无机材料物理化学作业答案
材料物理化学试卷及答案总结
模拟试卷一一、解释下列问题(30分每题５分)１、非均相成核：母液中存在某界面(空位、杂质、位错），成核会优先在界面上进行，这种成核系统为非均相成核.2、非稳定扩散:扩散过程中任一点浓度随时间变化。
3、无序扩散:无化学位梯度、浓度梯度、无外场推动力,由热起伏引起的扩散。
质点的扩散是无序的、随机的.４、烧结宏观定义:粉体在一定温度作用下,发生团结，使气孔率下降,致密度提高,强度增大,晶粒增长,这种现象即为烧结。
5、互扩散推动力:化学位梯度。
二、分析说明:为什么非均相成核比均相成核更易进行?(10分)因为:△G＃c=△G c。
f(θ）并且：ｆ(θ）＝（２＋ＣＯSθ）(1— CＯSθ）2／4,当:θ=９０度时，f（θ）=(２+COSθ）（1—CＯSθ)２／４=(2＋０)（1—０）2/4=２／4＝1/2，所以：△G＃ｃ=△Gｃ。
f(θ）=1／2.△Gc，即:非均相成核所需能量是均相成核的一半,杂质存在有利成核。
三、说明下列问题（20分）1、相变过程的推动力:相变推动力为过冷度(过热度）的函数,相平衡理论温度与系统实际温度之差即为相变过程的推动力。
ΔG=ΔH—TΔH/T0=ΔHT0—T/T0=ΔH。
ΔT／T0式中：T0——相变平衡温度，ΔH—-相变热,T－—－任意温度.自发反应时：ΔG〈0,即ΔＨ。
ΔT/T0＜0相变放热（凝聚,结晶):ΔH〈0 则须：ΔT〉0，T0〉Ｔ，过冷,即实际温度比理论温度要低,相变才能自发进行。
相变吸热（蒸发,熔融）:ΔＨ〉０,ΔＴ〈0 , T０<Ｔ，过热.即实际温度比理论温度要高，相变才能自发进行.２、说明斯宾那多分解相变和成核—生长相变的主要区别？组成变-不变；相分布和尺寸有规律—无规律;相颗粒高度连续性非球型—连续性差的球型四、说明下列问题（20分）１、什么是马氏体相变?说明其相变的特点?钢淬火时得到的一种高硬度结构的变化过程。
特点:具有剪切均匀整齐性、不发生原子扩散、相变速度快可达声速、相变有一定范围．2、说明影响固相反应的因素？反应物化学组成与结构的影响；颗粒度和分布影响；反应温度、压力、气氛影响;矿化剂的影响.五、说明影响扩散的因素？（20分)化学键:共价键方向性限制不利间隙扩散,空位扩散为主．金属键离子键以空位扩散为主，间隙离子较小时以间隙扩散为主.缺陷:缺陷部位会成为质点扩散的快速通道,有利扩散。
《无机材料物理性能》课后习题答案
《材料物理性能》第一章材料的力学性能1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1-5一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa)，试计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。
解：令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。
则有当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。
0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =⨯==-σ名义应力0851.0100=-=∆=A A l l ε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =⨯==-σ真应力)(2.36505.08495.03802211GPa V E V E E H =⨯+⨯=+=上限弹性模量)(1.323)8405.038095.0()(112211GPa E V E V E L =+=+=--下限弹性模量1-11一圆柱形Al 2O 3晶体受轴向拉力F ，若其临界抗剪强度τf 为135 MPa,求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小拉力值，并求滑移面的法向应力。
解：1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。
解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程：V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程：以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，我们会用到用多个弹簧和多个黏壶通过串并联组合而成的复杂模型。
《无机材料物理性能》课后习题答案
《材料的理俊能》第一章材料的力学性能1- 1 一圆杆的直径为2 • 5 mmx 长度为2 5 cm 并受到450 0 N 的轴向拉力，若直 径拉细至2.4mm,且拉伸变形后圆杆的体积不变，求在此拉力下的真应力、真应变、 名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：F 4500真应力帀=—= ---------- ---- -7- = 995 (MPa)A 4.524 xlO -6I A 9 52真应变= In 丄=In ―- = In ' = 0.0816l 0 A 2.4' F 4500名义应力b =——=——: --------- =917(MPa)A) 4.909 xlO"6名义应变 £ = — = ^-\ = 0.0851/o A由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1・5—陶瓷含体积百分比为95%的AMA (E 二38 0 GPa)和5 %的玻璃相(E 二 34 GP0试计算其上限和下限弾性模量。
若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弾性模量。
解：令 Ei=3 8 0GPa, E :=8 4GPa, Vx^O.95, V 2=0. 0 5。
则有上限弹性模量 E H =EM+ E 2V 2 =380X 0.95 +84x 0.05 = 365.2{GPa) = 323・l(GPa) 当该陶瓷含有5%的气孔时，将P 二0・05代入经验计算公式E=E 0 (1-1. 9P +0.9P 2)可得，其上.下限弹性模量分别变为331.3 GP&和293. 1 GPa o下限弹性模量£厶=世+哎］38084此拉力下的法向应力为 b J" 7小)」竺6(尸=]12% 1 o'(內)=112(MPo)0.00152^/COS 60°1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t =0, t =oo fU t = r 时的纵坐标表达式。
南京工业大学无机材料物理性能习题与答案2013年考试必备
<无机材料物理性能>习题与答案一、填空题（每题2分，共36分）1、电子电导具有霍尔效应，离子电导具有电解效应，从而可以通过这两种效应检查材料中载流子的类型。
2、电导率的一般表达式为∑=∑=iiiiiqnμσσ。
其各参数n i、q i和μi的含义分别是载流子的浓度、载流子的电荷量、载流子的迁移率。
3、离子晶体中的电导主要为离子电导。
可以分为两类：固有离子电导（本征电导）和杂质电导。
在高温下本征电导特别显著，在低温下杂质电导最为显著。
4、电子电导时，载流子的主要散射机构有中性杂质的散射、位错散射、电离杂质的散射、晶格振动的散射。
5、电流吸收现象主要发生在离子电导为主的陶瓷材料中。
电子电导为主的陶瓷材料，因电子迁移率很高，所以不存在空间电荷和吸收电流现象。
6、导电材料中载流子是离子、电子和空位。
7. 固体材料质点间结合力越强，热膨胀系数越小。
8. 非晶体的导热率（不考虑光子导热的贡献）在所有温度下都比晶体的小。
在高温下，二者的导热率比较接近。
9. 固体材料的热膨胀的本质为：点阵结构中的质点间平均距离随着温度升高而增大。
10. 无机材料的热容与材料结构的关系不大，CaO和SiO2的混合物与CaSiO3 的热容-温度曲线基本一致。
11. 晶体结构愈复杂，晶格振动的非线性程度愈大。
格波受到的散射大，因此声子的平均自由程小，热导率低。
12、波矢和频率之间的关系为色散关系。
13、对于热射线高度透明的材料，它们的光子传导效应较大，但是在有微小气孔存在时，由于气孔与固体间折射率有很大的差异，使这些微气孔形成了散射中心，导致透明度强烈降低。
14、大多数烧结陶瓷材料的光子传导率要比单晶和玻璃小1～3数量级，其原因是前者有微量的气孔存在，从而显著地降低射线的传播，导致光子自由程显著减小。
15、当光照射到光滑材料表面时，发生镜面反射；当光照射到粗糙的材料表面时，发生漫反射。
16、作为乳浊剂必须满足：具有与基体显著不同的折射率，能够形成小颗粒。
无机材料物理化学习题及解答
第一章 晶体结构缺陷习题与解答1.1 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。
1.2试述晶体结构中点缺陷的类型。
以通用的表示法写出晶体中各种点缺陷的表示符号。
试举例写出CaCl 2中Ca 2+置换KCl 中K +或进入到KCl 间隙中去的两种点缺陷反应表示式。
解：晶体结构中的点缺陷类型共分：间隙原子、空位和杂质原子等三种。
在MX 晶体中，间隙原子的表示符号为M I 或X I ；空位缺陷的表示符号为：V M 或V X 。
如果进入MX 晶体的杂质原子是A ，则其表示符号可写成：A M 或A X （取代式）以及A i （间隙式）。
当CaCl 2中Ca 2+置换KCl 中K +而出现点缺陷，其缺陷反应式如下：CaCl 2−→−KCl •K Ca +'k V +2Cl ClCaCl 2中Ca 2+进入到KCl 间隙中而形成点缺陷的反应式为：CaCl 2−→−KCl••i Ca +2'k V +2Cl Cl1.3在缺陷反应方程式中，所谓位置平衡、电中性、质量平衡是指什么？解：位置平衡是指在化合物M a X b 中，M 格点数与X 格点数保持正确的比例关系，即M ：X=a ：b 。
电中性是指在方程式两边应具有相同的有效电荷。
质量平衡是指方程式两边应保持物质质量的守恒。
1.4（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Al 2O 3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。
无机材料物理化学试题资料
无机材料物理化学试题1一、填空题（每空1分，共20分）1.晶体结构中的热缺陷有 和 二类。
2.三T 图中三个T 代表 、 和 。
3.玻璃具有下列通性： 、 、 和 。
4.固体中质点扩散的推动力是 ，液－固相变过程的推动力是 ，烧结过程的推动力是 。
5.试验测得NaCl 的扩散系数与温度关系如图所 示，直线（1）属 扩散，直线（2） 属 扩散；如果提高NaCl 的纯度， 两直线的转折点向 方向移动。
6. 组成Na 2O . 1/2Al 2O 3 . 2SiO 2的玻璃中氧多面体平均非桥氧数为－－－－。
7．在硅酸盐熔体中，当以低聚物为主时，体系的粘度 、析晶能力 。
8. 写出缺陷反应式二．（10分）已知O 2溶解在FeO 晶体中形成贫铁氧化物Fe 1-X 的反应如下：试用扩散的微观理论推导Fe 2＋的扩散系数D Fe2＋与氧分压P O2的关系式。
三．（10分）写出杨德尔模型要点及动力学关系式，为什么在转化率高时出现偏差？金斯特林格主要在杨德尔模型的基础上考虑了什么影响？四 （15分）说明影响扩散的因素？五 （15分）试述熔体粘度对玻璃形成的影响？在硅酸盐熔体中，分析加入—价碱金属氧化物、二价金属氧化物或B 2O 3后熔体粘度的变化？为什么？ 六 （10分）简要说明：（1） 材料烧结时四种最基本的传质机理是什么？少量添加剂能促进烧结，其原因是什么？（2） 说明晶粒长大和二次再结晶这两种过程的主要区别，在工艺上如何防止晶FLnD 1/T(非化学计量扩logD1000/T(1)(2)−−→−−−→−322232O Y CeOZrO O La （负离子空位）。
（负离子间隙）。
∙+''++FeFe o 2Fe 2Fe V (g)＝O O 212Fe粒异常长大？ 七 （20分）分析下列相图1.划分副三角形；2.用箭头标出界线上温度下降的方向及界线的性质；3.判断化合物S 的性质；4.写出各无变量点的性质及反应式；5.分析点1、2熔体的析晶路程。
《无机材料物理化学》（2）
《⽆机材料物理化学》（2）第六章相平衡 P167§6-1 硅酸盐系统相平衡特点⼀、热⼒学平衡态与⾮平衡态（⼀）平衡态的特征与条件1．平衡态的特征2．条件——要达到平衡，在研究中（⼆）硅酸盐系统的特点（三）相图的指导意义⼆、硅酸盐系统中的组分、相及相律1．相律2．⾃由度数（F）3．相（P）4．凝聚系统的相律§6-2 单元系统⼀、⽔型物质与硫型物质（⼀）单元相图回顾（⼆）⽔型物质与硫型物质相图特征⼆、具有多晶转变的单元相图1．相区——4个；2．界线——5条（BF—晶转线）3．点——2个；（B点—晶转点）三、SiO2系统（⼀）相图简介1．各点、线、⾯的含义2．晶型转变点（⼆）SiO2多晶转变特点（三）多晶转变对⽣产的影响1．各种转变产⽣的体积效应2．体积效应对⽣产的影响（四）SiO2相图应⽤意义四、ZrO2系统 P173（⼀）最简单⼆元相图1．相图特征2．各点线⾯的含义3．析晶路程分析4．杠杆规则及应⽤（⼆）⽣成化合物的⼆元相图1．⽣成⼀个⼀致熔化合物的⼆元相图2．⽣成⼀个不⼀致熔化合物的⼆元相图3．⽣成⼀个固态分解化合物的⼆元相图（三）具有多晶转变的⼆元相图（四）⽣成固溶体的⼆元相图1．形成连续固溶体的⼆元相图2．形成有限固溶体的⼆元相图（五）形成⼆液分层的相图1．相图特征： P182图6-17 2．析晶路程： P182⼆、实际⼆元相图举例（⼀）分析⼆元相图的⼀般⽅法（⼆）Al2O3-SiO2相图1．相图特征 P184图6-202．相图应⽤及意义（三）MgO-SiO2相图1．相图介绍 P186图6-212．相图应⽤及意义三、凝聚系统相图测定⽅法 P186§6-4 三元系统 P188⼀、三元相图概述（⼀）组成表⽰法1．浓度三⾓形2．读数⽅法（⼆）浓度三⾓形中组成变化的规则1．等含量规则2．定⽐例规则3．背向性规则（四）重⼼原理1．重⼼位规则2．交叉位规则3．共轭位规则（五）最简单三元系统⽴体图与投影图1．⽴体图 P192图6-302．平⾯投影图3．温度表⽰法4．析晶路程分析 P192图6-30（C）（1）在初晶区内的析晶（2）在界线上的析晶（3）在三元⽆变点上的析晶（4）各相量的计算⼆、三元相图的基本类型（⼀）⽣成⼀个⼀致熔⼆元化合物的三元相图1．相图特征 P194图6-322．相图分析（⼆）⽣成⼀个不⼀致熔⼆元化合物的三元相图1．相图特征2．分析三元相图的⼏个重要规则（1）连线规则（2）切线规则（3）重⼼原理（4）三⾓形规则（5）划分副三⾓形的原则与⽅法3．析晶路程分析4．熔融（加热）过程分析（1）加热过程分析的⽬的（2）分析⽅法（三）⽣成⼀个固态分解的⼆元化合物的三元相图 P200图6-35 1．相图特征2．过渡点（R）的特性（四）⽣成⼀个⼀致熔三元化合物三元相图 P200图6-361．相图特征（五）⽣成⼀个不⼀致熔三元化合物的三元相图1．具有双升点（单转熔点）的类型2．具有双降点（双转熔点）的类型（六）其他类型简介1．具有多晶转变的相图 P202图6-392．形成⼀个⼆元连续固溶体的相图（1）相图特点（2）析晶路程分析⽰例3．具有液相分层的相图 P202图6-41（七）分析三元相图⽅法与步骤归纳1．怎样判读三元相图2．⾛析晶路程的⽅法归纳3．分析熔融路程的⽅法三、三元实际相图举例（⼀）K2O-Al2O3-SiO2相图1．相图介绍2．相图应⽤举例（⼆）MgO- Al2O3-SiO2相图1．相图介绍2．相图应⽤[18]补充条件：结合 P208图6-45中配料点12进⾏分析。
无机材料物理化学课后习题及答案
第一章几何结晶学基础1-1.晶体、晶胞的定义；空间格子构造的特点；晶体的基本性质。
1-2.参网页上的模型，运用对称要素组合定律，写出四方柱、六方柱、四方四面体、斜方双锥、六八面体、三方柱、复三方三角面体、四六面体的点群符号，并写出其所属的晶系和晶族。
1-3.参阅网页上的模型，请确定单型中的六八面体、复三方偏三角面体、复六方双锥、和聚型中2、3、4号模型在晶体定向中，各晶体的晶轴分别与哪些对称轴重或晶棱方向平行？1-4.请写出单型三方柱、四方柱、四方双锥、六方柱、菱面体、斜方双锥各晶面的主要晶面符号。
1-5.请写出下列聚型模型各晶面的晶面符号：1、2、3、4。
两个对称面相互成1）60°、2）90°、3）45°、4）30°，可组合成什么点群？1-6.由两根相交的二次轴互成1）90°、2）60°、3）45°、4）30°，可以组合成什么点群？试在面心立方格子中画出菱面体格子1-7.一晶面在X、Y、Z轴分别截得2、4、6个轴单位，请写出此晶面符号。
1-8.作图表示立方晶体的（123）、（012）、（421）晶面。
1-9.在六方晶体中标出晶面（0001）、（2110）、（1010）、（1120）、（1210）的位置。
1. 答：晶体最本质的特点是其内部的原子、离子、或原子集团在三维空间以一定周期性重复排列而成, 晶体的空间格子构造有如下特点：结点空间格子中的点，在实际晶体中它们可以代表同种质点占有的位置，因此也称为晶体结构中的等同点位置。
行列结点在一维方向上的排列 . 空间格子中任意两个结点连接的方向就是一个行列方向。
面网结点在平面上的分布构成面网。
空间格子中，不在同一行列上的任意三个结点就可联成一个面网。
平行六面体空间格子中的最小单位。
它由六个两两平行且大小相等的面组成。
晶体的基本性质是指一切晶体所共有的性质，这些性质完全来源于晶体的空间格子构造。
无机材料物理化学课后习题及答案
第一章几何结晶学基础1-1.晶体、晶胞的定义；空间格子构造的特点；晶体的基本性质。
1-2.参网页上的模型，运用对称要素组合定律，写出四方柱、六方柱、四方四面体、斜方双锥、六八面体、三方柱、复三方三角面体、四六面体的点群符号，并写出其所属的晶系和晶族。
1-3.参阅网页上的模型，请确定单型中的六八面体、复三方偏三角面体、复六方双锥、和聚型中2、3、4号模型在晶体定向中，各晶体的晶轴分别与哪些对称轴重或晶棱方向平行1-4.请写出单型三方柱、四方柱、四方双锥、六方柱、菱面体、斜方双锥各晶面的主要晶面符号。
1-5.请写出下列聚型模型各晶面的晶面符号：1、2、3、4。
两个对称面相互成1）60°、2）90°、3）45°、4）30°，可组合成什么点群1-6.由两根相交的二次轴互成1）90°、2）60°、3）45°、4）30°，可以组合成什么点群试在面心立方格子中画出菱面体格子1-7.一晶面在X、Y、Z轴分别截得2、4、6个轴单位，请写出此晶面符号。
1-8.作图表示立方晶体的（123）、（012）、（421）晶面。
1-9.在六方晶体中标出晶面（0001）、（2110）、（1010）、（1120）、（1210）的位置。
1. 答：晶体最本质的特点是其内部的原子、离子、或原子集团在三维空间以一定周期性重复排列而成, 晶体的空间格子构造有如下特点：结点空间格子中的点，在实际晶体中它们可以代表同种质点占有的位置，因此也称为晶体结构中的等同点位置。
行列结点在一维方向上的排列. 空间格子中任意两个结点连接的方向就是一个行列方向。
面网结点在平面上的分布构成面网。
空间格子中，不在同一行列上的任意三个结点就可联成一个面网。
平行六面体空间格子中的最小单位。
它由六个两两平行且大小相等的面组成。
晶体的基本性质是指一切晶体所共有的性质，这些性质完全来源于晶体的空间格子构造。
无机材料物理化学课后习题及答案
第一章几何结晶学基础1-1. 晶体、晶胞的定义；空间格子构造的特点；晶体的基本性质。
1-2. 参网页上的模型，运用对称要素组合定律，写出四方柱、六方柱、四方四面体、斜方双锥、六八面体、三方柱、复三方三角面体、四六面体的点群符号，并写出其所属的晶系和晶族。
1-3. 参阅网页上的模型，请确定单型中的六八面体、复三方偏三角面体、复六方双锥、和聚型中2、3、4号模型在晶体定向中，各晶体的晶轴分别与哪些对称轴重或晶棱方向平行？1-4. 请写出单型三方柱、四方柱、四方双锥、六方柱、菱面体、斜方双锥各晶面的主要晶面符号。
1-5. 请写出下列聚型模型各晶面的晶面符号：1、2、3、4。
两个对称面相互成1）60°、2）90°、3）45°、4）30°，可组合成什么点群？1-6. 由两根相交的二次轴互成1）90°、2）60°、3）45°、4）30°，可以组合成什么点群？试在面心立方格子中画出菱面体格子1-7. 一晶面在X、Y、Z轴分别截得2、4、6个轴单位，请写出此晶面符号。
1-8. 作图表示立方晶体的（123）、（012）、（421）晶面。
1-9. 在六方晶体中标出晶面（0001）、（2110）、（1010）、（1120）、（1210）的位置。
1. 答：晶体最本质的特点是其内部的原子、离子、或原子集团在三维空间以一定周期性重复排列而成 , 晶体的空间格子构造有如下特点：结点空间格子中的点，在实际晶体中它们可以代表同种质点占有的位置，因此也称为晶体结构中的等同点位置。
行列结点在一维方向上的排列 . 空间格子中任意两个结点连接的方向就是一个行列方向。
面网结点在平面上的分布构成面网。
空间格子中，不在同一行列上的任意三个结点就可联成一个面网。
平行六面体空间格子中的最小单位。
它由六个两两平行且大小相等的面组成。
晶体的基本性质是指一切晶体所共有的性质，这些性质完全来源于晶体的空间格子构造。
无机材料物理化学选择题
多项选择1. 氯化钠型结构晶体易产生何种热缺陷氯化钠型结构晶体易产生何种热缺陷氯化钠型结构晶体易产生何种热缺陷? ?肖特基缺陷肖特基缺陷佛伦克尔缺陷佛伦克尔缺陷2. TiO2-x 属于非化学计量化合物中的属于非化学计量化合物中的负离子缺位，金属离子过剩负离子缺位，金属离子过剩间隙正离子，金属离子过剩间隙正离子，金属离子过剩间隙负离子，负离子过剩间隙负离子，负离子过剩正离子空位，负离子过剩正离子空位，负离子过剩3. Zn1+xO 属于非化学计量化合物中的属于非化学计量化合物中的负离子缺位，金属离子过剩负离子缺位，金属离子过剩间隙正离子，金属离子过剩间隙正离子，金属离子过剩间隙负离子，负离子过剩间隙负离子，负离子过剩正离子空位，负离子过剩正离子空位，负离子过剩4. 不能形成连续固溶体的是不能形成连续固溶体的是不能形成连续固溶体的是MgO MgO——————NiO NiOMgO MgO——————CaO CaOCr2O3Cr2O3——————Al2O3 Al2O3PbTiO3PbTiO3——————PbZrO3 PbZrO35. 能形成连续固溶体的是能形成连续固溶体的是能形成连续固溶体的是ZrOZrO——————CaOCaOMgOMgO——————Al2O3Al2O3Al2O3Al2O3——————TiO2TiO2PbTiO3PbTiO3——————PbZrO3PbZrO36. 只能降低熔体粘度的物质是只能降低熔体粘度的物质是只能降低熔体粘度的物质是SiO2B2O3Al2O3CaF27. 易形成弗伦克尔缺陷的晶体是易形成弗伦克尔缺陷的晶体是易形成弗伦克尔缺陷的晶体是NaClMgOAl2O3CaF28. 熔体内原子（离子或分子）的化学键对其表面张力有很大影响，熔体表面熔体内原子（离子或分子）的化学键对其表面张力有很大影响，熔体表面张力大小顺序规律是张力大小顺序规律是金属键＞共价键＞离子键＞分子键金属键＞共价键＞离子键＞分子键共价键＞金属键＞离子键＞分子键共价键＞金属键＞离子键＞分子键离子键＞金属键＞共价键＞分子键离子键＞金属键＞共价键＞分子键离子键＞共价键＞金属键＞分子键离子键＞共价键＞金属键＞分子键9. 泥浆的流动类型是泥浆的流动类型是泥浆的流动类型是理想流体理想流体塑性流动塑性流动宾汉流动宾汉流动假塑性流动假塑性流动10.氧化铝料浆属于氧化铝料浆属于膨胀流动膨胀流动塑性流体塑性流体宾汉流动宾汉流动假塑性流动假塑性流动11.能使泥浆粘度降低的粘土聚集方式是能使泥浆粘度降低的粘土聚集方式是面-面结合面结合边-面结合面结合边-边结合边结合12.较易产生触变性的矿物是较易产生触变性的矿物是蒙脱石蒙脱石高岭石高岭石伊利石伊利石13.粘土对不同价阳离子的吸附能力次序为H+H+＞＞M3+M3+＞＞M2+M2+＞＞M+H+H+＞＞M2+M2+＞＞M3+M3+＞＞M+M+M+＞＞M3+M3+＞＞M2+M2+＞＞H+H+H+＞＞M+M+＞＞M2+M2+＞＞M3+14.石英的二级变体间的转变，体积变化最大的是β-石英→α-石英石英γ-鳞石英→β-鳞石英鳞石英β-鳞石英→α-鳞石英鳞石英β-方石英→α-方石英方石英15.二元系统平衡共存的相数最多为二元系统平衡共存的相数最多为123416.三元系统的最大自由度为三元系统的最大自由度为123417.判断界线的性质应使用的规则是判断界线的性质应使用的规则是连线规则连线规则切线规则切线规则重心规则重心规则三角形规则三角形规则18.无变点为低共熔点时，无变量点应处于相应副三角形的（）位）位重心重心交叉交叉共轭共轭任意任意19.无变点为双转熔点时，无变量点应处于相应副三角形的（）位）位重心重心交叉交叉共轭共轭任意任意20.正常扩散的是正常扩散的是玻璃分相的旋节分解玻璃分相的旋节分解晶界的内吸附晶界的内吸附固溶体中某些元素的偏聚固溶体中某些元素的偏聚陶瓷材料的封接陶瓷材料的封接21.加入什么可得稳定性最高的泥浆体加入什么可得稳定性最高的泥浆体丹宁酸钠盐丹宁酸钠盐NaClNa2SiO3NaOH22.按间隙机制进行扩散的是按间隙机制进行扩散的是萤石中阴离子的扩散萤石中阴离子的扩散石盐中阳离子的扩散石盐中阳离子的扩散MgO中阳离子的扩散中阳离子的扩散FeO中阳离子的扩散中阳离子的扩散23.空位浓度最大的是空位浓度最大的是球体内部球体内部球体接触部位球体接触部位颈部颈部任意部位任意部位24.在烧结过程中，只改变气孔形状而不引起坯体致密化的传质方式是晶格扩散晶格扩散蒸发－凝聚蒸发－凝聚晶界扩散晶界扩散流动传质流动传质25.片状粘土颗粒在水中的聚集方式对降低泥浆粘度最有利的是边面结合边面结合面面结合面面结合边边结合边边结合26.对泥浆流动性最有利的是对泥浆流动性最有利的是吸附三价阳离子的粘土吸附三价阳离子的粘土吸附二价阳离子的粘土吸附二价阳离子的粘土吸附一价阳离子的粘土吸附一价阳离子的粘土27.易形成触变结构的粘土形状是易形成触变结构的粘土形状是片状片状粒状粒状28.可塑性高的矿物是可塑性高的矿物是蒙脱石蒙脱石高岭石高岭石29.高可塑性的粘土形状是高可塑性的粘土形状是片状片状粒状粒状30.粘土边棱在碱性介质中的带电性为粘土边棱在碱性介质中的带电性为不带电不带电带负电带负电带正电带正电31.通过烧结得到的多晶体通过烧结得到的多晶体,,绝大多数是什么晶界绝大多数是什么晶界..连贯晶界连贯晶界非连贯晶界非连贯晶界半连贯晶界半连贯晶界32.润湿的最高标准是润湿的最高标准是铺展铺展附着附着浸渍浸渍33.表面能最小的是表面能最小的是PbFPbICaF234.易形成玻璃的物质是易形成玻璃的物质是钾长石钾长石镁橄榄石镁橄榄石35.不易形成玻璃的是不易形成玻璃的是Na2O.2SiO2Na2O.SiO22Na2O.SiO236.玻璃结构参数Y最大的是最大的是Na2O ·Al2O3 ·2SiO2Na2O ·Al2O3 ·2SiO2Na2O·2SiO2Na2O·2SiO2Na2O·SiO2Na2O·SiO237.固体中的扩散具有固体中的扩散具有各向同性各向同性各向异性各向异性38.过渡金属非化学计量氧化物中，扩散系数随氧分压的升高而增大的是金属离子金属离子氧离子氧离子39.膨胀系数大的是膨胀系数大的是Na2O.2SiO2Na2O.SiO240.Al2O3是网络形成体网络形成体网络中间体网络中间体网络变性体网络变性体41.二元相图中，随温度升高，液相量升高较快的液相线特点是比较陡峭比较陡峭比较平坦比较平坦42.( )( )转变虽然体积变化大，但由于转变速度慢，时间长，体积效应的矛盾转变虽然体积变化大，但由于转变速度慢，时间长，体积效应的矛盾不突出，对工业生产的影响不大。
无机材料物理性能习题答案_整理版
1-1一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ，且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
解：根据题意可得下表由计算结果可知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1-6试分别画出应力松弛和应变蠕变与时间的关系示意图，并算出t = 0,t = ∞ 和t = τ时的纵坐标表达式。
解：Maxwell 模型可以较好地模拟应力松弛过程： V oigt 模型可以较好地模拟应变蠕变过程：以上两种模型所描述的是最简单的情况，事实上由于材料力学性能的复杂性，联组合而成的复杂模型。
如采用四元件模型来表示线性高聚物的蠕变过程等。
1-11一圆柱形Al 2O 3晶体受轴向拉力F ，若其临界抗剪强度τf 为135 MPa,的最小拉力值，并求滑移面的法向应力。
解：1-18 融熔石英玻璃的性能参数为：E=73 Gpa ；γ=1.56 J/m 2；理论强度σth=28 Gpa 。
如材料中存在最大长度为2μm 裂，且此内裂垂直于作用力方向，计算由此导致的强度折减系数。
2c=2μm c=1*10-6mcE c πγσ2==GPa269.010*1*14.356.1*10*73*269=-强度折减系数=1-0.269/28=0.991-20 一陶瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图。
如果E=380 Gpa ，μ=0.24，求K Ic 值，设极限荷载达50Kg 。
计算此材料的断裂表面能。
解 c/W=0.1, Pc=50*9.8N ,B=10, W=10，S=40 代入下式：])/(7.38)/(6.37)/(8.21)/(6.4)/(9.2[2/92/72/52/32/12/3W c W c W c W c W c BW SP K c IC +-+-==]1.0*7.381.0*6.371.0*8.211.0*6.41.0*9.2[010.0*1040*8.9*502/92/72/52/32/12/3+-+- =62*（0.917-0.145+0.069-0.012+0.0012）=1.96*0.83==1.63Pam1/2212μγ-=E K IC 28.3)10*380*2/(94.0*)10*63.1(2)1(92622==-=EK IC μγJ/m 21-22 一陶瓷零件上有一垂直于拉应力的边裂，如边裂长度为：（1）2mm;(2)0.049mm;(3)2 um, 分别求上述三种情况下的临界应力。
《无机材料物理性能》课后习题答案.doc
解:&) 4.909x10 《材料物理馅能》第一章材料的力学性能1.1 一圆杆的直径为2.5 mm、长度为25cm并受到4500N的轴向拉力，若直径拉细至2.4mm ,且拉伸变形后圆杆的体积不变，求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变，并比较讨论这些计算结果。
F 4500 、—= ---------------- =995( MPa)A 4.524x1()2真应变勺=In上=In色=In 7 = 0.0816 1° A 2.42名义应力a = — = —- =917 (MP。
) —o名义应变 ^ = - = —-1=0.0851/。
A山计算结果町知：真应力大于名义应力，真应变小于名义应变。
1- 5 —陶瓷含体积百分比为95%的A12O3(E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa),试计算其上限和下限弹性模量。
若该陶瓷含有5 %的气孔，再估算其上限和下限弹性模量。
解：令Ei=380GPa,E2=84GPa,Vi=0.95,V2=0.05。
则有上限弹性模量=E}V{ +E2V2 = 380 X 0.95 +84 X 0.05 =365.2(GF Q)下限弹性模量曲=(4 +生尸=(性 + 些广=323.1(。
「。
)E] E2 380 84当该陶瓷含有5%的气孔时，将P=0. 05代入经验计算公式E=E o(l-1.9P+O. 9P2)可得，其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa和293. 1 GPa。
1-11 一圆柱形MO]晶体受轴向拉力F,若其临界抗剪强度弓为135 MPa,求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小拉力值，并求滑移面的法向应力。
解：由题意得图示方向滑移系统的剪切强度可表示为:Feos 53。
T = -------- ；— x cos 600.00152〃r f xO.00152^- 2nFmin = ---------------- = 3.17 x 103 (N)m,n cos 53° X cos 60°此拉力下的法向应力为：(7 =317xI0_xcos60° = L12xl08(P€/) = 112(A/P6Z) 0.00152^/cos 60°0.0 应变蠕变曲线 =25.62 〜28.64GF“ 1-6试分别画出应力松弛利应变蠕变与时间的关系示意图,并算出t 二0, t=g 和L 二T 时的纵 坐标表达式。
无机材料化学答案
禁带比较宽10.一阶张量, 极性晶体11.电子位移极化, 离子位移极化, 固有电偶极的取向极化, 空间电荷极化12.晶体的自发极化随温度而变化的现象; 红外探测器件13.一1-5 DBA AD 7CAB 8 A9.定; 不一定14.热释电性质:晶体所表现出的自发极化随温度而变化的性质. 15.压电效应:在应力作用下,一些电介质发生极化,在对应的晶面上产生电荷的现象. 16.答: 热释电性质是晶体的自发极化随温度而变化的性质. 要求: 红外吸收系数大,热容较小, 介电常数小, 介电损耗小, 密度小且易加工成型. 17.18.答: 一些热释电材料自发极化反转极化需要较高的外加电场,如需要电场高于击穿电压,材料就无法表现出铁电性质,因此从材料的内禀性质上讲,铁电材料与热释电材料属于同一类.具有铁电性质的材料一定具有热释电性质,但具有热释电性质的材料不一定具有铁电性质. 19.答: 四方结构的BaTiO3具有热释电性质和铁电性质. 因为是极化晶体且具有自发极化,不需要较高的外加电场. 立方体结构的BaTiO3不具有介电性质. 压电性质. 热释电性质. 因为是非极化晶体,且具有中心对称.20.答: 在没有外电场存在时,石英晶体沿三个极轴方向极化, 但三个方向上的极化互相抵消,因此晶体不表现宏观电极性.当沿一个极轴方向压缩或拉伸时,3个方向上的极化强度发生变化,表现出压电性质;而在受热均匀时,电荷沿各个极轴的位移是相同的,因此正负电荷中心保持重合,不会表现热释电性质.九章1 2.C 3.C 4.C 5.C 6.A7.C8.第一类，第二类超导体。
9.阳离子导体；阴离子导体10.强电子—声子耦合11.零，电子，声子12.正常态；超导态13.零电阻，完全抗磁性14.迈斯纳效应15.导带，价带16.电子迁移；空穴17.自由电子；电子；空穴18.超导：在有限温度下材料的电阻发生突变转变为零的现象。
19.超导转变温度：在没有磁场存在下，材料由正常态转变为超导态的相变温度。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
〉 19
解：对于CaO-CeO2固溶体来说，从满足电中性来说，可以形成氧离子空位的 固溶体，也可以形成Ca2+嵌入阴离子间隙中的固溶体，其固溶方程为：
O V C a C O 2 e O CC ' 'a e oo• • Ce0.85Ca0.15O1.85 置换型
CaO Ca 2C a C O2 e O C , ,e 2o‘ i ’ Ce0.925Ca0.15O2
〉15.
Y F 3 C a F 2 Y C a • F i' 2 F F
Ca1xYxF2x
2 Y F 3 C a F 2 2 Y C a • V C a '' 6 F F Ca13x/2YxF2
〉CaF2是萤石型晶体，单位晶胞内含有4个萤石分子
由ρ1与ρ2计算值与实测密度ρ=3.64g/cm3比较， ρ1值接近3.64g/cm3，因此0.2mol YF3加入CaF2中 形成间隙型固溶体
CeO为萤石结构，含有四个阴离子，八个阴离子，则
间隙型
1 40.8M 5 6(.C0) e2 142 030.0 1.554M(31 C) 7 a1 082 1 1.285166.4g7/cm3 2 40.9 62 .M0(5C2) e12 043 0 0. .1 55 43M1( C71) a 0 2182 2167.0g1/cm3
无机材料物理化学作业答案
10、根据最紧密堆积原理，空间利用率越高，结构越稳定，金刚 石结构的空间利用率很低（只有34.01%），为什么它也很稳定？
答:最紧密堆积原理是建立在质点的电子云分布呈球形对 称以及无方向基础上的，故只适用于典型的离子晶体和金 属晶体，而不能用最紧密堆积原理来衡量原子晶体的稳定 性。另外，金刚石的单键个数为4，即每个原子周围有4个 单键（或原子），由四面体以共顶结合形成三维空间结构， 所以，虽然金刚石结构的空间利用率很低（只有34.01%）， 但是它也很稳定。
由于实际中固溶体密度d=7.01g/cm3,因此形成的是间隙型固溶体
4.20
解: (a)非化学计量化合物Fe1-XO是由于正离子空位，引起负离子过剩：
2FeFe
1 2
O2(g
)
2FeF•e
V ,, Fe
Oo
2FeF•e 2FeFe 2h•
1 2
O2(g)
Oo
V ,, Fe
2h•
按照质量作用定律，平衡常数:
（2）Al3+置换Si4+是部分取代，Al3+取代Si4+时，结构单元[AlSiO4][AlSiO5], 失去了电中性，有过剩的负电荷，为了保存电中性，将有一半半径较大而电荷较低 的阳离子如K+、Ca2+、Ba2+进入结构中；
（3）设Al3+置换了一半的Si4+，则O与一个Si4+、一个Al3+相连，阳离子的静电 键强度=3/41+4/41=7/4，O的电荷数为-2，二者相差1/4，若取代超过一半，二者相 差必然大于1/4，造成结构不稳定。
32、（1）在硅酸盐晶体中，Al3+为什么能部分置换硅氧骨架中Si4+； （2）Al3+置换Si4+后，对硅酸盐组成有何影响？ （3）用电价规则说明Al3+置换骨架中的Si4+时，通常不超过一半，否则
将使结构不稳定。
解：(1)Al3+可与形成[AlO4]5-;Al3+与Si4+处于第二周期，性质类似，易于进入硅 酸盐晶体结构中与Si4+发生同晶取带，由于鲍林规则，所以只能部分取代；
晶体缺陷
习题课
4.7 〉
〉 热缺陷1600 ℃以弗伦克尔缺陷为主： 〉 掺杂：
Y F 3 C a F 2 Y C a • F i' 2 F F
〉加入10-6浓度的YF3将形成10-6浓度的Fi’缺陷 〉（缺陷方程和浓度分析是必须的） 〉与1600℃热缺陷浓度相比可知，以热缺陷为主
〉 12. 〉 六方晶系的晶胞体积
在二元Na2O-SiO2玻璃中加入B2O3，玻璃的结构将如何变化
答：在钠硅玻璃中加入B2O3，玻璃的结构随B2O3增加而逐渐加强， 玻璃的性质得到改善，但B2O3的含量超过某数字时，将出现逆转； 随着B2O3的增加，玻璃结构逐渐弱化，玻璃的性质逐渐变坏，即： 由于硼反常现象，在玻璃的性质变化曲线上出现极值。
即间隙离子的浓度与氧分压的1/6次方成反比，故增大氧分压，间隙离 子浓度减小，则Zn1+xO密度也将减小。
〉21. 分析： FexO是a(mol)Fe2O3溶解在FeO中的非化 学计量化合物，先写出缺陷方程式，然后根据 Fe3+/Fe2+＝0.1计算:
〉∴FexO中： x＝2a+(1－3a)＝1－a＝0.956 〉又：∵ [VFe’’] ＝a ＝ 0，其晶型是钙钛矿，试问：（1）属于什 么点阵？（2）这个结构中离子的配位数为若干？（3）这个结构遵守鲍林规 则吗？请作充分讨论。
答：（1）属于立方晶系 （2）Ba2+、Ti4+和O2-的配位数分 别为12、6和6 （3）这个结构遵循鲍林规则 鲍林第一规则——配位多面体规 则
3-14 以下两种釉式中，你能否判断两者的熔融温度、黏度、表面张力的差别
0 .2 K 2O
0 . 2 Na （1） 0 . 4 CaO
2O
0
.
3
Al
2O
3 0 .5 B
2O
3 2 . 1 SiO
2
0 . 2 PbO
解：（1）粘度的差别
对于釉式1：
0.2K2O
（2） 0.2MgO1.6Al2O310.0SiO2 0.6CaO
第二次作业
3-10、网络变性体（如Na2O)加入石英玻璃中，使氧硅比增加，实验观察到O/Si 2.5~3.0
即达到形成玻璃的极限，O/S>3，则不能形成玻璃，为什么？
解：当O/Si=2.5~3时，Y=2~3; 当2<2/Si<2.5时，3<Y<4; 而当O/Si=3时，Y=2。结构参数Y对 玻璃性质有重要意义。对于Na2O.SiO2玻璃，Y越大，强度越大；反之，Y愈小，网络空间上的 集聚也愈小，结构也变得较松，并随之出现较大的空隙，结构使网络改变离子的运动，不论 在本身位置振动或者从一位置通过网络的间隙跃迁到另一位置都比较容易。因此随着Y值的递 减，出现膨胀系数增大，电导增加和粘度减小等变化。对于硅酸盐玻璃来说，Y<2时不可能构 成三维网络，因为四面体间公有的桥氧数少于2，结构多半是不同长度的四面体链。所以对于 O/Si=3的碱和石灰混合物结晶而不形成玻璃。
K
[Oo ][VF,e,][h]2
1
Po22
由此可知：即铁空位的浓度与氧分压的1/6成正比，故氧 分压增大时，Fe1-xO密度减小
(b）非化学计量化合物Zn1+xO，由于正离子填隙，使金属离子过剩
ZOnZi• n• 2e,1 2O2(g)
按照质量作用定律
1
K [Zni••][e,]2PO22
[Zni••] PO2-61
2.21 晶格能与哪些因素有关？已知MgO晶体具有氯化钠的结构型， 其晶体常数a为0.42nm。试计算MgO晶格能。
解：（1）晶格能指反应时1mol离子化合物从相互分离的气态结合成离子晶体所放出的 能量。晶格能与离子半径、离子电荷晶体的结构类型等有关。且晶格能的大小与离子带 电量成正比，与离子半径成反比。
（2）已知MgO晶体具有NaCl型结构，所以正负离子平衡距离为0.21nm, Z+=Z-=2 波恩指数为7，A=1.7476 带入数据得
31、石墨、滑石和高岭石具有层状结构，说明它们的结 构的区别及由此引起的性质上的差异？
石墨结构
滑石结构
高岭石结构
解: 石墨与滑石和高岭石比较，石墨中间层C原子进行SP2杂化，形成大∏键，每一层 都是六边形网状结构。由于间隙较大，电子可在同层中运动，可以导电，层间分子 间力作用，所以石墨比较软。 滑石是八面体空隙全部被镁离子填充的2：1型三八面体型结构 而高岭土为1:1型二八面体结构
〉FexO中 正常格点数N＝1+x＝1+0.956＝1.956
谢谢观赏
对于釉式2：
按网络形成离子
Al3+被视为网络改变离子
即：（1）釉式1 Y1>釉式2 Y2，所以在高温下釉式1粘度>釉式2粘度 （2）釉式1融化温度>釉式2融化温度 （3）表面张力的差别：釉式1表面<釉式2表面张力
因为釉式1中的O/Si小于釉式2中的O/Si，同时釉式中加入PbO和Ba2O3，这些氧化物可以降低表面张力