì)量化合物三者之間的異同點(diǎn)，列出簡(jiǎn)明表格比較。（答：10－3，10－2）解：n/N=exp（E/2RT），R=，T=1000k：n/N=103；T=1500k：n/N=102。（3）電價(jià)因素：外來(lái)雜質(zhì)原子進(jìn)人間隙時(shí)，必然引起晶體結(jié)構(gòu)中電價(jià)的不平衡，這時(shí)可以通過(guò)生成空位，產(chǎn)生部分取代或離子的價(jià)態(tài)變化來(lái)保持電價(jià)平衡。解：位錯(cuò)主要有兩種：刃型位錯(cuò)和螺型位錯(cuò)。氧化物表示法的優(yōu)點(diǎn)在于一目了然的反應(yīng)出晶體的化學(xué)組成，可以按此配料來(lái)進(jìn)行晶體的實(shí)驗(yàn)室合成。221（1）畫(huà)出O2－作面心立方堆積時(shí)，各四面體空隙和八面體空隙的所在位置（以一個(gè)晶胞為結(jié)構(gòu)基元表示出來(lái)）；（2）計(jì)算四面體空隙數(shù)、八而休空隙數(shù)與O2－數(shù)之比解（1）略（2）四面體空隙數(shù)與O2－數(shù)之比為2:1，八面體空隙數(shù)與O2－數(shù)之比為1:1222根據(jù)電價(jià)規(guī)則，在下面情況下，空隙內(nèi)各需填入何種價(jià)數(shù)的陽(yáng)離子，并對(duì)每一種結(jié)構(gòu)舉出—個(gè)例子。212金屬鎂原子作六方密堆積，求它的晶胞體積。25依據(jù)結(jié)合力的本質(zhì)不同，晶體中的鍵合作用分為哪幾類(lèi)？其特點(diǎn)是什么？答：晶體中的鍵合作用可分為離子鍵、共價(jià)鍵、金屬鍵、范德華鍵和氫鍵。氫鍵是兩個(gè)電負(fù)性較大的原子相結(jié)合形成的鍵，具有飽和性。在下面NaCl型結(jié)構(gòu)晶體中，測(cè)得MgS和MnS的晶胞參數(shù)均為a＝（在這兩種結(jié)構(gòu)中，陰離子是相互接觸的）。解：當(dāng)為立方ZnS型結(jié)構(gòu)時(shí)：=當(dāng)為NaCl型結(jié)構(gòu)時(shí)：=2(rMn2++rS2)=2(+)=所以體積變化：=%225鈦酸鋇是一種重要的鐵電陶瓷，其晶型是鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，試問(wèn)：（1）屬于什么點(diǎn)陣？（2）這個(gè)結(jié)構(gòu)中離子的配位數(shù)為若干？（3）這個(gè)結(jié)構(gòu)遵守鮑林規(guī)則嗎？請(qǐng)作充分討論。答：分別為島狀；架狀；單鏈；層狀（復(fù)網(wǎng)）；組群（雙四面體）。34影響置換型固溶體和間隙型固溶體形成的因素有哪些？解：影響形成置換型固溶體影響因素：（1）離子尺寸：15%規(guī)律：1.（R1R2）/R115%不連續(xù)。VCl˙），CaK˙，CaCa，Cai˙˙解：鈉原子空位；鈉離子空位，帶一個(gè)單位負(fù)電荷；氯離子空位，帶一個(gè)單位正電荷；最鄰近的Na+空位、Cl空位形成的締合中心；Ca2+，帶一個(gè)單位正電荷；Ca原子位于Ca原子位置上；Ca2+處于晶格間隙位置。+e’+1/2O2ZnO[ZnO]=[e’]∴PO2[Zni]∝[]∝[]∝[]∝320在面心立方空間點(diǎn)陣中，面心位置的原子數(shù)比立方體項(xiàng)角位置的原子數(shù)多三倍。325某種NiO是非化學(xué)計(jì)量的，如果NiO中Ni3+／Ni2+＝10－4，問(wèn)每1m3中有多少載流子？解：設(shè)非化學(xué)計(jì)量化合物為NixO，Ni2O32+3+y2yyNi3+2yNi2+13yONi3+/Ni2+=2y/（13y）=10x則y=5105，x=1y=，每m3中有多少載流子即為空位濃度：[]=y/（1+x）=105。SiO2玻璃——各向同性。2SiO2熔體結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的區(qū)別。（2）在此溫度下，極冷能形成玻璃。s，=當(dāng)η=1012Pa415試計(jì)算下列玻璃的結(jié)構(gòu)參數(shù)及非橋氧分?jǐn)?shù)。420試簡(jiǎn)述淬火玻璃與退火玻璃在結(jié)構(gòu)與性能上有何差異？解：消除和均衡由溫度梯度產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力的玻璃為退火玻璃，這類(lèi)玻璃不易碎裂且切割方便。則O/Si=（x+2y）/y=∴x=y/2即二者的物質(zhì)量比為1:2時(shí)，O/Si=。56在高溫將某金屬熔于Al2O3片上。燒結(jié)的結(jié)果是粉末顆粒之間發(fā)生粘結(jié)，燒結(jié)體的強(qiáng)度增加，把粉末顆粒的聚集體變成為晶粒的聚結(jié)體，從而獲得所需的物理、機(jī)械性能的制品或材料。這就是說(shuō)，當(dāng)T﹥TM，玻璃具有完全的流動(dòng)性，且不產(chǎn)生應(yīng)力。為此，除選用真空治煉法制得的金屬外，通常可利用在真空中或氫氣中加熱金屬預(yù)先去氣來(lái)消除此因素。如果忽視了形狀與尺寸對(duì)應(yīng)力的影響，則有可能影響到封接件的穩(wěn)定性。粘土與這三種水結(jié)合的狀態(tài)與數(shù)量將會(huì)影響粘土－水系統(tǒng)的工藝性能。一般形式的數(shù)學(xué)表達(dá)式為F＝C－P＋2。如果有錯(cuò)，請(qǐng)指出錯(cuò)在何處？并說(shuō)明理由。所以，組成為含B的量26%，%611圖66是一個(gè)未完成的具有一個(gè)不一致熔化合物并形成固溶體的二元系統(tǒng)相圖。（2）為了保持硅磚的耐火度，要嚴(yán)格防止原料中混如Al203。617將含有MgO和Al2O3的熔體冷卻到一定溫度，然后濾去析出的晶體并對(duì)剩下的液相進(jìn)行分析，得知液相中含MgO為65％，而且知道液相量是物系總量的70％，求原始熔體的組成。解：（1）E為低共熔點(diǎn)P為單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)（2）①熔體M1的冷卻析晶過(guò)程：②熔體M2的冷卻析晶過(guò)程：③熔體M3的冷卻析晶過(guò)程：熔體組成點(diǎn)所在副三角形三個(gè)頂點(diǎn)所代表的晶相違結(jié)晶產(chǎn)物；三晶相對(duì)應(yīng)的初晶區(qū)所包圍的無(wú)變量點(diǎn)為結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)。M：A＝10％、B＝70％、C＝20％；N：A＝10％、B＝20％、C＝70％；P：A＝70％、B＝20％、C＝10％。615在CaO－SiO2和Al2O3－SiO2系統(tǒng)中，SiO2的液相線都很陡，解釋為什么在硅磚生產(chǎn)中可摻入少量CaO做礦化劑不會(huì)降低硅磚的耐火度，而在硅磚中卻要嚴(yán)格防止混入Al2O3，否則便會(huì)使硅磚耐火度大大下降。含B為50mol％的試樣在同一溫度下凝固完畢，其中含40mol％初晶相SA（B）和60mol％（SA（B）＋SB（A））共生體，而SA（B）相總量占晶相總量的50％。69根據(jù)圖64所示的二元系統(tǒng)相圖回解：（1）注明各相區(qū)；（2）寫(xiě)出無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)及其相平衡關(guān)系；（3）寫(xiě)出M1和M2熔體的平衡冷卻析晶過(guò)程；（4）計(jì)算從熔體剛冷至TP溫度及離開(kāi)TP溫度時(shí)系統(tǒng)中存在各相的百分含量。因?yàn)榱骄图訜岬睫D(zhuǎn)變溫度會(huì)轉(zhuǎn)變成三斜晶型，而高溫穩(wěn)定的三斜晶型冷卻到轉(zhuǎn)變溫度又會(huì)轉(zhuǎn)變成六方晶型。試求粘土顆粒平均距離是在引力范圍2nm時(shí)，粘土體積濃度？解：略。和分別為表示第i個(gè)原子在晶體體積內(nèi)和表面上時(shí)，最鄰近的原子的數(shù)目，在面心立方體晶體中在（111）面上為6，在（100）面上為4，在（110），得則：因而，（111）原子密排面上原子能最低。例如玻璃和玻璃光學(xué)研磨封接，以及金屬之間的熔接。退火后的封接件不應(yīng)快速冷卻，因?yàn)榻饘俦炔ＡУ膶?dǎo)熱性好，因而金屬比玻璃冷得快。玻璃和金屬的封接，受許多因素的支配。解：根據(jù)公式，可算得附加壓力為△P=2－8=107Pa對(duì)于液體中的氣泡，氣泡的壓力為P=P0—△P=101325—107﹤0所以該小氣泡不能存在。SiO2玻璃，Y越大，網(wǎng)絡(luò)連接越緊密，強(qiáng)度越大；反之，Y愈小，網(wǎng)絡(luò)空間上的聚集也愈小，結(jié)構(gòu)也變得較松，并隨之出現(xiàn)較大的空隙，結(jié)果使網(wǎng)絡(luò)改變離子的運(yùn)動(dòng)，不論在本身位置振動(dòng)或從一位置通過(guò)網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)隙躍遷到另一位置都比較容易。經(jīng)計(jì)算可知R1=，R2=3，Y1=3，Y2=2Y1Y2，高溫下（1）粘度大，容易形成玻璃，NaCl不具備網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，為典型的離子晶體很難形成玻璃。1/3Al2O3解：（1）根據(jù)公式：退火點(diǎn)544℃，η=1012Pas的粘度時(shí)約要多高的溫度？解：（1）根據(jù)公式：1400℃時(shí)，η=109Pas，T=1400+273=1673K,②聯(lián)立（1），（2）式解得：1016Pa（2）通常堿金屬氧化物（Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O）能降低熔體粘度。42試簡(jiǎn)述硅酸鹽熔體聚合物結(jié)構(gòu)形成的過(guò)程和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。（4）（4）（5）由（5）式得x=（2）（3）式，對(duì)（a）有即（b）有設(shè)：固溶前后晶胞體積不變，則密度變化為：（，分別代表固溶前后密度） 所以，固溶后的密度小于固溶前的密度。（1）圍繞兩個(gè)位錯(cuò)伯格斯回路，最后得伯格斯矢量若干？（2）圍繞每個(gè)位錯(cuò)分別作伯氏回路，其結(jié)果又怎樣？解：略。，計(jì)算單位晶胞MgO的肖特基缺陷數(shù)。（5）電負(fù)性：差值小，形成固熔體。由于間隙較大，電子可在同層中運(yùn)動(dòng)，可以導(dǎo)電，層間分子間力作用，所以石墨比較軟。（3）兩個(gè)相鄰的[SiO4]四面體之間只能共頂而不能共棱或共面連接。解：根據(jù)上圖GO=FO=rmax，AB=BC=AC=AD=BD=CD=2由幾何關(guān)系知：=比Li+的離子半徑rLi+=，所以此時(shí)O2不能互相接觸。29計(jì)算面心立方、密排六方晶胞中的原子數(shù)、配位數(shù)、堆積系數(shù)。 第二章答案21略。答：面心立方格子的單位平行六面體上所有結(jié)點(diǎn)為：（000）、（001）（100）（101）（110）（010）（011）（111）（0）（0）（0）（1）（1）（1）。求：（1）計(jì)算負(fù)離子彼此接觸時(shí)，四面體空隙所能容納的最大陽(yáng)離子半徑，并與書(shū)末附表Li＋半徑比較，說(shuō)明此時(shí)O2－能否互相接觸；（2）根據(jù)離子半徑數(shù)據(jù)求晶胞參數(shù)；（3）求Li2O的密度。（2）[SiO4]四面體的每個(gè)頂點(diǎn)，即O2離子最多只能為兩個(gè)[SiO4]四面體所共用。解：石墨與滑石和高嶺石比較，石墨中同層C原子進(jìn)行SP2雜化，形成大Π鍵，每一層都是六邊形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。（4）場(chǎng)強(qiáng)因素。（4）AgAgVAg’+Agi314圖31是晶體二維圖形，內(nèi)含有一個(gè)正刃位錯(cuò)和一個(gè)負(fù)刃位錯(cuò)。解：（a）Al3+為填隙離子：缺陷反應(yīng)為：　（1）固溶式分子式：（b）Al3+為置換離子：缺陷反應(yīng)為：（2）固溶式分子式：（3）取100g試樣為基準(zhǔn)：（為摩爾數(shù)）（m為摩爾數(shù)）∴MgO中固溶18%wt的Al2O3后的分子式為：晶胞質(zhì)量對(duì)于間隙固溶體，其化學(xué)式Ca2yCe1yO2，O2不同，2/2/∴2/同理可得實(shí)測(cè)密度為d=，接近于d2∴形成間隙固溶體，存在間隙Ca離子第四章答案41略。隨溫度降低，熔體粘度按指數(shù)關(guān)系遞增。s，T=1000+273=1273K,①1000℃時(shí)，η=107Pa請(qǐng)回解：（1）粘性流動(dòng)活化能是多少？（2）為了易于成形，玻璃達(dá)到105Pa求：（1）這種玻璃粘性流動(dòng)的活化能；（2）它的工作范圍；（3）它的熔融范圍。SiO2；（3）Na2OSiO2；（3）NaCl解：（1）最容易形成玻璃，（3）最不容易形成玻璃。對(duì)于Na2O解：（1）根據(jù)公式，可算得△P=2－6=104N（2）根據(jù)開(kāi)爾文方程，簡(jiǎn)化為查得苯的密度為879kg/m3將已知數(shù)據(jù)代入公式右邊===苯滴上的蒸氣壓與平面上苯液飽和蒸氣壓之比==510 20℃時(shí)，水的飽和蒸氣壓力為2338Pa，求半徑為10－9m的水滴在20℃時(shí)的飽和蒸氣壓為多少？解：根據(jù)公式，可算得△P=2－9=108N/m2根據(jù)開(kāi)爾文方程，簡(jiǎn)化為，將已知條件代入可算得：=P=6864Pa最后算得半徑為10－9m的水滴在20℃時(shí)的飽和蒸氣壓P為6864Pa511若在101325Pa，100℃的水中產(chǎn)生了一個(gè)半徑為10－8m的小氣泡，問(wèn)該小氣泡能否存在并長(zhǎng)大？此時(shí)水的密度為958kg/m3。粘附作用可通過(guò)兩相相對(duì)滑動(dòng)時(shí)的摩擦、固體粉末的聚集和燒結(jié)等現(xiàn)象表現(xiàn)出來(lái)。為了使玻璃消除永久應(yīng)力，封接件需經(jīng)退火，良好的退火對(duì)封接質(zhì)量有著重要的意義。在封接界面附近有兩類(lèi)情況：一類(lèi)是兩種不同材料之間的封接，在交界面直接產(chǎn)生相互擴(kuò)散。519根據(jù)圖513和表52可知，具有面心立方晶格不同晶面（110）、（10