無機(jī)非金屬材料科學(xué)基礎(chǔ)課后習(xí)題答案

1、第一章答案20、（1）略；（2）四面體空隙數(shù)/O2-數(shù)=2:1，八面體空隙數(shù)/O2-數(shù)=1:1；（3）(a)CN=4，z+/4×8=2，z+=1，Na2O，Li2O；(b)CN=6，z+/6×6=2，z+=2，F(xiàn)eO，MnO；（c）CN=4，z+/4×4=2，z+=4，ZnS，SiC；(d)CN=6，z+/6×3=2，z+=4，MnO2。21、解：島狀；架狀；單鏈；層狀（復(fù)網(wǎng)）；組群（雙四面體）。22、解：（1）有兩種配位多面體，SiO4，MgO6，同層的MgO6八面體共棱，如59MgO6和49MgO6共棱75O2-和27O2-，不同層的MgO6八面體共

2、頂，如1MgO6和51MgO6共頂是22O2-，同層的MgO6與SiO4共頂，如TMgO6和7SiO4共頂22O2-，不同層的MgO6與SiO4共棱，TMgO6和43SiO4共28O2-和28O2-；（3）z=4；（4）Si4+占四面體空隙=1/8，Mg2+占八面體空隙=1/2。23、解：透閃石雙鏈結(jié)構(gòu)，鏈內(nèi)的Si-O鍵要比鏈5的Ca-O、Mg-O鍵強(qiáng)很多，所以很容易沿鏈間結(jié)合力較弱處劈裂成為纖維狀；滑石復(fù)網(wǎng)層結(jié)構(gòu)，復(fù)網(wǎng)層由兩個SiO4層和中間的水鎂石層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，復(fù)網(wǎng)層與復(fù)網(wǎng)層之間靠教弱的分之間作用力聯(lián)系，因分子間力弱，所以易沿分子間力聯(lián)系處解理成片狀。24、解：石墨中同層C原子進(jìn)行SP2雜化

3、，形成大鍵，每一層都是六邊形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由于間隙較大，電子可在同層中運(yùn)動，可以導(dǎo)電，層間分子間力作用，所以石墨比較軟。25、解：（1）Al3+可與O2-形成AlO45-；Al3+與Si4+處于第二周期，性質(zhì)類似，易于進(jìn)入硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中與Si4+發(fā)生同晶取代，由于鮑林規(guī)則，只能部分取代；（2）Al3+置換Si4+是部分取代，Al3+取代Si4+時，結(jié)構(gòu)單元AlSiO4ASiO5，失去了電中性，有過剩的負(fù)電荷，為了保持電中性，將有一些半徑較大而電荷較低的陽離子如K+、Ca2+、Ba2+進(jìn)入結(jié)構(gòu)中；（3）設(shè)Al3+置換了一半的Si4+，則O2-與一個Si4+一個Al3+相連，陽離子靜電鍵強(qiáng)度=3/4

4、×1+4/4×1=7/4，O2-電荷數(shù)為-2，二者相差為1/4，若取代超過一半，二者相差必然>1/4，造成結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。 第二章答案1、解：鈉原子空位；鈉離子空位，帶一個單位負(fù)電荷；氯離子空位，帶一個單位正電荷；最鄰近的Na+空位、Cl-空位形成的締合中心；Ca2+占據(jù)K.位置，帶一個單位正電荷；Ca原子位于Ca原子位置上；Ca2+處于晶格間隙位置。2、解：（1）NaClNaCa+ ClCl + VCl·（2）CaCl2CaNa· + 2ClCl + VNa（3）OVNa + VCl·（4）AgAgVAg + Agi·3、解：設(shè)有

5、缺陷的MgO晶胞的晶胞分子數(shù)為x，晶胞體積V=(4.20)3，x=VN0/M=3.96,單位晶胞的肖脫基缺陷數(shù)=4-x=0.04。4、解：（a）根據(jù)熱缺陷濃度公式 n/N=exp(-E/2RT)，E=6eV=6×1.602×10-19=9.612×10-19J,T=298k：n/N=1.92×10-51，T=1873k：n/N=8.0×10-9；（b）在MgO中加入百萬分之一的AL2O3，AL2O32ALMg· + VMg + 3OO，AL2O3= 10-6，雜質(zhì)缺陷=3×10-6/2=1.5×10-6，比較可知，

6、雜質(zhì)缺陷占優(yōu)。5、解：n/N=exp(-E/2RT)，R=8.314，T=1000k：n/N=6.4×10-3；T=1500k：n/N=3.5×10-2。6、解：Fe2O32FeFe· + 3OO + VFe       y           2y           

7、0;  yFe3+2yFe2+1-3yO，X=1-y=1-0.0435=0.9565,Fe0.9565OVFe=2.22×10-27、解：Zn(g)Zni· + e, Zn(g) + 1/2O2 = ZnO , Zni· + e+ 1/2O2 ZnO , ZnO=e，    PO2    Zni·    O2(g) OO + VFe + 2hk=OO VFeh·/PO21/2=4OO VFe3/ PO21/

8、2 , VFe PO2-1/6，    PO2     VFe     8、解：刃位錯：位錯線垂直于位錯線垂直于位錯運(yùn)動方向；螺位錯：位錯線平行于 位錯線平行于位錯運(yùn)動方向。10、解：排斥，張應(yīng)力重疊，壓應(yīng)力重疊。11、解：晶界對位錯運(yùn)動起阻礙作用。12、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。13、解：（1）原子或離子尺寸的影響，r<15%時，可以形成連續(xù)固溶體；r=15%30%時，只能形成有

9、限型固溶體；r>30%很難或不能形成固溶體；r愈大，固溶度愈小；（2）晶體結(jié)構(gòu)類型的影響，只有兩種結(jié)構(gòu)相同和r<15%時才是形成連續(xù)固溶體的充分必要條件；（3）離子類型和鍵性，相互置換的離子類型相同，化學(xué)鍵性質(zhì)相近，容易形成固溶體體；（4）電價因素，不等價置換不易形成連續(xù)固溶體。14、解： 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)單相均勻多相單相均勻化學(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15、解：固溶體、晶格缺陷、非化學(xué)計量化合物都是點(diǎn)缺陷，是晶體結(jié)構(gòu)缺陷，都是單相均勻的固體，結(jié)構(gòu)同主晶

10、相。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T>0kOVM+ Vx··MMMi··+ VMMXMX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(fù)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)境中氣憤性質(zhì)和壓力變化  Fe1-xOUO2+xZn1+xOTiO2_xh·PO2-1/6Oi PO2-1/6Zni·&

11、#183; PO2-1/6VO·· PO2-1/617、解：設(shè)AL2O3、MgO總重量為100g，則AL2O318g，MgO82g，溶入MgO中AL2O3的mol數(shù)：AL2O3 mol%=0.08=8%, MgO mol%=1-8%=92%,固溶體組成：8% AL2O3，92%MgO，固溶體組成式：Al0.16Mg0.92O1.16  (a) AL2O32ALMg· + 2OO + Oi       X     &#

12、160;      2x             x     固溶體化學(xué)式：Al2xMg1-2xO1+x將化學(xué)式與組成式一一對應(yīng)，求出待定參數(shù)x，由于O2-的量不同，將O2-的量化為1Al0.16/1.16Mg0.92/1.16OAl2x/1+xMg1-2x/1+xOx=0.074，化學(xué)式Al0.148Mg0.852O1.074 d理想=，=1.0

13、4（b）AL2O32ALMg· + 3OO + OMg     x            2x             xAl2xMg1-3xOAl0.16/1.16Mg0.92/1.16Ox=Al0.138Mg0.793O=0.97 18、解：Fe1-xS中存在Fe空位，VFe非化學(xué)計量

14、，存在h· P型半導(dǎo)體；FeS1-x中金屬離子過剩，存在S2-空位，存在e，N型半導(dǎo)體；因Fe1-xS、FeS1-x分屬不同類型半導(dǎo)體，通過實(shí)驗確定其半導(dǎo)體性質(zhì)即可。19、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。20、解：TaWr大-r小/ r大=4.2%<15%電負(fù)性：1.5-1.7=-0.2結(jié)構(gòu)類型：體心立方 相同形成連續(xù)固溶體PtPdr大-r小/ r大=20.7%>15%電負(fù)性差=2.2

15、-2.2=0結(jié)構(gòu)類型：面心立方形成有限固溶體CoNir大-r小/ r大=0.4%<15%電負(fù)性差：1.8-1.6=0.2當(dāng)T<427，Co Zn結(jié)構(gòu)類型相同  可形成連續(xù)固溶體TiTar大-r小/ r大=2.12%<15%電負(fù)性差=1.5-1.5=0當(dāng)T>883，Ti Ta結(jié)構(gòu)類型相同  可形成連續(xù)固溶體21、解：（a）r大-r小/ r大=10%<15%，AL2O3和Cr2O3能形成連續(xù)固溶體；（b）MgOCr2O3中，r大-r小/ r大=15%，加之兩者結(jié)構(gòu)不同，固溶度是有限的。22、解：設(shè)非化學(xué)計量化合物為NixO，Ni

16、2O32NiNi· + 3OO + VNi y            2y             y    Ni3+2yNi2+1-3yONi3+/Ni2+=2y/(1-3y)=10-x則y=5×10-5， x=1-y=0.99995，Ni0.99995O每m3中有多少載流子即

17、為空位濃度：VNi=y/(1+x)=2.5×10-5。23、解：MgO-AL2O3：r大-r小/ r大=15%，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；PbTiO3-PbZrO3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(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。24、解：（1）對于置換式固溶體有 x=0.15，1-x=0.85，2-x=1.85，所以置換式固溶體化學(xué)式Ca0.15Zr0.85

18、O1.85。有因為ZrO2屬于螢石結(jié)構(gòu)，晶胞分子數(shù)Z=4，晶胞中有Ca2+、Zr4+、O2-三種質(zhì)點(diǎn)。晶胞質(zhì)量 d置=5.55g/cm3；（2）對于間隙固溶體，其化學(xué)式Ca2yZr1-yO2，與已知組成Ca0.15Zr0.85O1.85相比，O2-不同，Ca0.15Zr0.85O1.85Ca0.15×2/1.85Zr0.3/1.85O2間隙式固溶體化學(xué)式Ca0.3×2/1.85Zr1.7/1.85O2晶胞質(zhì)量 d間=6.014g/cm3，由此可判斷生成的是置換型固溶體。第三章答案1.1 、解： 石英晶體 石英熔體 Na2O2SiO2 結(jié)構(gòu) SiO4 按共

19、頂方式對稱有規(guī)律有序排列， 遠(yuǎn)程有序 基本結(jié)構(gòu)單元 SiO4 呈架狀結(jié)構(gòu)， 遠(yuǎn)程無序 基本結(jié)構(gòu)單元 Si6O1812- 呈六節(jié)環(huán)或八節(jié)環(huán)， 遠(yuǎn)程無序 性質(zhì) 固體無流動性，熔點(diǎn)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，大，電導(dǎo)率大，表面張力大 有流動性，較石英熔體小，電導(dǎo)率大，表面張力大 2、解：根據(jù)ln=A+B/T，727時，=108P0，1156時，=104P0，A=-5.32，B=13324，當(dāng)=107P0時，則t=80。3、解：Na2O-SiO2系統(tǒng)中，SiO2含量增加，增大，減?。灰驗镾iO2含量增加，聚合離子團(tuán)尺寸增大，遷移阻力增大，增大，e/r減小，相互作用力減小，減

20、?。籖O-SiO2系統(tǒng)中，SiO2含量增加，增大，減小；因為無SiO2時RO-O2系統(tǒng)很低，表面張力大；加入SiO2，系統(tǒng)中出現(xiàn)聚合離子團(tuán)，SiO2增加，聚合離子團(tuán)尺寸增大，數(shù)目增大，增大，減小。4、解：玻璃的介穩(wěn)性：熔體轉(zhuǎn)變?yōu)椴Ａн^程中，是快速冷卻，使玻璃在低溫下保留了高溫時的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，玻璃態(tài)是能量的介穩(wěn)態(tài)，有自發(fā)放熱而轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的趨勢；玻璃無固定熔點(diǎn)：熔體的結(jié)晶過程中，系統(tǒng)必有多個相出現(xiàn)，有固定熔點(diǎn)；熔體向玻璃體轉(zhuǎn)變時，其過程是漸變的，無多個相出現(xiàn)，無固定的熔點(diǎn)，只有一個轉(zhuǎn)化溫度范圍。5.6、解：在熔體結(jié)構(gòu)中，不O/Si比值對應(yīng)著一定的聚集負(fù)離子團(tuán)結(jié)構(gòu)，如當(dāng)O/Si比值為2時，熔體中含有大

21、小不等的歪扭的SiO2n聚集團(tuán)（即石英玻璃熔體）；隨著O/Si比值的增加，硅氧負(fù)離子集團(tuán)不斷變小，當(dāng)O/Si比值增至4時，硅-氧負(fù)離子集團(tuán)全部拆散成為分立狀的SiO44-，這就很難形成玻璃。7、解：網(wǎng)絡(luò)變體 Na2O CaO K2O BaO中間體 Al2O3網(wǎng)絡(luò)形成體 SiO2 B2O3 P2O59、解：微晶學(xué)說：玻璃結(jié)構(gòu)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(xué)性質(zhì)和數(shù)量取決于玻璃的化學(xué)組成，可以是獨(dú)立原子團(tuán)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(guān)；“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)

22、律，愈遠(yuǎn)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。無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說：玻璃的結(jié)構(gòu)與相應(yīng)的晶體結(jié)構(gòu)相似，同樣形成連續(xù)的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但玻璃的網(wǎng)絡(luò)與晶體的網(wǎng)絡(luò)不同，玻璃的網(wǎng)絡(luò)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。由于玻璃的強(qiáng)度與晶體的強(qiáng)度屬于同一個數(shù)量級，玻璃的內(nèi)能與相應(yīng)晶體的內(nèi)能相差并不多，因此它們的結(jié)構(gòu)單元（四面體或三角體）應(yīng)是相同的，不同之處在與排列的周期性。微晶學(xué)說強(qiáng)調(diào)了玻璃結(jié)構(gòu)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。網(wǎng)絡(luò)學(xué)說強(qiáng)調(diào)了玻璃中離子與多面體相互間排列的均勻性、連續(xù)性及無序

23、性等方面結(jié)構(gòu)特征。10、解：當(dāng)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(gòu)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(gòu)部分轉(zhuǎn)變?yōu)槿瓤臻g的架狀結(jié)構(gòu)，從而加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并使 玻璃的各種物理性能變好。這與相同條件下的硅酸鹽玻璃相比，其性能隨堿金屬或堿土金屬加入量的變化規(guī)律相反，所以稱之為硼反?，F(xiàn)象。第四章答案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；=力/總長度N/m      

24、60; 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        液體：不能承受剪應(yīng)力，外力所做的功表現(xiàn)為表面積的擴(kuò)展，因為表面張力與表面能數(shù)量是相同的；        固體：能承受剪切應(yīng)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。2 、解：同一種物質(zhì)，其液體固體的表面結(jié)構(gòu)不同，液體分子可自由移動，總是通過形成球形表面來降低其表面能；固

25、體則不能，固體質(zhì)點(diǎn)不能自由移動，只能通過表面質(zhì)點(diǎn)的極化、變形、重排來降低系統(tǒng)的表面能，固體表面處于高能量狀態(tài)（由于表面力的存在）。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(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。4 、解：1J=107爾格（erg），

26、1卡=4.1868J，        設(shè)方鎂石為正方體邊長為a ，V=a3 ， S表 = 6a2 ，比表面積S表/V= 6a2/ a3 =6/a ，1cm方鎂石顆粒粉碎為1m顆粒時，比表面積 增加為:104倍，           增加的表面能為：=0.06卡/g 。5 、解：結(jié)構(gòu)相同而取向不同的晶體相互接觸，其接觸界面稱晶界。若相鄰晶粒的原子彼此無作用，那么，每單位面積晶界能將等于兩晶粒表面能之和，晶界結(jié)構(gòu)和表面結(jié)

27、構(gòu)不同導(dǎo)致的。但實(shí)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(qiáng)（兩者都力圖使晶界上質(zhì)點(diǎn)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(yīng)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(diǎn)的剩余的鍵力。7 、解：設(shè)水膜厚度為h，水密度1g/cm3，1個粒度1的顆粒水膜重量為6×(10-4)2×h×1，1g石英可粉碎為N個1的粉末，石英密度2.65g/cm3 , N·(10-4)3×2.65=1N=3.77×1011, N個微粒水的量為1.02

28、-1=0.02gh= =8.83×10-7m =8.83nm 。8 、解： sg = lg cos + ls cos= =-0.8097 =144 ° 7' >90 °，不能潤濕。           9 、解： lg =500erg/cm 2 ，求氧化物表面張力 sg ，sg =lgcos45 °+ ls，2xlscos45 °=ss     ss=1000dyn/cm=10-2 N/cm=

29、1N/m=1J/m2 =103erg/cm2sg=500·cos45 °+  =1060.5erg/cm2。    10 、解：(1)gs=glcos70.52 °+ls   gs=900cos70.52 °+600=900erg/cm2  (2)ss=2cos× 900=848.5erg/cm2 (3) 略。 第五章1 、解：有問題，根據(jù)相律，F(xiàn)=C-P+2=1-P+2=3-P，系統(tǒng)平衡時，F(xiàn)=0 ，則P=3 ，硫系統(tǒng)只能是三相平衡系

30、統(tǒng)。2 、解：(1) KEC 為晶型的相區(qū)， EFBC 過冷液體的介穩(wěn)區(qū)， AGFB 晶型的介穩(wěn)區(qū)， JGA 晶型的介穩(wěn)區(qū)；        (2)晶型為穩(wěn)定相，晶型、為介穩(wěn)相；因為晶型、的蒸汽壓高于晶型的，即它們的自由能較高，有自發(fā)轉(zhuǎn)變?yōu)樽杂赡茌^低的晶型的趨勢；              多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)的溫度高于兩種晶型的熔點(diǎn)；       

31、   、轉(zhuǎn)變可逆的，雙向的，多晶轉(zhuǎn)變點(diǎn)溫度低于、的熔點(diǎn)。3 、解：可逆多晶轉(zhuǎn)變： -石英-石英 -石英-鱗石英         不可逆多晶轉(zhuǎn)變： -方石英-石英 -鱗石英-石英 4 、解：(1) 硅磚(含 SiO2 >98%) 主要晶相： SiO2 、 2Al203 · 2SiO 3 固溶體（莫來石）            粘土磚(含 Al203 35 50%)

32、 主要晶相： SiO2 、A3S2            高鋁磚(含 Al203 60 90%) 主要晶相： 60 72%A3S2                               

33、;                   72 90% Al203 、A3S2          (2)為了保持硅磚的耐火度，要嚴(yán)格防止原料中混如 Al203 。 SiO2 熔點(diǎn)為 1723 ， SiO2 液相很陡，加入少量的 Al203 后，硅磚中會產(chǎn)生大量的液相， SiO2 的熔點(diǎn)劇烈下降。如加入 1wt% Al20

34、3 ，在低共熔點(diǎn)(1595 )時產(chǎn)生的液相量為 1/5.5=18.2% ，會使硅磚的耐火度大大下降；          (3)略。 5 、解： SiO2 中加入少量的 CaO ，在低共熔點(diǎn) 1436 時，液相量為 2/37=5.4% ，液相量增加不多，不會降低硅磚的耐火度，故可加少量 CaO 作礦化劑。 6 、解： Al203 · 2SiO2 · H2O Al203 · 2SiO2 + H2O        

35、; Al203 · 2SiO2 相圖中 SiO2 %=33%mol         (1)加熱到 1595 時，生成A3S2         (2) 1595 長時間保溫，系統(tǒng)中為液相和A3S2 ， L%= =21.8%         (3)略；        

36、60;(4)完全熔融即固相完全消失，應(yīng)為 33% 直線與液相線交點(diǎn)處溫度。 7 、解：(1)高 低  BCA         (2) B 最陡， C 次之， A 最次；         (3)在 M 點(diǎn)所在的溫度下開始析晶，         液相組成點(diǎn) MM1E （結(jié)晶結(jié)束）       

37、  固相組成點(diǎn) A A D M (4)第一次析晶僅析出晶相 A ，到 M 1 時第一次析晶結(jié)束，晶相 A 的百分?jǐn)?shù)為 65% ，         結(jié)晶結(jié)束時，析晶相 A 、 B 、 C ，液相消失，固相組成點(diǎn)在 M 點(diǎn)。 ? 8 、解：  9 、解： M 點(diǎn)所在溫度約 1050 ， 1050 開始析晶。 10 、解： (1)見圖，付三角形 3 分，界線性質(zhì) 1 分，界線上溫度降低的方向； (2) D ，一致熔融二元化合物，高溫穩(wěn)定、低溫分解；M ，不一致熔融三元化合

38、物； (3) E1 ，單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)，L+AC+M     E2 ，低共熔點(diǎn)，LC+B+M     E3 ，單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)，L+AB+M    E4 ，過渡點(diǎn)，(4)L    (5) E2 溫度，H 點(diǎn)所在溫度；過H點(diǎn)做副三角形BCM的兩條邊CM 、BM的平行線HH1 、HH2，C%=BH2/BC ×100% ， B%=CH1/BC×100% ， C%=H1H2/BC×100% 。12 、解：(1) S 組成點(diǎn)在三角形內(nèi)且位于初

39、晶區(qū)外，不一致熔融三元化合物；          (2)結(jié)晶過程   2 點(diǎn) 位于 A 初晶區(qū)，在 AS 連線上，結(jié)晶產(chǎn)物為 A 、 S                           3 點(diǎn) 位于 A 初

40、晶區(qū)，在 BCS 內(nèi)，結(jié)晶產(chǎn)物為 B 、 C 、 S                                       (3) 5 點(diǎn) 冷卻過程      &#

41、160;                         6 點(diǎn) 冷卻過程            12 、解：(1) S1 不一致熔融二元化合物，高溫穩(wěn)定，低溫分解       &

42、#160;     S2 一致熔融二元化合物             S3 不一致熔融二元化合物，低溫穩(wěn)定，高溫分解         (2) 見圖          (3) E1 ，過渡點(diǎn)，     

43、       E2 ，單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)，             E3 ，過渡點(diǎn)，             E4 ，低共熔點(diǎn)，             E5 ，低共熔點(diǎn)，(4)&

44、#160;(5)在 E5 點(diǎn)出現(xiàn)液相，在 N 點(diǎn)所在溫度完全熔融。 16 、解：(1) k 點(diǎn)開始出現(xiàn)液相，溫度為 1455 ,連接 3k 交 CaO-C3S 線于 6 點(diǎn) ,線段長度可直接量??；         (2)急冷好， k 點(diǎn)將進(jìn)行轉(zhuǎn)熔過程 L +C3SC2S +C3A             這樣C3S量會減少，急冷使轉(zhuǎn)熔過程來不及進(jìn)行，從而提高C3S含量；  &#

45、160;       (3)AS2與CaCO3配料，不能得到 3 點(diǎn)礦物組成             3 點(diǎn)組成 66CaO 1.179mol 26SiO2 0.433mol 8Al203 0.078mol             化成 mol% 69.76% 25.62% 4.62% &

46、#160;           SiO2 mol%/Al203 mol%=5.55             題目中組成點(diǎn) Al203 · 2SiO2 · 2H2O 與CaCO3配料， SiO2 mol%/Al203 mol%=2 ：1          

47、60;  二者比較， SiO2 量不夠，所以需加入 SiO2 。             設(shè)配料 100g ，含 66g CaO ， 26g SiO2 ， 8g Al203             66g CaO 化成CaCO3量 66/56 × 100=117.86g      

48、;       8g Al203 化成 Al203 · 2SiO2 · 2H2O 量 8/102 × 258=20.24g             AS2 · 2H2O 提供 SiO2 8/102 × 2 × 60=9.41g           &

49、#160; 還需 SiO2 量 20.24-9.41=10.83g             CaCO3 wt%=79.14% ，AS2· 2H2O wt%=13.59% ， SiO2 wt%=7.27% 17 、解：(1)該點(diǎn)位于NC3S6 -NCS 5 -SiO2 中， Q 點(diǎn)附近 -CS 初晶區(qū)             對應(yīng)無變量點(diǎn)

50、H 點(diǎn) 1:3:6+ -石英 +L 1:1:5             配料在 827 熔化，完全熔化為 1050 左右          (2)加熱到 1050 L -CS             1000 L1:3:6+ -鱗石英    

51、;         900 L1:3:6+ -石英             800 加熱到 800 時未熔化，冷卻到 800 時三個晶相 1:3:6 1:1:5          (3)NC3S6 加熱是不一致熔融，加熱分解       &

52、#160;     1:3:6 析晶，先析出-CS ， -CS -CS ， RQ 線上 L+ -CS1:3:6             1:3:6 加熱到 RQ 界線與 CS-1:3:6 交點(diǎn)溫度開始熔化(1050 左右）分解出-CS 18 、解：組成點(diǎn)確定下來，圖中 M 點(diǎn)， MS-M 2 Al2S35 -SiO2 對應(yīng)無變量點(diǎn) 1 點(diǎn)(1355 ）加熱該組成點(diǎn)，于 1 點(diǎn)開始出現(xiàn)液相，液相組成點(diǎn)在 MS 與 SiO2 界線

53、上移動，固相組成點(diǎn)在 MS-SiO2 連線上變化，以 M 點(diǎn)為支點(diǎn)連成杠桿，當(dāng) L%=35% 時，對應(yīng)溫度 1390 ， L%=45% 時，對應(yīng)溫度 1430 ，燒成溫度范圍為 1390 1430 。 19 、解： 50%AS2   30%KAS6  20%SiO2 組成點(diǎn)在 QWD 中 3 點(diǎn)， 3 點(diǎn)位于初晶區(qū)，對應(yīng) E 點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束 985 L SiO2 +A3S2 + KAS 6 ，加熱組成為 3 物質(zhì)，于 E 點(diǎn)開始出現(xiàn)液相 升溫于 1250 時，固相中有 SiO2 ·A3S2 及 L 相，液相組成點(diǎn)在莫來石與石英界線上（與 1250 等溫線交點(diǎn)），固相組

54、成點(diǎn)在 SiO2 與A3S2 連線上，用杠桿規(guī)則計算。 20 、解： 40%A3S2 + 6% 液相          原始組成點(diǎn)在A3S2 初晶區(qū)，在A3S2 組點(diǎn)與 E 點(diǎn)連線上，在圖中 12 點(diǎn)附近，過原始組成點(diǎn)做 SiO2 -K20-Al203 各邊平行線，確定出K2O 、 SiO2 、Al203百分含量         K20: wt%=4.12% Al203 : wt%=27.06% SiO2: wt%=68.82%

55、60;       長石K2O ·Al203· 6SiO2 (94+102+360=556)     僅從長石中獲得K2O         100gK2O: 4.12g Al203: 27.06g SiO2: 68.82g         4.12gK2O 化成長石 4.12/94 × 556=24.34g   

56、60;     24.34g 長石提供Al203 4.47g SiO2 15.79g         另需加Al203: 27.06-4.47=22.59g SiO2: 68.82-15.79=53.03g 長石 wt%=24.35 第六章答案    2、解：擴(kuò)散的基本推動力是化學(xué)位梯度，只不過在一般情況下以濃度梯度的方式表現(xiàn)出來；擴(kuò)散是從高化學(xué)位處流向低化學(xué)位處，最終系統(tǒng)各處的化學(xué)位相等。如果低濃度處化學(xué)勢高，則可進(jìn)行負(fù)擴(kuò)散，如玻璃的分相過程。

57、3、解：看成一維穩(wěn)定擴(kuò)散，根據(jù)菲克第一定律        擴(kuò)散系數(shù)宏觀表達(dá)式 D=D0exp(-Q/RT)       D0=0.34×10-14m2/s       Q=4.5kcal/mol=4.5×103×4.1868J/mol=1.85×104J/mol       R=8.314J/mol?K， T=300+

58、273=573K       D=0.34×10-14exp(-3.88)=0.34×10-14×0.02=6.8×10-17m2/s              cx=2.5×1017/10-6=2.5×1023       c2=cx-2.94×1019=2.5×1023

59、60;   4、解：       20個Fe的晶胞體積：20a3m3 ， 30個Fe的晶胞體積：30a3m3       濃度差： J=1.02×1019個/S?m2       1個晶胞面積a2， n=Jx×60×a2=82個    5、解：根據(jù)恒定源擴(kuò)散深度     

60、;  要得到兩倍厚度的滲碳層，需4h。    6、解：不穩(wěn)定擴(kuò)散中恒定源擴(kuò)散問題        已知x不變，       D1t1=D2t2 已知D1，D2，t1，則可求t2=480s    7、解：不穩(wěn)定擴(kuò)散恒定源半無限擴(kuò)散             已知x=10-3cm，D，求解t=1.25×10

61、5s=34.7h    8、解：(1) D=D0exp(-Q/RT)       T=563+273=836K時，D=3×10-14cm2/s       T=450+273=723K時，D=1.0×10-14cm2/s       代入上式可求 Q=48875J，D0=3.39×10-15cm2/s     

62、;     10、解：晶界擴(kuò)散 Dgb=2.002×10-10exp(-19100/T)        體擴(kuò)散 DV=1.00×10-4exp(-38200/T)        T增大，exp(-19100/T)減小，Dgb減小，DV減小；        T減小，exp(-19100/T)增大，Dgb增大，DV增大； 

63、       計算有 T=1455.6K Dgb= DV        T>1455.6K時，Dgb<DV，高溫時，體積擴(kuò)散占優(yōu)；        T<1455.6K時，Dgb> DV，低溫時，晶界擴(kuò)散占優(yōu)。    11、解：T=800+273=1073K時        D=

64、0.0079exp(-83600/RT)=6.77×10-7cm2/s        D=0.21exp(-141284/RT)=2.1×10-8 cm2/s        D> D        擴(kuò)散介質(zhì)結(jié)構(gòu)對擴(kuò)散有很大影響，結(jié)構(gòu)疏松，擴(kuò)散阻力小而擴(kuò)散系數(shù)大，體心較面心疏松；-Fe 體心立方，-Fe 面心立方。    1

65、3 解：離子晶體一般為陰離子作密堆積，陽離子填充在四面體或八面體空隙中。所以陽離子較易擴(kuò)散。如果陰離子進(jìn)行擴(kuò)散，則要改變晶體堆積方式，阻力大。從而就會拆散離子晶體的結(jié)構(gòu)骨架。    14 解：固體表面質(zhì)點(diǎn)在表面力作用下，導(dǎo)致表面質(zhì)點(diǎn)的極化、變形、重排并引起原來的晶格畸變，表面結(jié)構(gòu)不同于內(nèi)部，并使表面處于較高的能量狀態(tài)。晶體的內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)排列有周期性，每個質(zhì)點(diǎn)力場是對稱的，質(zhì)點(diǎn)在表面遷移所需活化能較晶體內(nèi)部小，則相應(yīng)的擴(kuò)散系數(shù)大。同理，晶界上質(zhì)點(diǎn)排列方式不同于內(nèi)部，排列混亂，存在著空位、位錯等缺陷，使之處于應(yīng)力畸變狀態(tài)，具有較高能量，質(zhì)點(diǎn)在晶界遷移所需的活化能較晶內(nèi)小，

66、擴(kuò)散系數(shù)大。       但晶界上質(zhì)點(diǎn)與晶體內(nèi)部相比，由于晶界上質(zhì)點(diǎn)受兩個晶粒作用達(dá)到平衡態(tài)，處于某種過渡的排列方式，其能量較晶體表面質(zhì)點(diǎn)低，質(zhì)點(diǎn)遷移阻力較大因而D晶界<D表面。第八章相變答案2. 解：特征：       母相與馬氏體之間不改變結(jié)晶學(xué)方位關(guān)系（新相總是沿一定的結(jié)晶學(xué)面形成，新相與母相之間有嚴(yán)格的取向關(guān)系）       相變時不發(fā)生擴(kuò)散，是一種無擴(kuò)散相變，馬氏體在化學(xué)組成上與母體完全相同 

67、;      轉(zhuǎn)變速度極快       馬氏體相變過程需要成核取動力，有開始溫度和終了溫度。       區(qū)別：       成核生長過程中存在擴(kuò)散相變，母相與晶相組成可相同可不同，轉(zhuǎn)變速度較慢，無明顯的開始和終了溫度。    .解：         

68、;  4.解:            5.解:            Tm:相變平衡溫度；相變熱      溫度時，系統(tǒng)處于不平衡狀態(tài)，則             對方熱過程如結(jié)晶，凝聚<則T>0

69、,Tm>0，必須過冷      對吸熱過程如蒸發(fā)，熔融>則T<0,Tm>0，必須過熱      .解：       均勻成核在均勻介質(zhì)中進(jìn)行，在整體介質(zhì)中的核化可能性相同，與界面，缺陷無關(guān)       非均勻成核在異相界面上進(jìn)行，如容器壁，氣泡界面或附著于外加物（雜質(zhì)或晶核劑）       7.

70、解:                        8.解:           9.解:            10.解:    

71、;         11解：       12解：r相同時G1>G2>G3             T1>T2>T3       13解:斯賓納多分解，是由于組成起伏引起的熱力學(xué)上的不穩(wěn)定性產(chǎn)生的，又稱不穩(wěn)定分解   

72、0;                             兩種相變機(jī)理的主要差別成核 - 生長機(jī)理 斯賓納多機(jī)理 1 、溫度不變時，第二相組成不隨時間而改變 1 、組成發(fā)生連續(xù)的變化，直至達(dá)到平衡為止 2 、成核相與基質(zhì)之間的界面始終是清除的 2 、界面起初是很散亂的，最后才明顯起來 3 、平衡相的尺寸和

73、位置存在著混亂傾向 3 、相的尺寸和分布有一定的規(guī)律性 4 、第二相分離成孤立的球形顆粒 4 、第二相分離成有高度連續(xù)性的非球形顆粒 5 、分相所需時間長，動力學(xué)障礙大 5 、分相所需時間極短，動力學(xué)障礙小        14解：登山擴(kuò)散-負(fù)擴(kuò)散，爬坡擴(kuò)散，擴(kuò)散的結(jié)果是增大濃度梯度。       15.解：在后期是無法區(qū)分的。但觀察整個相變過程的變化情況可以區(qū)分。       對于成核-生長機(jī)理的相變，在相

74、分離早期，由于新相核的產(chǎn)生必須達(dá)到臨界尺寸，因此在形態(tài)上就看不到同相之間的連接性，新相傾向于以球形析出。在相分離早期，系統(tǒng)出現(xiàn)孤立的分立顆粒。在中期，顆粒產(chǎn)生聚結(jié)，在后期，可能呈現(xiàn)高度的連續(xù)性。       斯賓納多分解可由微小的成分波動產(chǎn)生，在相變初期不必形成明顯的新相界面，系統(tǒng)中各組分之間逆濃度梯度方向進(jìn)行登山擴(kuò)散，促進(jìn)了組成的波動。因此，其分解產(chǎn)物組織沒有固定的周期性，但存在著高度的連續(xù)性。這樣，就可以用小角度x-ray散射方法研究相變組織，用場離子顯微鏡加原子探針技術(shù)研究早期斯賓納多分解及有序化。還可以用電子顯微鏡對等溫下相生

75、長隨時間變化進(jìn)行觀察。第九章固相反應(yīng)答案1.解：（a）1 反應(yīng)物是半徑為R0的等徑球粒B,x為產(chǎn)物層厚度。              2.反應(yīng)物A是擴(kuò)散相，即A總是包圍著B的顆粒，且A，B同產(chǎn)物C是完全接觸的，反應(yīng)自球表面向中心進(jìn)行              3.A在產(chǎn)物層中的濃度梯度是線性的，且擴(kuò)散截面積一定。  &

76、#160;       （b）整個反應(yīng)過程中速度最慢的一步控制產(chǎn)物生成D小的控制產(chǎn)物生成，即DMg2+小，Mg2+擴(kuò)散慢，整個反應(yīng)由Mg2+的擴(kuò)散慢，整個反應(yīng)由Mg2+的擴(kuò)散控制。    2 .解：（1）將重量增量平方對t做圖，呈拋物線關(guān)系，則符合 X2=kt          3.解:          &

77、#160; 代入 T=1400 G=10% t=1h      Q=50kcal/mol      求得k及c c=3.35×10-7      代入楊德方程 T=1500 t=1h 4h 求出 G=0.0999 0.1930      5 解：根據(jù)表9-1 （P324P325）部分重要的固相反應(yīng)動力學(xué)方程       及圖9-18各種類

78、型反應(yīng)中G-t/t0.5曲線        分析       G<50%，G-t呈線性關(guān)系         G>50%，G-t小于線性規(guī)律，是由擴(kuò)散控制的反應(yīng)，G2=kt       將T1 =451，T2=493       G1=G，G2=10G， &#

79、160;     代入求得Q     6. 解：       （1）                       已知t=1h，G=0.15          

80、    求G=100% t=？       （2）影響擴(kuò)散的因素： 減小粒度 采用活性反應(yīng)物，如Al2O3?3H2O 適當(dāng)加壓等等     8 .解：選擇MgCO3或Mg(OH)2及Al2O3?3H2O較好。        其活性較高。        這些原料在反應(yīng)中進(jìn)行熱分解和脫水，獲得具有較大比表面和晶格缺陷的初生態(tài)或無定形

81、物質(zhì)從而提高了反應(yīng)活性，加劇了固相反應(yīng)的進(jìn)行第十章燒結(jié)答案1.解: 燒結(jié)的推動力從廣義上講是化學(xué)位移梯度,具體的是系統(tǒng)的表面能 主要以流動傳質(zhì),擴(kuò)散傳質(zhì),氣象傳質(zhì),溶解 - 沉淀方式推動物質(zhì)遷移。 其中：固相燒結(jié)中傳質(zhì)機(jī)理：(1) 流動傳質(zhì) (2) 擴(kuò)散傳質(zhì) (2) 氣相傳質(zhì)液相燒結(jié)中的傳質(zhì)機(jī)理 (1) 流動傳質(zhì) (2) 溶解-沉淀2.解：燒結(jié)過程是經(jīng)過成型的固體粉狀顆粒在加熱到低于熔點(diǎn)溫度的溫度下,產(chǎn)生顆粒粘結(jié)；通過物質(zhì)傳遞,使成型題逐漸變成具有一定幾何形狀和性能的整體的過程。 燒結(jié)初期：顆粒僅發(fā)生重排和鍵和,顆粒和空隙形狀變化很小,頸部相對變化 x/r<0.3 ,線收縮率小于0.06 。 燒結(jié)中期:(1) 燒結(jié)中期,頸部進(jìn)一步擴(kuò)大,顆粒變形