无机材料科学基础答案
无机材料科学基础(陆佩文)课后习题教材
材料科学基础习题晶体结构2、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的米勒指数。
解：（1）h:k:l=1/2:1/3:1/6=3:2:1,∴该晶面的米勒指数为（321）；（2）（321）5、已知Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体结构的堆积系数与密度。
解：MgO为NaCl型，O2-做密堆积，Mg2+填充空隙。
rO2-=0.140nm，rMg2+=0.072nm，z=4，晶胞中质点体积：(4/3×πrO2-3+4/3×πrMg2+3)×4，a=2(r++r-)，晶胞体积=a3，堆积系数=晶胞中MgO体积/晶胞体积=68.5%，密度=晶胞中MgO质量/晶胞体积=3.49g/cm3。
6、计算体心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。
解：体心：原子数 2，配位数 8，堆积密度 55.5%；面心：原子数 4，配位数 6，堆积密度 74.04%；六方：原子数 6，配位数 6，堆积密度 74.04%。
7、从理论计算公式计算NaC1与MgO的晶格能。
MgO的熔点为2800℃，NaC1为80l℃, 请说明这种差别的原因。
解：u=z1z2e2N0A/r0×(1-1/n)/4πε0，e=1.602×10-19，ε0=8.854×10-12，N0=6.022×1023，NaCl：z1=1，z2=1，A=1.748，n Na+=7，n Cl-=9，n=8，r0=2.819×10-10m，u NaCl=752KJ/mol；MgO：z1=2，z2=2，A=1.748，n O2-=7，n Mg2+=7，n=7，r0=2.10×10-10m，u MgO=392KJ/mol；∵u MgO> u NaCl，∴MgO的熔点高。
无机材料科学基础习题课习题解答
1，（a）在MgO晶体中，肖特基缺陷的生成能为6ev，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度。
（b）如果MgO晶体中，含有百万分之一mol的Al2O3杂质，则在1600℃时，MgO晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。
解：（a）根据热缺陷浓度公式：exp（－）由题意△G=6ev=6×1.602×10-19=9.612×10-19JK=1.38×10-23 J/KT1=25+273=298K T2=1600+273=1873K298K：exp=1.92×10-511873K：exp=8×10-9（b）在MgO中加入百万分之一的Al2O3杂质，缺陷反应方程为：此时产生的缺陷为[ ]杂质。
而由上式可知：[Al2O3]=[ ]杂质∴当加入10-6 Al2O3时，杂质缺陷的浓度为[ ]杂质=[Al2O3]=10-6由（a）计算结果可知：在1873 K，[]热=8×10-9显然：[ ]杂质＞[ ]热，所以在1873 K时杂质缺陷占优势。
2，非化学计量化合物FexO中，Fe3+/Fe2+=0.1，求FexO中的空位浓度及x值。
解：非化学计量化合物Fe x O，可认为是α(mol)的Fe2O3溶入FeO中，缺陷反应式为：Fe2O32Fe+ V+3O Oα2αα此非化学计量化合物的组成为：Fe Fe O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，试写出少量MgO掺杂到Al2O3中和少量YF3掺杂到CaF2中的缺陷方程。
（a）判断方程的合理性。
（b）写出每一方程对应的固溶式。
解：3MgO2++3OO （1）2MgO2+ +2O O（2）YF3Y+F+2F F （3）2YF32Y++6F F （4）（a）书写缺陷方程首先考虑电价平衡，如方程（1）和（4）。
习题及答案无机材料科学基础
第六章相平衡和相图6-1名词解释相组元数独立组元数自由度相图相平衡凝聚系统介稳平衡无变量点可逆多晶转变不可逆多晶转变一级变体间转变二级变体间转变一致熔融化合物不一致熔融化合物共熔界线转熔界线连线规则切线规则低共熔点（三升点）单转熔点（双升点）双转熔点（双降点）液相独立析晶6-2什么是吉布斯相律它有什么实际意义6-3固体硫有两种晶型，即单斜硫、斜方硫，因此，硫系统可能有四个相，如果某人实验得到这四个相平衡共存，试判断这个实验有无问题图6-1 图6-26-4如图6-1是钙长石（CaAl2Si2O）的单元系统相图，请根据相图回答：（1）六方、正交和三斜钙长石的熔点各是多少（2）三斜和六方晶型的转变是可逆的还是不可逆的你是如何判断出来的（3）正交晶型是热力学稳定态还是介稳态6-5图6-2是具有多晶转变的某物质的相图，其中DEF线是熔体的蒸发曲线。
KE是晶型I的升华曲线；GF是晶型II的升华曲线；JG是晶型III的升华曲线，回答下列问题：（1）在图中标明各相的相区，并写出图中各无变量点的相平衡关系；（2）系统中哪种晶型为稳定相哪种晶型为介稳相（3）各晶型之间的转变是可逆转变还是不可逆转变6-6在SiO2系统相图中，找出两个可逆多晶转变和两个不可逆多晶转变的例子。
6 -7 C2S有哪几种晶型在加热和冷却过程中它们如何转变β-C2S为什么能自发地转变成γ-C2S在生产中如何防止β-C2S 转变为γ-C2S6-8今通过实验测得如图6-3所示的各相图，试判断这些相图的正确性。
如果有错，请指出错在何处并说明理由。
图6-36-9根据图6-4所示的二元系统相图回答：（1）注明各相区；（2）写出无变量点的性质及其相平衡关系；（3）写出M1和M2熔体的平衡冷却析晶过程；（4）计算从熔体刚冷至T P温度及离开T P温度时系统中存在各相的百分含量。
6-10图6-5为具有一个不一致熔融化合物的二元系统，在低共熔点E发生如下析晶的过程：L A＋A m B n。
无机材料科学基础陆佩文课后答案
12-1名词解释（a ）弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷 ；（b ）刃型位错和螺型位错（c ）类质同象与同质多晶解：（a ）当晶体热振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置而挤到晶格点的间隙中，形成间隙原子，而原来 位置上形成空位，这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。
如果正常格点上原子，热起伏后获得能量离开平衡位置，跃迁到晶 体的表面，在原正常格点上留下空位，这种缺陷称为肖特基缺陷。
（ b ）滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。
位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错。
（c ）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变 化的现象。
同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。
2-6 （1）在CaFa 晶体中，弗仑克尔缺陷形成能为 2.8eV ，肖特基缺陷的生成能为5.5eV ，计算在25C 和1600C 时热一 23缺陷的浓度？ （ k = 1.38 X 10 J/K ）（2）如果CaE 晶体中，含有百万分之一的YR 杂质，则在1600 C 时，CaR 晶体中时热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。
解：（1 ）弗仑克尔缺陷形成能为2.8eV ，小于肖特基缺陷形成能 5.5eV ，所以Ca£晶体中主要是弗仑克尔缺陷，肖特基缺陷可忽略不计。
------------- 1分 当T = 25C= 298K 时，热缺陷浓度为：19/ 2.8 1.602 10 、ccc" 24—exp( 天 )2.06 10 ---- 2 分2 1.38 10 23 298当T = 1600C= 1873K 时，热缺陷浓度为:19/ 2.8 1.602 10 、「“ 4exp( 元 )1.7 102 1.38 10 23 1873（2） CaF 2中含百万分之一（10 6）的YF 3时的杂质缺陷反应为：2YF 3 C aF2 2丫二 6F F V ca由此可知：［YF3］=2［V ca ］，所以当加入10一6YF3时，杂质缺陷的浓度为:1［V Ca 杂］孑和彳］5 10 7 ------------------------ 1分此时，在1600 C 下的热缺陷计算为：x + 5X 10 一7exp(―—)N 2982kTG fN 1873eXP(2kT )CaCa??Ca i " V Ca则:99 [Ca i ][V Ca ] k[Ca Ca ]exp((1.7 10 4)2 2.89 10 8即: x (x 5 10 7)2.8910 8, x ~ 8.1 X 10一4]x8.1 10 4热缺陷浓度: [VCa热23显然：[V ca 杂][V ca 热]，所以在1600 C 时是弗仑克尔热缺陷占优势2-10 ZnO 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/cm 3,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=2.69幻广卸(g)•••密度是d1时为间隙型固溶体，是 d2时为置换型固溶体。
无机材料科学基础课后习题答案(6)
6-1 说明熔体中聚合物形成过程？答：聚合物的形成是以硅氧四面体为基础单位，组成大小不同的聚合体。
可分为三个阶段初期：石英的分化；中期：缩聚并伴随变形；后期：在一定时间和一定温度下，聚合和解聚达到平衡。
6-2 简述影响熔体粘度的因素？答：影响熔体粘度的主要因素：温度和熔体的组成。
碱性氧化物含量增加，剧烈降低粘度。
随温度降低，熔体粘度按指数关系递增。
6-3 名词解释（并比较其异同）⑴晶子学说和无规则网络学说⑵单键强⑶分化和缩聚⑷网络形成剂和网络变性剂答：⑴晶子学说：玻璃内部是由无数“晶子”组成，微晶子是带有晶格变形的有序区域。
它们分散在无定形介中质，晶子向无定形部分过渡是逐渐完成时，二者没有明显界限。
无规则网络学说：凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样，也是由一个三度空间网络所构成。
这种网络是由离子多面体（三角体或四面体）构筑起来的。
晶体结构网是由多面体无数次有规律重复构成，而玻璃中结构多面体的重复没有规律性。
⑵单键强：单键强即为各种化合物分解能与该种化合物配位数的商。
⑶分化过程：架状[SiO4]断裂称为熔融石英的分化过程。
缩聚过程：分化过程产生的低聚化合物相互发生作用，形成级次较高的聚合物，次过程为缩聚过程。
⑷网络形成剂：正离子是网络形成离子，对应氧化物能单独形成玻璃。
即凡氧化物的单键能/熔点﹥0.74kJ/mol.k 者称为网络形成剂。
网络变性剂：这类氧化物不能形成玻璃，但能改变网络结构，从而使玻璃性质改变，即单键强/熔点﹤0.125kJ/mol.k者称为网络变形剂。
6-4 试用实验方法鉴别晶体SiO2、SiO2玻璃、硅胶和SiO2熔体。
它们的结构有什么不同？答：利用X—射线检测。
晶体SiO2—质点在三维空间做有规律的排列，各向异性。
SiO2熔体—内部结构为架状，近程有序，远程无序。
SiO2玻璃—各向同性。
硅胶—疏松多孔。
6-5 玻璃的组成是13wt%Na2O、13wt%CaO、74wt%SiO2，计算桥氧分数？解：Na2O CaO SiO2wt% 13 13 74mol 0.21 0.23 1.23mol% 12.6 13.8 73.6R=(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%6-6 有两种不同配比的玻璃，其组成如下：试用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下粘度的大小？解：对于1：Z=4 R 1=O/Si=2.55∴ X 1=2R 1﹣4=1.1 Y 1=Z ﹣X 1= 4﹣1.1=2.9对于2：R 2= O/Si=2.45 序号 Na 2O(wt%)Al 2O 3(wt%) SiO2(wt%) 18 12 80 212 8 80∴X2=2R2﹣4=0.9 Y2= 4﹣X2= 4﹣0.9=3.1∵Y1﹤Y2∴序号1的玻璃组成的粘度比序号2的玻璃小。
无机材料科学基础曾燕伟答案
无机材料科学基础曾燕伟答案1、用一根木条当作独木舟，独木舟不能稳定地负载物体。
[判断题] *对(正确答案)错2、红糖在水中溶解,使水的颜色改变,这种变化属于化学变化。
[判断题] *对错(正确答案)3、下列选项中，说法正确的是( )。
[单选题] *A.转基因食品对人体都是有害的B.转基因食品对人体都是有益的C.转基因食品可能存在安全问题(正确答案)4、我们常常能在煤块上看到植物的枝、叶等痕迹，由此可以推测煤是由古代植物变化而成的。
[判断题] *对(正确答案)错5、对“螳螂捕蝉，黄雀在后”这条食物链，下列说法正确的一项是（）。
[单选题] *A.蝉是这条食物链的生产者，螳螂和黄雀是消费者B.蝉和螳螂是这条食物链的生产者，黄雀是消费者C.蝉、螳螂、黄雀都是这条食物链的消费者，生产者是植物(正确答案)6、丹顶鹤是有迁徙行为的鸟类，它的迁徙是为了适应环境。
[判断题] *对(正确答案)错7、冥王星属于( )。
[单选题] *A.行星B.小行星C.矮行星(正确答案)8、“地心说”认为，（）是宇宙的中心，并且静止不动。
[单选题] *A.地球(正确答案)B.太阳C.月球9、猫咪可以从很高的地方安全地跳下来，这是因为（）。
[单选题] *A.猫爪的肉垫坚硬结实B.猫爪的肉垫有利于排汗C.猫爪的肉垫有缓冲作用(正确答案)10、在户外进行空投包实验时，我们可以通过记录数据来帮助改进实验。
下面数据中，不需要记录的是（）。
[单选题] *A.是否顺利着陆B.物资是否完好C.外形是否美观(正确答案)11、制作洋葱表皮玻片时滴碘酒，这是为了让细胞染色，便于观察。
( ) [单选题]对(正确答案)错12、我们制作的小船可以装上风力推动装置或蒸汽推动装置。
[判断题] *对(正确答案)错13、下列生活实例中，说法正确的是（）。
[单选题] *A.给重型坦克安装很宽的履带是为了固定数量众多的轮子B.图钉尖又细又尖是为了增大受力面积，更方便钉东西C.相同重量的宽肩带书包比窄肩带书包更舒服，是因为压力大小相同时，受力面积越大，凹陷程度越小(正确答案)14、太空椒是因为它的遗传物质发生了变异，所以才长得果大色艳，籽少肉厚。
无机材料科学基础习题课习题解答
1，（a ）在MgO 晶体中，肖特基缺陷的生成能为6ev ，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度。
℃时热缺陷的浓度。
（b ）如果MgO 晶体中，晶体中，含有百万分之一含有百万分之一mol 的Al2O3杂质，杂质，则在则在1600℃时，MgO 晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。
质缺陷占优势？说明原因。
解：（a ）根据热缺陷浓度公式：）根据热缺陷浓度公式：exp （－） 由题意由题意△G=6ev=6×G=6ev=6×1.602×1.602×1.602×10-19=9.612×10-19=9.612×10-19=9.612×10-19J 10-19J K=1.38×K=1.38×10-23 J/K 10-23 J/K T1=25+273=298K T2=1600+273=1873K298K ：exp =1.92×10-511873K ： exp =8×10-9（b ）在MgO 中加入百万分之一的Al2O3杂质，缺陷反应方程为：杂质，缺陷反应方程为：此时产生的缺陷为[ ]杂质。
杂质。
而由上式可知：[Al2O3]=[]杂质杂质 ∴当加入10-6 Al2O3时，杂质缺陷的浓度为时，杂质缺陷的浓度为[ ]杂质=[Al 2O 3]=10-6由（a ）计算结果可知：在1873 K ，[]热=8×=8×10-9 10-9显然：显然：[ ]杂质＞[ ]热，所以在1873 K 时杂质缺陷占优势。
时杂质缺陷占优势。
2，非化学计量化合物FexO 中，Fe3+/Fe2+=0.1，求FexO 中的空位浓度及x 值。
值。
解：解： 非化学计量化合物Fe x O ，可认为是α(mol)的Fe 2O 3溶入FeO 中，缺陷反应式为：中，缺陷反应式为：Fe 2O 32Fe + V +3O Oα 2α α此非化学计量化合物的组成为：此非化学计量化合物的组成为：FeFe O 已知：Fe 3+/Fe 2+＝0.1 则：∴ α ＝ 0.044 ∴x ＝2α+(1－3α)＝1－α＝0.956又：∵[V 3+]＝α ＝0.044 正常格点数N ＝1+x ＝1+0.956＝1.956∴空位浓度为3，试写出少量MgO 掺杂到Al 2O 3中和少量YF 3掺杂到CaF 2中的缺陷方程。
无机材料科学基础教程(第二版)课后答案
第一章晶体几何基础1-1 解释概念：等同点：晶体结构中，在同一取向上几何环境和物质环境皆相同的点。
空间点阵：概括地表示晶体结构中等同点排列规律的几何图形。
结点：空间点阵中的点称为结点。
晶体：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。
对称：物体相同部分作有规律的重复。
对称型：晶体结构中所有点对称要素（对称面、对称中心、对称轴和旋转反伸轴）的集合为对称型，也称点群。
晶类：将对称型相同的晶体归为一类，称为晶类。
晶体定向：为了用数字表示晶体中点、线、面的相对位置，在晶体中引入一个坐标系统的过程。
空间群：是指一个晶体结构中所有对称要素的集合。
布拉菲格子：是指法国学者 A.布拉菲根据晶体结构的最高点群和平移群对称及空间格子的平行六面体原则，将所有晶体结构的空间点阵划分成14种类型的空间格子。
晶胞：能够反应晶体结构特征的最小单位。
晶胞参数：表示晶胞的形状和大小的6个参数（a、b、c、α 、β、γ ）.1-2 晶体结构的两个基本特征是什么？哪种几何图形可表示晶体的基本特征？解答：⑴晶体结构的基本特征：①晶体是内部质点在三维空间作周期性重复排列的固体。
②晶体的内部质点呈对称分布，即晶体具有对称性。
⑵14种布拉菲格子的平行六面体单位格子可以表示晶体的基本特征。
1-3 晶体中有哪些对称要素，用国际符号表示。
解答：对称面—m，对称中心—1，n次对称轴—n，n次旋转反伸轴—n螺旋轴—ns ，滑移面—a、b、c、d1-5 一个四方晶系的晶面，其上的截距分别为3a、4a、6c，求该晶面的晶面指数。
解答：在X、Y、Z轴上的截距系数：3、4、6。
截距系数的倒数比为：1/3:1/4:1/6=4:3:2晶面指数为：（432）补充：晶体的基本性质是什么？与其内部结构有什么关系？解答：①自限性：晶体的多面体形态是其格子构造在外形上的反映。
②均一性和异向性：均一性是由于内部质点周期性重复排列，晶体中的任何一部分在结构上是相同的。
异向性是由于同一晶体中的不同方向上，质点排列一般是不同的，因而表现出不同的性质。
无机材料科学基础习题与解答
4.1 名词解释（a ）弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷；（b ）刃型位错和螺型位错 （c ）类质同象与同质多晶解：（a ）当晶体热振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置而挤到晶格点的间隙中，形成间隙原子，而原来位置上形成空位，这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。
如果正常格点上原子，热起伏后获得能量离开平衡位置，跃迁到晶体的表面，在原正常格点上留下空位，这种缺陷称为肖特基缺陷。
（b ）滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。
位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错。
（c ）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。
同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。
6-3 名词解释（并比较其异同）⑴晶子学说：玻璃内部是由无数“晶子”组成，微晶子是带有晶格变形的有序区域。
它们分散在无定形介中质，晶子向无定形部分过渡是逐渐完成时，二者没有明显界限。
无规则网络学说：凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样，也是由一个三度空间网络所构成。
这种网络是由离子多面体（三角体或四面体）构筑起来的。
晶体结构网是由多面体无数次有规律重复构成，而玻璃中结构多面体的重复没有规律性。
⑵单键强：单键强即为各种化合物分解能与该种化合物配位数的商。
⑶分化过程：架状[SiO 4]断裂称为熔融石英的分化过程。
缩聚过程：分化过程产生的低聚化合物相互发生作用，形成级次较高的聚合物，次过程为缩聚过程。
⑷网络形成剂：正离子是网络形成离子，对应氧化物能单独形成玻璃。
即凡氧化物的单键能/熔点﹥0.74kJ/mol .k 者称为网络形成剂。
网络变性剂：这类氧化物不能形成玻璃，但能改变网络结构，从而使玻璃性质改变，即单键强/熔点﹤ 0.125kJ/mol .k 者称为网络变形剂。
5.1试述影响置换型固溶体的固溶度的条件。
解：1.离子尺寸因素 ：从晶体稳定性考虑，相互替代的离子尺寸愈相近，则固溶体愈稳定。
无机材料科学基础课后答案
第二章答案2-1略。
2-2（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。
答：（1）h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为（321）；（2）h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为（321）。
2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：（001）与[]，（111）与[]，（）与[111]，（）与[236]，（257）与[]，（123）与[]，（102），（），（），[110]，[]，[]答：2-4定性描述晶体结构的参量有哪些？定量描述晶体结构的参量又有哪些？答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。
定量：晶胞参数。
2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类？其特点是什么？答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。
离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。
共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。
金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。
范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。
氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。
2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种？一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？答：等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。
2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？不等径球是如何进行堆积的？答：n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。
不等径球体进行紧密堆积时，可以看成由大球按等径球体紧密堆积后，小球按其大小分别填充到其空隙中，稍大的小球填充八面体空隙，稍小的小球填充四面体空隙，形成不等径球体紧密堆积。
2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
答：面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为：（000）、（001）（100）（101）（110）（010）（011）（111）（0）（0）（0）（1）（1）（1）。
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无机材料科学基础课后习题答案宋晓岚黄学辉版无机材料科学基础课程组第二章答案2-1 略。
2-2 （1 ）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c,求该晶面的晶面指（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c,求出该晶面的晶面指数。
1 j 2答：（1）h:k:l= 1二-■ =3:2:1, A该晶面的晶面指数为（321）;（2）h:k:l=3:2:1 ,A该晶面的晶面指数为（321）。
2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：（001 ）与［」-］,（111 ）与［一二］, （二）与［111］,（二二）与［236］,（257 ）与［」］,（123 ）与［二］,（102）,（二），（」），［110］, U.］, L I］答：(001)2-4定性描述晶体结构的参量有哪些？定量描述晶体结构的参量又有哪些? 答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。
定量：晶胞参数。
2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类？其特点是什么?答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。
离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。
共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。
金属键是没有方向性和饱和性的的共价键， 结合力是离子间的静电库仑力。
范德华键是通过分子力而产生的键合， 分子力很弱。
氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。
2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种？ 一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？答：等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。
2-7 n 个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？不等径球是 如何进行堆积的？答：n 个等径球作最紧密堆积时可形成n 个八面体空隙、2n 个四面体空隙。
不等径球体进行紧密堆积时， 可以看成由大球按等径球体紧密堆积后， 小球按其大小分 别填充到其空隙中， 稍大的小球填充八面体空隙， 稍小的小球填充四面体空隙， 形成不 等径球体紧密堆积。
无机材料科学基础习题与解答
第一章几何结晶学一、名词解释①晶体、②等同点、③空间点阵、④结点、⑤对称、⑥对称型、⑦晶类、⑧单形、⑨聚形、⑩晶体定向、○11晶体常数、○12布拉菲格子、○13晶胞、○14晶胞参数、○15空间群。
二、（1）根据对称型国际符号写出对称型，并指出各对称要素的空间方位关系。
①2/m ；②mm2；③422；④6/mmm 。
（2）写出下列对称型的国际符号①3L23pc 、②L4PC 、③Li4、④L33P （3）下列晶形是对称型为L4PC 的理想形态，判断其是单形或是聚形，并说明对称要素如何将其联系起来的。
（4）下列单形能否相聚而成聚形①四方柱、四方双锥②菱面体、六方柱 ③四角三八面体、平行双面④四方四面体、四方双锥 ⑤四面体、八面体 ⑥斜方柱、四方双锥 三、计算题（2）一个立方晶系晶胞中，一晶面在晶轴X 、Y 、Z 上的截距分别为2a 、1/2a 、2/3a ，求此晶面的晶面指数。
（2）一个四方晶系晶体的晶面，在X 、Y 、Z 轴上的截距分别为3a 、4a 、6c ，求该晶面的晶面指数。
四、填空题（1） 晶体的对称要素中点对称要素种类有_____、_____、_____ 、_____ ，含有平移操作的对称要素种类有_____ 、_____ 。
它们分别是 _____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。
（2） 晶族、晶系、对称型、结晶学单形、几何单形、布拉菲格子、空间群的数目分别是 _____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。
无机材料科学基础 陆佩文 课后答案
2-1名词解释（a）弗伦克尔缺点与肖特基缺点;（b）刃型位错和螺型位错（c）类质同象与同质多晶解：（a）当晶体热振动时,一些能量足够大的原子分开均衡地位而挤到晶格点的间隙中,形成间隙原子,而本来地位上形成空位,这种缺点称为弗伦克尔缺点.假如正常格点上原子,热升沉后获得能量分开均衡地位,跃迁到晶体的概况,在原正常格点上留下空位,这种缺点称为肖特基缺点.（b）滑移偏向与位错线垂直的位错称为刃型位错.位错线与滑移偏向互相平行的位错称为螺型位错.（c）类质同象：物资结晶时,其晶体构造中部分原有的离子或原子地位被性质类似的其它离子或原子所占领,配合构成平均的.呈单一相的晶体,不引起键性和晶体构造变更的现象.同质多晶：同一化学构成在不合热力学前提下形成构造不合的晶体的现象.2-6（1）在CaF2晶体中,弗仑克尔缺点形成能为 2.8eV,肖特基缺点的生成能为 5.5eV,盘算在25℃和1600℃×10－23J/K）（2）假如CaF2晶体中,含有百万分之一的YF3杂质,则在1600℃时,CaF2晶体中时热缺点占优势照样杂质缺点占优势？解释原因.解：（1）弗仑克尔缺点形成能为 2.8eV,小于肖特基缺点形成能 5.5eV,所以CaF2晶体中主如果弗仑克尔缺点,肖特基缺点可疏忽不计.-----------1分当T＝25℃＝298K时,热缺点浓度为：2分当T＝1600℃＝1873K时,热缺点浓度为：423191873107.1)18731038.1210602.18.2exp()2exp(---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯-=∆-=⎪⎭⎫ ⎝⎛kT G N n f -----2分（2）CaF 2中含百万分之一（10－6）的YF 3时的杂质缺点反响为：由此可知：[YF3]=2[Ca V ''],所以当参加10－6YF3时,杂质缺点的浓度为： 73105][21][-⨯==''YF V Ca 杂--------------------1分此时,在1600℃下的热缺点盘算为：x x ＋5×10－7则：8241089.2)107.1()exp(][]][[--••⨯=⨯=∆-==''kT G k Ca V Ca f Ca Ca i即：871089.21)105(--⨯=⨯+x x ,x ≈×10－4热缺点浓度： 4101.8][-⨯=≈''x V Ca 热------------------1分显然：][][热杂Ca Ca V V ''>'',所以在1600℃时是弗仑克尔热缺点占优势2-10 ZnO 是六方晶系,a=0.3242nm,c=0.5195nm,每个晶胞中含2个ZnO 分子,测得晶体密度分离为5.74,5.606 g/cm 3,求这两种情形下各产生什么型式的固溶体？ 解：六方晶系的晶胞体积V==cm 3 在两种密度下晶胞的重量分离为W 1=d 1××10-23×10-22(g)W 2=d 2××10-23×10-22(g)理论上单位晶胞重 W=(g)∴密度是d1时为间隙型固溶体,是d2时为置换型固溶体.2-12从化学构成.相构成斟酌,固溶体.化合物和机械混杂物的差别固溶体机械混杂物化合物形成原因以原子尺寸“消融”生成粉末混杂原子间互相反应生成相数平均单相多相单相平均化学计量不遵照定比定律遵照定比定律化学构成不肯定有几种混杂物就有若干化学构成肯定以AO溶质消融在B2O3溶剂中为例：比较项固溶体化合物机械混合物化学构成（x=0～2）AB2O4AO+B2O3相构成平均单相单相两相有界面3-1试简述硅酸盐熔体聚合物构造形成进程和构造特色？答：聚合物的形成是以硅氧四面体为基本单位,构成大小不合的聚合体.可分为三个阶段初期：石英的分化;中期：缩聚并陪同变形;后期：在一准时光和必定温度下,聚合息争聚达到均衡.产品中有低聚物.高聚物.三维晶格碎片以及游离碱.吸附物,最后得到的熔体是不合聚合度的各类聚合物的混杂物,构成硅酸盐构造.聚合物种类.大小和数量随熔体的构成和温度而变更3-2简述影响熔体粘度的身分？答：影响熔体粘度的重要身分：温度和熔体的构成.碱性氧化物含量增长,激烈降低粘度.随温度降低,熔体粘度按指数关系递增.3-3名词解释（并比较其异同）晶子学说和无规矩收集学说⑵单键强⑶分化和缩聚⑷收集形成剂和收集变性剂答：⑴晶子学说：玻璃内部是由很多“晶子”构成,微晶子是带有晶格变形的有序区域.它们疏散在无定形介中质,晶子向无定形部分过渡是逐渐完成时,二者没有显著界线.无规矩收集学说：凡是成为玻璃态的物资和响应的晶体构造一样,也是由一个三度空间收集所构成.这种收集是由离子多面体（三角体或四面体）修建起来的.晶体构造网是由多面体很多次有纪律反复构成,而玻璃中构造多面体的反复没有纪律性.⑵单键强：单键强即为各类化合物分化能与该种化合物配位数的商.⑶分化进程：架状[SiO4]断裂称为熔融石英的分化进程.缩聚进程：分化进程产生的低聚化合物互相产生感化,形成级次较高的聚合物,次进程为缩聚进程.⑷收集形成剂：正离子是收集形成离子,对应氧化物能单独形成玻璃.即凡氧化物的单键能/熔点﹥.k 者称为收集形成剂.收集变性剂：这类氧化物不克不及形成玻璃,但能改变收集构造,从而使玻璃性质改变,即单键强/熔点﹤.k者称为收集变形剂.3-4玻璃的构成是13wt%Na2O.13wt%CaO.74wt%SiO2,盘算非桥氧分数？解：Na2O CaO SiO2wt% 13 13 74mol 0.21 0.23 1.23mol% 12.6 13.8 73.66∵Z=4 ∴X=2R﹣Z=2.39×2﹣4=0.72Y=Z﹣X= 4﹣0.72=3.28 非氧桥（×） =30.5%3-5试用试验办法辨别晶体SiO2.SiO2玻璃.硅胶和SiO2熔体.它们的构造有什么不合？答：应用X—射线检测.晶体SiO2—质点在三维空间做有纪律的分列,各向异性. SiO2熔体—内部构造为架状,近程有序,长途无序. SiO2玻璃—各向同性.硅胶—松散多孔.3-9在SiO2中应参加若干Na2O,使玻璃的,此时析晶才能是加强照样减弱？解：设参加x mol的Na2O,而SiO2的量为y mol.则O/Si=（x+2y）/ y =2.5∴x=y/2 即二者的物资量比为1:2时,.因为O/Si增长了,粘度降低,析晶才能加强了3-11有一组二元硅酸盐熔体,其R值变更纪律如下,写出熔体一系列性质的变更纪律(用箭头暗示)R＝2; 2.5 ; 3 ; 3.5 ; 4(1) 游离碱含量(2) O/Si(3) 低聚合物数量(4) 熔体粘度(5) 形成玻璃才能(6) 析晶才能4-5试解释粘土构造水和联合水（牢凝联合水.松联合水）.自由水的差别,剖析后两种水在胶团中的感化规模及其对工艺机能的影响.解：粘土构造水是粘土构造中的水;因为粘土颗粒一般带负电,又因水是极性分子,当粘土颗粒疏散于水中时,在粘土概况负电场的感化下,水分子以必定取向散布在粘土颗粒四周以氢键与其概况上的氧和氢氧基联合,负电端向外.在第一层水分子的外围形成一个负电概况,因而又吸引第二层水分子.负电场对水分子的引力感化,跟着分开粘土概况距离的增长而减弱,是以水分子的分列也有定向逐渐过渡到凌乱.接近内层形成的定向分列的水分子层称为牢凝联合水,环绕在粘土颗粒四周,与粘土颗粒形成一个整体,一路在介质中活动,其厚度约为3－10个水分子厚.在牢凝联合水的外围吸引着一部分定向程度较差的水分子层称为松联合水,因为分开粘土颗粒概况较远,他们之间的联合力较小.在松联合水以外的水叫自由水.联合水的密度大,热容小,界电常数小,冰点低等,在物理性质上与自由水不合.粘土和水联合的数量可以用测量修饰热来断定.粘土与这三种水联合的状况与数量将会影响粘土－水体系的工艺机能.在粘土含水量必定的情形下,若联合水削减,则自由水就多,此时粘土胶的体积减小,轻易移动,因而泥浆粘度小,流淌性好;当联合水量多时,水膜厚,利于粘土胶粒间的滑动,则可塑性好.4-7黏土胶粒疏散在水中时,因吸附层与集中层各带有相反的电荷,所以相对移动时两者之间就消失着电位差,这个电位差称电动电位或ζ-电位.其数值对黏土泥浆的稳固性有重要的感化.8-3 大小（1）离子置换才能（2）黏土的ζ-电位（3）泥浆的流淌性（4）泥浆的稳固性（5）黏土的联合水（6）泥浆的触变性（7）泥团的可塑性4-10影响粘土可塑性的身分有哪些？临盆上可以采取什么措施来进步或降低粘土的可塑性以知足成型工艺的须要？（1）含水量,（2）电解质,（3）颗粒大小,（4）黏土的矿物构成,（5）泥料处理工艺,（6）腐殖质含量,添加剂.（9分）工艺措施：泥料经由真空练泥消除气体;经由一准时光陈腐使水分平均;合适的腐殖质含量;添加塑化剂等办法进步瘠性物料的塑化6-1名词解释凝集体系：不含气相或气相可以疏忽的体系.介稳均衡：即热力学非均衡态,能量处于较高状况,经常消失于硅酸盐体系中.连线规矩：将一界线（或其延伸线）与响应的连线（或其延伸线）订交,其交点是该界线上的温度最高点.切线规矩：将界线上某一点所作的切线与响应的连线订交,如交点在连线上,则暗示界线上该处具有共熔性质;如交点在连线的延伸线上,则暗示界线上该处具有转熔性质,远离交点的晶相被回吸.不一致熔熔化合物：是一种不稳固的化合物.加热这种化合物到某一温度便产生分化,分化产品是一种液相和一种晶相,两者构成与化合物构成皆不雷同,故称不一致熔熔化合物.6-5具有不一致熔融二元化合物的二元相图〔图10-12（c）〕在低共熔点E产生如下析晶进程：L A+C,已知E点的B含量为20%,化合物C的B含量为64%.今有C1,C2两种配料,已知C1中B含量是C2中B含量的倍,且在高温熔融冷却析晶时,从该二配估中析出的初相（即达到低共熔温度前析出的第一种晶体）含量相等.请盘算C1,C2的构成..解：设C2中B含量为x, 则C1中B含量为,由题意得：所以C1构成B含量为26％,C2构成B含量为％.6-6 今经由过程试验测得如图6-3所示的各相图,试断定这些相图的准确性.假如有错,请指出错在何处？并解释来由.图6-3解：第一图错,B组元有一个固定的熔点,是以液相线和固相线在B侧应交于一点.第二图错,A.B组元具有一个低共熔点,是以A.B的两条液相线应交于一点.第三图错,析晶进程中,达到共熔点后,体系进入低共熔进程,从液相中析出固溶体α.β,体系进入三相均衡状况,体系的温度不克不及变,是以中央的那条线应与AB平行.第四图错,具有低共熔点的有限固溶体二元体系相图中γ固溶体不成能消失.第五图错,具有转熔点的有限固溶体二元体系相图中γ固溶体不成能消失.6-11 图6-6是一个未完成的具有一个不一致熔化合物并形成固溶体的二元体系相图.请依据已给出的诸点完成此相图的草图.6-7已知A,B两组分构成具有低共熔点的有限固溶体二元相图〔图10-12（i）〕.试依据下列试验数据绘制相图的大致外形：A的熔点为1000℃,B的熔点为700℃.含B为的试样在500℃完整凝固,个中含0.733 mol初相α和（α＋β）共生体.含B为的试样在同一温度下完整凝固,个中含0.4 mol初相α和（α＋β）共生体,而α相总量占晶相总量的50%.试验数据均在达到均衡状况时测定.解：设C点含B为x%,E点含B为y%,D点含B为z%,由题意借助杠杆规矩得关系式：解得：％％％由此可肯定C.D.E三点的地位,从而绘出其草图6-23试剖析图6-11上配料点1.2.3的结晶进程,写出结晶进程的相均衡表达式（标明液.固相构成点的变更及结晶进程各阶段体系中产生的相变更和自由度数的变更）.解：1点冷却析晶进程：2点冷却析晶进程：3点冷却析晶进程：图6-11 图6-126-24图6-12所示为生成一个三元化合物的三元体系相图.（1）断定三元化合物N的性质;（2）标出界线上的温降偏向（转熔界线用双箭头）;（3）指出无变量点K.L.M的性质,并写出相均衡方程;（4）剖析点l.2的结晶进程,写出结晶进程的相均衡表达式.解：（1）N为不一致熔融三元化合物（2）如图所示（3）副△ACN 对应M 低共熔点副△BCN 对应L 低共熔点副△ABN 对应K 单转熔点（4）1的结晶进程：2的结晶进程：影响潮湿的身分有那些？答：⑴固体概况光滑度当真实接触角θ小于90°时,光滑度越大,概况接触角越小,就越轻易潮湿;当θ大于90°,则光滑度越大,越晦气于潮湿.⑵吸附膜吸附膜的消失使接触角增大,起着阻碍感化.7-5 解释吸附的本质？答：吸附是固体概况力场与吸附分子发出的力场互相感化的成果,它是产生在固体上的.依据互相感化力的性质不合,可分为物理吸赞同化学吸附两种.物理吸附：由分子间引力引起的,这时吸附物分子与吸附剂晶格可看作是两个分立的体系.化学吸附：陪同随电子转移的键合进程,这时应把吸附分子与吸附剂晶格作为一个同一的体系来处理.什么是晶界构造？答：晶界构造是指晶界在多晶体中的外形.构造和散布.试比较硅酸盐玻璃与硼酸盐玻璃在构造与机能上的差别.答：构造差别：硅酸盐玻璃：石英玻璃是硅酸盐玻璃的基本.石英玻璃是硅氧四面体[SiO4]以顶角相连而构成的三维架状构造.因为Si—O—Si键角变动规模大,使石英玻璃中[SiO4]四面体分列成无规矩收集构造.SiO2是硅酸盐玻璃中的重要氧化物.硼酸盐玻璃：B和O瓜代分列的平面六角环的B—O团体是硼酸盐玻璃的重要基元,这些环经由过程B—O—B链连成三维收集.B2O3是收集形成剂.这种连环构造与石英玻璃硅氧四面体的不规矩收集不合,任何O—B三角体的四周空间其实不完整被临接的三角体所填充,两个原子接近的可能性较小.机能差别：硅酸盐玻璃：试剂和蔼体介质化学稳固性好.硬度高.临盆办法简略等长处.硼酸盐玻璃：硼酸盐玻璃有某些优良的特征.例如：硼酐是独一能用以制作有接收慢中子的氧化物玻璃;氧化硼玻璃的转化温度比硅酸盐玻璃低得多;硼对中子射线的敏锐度高,硼酸盐玻璃作为原子反响堆的窗口对材料起屏障中子射线的感化.试解释晶粒之间的晶界应力的大小对晶体机能的影响？答：两种不合热膨胀系数的晶相,在高温燃烧时,两个相完整密合接触,处于一种无应力状况,但当它们冷却时,因为热膨胀系数不合,压缩不合,晶界中就会消失应力.晶界中的应力大则有可能在晶界上消失裂纹,甚至使多晶体决裂,小则保持在晶界内.牢凝构造水吸附在黏土矿物层间及概况的定向水分子层,它与黏土胶粒形成整体并一路移动松构造水黏土概况定向分列过度到非定向分列的水层,它处于胶粒的集中含水量低,黏度小而流淌度大的性质..一级相变：体系由一相变成另一相时,如两相的化学势相等但化学势的一级偏微商(一级导数)不相等的称为一级相变.二次再结晶：是液相自力析晶：是在转熔进程中产生的,因为冷却速度较快,被收受接管的晶相有可能会被新析出的固相包裹起来,使转熔进程不克不及持续进行,从而使液相进行另一个单独的析晶进程,就是液相自力析晶五相图剖析(20分)1划分副三角形;（见图）(4分)2标出各条界线上的温度变更偏向（见图）;(4分)3断定各无变点的性质;E点为低共熔点,P为转熔点(4分)4写出各无变点的均衡反响式;L E=A+B+S L P+A=B+S(2分)5写出构成为M点的熔体析晶的旅程;(见图中线路) (6分)1影响集中的身分？（1）化学键（1）化学键（2）缺点（3）温度（4）杂质（5）集中物资的性质和集中介质的构造2烧结的重要传质方法有那些?剖析产生的原因是什么? （8分）答：烧结初期,晶界上气孔数量许多,此时气孔阻拦晶界移动,Vb=0.）烧结中.后期,温度掌握恰当,气孔逐渐削减.可以消失Vb=Vp,此时晶界带动气孔以正常速度移动,负气孔保持在晶界上,气孔可以应用晶界作为空位传递的快速通道而敏捷汇集或消掉.持续升温导致Vb》Vp,晶界超出气孔而向曲率中间移动,气孔包入晶体内部,只能经由过程体积集中消除,这是十分艰苦的.从实现致密化目标斟酌,晶界应带动气孔以正常速度移动,负气孔保持在晶界上,气孔可以应用晶界作为空位传递的快速通道而敏捷汇集或消掉.（1分）掌握办法：掌握温度,参加外加剂等.3影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的身分有哪些？解：影响形成置换型固溶体影响身分：（1）离子尺寸：15%纪律：1.（R1-R2）/R1>15%不持续.2.<15%持续.3.>40%不克不及形成固熔体.（2）离子价：电价雷同,形成持续固熔体. （ 3）晶体构造身分：基质,杂质构造雷同,形成持续固熔体.（4）场强身分.（5）电负性：差值小,形成固熔体.差值大形成化合物.影响形成间隙型固溶体影响身分：（1）杂质质点大小：即添加的原子愈小,易形成固溶体,反之亦然.（2）晶体（基质）构造：离子尺寸是与晶体构造的关系亲密相干的,在必定程度上来说,构造中央隙的大小起了决议性的感化.一般晶体中闲暇愈大,构造愈松散,易形成固溶体.（3）电价身分：外来杂质原子进人世隙时,必定引起晶体构造中电价的不服衡,这时可以经由过程生成空位,产生部分代替或离子的价态变更来保持电价均衡.4试剖析形成固溶体后对晶体性质的影响.解：影响有：（1）稳固晶格,阻拦某些晶型改变的产生;（2）活化晶格,形成固溶体后,晶格构造有必定畸变,处于高能量的活化状况,有利于进行化学反响;（3）固溶强化,溶质原子的溶入,使固溶体的强度. 硬度升高;（4）形成固溶体后对材料物理性质的影响：固溶体的电学.热学.磁学等物理性质也随成分而持续变更,但一般都不是线性关系.固溶体的强度与硬度往往高于各组元,而塑性则较低,5影响陶瓷烧结的重要身分有哪些？答：1.影响陶瓷烧结的重要身分有：（1）原始粉料的粒度;（2）外加剂的感化;（3）烧结温度与保温时光;（4）盐类的选择及煅烧前提;（5）氛围的影响;（6）成型压力。
无机材料科学基础教程(第二版)课后答案
无机材料科学基础教程(第二版)课后答案-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1第一章晶体几何基础1-1 解释概念：等同点：晶体结构中，在同一取向上几何环境和物质环境皆相同的点。
空间点阵：概括地表示晶体结构中等同点排列规律的几何图形。
结点：空间点阵中的点称为结点。
晶体：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。
对称：物体相同部分作有规律的重复。
对称型：晶体结构中所有点对称要素（对称面、对称中心、对称轴和旋转反伸轴）的集合为对称型，也称点群。
晶类：将对称型相同的晶体归为一类，称为晶类。
晶体定向：为了用数字表示晶体中点、线、面的相对位置，在晶体中引入一个坐标系统的过程。
空间群：是指一个晶体结构中所有对称要素的集合。
布拉菲格子：是指法国学者A.布拉菲根据晶体结构的最高点群和平移群对称及空间格子的平行六面体原则，将所有晶体结构的空间点阵划分成14种类型的空间格子。
晶胞：能够反应晶体结构特征的最小单位。
晶胞参数：表示晶胞的形状和大小的6个参数（a、b、c、α 、β、γ ）. 1-2 晶体结构的两个基本特征是什么哪种几何图形可表示晶体的基本特征解答：⑴晶体结构的基本特征：①晶体是内部质点在三维空间作周期性重复排列的固体。
②晶体的内部质点呈对称分布，即晶体具有对称性。
⑵14种布拉菲格子的平行六面体单位格子可以表示晶体的基本特征。
1-3 晶体中有哪些对称要素，用国际符号表示。
解答：对称面—m，对称中心—1，n次对称轴—n，n次旋转反伸轴—n螺旋轴—ns ，滑移面—a、b、c、d1-5 一个四方晶系的晶面，其上的截距分别为3a、4a、6c，求该晶面的晶面指数。
解答：在X、Y、Z轴上的截距系数：3、4、6。
截距系数的倒数比为：1/3:1/4:1/6=4:3:2晶面指数为：（432）补充：晶体的基本性质是什么与其内部结构有什么关系解答：①自限性：晶体的多面体形态是其格子构造在外形上的反映。
②均一性和异向性：均一性是由于内部质点周期性重复排列，晶体中的任何一部分在结构上是相同的。
无机材料科学基础教程(第二版)课后答案
第一章晶体几何基础1-1 解释概念：等同点：晶体结构中，在同一取向上几何环境和物质环境皆相同的点。
空间点阵：概括地表示晶体结构中等同点排列规律的几何图形。
结点：空间点阵中的点称为结点。
晶体：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。
对称：物体相同部分作有规律的重复。
对称型：晶体结构中所有点对称要素（对称面、对称中心、对称轴和旋转反伸轴）的集合为对称型，也称点群。
晶类：将对称型相同的晶体归为一类，称为晶类。
晶体定向：为了用数字表示晶体中点、线、面的相对位置，在晶体中引入一个坐标系统的过程。
空间群：是指一个晶体结构中所有对称要素的集合。
布拉菲格子：是指法国学者 A.布拉菲根据晶体结构的最高点群和平移群对称及空间格子的平行六面体原则，将所有晶体结构的空间点阵划分成14种类型的空间格子。
晶胞：能够反应晶体结构特征的最小单位。
晶胞参数：表示晶胞的形状和大小的6个参数（a、b、c、α 、β、γ ）.1-2 晶体结构的两个基本特征是什么？哪种几何图形可表示晶体的基本特征？解答：⑴晶体结构的基本特征：①晶体是内部质点在三维空间作周期性重复排列的固体。
②晶体的内部质点呈对称分布，即晶体具有对称性。
⑵14种布拉菲格子的平行六面体单位格子可以表示晶体的基本特征。
1-3 晶体中有哪些对称要素，用国际符号表示。
解答：对称面—m，对称中心—1，n次对称轴—n，n次旋转反伸轴—n螺旋轴—ns ，滑移面—a、b、c、d1-5 一个四方晶系的晶面，其上的截距分别为3a、4a、6c，求该晶面的晶面指数。
解答：在X、Y、Z轴上的截距系数：3、4、6。
截距系数的倒数比为：1/3:1/4:1/6=4:3:2晶面指数为：（432）补充：晶体的基本性质是什么？与其内部结构有什么关系？解答：①自限性：晶体的多面体形态是其格子构造在外形上的反映。
②均一性和异向性：均一性是由于内部质点周期性重复排列，晶体中的任何一部分在结构上是相同的。
异向性是由于同一晶体中的不同方向上，质点排列一般是不同的，因而表现出不同的性质。
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第一章晶体几何基础1- 1 解释概念：等同点：晶体结构中，在同一取向上几何环境和物质环境皆相同的点。
空间点阵：概括地表示晶体结构中等同点排列规律的几何图形。
结点：空间点阵中的点称为结点。
晶体：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。
对称：物体相同部分作有规律的重复。
对称型：晶体结构中所有点对称要素（对称面、对称中心、对称轴和旋转反伸轴）的集合为对称型，也称点群。
晶类：将对称型相同的晶体归为一类，称为晶类。
晶体定向：为了用数字表示晶体中点、线、面的相对位置，在晶体中引入一个坐标系统的过程。
空间群：是指一个晶体结构中所有对称要素的集合。
布拉菲格子：是指法国学者A. 布拉菲根据晶体结构的最高点群和平移群对称及空间格子的平行六面体原则，将所有晶体结构的空间点阵划分成14 种类型的空间格子。
晶胞：能够反应晶体结构特征的最小单位。
晶胞参数：表示晶胞的形状和大小的6个参数（a、b、c、a、B、丫）•1- 2 晶体结构的两个基本特征是什么？哪种几何图形可表示晶体的基本特征？解答：⑴晶体结构的基本特征：①晶体是内部质点在三维空间作周期性重复排列的固体。
②晶体的内部质点呈对称分布，即晶体具有对称性。
⑵14种布拉菲格子的平行六面体单位格子可以表示晶体的基本特征。
1- 3 晶体中有哪些对称要素，用国际符号表示。
解答：对称面一m对称中心一1，n次对称轴一n，n次旋转反伸轴一n 螺旋轴—ns ，滑移面—a、b、c、d1- 5 一个四方晶系的晶面，其上的截距分别为3a、4a、6c,求该晶面的晶面指数。
解答：在X、Y、Z 轴上的截距系数：3、4、6。
截距系数的倒数比为：1/3:1/4:1/6=4:3:2晶面指数为：（432）补充：晶体的基本性质是什么？与其内部结构有什么关系？解答：①自限性：晶体的多面体形态是其格子构造在外形上的反映。
②均一性和异向性：均一性是由于内部质点周期性重复排列，晶体中的任何一部分在结构上是相同的。
异向性是由于同一晶体中的不同方向上，质点排列一般是不同的，因而表现出不同的性质。
无机陆佩文课后答案无机材料科学基础课后答案
无机陆佩文课后答案无机材料科学基础课后答案导读：就爱阅读网友为您分享以下“无机材料科学基础课后答案”的资讯，希望对您有所帮助，感谢您对的支持!4-19试简述哪些物质可以形成非晶态固体（NCS）？形成（NCS）的手段有哪些？可以用什么实验方法研究NCS结构？解：熔体和玻璃体可以形成非晶态固体。
将熔体和玻璃体过冷可以得到非晶态固体。
4-20试简述淬火玻璃与退火玻璃在结构与性能上有何差异？解：消除和均衡由温度梯度产生的内应力的玻璃为退火玻璃，这类玻璃不易碎裂且切割方便。
淬火处理是将制品加热至接近其软化温度，使玻璃完全退火，然后进行迅速冷却(淬火处理)。
因此产生均匀的内应力，从而使玻璃表面产生预加压应力，增加了抗弯、抗冲击的抗扭曲变形的能力。
4-21以下三种物质，哪个最容易形成玻璃？哪个最不容易形成玻璃，为什么？（1）Na2O·2SiO2；（2）Na2O·SiO2；（3）NaCl解：（1）最容易形成玻璃，（3）最不容易形成玻璃。
经计算可知R1=2.5，R2=3，Y1=3，Y2=2Y1>Y2，高温下（1）粘度大，容易形成玻璃，NaCl不具备网络结构，为典型的离子晶体很难形成玻璃。
4-22查阅下列系统的粘度和Tg/TM等有关数据，试判断下列系统形成玻璃可能性的顺序。
（1）GeO2·SiO2，以100℃/s冷却；（2）GeO2·SiO2气相沉积在0℃SiO2基板上；（3）金属金气相沉积在0℃铜基板上；（4）A12O3气相沉积在0℃A12O3基板上；（5）液态硫以1℃/s冷却；6（6）液态金以10℃/s冷却；（7）气态NaCl在0℃A12O3基板上冷却；（8）液态ZnCl2以100℃/s冷却。
解：略。
4-23若将10mol％Na2O加入到SiO2中去，计算O∶Si比例是多少？这样一种配比有形成玻璃趋向吗？为什么？解：，这种配比有形成玻璃的趋向，因为此时结构维持三维架状结构，玻璃的粘度还较大，容易形成玻璃。
无机材料科学基础习题解答1
解得：x=5.1 y=79.9
z=94.9
8－3 如果液态中形成一个边长为a的立方体晶核时，其自由焓G 将写成什么形式？求出此时晶核的临界立方体边长 aK 和临界核化 自由焓Ga，并8－2题比较，那一种形状的G大，为什么？ 解：
G 6a2 . a 3 .GV
G 对G求极值得： 0 a 即： 12aK 3aK GV 0
LV＝900mN/m SL＝600mN/m 70.520 SV SL LV cos
＝600＋900×cos70.520
＝901mN/m`
( 2)已知＝600，求： SS
SS＝2 SV cos
2 600 2 901 cos 2 1559mN / m
19 n － 2.8 1.602 10－ -4 exp( ) 1 . 70 10 在1873K时， N 2 1.38 10－23 1873 . (b) 2Y F3 ( S ) CaF 6FF 2YCa VCa
2
由此可知 VCa
而在1873K时 VCa
5.5eV，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度？
2－6 (a) 在CaF2晶体中，Frankel缺陷形成能为2.8eV，Schttky缺陷的生成能为
(b) 如果CaF2晶体中，含有10－6的YF3杂质，则在1600℃时， CaF2晶体中是热 缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。
解：(a) 由题可知， Frankel缺陷形成能 < Schttky缺陷的生成能 n － E exp( ) 由 知， N 2 KT Frankel缺陷浓度高，因而 是主要的。 n －2.8 1.602 10－19 －24 exp( ) ＝ 2.06 10 在298K时， N 2 1.38 10－23 298
无机材料科学基础答案
1、熔体的概念：不同聚合程度的各种聚合物的混合物硅酸盐熔体的粘度与组成的关系（决定硅酸盐熔体粘度大小的主要因素是硅氧四面体网络连接程度）在熔体中加入LiO2、Na2O 、K2O 和BaO 、PbO 等，随加入量增加，粘度显着下降。
在含碱金属的硅酸盐熔体中，当Al2O3/Na2O ≤1时，用Al2O3代替SiO2可以起“补网”作用，从而提高粘度。
一般加入Al2O3、SiO2和ZrO2有类似的效果。
流动度为粘度的倒数，Φ＝粘度的理论解释：绝对速度理论η＝η０exp(ΔE/kT)自由体积理论＝B exp ［ ］＝Ａexp( )过剩熵理论 ＝ Cexp ［ ］ ＝ Cexp （ ）2、非晶态物质的特点 ：近程有序，远程无序3、玻璃的通性(1)各向同性（若有应力，为各向异性） （2）介稳性（3）熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性(4)、熔融态向玻璃态转化时其物化性质随温度变化的连续性4、 Tg 、Tf , 相对应的粘度和特点钠钙硅酸盐熔体粘度与温度关系表明：熔融温度范围内，粘度为50~500dPa·s 。
工作温度范围粘度较高，约103~107dPa·s 。
退火温度范围粘度更高，约~ dPa·s 。
Tg-脆性温度、退火温度，Tf-软化温度、可拉丝的最低温度 5、单键强度 > 335 kJ/mol(或80 kcal/mol)的氧化物——网络形成体。
单键强度 < 250 kJ/mol(或60 kcal/mol)的氧化物——网络变性体。
在250～335 kJ/mol 为——中间体，其作用介于玻璃的网络形成体和网络变性体之间。
6、玻璃形成的热力学观点：熔体是物质在TM 以上存在的一种高能状态。
据随温度降低，熔体释放能量大小不同，冷却途径分为结晶化,玻璃化，分相ΔGv 越大析晶动力越大，越不容易形成玻璃。
ΔGv 越小析晶动力越小，越容易形成玻璃。
玻璃形成的动力学观点：)(00T T KV -α0T T B-)(0T T C D P -∆0T T B-η1过冷度增大，熔体质点动能降低，有利于质点相互吸引而聚结和吸附在晶核表面，有利于成核。
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1、熔体的概念:不同聚合程度的各种聚合物的混合物硅酸盐熔体的粘度与组成的关系(决定硅酸盐熔体粘度大小的主要因素就是硅氧四面体网络连接程度)在熔体中加入LiO2、Na2O 、K2O 与BaO 、PbO 等,随加入量增加,粘度显著下降。
在含碱金属的硅酸盐熔体中,当Al2O3/Na2O ≤1时,用Al2O3代替SiO2可以起“补网”作用,从而提高粘度。
一般加入Al2O3、SiO2与ZrO2有类似的效果。
流动度为粘度的倒数,Φ＝粘度的理论解释:绝对速度理论η＝η０exp(ΔE/kT)自由体积理论η＝B exp ［ ］＝Ａexp( )过剩熵理论η ＝ Cexp ［ ＝ Cexp( )2、非晶态物质的特点 :近程有序,远程无序3、玻璃的通性(1)各向同性(若有应力,为各向异性) (2)介稳性(3)熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性(4)、熔融态向玻璃态转化时其物化性质随温度变化的连续性 4、 Tg 、Tf , 相对应的粘度与特点钠钙硅酸盐熔体粘度与温度关系表明:熔融温度范围内,粘度为50~500dPa·s 。
工作温度范围粘度较高,约103~107dPa·s 。
退火温度范围粘度更高,约1012、5~1013、5 dPa·s 。
Tg-脆性温度、退火温度,Tf-软化温度、可拉丝的最低温度 5、单键强度 > 335 kJ/mol(或80 kcal/mol)的氧化物——网络形成体。
单键强度 < 250 kJ/mol(或60 kcal/mol)的氧化物——网络变性体。
在250～335 kJ/mol 为——中间体,其作用介于玻璃的网络形成体与网络变性体之间。
6、玻璃形成的热力学观点:熔体就是物质在TM 以上存在的一种高能状态。
据随温度降低,熔体释放能量大小不同,冷却途径分为结晶化,玻璃化,分相ΔGv 越大析晶动力越大,越不容易形成玻璃。
ΔGv 越小析晶动力越小,越容易形成玻璃。
玻璃形成的动力学观点:过冷度增大,熔体质点动能降低,有利于质点相互吸引而聚结与吸附在晶核表面,有利于成核。
过冷度增大,熔体粘度增加,使质点移动困难,难于从熔体中扩散到晶核表面,不利于晶核长大。
过冷度与成核速率Iv 与晶体生长速率u 必有一个极值。
玻璃形成的结晶化学观点:(1)、键强(孙光汉理论) 熔点低的氧化物易于形成玻璃 (2)、键型 三种纯键型在一定条件下都不能形成玻璃。
)(00T T KV -α0T T B-)(0T T C D P -∆0T T B-η1离子共价混合键,金属共价混合键(重要因素:共价因素与强的极化作用)当离子键向共价键过渡,离子共价混合键,主要在于有SP电子形成的杂化轨道,并构成σ键与π键,通过强烈的极化作用,这种混合键既具有离子键易改变键角、易形成无对称变形的趋势,有利于造成玻璃的远程无序;又有共价键的方向性与饱与性,不易改变键长与键角的倾向,造成玻璃的近程有序,因此容易形成玻璃。
7、玻璃的结构学说(二种玻璃结构学说的共同之处与不同之处)晶子学说的要点:意义:揭示了玻璃的微不均匀性,描述了玻璃结构近程有序的特点。
不足之处:晶子尺寸太小,无法用X射线检测,晶子的含量、组成也无法确知。
无规则网络学说要点:意义:说明了玻璃结构宏观上就是均匀的。
解释了结构上就是远程无序的,揭示了玻璃各向同性等性质。
不足之处:对分相研究不利,不能完满解释玻璃的微观不均匀性与分相现象两种假说各具优缺点,两种观点正在逐步靠近。
统一的瞧法为玻璃就是具有近程有序、远程无序结构特点的无定形物质。
♥晶子假说着重于玻璃结构的微不均匀与有序性。
♥无规则网络学说着重于玻璃结构的无序、连续、均匀与统计性。
8、玻璃的结构参数根据玻璃类型确定:Z; 先计算:R; 再计算:X、Y(注意网络中间体Al2O3在其中的作用,以及比较复杂成分的结构参数计算)描述硅酸盐玻璃结构有四个基本参数X－每个多面体中Onb平均数,Y－每个多面体中Ob平均数,Z－每个多面体中O总数,R－玻璃中O总数／网络形成离子总数。
X+Y=Z X+1/2Y=R 或X=2R-Z Y=2Z-2R每个多面体中的O2-总数Z往往已知(硅酸盐与磷酸盐玻璃Z=4、硼酸盐玻璃Z=3)。
R为O/Si比,能描述硅酸盐玻璃的网络连接特点,可据玻璃组成计算出;之后可确定X与Y值。
9、硼的反常现象在硅酸盐Na2O－SiO2系统中:1)当B2O3含量较少时,Na2O/ B2O3>1,结构中“游离”氧充足,B3＋以[BO4]四面体状态加入到[SiO4]四面体网络,将断开的网络重新连接起来,结构趋于紧密,粘度随含量升高而增加;2)当Na2O/ B2O3 约为1时(B2O3含量约为15％),B3＋形成[BO4]四面体最多,粘度达到最高点。
3)B2O3含量继续增加,较多量的B2O3引入使Na2O/ B2O3<1,“游离”氧不足,B3＋开始处于层状[BO3]中,使结构趋于疏松,粘度又逐步下降。
1.热力学在凝聚态体系中应用的特点:化学反应过程的方向性,过程产物的稳定性与生成序,经典热力学应用的局限性2、热力学应用计算方法: 1)经典法2)Φ函数法3、纯固相参与的固相反应:给定原料配比条件下,各反应自由能∆G与温度间的关系,及其对固相反应的分析应用。
4、伴有熔体参与的固相反应5、了解金属氧化物的高温稳定性1、相律以及相图中的一些基本概念相、独立组分、自由度等2、水型物质与硫型物质相图的特点(固液界线的斜率？)3、单元系统相图中亚稳区域的特点4、SiO2相图中的多晶转变(重建型转变、位移型转变)5、一致熔化合物与不一致熔化合物的特点6、形成连续固溶体的二元相图的特点(没有二元无变量点)7、相图的坐标系统由什么来决定(相平衡系统中的最大自由度)8、界线、连线的概念,以及她们的关系9、等含量规则、等比例规则、背向规则、杠杆规则、连线规则、切线规则、重心规则。
10、独立析晶(非平衡析晶)11、三元相图析晶路径的分析过程与方法(要熟练掌握)判断化合物的性质划分副三角形标出界线上的温度走向与界线的性质确定无变量点的性质分析具体的析晶路程1、固体中扩散的特点➢固体质点之间作用力较强,开始扩散温度较高,但远低于熔点;➢固体就是凝聚态,质点以一定方式堆积,质点迁移必须越过势垒,扩散速率较低,迁移自由程约为晶格常数大小;晶体中质点扩散有各向异性。
2、菲克定律(宏观现象)菲克第一定律:稳态扩散; 菲克第二定律:不稳态扩散3、扩散系数就是一个什么样的参数4、扩散推动力(化学势梯度)5、扩散系数的一般热力学关系式6、质点的扩散方式()易位扩散(1)两个相邻结点位置上的质点直接交换位置进行迁移。
环转易位扩散(2)几个结点位置上的质点以封闭的环形依次交换位置进行迁移。
空位扩散(3)质点从结点位置上迁移到相邻的空位中,在这种扩散方式中,质点的扩散方向就是空位扩散方向的逆方向。
间隙扩散(4):间隙质点穿过晶格迁移到另一个间隙位置。
准间隙扩散(5):间隙质点从间隙位置迁到结点位置,并将结点位置上的质点撞离结点位置而成为新的间隙质点。
7、本征扩散、非本征扩散,及其相应的扩散系数D产生本征扩散与非本征扩散的原因,分析、计算➢ 由晶体内原子热振动引起。
其缺陷浓度取决于温度的高低。
由这类点缺陷引起的扩散称本征扩散。
➢ 由于掺入与晶体中离子不等价的杂质离子而产生的掺杂点缺陷。
由此类缺陷引起的扩散称非本征扩散。
8、萤石结构的ZrO2中Zr4+与O2-哪个扩散的活化能大？(Zr4+缺陷方程的书写) 9、固相反应的定义广义:凡就是有固相参与的化学反应,都可称为固相反应 狭义:固体与固体间发生化学反应生成新的固体产物的过程 泰曼温度或烧结温度:固相反应开始的温度远低于反应物的熔点或系统的低共熔温度,通常相当于一种反应物开始呈现显著扩散作用的温度 10、固相反应的转化率参与反应的一种反应物,在反应过程中被反应了的体积分数11、固相反应的一般动力学关系(反应的总阻力=各个分阻力之与) 固相反应总速度与各个反应速度之间关系:(反应速度的倒数为反应阻力--串联方式)12、固相反应的特点 (13、杨德尔方程 G ＜0、3,可提供选择 的原料中选择什么原❖ 反应物化学组成与结构的影响:反应物的化学组成 , 反应物的结构及活性 , 反应物的比例 ❖ 反应物颗粒尺寸及分布的影响 ❖ 反应温度、压力与气氛的影响 ❖ 矿化剂及其她影响因素的影响 1、相变的概念(相的概念等)➢ 指在一定外界条件下,体系中发生的从一相到另一相的变化过程。
相:系统中物理与化学性质相同而且完全均匀的一部分。
2、相变的分类按热力学分类 : 一级相变、二级相变。
按相变发生的方式分类 : 成核-生长型相变; 连续型相变,如斯宾那多(Spinodal)分解 按质点迁移特征分类 :扩散型相变;无扩散型相变,如多晶转变、马氏体转变3、一级相变 : 相变前后若两相的化学势相等,但化学势的一级偏微商(一阶导数)不等的相变。
特征:相变时有相变潜热S 与体积V 的突变二级相变 : 相变时两相的化学势及一级偏微商相等,但二级偏微商不等。
特征:相变时V 、S 无突变,恒压热容Cp 、等温压缩系数β、等压膨胀系数α突变。
4、固态相变马氏体相变 : 就是指钢中的奥氏体转变为马氏体的相变。
特点 : 1) 结晶学特征:马氏体就是沿母相的习性平面生长并与奥氏体母相保持一定的取向关系,形成共格晶界。
()()3132111G G K J---=()()3131111G G K dt dG K---'=2) 相变时不发生扩散,原子只做有规则的重排而不进行扩散。
3) 马氏体转变速度很快,有时速度高达声速。
4) 马氏体相变没有一个特定的温度,而就是在一个温度范围内进行。
有序－无序相变: 随温度升降而出现低温有序与高温无序的可逆转变称为有序-无序转变。
只要在高于0K的温度下,质点的热振动会使其位置与方向均发生变化,从而产生位置与方向的无序性。
5、相变过程中的亚稳态理论上应发生相变而实际上不能发生相转变的区域(阴影区)称亚稳区。
6、晶核的形成条件、临界晶核rk。
(要有△T)❑临界晶核半径rK :新相可以长大而不消失的最小晶核半径。
r < rK ,为晶胚:不能稳定成长的新相区域r > rK ,为晶核:可以稳定成长的新相区域7、影响成核速率的因素:核坯的数目、质点加到核坯上的速率I = P·D8、均匀成核、非均匀成核,选择成核剂的要求。
均匀成核:晶核从均匀的单相熔体中产生的几率处处就是相同的。
非均匀成核:借助于表面、界面、微粒裂纹、器壁以及各种催化位置等而形成晶核的过程。
9、晶体生长速率物质扩散到晶核表面的速度物质由液态结构转变为晶体结构的速度10、成核与晶体生长相比,需要更大的△T,以及析晶过程分析转变三阶段: 诱导期(核少,IV影响较大)自动催化期( 核多,u影响较大)相变后期,转化率达100％。