【正文】 的趨勢； 圖（7）圖（8）答案1 、解：有問題，根據(jù)相律，F(xiàn)=CP+2=1P+2=3P，系統(tǒng)平衡時，F(xiàn)=0 ，則P=3 ，硫系統(tǒng)只能是三相平衡系統(tǒng)。對于單元系統(tǒng)相圖，要求掌握點、線、區(qū)間的性質(zhì)，會寫無變量點的平衡式子；對于二元系統(tǒng)相圖，要求掌握點、線、區(qū)間的性質(zhì)，會寫無變量點的平衡式子，掌握冷卻結(jié)晶過程的分析以及過程量的計算；對于三元系統(tǒng)相圖，要求掌握點、線、區(qū)間的性質(zhì)，會寫無變量點的平衡式子，掌握冷卻結(jié)晶過程的分析以及過程量的計算。如果要使瓷器中僅含有 40 ％莫來石晶相及 60 ％的玻璃相、原料中應含 K2O 若干 ? 若僅從長石石中獲得， K2O 原料中長石的配比應是多少 ? 21 ．高鋁水泥的配料通常選擇在CA相區(qū)范圍內(nèi)，生產(chǎn)時常燒至熔融后冷卻制得，高鋁水泥主要礦物CA ，而C2AS 沒有水硬性，因此希望水泥中不含 C2AS 。 19 ．計算含 50 ％高嶺石， 30 ％長石， 20 ％石英的一個瓷器配方在 1250 ℃ 燒成達到平衡時的相組成及各相的相對量。而當液相達到 45 ％時，將使瓷坯變形，成為過燒。2H20 和 CaCO3) 配料，能否得到該水泥的組成點 ? 為什么 ? 若不能，需要加入何種原料 ? 并計算出所需各種原料的百分含量。 (2) 為了得到較高的 C2S 含量，題 (1) 組成的水泥燒成后急冷好，還是緩冷讓其充分結(jié)晶好 ? (3) 欲得到題 (1) 組成的水泥，若只用高嶺土和石灰石 (Al2O3 15 ．對課本的 MgOAl2O3Si02系統(tǒng)和 K2O —Al2O3SiO2 系統(tǒng)相圖劃分副三角形。 14 ． 比較各種三元無變量點 ( 低共熔點，雙升點，雙降點，過渡點和多晶轉(zhuǎn)變點 ) 的特點。并總結(jié)判斷結(jié)晶產(chǎn)物和結(jié)晶過程結(jié)束點的規(guī)律； (5) 計算熔體 l 結(jié)晶結(jié)束時各相百分含量，若在第三次結(jié)晶過程開始前將其急冷卻 ( 這時液相凝固成為玻璃相 ) 各相的百分含量又如何 ?( 用線段表示即可 ) ； (6) 加熱組成 2 的三元混合物將于哪一點溫度開始出現(xiàn)液相 ? 在該溫度下生成的最大液相量是多少 ? 在什么溫度下完全熔融 ? 寫出它的加熱過程。 10 ．如圖(5) ABC 三元系統(tǒng)相圖，根據(jù)相圖回答下列問題： 1 ．在圖上劃分副三角形、用箭頭表示各條界線上溫度下降方向及界線的性質(zhì)； 2 ．判斷化合物 D 、 M 的性質(zhì)； 3 ．寫出各三元無變量點的性質(zhì)及其對應的平衡關系式； 4 ．寫出組成點 G 在完全平衡條件下的冷卻結(jié)晶過程； 5 ．寫出組成點 H 在完全平衡條件下進行加熱時，開始出現(xiàn)液相的溫度和完全熔融的溫度；寫出完全平衡條件下進行冷卻，結(jié)晶結(jié)束時各物質(zhì)的百分含量（用線段比表示）。設有組成為： A ： 35 ％， B ： 35 ％， C ： 30 ％的熔體，試確定其在圖中的位置。 (4) 計算第一次析晶過程析出晶相的百分數(shù)是多少 ? 第二次析晶過程 結(jié)束時，系統(tǒng)的相組成如何 ? 結(jié)晶結(jié)束時系統(tǒng)的相組成又如何 ? 8 ．圖 (3) 為生成二個一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)，據(jù)圖回答下列問題： (1) 可將其劃分為幾個簡單的三元系統(tǒng) ? (2) 標出圖中各邊界及相區(qū)界線上溫度下降方向， (3) 判斷各無變量點的性質(zhì)，并將它們的平衡特征式子表示出來。2SiO2，繼續(xù)加熱到 1595 ℃時會發(fā)生什么變化？在這溫度下長時間保溫達到平衡，系統(tǒng)的相組成如何？當系統(tǒng)生成 40 ％液相時，應達到什么溫度？在什么溫度下該粘土完全熔融 ? 7 ．圖（２）是最簡單的三元系統(tǒng)投影圖，圖中等溫線從高溫到低溫的次序是 t 6 t 5 t 4 t 3 t 2 t 1 根據(jù)此投影圖回答： (1) 三個組分 A 、 B 、 C 熔點的高低次序是怎樣排列的。 2SiO2 5 ．在 CaOSiO2系統(tǒng)與 Al2O3SiO2系統(tǒng)中SiO2的液相線都很陡，為什么在硅磚中可摻人約 2 ％的 CaO 作礦化劑而不會降低硅磚的耐火度，但在硅磚中卻要嚴格防止原料中混入 Al2O3 否則會使硅磚耐火度大大下降。 4 ．根據(jù)Al2O3—SiO2 系統(tǒng)相圖說明： (1) 鋁硅質(zhì)耐火材料，硅磚 ( 含 SiO298 ％ ) 、粘土磚 ( 含 Al2O3 35 ～50 ％) 、高鋁磚 ( 含 Al2O3 60 ～ 90 ％ ) 、剛玉磚 ( 含 Al2O390 ％ ) 內(nèi)，各有哪些主要的晶相。 KE 是晶型 I 的升華曲線； GF 是晶型 II 的升華曲線； JG 是晶型Ⅲ的升華曲線，回答下列問題： (1) 在圖中標明各相的相區(qū)，并把圖中各無變點的平衡特征用式子表示出來。 第六章 相平衡與相圖1 ．固體硫有兩種晶型 ( 單斜硫、斜方硫 ) ，因此硫系統(tǒng)可能有四個相，如果某人實驗得到這四個相平衡共存，試判斷這個實驗有無問題。(2)γss=2cos 900=+600=900erg/cm2+γls=。cos45 176。+ γls，2xγlscos45 176。不能潤濕。 739。(104)3=1N=1011, =h= =107m = 。但實際上，兩個相鄰晶粒的表面層上的原子間存在相互作用，且很強（兩者都力圖使晶界上質(zhì)點排列符合于自己的取向，所以晶界上原子形成某種過渡的排列方式，與晶格內(nèi)卻不同，晶界上原子排列疏松，處于應力畸變狀態(tài)，晶界上原子比晶界內(nèi)部相同原子有較高的能量），這種作用部分抵消了表面質(zhì)點的剩余的鍵力。5 、解：結(jié)構相同而取向不同的晶體相互接觸，其接觸界面稱晶界。粘附：指兩個發(fā)生接觸的表面之間的吸引，發(fā)生在固液界面上；銅絲放在空氣中，其表面層被吸附膜（氧化膜）所覆蓋，焊錫焊接銅絲時，只是將吸附膜粘在一起，錫與吸附膜粘附的粘附功小，銼刀除去表面層露出真正銅絲表面（去掉氧化膜），錫與銅相似材料粘附很牢固。3 、解：吸附：固體表面力場與被吸附分子發(fā)生的力場相互作用的結(jié)果，發(fā)生在固體表面上，分物理吸附和化學吸附；固體：能承受剪切應力，外力的作用表現(xiàn)為表面積的增加和部分的塑性形變，表面張力與表面能不等。液體：不能承受剪應力，外力所做的功表現(xiàn)為表面積的擴展，因為表面張力與表面能數(shù)量是相同的；表面能：恒溫、恒壓、恒組成情況下，可逆地增加物系表面積須對物質(zhì)所做的非體積功稱為表面能；J/m2 =N/m 復 習 提 綱 1 ．基本概念：表面、晶界、相界、弛豫表面、重構表面、黏附、潤濕、吸附 2 ．固體是如何降低系統(tǒng)的表面能的，為什么相同組成的固體的表面能總是高于液體的表面能； 3 ．固體的表面力場的分類和本質(zhì)，晶體的表面結(jié)構特點，表面粗糙度、表面微裂紋對表面力場的影響； 4 ．固體的界面行為對固體表面結(jié)構和性質(zhì)的影響；粗糙表面的潤濕行為；答案 1 、解：表面張力：垂直作用在單位長度線段上的表面緊縮力或?qū)⑽矬w表面增大一個單位所需作的功；σ=力/總長度N/m求Si3N4的晶界能。 (1) 求Si3N4的表面張力。假如沒有液態(tài)硅酸鹽時，氧化物－氧化物界面的界面張力為 1000dyn/cm ，試計算氧化物的表面張力。 8 ．真空中Al2O3的表面張力約為900erg／cm2，液態(tài)鐵的表面張力為1729erg/cm2，同樣條件下，界面張力 ( 液態(tài)鐵—氧化鋁 ) 約為 2300erg/cm2，問接觸角有多大 ? 液態(tài)鐵能否潤濕氧化鋁 ?9 ．表面張力為500erg/cm2的某液態(tài)硅酸鹽與某種多晶氯化物表面相接觸，接觸角θ =45 176。 4 ．方鎂石的表面能為1000爾格/cm2，求將其粉碎為1u顆粒時，每克需能量多少卡 ? 5 ．試說明晶界能總小于兩個相鄰晶粒的表面能之和的原因。第五章 表面結(jié)構與性質(zhì)1 ．什么叫表面張力和表面能 ? 在固態(tài)下和液態(tài)下這兩者有何差別 ? 2 ．一般說來，同一種物質(zhì)，其固體的表面能要比液體的表面能大，試說明原因。解：當數(shù)量不多的堿金屬氧化物同B2O3一起熔融時，堿金屬所提供的氧不像熔融SiO2玻璃中作為非橋氧出現(xiàn)在結(jié)構中，而是使硼氧三角體轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓸蜓踅M成的硼氧四面體，致使B2O3玻璃從原來兩度空間的層狀結(jié)構部分轉(zhuǎn)變?yōu)槿瓤臻g的架狀結(jié)構，從而加強了網(wǎng)絡結(jié)構，并使 玻璃的各種物理性能變好。微晶學說強調(diào)了玻璃結(jié)構的不均勻性、不連續(xù)性及有序性等方面特征，成功地解釋了玻璃折射率在加熱過程中的突變現(xiàn)象。但玻璃的網(wǎng)絡與晶體的網(wǎng)絡不同，玻璃的網(wǎng)絡是不規(guī)則的、非周期性的，因此玻璃的內(nèi)能比晶體的內(nèi)能要大。解：微晶學說：玻璃結(jié)構是一種不連續(xù)的原子集合體，即無數(shù)“晶子”分散在無定形介質(zhì)中；“晶子”的化學性質(zhì)和數(shù)量取決于玻璃的化學組成，可以是獨立原子團或一定組成的化合物和固溶體等微晶多相體，與該玻璃物系的相平衡有關；“晶子”不同于一般微晶，而是帶有晶格極度變形的微小有序區(qū)域，在“晶子”中心質(zhì)點排列較有規(guī)律，愈遠離中心則變形程度愈大；從“晶子”部分到無定形部分的過渡是逐步完成的，兩者之間無明顯界限。5.解：在熔體結(jié)構中，不O/Si比值對應著一定的聚集負離子團結(jié)構，如當O/Si比值為2時，熔體中含有大小不等的歪扭的[SiO2]n聚集團（即石英玻璃熔體）；隨著O/Si比值的增加，硅氧負離子集團不斷變小，當O/Si比值增至4時，硅氧負離子集團全部拆散成為分立狀的[SiO4]4，這就很難形成玻璃。解：Na2OSiO2系統(tǒng)中，SiO2含量增加，η增大，σ減??；因為SiO2含量增加，聚合離子團尺寸增大，遷移阻力增大，η增大，e/r減小，相互作用力減小，σ減??；ROSiO2系統(tǒng)中，SiO2含量增加，η增大，σ減小；因為無SiO2時ROO2系統(tǒng)η很低，表面張力大；加入SiO2，系統(tǒng)中出現(xiàn)聚合離子團，SiO2增加，聚合離子團尺寸增大，數(shù)目增大，η增大，σ減小。9．試述微晶學說與無規(guī)則網(wǎng)絡學說的主要觀點，并比較兩種學說在解釋玻璃結(jié)構上的共同點和分歧。 6．網(wǎng)絡外體(如Na2O)加到SiO2熔體中，使氧硅比增加，當O/Si≈～3時，即達到形成玻璃的極限，O/Si3時，則不能形成玻璃，為什么? 7．按照在形成氧化物玻璃中的作用，把下列氧化物分為網(wǎng)絡變體，中間體和網(wǎng)絡形成體： SiO2，Na2O，B2O3，CaO，Al2O3，P2O5，K2O，BaO。4．說明在一定溫度下同組成的玻璃比晶體具有較高的內(nèi)能及晶體具有一定的熔點而玻璃體沒有固定熔點的原因。第四章 非晶體結(jié)構與性質(zhì)1．試述石英晶體、石英熔體、Na2O?2SiO2熔體結(jié)構和性質(zhì)上的區(qū)別。d置==；（2）對于間隙固溶體，其化學式Ca2yZr1yO2，O2不同，2/∴2/晶胞質(zhì)量有因為ZrO2屬于螢石結(jié)構，晶胞分子數(shù)Z=4，晶胞中有Ca2+、Zr4+、O2三種質(zhì)點。2解：MgOAL2O3：r大r小/ r大=15%，即rMg、rAl半徑相差大，MgO（NaCl型）、AL2O3（剛玉）結(jié)構類型差別大，形成有限固溶體；PbTiO3PbZrO3形成無限固溶體，因為盡管Ti4+、Zr4+半徑相差較大（15. 28）,但都是（ABO3）鈣鈦礦型結(jié)構，Ti4+、Zr4+都填充八面體空隙，該空隙體積較大，可填入的陽離子的半徑r值可在一定范圍內(nèi)變化，而不至于使結(jié)構變化。2yy2解：設非化學計量化合物為NixO，Ni2O32NiNi1解：（1）晶體中間隙位置是有限的，容納雜質(zhì)質(zhì)點能力≤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離子交換位置，不會對接產(chǎn)生影響，所以可形成連續(xù)固溶體。xAl2xMg13xOx==1解：Fe1xS中存在Fe空位，VFe’’非化學計量，存在h + 3OO + OMg’’固溶體化學式：Al2xMg12xO1+x將化學式與組成式一一對應，求出待定參數(shù)x，由于O2的量不同，將O2的量化為1+xMg12x/1+xOx=，2xXAL2O32ALMg] ∝PO21/61略。] ∝PO21/6[VO]∝PO21/6[Oi’’] ∝PO21/6[Zni熱缺陷——本征缺陷；固溶體——非本征缺陷；1解：1解：不能，在大角度晶界中，原子排列接近于無序的狀態(tài)，而位錯之間的距離可能只有一、兩個原子的大小，不適用于大角度晶界。解：排斥，張應力重疊，壓應力重疊。ρ解：刃位錯：位錯線垂直于位錯線垂直于位錯運動方向；螺位錯：位錯線平行于 位錯線平行于位錯運動方向。[ VFe’’]PO2]/PO21/2=4[OO][ VFe’’]3/ PO21/2 , [ VFe’’] ∝PO21/6，∴[Zni∴PO2 + e’+ 1/2O2 ZnO , [ZnO]=[e’]，yFe3+2yFe2+13yO，X=1y==,[VFe’’]===102解：Zn(g)Zni2y + 3OO + VFe’’解：n/N=exp(E/2RT)，R=，T=1000k：n/N=103；T=1500k：n/N=102。解：（a）根據(jù)熱缺陷濃度公式 n/N=exp(E/2