無機材料科學(xué)基礎(chǔ)課后習(xí)題答案

1、-. z.無機材料科學(xué)根底課后習(xí)題答案宋曉嵐黃學(xué)輝版無機材料科學(xué)根底課程組第二章答案2-1略。2-21一晶面在*、y、z軸上的截距分別為2a、3b、6c，求該晶面的晶面指2一晶面在*、y、z軸上的截距分別為a/3、b/2、c，求出該晶面的晶面指數(shù)。答：1h:k:l=3:2:1,該晶面的晶面指數(shù)為321；2h:k:l=3:2:1，該晶面的晶面指數(shù)為321。2-3在立方晶系晶胞中畫出以下晶面指數(shù)和晶向指數(shù)：001與，111與，與111，與236，257與，123與，102，110，答：2-4定性描述晶體構(gòu)造的參量有哪些？定量描述晶體構(gòu)造的參量又有哪些？答：定性：對稱軸、對稱中心、晶系、點陣。定量：

2、晶胞參數(shù)。2-5依據(jù)結(jié)合力的本質(zhì)不同，晶體中的鍵合作用分為哪幾類？其特點是什么？答：晶體中的鍵合作用可分為離子鍵、共價鍵、金屬鍵、*德華鍵和氫鍵。離子鍵的特點是沒有方向性和飽和性，結(jié)合力很大。共價鍵的特點是具有方向性和飽和性，結(jié)合力也很大。金屬鍵是沒有方向性和飽和性的的共價鍵，結(jié)合力是離子間的靜電庫侖力。*德華鍵是通過分子力而產(chǎn)生的鍵合，分子力很弱。氫鍵是兩個電負(fù)性較大的原子相結(jié)合形成的鍵，具有飽和性。2-6等徑球最嚴(yán)密堆積的空隙有哪兩種？一個球的周圍有多少個四面體空隙、多少個八面體空隙？答：等徑球最嚴(yán)密堆積有六方和面心立方嚴(yán)密堆積兩種，一個球的周圍有8個四面體空隙、6個八面體空隙。2-7n個

3、等徑球作最嚴(yán)密堆積時可形成多少個四面體空隙、多少個八面體空隙？不等徑球是如何進展堆積的？答：n個等徑球作最嚴(yán)密堆積時可形成n個八面體空隙、2n個四面體空隙。不等徑球體進展嚴(yán)密堆積時，可以看成由大球按等徑球體嚴(yán)密堆積后，小球按其大小分別填充到其空隙中，稍大的小球填充八面體空隙，稍小的小球填充四面體空隙，形成不等徑球體嚴(yán)密堆積。2-8寫出面心立方格子的單位平行六面體上所有結(jié)點的坐標(biāo)。答：面心立方格子的單位平行六面體上所有結(jié)點為：000、001100101110010011111000111。2-9計算面心立方、密排六方晶胞中的原子數(shù)、配位數(shù)、堆積系數(shù)。答：面心：原子數(shù)4，配位數(shù)6，堆積密度六方：原

4、子數(shù)6，配位數(shù)6，堆積密度2-10根據(jù)最嚴(yán)密堆積原理，空間利用率越高，構(gòu)造越穩(wěn)定，金剛石構(gòu)造的空間利用率很低只有34.01，為什么它也很穩(wěn)定？答：最嚴(yán)密堆積原理是建立在質(zhì)點的電子云分布呈球形對稱以及無方向性的根底上的，故只適用于典型的離子晶體和金屬晶體，而不能用最密堆積原理來衡量原子晶體的穩(wěn)定性。另外，金剛石的單鍵個數(shù)為4，即每個原子周圍有4個單鍵或原子，由四面體以共頂方式共價結(jié)合形成三維空間構(gòu)造，所以，雖然金剛石構(gòu)造的空間利用率很低只有34.01，但是它也很穩(wěn)定。2-11證明等徑圓球六方最密堆積的空隙率為25.9。答：設(shè)球半徑為a，則球的體積為，球的z=4，則球的總體積晶胞，立方體晶胞體積：

5、(2a)3=16a3，空間利用率=球所占體積/空間體積=74.1%，空隙率=1-74.1%=25.9%。2-12金屬鎂原子作六方密堆積，測得它的密度為1.74g/cm3，求它的晶胞體積。答：設(shè)晶胞的體積為V,相對原子質(zhì)量為M,則晶胞體積nm32-13根據(jù)半徑比關(guān)系，說明以下離子與O2配位時的配位數(shù)各是多少？rO20.132nm，rSi40.039nm，rK0.131nm，rAl30.057nm，rMg20.078nm。答：對于Si4+、K+、Al3+、Mg2+來說，其依次是0.295、0.99、0.43、0.59；依據(jù)正離子配位數(shù)與正負(fù)離子半徑比的關(guān)系知配位數(shù)為：Si4+4；K+8；Al3+6

6、；Mg2+6。2-14為什么石英不同系列變體之間的轉(zhuǎn)化溫度比同系列變體之間的轉(zhuǎn)化溫度高得多？答：石英同一系列之間的轉(zhuǎn)變是位移性轉(zhuǎn)變，不涉及晶體構(gòu)造中鍵的破裂和重建，僅是鍵長、鍵角的調(diào)整、需要能量較低，且轉(zhuǎn)變迅速可逆；而不同系列之間的轉(zhuǎn)變屬于重建性轉(zhuǎn)變，都涉及到舊鍵的破裂和新鍵的重建，因而需要較的能量，且轉(zhuǎn)變速度緩慢；所以石英不同系列之間的轉(zhuǎn)化溫度比同系列變體之間轉(zhuǎn)化的溫度要高的多。2-15有效離子半徑可通過晶體構(gòu)造測定算出。在下面NaCl型構(gòu)造晶體中，測得MgS和MnS的晶胞參數(shù)均為a0.520nm在這兩種構(gòu)造中，陰離子是相互接觸的。假設(shè)CaSa0.567nm、CaOa0.480nm和MgOa

7、0.420nm為一般陽離子陰離子接觸，試求這些晶體中各離子的半徑。答：MgS中a=0.502nm，陰離子相互接觸，a=2r-，rS2-=0.177nm；CaS中a=0.567nm，陰陽離子相互接觸，a=2(r+r-)，rCa2+=0.107nm；CaO中a=0.408nm，a=2(r+r-)，rO2-=0.097nm；MgO中a=0.420nm，a=2(r+r-)，rMg2+=0.113nm。2-16氟化鋰LiF為NaCl型構(gòu)造，測得其密度為2.6g/cm3，根據(jù)此數(shù)據(jù)計算晶胞參數(shù)，并將此值與你從離子半徑計算得到數(shù)值進展比擬。答：設(shè)晶胞的體積為V,相對原子質(zhì)量為M,對于NaCl型構(gòu)造來說，其n

8、=4,則晶胞體積nm3則晶胞參數(shù)：,根據(jù)離子半徑計算：a=2(r+r-)=4.14nmrMg2+，使CaO構(gòu)造較MgO疏松，H2O易于進入，所以活潑。2-19CaF2的晶胞參數(shù)為0.547nm。1根據(jù)CaF2晶胞立體圖畫出CaF2晶胞在001面上的投影圖；2畫出CaF2110面上的離子排列簡圖；3正負(fù)離子半徑之和為多少？解1CaF2晶胞在001面上的投影圖2CaF2110面上的離子排列簡圖3正負(fù)離子半徑之和2-20計算CdI2晶體中的I及CaTiO3晶體中O2的電價是否飽和？解：CdI2晶體中Cd2+的配位數(shù)=6，I-與三個在同一邊的Cd2+相連，且I-的配位數(shù)=3所以，即I-電價飽和CaTi

9、O3晶體中，Ca2+的配位數(shù)=12，Ti4+的配位數(shù)=6，O2-的配位數(shù)=6所以，即O2-電價飽和。2-211畫出O2作面心立方堆積時，各四面體空隙和八面體空隙的所在位置以一個晶胞為構(gòu)造基元表示出來；2計算四面體空隙數(shù)、八而休空隙數(shù)與O2數(shù)之比解1略2四面體空隙數(shù)與O2數(shù)之比為2:1，八面體空隙數(shù)與O2數(shù)之比為1:12-22根據(jù)電價規(guī)則，在下面情況下，空隙內(nèi)各需填入何種價數(shù)的陽離子，并對每一種構(gòu)造舉出個例子。1所有四面體空隙位置均填滿；2所有八面體空隙位置均填滿；3填滿半四面體空隙位置；4填滿半八面體空隙位置。答：分別為1陰陽離子價態(tài)比應(yīng)為1:2如CaF22陰陽離子價態(tài)比應(yīng)為1:1如NaCl3

10、陰陽離子價態(tài)比應(yīng)為1:1如ZnS4陰陽離子價態(tài)比應(yīng)為1:2如TiO22-23化學(xué)手冊中給出NH4Cl的密度為1.5g/cm3，*射線數(shù)據(jù)說明NH4Cl有兩種晶體構(gòu)造，一種為NaCl型構(gòu)造，a0.726nm；另一種為CsCl構(gòu)造，a0.387nm。上述密度值是哪一種晶型的？NH4離子作為一個單元占據(jù)晶體點陣。解：假設(shè)NH4Cl為NaCl構(gòu)造則可由公式可得：=0.912g/cm3假設(shè)NH4Cl為NaCl構(gòu)造，則可由公式可得：=1.505由計算可知NaCl型構(gòu)造的NH4Cl與化學(xué)手冊中給出NH4Cl的密度接近，所以該密度NaCl晶型2-24MnS有三種多晶體，其中兩種為NaCl型構(gòu)造，一種為立方Zn

11、S型構(gòu)造，當(dāng)有立方型ZnS構(gòu)造轉(zhuǎn)變?yōu)镹aCl型構(gòu)造時，體積變化的百分?jǐn)?shù)是多少？6時，rMn20.08nm，rS20.184nm；4時，rMn20.073nm，rS20.167nm。解：當(dāng)為立方ZnS型構(gòu)造時：=0.472nm當(dāng)為NaCl型構(gòu)造時：=2(rMn2+rS2-)=2(0.08+0.184)=0.384nm所以體積變化：=46.15%2-25鈦酸鋇是一種重要的鐵電陶瓷，其晶型是鈣鈦礦構(gòu)造，試問：1屬于什么點陣？2這個構(gòu)造中離子的配位數(shù)為假設(shè)干？3這個構(gòu)造遵守鮑林規(guī)則嗎？請作充分討論。答：1屬于立方晶系2Ba2+、Ti4+和O2-的配位數(shù)分別為12、6和63這個構(gòu)造遵守鮑林規(guī)則鮑林第一規(guī)

12、則配位多面體規(guī)則對于Ti4+配位數(shù)為6對于Ba2+配位數(shù)為12符合鮑林第一規(guī)則鮑林第二規(guī)則電價規(guī)則即負(fù)離子電荷Z-=則O2-離子電荷=與O2-離子電荷相等，故符合鮑林第二規(guī)則，又根據(jù)鈣鈦礦型構(gòu)造知其配位多面體不存在共棱或共面的情況，構(gòu)造情況也符合鮑林第四規(guī)則不同配位體連接方式規(guī)則和鮑林第五規(guī)則節(jié)約規(guī)則所以鈣鈦礦構(gòu)造遵守鮑林規(guī)則。2-26硅酸鹽晶體構(gòu)造有何特點？怎樣表征其學(xué)式？答：硅酸鹽晶體構(gòu)造非常復(fù)雜，但不同的構(gòu)造之間具有下面的共同特點：1構(gòu)造中的Si4+離子位于O2-離子形成的四面體中心，構(gòu)成硅酸鹽晶體的根本構(gòu)造單元SiO4四面體。Si-O-Si是一條夾角不等的折線，一般在145左右。2Si

13、O4四面體的每個頂點，即O2-離子最多只能為兩個SiO4四面體所共用。3兩個相鄰的SiO4四面體之間只能共頂而不能共棱或共面連接。4SiO4四面體中心的Si4+離子可以局部地被Al3+離子所取代，取代后構(gòu)造本身不發(fā)生太大變化，即所謂的同晶取代，但晶體的性質(zhì)發(fā)生了很大的變化。這為材料的改性提供了可能。硅酸鹽的化學(xué)式表征方法主要有以下兩種：1氧化物表示法將構(gòu)成硅酸鹽晶體的所有氧化物按一定的比例和順序全部寫出來，先是1價的堿金屬氧化物，其次是2價、3價的金屬氧化物，最后是SiO22無機絡(luò)合鹽表示法構(gòu)成硅酸鹽晶體的所有離子按一定的比例和順序全部寫出來，再把相關(guān)的絡(luò)陰離子用中括號括起來即可。先是1價、2

14、價的金屬離子，其次是Al3+離子和Si4+離子，最后是O2-離子和OH-離子。氧化物表示法的優(yōu)點在于一目了然的反響出晶體的化學(xué)組成，可以按此配料來進展晶體的實驗室合成。用無機絡(luò)合鹽法則可以比擬直觀的反響出晶體所屬的構(gòu)造類型，進而可以對晶體構(gòu)造及性質(zhì)作出一定程度的預(yù)測。兩種表示方法之間可以相互轉(zhuǎn)換。2-27硅酸鹽晶體的分類依據(jù)是什么？可分為那幾類，每類的構(gòu)造特點是什么？答：硅酸鹽晶體主要是根據(jù)SiO4在構(gòu)造中的排列結(jié)合方式來分類，具體可以分為五類：島狀、組群狀、鏈狀、層狀和架狀。構(gòu)造和組成上的特征見下表：構(gòu)造類型SiO4共用O2-數(shù)形狀絡(luò)陰離子團Si:OI島狀0四面體SiO44-1:4組群狀12

15、22雙四面體三節(jié)環(huán)四節(jié)環(huán)六節(jié)環(huán)Si2O76-Si3O96-Si4O128-Si6O1812-2:71:31:31:3鏈狀22、3單鏈雙鏈Si2O64-Si4O116-1:34:11層狀3平面層Si4O104-4:10架狀4骨架SiO44-(Al*Si4-*)O8*-1:41:42-28以下硅酸鹽礦物各屬何種構(gòu)造類型：Mg2SiO4，KAlSi3O8，CaMgSi2O6，Mg3Si4O10OH2，Ca2AlAlSiO7。答：分別為島狀；架狀；單鏈；層狀復(fù)網(wǎng)；組群雙四面體。2-29根據(jù)Mg2SiO4在100面的投影圖答復(fù)：1構(gòu)造中有幾種配位多面體，各配位多面體間的連接方式怎樣？2O2的電價是否飽和

16、？3晶胞的分子數(shù)是多少？4Si4和Mg2所占的四面體空隙和八面體空隙的分?jǐn)?shù)是多少？解：1有兩種配位多面體，SiO4，MgO6，同層的MgO6八面體共棱，如59MgO6和49MgO6共棱75O2-和27O2-，不同層的MgO6八面體共頂，如1MgO6和51MgO6共頂是22O2-，同層的MgO6與SiO4共頂，如TMgO6和7SiO4共頂22O2-，不同層的MgO6與SiO4共棱，TMgO6和43SiO4共28O2-和28O2-；2O2-與3個MgO6和1個SiO4，所以O(shè)2-飽和3z=4；4Si4+占四面體空隙=1/8，Mg2+占八面體空隙=1/2。2-30石棉礦如透閃石Ca2Mg5Si4O1

17、1OH2具有纖維狀結(jié)晶習(xí)性，而滑石Mg3Si4O10OH2卻具有片狀結(jié)晶習(xí)性，試解釋之。解：透閃石雙鏈構(gòu)造，鏈內(nèi)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(jié)合力較弱處劈裂成為纖維狀；滑石復(fù)網(wǎng)層構(gòu)造，復(fù)網(wǎng)層由兩個SiO4層和中間的水鎂石層構(gòu)造構(gòu)成，復(fù)網(wǎng)層與復(fù)網(wǎng)層之間靠教弱的分之間作用力聯(lián)系，因分子間力弱，所以易沿分子間力聯(lián)系處解理成片狀。2-31石墨、滑石和高嶺石具有層狀構(gòu)造，說明它們構(gòu)造的區(qū)別及由此引起的性質(zhì)上的差異。解：石墨與滑石和高嶺石比擬，石墨中同層C原子進展SP2雜化，形成大鍵，每一層都是六邊形網(wǎng)狀構(gòu)造。由于間隙較大，電子可在同層中運動，可以導(dǎo)電，層間分子間力作

18、用，所以石墨比擬軟?；透邘X石區(qū)別主要是滑石是Mg2+取代Al3+的2:1型構(gòu)造八面體層為三八面體型構(gòu)造而高嶺石為1:1型二八面體構(gòu)造2-321在硅酸鹽晶體中，Al3為什么能局部置換硅氧骨架中的Si4；2Al3置換Si4后，對硅酸鹽組成有何影響？3用電價規(guī)則說明Al3置換骨架中的Si4時，通常不超過一半，否則將使構(gòu)造不穩(wěn)定。解：1Al3+可與O2-形成AlO45-；Al3+與Si4+處于第二周期，性質(zhì)類似，易于進入硅酸鹽晶體構(gòu)造中與Si4+發(fā)生同晶取代，由于遵循鮑林規(guī)則，所以只能局部取代；2Al3+置換Si4+是局部取代，Al3+取代Si4+時，構(gòu)造單元AlSiO4ASiO5，失去了電中性，

19、有過剩的負(fù)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+進入構(gòu)造中；3設(shè)Al3+置換了一半的Si4+，則O2-與一個Si4+一個Al3+相連，陽離子靜電鍵強度=3/41+4/41=7/4，O2-電荷數(shù)為-2，二者相差為1/4，假設(shè)取代超過一半，二者相差必然1/4，造成構(gòu)造不穩(wěn)定。第三章答案3-2略。3-2試述位錯的根本類型及其特點。解：位錯主要有兩種：刃型位錯和螺型位錯。刃型位錯特點：滑移方向與位錯線垂直，符號，有多余半片原子面。螺型位錯特點：滑移方向與位錯線平行，與位錯線垂直的面不是平面，呈螺施狀，稱螺型位錯。3-3非化學(xué)計量化合物有何特點？為什么非化學(xué)計

20、量化合物都是n型或p型半導(dǎo)體材料？解：非化學(xué)計量化合物的特點：非化學(xué)計量化合物產(chǎn)生及缺陷濃度與氣氛性質(zhì)、壓力有關(guān)；可以看作是高價化合物與低價化合物的固溶體；缺陷濃度與溫度有關(guān)，這點可以從平衡常數(shù)看出；非化學(xué)計量化合物都是半導(dǎo)體。由于負(fù)離子缺位和間隙正離子使金屬離子過剩產(chǎn)生金屬離子過剩n型半導(dǎo)體，正離子缺位和間隙負(fù)離子使負(fù)離子過剩產(chǎn)生負(fù)離子過剩p型半導(dǎo)體。3-4影響置換型固溶體和間隙型固溶體形成的因素有哪些？解：影響形成置換型固溶體影響因素：1離子尺寸：15%規(guī)律：1.R1-R2/R115%不連續(xù)。2.40%不能形成固熔體。2離子價：電價一樣，形成連續(xù)固熔體。3晶體構(gòu)造因素：基質(zhì)，雜質(zhì)構(gòu)造一樣，

21、形成連續(xù)固熔體。4場強因素。5電負(fù)性：差值小，形成固熔體。差值大形成化合物。影響形成間隙型固溶體影響因素：1雜質(zhì)質(zhì)點大小：即添加的原子愈小，易形成固溶體，反之亦然。2晶體基質(zhì)構(gòu)造：離子尺寸是與晶體構(gòu)造的關(guān)系密切相關(guān)的，在一定程度上來說，構(gòu)造中間隙的大小起了決定性的作用。一般晶體中空隙愈大，構(gòu)造愈疏松，易形成固溶體。3電價因素：外來雜質(zhì)原子進人間隙時，必然引起晶體構(gòu)造中電價的不平衡，這時可以通過生成空位，產(chǎn)生局部取代或離子的價態(tài)變化來保持電價平衡。3-5試分析形成固溶體后對晶體性質(zhì)的影響。解：影響有：1穩(wěn)定晶格，阻止*些晶型轉(zhuǎn)變的發(fā)生；2活化晶格，形成固溶體后，晶格構(gòu)造有一定畸變，處于高能量的活

22、化狀態(tài)，有利于進展化學(xué)反響；3固溶強化，溶質(zhì)原子的溶入，使固溶體的強度、硬度升高；4形成固溶體后對材料物理性質(zhì)的影響：固溶體的電學(xué)、熱學(xué)、磁學(xué)等物理性質(zhì)也隨成分而連續(xù)變化，但一般都不是線性關(guān)系。固溶體的強度與硬度往往高于各組元，而塑性則較低3-6說明以下符號的含義：VNa，VNa，VCl，VNaVCl，CaK，CaCa，Cai解：鈉原子空位；鈉離子空位，帶一個單位負(fù)電荷；氯離子空位，帶一個單位正電荷；最鄰近的Na+空位、Cl-空位形成的締合中心；Ca2+占據(jù)K.位置，帶一個單位正電荷；Ca原子位于Ca原子位置上；Ca2+處于晶格間隙位置。3-7寫出以下缺陷反響式：lNaCl溶入CaCl2中形成

23、空位型固溶體；2CaCl2溶入NaCl中形成空位型固溶體；3NaCl形成肖特基缺陷；4Agl形成弗倫克爾缺陷Ag+進入間隙。解：1NaClNaCa+ClCl+VCl2CaCl2CaNa+2ClCl+VNa3OVNa+VCl4AgAgVAg+Agi3-8MgO的密度是3.58g/cm3，其晶格參數(shù)是0.42nm，計算單位晶胞MgO的肖特基缺陷數(shù)。解：設(shè)有缺陷的MgO晶胞的晶胞分子數(shù)為*，晶胞體積V=4.203，*=VN0/M=3.96,單位晶胞的肖脫基缺陷數(shù)=4-*=0.04。3-9MgONaCl型構(gòu)造和Li2O反螢石型構(gòu)造均以氧的立方密堆為根底，而且陽離子都在這種排列的間隙中，但在MgO中主要

24、的點缺陷是肖特基缺陷，而在Li2O中是弗倫克爾型，請解釋原因。解：Mg占據(jù)四面體空隙，Li占據(jù)八面體空隙。3-10MgO晶體的肖特基缺陷生成能為84kJ/mol，計算該晶體1000K和1500K的缺陷濃度。答：6.4103，3.5102解：n/N=e*p-E/2RT，R=8.314，T=1000k：n/N=6.410-3；T=1500k：n/N=3.510-2。3-11非化學(xué)計量化合物Fe*O中，F(xiàn)e3+Fe2+0.1，求Fe*O中的空位濃度及*值。答：2.25105；0.956解：Fe2O32FeFe+3OO+VFey2yyFe3+2yFe2+1-3yO，*=1-y=1-0.0435=0.9

25、565,Fe0.9565OVFe=2.2210-23-12非化學(xué)計量缺陷的濃度與周圍氣氛的性質(zhì)、壓力大小相關(guān)，如果增大周圍氧氣的分壓非化學(xué)計量化合物Fe1-*O及Zn1+*O的密度將發(fā)生怎么樣的變化？增大還是減??？為什么？解：ZngZni+eZng+1/2O2=ZnOZni+e+1/2O2ZnOZnO=ePO2ZniO2gOO+VFe+2hk=OOVFeh/PO21/2=4OOVFe3/PO21/2VFePO2-1/6，PO2VFe3-13對于刃位錯和螺位錯，區(qū)別其位錯線方向、伯氏矢量和位錯運動方向的特點。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

26、動方向。3-14圖3-1是晶體二維圖形，內(nèi)含有一個正刃位錯和一個負(fù)刃位錯。1圍繞兩個位錯伯格斯回路，最后得伯格斯矢量假設(shè)干？2圍繞每個位錯分別作伯氏回路，其結(jié)果又怎樣？解：略。3-15有兩個一樣符號的刃位錯，在同一滑移面上相遇，它們將是排斥還是吸引？解：排斥，*應(yīng)力重疊，壓應(yīng)力重疊。3-16晶界對位錯的運動將發(fā)生怎么樣的影響？能預(yù)計嗎？解：晶界對位錯運動起阻礙作用。3-17晶界有小角度晶界與大角度晶界之分，大角度晶界能用位錯的陣列來描述嗎？解：不能，在大角度晶界中，原子排列接近于無序的狀態(tài)，而位錯之間的距離可能只有1、2個原子的大小，不適用于大角度晶界。3-18從化學(xué)組成、相組成考慮，試比擬固

27、溶體與化合物、機械混合物的差異。固溶體機械混合物化合物形成原因以原子尺寸溶解生成粉末混合原子間相互反映生成相數(shù)均勻單相多相單相均勻化學(xué)計量不遵守定比定律遵守定比定律化學(xué)組成不確定有幾種混合物就有多少化學(xué)組成確定以AO溶質(zhì)溶解在B2O3溶劑中為例：比擬項固溶體化合物機械混合物化學(xué)組成*=02AB2O4AO+B2O3相組成均勻單相單相兩相有界面3-19試說明固溶體、晶格缺陷和非化學(xué)計量化合物三者之間的異同點，列出簡明表格比擬。解：固溶體、晶格缺陷、非化學(xué)計量化合物都是點缺陷，是晶體構(gòu)造缺陷，都是單相均勻的固體，構(gòu)造同主晶相。熱缺陷本征缺陷；固溶體非本征缺陷；分類形成原因形成條件缺陷反響化學(xué)式溶解度

28、、缺陷濃度熱缺陷肖特基弗倫克爾熱起伏T0kO+MMMi+M*M*只受溫度控制固溶體無限，有限，置換，間隙攙雜溶解大小，電負(fù)性，電價，構(gòu)造無：受溫度控制有：攙雜量固溶度受固溶度控制非化學(xué)計量化合物陽缺陰間陽間陰缺環(huán)境中氣氛性質(zhì)和壓力變化Fe1-*OUO2+*Zn1+*OTiO2-*h3-20在面心立方空間點陣中，面心位置的原子數(shù)比立方體項角位置的原子數(shù)多三倍。原子B溶入A晶格的面心位置中，形成置換型固溶體，其成分應(yīng)該是A3B呢還是A2B？為什么？解：略。3-21Al2O3在MgO中形成有限固溶體，在低共熔溫度1995時約有18wtAl2O3溶入MgO中，假設(shè)MgO單位晶胞尺寸變化可忽略不計。試預(yù)

29、計以下情況的密度變化。1Al3+為填隙離子；2Al3+為置換離子。解：aAl3+為填隙離子：缺陷反響為：1固溶式分子式：bAl3+為置換離子：缺陷反響為：2固溶式分子式：3取100g試樣為基準(zhǔn)：為摩爾數(shù)m為摩爾數(shù)MgO中固溶18%wt的Al2O3后的分子式為：2.035MgO0.176Al2O3或Mg2.035Al0.352O2.56344式各項除以2.563得Mg0.794Al0.137O5由5式得*=0.137代入23式，對a有即b有設(shè)：固溶前后晶胞體積不變，則密度變化為：，分別代表固溶前后密度所以，固溶后的密度小于固溶前的密度。3-22對硫鐵礦進展化學(xué)分析：按分析數(shù)據(jù)的Fe/S計算，得出

30、兩種可能的成分：Fe1-*S和FeS1-*，前者意味著是Fe空位的缺陷構(gòu)造，后者是Fe被置換。設(shè)想用一種實驗方法以確定該礦物終究屬哪一類成分？解：Fe1-*S中存在Fe空位，非化學(xué)計量，存在hP型半導(dǎo)體；FeS1-*中金屬離子過剩，存在S2-空位，存在N型半導(dǎo)體；因Fe1-*S、FeS1-*分屬不同類型半導(dǎo)體，通過實驗確定其半導(dǎo)體性質(zhì)即可。3-23說明為什么只有置換型固溶體的兩個組分之間才能相互完全溶解，而填隙型固溶體則不能。解：1晶體中間隙位置是有限的，容納雜質(zhì)質(zhì)點能力釉式2Y2，所以在高溫下釉式1粘度釉式2粘度。2釉式1熔融溫度釉式2熔融溫度3外表*力的差異：釉式1外表*力1Al3+被視為

31、網(wǎng)絡(luò)形成離子Z=4，*=2R-Z=4.66-4=0.66，Y=4-0.66=3.3431Al3+被視為網(wǎng)絡(luò)形成離子Z=4，*=2R-Z=4.8-4=0.8，Y=4-0.8=3.24Na2OCaOSiO2wt%181072mol0.2900.1791.200mol%17.4%10.7%71.9%Z=4，*=2R-Z=0.78，Y=4-0.78=3.224-16有兩種玻璃其組成mol如下表，試計算玻璃的構(gòu)造參數(shù)，并比擬兩種玻璃的粘度在高溫下何者大？序號Na2OCaOA12O3SiO2B2O312010106002100206010解：1號：Z=4，Al3+被視為網(wǎng)絡(luò)形成離子*1=2R-Z=0.5，

32、Y1=4-0.5=3.52號：Z=4，Al3+被視為網(wǎng)絡(luò)改變離子*2=2R-Z=1.5，Y2=4-1.5=2.5Y1Y2高溫下1號玻璃的粘度大。4-17有兩種不同配比的玻璃其組成wt如下，試用玻璃構(gòu)造參數(shù)說明兩種玻璃高溫下粘度的大?。啃蛱朜a2OA12O3SiO2181280212880解：序號Na2OA12O3SiO2wt%mol%wt%mol%wt%mol%188.16127.478084.3721212.0984.868083.05對于1：Z=4，Al2O3被視為網(wǎng)絡(luò)形成離子*1=2R-Z=0.014，Y1=4-*=3.986對于2：Z=4，Al2O3被視為網(wǎng)絡(luò)形成離子*2=2R-Z=0

33、.16，Y2=4-*=3.84Y1Y2，故1號在高溫下的粘度大。4-18有一種玻璃組成wt為Na2O14、CaO13、SiO273，其密度為2.5g/cm3。1計算該玻璃的原子堆積系數(shù)AFP及構(gòu)造參數(shù)值？2假設(shè)用純堿、石灰石和石英砂作原料，用1000kg石英砂熔制該玻璃，問其他兩種原料各需多少？解：1該玻璃的平均分子量GM=0.1462+0.1356+0.7360.02=59.77在13中原子數(shù)為n=2.510-246.021023/59.77=0.252個/3在13原子所占體積V=0.02524/30.1420.983+0.131.063+0.730.393+0.14+0.13+0.7321

34、.323=0.4685AFP=0.46構(gòu)造參數(shù)：Na2OCaOSiO2wt%141373mol0.230.231.22mol%13.713.772.6R=(13.7+13.7+72.62)/72.6=2.38Z=4*=2R-Z=2.382-4=0.76Y=Z-*=4-0.76=3.242石英砂為1000kg，則需要純堿Na2CO3：需要石灰石CaCO3：4-19試簡述哪些物質(zhì)可以形成非晶態(tài)固體NCS？形成NCS的手段有哪些？可以用什么實驗方法研究NCS構(gòu)造？解：熔體和玻璃體可以形成非晶態(tài)固體。將熔體和玻璃體過冷可以得到非晶態(tài)固體。4-20試簡述淬火玻璃與退火玻璃在構(gòu)造與性能上有何差異？解：消除

35、和均衡由溫度梯度產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力的玻璃為退火玻璃，這類玻璃不易碎裂且切割方便。淬火處理是將制品加熱至接近其軟化溫度，使玻璃完全退火，然后進展迅速冷卻(淬火處理)。因此產(chǎn)生均勻的內(nèi)應(yīng)力，從而使玻璃外表產(chǎn)生預(yù)加壓應(yīng)力，增加了抗彎、抗沖擊的抗扭曲變形的能力。4-21以下三種物質(zhì)，哪個最容易形成玻璃？哪個最不容易形成玻璃，為什么？1Na2O2SiO2；2Na2OSiO2；3NaCl解：1最容易形成玻璃，3最不容易形成玻璃。經(jīng)計算可知R1=2.5，R2=3，Y1=3，Y2=2Y1Y2，高溫下1粘度大，容易形成玻璃，NaCl不具備網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，為典型的離子晶體很難形成玻璃。4-22查閱以下系統(tǒng)的粘度和Tg/TM等

36、有關(guān)數(shù)據(jù)，試判斷以下系統(tǒng)形成玻璃可能性的順序。1GeO2SiO2，以100/s冷卻；2GeO2SiO2氣相沉積在0SiO2基板上；3金屬金氣相沉積在0銅基板上；4A12O3氣相沉積在0A12O3基板上；5液態(tài)硫以1/s冷卻；6液態(tài)金以106/s冷卻；7氣態(tài)NaCl在0A12O3基板上冷卻；8液態(tài)ZnCl2以100/s冷卻。解：略。4-23假設(shè)將10molNa2O參加到SiO2中去，計算OSi比例是多少？這樣一種配比有形成玻璃趨向嗎？為什么？解：，這種配比有形成玻璃的趨向，因為此時構(gòu)造維持三維架狀構(gòu)造，玻璃的粘度還較大，容易形成玻璃。4-24在100gSiO2中要參加多少CaO，才能使OSi達(dá)2

37、.5？解：設(shè)要參加*gCaO，則：解得：*=46.674-25假設(shè)將50molNa2O參加到SiO2中，計算OSi比例是多少？這種配比能形成玻璃嗎？為什么？解：，可以形成玻璃。當(dāng)參加50mol%Na2O時，連續(xù)網(wǎng)狀SiO2骨架雖然松弛化，但依然是三維網(wǎng)絡(luò)構(gòu)造，可以形成玻璃。4-26在SiO2中參加20B2O3，試計算熔體的OSi比例是多少？解：1.864-27在SiO2中應(yīng)參加多少Na2O，使玻璃的O/Si2.5，此時析晶能力是增強還是削弱？解：設(shè)參加*mol的Na2O，而SiO2的量為ymol。則O/Si=*+2y/y=2.5*=y/2即二者的物質(zhì)量比為1:2時，O/Si=2.5。因為O/S

38、i增加了，粘度下降，析晶能力增強了。4-28個別網(wǎng)絡(luò)改變體如Na2O加到石英玻璃中，使氧硅比增加。實驗觀察到當(dāng)O/Si2.53時，即到達(dá)形成玻璃的極限，根據(jù)構(gòu)造解釋為什么在2O/Si2.5的堿和硅石混合物可以形成玻璃，而O/Si3的堿和硅灰石混合物結(jié)晶而不形成玻璃？解：當(dāng)O/Si2.53時，Y=23，當(dāng)2O/Si2.5時，3Y4,而當(dāng)O/Si3時，Y=2。構(gòu)造參數(shù)Y對玻璃性質(zhì)有重要意義。對于Na2OSiO2玻璃，Y越大，網(wǎng)絡(luò)連接越嚴(yán)密，強度越大；反之，Y愈小，網(wǎng)絡(luò)空間上的聚集也愈小，構(gòu)造也變得較松，并隨之出現(xiàn)較大的空隙，結(jié)果使網(wǎng)絡(luò)改變離子的運動，不管在本身位置振動或從一位置通過網(wǎng)絡(luò)的網(wǎng)隙躍遷到

39、另一位置都比擬容易。因此隨著Y值遞減，出現(xiàn)膨脹系數(shù)增大，電導(dǎo)增加和粘度減小等變化。對于硅酸鹽玻璃來說，Y98%主要晶相：SiO2、2Al2032SiO3固溶體莫來石，粘土磚含Al2033550%主要晶相：SiO2、A3S2，高鋁磚含Al2036090%主要晶相：6072%A3S27290%Al203、A3S2。2為了保持硅磚的耐火度，要嚴(yán)格防止原料中混如Al203。SiO2熔點為1723，SiO2液相很陡，參加少量的Al203后，硅磚中會產(chǎn)生大量的液相，SiO2的熔點劇烈下降。如參加1wt%Al203，在低共熔點1595時產(chǎn)生的液相量為1/5.5=18.2%，會使硅磚的耐火度大大下降；3根據(jù)相

40、圖，當(dāng)出現(xiàn)40%液相時，由桿杠規(guī)則可知，得*=0.1,在相圖中作出析晶路線，可以估計出粘土磚的最高溫度約為1670。Al2O3SiO2系統(tǒng)相圖6-14根據(jù)CaOSiO2系統(tǒng)相圖答復(fù)以下問題：1假設(shè)以含CaO80的熔體1000g冷卻到2150以后溫度即將離開2150時，會獲得何種產(chǎn)物？這些產(chǎn)物的量各為多少？2假設(shè)以CaO、SiO2二組元配料，加熱至熔融后再冷卻，要求產(chǎn)物中只有C2S和C3S，則配料*圍應(yīng)選在哪里？假設(shè)平衡冷卻能到達(dá)目的嗎？為什么？應(yīng)采取什么措施？解：CaOSiO2系統(tǒng)如下：CaOSiO2系統(tǒng)相圖1根據(jù)上圖，可知，含CaO80的熔體1000g冷卻到即將離開轉(zhuǎn)熔點M時2150，產(chǎn)物為

41、C3S和CaO，根據(jù)桿杠規(guī)則可知：C3S為，CaO為。2假設(shè)要求產(chǎn)物中只有C2S和C3S，據(jù)相圖可知，配料*圍應(yīng)選在含CaO65%74%之間。平衡冷卻不能到達(dá)目的，因為平衡冷卻得到的是C2S和CaO，為使產(chǎn)物只有C2S和C3S，應(yīng)在溫度降至1250急冷。6-15在CaOSiO2和Al2O3SiO2系統(tǒng)中，SiO2的液相線都很陡，解釋為什么在硅磚生產(chǎn)中可摻入少量CaO做礦化劑不會降低硅磚的耐火度，而在硅磚中卻要嚴(yán)格防止混入Al2O3，否則便會使硅磚耐火度大大下降。解：SiO2中參加少量的CaO，在低共熔點1436時，液相量為2/37=5.4%，液相量增加不多，不會降低硅磚的耐火度，故可加少量Ca

42、O作礦化劑。6-16加熱粘土礦物高嶺石Al2O32SiO22H2O至600時，高嶺石分解為水蒸氣和Al2O32SiO2，繼續(xù)加熱到1595時會發(fā)生什么變化？在該溫度下長時間保溫到達(dá)平衡，系統(tǒng)的相組成如何？當(dāng)系統(tǒng)生成40液相時，應(yīng)到達(dá)什么溫度？在什么溫度下該粘土完全熔融？解：Al2O32SiO2H2OAl2O32SiO2+H2OAl2O32SiO2相圖中SiO2%=33%mol1加熱到1595時，生成A3S221595長時間保溫，系統(tǒng)中為液相和A3S2，L%=21.8%3完全熔融即固相完全消失，應(yīng)為33%直線與液相線交點處溫度。6-17將含有MgO和Al2O3的熔體冷卻到一定溫度，然后濾去析出的

43、晶體并對剩下的液相進展分析，得知液相中含MgO為65，而且知道液相量是物系總量的70，求原始熔體的組成。解：MgO45.5；Al2O354.56-18指出圖6-7所示一些三元系統(tǒng)相圖中的錯誤，并說明理由。解：a此相圖上等界限相應(yīng)的連線可將圖面劃分成五個副三角形，但是只有四個無變量點，這是不可能的。事實上三元化合物*YZ的初晶區(qū)不可能延伸到Y(jié)Z邊上。圖6-76-19請劃分圖6-8所示四個相圖中的副三角形。圖6-8解：如以下圖所示6-20在濃度三角形中畫出以下配料的組成點的位置。M：A10、B70、C20；N：A10、B20、C70；P：A70、B20、C10。假設(shè)將3kgM、2kgN和5kgP混

44、合，試根據(jù)杠桿規(guī)則用作圖法找出新配料Q的組成點位置。解：如下圖6-21圖6-9是最簡單的三元系統(tǒng)投影圖，圖中等溫線從高溫到低溫的次序是：t5t4t3t2t1，根據(jù)此投影圖回解：1三個組元A、B、C熔點的上下次序是怎樣排列的？2各液相面的陡勢排列如何？哪個最陡？哪個最平坦？3指出組成為65A、15B、20C的熔體在什么溫度下開場析晶？析晶過程怎樣？說明液、固相組成點的變化及結(jié)晶過程各階段中發(fā)生的變化過程解：1熔點：TBTATC2B最陡，C次之，A最平坦；3如下圖，在M點所在的溫度下開場析晶，析晶過程如下：圖6-9圖6-106-22圖6-10為ABC三元系統(tǒng)相圖，根據(jù)此相圖：l判斷化合物K和D的性

45、質(zhì)；2標(biāo)出各條界限上的溫度下降方向；3劃分副三角形；4判斷各無變量點的性質(zhì)，并寫出相平衡關(guān)系式。解：1K為一致熔融三元化合物；D為一致熔融二元化合物。2如下圖。3如下圖。4無變量點M、N、O、P均為低共熔點，向平衡關(guān)系如下：MNOP6-23試分析圖6-11上配料點1、2、3的結(jié)晶過程，寫出結(jié)晶過程的相平衡表達(dá)式說明液、固相組成點的變化及結(jié)晶過程各階段系統(tǒng)中發(fā)生的相變化和自由度數(shù)的變化。解：1點冷卻析晶過程：2點冷卻析晶過程：3點冷卻析晶過程：圖6-11圖6-126-24圖6-12所示為生成一個三元化合物的三元系統(tǒng)相圖。1判斷三元化合物N的性質(zhì)；2標(biāo)出界限上的溫降方向轉(zhuǎn)熔界限用雙箭頭；3指出無變

46、量點K、L、M的性質(zhì)，并寫出相平衡方程；4分析點l、2的結(jié)晶過程，寫出結(jié)晶過程的相平衡表達(dá)式。解：1N為不一致熔融三元化合物2如下圖3副A對應(yīng)M低共熔點副B對應(yīng)L低共熔點副ABN對應(yīng)K單轉(zhuǎn)熔點41的結(jié)晶過程：2的結(jié)晶過程：6-25根據(jù)圖6-13三元系統(tǒng)相圖：1判斷無變量點E、P的性質(zhì)，并寫出相平衡關(guān)系式；2分析熔體M1、M2和M3的冷卻析晶過程，并總結(jié)判斷結(jié)晶產(chǎn)物和結(jié)晶完畢點的規(guī)則；3加熱組成為M4的混合物，將于什么溫度出現(xiàn)液相？在該溫度下出現(xiàn)的最大液相量是多少？在什么溫度下完全熔融？寫出其加熱過程相平衡表達(dá)式。解：1E為低共熔點P為單轉(zhuǎn)熔點2熔體M1的冷卻析晶過程：熔體M2的冷卻析晶過程：熔

47、體M3的冷卻析晶過程：熔體組成點所在副三角形三個頂點所代表的晶相違結(jié)晶產(chǎn)物；三晶相對應(yīng)的初晶區(qū)所包圍的無變量點為結(jié)晶完畢點。3加熱組成為M4的混合物，將于E點對應(yīng)的溫度出現(xiàn)液相。在該溫度下出現(xiàn)的最大液相量為，在M4點對應(yīng)的溫度下完全熔融。加熱過程相平衡表達(dá)式：圖6-13圖6-146-26圖6-14為一個三元系統(tǒng)相圖。根據(jù)此圖：1判斷化合物D的性質(zhì)，標(biāo)出圖中各邊界和界限溫降方向并判斷界限性質(zhì)；2判斷無變量點E、F、G的性質(zhì)，并寫出相平衡關(guān)系式；3寫出熔體M1和M2的冷卻析晶過程；4計算熔體M2液相剛到結(jié)晶完畢點時以及結(jié)晶完畢后的各相含量。解：1化合物D為不一致熔融三元化合物；2E低共熔點F單轉(zhuǎn)熔

48、點G單轉(zhuǎn)熔點3熔體M1的冷卻析晶過程：熔體M2的冷卻析晶過程：4熔體M2液相剛到結(jié)晶完畢點時各相的含量：熔體M2液相到結(jié)晶完畢點后各相的含量：6-27圖6-15為生成2個一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng)，據(jù)圖答復(fù)以下問題：l可將其劃分為幾個副三角形？2標(biāo)出圖中各邊界及相區(qū)界限上溫度下降方向。3判斷各無變量點的性質(zhì)，并寫出相平衡關(guān)系式。解：1三個副三角形，AS1S2、S1S2B、S2CB2如以下圖所示3無變量點E1、E2、E3都是低共熔點，各向平衡關(guān)系式如下：AS1S2E1S1S2BE2S2CBE3圖6-15圖6-166-28圖6-16是生成一致熔融二元化合物BC的三元系統(tǒng)投影圖。設(shè)有組成為35A、

49、35B、30C的熔體，試確定其在圖中的位置。冷卻時該熔體在何溫度下開場析出晶體？解：M點的位置如以下圖所示，M點所在溫度約1050，1050開場析晶。6-29根據(jù)圖6-17答復(fù)以下問題：l說明化合物S1、S2的性質(zhì)；2在圖中劃分副三角形及用箭頭指示出各界限的溫度下降方向及性質(zhì)；3指出各無變量點的性質(zhì)并寫出各點的平衡關(guān)系；4寫出1、3組成的熔體的冷卻結(jié)晶過程；5計算熔體1結(jié)晶完畢時各相百分含量，假設(shè)在第三次結(jié)晶過程開場前將其急冷卻這時液相凝固成為玻璃相，各相的百分含量又如何？用線段表示即可；6加熱組成2的三元混合物將于哪一點溫度開場出現(xiàn)液相？在該溫度下生成的最大液相量是多少？在什么溫度下完全熔融

50、？寫出它的加熱過程。解：1S1為一致熔融二元化合物，S2為不一致熔融化合物。2如下圖。3E低共熔點P1單轉(zhuǎn)熔點P2單轉(zhuǎn)熔點41組成的熔體的冷卻結(jié)晶過程3組成的熔體的冷卻結(jié)晶過程5熔體1結(jié)晶完畢時各相百分含量在第三次結(jié)晶過程開場前將其急冷卻，各相的百分含量6在P2點對應(yīng)的溫度開場出現(xiàn)液相，在該溫度下出現(xiàn)的最大液相量為：在2點對應(yīng)的溫度下完全熔融。組成2加熱過程：圖6-17圖6-186-30根據(jù)圖6-18答復(fù)以下問題：1說明化合物S的熔融性質(zhì)，并分析相圖中各界限上溫度變化的方向以及界限和無變量點的性質(zhì)；2寫出組成點為1、2、3及4各熔體的冷卻結(jié)晶過程；3分別將組成為5和組成為6的物系，在平衡的條件

51、下加熱到完全熔融，說明其固液相組成的變化途徑。解：1化合物S為不一致熔融三元化合物；P1E、P2E均為共熔界限，P1P2為轉(zhuǎn)熔界限；無變量點E為低共熔點，P1、P2均為單轉(zhuǎn)熔點。2組成點為1的熔體的冷卻結(jié)晶過程：組成點為2的熔體的冷卻結(jié)晶過程：組成點為3的熔體的冷卻結(jié)晶過程：組成點為4的熔體的冷卻結(jié)晶過程：3組成為5物系的熔融過程：組成為6物系的熔融過程：6-31根據(jù)圖6-19答復(fù)以下問題：1用箭頭標(biāo)出各界限的溫度下降方向并說明界限性質(zhì)；2指出各無變量點E、P、R、Q的性質(zhì)，并寫出其相平衡關(guān)系；3寫出熔體M的結(jié)晶過程，說明液相離開R點的原因；4畫出AB、BC二元系統(tǒng)相圖。解：1界限Ee2、e1

52、P、ab、PE、RE、QR、e3Q均為共熔界限，界限aP、bR為轉(zhuǎn)熔界限。2E低共熔點P單轉(zhuǎn)熔點Q過渡點3熔體M的結(jié)晶過程：熔體M在副BCS內(nèi)，其結(jié)晶完畢點應(yīng)在E點，所以液相離開R點。圖6-196-32比擬各種三元無變量點低共熔點，單轉(zhuǎn)熔點，雙轉(zhuǎn)熔點，過渡點和多晶轉(zhuǎn)變點的特點，寫出它們的平衡關(guān)系。解：低共熔點指是一種無變量點，系統(tǒng)冷卻時幾種晶一樣時從熔液中析出，或加熱時同時融化。相平衡關(guān)系為LE假設(shè)無變量點處于穿插位置的是單共熔分別點，在共軛位置的是雙轉(zhuǎn)熔點。相轉(zhuǎn)變關(guān)系為，過渡點就是轉(zhuǎn)熔性質(zhì)和共熔性質(zhì)轉(zhuǎn)變的點，無對應(yīng)三角形，相平衡的三晶相組成在一條直線上。多晶轉(zhuǎn)變點兩種或者三種晶型發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變

53、的溫度點。6-38如圖6-25為CaOAl2O3SiO2系統(tǒng)的富鈣局部相圖，假設(shè)原始液相組成位于硅酸鹽水泥的配料圈內(nèi)，并恰好在CaO和C3S初相區(qū)的邊界曲線上。1分析此液相組成的結(jié)晶過程；2在緩慢冷卻到無變量點K的溫度1455時急劇冷卻到室溫，則最終獲得哪些相，各相含量多少？圖6-25CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)高鈣區(qū)局部相圖解：1，2溶體平衡冷卻得到產(chǎn)物是C2S，C3S和C3A，其固相組成點為P點，各晶相可根據(jù)P點在C2SC3SC3A中的位置按雙線法求得，C2S=14.6%,C3S=63.9%，C3A=21.5%。實際生產(chǎn)過程中有可能會產(chǎn)生玻璃相。6-39見圖6-25，H點的溫度1470

54、，K點溫度1455，F(xiàn)點溫度1355。今取配料成分恰為無變量點H的組成，在充分平衡條件下，問：l加熱該配料混合物，什么溫度開場出現(xiàn)液相？2要使物料全部熔融，至少要加熱到多高溫度？3寫出該配合料的加熱過程相平衡表達(dá)式。解：113352145536-40如圖6-25，配料P的液相在無變量點K發(fā)生獨立析晶，最終在低共熔點F完畢結(jié)晶。問此時所獲得的C3S、C2S、C3A和C4AF四種晶相的含量各為多少？如果在F點仍未到達(dá)充分平衡，殘留液相能否離開F點向其它無變量點繼續(xù)轉(zhuǎn)移？為什么？解：配料P的液相在無變量點K發(fā)生獨立析晶，最終在低共熔點F完畢結(jié)晶，所獲得C3S為63.9%，C2S為14.6%，C3A和

55、C4AF為21.5%。獨立析晶過程也不一定會進展到底，由于冷卻速度較快，還可能使熟料中殘留玻璃相，這樣的話殘留玻璃相有可能離開F點向其它無變量點繼續(xù)轉(zhuǎn)移。6-43參看CaOA12O3SiO2系統(tǒng)相圖圖6-27，答復(fù)以下問題：1組成為66CaO、26SiO2、8A12O3的水泥配料將于什么溫度開場出現(xiàn)液相？這時生成的最大液相量是多少；2為了得到較高的C3S含量，1中組成的水泥燒成后急冷好還是緩冷讓其充分結(jié)晶好？3欲得到l中組成的水泥，假設(shè)只用高嶺土和石灰石A12O32SiO22H2O和CaCO3配料，能否得到該水泥的組成點？為什么？假設(shè)不能，需要參加何種原料？并計算出所需各種原料的百分含量。圖6

56、-27CaOAl2O3SiO2系統(tǒng)相圖解：1k點開場出現(xiàn)液相，溫度為1455,連接3k交CaO-C3S線于6點,L%=，線段長度可直接量取。2急冷好，k點將進展轉(zhuǎn)熔過程這樣C3S量會減少，急冷使轉(zhuǎn)熔過程來不及進展，從而提高C3S含量3AS2與CaCO3配料，不能得到3點礦物組成3點組成66CaO1.179mol26SiO20.433mol8Al2030.078mol化成mol%69.76%25.62%4.62%SiO2mol%/Al203mol%=5.55題目組成點Al2032SiO22H2O與CaCO3配料，SiO2mol%/Al203mol%=2：1，二者比擬，SiO2量不夠，所以需參加S

57、iO2。設(shè)配料100g，含有66gCaO，26gSiO2，8gAl203，66gCaO化成CaCO3量66/56100=117.86g8gAl203化成Al2032SiO22H2O量8/102258=20.24gAS22H2O提供SiO28/102260=9.41g還需SiO2量20.24-9.41=10.83g，CaCO3wt%=79.14%，AS22H2Owt%=13.59%，SiO2wt%=7.27%6-44根據(jù)Na2OCaOSiO2系統(tǒng)相圖圖6-28回解：1組成為13Na2O，13CaO，74SiO2玻璃配合料將于什么溫度熔化？在什么溫度完全熔融？2上面組成的玻璃，當(dāng)加熱到1050、1

58、000、900、800時，可能會析出什么晶體？3NC3S6晶體加熱時是否會不一致熔化？分解出什么晶體，熔化溫度如何？圖6-28Na2OCaOSiO2系統(tǒng)相圖解：1該點位于NC3S6-NCS5-SiO2中，Q點附近-CS初晶區(qū)對應(yīng)無變量H點1:3:6+-石英+L1:1:5，配料在827熔化，完全熔化為1050左右2加熱到1050L-CS，1000L1:3:6+-鱗石英，900L1:3:6+-石英，800加熱到800時未熔化，冷卻到800時三個晶相1:3:61:1:53NC3S6加熱是不一致熔融，加熱分解1:3:6析晶，先析出-CS，-CS-CS，RQ線上L+-CS1:3:61:3:6加熱到RQ界

59、限與CS-1:3:6交點溫度開場熔化1050左右分解出-CS6-45在陶瓷生產(chǎn)中一般出現(xiàn)35液相就足以使瓷坯?；?，而當(dāng)液相到達(dá)45時，將使瓷坯變形，成為過燒。根據(jù)MgOA12O3SiO2系統(tǒng)相圖圖6-29具體計算含10偏高嶺石、90偏滑石的配料的燒成溫度*圍。圖6-29MgOAl2O3SiO2系統(tǒng)高硅局部相圖解：組成點確定下來，圖中M點，MS-M2Al2S35-SiO2對應(yīng)無變量點1點1355加熱該組成點，于1點開場出現(xiàn)液相，液相組成點在MS與SiO2界限上移動，固相組成點在MS-SiO2連線上變化，以M點為支點連成杠桿，當(dāng)L%=35%時，對應(yīng)溫度1390，L%=45%時，對應(yīng)溫度1430，燒

60、成溫度*圍為13901430。6-46根據(jù)K2OA12O3SiO2系統(tǒng)相圖圖6-30，計算含50高嶺石、30長石、20石英的一個瓷器配方在1250燒成到達(dá)平衡時的相組成及各相的相對量。圖6-30K2O-Al2O3-SiO2系統(tǒng)相圖解：50%AS230%KAS620%SiO2組成點在QWD中3點，3點位于初晶區(qū)，對應(yīng)E點結(jié)晶完畢985LSiO2+A3S2+KAS6，加熱組成為3物質(zhì)，于E點開場出現(xiàn)液相升溫于1250時，固相中有SiO2A3S2及L相，液相組成點在莫來石與石英界限上與1250等溫線交點，固相組成點在SiO2與A3S2連線上，用杠桿規(guī)則計算。6-47根據(jù)K2OA12O3SiO2系統(tǒng)相