无机材料科学基础习题三.doc

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1、《无机材料科学基础》习题三问答与计算1、简述扩散、相变、固相反应与烧结推动力的具体表现形式。2、简述非计量化合物与固溶体的异同。3、Al2O34-SiO2->3A12O3-2SiO2为扩散控制的固相反应，若活化能厶E=2IOkJ/mol,1400°C下反应lh反应完成10%,求1500C反应4h反应速度（已知［l-（l—G）「T=kt,k二A-exp（-AE/RT）O4、简述硅酸晶体的结构分类特点，并写出O/Si的值。5、以晶体与玻璃为例，说明无机材料的组成、结构与硅酸之间的简要关系。6、已知熔体的密度d=2200kg/m3,表面张力为D=0.

2、29N/m,大气压力是1.01X10%。求在熔体深处20cm,形成G=5X10Ai的小气泡吋，气泡内的最小压力值。7、比较高岭石与蒙脱石结构与特性异同。（7分）久写出形成连续固溶体的条件。（X分）9、写出Fick定律的表达式，并说明什么是非稳定扩散。（10分）10、解释下列现象：在H—粘土屮引入Ca（0H）2,开始在水系统中出现絮凝，随着Ca（OH）2引入量的增加，相继又解凝和再次絮凝。（10分）11、比较无规则网络学说和晶子学说的异同。（10分）12、计算Na20•CaO•Al203•2SiO2和Na20•Al203-2SiO2的玻璃结构参数

3、。（10分）13、在CaF2中引入0.2mol分数的YF3,测得晶胞参数ao=0.55nm,固溶体密度d=3.64g/cm3；已知My=88.90,MCa=40.08,MR9.00。试计算说明形成固溶体的类型。（10分）14、讨论烧结助剂对材料烧结的作用。（10分）15、分析液•固相变的推动力。（5分）16、（10、11中选做一题）（20分）图例说明低共熔点与转熔点的异同。17、如右图示的三元相图：（1）说明化合物DI、D2、D3、D4的性质。（2）分析E、F、G与H点的性质并写出相平衡方程。(3)分析熔体I的析晶过程。18、试简述形成连续置换

4、型固溶体的条件是什么？19、已知某晶体的多晶转变式为a相B相，a-B转变的△Gv=-41SJ/mol,900°C时为一2090J/mol,并假设AG’与温度0间呈线性关系。试计算(a)1025°C(b)850°C吋的临界半径口和△Gv。20、为了促ifiA1A材料的致密化，当加入0.002〜0.005molMg0作烧结助剂，其作用机理有三种观点：(a)MgO-AlA形成固溶体(写出固溶式)(b)MgO-AlA形成化合物(写出固相反应式)(c)MgO-AlA出现液相(读出温度)(I)请你根据MgO-Al2O3相图判断这3利［观点是否正确，并说明这

5、三种机理促进烧结的原因。(2)画出1700°C时的自由焙_组成曲线。21、有一个三元相图A-B-Co(a)标明各条界线的性质(共熔用单箭头，转熔用双箭头表示)。(b)写岀E、F、G、H点的性质及相变式。(O分析M点的析晶路程，写岀刚达析晶结束点时各相含量。(d)如果冷却速率非常快，M点析晶路程将如何变化。答案1、扩散：化学位梯度，F;=aui/ax相变：△G"W0,分温度条件，压力条件及浓度条件烧结:Ysv>Ygb,即表面能与界面能之差2、非化学计量：形成与气氛及压力条件相关；可视为一种等价置换固溶体一同一元素的不同价态间置换。固溶体：有间隙与

6、置换两种(概念)；溶解度影响因素。二者均是结构缺陷，为均相体系。3、解：(1)已知：t二lh,G=0.1贝ij：k=[1—(1—G)1/3]Vt=a.(2)k=Aexp(-AE/RT)ki/k2=expr()一RT?T、4、(1)按[S：0』的连接方式分类，分成5类(2)岛状:0/Si=4/l组群：0/Si=7/2>3/1链状：0/Si二3/1、11/4层状：0/Si二10/4架状：0/Si=2/15、(1)玻璃的通性(2)晶体的通性(3)结构决定性质(4)成份与工艺决定微观结构(5)材料结构设计的概念6、解:(1)熔体静压P1=h-Pg=0.

7、2X2200X9.81=4316.4Pa(2)附加压力厶P=2Y/r=2X0.29/5X10^=1.16X107Pa(3)总压(min)P=Pi+Ap=117.04X105Pa7、(1)二、三八面体(2)层间结合力及其水化作用，层间取代(3)层内取代8、(1)尺寸；(2)结构；(3)电价关系；(4)电负性及极化(各2pts)9、(1)J=~DVC[=—D(iQc/Q+jdc/Qy+k8c/8y)](6pts)de/dt二D(3Jc/3x'+d'c/dy'+d2c/Sy2)(2)质点浓度随吋间和位置而变化的扩散4pts10、：一电位降一升一降的过

8、程t变性11、(1)无规则网络：(a)似晶体的三维；(b)只是三维多而体的无规则重复(2)晶子说：(a)“晶子”的组成变化；(b)“晶子”是晶格变形的