1、作業答案 晶體學 2、解:(1) h:k:l=1/2:1/3:1/6=3:2:1, 該晶面的米勒指數 為(321); (2) (321) 5、 解：MgO 為 NaCI 型，02-做密堆積，Mg2+填充空隙。 02- =0.140nm ,Mg2+=0.072nm， z=4， 晶胞中質點體積： (4/3 Xn r 02-3+4/3 X ng2+ 3) X, a=2(r+rj，晶胞體積=a3，堆積系數= 晶胞中 MgO 體積/晶胞體積=68.5% ,密度=晶胞中 MgO 質量 /晶胞體積=3.49g/cm3。 6、 解：體心：原子數 2,配位數 8,堆積密度 55.5%; 面心：原子數 4,配位數

2、 6,堆積密度 74.04%; 六方：原子數 6,配位數 6,堆積密度 74.04%。 7、解：u=z1z2e2NoA/roX1-1/n)/4 n, e=1.602 X0-19 , 薩8.854 X0-12, N0=6.022 X023, NaCl: z1=1 , z2=1, A=1.748 , nNa+=7 , nCl-=9 , n=8 , r0=2.81910-10m , u NaCI=752KJ/mol ; MgO : z1=2 , z2=2 , A=1.748 , nO2-=7 , nMg2+= , n=7 , r0=2.1010m , UMgO =392KJ/mol UMgO UNa

3、ci，二 MgO 的熔點咼。 9、解：設球半徑為 a,則球的體積為 4/3 冗求的 z=4 , 則球的總體積(晶胞)4X4/3 na立方體晶胞體積：( a)3=16 a3 ,空間利用率 =球所占體積/空間體積=74.1%,空隙率 =1- 74.1%=25.9% 10、解：p =m/V 晶=1.74g/cm3 , V=1.37X10-22 11、解：Si4+ 4; K+ 12; Al3+ 6; Mg2+ 6。 13、解：MgS 中 a=5.20?，陰離子相互接觸，a=2 r-, rS2-=1.84?;CaS 中 a=5.67?,陰-陽離子相互接觸，a=2(r+門, rCa 2+=0.95? ;

4、CaO 中 a=4.80?, a=2(r+r_),. . ro2-=1.40?； MgO 中 a=4.20?, a=2(r+r_)，Mg2+=0.70?。 14、 解：LiF 為 NaCl 型結構，z=4, V=a3, p =m/V=2.6g/cm3, a=4.05?,根據離子半徑 a1=2(r+r-)=4.14?, a0.301? , A O2-不能互相接觸； (2) 體對角線 =”a=4(r+r-), a=4.665?; (3) p =m/V=1.963g/cnf. A 17、解:%2+與匕2+不同，心2+ %2+，使 CaO 結構較 MgO 疏松，H2O 易于進入，所以活潑。 18.0(

5、 W x 0(10() )* 19. 解：Cdk晶體，Cd*； CN=ST匸與三個在同一邊的C(n目連；E； CN=3, =1= |z |， pCN T電價飽和 CaTiO5 晶鬲 Ca; CN=L2i Ti 4； CN=& CTIOTxCah CN=6, VII. TOT 尸電價飽和. 20。 (2)四面體空隙數/O2-數=2:1，八面體空隙數/O2- 數=1:1 ; (3) (a)CN=4 ,z+/4 8=2,z+=1 ,Na2O,Li2O;(b)CN=6 , z+/6 =2, z+=2, FeO, MnO ; (c) CN=4 , z+/4 =2, z+=4, ZnS, SiC;

6、 (d)CN=6 , z+/6 =2, z+=4, MnO2。 21、解：島狀；架狀；單鏈；層狀(復網) ；組群(雙四 面體)。 22、 解： (1)有兩種配位多面體， SQ4 ， MgOe ， 同層的 MgO6八面體共棱，如 59MgO6和 49MgO 6共棱 75O2-和 27O2-，不同層的MgO 6八面體共頂，如 1MgO 6】和 51MgO 日 共頂是 22O2-，同層的MgO6與SiO4共頂，如 TMgO 6和 7SiO4共頂 22O2-，不同層的MgO 6】與SiO共棱，TMgO心 和 43SiO 4共 28O2-和 28O2-； 曠與3個M譏和1個肛0配位，=2= z_ I,飽

7、和；(3)z=4j Ca oF. 0(100) JO 0(100). (3)z=4； (4) Si4+占四面體空隙=1/8 , Mg2+占八面體空隙=1/2。 23、 解：透閃石雙鏈結構，鏈內的 Si-O 鍵要比鏈 5 的 Ca-O、 Mg-O 鍵強很多，所以很容易沿鏈間結合力較弱處劈裂成為 纖維狀；滑石復網層結構，復網層由兩個 SiO4 層和中間的 水鎂石層結構構成，復網層與復網層之間靠教弱的分之間作 用力聯系，因分子間力弱，所以易沿分子間力聯系處解理成 片狀。 24、 解：石墨中同層 C 原子進行 SP2 雜化，形成大 n鍵， 每一層都是六邊形網狀結構。由于間隙較大，電子可在同層 中運動，

8、可以導電，層間分子間力作用，所以石墨比較軟。 25、 解：(1) Al3+ 可與 O2-形成AIO45-; Al3+與 Si4+ 處于第二 周期，性質類似，易于進入硅酸鹽晶體結構中與 Si4+發生同 晶取代，由于鮑林規則，只能部分取代； (2) Al3+置換 Si4+ 是部分取代，AI3+取代 Si4+時，結構單元AlSiO 4ASiO 5，失 去了電中性，有過剩的負電荷，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+進入結構中； (3)設 AI3+置換了一半的 Si4+，貝U O2-與一個 Si4+ 一個 AI3+ 相連，陽離子靜電鍵強度=3/4 X1+4/

9、4 X1=7/4 , O2-電荷數為-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 結構不穩定。 晶體結構缺陷 1、 解：鈉原子空位；鈉離子空位，帶一個單位負電荷； 氯離子空位，帶一個單位正電荷；最鄰近的 Nh空位、 Cl-空位形成的締合中心；Ca占據 K.位置，帶一個單 位正電荷；Ca原子位于Ca原子位置上；Cd*處于晶格 間隙位置。 2、 解：(1) NaCI 一，NaCa + Cl CI + Vc (2) CaCb 聞 CaNa + 2CI CI + V Na (3) O Ma + V Cl (4) AgAg Vg + Ag i 3、 解：設有缺陷的MgC晶胞

10、的晶胞分子數為x,晶胞 體積V=(4.20) 3, x= p VN0/M=3.96,單位晶胞的肖脫基 缺陷數=4-x=0.04。 4、 解： (a)根據熱缺陷濃度公式n/N=exp(-E/2RT), E=6eV=& 1.602 X 10-19=9.612 X 10-19J, T=298k: n/N=1.92X 1051, T=1873k: n/N=8.0 X 109 ； (b)在MgC中加入百萬分之一的 A4Q, 2A5g + VM/ + 3OO,TAL2Q= 10-6，二雜質缺 陷=3 X 10-6/2=1.5 X 10-6，二比較可知，雜質缺陷占優。 5、 解：n/N=exp(-E

11、/2RT) , R=8.314, T=1000k: n/N=6.4 X 103 ； T=1500k: n/N=3.5 X 102。 6、 解：FeQ = 、2F&e + 3OO + VF。 2y Fe3+2yFe2+1-3y 0， 尹-屯 1 TCL W.旳 T 冋.1/2, 3=0. 0436 X=1-y=1-0.0435=0.9565,Fe 0.9565O l-y 0.0435 VFe= .22 x 10-2 7、解：Zn(g) Zni + e , Zn(g) + 1/202 = ZnO, Zni + e + 1/2O2 ZnO , ZnO=e , PQ Zni J p 1 IO(

12、g)OO + VFe + 2h k=OO W h /PO2l/2=4OO W 3/ PQ1/2 , V Fe x PO-1/6 PQ V Fe p 8解：刃位錯：位錯線垂直于位錯線垂直于位錯運 動方向；螺位錯：位錯線平行于-位錯線平行于位錯 運動方向。 10、 解：排斥，張應力重疊，壓應力重疊。 11、 解：晶界對位錯運動起阻礙作用。 12、 解：不能，在大角度晶界中，原子排列接近于無 序的狀態，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， r30%艮難或不能形成固溶體；亠 愈 大，固溶度愈?。唬?）晶體結構類型的影響，只有兩 種結

13、構相同和 rOk 8VM + Vx MIMMi + VM MX MX 只受溫度控制 固 溶 體 , , , 無見有見置從郵 攙 雜 溶 解 大 小， 電負 性， 電 價， 結構 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 計 量 化 缺間間缺 日 od 日 od 環 境 中 氣 憤 性 Fei-x O UG+x Zn1+xC TiO2_x h 文 PC-1/6 Ci * P(C 1/6 Zni * PC-1/6 VO Al 0.148 Mg852 O.074 質 和 壓 力 變 化 17、解：設 A4Q、MgO總重量為 100g,則 ALO18g,

14、 MgO82g 102 溶入 MgC中 ALsQ的 mol 數：A4Q mol%=02+82M0 =0.08=8%, MgOnol%=1-8%=92%H溶體組成：8%ALO, 92%MgO 固溶體組成式：Al 0.16 Mg.92 Qi6 (a) AgAbg + 2OO + Oi X 2x x 固溶體化學式： Al 2xMg-2xO+x 將化學式與組成式一一對應，求出待定參數 x，由于 O-的量不同，將O-的量化為1 Al 0.16/1.16 Mg.92/1.16 O一 Al 2x/1+x Mg-2x/1+x O x=0.074，化學式*P (b) AgJ2A扁 + 3OO + OM/ x 2

15、x 18、解：Fei-xS中存在Fe空位，VFe非化學計 量，存在i P型半導體；FeS-x中金屬離子過剩，存 在S空位，存在e，N型半導體；因Fe-xS、FeS-x 分屬不同類型半導體，通過實驗確定其半導體性質即 可。 19、解：(1)晶體中間隙位置是有限的，容納雜 質質點能力w 10% ( 2)間隙式固溶體的生成，一般 都使晶格常數增大，增加到一定的程度，使晶格變得 不穩定而離解；置換固溶體形成是同號離子交換位置， 不會對接產生影響，所以可形成連續固溶體。嚴. r .4 *0.+ 40.S52MHS +4 Al 2xMg-3xO ； Al 0.16/1.16 Mg.92/1.16 O x=

16、 0.08 n? d理 想 Al 0.138 Mg.793。 =0.97 20、解: Ta W r大-r小/ r 大 =4.2%15% 電負性差 =2.222=0 結構類型：面心立方 形成有限固溶 體 C( Ni r大-r 小/ r 大 =0.4%15% 電負性差： 1.8-1.6=0.2 當 Tv427C, Co Zn 結構類型相同 可形成連續固 溶體 Ti Ta r大-r 小/ r 大 =2.12%883C, Ti Ta 結構類型相同 21、解：（a） vr 大-r 小/ r 大=10% y=0. 15/1.85 1.85 1 85 間隙式固溶體化學式Ca0 .3 X 2/1.85 Zr

17、1.7/1.85 Q 晶胞質量 ,0.13H.S5 “ ，1.7/1 35 4 x - 井 + 4x - w=y _ 1 _ 1 a 1 6 022X1032厶 - S1.25(g； d間；=6.014g/cm3,由此可判斷生成的是置換型固溶 = 體。 非晶態結構與性質 1. 1 、解： 石英晶體 石英熔體 Ns2O?2SiQ 結 構 SiO4按共 頂方式對稱有 規律有序排列， 遠程有序 基本結構單 元SiO 4呈 架狀結構， 遠程無序 基本結構單 兀Si 6。8呈 六節環或八節 環， 遠程無序 性 質 固體無流動 性，熔點高，硬 度大，導電性 差，結構穩定， 化學穩定性好 有流動性， n大，

18、電導率 大，表面張力大 有流動性，n 較石英熔體小， 電導率大，表面 張力大 2、解：根據 In n =A+B/T727C 時，n =1O8P01156C 時，n =104P0 A=-5.32 , B=13324,當 n =107P0寸， 則 t=80C。 3、解：Na2O-SiO2系統中，SiO?含量增加，n增 大,。減小；因為SiO?含量增加，聚合離子團尺寸增 大，遷移阻力增大，n 增大，e/r減小，相互作用力減 小，減小；RO-SQ2系統中，Si。?含量增加，n增大， c減??；因為無SiO2時RO-O2系統n很低，表面張力 大；加入SiO?，系統中出現聚合離子團，SiO?增加， 聚合離子

19、團尺寸增大，數目增大，n增大，減小。 4、解：玻璃的介穩性：熔體轉變為玻璃過程中，是 快速冷卻，使玻璃在低溫下保留了高溫時的結構狀態， 玻璃態是能量的介穩態，有自發放熱而轉變為晶體的 趨勢；玻璃無固定熔點：熔體的結晶過程中，系統必 有多個相出現，有固定熔點；熔體向玻璃體轉變時， 其過程是漸變的，無多個相出現，無固定的熔點，只 有一個轉化溫度范圍。 5. 化成 mol 百分數，8Na,O-14CaO-78SiO; p 8 + 14+Sx2 o沁 全部氧離子 L 7S 全部網絡形成離子數 平均非橋氧數：滬2R-n平均橋氧數：y=2z-2R,非橋氧百分含量=- x + y / 2 6、 解：在熔體結

20、構中，不 O/Si比值對應看一定 的聚集負離子團結構，如當O/Si比值為2時，熔體中 含有大小不等的歪扭的SiO?n聚集團（即石英玻璃熔 體）;隨看O/Si比值的增加，硅氧負離子集團不斷變 小，當O/Si比值增至4時，硅-氧負離子集團全部拆 散成為分立狀的SQ44-,這就很難形成玻璃。 7、解：網絡變體 Na2O CaO K2O BaO 中間體 Al 2O3 網絡形成體 SiO2 B2O3 P2O5 9、解：微晶學說： 玻璃結構是一種不連續的原子 集合體,即無數 “晶子 ”分散在無定形介質中； “晶子” 的化學性質和數量取決于玻璃的化學組成,可以是獨 立原子團或一定組成的化合物和固溶體等微晶多

21、相 體,與該玻璃物系的相平衡有關； “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域, 在“晶 子”中心質點排列較有規律, 愈遠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。無規則網絡學說：玻璃的結構 與相應的晶體結構相似,同樣形成連續的三維空間網 絡結構。但玻璃的網絡與晶體的網絡不同,玻璃的網 絡是不規則的、非周期性的,因此玻璃的內能比晶體 的內能要大。由于玻璃的強度與晶體的強度屬于同一 個數量級,玻璃的內能與相應晶體的內能相差并不多, 因此它們的結構單元 （四面體或三角體） 應是相同的, 不同之處在與排列的周期性。微晶學說強調了玻璃

22、結 構的不均勻性、不連續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象。網絡 學說強調了玻璃中離子與多面體相互間排列的均勻 性、連續性及無序性等方面結構特征。 10、解：當數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 為非橋氧出現在結構中， 而是使硼氧三角體轉變為由 橋氧組成的硼氧四面體， 致使 B2O3 玻璃從原來兩度 空間的層狀結構部分轉變為三度空間的架狀結構，從 而加強了網絡結構，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 化規律相反，所以稱之為硼反 ?，F象。

23、 表面結構與性質 1 、解：表面張力：垂直作用在單位長度線段上的表 面緊縮力或將物體表面增大一個單位所需作的功； (T 力 / 總長度 N/m 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所做的非體積功稱為表面能； J/m2 =N/m 液體：不能承受剪應力，外力所做的功表現為表 面積的擴展，因為表面張力與表面能數量是相同的； 固體：能承受剪切應力，外力的作用表現為表面 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，其液體固體的表面結構不同， 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；固體則不能，固體質點不能自由移動，只 能通過表面質

24、點的極化、變形、重排來降低系統的表 面能，固體表面處于高能量狀態（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生 的力場相互作用的結果，發生在固體表面上，分物理 吸附和化學吸附； 粘附： 指兩個發生接觸的表面之間的吸引， 發生 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，鋰刀除去表 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），1 卡=4.1868J, 設方鎂石為正方體邊長為a ,V=a3，S表=6a2， 比表面積S表N= 6a2/

25、 a3 =6/a，1cm方鎂石顆粒粉碎為 1卩m顆粒時，比表面積 增加為:104倍，增加的表面能 為： 表面能曾加的比表面積 =0.06 卡/g。 5、 解：結構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 構和表面結構不同導致的。但實際上，兩個相鄰晶粒 的表面層上的原子間存在相互作用，且很強(兩者都 力圖使晶界上質點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，與晶格內卻不同， 晶界上原子排列疏松，處于應力畸變狀態，晶界上原 子比晶界內部相同原子有較高的能量)，這種作用部分 抵消了表面質點

26、的剩余的鍵力。 7、解：設水膜厚度為h，水密度1g/cm3, 1個粒 度1卩的顆粒水膜重量為610-4)2休XI, 1g石英可粉 碎為N個1卩的粉末，石英密度2.65g/cm3 , N-(10-4)3 265=1 N=3.77 X1011, N 個卩微粒水的量為 1.02-1=0.02g -7 =8.83 X 10 m h= =8.83 nm。 8、解：丫 sg = Y lg cos 0 + Y ls 1729 =-0.8097 cos 0 = 900- 2300 3* =144 90，不能潤濕。 : 9、解：丫 lg =500erg/cm 2 ，求氧化物表面張力 Y sg , Y sg =

27、Y ig cos45 + Y is , 2x 丫 is cos45 = Y ss Y ss=1000dyn/cm=102 N/cm=1N/m=1J/ni =103erg/cm2 2 7、解：不穩定擴散恒定源半無限擴散 1?3 75 (2) Y ss=2cos x 900=848.5erg/cm 擴散 2、解：擴散的基本推動力是化學位梯度，只不過在一般情況下以濃度梯度的方式表現出 來；擴散是從高化學位處流向低化學位處， 最終系統各處的化學位相等。如果低濃度處化學 勢高，則可進行負擴散，如玻璃的分相過程。 3、解：看成一維穩定擴散，根據菲克第一定律 - CT=2. 5乂10，個/cm, x_x：=

28、2mjn! .Tx=60 個/60S nm X Xi 擴散系數宏觀表達式 D=D oexp(-Q/RT) -14 Do=O.34 10 m2/s Q=4.5kcal/mol=4.5 103X4.1868J/mol=1.85 10J/mol R=8.314J/mol?K , T=300+273=573K -14 -14 -17 2 D=0.34 10 exp(-3.88)=0.34 10 X 0.02=6.8 10 m/s - - F cc- - -2.94 X 10 個/in D 17 6 23 Cx=2.5 10 /10- =2.5 10 19 23 C2=CX-2.94 10=2.5 10

29、 j=D * D=3 X 10 nt /SJ dxliftjii 10 m* aS. 65 X 10 JH? 4、解： 20個 Fe的晶胞體積： 20a3 m3 , 30 個 Fe 的晶胞體積：30am3 1 _ 1 濃度差： - 5、解：根據恒定源擴散深度 - 、 扎二k JDQ, 監二k, x；=x；- 已知 x不變， - J=1-O2X1Q1?個A J=1.Q2 1Q19 個 /S?m2 1 個晶胞面積 a2, n=JxX5QXa2=82 個 要得到兩倍厚度的滲碳4h。 6、解：不穩定擴散中恒定源擴散問題 y/Dt 2 7、解：不穩定擴散恒定源半無限擴散 D1t 仁 D2t2 已知 D1

30、 , D2 , t1，則可求 t2=480s c = i -c；erfc( - - )要使相變自按進行-G 10 cm2/s 15 代入上式可求 Q=48875J, D0=3.39 0- cm2/s (2)略。 10 10、解：晶界擴散 Dgb=2.002 0- exp(-19100/T) 體擴散 DV=1.00 0-4exp(-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； 計算有 T=1455.6K Dgb= DV T1455.6K 時，DgbDv，高溫時，體積擴散占優； T DV，低溫時

31、，晶界擴散占優。 11、解:T=800+273=1073K 時 -7 2 D =0.0079exp(-83600/RT)=6.77 10 Cm /s -8 2 D f=0.21exp(-141284/RT)=2.1 10 XCm /s Da D B 擴散介質結構對擴散有很大影響，結構疏松，擴散阻力小而擴散系數大，體心較面心 疏松；a-Fe 體心立方，BFe 面心立方。 13 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 離子較易擴散。如果陰離子進行擴散，則要改變晶體堆積方式，阻力大。從而就會拆散離子 晶體的結構骨架。 14 解：固體表面質點在表面力作用下，導致表面

32、質點的極化、變形、重排并引起原來的 晶格畸變，表面結構不同于內部， 并使表面處于較高的能量狀態。 晶體的內部質點排列有周 期性，每個質點力場是對稱的，質點在表面遷移所需活化能較晶體內部小， 則相應的擴散系 數大。 同理，晶界上質點排列方式不同于內部，排列混亂，存在著空位、位錯等缺陷，使之處于應 力畸變狀態，具有較高能量，質點在晶界遷移所需的活化能較晶內小，擴散系數大。 但晶界上質點與晶體內部相比， 由于晶界上質點受兩個晶粒作用達到平衡態， 處于某種 過渡的排列方式，其能量較晶體表面質點低，質點遷移阻力較大因而 D 晶界D 表面。 相變 2. 解：特征： 母相與馬氏體之間不改變結晶學方位關系(新

33、相總是沿一定的 結 晶學面形成，新相與母相之間有嚴格的取向關系) 相變時不發生擴散，是一種無擴散相變，馬氏體在化學組成上 與母體完全相同要使相變自按進行-G 0 則 轉變速度極快 馬氏體相變過程需要成核取動力，有開始溫度和終了溫度。 區別： 成核-生長過程中存在擴散相變，母相與晶相組成可相同可不同, 轉變速度較慢，無明顯的開始和終了溫度。 3 .解： AG=AH-TAS AH 平衡溫度兀時- Z 2S = 0 曲= T 耳時，* =H- rS = H-r = AH 4.解: 運二學% “ 口代入 BIACJ r 兀 則 AG： = 野口 “丁： - A iz -rr AG： A k TT. -

34、TV 即求 m 的扱值 當 r = 時口口 =o 此時cO匚且工0即號有極大佰 .當 7 = HI J e pl- SG. RT）匚有極大值 r z 5解： 由熱力學= _H - T AS 平衢時 丄二二H -兀丄宕=e T m相變平衡溫度；AH相變熱 溫度T時，系統處于不平衡狀態, AH TT AT - T =AH - = AH 人 人 人31H： AG=AH-TAS 0 對方熱過程如結晶，凝聚 4H0 ,T0,必須過冷 對吸熱過程如蒸發，熔融 4H0則 T0,必須過熱 6 .解： 同，與界面，缺陷無關 在異相界面上進行，如容器壁，氣泡界面或附著 于外加物（雜質或晶核劑） 嚴=晶核劑降低丁因

35、此F *下降 AGr 農 7解： j 皿二叱竺2 士 A c -如=二氏 11 - COS611 平衡時；電=71V cos-;/v: 則 cos 6 12 - cos0(1 -cos I* 8. 解:均勻成核 在均勻介質中進行，在整體介質中的核化可能性相 非均勻成核 將代入式并令 維）=0則R cR 3 y - IT Gy 晶核懷積晶胞體積莊 3 二晶胸亍數 3 9. 解： T=10C(TC -iGrlOCealii- T二900f AGT -?0C-曰 cm- 10. = A Gj + AG- = A 7r +6口亠;蘆站 =0 則 3o:AG. -12/ =0 ca 4 XA_1 AGr

36、. -當形成體積相同的核時 / = * 3 J 立方借我面積I討)湃形14 口 貝+ -.AGAG；- 12 解：r 相同時 T IT2T3 AGr 宀 p SHT = - 16石；匸 31 AG ）： G1A G2A r =5CCer2 cm- (b)整個反應過程中速度最慢的一步控制產物生成 D 小的 13 解:斯賓納多分解，是由于組成起伏引起的熱力學上的不穩定 性產生的，又稱不穩定分解 兩種相變機理的主要差別 成核-生長機理 斯賓納多機理 1、溫度不變時，第二相組成不隨時間而改變 、組成發生連續的變化，直至達到平衡為止 2、成核相與基質之間的界面始終是清除的 2、界面起初是很散亂的，最后才

37、明顯起來 一 1 3、平衡相的尺寸和位置存在著混亂傾向 3、相的尺寸和分布有一疋的規律性 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性的非球形顆粒 5、分相所需時間長，動力學障礙大 5、分相所需時間極短，動力學障礙小 n 14 解：登山擴散-負擴散，爬坡擴散，擴散的結果是增大濃度梯 度。 15.解：在后期是無法區分的。但觀察整個相變過程的變化情況 可以區分。 對于成核-生長機理的相變，在相分離早期，由于新相核的產生必 須達到臨界尺寸，因此在形態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，系統出現孤立的分立顆粒。在中期，顆粒產生聚結，在后 期，可能呈現高度

38、的連續性。 斯賓納多分解可由微小的成分波動產生，在相變初期不必形成明 顯的新相界面，系統中各組分之間逆濃度梯度方向進行登山擴散， 促進了組成的 波動。因此，其分解產物組織沒有固定的周期性，但存在著高度的連續性。 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長隨 時間變化進行觀察。 固相反應 1. 解：(a)1 反應物是半徑為 R0 的等徑球粒 B,x 為產物層厚度。 2. 反應物 A 是擴散相，即 A 總是包圍著 B 的顆粒, 且 A，B 同產物 C 是完全接觸的，反應自球表面向中心進行 3.

39、 A 在產物層中的濃度梯度是線性的，且擴散截 面積一定 控制產物生成，即 DMg2 小，Mg2 擴散慢，整個反應由 Mg2+勺擴散慢，整個反應 由 Mg2+勺擴散控制。 2 .解：(1)將重量增量平方對 t 做圖，呈拋物線關系，則符合 X2=kt 門)速度常數 t = cexp B RT J 険呈 ts 繪 T 3. 解: =kr k - c exp 匕 代入 T=1400C G=10% t=1h Q=50kcal/mol 求得 k 及 c c=3.35 x 10-7 代入楊德方程 T=1500C t=1h 4h 求出 G=0.0999 0.1930 5 解：根據表 9-1 (P324P325

40、 部分重要的固相反應動力學方程 及圖 9-18 各種類型反應中 G-t/t0.5 曲線 分析 G50% G-t 小于線性規律，是由擴散控制的反應， G=kt . J Cr=kt 將 T1 =451C，T2=493C G1=G G=10G 代入求得 Q 6. 解： (1) 由楊篙方程!二心 已知 t=1h，G=0.15 求 G=100% t=? (2)影響擴散的因素：減小粒度 采用活性反應物，如 Al2O3?3H2O 適當加壓等等 8 .解：選擇 MgCO 或 Mg(OH)2 及 Al2O3?3H2O 較好。 其活性較高。 這些原料在反應中進行熱分解和脫水，獲得具有較大比表面和 晶格缺陷的初生態

41、或無定形物質從而提高了反應活性，加劇了固相反應的進行 燒結 1. 解: 燒結的推動力從廣義上講是化學位移梯度 , 具體的是系統的表面能 主要以流動傳質 ,擴散傳質,氣象傳質,溶解 - 沉淀方式推動物質遷移。 其中：固相燒結中傳質機理： (1) 流動傳質 (2) 擴散傳質 (2) 氣相傳質 液相燒結中的傳質機理 (1) 流動傳質 (2) 溶解- 沉淀 2. 解：燒結過程是經過成型的固體粉狀顆粒在加熱到低于熔點溫度的溫度下 產生顆粒粘結；通過物質傳遞 , 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。 燒結初期：顆粒僅發生重排和鍵和 , 顆粒和空隙形狀變化很小 , 頸部相對變 化 x/r0

42、.3 , 線收縮率小于 0.06 。 燒結中期:(1) 燒結中期,頸部進一步擴大 ,顆粒變形較大 ,氣孔由不規則 的形狀逐漸變成由三個顆粒包圍的 , 近似圓柱形的氣孔 ,且氣孔是聯通的。 (2) 晶界開始移動 , 顆粒正常長大。與氣孔接觸的顆粒表面為空 位源, 質點擴散以體積擴散和晶界擴散為主而擴散到氣孔表面 , 空位返鄉擴散而 消失。 (3) 坯體氣孔率降為 5%左右, 收縮達 90%。 燒結末期： (1) 進入燒結末期 , 氣孔封閉 , 相互孤立 , 理想情況為四個顆粒 包圍, 近似球狀。 (2) 晶粒明顯長大 , 只有擴散機理是重要的 , 質點通過晶界擴 散和體積擴散 , 進入晶界間近似球狀的氣孔中。 (3) 收縮率達 90100%, 密度達理論值的 95% 以上。 3. 解： a,d 能使燒結體強度增大 , 而不會產生肧體宏觀上的收縮。應為這兩 種物質傳遞僅涉及肧體表面形狀的變化 , 而并沒有涉及到肧體內部氣孔體積的變 化。這樣 ,陪體表面顆粒間接觸面積增大 ,粘附力增加 ,從而使燒結體強度增大 , 但不產生肧體宏觀上的收縮。 4. 解：粉料立方體 1mm=1-04cm 1cm3 壓塊中有 1/ (10-4) 3=1012個顆粒 最初表面能=6* (10-4) 2*1000erg/cm 3*1012 個/