无机材料科学基础

第二章晶体结构与晶体结构中的缺陷

2-1 氯化铯（CsCl）属萤石结构，如果Cs+离子半径为0.170nm，Cl-离子半径为0.181nm，计算球状离子所占据的空间分数（堆积系数）。假设Cs+和Cl-离子沿立方对角线接触。

2-2 （a）MgO具有NaCl结构。根据O2-半径为0.140nm和Mg2+半径为0.072nm，计算球状离子所占据的空间分数（堆积系数）。

（b）计算MgO的密度。

2-3 氧化锂（Li2O）的晶胞结构构成：O2-离子呈面心立方堆积，Li+离子占据所有四面体空隙。计算：（a）晶胞常数；（b）Li2O的密度；（c）O2-离子密堆积的结构格子，其空隙所能容纳的最大正离子半径是多大？（d）有0.01mol%SrO溶于Li2O中的固溶体的密度。（注：Li+离子半径：0.74? ，O2-离子半径：1.40?）

2-4 ThO2 具有CaF2结构。Th4+离子半径为0.100 nm。O2-离子半径为0.140 nm。

（a）实际结构中的Th4+正离子配位数与预计配位数是否一致？

（b）结构遵循鲍林规则否？

2-5 石墨、云母和高岭石具有相似的结构。说明他们的结构区别及由此引起的性质上的差异。2-6（a）在氧离子立方密堆中，画出适合于阳离子位置的间隙类型和位置，八面体间隙位置数与氧离子数之比为多少？四面体间隙位置数与氧离子数之比为多少？（b）用键强度和鲍林规则来解释，对于获得稳定的结构各需要何种价离子，其中：

1）所有八面体间隙位置均填满，

2）所有四面体间隙位置均填满，

3）填满一半八面体间隙位置，

4）填满一半四面体间隙位置

并对每一种举出一个结构类型名称和正负离子配位数。

2-7 很简明地说明下列名词的含义：类质同晶现象，同质多象现象，多型现象，反结构（如反萤石结构），倒反结构（如反尖晶石结构）。

2-8 Si 和Al的原子量非常接近（分别为28.09和26.98），但SiO2及Al2O3的密度相差很大（分别为2.65及3.96）。运用晶体结构及鲍林规则说明这一差别。

2-9（a）计算三重配位时阳离子和阴离子半径比的下限。

（b）对B3+（r0=0.20?），O2-（r0=1.40?）。试预测其配位数。

（c）通常实验中观察到的是三角配位，试做出解释。

2-10 （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，含有百万分之一的Al2O3杂质，则在1600℃时，MgO晶体是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。

2-11? 对某晶体的缺陷测定生成能为84 kJ/mol，计算该晶体在1000K和1500K时的缺陷浓度。

2-12 ?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CaCl2中Ca2+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。2-13? 非化学计量缺陷的浓度与周围气氛的性质、压力大小相关，如果增大周围氧气的分压，非化学计量化合物Fe1-xO及Zn1+xO的密度将发生怎样的变化？增大？减小？为什么？

2-14 对于MgO、Al2O3和Cr2O3,其正负离子半径分别为0.47、0.36和0.40。Al2O3和Cr2O3形成连续固溶体。（a）这个结果可能吗？为什么？（b）试预计，在MgO—Cr2O3系统中的固溶度是有限还是很大的？为什么？

第三章熔体和玻璃体

名词解释：晶子假说和无规则网络假说；网络形成剂和网络变形剂；单键强

2试分析影响熔体粘度的因素有哪些？

3简述玻璃的通性。

4简述随着Na2O加入量的增加，SiO2熔体的粘度将如何变化？并根据熔体结构理论解释其原因。

（6分）

5试比较硅酸盐玻璃与硼酸盐玻璃在结构与性能上的差异。

6玻璃的组成是13 mol%Na2O、13 mol%CaO、74 mol%SiO2，计算结构参数。

7试计算Na2O·SiO2玻璃的结构参数。

8有两种不同配比的玻璃器组成如下：

序号Na2O(wt%) Al2O3(wt%) SiO2(wt%)

1 8 1

2 80

2 12 8 80

试用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下粘度的大小？

9一种熔体在1300℃的粘度是3100dPa·s，在800℃是108 dPa·s，在1050℃其粘度为多少？在此温度下急冷能否形成玻璃？

10某熔体粘度在727℃时是108dPa·s，在1156℃时是104dPa·s，在什么温度下它是107dPa·s？求该熔体的粘性流动活化能？

11有一组二元硅酸盐熔体，其R值变化规律如下，写出熔体一系列性质的变化规律（用箭头表示：R=2；2.5；3；3.5；4

增大

∙游离碱含量；

∙O/Si比；

∙低聚物数量；

∙熔体粘度；

∙形成玻璃能力；

∙析晶能力。

第四章表面与界面

1何谓表面张力和表面能？在固态和液态二者有何差别？

2解释泥浆的稳定性与触变性。

3粘土的很多性能与吸附阳离子种类有关，指出粘土吸附下列不同阳离子后的性能变化规律（以箭头表示：大小）

H┾ Al3┾ Ba2┾ Sr2┾ Ca2┾ Mg2┾ NH4┾ K┾ Na┾ Li┾

（1）阳离子置换能力；

（2）粘土的δ电位；

（3）粘土的结合水；

（4）泥浆的流动性；

（5）泥浆的稳定性；

（6）泥浆的触变性；

（7）泥团的可塑性；

4.试比较用Na2CO3和Na2SiO3分别稀释同一种粘土泥浆，当电解质加入量相同时，两种泥浆的稳定性和流动性有何差别？

5. 在真空中条件下Al2O3的表面张力为0.9N/m，液态铁的表面张力为1.72N/m，同样条件下液体铁与固体氧化铝的界面张力为2.3N/m，问液态铁能否润湿氧化铝表面？如何提高润湿性能？

6. 具有面心立方晶格的晶体，其（110）、（100）、（111）面上表面原子密度分别为0.55，0.785，0.907，试回答哪一个晶面上固-气表面能将是最低的，为什么？