無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)張其土

無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)張其土第一頁，共20頁。主要參考書《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》陸佩文主編，武漢工業(yè)大學(xué)出版社《無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)》張其土主編，華東理工大學(xué)出版社第二頁，共20頁。第一章、晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1、晶體的基本概念晶體的本質(zhì)：質(zhì)點(diǎn)在三維空間成周期性重復(fù)排列晶體的基本性質(zhì)：結(jié)晶均一性、各向異性、自限性、對稱性、最小內(nèi)能性2、對稱的概念物體中的相同部分作有規(guī)律的重復(fù)對稱要素：對稱面、對稱中心、對稱軸（對稱軸的類型和特點(diǎn)）

（L1、L2、L3、L4、L6、C、P）4次倒轉(zhuǎn)軸不能被其他的對稱要素及其組合取代對稱操作:對稱要素的組合必須滿足晶體的整體對稱要求，不是無限的第三頁，共20頁。3、對稱型（點(diǎn)群）：宏觀晶體中只存在32種對稱型

對稱型的概念4、晶體的分類、晶族分類的依據(jù)、各晶系的晶胞參數(shù)關(guān)系5、晶面的取向關(guān)系、晶面指數(shù)的含義和計(jì)算（舉例）6、空間點(diǎn)陣的概念、14種布拉維格子（P、I、F、C格子）

7、晶胞的概念、晶胞參數(shù)（計(jì)算）8、微觀對稱要素的特征、空間群的概念（只存在230種空間群）在微觀對稱操作中都包含有平移動(dòng)作9、球體緊密堆積原理（六方密堆、立方密堆）

10、鮑林規(guī)則（離子晶體）11、決定晶體結(jié)構(gòu)的因素：化學(xué)組成、質(zhì)點(diǎn)相對大小、極化性質(zhì)12、同質(zhì)多晶、類質(zhì)同晶

第四頁，共20頁。13、典型的晶體結(jié)構(gòu)（晶體結(jié)構(gòu)的描述方法）CaF2結(jié)構(gòu)、金剛石結(jié)構(gòu)、金紅石結(jié)構(gòu)、剛玉結(jié)構(gòu)、

CaTiO3、尖晶石結(jié)構(gòu)

14、硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)、硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)分類的依據(jù)

15、層狀硅酸鹽晶體的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，（晶胞參數(shù)a和b值相近）16、在面心立方和體心立方中，最密排的平面的晶面符號是什么？（111）、（110）17、一晶面在x、y、z軸上的截距分別為2a、3b、6c，求出該晶面的晶面指數(shù)。（321）18、為什么等軸晶系晶體有原始、面心、體心而無底心格子？19、O2-作而心立方堆積時(shí)，根據(jù)電價(jià)規(guī)則，在下面情況下，空隙內(nèi)各需填入何種價(jià)數(shù)的陽離子，并對每一種結(jié)構(gòu)舉出—個(gè)例子。（a）所有四面體空隙位置均填滿；(b)所有八而體空隙位置均填滿；(c)填滿—半四面體空隙位置；(d)填滿—半八面休空隙位置。第五頁，共20頁。第二章、晶體結(jié)構(gòu)缺陷1、缺陷的概念2、熱缺陷（弗倫克爾缺陷、肖特基缺陷）熱缺陷是一種本征缺陷、高于0K就存在，熱缺陷濃度的計(jì)算影響熱缺陷濃度的因數(shù)：溫度和熱缺陷形成能（晶體結(jié)構(gòu)）3、雜質(zhì)缺陷、固溶體4、非化學(xué)計(jì)量化合物結(jié)構(gòu)缺陷（半導(dǎo)體）種類、形成條件、缺陷的計(jì)算等5、連續(xù)置換型固溶體的形成條件6、影響形成間隙型固溶體的因素7、組分缺陷（補(bǔ)償缺陷）：不等價(jià)離子取代形成條件、特點(diǎn)（濃度取決于摻雜量和固溶度）缺陷濃度的計(jì)算、與熱缺陷的比較

第六頁，共20頁。8、缺陷反應(yīng)方程和固溶式

9、固溶體的研究與計(jì)算寫出缺陷反應(yīng)方程

固溶式、算出晶胞的體積和重量

理論密度（間隙型、置換型）和實(shí)測密度比較10、位錯(cuò)概念刃位錯(cuò)：滑移方向與位錯(cuò)線垂直，伯格斯矢量b與位錯(cuò)線垂直

螺位錯(cuò)：滑移方向與位錯(cuò)線平行，伯格斯矢量b與位錯(cuò)線平行第七頁，共20頁。11、(a)MgO晶體中，肖脫基缺陷的生成能為6eV（9.612×10－19J），計(jì)算在25℃和1600℃時(shí)熱缺陷的濃度。(b)如果MgO晶體中，含有百萬分之一摩爾的A12O3雜質(zhì)，則在1600℃時(shí)，MgO晶體中是熱缺陷占優(yōu)勢還是雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢，說明原因。

12、非化學(xué)計(jì)量化合物FexO中，F(xiàn)e3+／Fe2+=0.1，求FexO中的空位濃度及x值。

第八頁，共20頁。第三章、非晶體固體1、熔體的概念：不同聚合程度的各種聚合物的混合物硅酸鹽熔體的粘度與組成的關(guān)系2、非晶態(tài)物質(zhì)的特點(diǎn)3、玻璃的通性4、Tg、Tf,相對應(yīng)的粘度和特點(diǎn)5、網(wǎng)絡(luò)形成體、網(wǎng)絡(luò)變性體、網(wǎng)絡(luò)中間體計(jì)算（如Pb玻璃中Pb2＋的作用）

正硅酸鉛PbSiO4玻璃的密度為7.36g/cm3，求這種鉛玻璃中氧的密度為多少？如果將它與熔融石英玻璃（密度為2.2g/cm3）中的氧密度相比較，試指出在這種鉛玻璃中鉛離子所在的位置。（其中原子量分別為O:16，Si:28，Pb:207）。第九頁，共20頁。6、玻璃形成的熱力學(xué)觀點(diǎn)7、玻璃的結(jié)構(gòu)學(xué)說（二種玻璃結(jié)構(gòu)學(xué)說的共同之處和不同之處）8、玻璃的結(jié)構(gòu)參數(shù)Z可根據(jù)玻璃類型定，先計(jì)算R，再計(jì)算X、Y注意網(wǎng)絡(luò)中間體在其中的作用。9、硼的反?，F(xiàn)象10、硅酸鹽晶體與硅酸鹽玻璃的區(qū)別11、容易形成玻璃的物質(zhì)，在熔點(diǎn)附近有較高的粘度、Tg/Tm＞2/312、玻璃的組成為13wt%Na2O、13wt%CaO和74wt%SiO2，試計(jì)算其非橋氧的百分?jǐn)?shù)。

第十頁，共20頁。第四章、表面與界面1、晶體的表面雙電層與表面能的關(guān)系，固體是如何降低其表面能的？固體表面的雙電層厚度主要取決于什么？

2、潤濕的概念、定義改善潤濕的方法：去除表面吸附膜（提高固體表面能）、改變表面粗糙度、降低固液界面能3、表面粗糙度對潤濕的影響4、吸附膜對潤濕的影響5、彎曲表面的效應(yīng)(開爾文公式的應(yīng)用)6、界面的分類與特點(diǎn)7、決定晶界構(gòu)型的因素（界面能與晶界能的相互關(guān)系）8、粘土荷電的原因、粘土與水的作用、電動(dòng)電位9、泥漿膠溶的原理與條件、粘土泥漿屬于塑性流動(dòng)10、泥漿發(fā)生觸變的原因第十一頁，共20頁。第五章、相平衡1、相律以及相圖中的一些基本概念相、獨(dú)立組分、自由度等2、水型物質(zhì)相圖的特點(diǎn)（固液界線的斜率為負(fù)）3、單元系統(tǒng)相圖中可逆與不可逆多晶轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)4、SiO2相圖中的多晶轉(zhuǎn)變（重建型轉(zhuǎn)變、位移型轉(zhuǎn)變）5、一致熔化合物和不一致熔化合物的特點(diǎn)6、形成連續(xù)固溶體的二元相圖的特點(diǎn)（沒有二元無變量點(diǎn)）7、相圖的坐標(biāo)系統(tǒng)由什么來決定（相平衡系統(tǒng)中的最大自由度）8、界線、連線的概念，以及他們的關(guān)系

第十二頁，共20頁。9、等含量規(guī)則、等比例規(guī)則、背向規(guī)則、杠桿規(guī)則、連線規(guī)則、切線規(guī)則、重心規(guī)則。10、獨(dú)立析晶（非平衡析晶）11、三元相圖析晶路徑的分析判斷化合物的性質(zhì)劃分副三角形標(biāo)出界線上的溫度走向和界線的性質(zhì)確定無變量點(diǎn)的性質(zhì)分析具體的析晶路程第十三頁，共20頁。第六章、擴(kuò)散與固相反應(yīng)1、固體中擴(kuò)散的特點(diǎn)2、菲克定律（宏觀現(xiàn)象）菲克第一定律：穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散菲克第二定律：不穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散3、擴(kuò)散系數(shù)是一個(gè)什么樣的參數(shù)4、擴(kuò)散推動(dòng)力（化學(xué)位梯度）5、擴(kuò)散系數(shù)的一般熱力學(xué)關(guān)系式6、質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散方式（五種、其中空位最常見，所需能量最小）7、本征擴(kuò)散、非本征擴(kuò)散，及其相應(yīng)的擴(kuò)散系數(shù)D產(chǎn)生本征擴(kuò)散與非本征擴(kuò)散的原因，分析、計(jì)算8、螢石結(jié)構(gòu)的ZrO2中Zr4+和O2-哪個(gè)擴(kuò)散的活化能大？Zr4+第十四頁，共20頁。9、固相反應(yīng)的定義、泰曼溫度10、固相反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率11、固相反應(yīng)的一般動(dòng)力學(xué)關(guān)系（反應(yīng)的總阻力=各個(gè)分阻力之和）12、固相反應(yīng)的特點(diǎn)（化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)范圍、擴(kuò)散動(dòng)力學(xué)范圍）13、楊德爾方程G＜0.314、金斯特林格方程G＜0.815、如果要合成MgAl2O4，可提供選擇的原料為MgCO3、Mg(OH)2、MgO、Al2O3·3H2O、γ-Al2O3、α-Al2O3,從提高反應(yīng)速率的角度出發(fā)，選擇什么原料較好？16、濃度差會(huì)引起擴(kuò)散，擴(kuò)散是否總是從高濃度處向低濃度處進(jìn)行?為什么?第十五頁，共20頁。第七章、相變1、相變的概念（相的概念等）2、相變的分類3、一級相變、二級相變4、固態(tài)相變馬氏體相變、有序－無序相變5、相變過程中的亞穩(wěn)態(tài)6、晶核的形成條件、臨界晶核rk。（要有△T）7、影響成核速率的因素：核坯的數(shù)目、質(zhì)點(diǎn)加到核坯上的速率Iv=P·D8、均勻成核、非均勻成核，選擇成核劑的要求。9、晶體生長速率10、成核與晶體生長相比，需要更大的△T第十六頁，共20頁。11、分相現(xiàn)象、分相的概念及判斷12、無擴(kuò)散型相變的特點(diǎn)由于存在均勻切變，使晶體發(fā)生外形變化由于相變過程無擴(kuò)散，新相與母相的化學(xué)成分相同母相與新相之間具有一定的取向關(guān)系相變速度極快13、試討論非均勻成核的活化能與接觸角θ的關(guān)系，并證明當(dāng)接觸角θ為90度時(shí)，非均勻活化能的是均勻成核活化能的一半。

第十七頁，共20頁。第八章、燒結(jié)1、燒結(jié)的概念、定義2、燒成與燒結(jié)、燒結(jié)與固相反應(yīng)3、燒結(jié)的推動(dòng)力（過剩的表面能G）4、燒結(jié)的模型（燒結(jié)初期的動(dòng)力學(xué)關(guān)系、頸部增長率與燒結(jié)收縮率之間的關(guān)系）5、固態(tài)燒結(jié)的類型、特點(diǎn)、公式（與時(shí)間、粒徑的關(guān)系）、計(jì)算蒸發(fā)-凝聚傳質(zhì)過程的特點(diǎn)（△L/L=0）6、液態(tài)燒結(jié)的類型、特點(diǎn)、公式（與時(shí)間、粒徑的關(guān)系）、計(jì)算7、液相燒結(jié)與固相燒結(jié)的異同點(diǎn)8、晶粒生長與二次再結(jié)晶的概念（燒結(jié)中后期）第十八頁，共20頁。9、晶粒生長的計(jì)算公式：D2-Do2=kt10、晶粒生長與二次再結(jié)晶的區(qū)別11、造成二次再結(jié)晶的原因以及防止方法12、在有雜質(zhì)（或燒結(jié)添加劑存在下）的晶粒生長：G3-Go3=kt13、約束晶粒生長的因素、燒結(jié)過程中晶界移動(dòng)的情況（三種）14、下列過程中哪一個(gè)能使燒結(jié)體強(qiáng)度增大，而不產(chǎn)生坯體宏觀上的收縮?試說明之。(a)蒸發(fā)-冷凝；(b)體積擴(kuò)散；(c)粘性流動(dòng)；(d)溶解-沉淀

15、有一個(gè)平均粒徑為5μm的粉末壓塊，若燒結(jié)2小時(shí)，頸部