【正文】 %連續(xù)。（2）離子價：電價相同，形成連續(xù)固熔體。（4）場強因素。差值大形成化合物。（2）晶體（基質(zhì)）結(jié)構(gòu)：離子尺寸是與晶體結(jié)構(gòu)的關(guān)系密切相關(guān)的，在一定程度上來說，結(jié)構(gòu)中間隙的大小起了決定性的作用。（3）電價因素：外來雜質(zhì)原子進人間隙時，必然引起晶體結(jié)構(gòu)中電價的不平衡，這時可以通過生成空位，產(chǎn)生部分取代或離子的價態(tài)變化來保持電價平衡。解：影響有：（1）穩(wěn)定晶格，阻止某些晶型轉(zhuǎn)變的發(fā)生；（2）活化晶格，形成固溶體后，晶格結(jié)構(gòu)有一定畸變，處于高能量的活化狀態(tài)，有利于進行化學(xué)反應(yīng)；（3）固溶強化，溶質(zhì)原子的溶入，使固溶體的強度、硬度升高；（4）形成固溶體后對材料物理性質(zhì)的影響：固溶體的電學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)等物理性質(zhì)也隨成分而連續(xù)變化，但一般都不是線性關(guān)系。VCl˙，（VNa39。37寫出下列缺陷反應(yīng)式：（l）NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶體；（2）CaCl2溶入NaCl中形成空位型固溶體；（3）NaCl形成肖特基缺陷；（4）Agl形成弗倫克爾缺陷（Ag+進入間隙）。（2）CaCl2CaNa（4）AgAgVAg’+Agi解：設(shè)有缺陷的MgO晶胞的晶胞分子數(shù)為x，晶胞體積V=（）3，x=ρVN0/M=,單位晶胞的肖脫基缺陷數(shù)=4x=。解：Mg占據(jù)四面體空隙，Li占據(jù)八面體空隙。（答：10－3，10－2）解：n/N=exp（E/2RT），R=，T=1000k：n/N=103；T=1500k：n/N=102。（答：10－5；）解：Fe2O32FeFe+e’Zn（g）+1/2O2=ZnOZni]ρO2（g）OO+VFe’’+2h]/PO21/2=4[OO][VFe’’]3/PO21/2[VFe’’]∝PO21/6，∴PO2[VFe’’]ρ313對于刃位錯和螺位錯，區(qū)別其位錯線方向、伯氏矢量和位錯運動方向的特點。314圖31是晶體二維圖形，內(nèi)含有一個正刃位錯和一個負刃位錯。315有兩個相同符號的刃位錯，在同一滑移面上相遇，它們將是排斥還是吸引？解：排斥，張應(yīng)力重疊，壓應(yīng)力重疊。317晶界有小角度晶界與大角度晶界之分，大角度晶界能用位錯的陣列來描述嗎？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2個原子的大小，不適用于大角度晶界。固溶體機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：比較項固溶體化合物機械混合物化學(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)計量化合物三者之間的異同點，列出簡明表格比較。熱缺陷——本征缺陷；固溶體——非本征缺陷；分類形成原因形成條件缺陷反應(yīng)化學(xué)式溶解度、缺陷濃度熱缺陷肖特基弗倫克爾熱起伏T0kO+MMMi+MXMX只受溫度控制固溶體無限，有限，置換，間隙攙雜溶解大小，電負性，電價，結(jié)構(gòu)無：受溫度控制有：攙雜量固溶度受溫度控制攙雜量固溶度受固溶度控制非化學(xué)計量化合物陽缺陰間陽間陰缺環(huán)境中氣氛性質(zhì)和壓力變化Fe1xOUO2+xZn1+xOTiO2X[h原子B溶入A晶格的面心位置中，形成置換型固溶體，其成分應(yīng)該是A3B呢還是A2B？為什么？解：略。試預(yù)計下列情況的密度變化。解：（a）Al3+為填隙離子：缺陷反應(yīng)為：?。?）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：（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：322對硫鐵礦進行化學(xué)分析：按分析數(shù)據(jù)的Fe/S計算，得出兩種可能的成分：Fe1xS和FeS1x，前者意味著是Fe空位的缺陷結(jié)構(gòu)，后者是Fe被置換。P型半導(dǎo)體；FeS1x中金屬離子過剩，存在S2空位，存在N型半導(dǎo)體；因Fe1xS、FeS1x分屬不同類型半導(dǎo)體，通過實驗確定其半導(dǎo)體性質(zhì)即可。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。（1）這個結(jié)果可能嗎？為什么？（2）試預(yù)計，在MgO－Cr2O3系統(tǒng)中的固溶度是有限的還是無限的？為什么？解：（1）Al2O3與Cr2O3能形成連續(xù)固溶體，原因：1）結(jié)構(gòu)內(nèi)型相同，同屬于剛玉結(jié)構(gòu)。雖然也不可能形成連續(xù)固溶體。326在MgO－Al2O3和PbTiO3－PbZrO3中哪一對形成有限固溶體，哪一對形成無限固溶體，為什么？解：MgOAL2O3：，即rMg、rAl半徑相差大，MgO（NaCl型）、AL2O3（剛玉）結(jié)構(gòu)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（）,但都是（ABO3）鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，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(gòu)變化。解：對于CaOCeO2固溶體來說，從滿足電中性來看，可以形成氧離子空位的固溶體也可形成Ca2+嵌入陰離子間隙中的固溶體，其固溶方程為：對于置換式固溶體有x=，1x=，2x=。晶胞質(zhì)量對于間隙固溶體，其化學(xué)式Ca2yCe1yO2，O2不同，2/2/∴2/同理可得實測密度為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。解：聚合物的形成是以硅氧四面體為基礎(chǔ)單位，組成大小不同的聚合體。中期：縮聚并伴隨變形一般鏈狀聚合物易發(fā)生圍繞SiO軸轉(zhuǎn)動同時彎曲，層狀聚合物使層本身發(fā)生褶皺、翹曲、架狀聚合物熱缺陷增多，同時SiOSi鍵角發(fā)生變化?？s聚釋放的Na2O又能進一步侵蝕石英骨架而使其分化出低聚物，如此循環(huán)，直到體系達到分化縮聚平衡為止。它們的結(jié)構(gòu)有什么不同？解：利用X射線檢測。SiO2熔體——內(nèi)部結(jié)構(gòu)為架狀，近程有序，遠程無序。硅膠——疏松多孔。解：（1）影響熔體粘度的主要因素：溫度和熔體的組成。隨溫度降低，熔體粘度按指數(shù)關(guān)系遞增。這些正離子由于電荷少、半徑大、和O2－的作用力較小，提供了系統(tǒng)中的“自由氧”而使O/Si比值增加，導(dǎo)致原來硅氧負離子團解聚成較簡單的結(jié)構(gòu)單位，因而使活化能減低、粘度變小。s，在1156℃時是103Pas？解：根據(jù)727℃時，η=107Pas，由公式得：（2）聯(lián)立（1），（2）式解得∴A=，B=13324當(dāng)η=106Pa46試述石英晶體、石英熔體、Na2O石英晶體石英熔體Na2O?2SiO2結(jié)構(gòu)[SiO4]按共頂方式對稱有規(guī)律有序排列，遠程有序基本結(jié)構(gòu)單元[SiO4]呈架狀結(jié)構(gòu)，遠程無序基本結(jié)構(gòu)單元[Si6O18]12呈六節(jié)環(huán)或八節(jié)環(huán)，遠程無序性質(zhì)固體無流動性，熔點高，硬度大，導(dǎo)電性差，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，化學(xué)穩(wěn)定性好有流動性，η大，電導(dǎo)率大，表面張力大有流動性，η較石英熔體小，電導(dǎo)率大，表面張力大47SiO2熔體的粘度在1000℃時為1014Pas。s，T=1000+273=1273K,①1000℃時，η=107Pas，=（2）若在在恒容下獲得，活化能不會改變。它與熔體組成和熔體[SiO4]聚合程度有關(guān)。s，在800℃是107Pas，由公式得：①800℃時，η=107Pas。49試用logη＝A＋B/（T－T0）方程式，繪出下列兩種熔體在1350~500℃間的粘度曲線（logη~1/T）。s，在840℃是1013Pa請回解：（1）粘性流動活化能是多少？（2）為了易于成形，玻璃達到105Pas，T=1400+273=1673K,①840℃時，η=1013Pas，=（2）當(dāng)η=105Pas）至1300℃（η＝s）？解：根據(jù)公式：870℃時，η=106Pas，T=1300+273=1573K,②聯(lián)立（1），（2）式解得：107Pas時，1012=107解得t=℃412從以下兩種釉式中，你能否判斷兩者的熔融溫度、粘度、表面張力上的差別？說明理由。（2）釉式1熔融溫度釉式2熔融溫度（3）表面張力的差別：釉式1表面張力釉式2表面張力因為釉式1的O/Si小于釉式2的O/Si，同時釉式1加入了PbO和B2O3,這些氧化物可以降低表面張力。求：（1）這種玻璃粘性流動的活化能；（2）它的工作范圍；（3）它的熔融范圍。s，T=544+273=817K,①軟化點為780℃，η=106Pas，=（2）工作溫度范圍粘度一般為103~根據(jù)公式：當(dāng)η=103Pas時，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時，T==℃℃~℃414影響玻璃形成過程中的動力學(xué)因素是什么？結(jié)晶化學(xué)因素是什么？試簡要敘述之。玻璃形成的結(jié)晶化學(xué)因素有：復(fù)合陰離子團大小與排列方式，鍵強，鍵型。（1）Na2OCaOSiO2；（3）Na2OSiO2；（4）18Na2O72SiO2（wt％）解：（1）Z=4，R=3/1=3，X=2RZ=64=2，Y=82R=86=2（2）1Al3+被視為網(wǎng)絡(luò)形成離子Z=4，X=2RZ==，Y==（3）1Al3+被視為網(wǎng)絡(luò)形成離子Z=4，X=2RZ==，Y==（4）Na2OCaOSiO2wt%181072molmol%%%%Z=4，X=2RZ=，Y==416有兩種玻璃其組成（mol％）如下表，試計算玻璃的結(jié)構(gòu)參數(shù)，并比較兩種玻璃的粘度在高溫下何者大？序號Na2OCaOA12O3SiO2B2O312010106002100206010解：1號：Z=4，Al3+被視為網(wǎng)絡(luò)形成離子X1=2RZ=，Y1==2號：Z=4，Al3+被視為網(wǎng)絡(luò)改變離子X2=2RZ=，Y2==Y1Y2高溫下1號玻璃的粘度大。418有一種玻璃組成（wt％）為Na2O14％、CaO13％、SiO273％。3中原子數(shù)為n==10241023/=在1197。將熔體和玻璃體過冷可以得到非晶態(tài)固體。淬火處理是將制品加熱至接近其軟化溫度，使玻璃完全退火，然后進行迅速冷卻(淬火處理)。421以下三種物質(zhì)，哪個最容易形成玻璃？哪個最不容易形成玻璃，為什么？（1）Na2OSiO2；（3）NaCl解：（1）最容易形成玻璃，（3）最不容易形成玻璃。422查閱下列系統(tǒng)的粘度和Tg/TM等有關(guān)數(shù)據(jù)，試判斷下列系統(tǒng)形成玻璃可能性的順序。SiO2，以100℃/s冷卻；（2）GeO2解：略。424在100gSiO2中要加入多少CaO，才能使O∶？解：設(shè)要加入XgCaO，則：解得：X=425若將50mol％Na2O加入到SiO2中，計算O∶Si比例是多少？這種配比能形成玻璃嗎？為什么？解：，可以形成玻璃。426在SiO2中加入20％B2O3，試計算熔體的O∶Si比例是多少？解：427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還是削弱？解：設(shè)加入xmol的Na2O，而SiO2的量為ymol。因為O/Si增加了，粘度下降，析晶能力增強了。實驗觀察到當(dāng)O/Si＝~3時，即達到形成玻璃的極限，根據(jù)結(jié)構(gòu)解釋為什么在2＜O/Si＜，而O/Si＝3的堿和硅灰石混合物結(jié)晶而不形成玻璃？解：當(dāng)O/Si＝~3時，Y=2~3，當(dāng)2＜O/Si＜，3Y4,而當(dāng)O/Si＝3時，Y=2。對于Na2O因此隨著Y值遞減，出現(xiàn)膨脹系數(shù)增大，電導(dǎo)增加和粘度減小等變化。所以對于O/Si＝3的堿和硅灰石混合物結(jié)晶而不形成玻璃。（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。53在石英玻璃熔體下20cm處形成半徑510－8m的氣泡，熔體密度為2200kg/m3，105Pa，求形成此氣泡所需最低內(nèi)壓力是多少？解：P1（熔體柱靜壓力）=hρg=2200=附加壓力=2108=107Pa故形成此氣泡所需壓力至少為P=P1+△P+P大氣=+107+105=105Pa54（1）什么是彎曲表面的附加壓力？其正負根據(jù)什么劃分？（2），、5μm的曲面附加壓力？解：（1）由于表面張力的存在，使彎曲表面上產(chǎn)生一個附加壓力，如果平面的壓力為P0，彎曲表面產(chǎn)生的壓力差為△P，則總壓力為P=P0+△P。（2）根據(jù)Laplace公式：可算得△P=（1/+1/5）=106Pa55什么是吸附和粘附？當(dāng)用焊錫來焊接銅絲時，用挫刀除去表面層，可使焊接更加牢固，請解釋這種現(xiàn)象？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(xué)吸附；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。（1）若Al2O3的表面能估計為1J/m2，此熔融金屬的表面能也與之相似，問接觸角是多少？（2）若液相表面能只有Al2O3表面能的一半，而界面能是Al2O3表面張力的2倍，試估計接觸角的大?。拷猓海?）根據(jù)Yong方程：將已知數(shù)據(jù)代入上式=，（2）將