材料科学基础(武汉理工陆佩文)课后习题答案大全.pdf

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1、1-10临界半径比的定义是：紧密堆积的阴离子恰好互相接触，并与中心的阳离子也恰好接触的条件下，阳离子半径与阴离子半径之比。即每种配位体的阳、阴离子半径比的下限。计算下列配位的临界半径比：（a）立方体配位；（b）八面体配位；（c）四面体配位；（d）三角形配位。解：（1）立方体配位在立方体的对角线上正、负离子相互接触，在立方体的棱上两个负离子相互接触。因此：（2）八面体配位在八面体中，中心对称的一对阴离子中心连线上正、负离子相互接触，棱上两个负离子相互接触。因此：（3）四面体配位在四面体中中心正离子与四个负离子直接接触，四个负离子之间相互接触（中心

2、角）。因此：底面上对角中心线长为：（4）三角体配位在三角体中，在同一个平面上中心正离子与三个负离子直接接触，三个负离子之间相互接触。因此：2-10ZnO是六方晶系，a=0.3242nm，c=0.5195nm，每个晶胞中含2个ZnO分子，测得晶体密度分别为5.74，5.606g/cm3，求这两种情况下各产生什么型式的固溶体？解：六方晶系的晶胞体积V===4.73cm3在两种密度下晶胞的重量分别为W1=d1v=5.74×4.73×10-23=2.72×10-22(g)W2=d2v=5.606×4.73×10-23=2.65×10-22(g)理论上单

3、位晶胞重W==2.69(g)∴密度是d1时为间隙型固溶体，是d2时为置换型固溶体。2-11非化学计量化合物Fe3+2+xO中，Fe/Fe=0.1，求FexO中的空位浓度及x值。解：非化学计量化合物FexO，可认为是α(mol)的Fe2O3溶入FeO中，缺陷反应式为：Fe2O32Fe+V+3OOα2αα此非化学计量化合物的组成为：FeFeO已知：Fe3+/Fe2+＝0.1则：∴α＝0.044∴x＝2α+(1－3α)＝1－α＝0.956又：∵[V3+]＝α＝0.044正常格点数N＝1+x＝1+0.956＝1.956∴空位浓度为3-5玻璃的组成是13

4、wt%Na2O、13wt%CaO、74wt%SiO2，计算桥氧分数？解：Na2OCaOSiO2wt%131374mol0.210.231.23mol%12.613.873.6R=(12.6+13.8+73.6×2)/73.6=2.39∵Z=4∴X=2R﹣Z=2.39×2﹣4=0.72Y=Z﹣X=4﹣0.72=3.28氧桥%=3.28/（3.28×0.5+0.72）=69.5%3-9在SiO2中应加入多少Na2O，使玻璃的O/Si=2.5，此时析晶能力是增强还是削弱？解：设加入xmol的Na2O，而SiO2的量为ymol。则O/Si=（x+2y）

5、/y=2.5∴x=y/2即二者的物质量比为1:2时，O/Si=2.5。因为O/Si增加了，粘度下降，析晶能力增强了。4-2MgO—Al2O3—SiO2系统的低共熔物放在Si3N4陶瓷片上，在低共熔温度下，液相的表面张力为900×10-3N/m，液体与固体的界面能为600×10-3N/m，测得接触角为70.52°，⑴求Si3N4的表面张力。⑵把Si3N4在低共熔温度下进行热处理，测试其热腐蚀的槽角60°，求Si3N4的晶界能？解：⑴已知γLV=900×10-3N/mγSL=600×10-3N/mθ=70.52°γ-3-3-3SV=γSL+γLVC

6、OSθ=600×10+900×10×COS70.25=900.13×10N/m⑵已知φ=60°γ-3SS=2γSVCOSФ/2=2×900×10×COS60/2=1.559N/m4-3氧化铝瓷件中需要被银，已知1000℃时γ-3-3(Al2O3(S))=1.0×10N/m,γ(Ag(L))=0.92×10N/m,γ(Ag-3N/m,问液态银能否湿润氧化铝瓷件表面？用什么方法改善它们之间(L)/Al2O3（S）)=1.77×10的湿润性？解：由于γSV=γSL+γLVCOSθ∴COSθ=-0.84∴θ=147°﹥90°∴液态银不能湿润氧化铝瓷件表

7、面，但可以通过降低γSL使其小于γSV，从而达到湿润的目的。方法如下：加入一些金属降低γSL。4-9用Na2CO3和Na2SiO3分别稀释同一种黏土(以高岭石矿物为主)泥浆，试比较电解质加入量相同时，两种泥浆的流动性、注浆速率、触变性和坯体致密度有何差别。2+2+＋答：阴离子与原土上吸附的Ca、Mg形成不可溶物或形成稳定的络合物，使Na2＋2＋对Ca、Mg等离子的交换反应更趋完全。由于CaSiO的溶解度比CaCO3低得多，因3此，前一个反应比前一个反应更容易进行。另外，硅酸盐、磷酸盐和有机阴离子在水中发生聚合，可使泥浆得到充分稀释。因而用Na2

8、CO3和Na2SiO3分别稀释同一种黏土(以高岭石矿物为主)泥浆，当电解质加入量相同时，用后者稀释的泥浆的流动性比前者的好；注浆速率比前者的快；后者不