陆佩文材料科学基础名词解释-课后
无机材料科学基础 陆佩文 课后答案

2-1 名词解释(a )弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷;(b )刃型位错和螺型位错 (c )类质同象与同质多晶解:(a )当晶体热振动时,一些能量足够大的原子离开平衡位置而挤到晶格点的间隙中,形成间隙原子,而原来位置上形成空位,这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。
如果正常格点上原子,热起伏后获得能量离开平衡位置,跃迁到晶体的表面,在原正常格点上留下空位,这种缺陷称为肖特基缺陷。
(b )滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。
位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错。
(c )类质同象:物质结晶时,其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有,共同组成均匀的、呈单一相的晶体,不引起键性和晶体结构变化的现象。
同质多晶:同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。
2-6(1)在CaF 2晶体中,弗仑克尔缺陷形成能为2.8eV ,肖特基缺陷的生成能为5.5eV ,计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度?(k =1.38×10-23J/K )(2)如果CaF 2晶体中,含有百万分之一的YF 3杂质,则在1600℃时,CaF 2晶体中时热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势?说明原因。
解:(1)弗仑克尔缺陷形成能为2.8eV ,小于肖特基缺陷形成能5.5eV ,所以CaF 2晶体中主要是弗仑克尔缺陷,肖特基缺陷可忽略不计。
-----------1分当T =25℃=298K 时,热缺陷浓度为:2423192981006.2)2981038.1210602.18.2exp()2exp(---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯-=∆-=⎪⎭⎫ ⎝⎛kT G N n f ----2分 当T =1600℃=1873K 时,热缺陷浓度为:423191873107.1)18731038.1210602.18.2exp()2exp(---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯-=∆-=⎪⎭⎫ ⎝⎛kT G N n f -----2分 (2)CaF 2中含百万分之一(10-6)的YF 3时的杂质缺陷反应为:Ca F Ca CaF V F Y YF ''++−−→−•62223 由此可知:[YF3]=2[Ca V ''],所以当加入10-6YF3时,杂质缺陷的浓度为: 73105][21][-⨯==''YF V Ca 杂--------------------1分 此时,在1600℃下的热缺陷计算为:Cai Ca V Ca Ca ''+→•• x x +5×10-7 则:8241089.2)107.1()exp(][]][[--••⨯=⨯=∆-==''kTG k Ca V Ca f Ca Ca i 即:871089.21)105(--⨯=⨯+x x ,x ≈8.1×10-4 热缺陷浓度: 4101.8][-⨯=≈''x V Ca热------------------1分显然:][][热杂Ca CaV V ''>'',所以在1600℃时是弗仑克尔热缺陷占优势 2-10 ZnO 是六方晶系,a=0.3242nm ,c=0.5195nm ,每个晶胞中含2个ZnO 分子,测得晶体密度分别为5.74,5.606 g/cm 3,求这两种情况下各产生什么型式的固溶体?解:六方晶系的晶胞体积 V===4.73cm 3在两种密度下晶胞的重量分别为W 1=d 1v=5.74×4.73×10-23=2.72×10-22(g) W 2=d 2v=5.606×4.73×10-23=2.65×10-22(g)理论上单位晶胞重W= =2.69(g)∴密度是d1时为间隙型固溶体,是d2时为置换型固溶体。
陆佩文版无机材料科学基础习题及解答第八章烧结

第八章烧结过程8-1 名词解释:烧结烧结温度泰曼温度液相烧结固相烧结初次再结晶晶粒长大二次再结晶(1)烧结:粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下的热处理,目的在于通过颗粒间的冶金结合以提高其强度。
(2)烧结温度:坯体在高温作用下,发生一系列物理化学反应,最后显气孔率接近于零,达到致密程度最大值时,工艺上称此种状态为"烧结",达到烧结时相应的温度,称为"烧结温度"。
(3)泰曼温度:固体晶格开始明显流动的温度,一般在固体熔点(绝对温度)的2/3处的温度。
在煅烧时,固体粒子在塔曼温度之前主要是离子或分子沿晶体表面迁移,在晶格内部空间扩散(容积扩散)和再结晶。
而在塔曼温度以上,主要为烧结,结晶黏结长大。
(4)液相烧结:烧结温度高于被烧结体中熔点低的组分从而有液相出现的烧结。
(5)固相烧结:在固态状态下进行的烧结。
(6)初次再结晶:初次再结晶是在已发生塑性变形的基质中出现新生的无应变晶粒的成核和长大过程。
(7)晶粒长大:是指多晶体材料在高温保温过程中系统平均晶粒尺寸逐步上升的现象.(8)二次再结晶:再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。
8-2 烧结推动力是什么?它可凭哪些方式推动物质的迁移,各适用于何种烧结机理?解:推动力有:(1)粉状物料的表面能与多晶烧结体的晶界能的差值,烧结推动力与相变和化学反应的能量相比很小,因而不能自发进行,必须加热!!(2)颗粒堆积后,有很多细小气孔弯曲表面由于表面张力而产生压力差,(3)表面能与颗粒之间形成的毛细管力。
传质方式:(1)扩散(表面扩散、界面扩散、体积扩散);(2)蒸发与凝聚;(3)溶解与沉淀;(4)黏滞流动和塑性流动等,一般烧结过程中各不同阶段有不同的传质机理,即烧结过程中往往有几种传质机理在起作用。
8-3 下列过程中,哪一个能使烧结体强度增大,而不产生坯体宏观上的收缩? 试说明理由。
(1)蒸发-冷凝;(2)体积扩散;(3)粘性流动;(4)晶界扩散;(5)表面扩散;(6)溶解-沉淀解:蒸发-凝聚机理(凝聚速率=颈部体积增加)烧结时颈部扩大,气孔形状改变,但双球之间中心距不变,因此坯体不发生收缩,密度不变。
第四章材料科学基础武汉理工大学陆佩文

第四章材料科学基础武汉理工大学陆佩文第四章表面与界面内容提要:本章讨论1、固体表面张力场与表面能。
离子晶体在表面力场作用下,离子的极化与重排过程。
2、多相体系中的界面化学:如弯曲表面效应、润湿与粘附,表面的改性。
3、多晶材料中的晶界分类,多晶体的组织,晶界应力与电荷。
4、粘土胶粒带电与水化等一系列由表面效应而引起的胶体化学性质如泥浆的流动性、稳定性、泥团的触变性和可塑性等。
重点:润湿与粘附,粘土与水系统的胶体化学难点:晶体表面结构与多晶体组织§4-1固体的表面一、固体表面特征1、固体表面的不均一性(1)由于晶格缺陷、空位或位错而造成表面的不均一性。
(2)由于外来物质污染、吸附外来原子占据表面位置引起固体表面的不均一性。
2、固体表面力场固体表面力:固体表面质点排列的周期性重复中断,使处于表面边界上质点力场对称性破坏,表现出剩余的键力,即固体表面力。
(1)范德华力:分子引力,定向作用力(静电力:发生在极性分子之间诱导作用力发生在极性分子与非极性分子之间分散作用力(色散力),发生在非极性分子之间(2)长程力按作用原理不同,长程力两类:一类依靠粒子间的电场传播,如色散力,可简单加和。
另一类通过一个分子到另一个分子逐个传播而达长距离的,如诱导力。
二、晶体表面结构1、离子晶体的表面2、晶体表面的几何结构3、固体的表面能固体的表面能是用晶体中一个原子(离子)移到晶体表面时,自由焓的变化来计算的。
(即每增加单位表面积时,体系自由能的增量)§4-2界面行为一、弯曲表面效应1、弯曲表面的附加压力(1)定义:弯曲表面两边的压力差成为弯曲表面的附加压力。
符号:?P(2)产生原因:由于表面张力的作用。
(3)?P 与曲率半径R 的关系r P γ2=? (球形曲面))11(21r r P +=?γ (非球形曲面)式中γ——表面张力;21r r 、——曲面主曲率半径。
由上式可见,附加压力P ?与曲率半径成反比。
无机材料科学基础陆佩文课后答案

12-1名词解释(a )弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷 ;(b )刃型位错和螺型位错(c )类质同象与同质多晶解:(a )当晶体热振动时,一些能量足够大的原子离开平衡位置而挤到晶格点的间隙中,形成间隙原子,而原来 位置上形成空位,这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。
如果正常格点上原子,热起伏后获得能量离开平衡位置,跃迁到晶 体的表面,在原正常格点上留下空位,这种缺陷称为肖特基缺陷。
( b )滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。
位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错。
(c )类质同象:物质结晶时,其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有,共同组成均匀的、呈单一相的晶体,不引起键性和晶体结构变 化的现象。
同质多晶:同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。
2-6 (1)在CaFa 晶体中,弗仑克尔缺陷形成能为 2.8eV ,肖特基缺陷的生成能为5.5eV ,计算在25C 和1600C 时热一 23缺陷的浓度? ( k = 1.38 X 10 J/K )(2)如果CaE 晶体中,含有百万分之一的YR 杂质,则在1600 C 时,CaR 晶体中时热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势?说明原因。
解:(1 )弗仑克尔缺陷形成能为2.8eV ,小于肖特基缺陷形成能 5.5eV ,所以Ca£晶体中主要是弗仑克尔缺陷,肖特基缺陷可忽略不计。
------------- 1分 当T = 25C= 298K 时,热缺陷浓度为:19/ 2.8 1.602 10 、ccc" 24—exp( 天 )2.06 10 ---- 2 分2 1.38 10 23 298当T = 1600C= 1873K 时,热缺陷浓度为:19/ 2.8 1.602 10 、「“ 4exp( 元 )1.7 102 1.38 10 23 1873(2) CaF 2中含百万分之一(10 6)的YF 3时的杂质缺陷反应为:2YF 3 C aF2 2丫二 6F F V ca由此可知:[YF3]=2[V ca ],所以当加入10一6YF3时,杂质缺陷的浓度为:1[V Ca 杂]孑和彳]5 10 7 ------------------------ 1分此时,在1600 C 下的热缺陷计算为:x + 5X 10 一7exp(―—)N 2982kTG fN 1873eXP(2kT )CaCa??Ca i " V Ca则:99 [Ca i ][V Ca ] k[Ca Ca ]exp((1.7 10 4)2 2.89 10 8即: x (x 5 10 7)2.8910 8, x ~ 8.1 X 10一4]x8.1 10 4热缺陷浓度: [VCa热23显然:[V ca 杂][V ca 热],所以在1600 C 时是弗仑克尔热缺陷占优势2-10 ZnO 是六方晶系,a=0.3242nm , c=0.5195nm ,每个晶胞中含 2个ZnO 分子,测得晶体密度分别为5.74, 5.606g/cm 3,求这两种情况下各产生什么型式的固溶体?解:六方晶系的晶胞体积=2.69幻广卸(g)•••密度是d1时为间隙型固溶体,是 d2时为置换型固溶体。
陆佩文材料科学基础名词解释(课后)-

陆佩文材料科学基础名词解释(课后)-第二章晶体结构2.1名词解释晶体是由原子(或离子分子等)组成的固体物质晶体。
)在空间中周期性排列。
晶胞是能反映晶体结构特征的最小单位。
晶体可以看作是一堆无间隙的晶体单元。
晶体结构中的平行六面体单元晶格(空间晶格)是在三维空间中周期性排列的一系列几何点。
对称:物体的同一部分有规律地重复。
对称型:晶体结构中所有点对称元素(对称平面、对称中心、对称轴和旋转轴反向延伸)的集合,也称为点群。
空间群:指晶体结构中所有对称元素的集合brafi晶格以相同的方式将元素放置在每个晶格点上以获得实际晶体结构只有一个原子的晶格叫做布拉菲晶格范德华简分子间由于色散、诱导和取向而产生的吸引力的总配位数:晶体结构中任何原子周围的最近邻和等距原子数。
2.2试图从晶体结构的周期性讨论晶格结构不能有5个或6个以上的旋转对称?2.3金属镍具有最紧密堆积的立方结构。
一个晶胞中有多少个镍原子?如果已知镍原子的半径为0.125纳米,单位晶胞边长是多少?2.4金属铝属于立方晶系,边长为0.405纳米。
假设其质量密度为2.7g/m3,试确定其晶胞的Blavy晶格类型2.5晶体为四方结构,晶胞参数为a=b,c=a/2。
如果一个晶面在x y z 轴上的截距分别是2A3C6,试着给出晶面的米勒指数。
2.6尝试在立方晶体结构中绘制以下晶面(001)(110)(111),并标记以下晶体方向[210] [111] [101]。
2.14氯化铯(CsCl)晶体属于简单的立方结构,假设铯+和氯-沿立方对角线接触。
计算了氯化铯晶体结构中离子的堆积密度,并结合致密堆积结构的堆积密度讨论了其堆积特性。
根据面心立方,2.15氧化锂(Li2O)的晶体结构可视为O2的致密堆积。
Li+占据四面体空间。
如果Li+的半径为0.074nm,O2-的半径为0.140nm,则尝试计算li2o的单元电池常数II O2-的密集堆积所形成的空隙的最大半径,以容纳正离子2.16氧化镁具有氯化钠晶体结构。
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1-10临界半径比的定义是:紧密堆积的阴离子恰好互相接触,并与中心的阳离子也恰好接触的条件下,阳离子半径与阴离子半径之比。
即每种配位体的阳、阴离子半径比的下限。
计算下列配位的临界半径比:(a)立方体配位;(b)八面体配位;(c)四面体配位;(d)三角形配位。
解:(1)立方体配位在立方体的对角线上正、负离子相互接触,在立方体的棱上两个负离子相互接触。
因此:(2)八面体配位在八面体中,中心对称的一对阴离子中心连线上正、负离子相互接触,棱上两个负离子相互接触。
因此:(3)四面体配位在四面体中中心正离子与四个负离子直接接触,四个负离子之间相互接触(中心角)。
因此:底面上对角中心线长为:(4)三角体配位在三角体中,在同一个平面上中心正离子与三个负离子直接接触,三个负离子之间相互接触。
因此:2-10ZnO是六方晶系,a=0.3242nm,c=0.5195nm,每个晶胞中含2个ZnO分子,测得晶体密度分别为5.74,5.606g/cm3,求这两种情况下各产生什么型式的固溶体?解:六方晶系的晶胞体积V===4.73cm3在两种密度下晶胞的重量分别为W1=d1v=5.74×4.73×10-23=2.72×10-22(g)W2=d2v=5.606×4.73×10-23=2.65×10-22(g)理论上单位晶胞重W==2.69(g)∴密度是d1时为间隙型固溶体,是d2时为置换型固溶体。
2-11非化学计量化合物Fe x O中,Fe3+/Fe2+=0.1,求Fe x O中的空位浓度及x值。
解:非化学计量化合物Fe x O,可认为是α(mol)的Fe2O3溶入FeO中,缺陷反应式为:Fe2O32Fe+V+3O Oα2αα此非化学计量化合物的组成为:Fe Fe O已知:Fe3+/Fe2+=0.1则:∴α=0.044∴x=2α+(1-3α)=1-α=0.956又:∵[V3+]=α=0.044正常格点数N=1+x=1+0.956=1.956∴空位浓度为3-5玻璃的组成是13wt%Na2O、13wt%CaO、74wt%SiO2,计算桥氧分数?解:Na2O CaO SiO2wt%131374mol0.210.23 1.23mol%12.613.873.6R=(12.6+13.8+73.6×2)/73.6=2.39∵Z=4∴X=2R﹣Z=2.39×2﹣4=0.72Y=Z﹣X=4﹣0.72=3.28氧桥%=3.28/(3.28×0.5+0.72)=69.5%3-9在SiO2中应加入多少Na2O,使玻璃的O/Si=2.5,此时析晶能力是增强还是削弱?解:设加入x mol的Na2O,而SiO2的量为y mol。
无机材料科学基础 (陆佩文 著) 武汉工业大学出版社 课后答案

2 面排列密度的定义为:在平面上球体所占的面积分数。
(a)画出 MgO(NaCl 型)晶体(111)、(110)和(100)晶面上的原子排布图; (b)计算这三个晶面的面排列密度。 解:MgO 晶体中 O2-做紧密堆积,Mg2+填充在八面体空隙中。 (a)(111)、(110)和(100)晶面上的氧离子排布情况如图 2-1 所示。
图 2-2 六方紧密堆积晶胞中 有关尺寸关系示意图
( ) c0 / a0 = 4 2 / 3r / 2r = 2 2 / 3 = 1.633
co / 2
(2r)2 − 2r /
2
3 =2
2 / 3r
6、计算体心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。 解:体心:原子数 2,配位数 8,堆积密度 55.5%;
密度=4×(24.3+16)/[6.023×1023×(0.424×10-7)3]=3.5112(g/cm3) MgO 体积分数小于 74.05%,原因在于 r+/r-=0.072/0.14=0.4235>0.414,正负离子紧密接 触,而负离子之间不直接接触,即正离子将负离子形成的八面体空隙撑开了,负离子不 再是紧密堆积,所以其体积分数小于等径球体紧密堆积的体积分数 74.05%。
面心:原子数 4,配位数 6,堆积密度 74.04%; 六方:原子数 6,配位数 6,堆积密度 74.04%。
7 设原子半径为 R,试计算体心立方堆积结构的(100)、(110)、(111)面的面排列 密度和晶面族的面间距。
解:在体心立方堆积结构中: a0 = 4 / 3R
( ) (100)面:面排列密度=
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2、键型
化学键是决定物质性质的主要因素,极性共价键和 半金属共价键的离子才能形成玻璃,其它键型不易生 成。
A离子键化合物
熔融态-单独离子状态-流动性大-在凝固点靠库仑 力迅速成核,且离子键作用范围大,无方向性,有较 高的分配位数-成核几率高,难以成玻璃。
B金属键物质
熔融态-失去联系较弱电子-正离子状态-属键无方 向性且有取高配位数-原子相成核几率最大最不易成玻 璃。
(四个物理通性)
一、各向同性
玻璃内部任何方向性质均是相同的,与液体类似与晶体相反, 与统计结果吻合,如折射率、导电性、热膨胀系数等。
二、介稳性
玻璃体是一种介稳态,即在低温下保留了高温时的结构而不变 化,包含有过剩内能,有析晶可能。 热力学观点:玻璃为高能量状态必然自低能量状态较变,即析 晶。 动力学观点:市温下玻璃粘度大,较变为晶态速率十分小,相 对稳定
6、R2O用RO影响因素
(一)碱金属()熔体中,本身含量对粘度影响也不同
(二)碱土金属二价阳离子影响(RO)
粘度主要影响因素为离子半径
18电子层离子 多。
比8电子层离子:
顺序为:
粘度小→大
降低粘度更
半径大的离子易极化,极化变形使Si-O键削弱则降低粘度。
特殊氧化物B2O3影响 B2O3最初加入,硼处于三度空间连接的硼氧四面体,BO4 中结构网络紧密,粘度上升,B2O3含量增加,硼开始处于三体 中,结构网变松,粘度下降。
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第二章晶体结构2.1名词解释晶体由原子(或离子分子等)在空间作周期性排列所构成的固态物质晶胞是能够反应晶体结构特征的最小单位, 晶体可看成晶胞的无间隙堆垛而成。
晶体结构中的平行六面体单位点阵(空间点阵) 一系列在三维空间按周期性排列的几何点.对称:物体相同部分作有规律的重复。
对称型:晶体结构中所有点对称要素(对称面、对称中心、对称轴和旋转反伸轴)的集合,又叫点群.空间群:是指一个晶体结构中所有对称要素的集合布拉菲格子把基元以相同的方式放置在每个格点上,就得到实际的晶体结构。
基元只有一个原子的晶格称为布拉菲格子。
范德华健分子间由于色散、诱导、取向作用而产生的吸引力的总和配位数:晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数.2.2试从晶体结构的周期性论述晶体点阵结构不可能有5次和大于6次的旋转对称?2.3金属Ni具有立方最紧密堆积的结构试问: I一个晶胞中有几个Ni原子? II 若已知Ni原子的半径为0.125nm,其晶胞边长为多少?2.4金属铝属立方晶系,其边长为0.405nm,假定其质量密度为2.7g/m3试确定其晶胞的布拉维格子类型2.5某晶体具有四方结构,其晶胞参数为a=b,c=a/2,若一晶面在x y z轴上的截距分别为2a 3b 6c,试着给出该晶面的密勒指数。
2.6试着画出立方晶体结构中的下列晶面(001)(110)(111)并分别标出下列晶向[210] [111] [101].2.14氯化铯(CsCl)晶体属于简立方结构,假设Cs+和Cl-沿立方对角线接触,且Cs+的半径为0.170nm Cl-的半径为0.181nm,试计算氯化铯晶体结构中离子的堆积密度,并结合紧密堆积结构的堆积密度对其堆积特点进行讨论。
2.15氧化锂(Li2O)的晶体结构可看成由O2-按照面心立方密堆,Li+占据其四面体空隙中,若Li+半径为0.074nm,O2-半径为0.140nm试计算I Li2O的晶胞常数 II O2-密堆积所形成的空隙能容纳阳正离子的最大半径是多少。
2.16 MgO具有NaCl型晶体结构,试画出MgO在(111)(110)和(100)晶面上离子的排列图案,写出其离子面密度和晶面间距的表达式。
第三章熔体玻璃体3.1熔体高温下熔融形成的液态固体玻璃体高温熔体快冷时,由于冷却速度快,粘度增大太快,质点没来得及做有规则排列就已经固化,形成玻璃体网络形成体:正离子是网络形成离子,单键强度大于335 kJ/mol,能单独形成玻璃的氧化物。
网络改变体:正离子是网络变性离子,单键强度小于250KJ/mol,不能单独形成玻璃,但能改变玻璃网络结构和性质的氧化物。
网络中间体网络改变体向玻璃中加入某种氧化物使得玻璃的结构改变,性质改变,这种氧化物称为“网调整氧化物”桥氧:与两个网络形成离子相连的氧称为桥氧,非桥氧: 只与一个网络形成离子相连的氧称为非桥氧晶子学说:玻璃性质的变化是由于石英的多晶转变引起的。
所以玻璃是高分散晶体(晶子)的集合体。
“晶子”不同于一般微晶,是带有晶格变形的有序区域,它们分散在无定型介质中,从“晶子”部分到无定型部分的过渡是逐渐完成的,两者之间无明显界线. 晶子学说的核心是结构的不均匀性及进程有序性。
无规则网络学说:凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样,也是由一个三度空间网络所构成。
这种网络是由离子多面体(三角体或四面体)构筑起来的。
玻璃中结构多面体的重复没有规律性。
多面体的结合程度取决于桥氧离子的百分数,而网络变性离子均匀而无序的分布在四面体骨架空隙中玻璃形成温度T g又称脆性温度,是玻璃出现脆性的最高温度,由于在这个温度下可以消除玻璃制品因不均匀冷却产生的内应力,因此又称为退火温度上限.软化温度T f玻璃开始出现液体状态典型特征的温度,是玻璃可以拉成丝的最低温度.玻璃的通性各向同性, 热力学介稳性, 凝固的渐变性与可逆性, 熔融态向玻璃态转化时物理化学性质随温度变化的连续性无规密堆积模型将原子看作是不可压缩的硬球,这些硬球无规则地堆垛,使其总体密度达到最大可能值。
液态金属的结构是由一些基本的几何单元组成的近程有序,最小的单元是四面体,这种模型又成为密集无序堆垛模型微晶无序模型微晶:带有晶格变形的有序区域,大小为1--10nm,几个到几十个原子间距。
在微晶中心质点排列有序,离其中心越远则变形程度愈大。
拓扑无序模型拓扑无序模型认为:非晶态合金是均匀连续、致密填充、混乱无规的原子硬球的集合,不存在微晶与周围原子以晶界分开的情况。
硼反常现象在Na2O-SiO2熔体中加入B2O3粘度会先增大后减小.最初加入B2O3时,主要形成[SiO4]四面体进行补网作用,由于Na2O拆网使粘度很低;随着B2O3加入量的增加,[BO4]含量增加,粘度不断增加,直到补网完成[BO4]的比例最大,粘度达到最大值;此后继续加入B2O3,则形成[BO3]平面三角形的结构,使网络的连接变得疏松,又导致粘度η下降.(其他名词解释)类质同晶:物质结晶时,其晶体结构中原有离子或原子的配位位置被介质中部分类质类似的它种离子或原子占存,共同结晶成均匀的,单一的混合晶体,但不引起键性。
同质多晶:化学组成相同的物质,在不同的热力学条件下结晶或结构不同的晶体。
正尖晶石:二价阳离子分布在1/8四面体空隙中,三价阳离子分布在1/2八面体空隙的尖晶石。
反尖晶石:如果二价阳离子分布在八面体空隙中,而三价阳离子一半在四面体空隙中,另一半在八面体空隙中的尖晶石。
分化过程:架状[SiO4]断裂称为熔融石英的分化过程。
缩聚过程:分化过程产生的低聚化合物相互发生作用,形成级次较高的聚合物,次过程为缩聚过程。
单键强度:化合物的分解能除以化合物的配位数得出的商数即为单键强度。
3.2影响熔体粘度的因素有哪些?分析R2O对硅酸盐熔体黏度的影响规律以及原因3.3简述石英晶体,石英熔体,Na2O·SiO2熔体结构和性质的区别3.4简述非晶态合金材料的主要特性以及应用3.6 SiO2熔体粘度在1000°C时的粘度10的14次方Pa*S,在1400°C时为10的7次方Pa*S,Si2O玻璃的粘滞流动的活化能是多少?上述数据在恒压下获得,若在恒容下获得,你认为活化能会改变吗为什么?3.8 在SiO2中应加入多少Na2O,使玻璃的O/Si=2.5 ?此时析晶能力是增强还是减弱?3.9计算下列玻璃的结构参数以及非桥氧分数(1)(2)(3)(4)3.10 有一种玻璃组成为14% Na2O 13%CaO 73%SiO2 (Wt%)其密度为2.5g/cm3计算该玻璃的原子堆积系数和结构参数值3.11两种不同配比的玻璃,其组成(wt%)见下表,试计算玻璃结构参数,并由结构参数说明该两种玻璃在高温时粘度的大小。
3.13比较硅酸盐玻璃和硼酸盐玻璃在结构和性能上的差异。
第四章点缺陷和线缺陷弗伦克尔缺陷:在晶格热振动时,一些能量足够大的原子离开平衡位置后,挤到晶格点的间隙中,形成间隙原子,而原来位置上形成空位。
这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。
肖特基缺陷:如果正常格点上的原子,热起伏过程中活的能量离开平衡位置迁移到晶体的表面,在晶体内正常格点上留下空位,这即是肖特基缺陷。
刃型位错:伯格斯矢量b与位错线垂直的位错称为刃型位错。
螺型位错:位错线和滑移方向(伯格斯矢量b)平行,由于位错线垂直的平行面不是水平的,而是像螺旋形的,故称螺旋位错。
伯格斯矢量第五章表面与界面表面:固体的表面现象与液体相似,通常把一个相与它本身蒸汽接触的分界面称为表面。
界面:相邻晶粒不仅位向不同,而且结构、组成也不相同,即它们代表不同的两个相,则其间界称为界面。
第六章相平衡与相图相体系中具有相同物理与化学性质的均匀部分的总和,如纯液体或真溶液均为单相。
固溶体也为单相。
相平衡相与相之间的平衡,是动态平衡。
第七章固体中质点的扩散7.1本征扩散:主要出现肖特基和弗兰克尔点缺陷,由此点缺陷引起的扩散称为本征扩散。
非本征扩散:因扩散受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制,故称为非本征扩散。
自扩散互扩散稳定扩散:扩散质点的浓度分布不随时间变化的扩散称为稳定扩散;不稳定扩散扩散质点的浓度分布随时间变化的扩散称为不稳定扩散菲克第一定律:在扩散体系中,参与扩散质点的浓度因位置而异,且可随时间而变化。
正扩散:受热力学因子作用,物质由高浓度处流向低浓度处,扩散结果使溶质趋于均匀化,D i>0。
逆扩散:受热力学因子作用,物质由低浓度处流向高浓度处,扩散结果使溶质趋于均匀化,D i<0。
无序扩散:无化学位梯度、浓度梯度。
无外场推动力,由热起伏引起的扩散。
质点的扩散是无序的、随机的。
互扩散推动力:多元系统中几种离子同时进行扩散,扩散过程中化学位梯度的变化。
间隙扩散:质点从一个间隙到另一个间隙矿化剂:在固相反应中加入少量非反应物,反应过程中不与反应物起化学反应,只起加速反应作用的物质。
第八章固态化学反应固态化学反应(固相反应)狭义指固体与固体间发生化学反应生成新的固体产物的过程。
广义凡是具有固相参加的化学反应都叫固相反应。
固相反应特征第九章固态相变3.1 一级相变:体系由一相变为另一相时,如两相的化学势相等但化学势的一级偏微商不相等的称为一级相变。
二级相变:相变时两相化学势相等,其一级偏微商也相等,但二级偏微商不等。
玻璃析晶:指由于玻璃的内能较同组成的晶体为高,所以玻璃处于介稳状态。
在一定条件下存在着自发地析出晶体的倾向,这种出现晶体的现象叫做析晶。
又称失透或反玻璃化。
玻璃分相:一个均匀的玻璃相在一定的温度和组成范围内有可能分成两个互不溶解或部分溶解的玻璃相,并相互共存的现象称为玻璃分相。
均匀成核:晶核从均匀的单相熔体中产生的几率处处相同。
非均匀成核:借助于表面、界面、微粒裂纹、器壁以及各种催化位置等而形成晶核的过程。
马氏体相变:一个晶体在外加应力的作用下通过晶体的一个分立方体积的剪切作用以极迅速的速率而进行相变称为马氏体相变。
第十章固态烧结10.1熔融温度烧结温度泰曼温度烧结:由于固态中分子的相互吸引,通过加热,使粉末体产生颗粒粘结,经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶的过程称为烧结。
烧成:把一定温度范围内烧制成为致密体的一系列物理、化学、变化过程,人们把完成这样一个烧结过程的工艺称之为烧成。
体积密度:材料在包含实体积、开口和密闭孔隙的状态下单位体积的质量称为材料的体积密度。
理论密度:多孔材料中固相的密度,即同种材料在无孔状态下的密度。
相对密度:多孔体的密度与无孔状态下同成分材料的密度之比,通常以百分率表示。
固相烧结:没有液相参与,完全是由固体颗粒直接的高温烧结过程。
液相烧结:有液相参与的烧结。
晶粒生长:无应变的材料在热处理时,平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下连续增大的过程。