1、第一章【習題】1.1 名詞解釋：等同點、結點、空間點陣、晶體、對稱、對稱型、晶系、晶類、布拉菲格子、晶胞、晶 胞參數、晶體定向、晶面指數、晶向指數、晶帶軸定律1.2 略述從一個晶體結構中抽取點陣的意義和方法？空間點陣與晶體結構有何對應關系？1.3什么叫對稱性？晶體的對稱性有何特點，為什么？1.4晶體中有哪些對稱要素，用國際符號表示。1.5試找岀正四面體、正八面體和立方體中的所有對稱元素，并確定其所屬點群、晶系。1.6根據什么將14種布拉維點陣分成七個晶系？各晶系特點如何？為什么14種布拉維點陣中有正交底心而無四方底心和立方底心點陣型式？以圖說明。說明七個晶系的對稱特點及晶體幾何常數的關系。1.

2、7什么叫單位平行六面體或單位？在三維點陣中選取單位平行六面體應遵循哪些原那么？為什么？1.8 a工b工c, a =B毛Y的晶體屬于什么晶系？a工b工c, aB 的晶體屬什么晶系？能否據此確定這二種晶體的布拉維點陣？1.9 一個四方晶系晶體的晶面，其上的截距分別為3a、4 a, 6c，求該晶面的晶面指數。1.10四方晶系晶體a= b，c= 1/2a。一晶面在X、Y、Z軸上的截距分別為2a, 3b和6c。給出該晶面的密 勒指數。1.11某一晶面在x、y、z三個坐標軸上的截距分別為1a，g b,3c求該晶面符號。1.12在正交簡單點陣、底心點陣、體心點陣、面心點陣中分別標出110、 011、 101

3、丨三組晶面，并指岀每個晶面上的結點數。1.13在立方晶系中畫出以下晶面：a 001； b 110； c 111。在所畫的晶面上分別標明以下晶向：a210 ; b111 ; c101。1.14試說明在等軸晶系中，111、 111、 222、 110與111面之間的幾何關系。1.15在立方晶系晶胞中畫出以下晶面指數和晶向指數：001丨與21 0，(111)與11 2 ，(1 1 0)與111，3 2 2與236，(257)與111 ，(123)與1 2 1，(102)，(112 )，(2 13)，110，111，12 0， 3 21。1.16 試解釋對稱型4/m及32/m所表示的意義是什么。1.1

4、7 試用點的坐標表示金剛石的結構，指岀結構類型，所屬晶系，并找岀金剛石結構中的4次螺旋軸和平移量。1.18 試說明空間群符號 P42/mnm所表達的意義。1.19 石墨分子為一個個等六邊形并置的無限伸展的層形結構，碳原子處于每個六邊形的角頂。請畫岀它 的平面結構圖，并從這樣的平面結構中取岀晶胞。假設結構中相鄰碳原子間距離，請指岀晶胞中根本向量a、b的長度和它們之間的夾角。每個晶胞中含幾個碳原子？包括幾個C C化學鍵？寫出晶胞中每個碳原子的坐標。第二章 【習 題】2.1 名詞解釋：晶格能，離子半徑，配位數與配位體，離子極化，同質多晶與多晶轉變，位移性轉變與重 建性轉變，晶體場理論與配位場理論。2

5、.2 依據結合力的本質不同，晶體中的鍵合作用分為哪幾類？其特點是什么？2.3 以 NaCl 晶胞為例，試說明面心立方堆積中的八面體和四面體空隙的位置和數量。2.4 半徑為 R 的球，相互接觸排列成體心立方結構，試計算能填入其空隙中的最大小球半徑r 。體心立方結構晶胞中最大的空隙的坐標為0，1/2，1/4。2.5 根據半徑比關系，說明以下離子與02-配位時的配位數各是多少？ro2-, rsi4+, r© , 53+, rMg2+。2.6 試證明等徑球體六方緊密堆積的六方晶胞的軸比。2.7 計算面心立方、密排六方晶胞中的原子數、配位數、堆積系數。2.8 根據最密堆積原理，空間利用率越高，

6、結構越穩定，金剛石的空間利用率很低只有34.01%，為什么它也很穩定？2.9 證明等徑圓球六方最密堆積的空隙率為 25.9%。2.10 試根據原子半徑 R 計算面心立方晶胞、六方晶胞、體心立方晶胞的體積。2.11 面排列密度的定義為： 在平面上球體所占的面積分數。 畫出 MgoNaCl 型晶體111、110 和100晶面上的原子排布圖；計算這三個晶面的面排列密度。2.12設原子半徑為R,試計算體心立方堆積結構的100、 110、 111丨面的面排列密度和晶面族 的面間距。2.13 MgO晶體結構，Mg2+半徑為，O2-半徑為，計算MgO晶體中離子堆積系數球狀離子所占據晶胞的 體積分數；計算 M

7、go 的密度。并說明為什么其體積分數小于 74.05%？2.14 ThO2具有CaF2結構。Th4+離子半徑為，O2-離子半徑為。a實際結構中的Th4+的配位數與預計配 位數是否一致？ b結構滿足鮑林規那么否？2.15氟化鋰LiF丨為NaCI型結構，測得其密度為3，根據此數據計算晶胞參數，并將此值與你從離子半 徑得到的數值進行比擬。2.16有效離子半徑可以通過晶體結構測定算出。在下面NaCI型結構晶體中，測得 MgS和MnS的晶胞參數均為在這兩種結構中，陰離子是相互接觸的。假設CaS(a=0.567nm)、CaO(a=0.480nm)和MgO(a=0.420nm)為一般陽離子-陰離子接觸，試求

8、這些晶體中各離子的半徑。2.17 Li2O的結構是O2-作面心立方堆積，Li+占據所有四面體間隙位置，氧離子半徑為。求：1計算負離子彼此接觸式，四面體空隙所能容納的最大陽離子半徑，并與書末附表Li+半徑比擬，說明此時 O2-能否互相接觸；2根據離子半徑數據求晶胞參數：3求Li2O的密度3.1 名詞解釋：螢石型和反螢石型；類質同晶和同質多晶；二八面體型與三八面體型；同晶取代與陽離子 交換；尖晶石與反尖晶石。3.2 在氧離子面心立方密堆積結構中，對于獲得穩定結構各需何種價離子，并對每一種堆積方式舉一晶體實例說明之。其中：a.所有八面體間隙位置均填滿；b.所有四面體間隙位置均填滿；c.填滿一半八面體

9、間隙位置；d.填滿一半四面體間隙位置。3.3試解釋：aMgAl 2O4晶體結構中，按r+/r-與CN關系，Mg2+、Al3+都填充八面體空隙，但在該結構 中Mg2+進入四面體空隙，Al3+填充八面體空隙；b而在MgFe2O4結構中，Mg2+填充八面體空隙，而 一半Fe3+填充四面體空隙；c綠寶石和透輝石中 Si:O都為1:3，前者為環狀結構，后者為鏈狀結構。CaF2的晶胞參數為。1根據CaF2晶胞立體圖畫出在 CaF2晶胞在001面上的投影圖；2畫出 CaF2 110丨面上的離子排列簡圖；3正負離子半徑之和為多少？在螢石晶體中Ca2+半徑為，F半徑為，求螢石晶體的堆積密度？螢石晶體a=，求螢石

10、的密度。3.6 Li2O晶體，Li+的半徑為，O2啲半徑為，其密度為3，求晶胞常數a；晶胞中口2。的分子數。 尖晶石和反尖晶石區別是什么？為什么在反尖晶石結構中許多過渡金屬離子填充規律并不完全按離子半徑 比？金紅石結構中 42螺旋軸為什么不在晶胞中心面在四邊的中心？3.9氯化鈉、立方硫化鋅ZnS、金剛石都是二套立方面心格子，交迭在一起為什么空間群有差異，是分 析這些差異引起的原因？3.10同為堿土金屬陽離子 Be2+、Mg2+、Ca2+，其鹵化物BeF2和SiO2結構同，MgF2與TiO2金紅石型結 構同，CaF2那么有螢石型結構，分析其原因。3.11 金剛石結構中 C 原子按面心立方排列，為

11、什么其堆積系數僅為 34%？3.12 表達硅酸鹽晶體結構分類原那么及各種類型的特點，并舉一例說明之。3.13 堇青石與綠寶石有相同結構，分析其有顯著的離子電導，較小的熱膨脹系數的原因。3.14在透輝石CaMgSi2O6晶體結構中，O2與陽離子Ca2+、Mg2+、Si4+配位型式有哪幾種，符合鮑林靜電 價規那么嗎？為什么？3.15 -石英中哪些方位有二次軸？指出具體位置？其壓電性能為什么與方向有關？3.16綠寶石和透輝石中Si: O都是1: 3，為什么一個是環狀結構，一個為鏈狀結構？3.17 參閱教材中鎂橄欖石結構圖，結合網頁上的模型，討論以下問題： 1結構中有幾種配位多面 體，分析各種配位多面

12、體之間的連接方式；2計算鎂橄欖石Mg2SiO4晶胞的 分子數3計算MgSiO* 晶胞中的八面體和四面體空隙數以及Mg2+和Si4+所占四面體和八面體空隙的分數是多少？4計算圖中左下方標高位75的O2-的電價是否飽和？ 5寫出與標高為0和100的Mg2+相配位的O2-的標高。3.17以下硅酸鹽礦結構各屬何種結構類型，有Al3+離子的要說明其在結構中所處的位置？CaMgSi2O6Ca2AlAlSiO7 MgSi4O10(OH)2 KAlSi3O8 Mg2SiO43.18 以綠寶石結構為例說明鮑林五規那么？3.19 試畫出葉臘石、滑石及蒙脫石結構草圖，指出它們的區別。要求某一工程師鑒定從一種玻璃熔體

13、結晶出來的某些片狀晶體，X 射線衍射圖指出它們是單相的只有一種晶體結構，但化學分析說明它具有復雜的化學式KF?AlF 2?BaO?MgO?A2O3?5MgSiO4。假設請你當參謀，你能告訴他這是白云母鉀云母、滑石或葉臘石有關的晶體嗎？指出這個晶體是在滑石或葉臘石中進行 了何種置換而形成的？3.21對以下現象給以解釋：a在層狀硅酸鹽結構中，有一層八面體配位的Al和一層四面體配位的 Si。在這些結構中Al經常取代Si，但Si不會取代Al Si4+、Al3+和O2-的離子半徑分別為，和；b許多氧 化物是以陰離子的立方堆積為根底的，而較少以六方密堆為根底，盡管兩者排列的密度相等；c硅酸鹽結構由SiO4

14、四面體共頂連接成鏈狀、環狀、層狀等結構。在磷酸鹽PO43和硫酸鹽SO42沖也有相似的四面體，但常常是孤島狀結構，不過AIPO4卻具有與石英SiO2類似的結構；d堿土金屬氧化物 MgO、SrO、 BaO 均為 NaCl 型結構，這些化合物的硬度及熔點是按上述次序降低的。3.22 a計算三角配位時正負離子半徑比的下限；b對B3+，02-(r=o.i40nm)，試預言其配位數；c通常實驗觀察的是三角配位，試作出解釋。3.23 說明以下晶體：CsCI、NaCI、立方 ZnS、六方ZnS、CaF2、TiO2、a-Al2O3、MgAI2O4、Mg2SiO4所屬晶系，正負離子堆積情況，配位數和配位多面體的類

15、型，連接方式，并指出各靜電鍵強度。3.24 化學手冊中給出 NH4CI 的密度為 3， X 射線數據說明 NH4CI 有兩種晶體結構， 一種為 NaCI 型結構， ； 另一種為 CsCI 結構，。上述密度值是哪一種晶型的？ NH 4+離子作為一個單元占據晶體點陣。3.25 MnS 有三種多晶體，其中兩種為 NaCI 型結構，一種為立方 ZnS 型，當有結構立方 ZnS 轉變為 NaCI 型結構時，體積變化的百分數是多少？ CN=6 時， rMn2+， rS2-； CN=4 時， rMn2+， rS2-。第四章4.1. 名詞解釋：弗倫克爾缺陷與肖特基缺陷；固溶體；非化學計量化合物；刃型 位錯和螺

16、型位錯；伯氏矢量；位錯滑移。4.2. 試述晶體結構中點缺陷的類型。 以通用的表示法寫出晶體中各種點缺陷的表 示符號CaCl2中Ca2+置換KCI中K+或進入到KCI間隙中去的兩種點缺陷反響表 示式。4.3. 在缺陷反響方程式中，所謂位置平衡、電中性、質量平衡是指什么？44對某晶體的缺陷測定生成能為 84kJ/mo1，計算該晶體在1000K和1500K時 的缺陷濃度。4.5. 假設在 NaCl 晶體中形成一對正負離子空位的形成能，試計算當溫度為296K 時的肖特基缺陷濃度？4.6. 試寫出在以下兩種情況，生成什么缺陷？缺陷濃度是多少？在AI2O3中,添加摩爾分數為的Cr2O3,生成淡紅寶石。在

17、AI2O3中，添加摩爾分數為 的 NiO ，生成黃寶石。4.7. a在CaF2晶體中，弗倫克爾缺陷形成能為，肖特基缺陷的生成能為，計 算在250C和16000C時熱缺陷的濃度？ b如果 CaF2晶體中，含有百萬分之 一的丫雜質，那么在1600C時CaF2晶體中是熱缺陷占優勢還是雜質缺陷占優勢？ 說明原因。4.8. 寫出以下缺陷反響式：1NaCI溶于CaCI中形成空位型固溶體；2CaCI溶于NaCI中形成空位型 固溶體；3NaCI形成肖特基缺陷；AgI形成弗倫科爾缺陷Ag+進入間隙。4.9. 查出MgO、CaO、Al 2 O3和TiO 2四種氧化物的正離子半徑，電負性及晶體 結構類型。a按離子大

18、小、電子價、結構類型等因素預計以下各個二元系統，生成固溶 體還是化合物。 MgO-CaO； MgO-TiO 2； MgO-AI 2O3； CaO-AI2O3； CaO-TiO2； AI 2O3-TiO2。b查閱二元相圖，校核預計結果的正確性。4.10. 試寫出以下缺陷方程：a TiO2AI2O3CaOThO2MgOdAI2O324.11. 試寫出少量MgO摻雜到AI2O3中，少量YF3摻雜到CaF2中的缺陷方程。 判斷方程的合理性。 寫出每一方程對應的固溶式。4.12. ZnO是六方晶系，a=, b=，每個晶胞中含兩個ZnO分子，測得晶體密度 分別為/cm3、/cm3，求這兩種情況下各產生什么

19、形式的固溶體？4.13. 對于MgO、CaO、AI2O3和Cr2O3,其正、負離子半徑比分別為、和。 AI2O3 和Cr2O3形成連續固溶體。這個結果可能嗎？為什么？試預計，在MgO-Cr2O3 系統中的固溶度是有限還是很大？為什么？4.14. AI2O3在MgO中將形成有限固溶體，在低共熔溫度 1995C時，約有質量分 數為18%AI2O3溶入MgO中，MgO單位晶胞尺寸減小。試預計以下情況下密度 的變化。A13+為間隙離子；A13+為置換離子。4.15. 用3參加CaF2中形成固溶體，實驗測得固溶體的晶胞參數 a=,測得固溶 體密度p= /cm3,試計算說明固溶體的類型(元素的相對原子質量

20、：；M(F)=19.00)。4.16. 對磁硫鐵礦進行化學分析，按分析數據的Fe/S計算，得出兩種可能的成分： Fei-xS和FeSi-x，前者意味著Fe是空位的缺陷結構，后者 Fe是被置換。設計一 種試驗方法以確定該礦物究竟屬于哪一類成分。4.17. YF3添加到CaF2中形成的固溶體，經X射線衍射，被證實是屬于負離填式 缺陷模型。請計算當含有10%的YF3時，該固溶體的密度是多少？4.18. 在面心立方空間點陣中，面心位置的原子數比立方體頂角位置的原子數多 三倍。原子 B 溶入 A 晶格的面心位置中， 形成置換固溶體， 其成分應該是 A3B 還是A2B ?為什么？4.19. CeQ為螢石結

21、構，其中參加15%摩爾分數CaO形成固溶體，測得固溶 體密度 3。晶胞參數，試通過計算判斷生成的是哪一種類型固溶體， 原子量，。4.20. 非化學計量缺陷的濃度與周圍氣氛的性質、壓力大小相關，如果增大周圍氧氣的分壓，非化學計量化合物 Fe1-xO及Zn 1-xO的密度將發生怎樣變化？增大 還是減少，為什么？4.21. 非化學計量化臺物FexO中，Fe3+/Fe2+ = 0.1離子數比，求FexO中的空位 濃度及x值。4.22.非化學計量氧化物Ti2-xO的制備強烈依賴于氧分壓和溫度。試列出其缺陷反響式；求其缺陷濃度表達式。4.23. 某種NiO是非化學計量的，如果NiO中Ni3+/Ni2+=1

22、0-4，問每立方米中有多 少載流子？4.24. 在大多數簡單氧化物中觀察到位錯，而且事實上難于制備位錯密度小于104cm-2的晶體。在比擬復雜的氧化物中，如石榴石如釔鋁石榴石丫3AI5O12、Gd3Ga5O12卻易于制成無位錯的單晶，為什么？. 晶格常數等于的面心立方晶體，計算 2°的對稱傾斜晶界中的位錯間距。第五章 【習 題】5.1試用實驗方法鑒別晶體 SiO2、SiO2玻璃、硅膠和SiO2熔體。它們的結構有什么不同？5.2 簡述玻璃的通性。5.3 簡述哪些物質可以形成非晶態固體，形成非晶態固體的手段有哪些？5.4 簡述晶子學說與無規那么網絡學說的主要觀點，并比擬兩種學說在解釋玻璃

23、結構上的相同點和不同點5.5在玻璃性質隨溫度變化的曲線上有兩個特征溫度Tg和Tf,試說明這兩個特征溫度的含義，及其相對應的黏度。一種熔體在1300oC時的粘度是310Pa?s在800oC時是107Pa?s在 1050QC時其粘度為什么？在此溫度下 急冷能否形成玻璃？5.7 在SiO2中應參加多少Na20,使玻璃的，此時析晶能力是增強還是削弱？5.8網絡變性體如Na20加到石英玻璃中，使氧硅比增加，實驗觀察到時，即到達形成玻璃的極限，0/Si>3時，那么不能形成玻璃，為什么？5.9 試計算以下玻璃的結構參數：Na2OSiO2，Na20-Ca0-Al 2O3 2SiO2，Na2O-1/3Al

24、 2O3 2SiO25.10玻璃的組成為13Na2O-13CaO-74SiO2質量分數，計算結構參數和非橋氧的質量分數。5.11有一組二元硅酸鹽熔體，其 R值變化為：2、3、4。寫岀熔體一系列性質的變化規律：游離堿 含量的變化；氧硅摩爾比的變化；低聚物數量；熔體黏度；形成玻璃的能力；析晶能力。5.12從以下兩種釉式中，你能否判斷兩者的熔融溫度、黏度、外表張力上的差異？說明理由。0.2 K2O10.2 Na2。0.3 Al 2O3 0.5 B2032.1 SiO20.4CaO10.2PbO0.2K2O20.2MgO * Al2O310.0 SiO20.6 CaO正硅酸鉛PbSiO4玻璃的密度為/

25、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/cm3中的氧密度相比擬，試指岀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 丨。5.14石英玻璃的密度為/ cm3，假定玻璃中原子尺寸與晶體SiO2相同，試計算該玻璃的原子堆積系數是多少？高硼硅酸鹽耐熱玻璃的主要組成是96wt%SiO 2和4wt%B2O3。原子堆積系數是，計算它的密度。什么是硼反?，F象？為什么會產生這些現象？第六章何謂外表張力與外表能，對于固態和液態這兩者有何差異? 試說明晶界能總小于兩個相鄰晶粒的外表能之和的原因。1什么是彎曲外表的附加壓力，其正負根據什么劃分？2設

26、外表張力為，計算曲率半徑為、5ym的曲面附加壓力。6.4考慮四種連接作用：焊接、燒結、黏附結合和玻璃-金屬的封接，試從原子尺 度考慮解釋這些連接作用相互間有何差異？影響潤濕的因素有哪些？什么是吸附和黏附？當用焊錫來焊接銅絲時，用銼刀除去外表層，可使焊接更 加牢固，試解釋這種現象。6.7試述玻璃與金屬封接時，預先在金屬外表進行外表氧化處理的作用。6.8在石英玻璃熔體下20cm處形成半徑為5X10-8m的氣泡，熔體密度p =2200Kg/m，外表張力丫 =0.29 N/m大氣壓力為1.01 X05Pa,求形成此氣泡所 需的最低內應力。6.9大塊狀的石英材料經煅燒后易于破碎，這是為什么？1g石英當它

27、粉碎在濕空氣中成每顆粒半徑為1ym的粉末時，質量增加到，它的吸附水膜厚度為多少石英密度為 3在真空中和在空氣中將云母片剝離后再合上，會出現什么現象？說明理由？什么是黏附功？黏附性越好是否就意味著黏附功越小，為什么？一般來說，不同的物質，其固體的外表能要比液體的外表能大，說明原因。在晶體中，不同的結晶面上，外表上原子的密度往往是不一樣的見表 6-13。你認 為原子密度大得晶面的外表能大呢還是密度小的大？試用式6-18解釋。表6.13結晶面、外表原子密度及鄰近原子數構造結晶面外表密度外表最近鄰原子次近鄰原子(100)41簡立方(110)22(111)03(110)42體心立方(100)04(111

28、)04(111)63面心立方(100)44(110)25以nr面積上的密度為單位r是原子半徑MgO-A12O3-SiO2系統的低共熔物放在Si3N4陶瓷片上，在低共熔溫度下，液相 的外表張力為900X10-3n/m,液體與固體的界面能為 600X103N/m,測得接 觸角為70.52 °1求Si3N4的外表張力。把Si3N4在低共熔溫度F進行熱處理，測試其熱腐蝕的槽角為 60°,求Si3N4 的晶界能。6.16氧化鋁瓷件中需要被銀，I000C時Al2O3,S= 1.0 X0-3N/m， Ag，L = 0.92 X0-3N/m，Ag，L/A12O3,S= 1. 77X0-3N

29、/m,問液態銀能否潤濕氧化鋁瓷件外表？可以用什么方法改善它們之間的潤濕性。在真空條件下Al2O3的外表張力約為，液態鐵的外表張力為 1.723 N/m，同樣 條件下氧化鋁-液態鐵的界面張力約為2.3 N/m，問接觸角有多大，液態鐵能否潤 濕氧化鋁，怎樣可以改變其潤濕性？外表張力為500爾格/厘米2的某液態硅酸鹽與某種多晶氧化物外表相接觸， 接觸角 二45°，假設與此氧化物相混合，那么在三晶粒交界處形成液態小球。平均的二面角 為 90°。假定沒有液態硅酸鹽時氧化物 氧化物界面的界面張力為1000 達因厘米， 計算此種氧化物的外表張力。 在小角度晶界上測得位錯腐蝕坑的間距為平均

30、微米。 X 線衍射說明晶界間角 為30秒弧度，問柏氏矢量的長度是多少？注： 1秒=0. 00028° 氮化鋰晶體經多邊形化、 拋光和腐蝕后， 觀察到沿某一直線的位措腐蝕坑的間距 為 10 微米，在外加剪應力作用下觀察到小角度晶界垂直于晶界平面移動，為什 么會發生這種現象 ?假設柏氏矢量為，穿過晶界的傾斜角是多少？6.21在高溫將某金屬熔于AI2O3片上。1假設AI2O3的外表能估計為1J/m2, 此熔融金屬的外表能也與之相似，界面能估計約為3J/m2,間接觸角是多少？ 2 假設在同一高溫下熱處理，測得熱腐蝕槽角為157。，求ys即A12O3之間的晶界自由焓o 3假設液相外表能只有A1

31、2O3外表能的一半，而界面能是A12O3 外表張力的兩倍，試估計接觸角的大小 ? 4 在1所述的條件下，混合 30金屬 粉末與A12O3成為金屬陶瓷，并加熱到此金屬熔點以上。試描述并作圖示出金屬 與A12O3之間的顯微結構。6.22在20E及常壓下，將半徑為10-3m的汞分散成半徑為10-9m的小汞滴，求 此過程所需做的功是多少？ 20°C時汞的外表張力在2080r的Al 2O3L內有一半徑為10-8m的小氣泡，求該氣泡所受的附加壓力 是多大？Al 2O3的外表張力是。6.24 具有面心立方晶格不同晶面 100、110、111上，原子密度不同， 試答復哪一個晶面上固 -氣外表能將是最

32、低的？為什么？6.25外表張力為的某硅酸鹽熔體與某種多晶氧化物外表相接觸，接觸角9 =45;°假設與此氧化物相混合，那么在三晶粒交界處，形成液態球粒，二面角©平均為90°,假設沒有液態硅酸鹽時，氧化物-氧化物界面的界面張力為1N/m，試計算 氧化物的外表張力。6.26黏土薄片平均 直徑為，厚度為10nm,真密度為3,求黏土的外表積 是多少 cm2/g？6.27 試說明黏土結構水、結合水 牢固結合水、松結合水 、自由水的區別，分析 后兩種水在膠團中的作用范圍及其對工藝性能的影響。6.28 什么是電動電位，它是怎樣產生的，有什么作用 ? 黏土的很多性能與吸附陽離子種類

33、有關，指出黏土吸附以下不同陽離子后的性能變化規律，以箭頭一表示大小，陽離子置換能力；黏土的-電位；黏土的結合水；泥漿的流動性；泥漿的穩定性；泥漿的觸變性；泥團的 可塑性；泥漿的濾水性；泥漿的澆注時間；坯體形成速率。H十 A13十 Be2十Sr2十 Ca2十 Mg2十NH4十 K十 Na十Li十6.30用NNCO3和Na2Si4分別稀釋同一種黏土以高嶺石礦物為主泥漿，試比擬 電解質參加量相同時，兩種泥漿的流動性、注漿速率。觸變性和坯體致密度有何 差異。影響黏土可塑性的因素有哪些。生產上可以采用什么措施來提高或降低黏土的 可塑性以滿足成型工藝的需要。6.32 解釋黏土帶電的原因，為什么大局部是帶負

34、電？分別列出泥漿膠溶的機理 和泥漿膠溶條件。為什么非黏土瘠性料要塑化，常用的塑化劑有哪些。如果在蒙脫石中有 1/10 的離子被離子取代， 那么每 100g 黏土將有多少離子被 吸附到黏土上？6.35實驗測得平均粒徑小于1 ym的高嶺土 -水溶液在10V/cm的直流電場中， 黏土膠粒以2.79 >10-3cm/s的速度向正極移動，1試求此時的Z電位值水介 質的黏土為0.01dPa?§介電常數為80； 2假設在該膠體懸浮液中分別參加 微量的NaCI和(NaPO3)6電解質后，又測得膠粒的運動速度為 3.58 X0"3cm/s和, 試求參加兩種不同電解質后膠粒的Z電位值。計

35、算結果說明什么問題？假設黏土粒子是片狀的方形粒子。長度分別為10 ym、1 ym、，長度是其厚度的10倍。試求黏土顆粒平均距離在引力范圍 2nm時，黏土體積濃度？假設粘土顆粒尺寸為1ym、，每個顆粒的吸附層厚度為100?，試求粘土顆 粒在懸浮液中最大的體積分數是多少？假定粘土視作為立方體 一個均勻的懸浮液， 黏土濃度為 30%體積分數，薄片狀黏土顆粒尺寸是平均 直徑，厚度為，求顆粒間平均距離是多少個？6.39 參加稀釋劑影響泥漿流動性和穩定性的機制是什么？6.40 說明泥漿可塑性產生的原因，并分析影響泥漿可塑性的因素。6.41 常見的流動類型有哪幾種，各有何特點？6.42 高嶺薄片的平均直徑為

36、，厚度為。在其板面上吸附層厚度為 30?，在邊面 上是 200?。試求由于吸附面使顆粒增加的有效體積百分數是多少？6.43粘土薄片平均直徑為，厚度是100?。在100C下枯燥，僅能除去所有在顆 粒間與氣孔中的水分，尚留下吸附水。如果再加熱至 200C,每100g再枯燥的 粘土蒸發出吸附水。試求每個吸附的水分子有多少 ?2？6.44 試說明粘土的細度 有機質含量 結晶良好程度對粘土值的影響。第七章7.1計算氧化鋁AI2O3在下述各個溫度的熱力學勢函數T的值：298K，400K，600K， 800K， 1000K， 1200K， 1400K， 1600K。7.2氣態的H2O的生成熱 H；98242

37、.6kJ/mol，絕對熵G；98。H2的S°98188.4J/K mol。計算H2O氣的生成自由能S09831.21J/K mol，O2 的 S；98 205.16J/K mol7.3 硅酸鹽的生成熱、溶解熱、熔化熱、晶型轉變熱、水化熱對耐火材料有什么 意義？7.4分別應用熱力學經典法和熱力學勢函數t法，求算菱鎂礦MgC03的理論分解溫度。并比擬兩種方法計算的準確性及各自的優點。7.5物質相對熱函的計算式H* h 298 aT bT2 cT 1 d石英SiO2的兩種變體的有關系數值為abcd溫度范圍性 SiO219.39 t0"39.67 和5aS

38、iO25.02 t0"30-186118471666K低溫型變體&石英的生成熱 H；9891 1.5kJ/mol。求高溫型變體 a石英的生成熱。7.6按熱力學計算CaOH2的脫水溫度時多少？實測的脫水溫度為 823K，計算 值與實測值的誤差是多少？7.7石英玻璃反玻璃化過程有以下反響1SiO2玻璃SiO2石英2SiO2玻璃SiO2方石英3SiO2玻璃SiO2鱗石英計算各反響的 G；在2981000K區間內的變化值，并作 G； T系統圖，從熱 力學的觀點分析石英玻璃反玻璃化反響。石英玻璃反玻璃化的最初生成物事實上 是方石英，這與熱力學計算結果事都矛盾，為什么？7.8由氧化鋁粉與

39、石英粉，以 Al2O3：SiO2 = 3:2配比混合成原始料來合成莫來石 3Al2O3 2SiO2，應在固相反響形式下進行，應將系統加溫到多少適宜？7.9碳酸鈣的加熱分解：CaCO3 CaO+CO2。試用熱力學勢函數法求分解反響 的巨及分解溫度？7.10試用熱力學的方法從理論上分析 LiCO3的分解溫度？7.11氮化硅粉可用于制造性能極好的氮化硅陶瓷，由硅粉與氮氣在1623K劇烈反響而生成氮化硅粉，試計算硅粉氮化時的熱效應？7.12計算固體SiC在2000K下是否具有顯著的揮發？ 巨在2000K時，可能出 現如下四種情況：坯7個&氣+ 7筑|垃口個卜昌液液7.13 SiC是高溫導體、金

40、屬陶瓷、磨料等不可缺少的原料，以硅石和焦碳為原 料制備碳化硅，反響方程：眈膽皿C2U0。試用二附-叱 的方法計算AG"及平衡常數，從理論上分析該反響在什么溫度下才能進 行？7.14 y AI2O3轉變為a AI2O3的多晶轉變溫度為1273K,試計算 a AI2O3和yAI2O3在轉變點1273K的t值，并分析計算結果說明什么？7.15 白云石CaMgCO32分解反響有下述四種可能：(1) Ca, Mg CO3=CaO+MgO+2CO2(2) (Ca, Mg CO3= MgO+ CO2+ CaCO33Ca, Mg CO3= CaO+ CO2+MgCO34 Ca, Mg CO3= Mg

41、CO3+ CaCO3根據熱力學數據或熱化學數據，計算在 25800C溫度區間內的上述四種反 應的自由能的變化，以此分析四種可能發生的反響中，實際發生分解過程的是哪 個反響？第八章8.1從SiO2的多晶轉變現象說明硅酸鹽制品中為什么經常出現介穩態晶相。8.2 SiO2具有很高的熔點，硅酸鹽玻璃的熔制溫度也很高?，F要選擇一種氧化 物與SiO2在800r的低溫下形成均一的二元氧化物玻璃。請問，選何種氧化物4參加量是多少？8.3具有不一致熔融二元化合物的二元相圖如圖10 12(c)在低共熔點量發生 如下析晶過程：L A十C,E點的B含量為20%，化合物C的B含量 為64%。今有Cl, C2兩種配料，C

42、1中B含量是C2中B含量的倍，且在高 溫熔融冷卻析晶時，從該兩配料中析出的初相 (即到達低共熔溫度前析出的第一種晶體)含量相等。請計算Cl, C2的組成。 8.4A、B兩組分構成具有 低共熔點的有限固溶體二元相圖如圖10 12(i)。試根據以下實驗數據繪制相圖 的大致形狀。A的熔點為1000C, B的熔點為700C。含B為的試樣在500C完全凝固，其中含初相。和0. 267mo1( + )共生體。含B為的試樣在同一溫度下完全凝固，其中含初相和0.6mo1( + )共生體，而相總量占晶相總量的50%。實驗數據均在到達平衡狀態時測定。8.5在三元系統的濃度三角形上面出以下配料的組成點，并注意其變化

43、規律。 C(A) = 10%，C(B)= 70%，C(C) = 20%;(質量分數，下同) C(A)二 10%，C(B)二 20%，C(C)二70%; C(A) = 70%，C(B)= 20%，C(C) = 10%。今有配料3kg,配料2kg,配料5kg,假設將此三配料混合加熱至完全熔融, 試根據杠桿規那么用作圖法求熔體的組成。8.6圖8-43(e)是具有雙降升點的生成一個不一致熔融三元化合物的三元相因。 請分析1、2、3點的析晶路程的各自特點，并在圖中用陰影標出析晶時可能發生 穿相區的組成范圍。組成點n在SC連線上，請分析它的析晶路程。8.7在圖1中，劃分副三角形；用箭頭標出界線上溫度下降的

44、方向及界線的性 質；判斷化合物S的性質；寫出各無變量點的性質及反響式；分析 M點的析晶 路程，寫出剛到達析晶終點時各晶相的含量。8.8分析相圖(如圖2)中點1、2熔體的析晶路程(注：S、1、E1在一條直線上)圖18.9在Na2O-CaO-SiO2相圖中，戈扮出全部的副三角形；判斷界線的溫度變化 方向及界線的性質；寫出無變量點的平衡關系式；分析并寫出 M點的析晶路程 (M點在CS與NC3S6連線的延長線上，注意穿相區的情況)。8.10 一個陶瓷配方，含長石(K2O -A12O3 6 SiO2)39%，脫水高嶺土(A12O3 2SiO2)61%，在1200C燒成。問：瓷體中存在哪幾相 孑所含各相的

45、質 量分數是多少？圖3是一個三元相圖，根據此圖：(1) 判斷三元化合物N的性質。(2) 標出界線的溫度方向及性質。(3) 指出無變量點K、I、M的性質，并寫出平衡關系式。(4) 分析熔體1、2的冷卻析晶過程。8.12根據K2O-AI2O3-SQ2系統相圖。如果要使瓷囂中僅合有40%莫來石晶相及 60%的玻璃相，原料中應合K2O為多少？假設僅從長石中獲得，K2O原料中長石 的配比應是多少？8.13分折A-B-C三元相圖(圖4):(1) 劃分分三角形；(2) 指出界線的性質(共焙界線用單箭頭，轉焙界線用雙箭頭);(3) 指出化合物S和S2的性質；(4) 說明E、F、H點的性質，并列出相變式；分析M

46、點的析晶路程(說明液、固相組成點的變化，并在液相變化的路徑中 注明各階段的相變化和自由度數)。圖48.14 根據Na2O-CaO-SiO2系統相圖答復：(1)組成為13% Na2O、13% CaO、74% SiO2玻璃配合料將于什么溫度熔化？在什么 溫度完全熔融？上述組成的玻璃，當加熱到1050C, 1000C, 900C, 800E時，可能會析出 什么晶體？(3) NC2S6晶體加熱時是否會不一致熔化？將分解出什么晶體，熔化溫度如何？8.15如果將組成為13% Na2O、13% CaO 74% SiO2的均質玻璃加熱到I 050 C,l 000r，900r和800C。問：可能生成的晶態產物將

47、是什么 ？試予以解釋。第九章【習題】9-1 名詞解釋 一級相變與二級相變； 玻璃析晶與玻璃分相； 均勻成核與非均勻成核； 馬氏體相變 .9-2當一個球形晶核在液態中形成時， 其自由能的變化 G=4r2+4/3 r3 Gv。式 中r為球形晶核的半徑；為液態中晶核的外表能；Gv為單位體積晶核形成時釋放的體積自由能，求臨界半徑rk和臨界核化自由能 Gk。9-3如果液態中形成一個邊長為a的立方體晶核時，其自由能 G將寫成什么形 式？求出此時晶核的臨界立方體邊長 ak和臨界核化自由能Gk，并與9-2題比擬, 哪一種形狀的 大，為什么？9-4在析晶相變時，假設固相分子體積為 v,試求在臨界球形粒子中新相分

48、子數i應為何值？9-5由A向B轉變的相變中，單位體積自由能變化 Gv在1000 E時為-419kJ/mol; 在900r時為-2093kJ/mol,設A-B間界面能為，求：在900C和1000C時的臨 界半徑；在1000C進行相變時所需的能量。9-6使用圖例說明過冷度對核化、晶化速率、析晶范圍、析晶數量和晶粒尺寸等 的影響。9-7某物質從熔體析晶，當時間分別為1s和5s時，測得晶相的體積分數分別為 0.1%與11.8%，試用9-32式計算Avrami指數及速率常數K。并判斷可能的 相變機構？9-8如果直徑為20 口的液滴，測得成核速率Iv=10-1個/秒厘米3,如果鍺能夠 過冷227C，試計算

49、鍺的晶-液外表能？Tm = 123IK，H = ,= /cm39-9以下多晶轉變中，哪一個轉變需要的激活能最少？哪一個最多？為什么？兩組分別討論之 bccFe-fccFe；石墨一金剛石；立方BaTiOs四方BaTiO3 -石英 -鱗石英；-石英 -石英。9-10試討論SiO2相變對含SiO2材料的制備工藝過程和所得材料的性能或使用范 圍的影響：SiO2磚；普通磚。9-11兩種玻璃在結晶時，成核速率和生長速率與溫度的關系如下圖：a哪種玻璃可以形成玻璃陶瓷？為什么？b列出能得到良好力學性能的熱處理工序，并說明理由。第十章【習題】10-1、名詞解釋1無序擴散和晶格擴散；2本征擴散和非本征擴散；3自擴

50、散和互擴 散；4穩定擴散和不穩定擴散；5外表擴散；6擴散活化能；7空 位擴散和間隙擴散；10-2、欲使Mg2+在MgO的陽離子擴散直到MgO熔點2825C都是非本征擴 散，要求三價雜質離子有什么樣的濃度？試對你在計算中所做的各種特性值的估 計做充分說明。 MgO肖特基缺陷形成能為6eV。10-3、試根據圖10-16查?。?CaO在1145C和1650 E的擴散系數值； Al 2O3在1393E和1716C的擴散系數值；并計算 CaO和Al 2O3中Ca2+和Al3+ 擴散激活能和Do值。10-4、試從擴散介質的結構、性質、晶粒尺寸、擴散物濃度、雜質等方面分析影 響擴散的因素。10-5、鋁往單晶

51、硅中擴散時 Q, Do=2/s。求當溫度為多少時，其擴散系數為1 x1O-10cm2/s?10-6、根據ZnS燒結的數據測定了擴散系數。在 450E和563E時，分別測得擴 散系數為10X10-4cm2/s和3X10-4cm2/s° 1確定激活能Q和D° 2根據你 對結構的了解，請從運動的觀點和缺陷的產生來推斷激活能的含義； 3根據 ZnS和ZnO相互類似，預測D隨硫的分壓而變化的關系。10-7、試討論從室溫到熔融溫度范圍內，氯化鋅添加劑10-4 mol%對NaCI單 晶中所有離子Zn、Na和Cl的擴散能力的影響。10-8、試推測在貧鐵的FeaO4中鐵離子的擴散系數與氧分壓

52、的關系。推測在 鐵過剩的Fe2O3中氧分壓與氧擴散的關系。10-9、CaO的肖特基缺陷生成能是6eV，欲使Ca2+在CaO中的擴散直至CaO 的熔點2600C丨都是非本征擴散，要求三價雜質離子的濃度是多少？10-10、在氧化物MO中摻入微量R2O后，M2+的擴散增強，試問M2+通過何種 缺陷發生擴散？要抑制M2+擴散應采取什么措施？為什么？10-11、試分析在具有肖特基缺陷的晶體中的陰離子擴散系數小于陽離子擴散系 數的原因。10-12、以空位機制進行擴散時，原子每次跳動一次就相當于空位反向跳動一次， 并未形成新的空位，而擴散活化能中卻包含空位形成能，此說法正確嗎？請給出說明。10-13、如果有

53、一種給定的氧化物，你應安排何種實驗來確定： 在給定的溫度 范圍內，擴散速率是由本征機制還是由非本征機制產生的？ 在給定的多晶氧 化物試樣中，擴散是沿晶界還是通過晶格進行的？10-14、實驗測量并計算得 乙門2+和Cr3+在尖晶石ZnCr2O4中自擴散系數與溫度依賴關系可以由以下方程表示：DZn ZnCr2O4 60exp( 57732) cm2/s；RT3389042DcrZncg 8.5exp() cm /sRT試求在1403K時Zn2+和Cr2+在Zn62O4中的擴散系數。假設將薄鉑箔細條涂在 兩種氧化物ZnO和Cr2O3的分界面上，然后這些壓制的樣品經受擴散退火。標 記細條做得十分狹窄，

54、不阻礙離子從一種氧化物到另一種氧化物中的擴散過程。請根據計算所得數據判斷，鉑條往哪一方向移動？10-15、由MgO和Fe2O3制取MgFe3O4時，預先在界面上置入標志物，然后進行 反響。 假設反響是由Mg2+和F+的互擴散進行的，標志物的位置如何移動？ 當只有Fe3 O2-共同向MgO中擴散時，情況又如何？在存在氧化復原反 應的情況下，Mg2+和F0互擴散時，標志物又將如何移動？10-16、比擬Na+在組成相同的退火玻璃和淬火玻璃中擴散系數的大小，并說明 原因。10-17、MgO、FeO、CoO 同屬 NaCI 型結構，Mg2+、Fe2+、Co2+在 MgO、CoO、 FeO中擴散活化能分別

55、為348kJ/mol、105kJ/mol和96kJ/mol,說明差異原因。10-18、壓力能影響一些由擴散控制的過程，列舉幾個自擴散受壓力影響的過程。 如果增加壓力，對空位擴散和間隙擴散來說，擴散系數會如何變化？10-19、指出以下概念中的錯誤 如果固體中不存在擴散流，那么說明原子沒有擴散； 因固體原子每次跳動方向是隨機的，所以在任何情況下擴散流量為零； 晶界上原子排列是混亂，不存在空位，所以空位機制擴散的原子在晶界處無法擴散； 間隙固溶體中的溶質濃度較高，那么溶質所占據的間隙越多供擴散的空余間隙 越少，即Z值越小，越容易導致擴散系數的降低。10-20、在制造硅半導體器件中，常使硼擴散到硅單晶中，假設再1600K溫度下， 保持硼在硅單晶外表的濃度恒定 恒定源半無限擴散，要求距外表深度處硼的 濃度是外表濃度的一半，問需要多長時間？ D=8X10-12cm2/s；當erf 0.5 日寸， 一0.52jDt2Dt10-21、在某種材料中，某種離子的晶界擴散系數與體積擴散系數分別為Dgb=2.00 X0-10exp(-19300/RT)cm2/s 和 Dv=1.00 X0-4exp(-38200/RT)cm2/s。試求晶 界擴散系數和體積擴散系數分別在什么溫度范圍內占優勢？10-22、試從結構和能量的觀點解