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1、 第二章一名詞解釋1、點(diǎn)群:又名對(duì)稱型,是指宏觀晶體中對(duì)稱要素的集合。2、晶子假說:蘇聯(lián)學(xué)者列別捷夫提出晶子假說,他認(rèn)為玻璃是高分散晶體(晶子)的結(jié)合體,硅酸鹽玻璃的晶子的化學(xué)性質(zhì)取決于玻璃的化學(xué)組成,玻璃的結(jié)構(gòu)特征為微不均勻性和近程有序性。3、正尖晶石;二價(jià)陽離子分布在18四面體空隙中,三價(jià)陽離子分布在l2八面體空隙的尖晶石。4、空間群:指在一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)中所存在的一切對(duì)稱要素的集合。它由兩部分組成,一是平移軸的集合(也就是平移群),另外是除平移軸之外的所有其他對(duì)稱要素的集合(與對(duì)稱型相對(duì)應(yīng))。5、反螢石結(jié)構(gòu):這種結(jié)構(gòu)與螢石完全相同,只是陰、陽離子的個(gè)數(shù)及位置剛好與螢石中的相反,即金屬離子占有
2、螢石結(jié)構(gòu)中F的位置,而02離子或其他負(fù)離子占Ca2+的位置,這種結(jié)構(gòu)稱為反螢石結(jié)構(gòu)。6、晶胞:從晶體結(jié)構(gòu)中取出來的以反映晶體周期性和對(duì)稱性的最小重復(fù)單元。7、反型尖晶石:二價(jià)陽離子分布在八面體空隙中,三價(jià)陽離子一半在四面體空隙中,另一半在八面體空隙中的尖晶石。8、正尖晶石;在AB2O4尖晶石結(jié)構(gòu)中, A離子占據(jù)四面體空隙,B離子占據(jù)八面體空隙的尖晶石。 9、反尖晶石:如果半數(shù)的B離子占據(jù)四面體空隙,A離子和另外半數(shù)的B離子占據(jù)八面體空隙則稱反尖晶石。10、晶胞參數(shù):表示晶胞的形狀和大小可用六個(gè)參數(shù)即三條邊棱的長(zhǎng)度a、b、c和三條邊棱的夾角、即為晶胞參數(shù)。11、晶子學(xué)說:認(rèn)為玻璃結(jié)構(gòu)是一種不連續(xù)
3、的原子(晶子)的結(jié)合體,即無數(shù)“晶子”分散在無定形介質(zhì)中,“晶子”的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量取決于玻璃的化學(xué)組成,“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(diǎn)排列較有規(guī)律,越遠(yuǎn)離中心則變形程度越大,從“晶子”部分到無定形部分的過渡是逐步完成的,兩者之間無明顯界面。12、同質(zhì)多晶:化學(xué)組成相同的物質(zhì),在不同的熱力學(xué)條件下結(jié)晶成結(jié)構(gòu)不同的晶體的現(xiàn)象,稱為同質(zhì)多晶現(xiàn)象。13、類質(zhì)同晶:物質(zhì)結(jié)晶時(shí),其晶體結(jié)構(gòu)中本應(yīng)由某種離子或原子占有的配位位置,一部分被介質(zhì)中性質(zhì)相似的它種離子或原子占有,共同結(jié)晶成均勻的呈單一相的混合晶體,但不引起鍵性或晶體結(jié)構(gòu)型式發(fā)生質(zhì)變的現(xiàn)象稱為類質(zhì)同晶。
4、14、晶面指數(shù):結(jié)晶學(xué)中經(jīng)常用(hkl)來表示一組平行晶面,稱為晶面指數(shù)。數(shù)字hkl是晶面在三個(gè)坐標(biāo)軸(晶軸)上截距的倒數(shù)的互質(zhì)整數(shù)比。二、選擇題1,依據(jù)等徑球體的堆積原理得出,六方密堆積的堆積系數(shù)( A )體心立方堆積的堆積系數(shù)。 A、大于 B、小于 C、等于 D、不確定某晶體AB,A的電荷數(shù)為1,AB鍵的S=1/6,則A+的配位數(shù)為( D )。A、4 B、12 C、8 D、62、在單位晶胞的CaF2晶體中,其八面體空隙和四面體空隙的數(shù)量分別為( A )。A、4,8 B、8,4 C、1,2 D、2,43、點(diǎn)群L6PC屬( )晶族( )晶系。1 / 32A、高級(jí)等軸 B、低級(jí)正交 C、中級(jí)六方
5、 D、高級(jí)六方4,晶體在三結(jié)晶軸上的截距分別為1/2a、1/3b、1/6c。該晶面的晶面指數(shù)為( A )。A、 (236) B、(326) C、(321) D、(123)5、晶體結(jié)構(gòu)中一切對(duì)稱要素的集合稱為( D )。 A、對(duì)稱型 B、點(diǎn)群 C、微觀對(duì)稱的要素的集合 D、空間群6、在ABO3(鈣鈦礦)型結(jié)構(gòu)中,B離子占有( )。 A、四面體空隙 B、八面體空隙 C、立方體空隙 D、三方柱空隙晶體7下列性質(zhì)中( C )不是晶體的基本性質(zhì)。A、自限性 B、最小內(nèi)能性 C、有限性 D、各向異性8金紅石晶體中,所有O2-作稍有變形的立方密堆排列,Ti4+填充了( )。A、 全部四面體空隙 B、全部八面
6、體空隙 C、 1/2四面體空隙 D、 1/2八面體空隙9滑石(3MgO4SiO2H2O)和高嶺土(Al2O32SiO22H2O)分別屬于( )層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物。A、 1:1和2:1 B、 2:1和1:1 C、 3:1 和2:1三、填空1、a=bc = 900,=1200的晶體屬( )晶系。2、晶體的對(duì)稱要素中宏觀晶體中可能出現(xiàn)的對(duì)稱要素種類有( )、( )、( )、( )。3、 六方緊密堆積的原子密排面是晶體中的( )面,立方緊密堆積的原子密排面是晶體中的( )面。4、 立方緊密堆積的原子密排面是晶體中的( )面,六方緊密堆積的原子密排面是晶體中的( )面。四、問答題1、MoO3和CaCO
7、3反應(yīng)時(shí),反應(yīng)機(jī)理受到CaCO3顆粒大小的影響。當(dāng)MoO3 :CaCO31:1,MoO3的粒徑r1為0.036mm,CaCO3的粒徑r2為0.13mm時(shí),反應(yīng)是擴(kuò)散控制的;而當(dāng)CaCO3 :MoO315:1,r20.03mm時(shí),反應(yīng)由升華控制,試解釋這種現(xiàn)象。答:當(dāng)MoO3的粒徑r1為0.036mm,CaCO3的粒徑r2為0.13mm時(shí), CaCO3顆粒大于MoO3,由于產(chǎn)物層較厚,擴(kuò)散阻力較大,反應(yīng)由擴(kuò)散控制,反應(yīng)速率隨著CaCO3顆粒度減小而加速,當(dāng)r2 NH4Cl (2)泥漿的觸變性 NaCl NH4Cl(3)泥漿的可塑性 NaCl NH4Cl(5)黏土的電位 NaCl NH4Cl(6)
8、泥漿的流動(dòng)性 NaCl NH4Cl3、出下列反應(yīng)的合理缺陷反應(yīng)式aNaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶體bCaCl2溶人NaC1中形成空位型固溶體答:a.NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶體 bCaCl2溶人NaC1中形成空位型固溶體 4、CeO2為螢石結(jié)構(gòu),其中加入0.15molCaO形成固溶體,實(shí)驗(yàn)測(cè)得固溶體晶胞參數(shù)a0=0.542nm,測(cè)得固溶體密度=6.54g/cm3,試計(jì)算說明固溶體的類型?(其中Ce=140.12,Ca=40.08,O=16) (1) (4分) (2) (4分)(1)式固溶式為: (1.5分) (1.5分)(2)式固溶式為: (1.5分) (1.5分)實(shí)測(cè)D6
9、.54g/cm3 ,接近D01,說明方程(1)合理, (1分) 固溶體化學(xué)式 :Ce0.85Ca0.15O1.85 為氧空位型固溶體。5、試寫出少量MgO摻雜到A12O3中和少量YF3摻雜到CaF2中的缺陷反應(yīng)方程與對(duì)應(yīng)的固溶式。解:少量MgO摻雜到A12O3中缺陷反應(yīng)方程及固溶式為:, (3.5分)少量YF3摻雜到CaF2中缺陷反應(yīng)方程及固溶式如下:, 6、 在硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中,SiO4四面體或孤立存在,或共頂存連接,而不共棱更不共面,解釋之。答:根據(jù)鮑林規(guī)則,高電價(jià)低配位的陽離子與陰離子形成的配位多面體以共棱,特別是共面方式存在時(shí),結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低。在硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中,SiO4四面體以共棱
10、、共面方式相連時(shí),中心陽離子間距較孤立存在或共頂存連接時(shí)小,中心陽離子間的斥力大,尤其是共面時(shí)斥力更大,結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定,因此在硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中,SiO4四面體或孤立存在,或共頂存連接,而不共棱更不共面。 7、完成下列缺陷反應(yīng)式 或 或 8、在CaF2晶體中,肖特基缺陷的生成能為5.5ev,計(jì)算在1600時(shí)熱缺陷的濃度。如果CaF2晶體中,含有百萬分之一的YF3 雜質(zhì),則在1600時(shí)CaF2晶體中是熱缺陷占優(yōu)勢(shì)還是雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢(shì)?(玻爾茲曼常數(shù)k=1.3810-23、電子的電荷e=1.60210-19)解:因?yàn)閚/N=exp(-Gf/2kT)Gf=5.51.60210-19=8.81710-19J
11、T=1600+273=1873K所以 n/N=exp(-8.81710-19/21.3810-231873)= exp(-17.056)=3.910-8 (5分)在CaF2晶體中,含有百分之一的YF3 雜質(zhì),缺陷方程如下: 此時(shí)產(chǎn)生的缺陷為,=10-6大于熱缺陷濃度3.910-8,故在1873K時(shí)雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢(shì)或 )此時(shí)產(chǎn)生的缺陷為 ,=5.510-7大于熱缺陷濃度3.910-8,故在1873K時(shí)雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢(shì) 第四章一、名詞解釋1、無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)假說:凡是成為玻璃態(tài)的物質(zhì)和相應(yīng)的晶體結(jié)構(gòu)一樣,也是由一個(gè)三度空間網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成。這種網(wǎng)絡(luò)是由離子多面體(三角體或四面體)構(gòu)筑起來的。晶體結(jié)構(gòu)網(wǎng)是由多面體無
12、數(shù)次有規(guī)律重復(fù)構(gòu)成,而玻璃中結(jié)構(gòu)多面體的重復(fù)沒有規(guī)律性。2、網(wǎng)絡(luò)形成劑:這類氧化物單鍵強(qiáng)度大于335KJ/mol,其正離子為網(wǎng)絡(luò)形成離子,可單獨(dú)形成玻璃。3、網(wǎng)絡(luò)形成體:?jiǎn)捂I強(qiáng)度大于335KJ/mol的氧化物,可單獨(dú)形成玻璃。(2.5分)4、 網(wǎng)絡(luò)變性體:?jiǎn)捂I強(qiáng)度250KJ/mol。這類氧化物不能形成玻璃,但能改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),從而使玻璃性質(zhì)改變。5、聚合:由分化過程產(chǎn)生的低聚合物,相互作用,形成級(jí)次較高的聚合物,同時(shí)釋放出部分Na2O,這個(gè)過程稱為縮聚,也即聚合。7、硼反?,F(xiàn)象:硼酸鹽玻璃與相同條件下的硅酸鹽玻璃相比,其性質(zhì)隨R2O或RO加入量的變化規(guī)律相反,這種現(xiàn)象稱硼反?,F(xiàn)象。8、解聚:在熔
13、融SiO2中,O/Si比為2:1,SiO4連接成架狀。若加入Na2O則使O/Si比例升高,隨加入量增加,O/Si比可由原來的2:1逐步升高到4:1,SiO4連接方式可從架狀變?yōu)閷訝?、帶狀、鏈狀、環(huán)狀直至最后斷裂而形成SiO4島狀,這種架狀SiO4斷裂稱為熔融石英的分化過程,也即解聚。9、聚沉值:凡能引起溶膠明顯聚沉(如溶膠變色渾濁)所需外加電解質(zhì)的最小濃度稱為聚沉值。10、 觸變性:是泥漿從稀釋流動(dòng)狀態(tài)到稠化的凝聚狀態(tài)之間存在的介于兩者之間的中間狀態(tài)。即泥漿靜止不動(dòng)時(shí)似凝固體,一經(jīng)擾動(dòng)或搖動(dòng),凝固的泥漿又重新獲得流動(dòng)。如再靜止又重新凝固,可重復(fù)無數(shù)次。 二、填空題、選擇題1、硅酸鹽晶體分類的依
14、據(jù)是( )。按此分類法可將硅酸鹽礦物分為( )結(jié)構(gòu)、( )結(jié)構(gòu)、( )結(jié)構(gòu)、( )結(jié)構(gòu)和( )結(jié)構(gòu)。2、TiO2在還原氣氛中可形成( )型非計(jì)量化合物,可形成( )型半導(dǎo)體,缺陷濃度與氧分壓的1/6次方成( ),如果減少周圍氧氣的分壓,TiO2-x的密度將( )。3、一種玻璃的組成為Na2O.1/3Al2O3.2SiO2,此玻璃中的Al3+可視為( ),玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù) Y= ( )。A、 變性離子;2 B、 形成離子;2 C、 變性離子;3.5 D、形成離子;3.54、粘土泥漿膠溶必須使介質(zhì)呈( ) A、酸性 B、堿性 C、 中性5、可以根據(jù)3T曲線求出熔體的臨界冷卻速率。熔體的臨界冷卻速率越大
15、,就( )形成玻璃。A、 越難 B、越容易 C、很快 D、緩慢6、硅酸鹽玻璃的結(jié)構(gòu)是以硅氧四面體為結(jié)構(gòu)單元形成的( )的聚集體。A、近程有序,遠(yuǎn)程無序 B、近程無序,遠(yuǎn)程無序 C、近程無序,遠(yuǎn)程有序7、下列性質(zhì)中( )不是晶體的基本性質(zhì)。A、 自限性 B、最小內(nèi)能性 C、有限性 D、各向異性8、可以根據(jù)3T曲線求出熔體的臨界冷卻速率。熔體的臨界冷卻速率越大,就( )形成玻璃。A、 越難 B、越容易 C、很快 D、緩慢9、在硅酸鹽熔體中,當(dāng)R=O/Si減小時(shí),相應(yīng)熔體組成和性質(zhì)發(fā)生變化,熔體析晶能力( ),熔體的黏度( ),低聚物數(shù)量( )。A、增大 B、減小 C、不變 D、不確定8、當(dāng)固體表面
16、能為1.2J/m2,液體表面能為0.9 J/m2,液固界面能為1.1 J/m2時(shí),降低固體表面粗糙度,()潤(rùn)濕性能。A、降低B、改善C、不影響9、一種玻璃的組成為32.8%CaO,6.0 Al2O3%,61.2 SiO2%,此玻璃中的Al3+可視為網(wǎng)絡(luò)( ),玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)Y=( )。A、變性離子,3.26 B、形成離子,3.26 C、變性離子,2.34 D、形成離子,2.3410、可以根據(jù)3T曲線求出熔體的臨界冷卻速率。熔體的臨界冷卻速率越小,就( )形成玻璃。A、越難 B、越容易 C、很快 D、緩慢11、陶瓷元件表面被銀,為提高瓷件與銀層間的潤(rùn)濕性,瓷面表面應(yīng)( )。 12、黏土帶電荷的主要
17、原因是( )、( )、( ),黏土所帶靜電荷為( )。13、在玻璃形成過程中,為避免析晶所必須的冷卻速率的確定采用( )的方法 三、問答題1、說明熔體中聚合物形成過程?從結(jié)構(gòu)上來說明在SiO2熔體中隨著Na2O加入量的不同,熔體粘度、形成玻璃能力如何變化,為什么? 答:熔體中聚合物形成分三個(gè)階段。初期:主要是石英顆粒的分化;中期:縮聚并伴隨變形;后期:在一定時(shí)間和一定溫度下,聚合和解聚達(dá)到平衡。 在SiO2熔體中隨著Na2O加入量的增加,分化的不斷進(jìn)行,熔體中高聚合度的聚合物的含量不斷減少,低聚合度的聚合物的含量不斷增加,導(dǎo)致熔體粘度降低、形成玻璃能力下降。2、對(duì)比不穩(wěn)分解和均勻成核成長(zhǎng)這兩種
18、相變過程。討論熱力學(xué)和動(dòng)力學(xué)特性以及過冷度和時(shí)間對(duì)產(chǎn)物組織的影響。如何用實(shí)驗(yàn)方法區(qū)分這兩種過程?在玻璃工業(yè)中,分相有何作用?請(qǐng)舉例說明。答:不穩(wěn)分解:在此區(qū)域內(nèi),液相會(huì)自發(fā)分相,不需要克服熱力學(xué)勢(shì)壘;無成核-長(zhǎng)大過程,分相所需時(shí)間極短,第二相組成隨時(shí)間連續(xù)變化。在不穩(wěn)分解分相區(qū)內(nèi),隨著溫度的降低、時(shí)間的延長(zhǎng),析出的第二相在母液中相互貫通,形成蠕蟲狀結(jié)構(gòu)。成核-生成:在此區(qū)域內(nèi),在熱力學(xué)上,系統(tǒng)對(duì)微小的組成起伏是亞穩(wěn)的,形成新相需要做功,即存在成核勢(shì)壘,新相形成如同結(jié)晶過程的成核-長(zhǎng)大機(jī)理,分相所需時(shí)間長(zhǎng),分出的第二相組成不隨時(shí)間變化。隨著溫度的降低、時(shí)間的延長(zhǎng),析出的第二相在母液中逐漸長(zhǎng)大,形
19、成孤立球狀結(jié)構(gòu)。用TEM觀察分相以后形貌,若兩相無明顯的連續(xù)性,第二相呈孤立球狀,則為成核-生長(zhǎng)分相;若兩相形成互相交織的蠕蟲狀,則為不穩(wěn)分解相變過程。在玻璃工業(yè)中,利用玻璃分相可以改進(jìn)結(jié)構(gòu)和玻璃性能,制備新型玻璃。例如通過硼硅酸鹽玻璃分相制備微孔玻璃、高硅氧玻璃,通過分相促進(jìn)鋰鋁硅微晶玻璃的核化和晶化,通過磷硅酸鹽玻璃的分相制備乳濁玻璃等。3、試述B2O3中加入Na2O后,結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化,解釋硼酸鹽玻璃的硼反?,F(xiàn)象?答、B2O3中加入Na2O后, Na2O所提供的氧使BO3三角體變成BO4四面體,導(dǎo)致B2O3玻璃結(jié)構(gòu)由兩度空間的層狀結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)變?yōu)槿S的架狀結(jié)構(gòu),從而加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò),并使玻璃的各種
20、物理性質(zhì)變好,這與相同條件下的硅酸鹽玻璃相比,其性質(zhì)隨R2O或RO加入量的變化規(guī)律相反, 出現(xiàn)硼酸鹽玻璃的硼反常現(xiàn)象。4、網(wǎng)絡(luò)變性體(如Na2O)加到石英玻璃中,使硅氧比增加。實(shí)驗(yàn)觀察到當(dāng)O/Si=2.53時(shí),即達(dá)到形成玻璃的極限,根據(jù)結(jié)構(gòu)解釋為什么在2O/Si2.5的堿和硅石混合物可以形成玻璃,而O/Si=3的堿和硅石混合物結(jié)晶而不形成玻璃? 答:在2O/Si2.5的堿和硅石混合物中,氧硅比較低,在高溫熔體中高聚物含量較高,熔體黏度較高,不易析晶,所以可以形成玻璃;而在O/Si=3的堿和硅石混合物中,氧硅比較高,在高溫熔體中低聚物含量較高,熔體黏度較低,所以易析晶,而不形成玻璃。5、 試解釋
21、說明為什么在硅酸鹽結(jié)構(gòu)中Al3+經(jīng)常取代SiO4中Si4+,但Si4+一般不會(huì)置換AlO6中的Al3+?(配位數(shù)為6時(shí),S14、A13和O2的離子半徑分別為0.40、0.53和1.40;配位數(shù)為4時(shí),一離子半徑依次為0.26、0.40和1.38)。(7分)答:CN=4, rAl3+/ro2-=0.4/1.38=0.29,Al3+四配位穩(wěn)定,故在硅酸鹽結(jié)構(gòu)中Al3+經(jīng)常取代SiO4中Si4+形成AlO4;(3.5分)CN=6,rSi4+/ro2-=0.4/1.38=0.29,Si4+四配位穩(wěn)定,六配位不穩(wěn)定,故在硅酸鹽結(jié)構(gòu)中Si4+一般不會(huì)置換AlO6中的Al3+,形成SiO四、 計(jì)算題(10分
22、)有兩種不同配比的玻璃,其組成如下:序號(hào)Na2O molAl2O3molSiO2mol1101278220674試用玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)說明兩種玻璃高溫下粘度的大小?解:1#玻璃:Na2O/ Al2O3=10/121,所以Al3+在玻璃中起網(wǎng)絡(luò)形成離子的作用 R2=(20+6 *3+74*2)/(74+6*2)=2.16 X2=2*2.16-4=0.32 Y2=4-0.32=3.68因而Y1R2 即2#玻璃橋氧分?jǐn)?shù)大于1#, O/Si比小于1#玻璃,所以在高溫下1#熔體黏度小于2#. 第五章2、 問答題4、 什么是潤(rùn)濕?改善潤(rùn)濕的方法有那些?答:潤(rùn)濕:固體與液體接觸后,體系(固體+液體)的吉布斯自由能
23、降低時(shí),就稱潤(rùn)濕。改善潤(rùn)濕的方法有:降低SL S、V 兩相組成盡量接近;降低LV 在液相中加表面活性劑;提高SV 去除固體表面吸附膜;改變粗糙度。 第六章一、名詞解釋1液相獨(dú)立析晶:是在轉(zhuǎn)熔過程中發(fā)生的,由于冷卻速度較快,被回收的晶相有可能會(huì)被新析出的固相包裹起來,使轉(zhuǎn)熔過程不能繼續(xù)進(jìn)行,從而使液相進(jìn)行另一個(gè)單獨(dú)的析晶過程,就是液相獨(dú)立析晶。2、一致熔融化合物:是一種穩(wěn)定的化合物。它與正常的純物質(zhì)一樣具有固定的熔點(diǎn),熔化時(shí),所產(chǎn)生的液相與化合物組成相同,故稱一致熔融化合物。3、不一致熔融化合物:是一種不穩(wěn)定的化合物。加熱這種化合物到某一溫度便發(fā)生分解,分解產(chǎn)物是一種液相和一種晶相,兩者組成與化
24、合物組成皆不相同,故稱不一致熔融化合物。4、切線規(guī)則:將界線上某一點(diǎn)所作的切線與相應(yīng)的連線相交,如交點(diǎn)在連線上,則表示界線上該處具有共熔性質(zhì);如交點(diǎn)在連線的延長(zhǎng)線上,則表示界線上該處具有轉(zhuǎn)熔性質(zhì),遠(yuǎn)離交點(diǎn)的晶相被回吸。5、三角形規(guī)則:原始熔體組成點(diǎn)所在副三角形的三個(gè)頂點(diǎn)表示的物質(zhì)即為其結(jié)晶產(chǎn)物;與這三個(gè)物質(zhì)相應(yīng)的初初晶區(qū)所包圍的三元無變量點(diǎn)是其結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)。6、連線規(guī)則:將一界線(或其延長(zhǎng)線)與相應(yīng)的連線(或其延長(zhǎng)線)相交,其交點(diǎn)是該界線上的溫度最高點(diǎn)。7、在硅酸鹽熔體中,當(dāng)R=O/Si減小時(shí),相應(yīng)熔體組成和性質(zhì)發(fā)生變化,熔體析晶能力( ),熔體的黏度( ),低聚物數(shù)量( )。A、增大 B、減小
25、 C、不變 D、不確定二、問答題8、相圖分析右圖為生成一個(gè)三元化合物的三元相圖,(1)判斷三元化合物D的性質(zhì),說明理由?不一致熔融三元化合物,因其組成點(diǎn)不在其初晶區(qū)內(nèi)。(2)標(biāo)出邊界曲線的溫降方向(轉(zhuǎn)熔界限用雙箭頭); 見圖 (3)指出無變量點(diǎn)的性質(zhì)(E、F、G);E :?jiǎn)无D(zhuǎn)熔點(diǎn) F :低共溶點(diǎn) G :?jiǎn)无D(zhuǎn)熔點(diǎn)(4) 分析點(diǎn)M1,M2的結(jié)晶路程;(5)計(jì)算M2點(diǎn)液相剛到結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)和結(jié)晶結(jié)束后各相的含量。 M2點(diǎn)液相剛到結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)時(shí)存在C、D、液相LL%= fM2/Ff C%=(FM2/Ff)(Df/DC) D%=(FM2/Ff)(Cf/DC) 結(jié)晶結(jié)束后存在A、D、C,各相的含量過M2點(diǎn)作平行
26、線或用雙線法求得,C%=Ag A%=Ch D%=gh 9、下圖為CaO-A12O3-SiO2系統(tǒng)的富鈣部分相圖,對(duì)于硅酸鹽水泥的生產(chǎn)有一定的參考價(jià)值。試:1、畫出有意義的付三角形;2、用單、雙箭頭表示界線的性質(zhì);3、說明F、H、K三個(gè)化合物的性質(zhì)和寫出各點(diǎn)的相平衡式;4、分析M#熔體的冷卻平衡結(jié)晶過程并寫出相變式;5、并說明硅酸鹽水泥熟料落在小圓圈內(nèi)的理由;6、為何在緩慢冷卻到無變量點(diǎn)K(1455)時(shí)再要急劇冷卻到室溫?解:1、如圖所示;2、 如圖所示;(4分) 3、F點(diǎn)低共熔點(diǎn),LFC3A+C12A7+C2S 3、 H點(diǎn)單轉(zhuǎn)熔點(diǎn),LH+CaOC3A+C3SK點(diǎn)單轉(zhuǎn)熔點(diǎn),LK+C3SC3A+C
27、2S4、M點(diǎn): LC2S LC2S+C3S L+C2SC3S液:M-a-y-K始(LK+C3SC2S+C3A)K終 f=2 f=1 f=1 f=0C2S C2S+C3S C2S+C3S C2S+C3S+C3A固:D-D-b-d-M 5、因?yàn)楣杷猁}水泥熟料中三個(gè)主要礦物是C3S、C2S、C3A。根據(jù)三角形規(guī)則,只有當(dāng)組成點(diǎn)落在C3S-C2S-C3A付三角形中,燒成以后才能得到這三種礦物。從早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度、水化速度、礦物的形成條件等因素考慮,水泥熟料C3S的含量應(yīng)當(dāng)最高,C2S次之,C3A最少。根據(jù)杠桿規(guī)則,水泥熟料的組成點(diǎn)應(yīng)當(dāng)位于C3S-C2S-C3A付三角形中小圓圈內(nèi)。6、因?yàn)榫徛鋮s到K
28、點(diǎn),可以通過轉(zhuǎn)熔反應(yīng)L+C2SC3S得到盡可能多的C3S。到達(dá)K點(diǎn)后,急劇冷卻到室溫,可以(1)防止C3S含量降低,因?yàn)镵點(diǎn)的轉(zhuǎn)熔反應(yīng)LK+C3SC2S+C3A;(2)使C2S生成水硬性的-C2S,而不是非水硬性的-C2S;(3)液相成為玻璃相,可以提高熟料的易磨性。10、影響固相反應(yīng)的因素有那些?答:影響固相反應(yīng)的因素有反應(yīng)物化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)的影響;顆粒度和分布影響;反應(yīng)溫度、壓力、氣氛影響;礦化劑的影響。11、觀察相圖1判斷三元化合物AmBn的性質(zhì) 不一致熔融二元化合物。(1分) 2標(biāo)出邊界曲線的溫降方向(轉(zhuǎn)熔界限用雙箭頭);見下圖 (5分)3指出無變量點(diǎn)的性質(zhì)(E、N); (2分)E :?jiǎn)?/p>
29、轉(zhuǎn)熔點(diǎn)F :低共溶點(diǎn)分析點(diǎn)1,2的結(jié)晶路程;(8分)12、相圖分析右圖為生成一個(gè)三元化合物的三元相圖,1. 判斷三元化合物N的性質(zhì),說明理由?2. 標(biāo)出邊界曲線的溫降方向(轉(zhuǎn)熔界限用雙箭頭);3. 指出無變量點(diǎn)的性質(zhì)(L、K、M);4. 分析點(diǎn)1,2的結(jié)晶路程;5. 計(jì)算2點(diǎn)液相剛到結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)和結(jié)晶結(jié)束后各相的含量右圖為生成一個(gè)三元化合物的三元相圖,1.判斷三元化合物N的性質(zhì),說明理由?不一致熔融三元化合物,因其組成點(diǎn)不在其初晶區(qū)內(nèi)。2.標(biāo)出邊界曲線的溫降方向(轉(zhuǎn)熔界限用雙箭頭);見圖 3.指出無變量點(diǎn)的性質(zhì)(L、K、M);M :低共溶點(diǎn)L :低共溶點(diǎn)K :?jiǎn)无D(zhuǎn)熔點(diǎn)4.析點(diǎn)1,2的結(jié)晶路程;
30、5. 計(jì)算2點(diǎn)液相剛到結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)和結(jié)晶結(jié)束后各相的含量。2點(diǎn)液相剛到結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)時(shí)存在B、N、液相LL%= fM2/FL N%=(L2/Lf)(Bf/NB) B%=(L2/Lf)(Nf/NB) 結(jié)晶結(jié)束后存在N、B、C,各相的含量過2點(diǎn)作平行線或用雙線法求得,N%=hc C%=gn B%=gh 第七章 一、名詞解釋 1、 本征擴(kuò)散:是指空位來源于晶體結(jié)構(gòu)中本征熱缺陷而引起質(zhì)點(diǎn)的遷移。 2、 不穩(wěn)定擴(kuò)散:擴(kuò)散物質(zhì)在擴(kuò)散層dx內(nèi)的濃度隨時(shí)間而變化,即dc/dt0。這種擴(kuò)散稱為不穩(wěn)定擴(kuò)散。 3、非本征擴(kuò)散:受固溶引入的雜質(zhì)離子的電價(jià)和濃度等外界因素所控制的擴(kuò)散?;蛴刹坏葍r(jià)雜質(zhì)離子取代造成晶格空位,由此
31、而引起的質(zhì)點(diǎn)遷移。 4、穩(wěn)定擴(kuò)散:若擴(kuò)散物質(zhì)在擴(kuò)散層dx內(nèi)各處的濃度不隨時(shí)間而變化,即dc/dt=0。這種擴(kuò)散稱穩(wěn)定擴(kuò)散。2、 問答題 1、試比較楊德爾方程和金斯特林格方程的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用條件。答:楊德爾方程在反應(yīng)初期具有很好的適應(yīng)性,但楊氏模型中假設(shè)球形顆粒反應(yīng)截面積始終不變,因而只適用反應(yīng)初期轉(zhuǎn)化率較低的情況。而金氏模型中考慮在反應(yīng)進(jìn)程中反應(yīng)截面積隨反應(yīng)進(jìn)程變化這一事實(shí),因而金氏方程適用范圍更廣,可以適合反應(yīng)初、中期。兩個(gè)方程都只適用于穩(wěn)定擴(kuò)散的情況。2、如果NiO和Cr2O3球形顆粒之間反應(yīng)生成NiCr2O4是通過產(chǎn)物層擴(kuò)散進(jìn)行的,請(qǐng)回答:(1)若1300,DCr3+DNi2+DO2-,
32、控制NiCr2O4生成速率的擴(kuò)散是哪一種離子的擴(kuò)散?為什么?(2)試分析早期的這一反應(yīng)轉(zhuǎn)化率G-t關(guān)系應(yīng)符合哪一個(gè)動(dòng)力學(xué)方程?答:(1)控制NiCr2O4生成速率的擴(kuò)散是Ni2+離子。因?yàn)镹iO與Cr2O3主要陽離子經(jīng)過產(chǎn)物層的逆向擴(kuò)散生成NiCr2O4。而DCr3+DNi2+DO2,Cr3+擴(kuò)散速度快,而Ni2+擴(kuò)散速度慢。(2)這一反應(yīng)早期轉(zhuǎn)化率與時(shí)間之間的關(guān)系應(yīng)符合楊德爾方程1-(1-G)1/32=KJt。3、在擴(kuò)散傳質(zhì)的燒結(jié)過程中,使坯體致密的推動(dòng)力是什么?哪些方法可促進(jìn)燒結(jié)?說明原因。答:在擴(kuò)散傳質(zhì)的燒結(jié)過程中,系統(tǒng)內(nèi)不同部位(頸部、顆粒接觸點(diǎn)、顆粒內(nèi)部)空位濃度不同,導(dǎo)致原子或質(zhì)點(diǎn)
33、由顆粒接觸點(diǎn)向頸部遷移,填充到氣孔中。因此使坯體致密化的推動(dòng)力是空位濃度差。對(duì)于擴(kuò)散傳質(zhì):(1)控制原料的起始粒度非常重要,顆粒細(xì)小的原料可促進(jìn)燒結(jié),因?yàn)轭i部增長(zhǎng)速率x/r與原料起始粒度r的3/5次方成反比;(2)溫度對(duì)燒結(jié)過程有決定性作用,擴(kuò)散系數(shù)與溫度呈指數(shù)關(guān)系,因此提高溫度可加速燒結(jié)。4、說明影響擴(kuò)散的因素?答:(1)化學(xué)鍵:共價(jià)鍵方向性限制不利間隙擴(kuò)散,空位擴(kuò)散為主。金屬鍵離子鍵以空位擴(kuò)散為主,間隙離子較小時(shí)以間隙擴(kuò)散為主。(2)缺陷:缺陷部位會(huì)成為質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散的快速通道,有利擴(kuò)散。(3)溫度:D=D0exp(-Q/RT)Q不變,溫度升高擴(kuò)散系數(shù)增大有利擴(kuò)散。Q越大溫度變化對(duì)擴(kuò)散系數(shù)越敏感
34、。(4)雜質(zhì):雜質(zhì)與介質(zhì)形成化合物降低擴(kuò)散速度;雜質(zhì)與空位締合有利擴(kuò)散;雜質(zhì)含量大本征擴(kuò)散和非本征擴(kuò)散的溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn)升高。(5)擴(kuò)散物質(zhì)的性質(zhì):擴(kuò)散質(zhì)點(diǎn)和介質(zhì)的性質(zhì)差異大利于擴(kuò)散(6)擴(kuò)散介質(zhì)的結(jié)構(gòu):結(jié)構(gòu)緊密不利擴(kuò)散。 三、計(jì)算題1、在KCl晶體中摻入10-5mo1CaCl2,低溫時(shí)KCl中的K+離子擴(kuò)散以非本征擴(kuò)散為主,試回答在多高溫度以上,K+離子擴(kuò)散以熱缺陷控制的本征擴(kuò)散為主?(KCl的肖特基缺陷形成能Hs=251kJ/mol,R=8.314J/mo1K)解:在KCl晶體中摻入10-5mo1CaCl2,缺陷方程為:則摻雜引起的空位濃度為 欲使擴(kuò)散以熱缺陷為主,則 即 即 解得T936.5K
35、 第八章一、名詞解釋 1、 均勻成核:晶核從均勻的單相熔體中產(chǎn)生的過程。 2、二級(jí)相變:相變時(shí)兩相化學(xué)勢(shì)相等,其一級(jí)偏微商也相等,但二級(jí)偏微商不等的稱為二級(jí)相變。 3、一級(jí)相變:體系由一相變?yōu)榱硪幌鄷r(shí),如兩相的化學(xué)勢(shì)相等但化學(xué)勢(shì)的一級(jí)偏微商(一級(jí)導(dǎo)數(shù))不相等的稱為一級(jí)相變。 4、玻璃分相:一個(gè)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(gè)互不溶解或部分溶解的玻璃相(或液相),并相互共存的現(xiàn)象稱為玻璃的分相(或稱液相不混溶現(xiàn)象)。2、 問答題1、從熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)特性、形貌等對(duì)比不穩(wěn)分解和均勻成核成長(zhǎng)這兩種相變過程。如何用實(shí)驗(yàn)方法區(qū)分這兩種過程?答:不穩(wěn)分解:在此區(qū)域內(nèi),液相會(huì)自發(fā)分相,不需要
36、克服熱力學(xué)勢(shì)壘,無成核-長(zhǎng)大過程,分相所需時(shí)間極短,第二相組成隨時(shí)間連續(xù)變化,在不穩(wěn)分解分相區(qū)內(nèi),隨著溫度的降低、時(shí)間的延長(zhǎng),析出的第二相在母液中相互貫通,形成蠕蟲狀結(jié)構(gòu)。成核-生成:在此區(qū)域內(nèi),在熱力學(xué)上,系統(tǒng)對(duì)微小的組成起伏是亞穩(wěn)的,形成新相需要做功,即存在成核勢(shì)壘,新相形成如同結(jié)晶過程的成核-長(zhǎng)大機(jī)理,分相所需時(shí)間長(zhǎng),分出的第二相組成不隨時(shí)間變化。隨著溫度的降低、時(shí)間的延長(zhǎng),析出的第二相在母液中逐漸長(zhǎng)大,形成孤立球狀結(jié)構(gòu)。用TEM觀察分相以后形貌,若兩相無明顯的連續(xù)性,第二相呈孤立球狀,則為成核-生長(zhǎng)分相;若兩相形成互相交織的蠕蟲狀,則為不穩(wěn)分解相變過程。 第十章一、名詞解釋1、液相燒結(jié)
37、:凡有液相參加的燒結(jié)過程稱為液相燒結(jié)。2、二次再結(jié)晶:少數(shù)巨大晶粒在細(xì)晶消耗時(shí)成核長(zhǎng)大過程。3、固相燒結(jié):固態(tài)粉末在適當(dāng)?shù)臏囟取毫?、氣氛和時(shí)間條件下,通過物質(zhì)與氣孔之間的傳質(zhì),變?yōu)閳?jiān)硬、致密燒結(jié)體的過程。4、晶粒生長(zhǎng):無應(yīng)變的材料在熱處理時(shí),平均晶粒尺寸在不改變其分布的情況下,連續(xù)增大的過程。5、非均勻成核:是指借助于表面、界面、微粒裂紋器壁以及各種催化位置等而形成晶核的過程6、均勻成核是晶核從均勻的單相熔體中產(chǎn)生的過程。7燒結(jié):由于固態(tài)中分子(或原子)的相互吸引,通過加熱,使粉末體產(chǎn)生顆粒粘結(jié),經(jīng)過物質(zhì)遷移使粉末體產(chǎn)生強(qiáng)度并導(dǎo)致致密化和再結(jié)晶的過程。8泰曼溫度:反應(yīng)物開始呈現(xiàn)顯著擴(kuò)散作用的溫度。二、問答題1、二次再結(jié)晶與晶粒生長(zhǎng)有何異同?生產(chǎn)中避免二次再結(jié)晶的方法有哪些?答:相同點(diǎn):(1)兩者推動(dòng)力均為界面兩側(cè)質(zhì)點(diǎn)的吉布斯自由能之差;(2)進(jìn)行方式都是通過界面遷移。 不同點(diǎn):(1)前者是個(gè)別晶粒異常生長(zhǎng),后者是晶粒尺寸均勻生長(zhǎng);(2)前者氣孔被包裹到晶粒內(nèi)部,后者氣孔維持在晶界交匯處。 生產(chǎn)中避免二次再結(jié)晶的方法有:(1)合理選擇原料的細(xì)度,提高粉料粒度的均勻性;(2)控
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