实验讲义——无机材料科学基础部分

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1、实验一、晶体结构分析（一）一、实验目的掌握14种空间格子的几何特征与球体密堆积理论，了解配位多面体的配置。二、实验内容1．了解14种空间格子的几何形态，分析空间格子类型；2．熟悉密堆积理论，注意观察球体堆积时，周围空隙的类型、位置与数量情况；3．了解几种配位多面体的配置情况。三、实验方法1．观察14种空间格子模型表征14种空间格子，用晶格常数α、β、γ和a、b、c；并判断其所属晶系。2．观察球体密堆积模型用球体模型进行面心立方紧密堆积、六方紧密堆积和体心立方近似密堆积，分析球体周围空隙的类型、数目和位置分布。观察分析面心立方紧密堆积、六方紧密堆积和体心立方近似密

2、堆积的单位晶胞，注意其四、八面体空隙分布，判断其数量。3．观察配位多面体模型模型四、实验报告1．绘制14种空间格子的几何形态，并用注明晶格常数的形式表示出所有14种空间格子；2．分析三种常见的球体堆积情况，绘制出其单位晶胞，画出其（111）、（110）（100）晶面原子排布图[密排六方需画出（0001）晶面]；3．分析体心立方与面心立方单位晶胞中四、八面体空隙的位置分布与数量，并绘图；4．对不同配位多面体绘图，讨论其临界半径比。（注：在预习报告中要将14种空间格子的几何图形画好）实验一、晶体结构分析（二）一、实验目的掌握几种典型矿物的结构，了解晶胞的几何特征。二

3、、实验内容1．对照实际具体结构模型，熟悉金刚石、石墨、氯化钠、氯化铯、闪锌矿、纤锌矿、金红石、碘化镉、萤石、钙钛矿、尖晶石的晶体结构特征；2．观察层状和架状硅酸盐矿物的晶体结构模型的特点，注意观察高岭土、方石英的结构；3．标定萤石模型中所有质点的几何位置；4．组装一个晶体结构模型。三、实验方法1．分析晶胞模型金刚石、石墨、氯化钠、氯化铯、闪锌矿、纤锌矿、金红石、碘化镉、萤石、钙钛矿、尖晶石均为一个单位晶胞，通过一个单位晶胞，分析晶胞所属空间格子类型及正负离子或原子所处的空间位置，对照模型，分析正负离子的配位数。根据正负离子的分布，判断离子晶体中正离子所处的位置是

4、四面体空隙还是八面体空隙。2．观察硅酸盐结构模型在分析层状和架状硅酸盐矿物模型时，注意硅氧四面体的分布状态，注意公共氧及非公共氧的位置关系。3．质点位置的标定首先，在所研究的晶胞的左后下方，设立坐标原点；然后计算晶胞中每一个占位质点的坐标（x、y、z），标定出所有占位质点的坐标。4．组装模型用不同颜色的球体，代表不同种占位质点，组装成一个简单的晶体结构模型。四、实验报告1．五个晶体结构的分析结果，绘制其单位晶胞投影图；2．萤石晶体结构模型中质点的位置标定；3．层状和架状硅酸盐晶体结构的分析结果；4．一个自己组装的晶体结构的说明及介绍、并绘图。（注：在预习报告中将

5、各晶胞图形画好）实验二泥浆性能的测定一、实验目的1．了解泥浆的稀释原理，如何选择稀释剂并确定其用量；2．掌握泥浆性能的测试方法及控制方法。二、实验原理泥浆是陶瓷原料在水中的一种悬浮体。在陶瓷材料的生产中，泥浆粘度与厚化度是否恰当，将影响球磨输送、储存、榨泥和上釉等生产工艺，特别是注浆成型时，将直接影响浇注制品的质量。如何调节和控制泥浆的流动度和厚化度，对于满足生产需要，提高产品质量和生产效率，具有重要意义。泥浆和釉浆在外力作用下产生流动时因存在着内部摩擦，使平行的浆层流动速度有差异，称这种特性为粘滞度，即粘度或称内摩擦系数。粘度的倒数即为流动度。泥浆的流动性能可

6、用流动度、相对粘度和绝对粘度来表征。工艺上泥浆的流动度是以一定体积的泥浆静置一定时间后从一定的流出孔流出的时间来表示。粘度愈大，流动度愈小，即流动性愈差，反之则相反。相对粘度即泥浆与水在同一温度下，流出同体积所需时间之比，可用涂-4粘度计测定泥浆的相对粘度。泥浆的绝对粘度可以反应泥浆的真实粘度，用旋转粘度计测定。旋转粘度计是靠一个微型的同步电机通过转轴带动转筒旋转，当转筒在被测液体中旋转时受到粘滞阻力作用而产生反作用力使电动机壳体偏转，电动机壳体与两根一正一反安装的金属游丝相连，壳体的转动使游丝产生扭矩。当游丝的力矩与粘滞阻力矩达到平衡时，与电动机壳体相联接的指

7、针便在刻度盘上指出某一数值，此数值与转筒所受粘滞阻力成正比，绝对粘度就以刻度读数乘上转筒因子来表示。浆体在剪切速率不变的条件下，剪切应力随时间减少的性能称为触变性，陶瓷工艺学上以溶胶和凝胶的恒温可逆变化或震动之则获得流动性，静置之则重新稠化的现象表征触变性或稠化性。触变性以稠化度或厚化度表示，等于泥浆在粘度计中静置30min后的流出时间对静置30s后的流出时间之比值。本实验主要测量泥浆的绝对粘度与厚化度。泥浆的流动度与厚化度，取决于泥料的配方组成，即所用粘土原料的矿物组成与性质，泥浆的颗粒分散和配制方法、水分含量和温度及使用电解质的种类。实践证明，电解质对泥浆流

8、动性等性能的影响是很大的