无机材料科学基础题库--简答题
无机材料科学基础学习试题及解答完整版

第一章晶体几何根底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:物体相同局部作有规律的重复。
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那么,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:能够反响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 晶体结构的两个根本特征是什么?哪种几何图形可表示晶体的根本特征?解答:⑴晶体结构的根本特征: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。
⑵ 14 种布拉菲格子的平行六面体单位格子可以表示晶体的根本特征。
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:晶体的根本性质是什么?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,晶体中的任何一局部在结构上是相同的。
智慧树知到《无机材料科学基础(上)》章节测试答案

智慧树知到《无机材料科学基础(上)》章节测试答案绪论1、人类历史上第一种人工合成品()。
水泥玻璃陶器合金答案: 陶器2、人类使用材料的历史经历了哪些时代()?石器时代青铜器时代铁器时代水泥时代E:钢铁时代F:硅时代G:新材料时代答案: 石器时代,青铜器时代,铁器时代,水泥时代,钢铁时代,硅时代,新材料时代3、材料的四个基本要素()。
组织结构材料性能合成与制备使用效能答案: 组织结构,材料性能,合成与制备,使用效能4、新型材料是()的一类新兴产业。
知识密集劳动力密集技术密集资金密集答案: 知识密集,技术密集,资金密集5、组成材料科学与工程的四要素的核心是()。
组织结构材料性能合成与制备使用效能答案: 组织结构6、组成材料科学与工程的四要素中()是研究工作的落脚点。
组织结构材料性能合成与制备使用效能答案: 材料性能7、无机材料科学基础是一门()课程。
专业方向专业基础课公共通识答案: 专业基础课8、按照材料的组成,可将材料分为()。
有机高分子材料金属材料无机非金属材料复合材料答案: 有机高分子材料,金属材料,无机非金属材料,复合材料9、按照材料来源可将材料分为()。
功能材料结构材料天然材料人工材料答案: 天然材料,人工材料10、材料是人类社会、用来制造构件、器件的物质()。
可接受的、可容易的、有用的可接受的、可经济的、有用的可接受的、可经济的、功能的常见的、可经济的、有用的答案: 可接受的、可经济的、有用的第一章1、离子键通过()成键?静电偶极吸引力共用电子对电子共有化价电子转移答案: 价电子转移2、共价键的特点()?方向性饱和性键合强键合弱答案: 方向性,饱和性,键合强3、氢键无方向性。
对错答案: 错4、描述电子状态需要那些参数()。
主量子数角量子数磁量子数自旋量子数答案: 主量子数,角量子数,磁量子数,自旋量子数5、下列是共价键晶体的有。
金刚石石墨NaCl晶体铜答案: 金刚石6、n=2的L电子层最多可容纳多少个电子()。
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简答题1/粘度及其影响因素(以硅酸盐熔体为例)粘度:使相距一定距离的两个平行平面以一定速度相对移动所需的力硅酸盐熔体粘度与组成的关系-粘度的大小由熔体中硅氧四面体网络连接程度决定碱金属、碱土金属:熔体分化,网络断裂程度增加,粘度降低碱金属的硅酸盐熔体中加入Al2O3:当Al2O3/Na2O<1时:Al2O3代替SiO2起“补网”作用,提高粘度当Al2O3/Na2O>1时,Al进入[AlO6]位置中,粘度降低碱金属的硅酸盐熔体中加入B2O3:最初加入的B2O3,处于[BO4]中®结构聚集紧密,粘度升高;随着硼含量增加,硼处于三角体中®网络结构疏松,粘度下降R+对粘度的影响:浓度:O/Si低时,Si-O键决定粘度®随R+半径减小,熔体粘度减小O/Si高时,[SiO4]靠键力R-O相连®随R+半径减小,熔体粘度增大碱土金属离子:R2+浓度的影响:O/Si比离子极化对粘度的影响:离子变形,共价键成分增加®减弱了Si-O键力,粘度降低Pb2+>Ba2+>Cd2+>Zn2+>Ca2+>Mg2+2.表面能及其影响因素(以硅酸盐熔体为例)表面能:将表面增大一个单位面积所需要作的功组成对硅酸盐熔体表面张力的影响: Al2O3、CaO、MgO、SiO2增大表面张力;K2O、PbO、B2O3、Sb2O3、Cr2O3降低表面张力化学键型对熔体表面张力的影响: 具有金属键的熔体表面张力>共价键>离子键>分子键温度的影响:大多数硅酸盐熔体的表面张力随着温度的升高而降低®温度升高100℃,表面张力降低~1% 3.玻璃结构的晶子假说学说要点:硅酸盐玻璃由无数“晶子”组成。
“晶子”不同于一般微晶,是带有晶格变形的有序区域,分散于无定形介质中,“晶子”到无定形介质的过渡是逐步完成的,两者之间无明显界线。
(3分)意义及评价:揭示了玻璃的结构特征:微不均匀性、近程有序性。
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无机材料科学基础试卷7一、名词解释(20分)1、正尖晶石、反尖晶石;2、线缺陷、面缺陷;3、晶子学说、无规则网络学说;4、可塑性、晶胞参数;二、选择题(10分)1、下列性质中()不是晶体的基本性质。
A、自限性B、最小内能性C、有限性D、各向异性2、晶体在三结晶轴上的截距分别为2a、3b、6c。
该晶面的晶面指数为()。
A、(236)B、(326)C、(321)D、(123)3、依据等径球体的堆积原理得出,六方密堆积的堆积系数()立方密堆积的堆积系数。
A、大于B、小于C、等于D、不确定4、某晶体AB,A—的电荷数为1,A—B键的S=1/6,则A+的配位数为()。
A、4B、12C、8D、65、在单位晶胞的CaF2晶体中,其八面体空隙和四面体空隙的数量分别为()。
A、4,8B、8,4C、1,2D、2,46、在ABO3(钙钛矿)型结构中,B离子占有()。
A、四面体空隙B、八面体空隙C、立方体空隙D、三方柱空隙晶体7、在硅酸盐熔体中,当R=O/Si减小时,相应熔体组成和性质发生变化,熔体析晶能力(),熔体的黏度(),低聚物数量()。
A、增大B、减小C、不变D、不确定8、当固体表面能为1.2J/m2,液体表面能为0.9 J/m2,液固界面能为1.1 J/m2时,降低固体表面粗糙度,()润湿性能。
A、降低B、改善C、不影响9、一种玻璃的组成为32.8%CaO,6.0 Al2O3%,61.2 SiO2%,此玻璃中的Al3+可视为网络(),玻璃结构参数Y=()。
A、变性离子,3.26B、形成离子,3.26C、变性离子,2.34D、形成离子,2.3410、黏土泥浆胶溶必须使介质呈()。
A、酸性B、碱性C、中性11、可以根据3T曲线求出熔体的临界冷却速率。
熔体的临界冷却速率越小,就()形成玻璃。
A、越难B、越容易C、很快D、缓慢12、晶体结构中一切对称要素的集合称为()。
A、对称型B、点群C、微观对称的要素的集合D、空间群三、填空(15分)1、a=b≠c α=β= 900,γ=1200的晶体属()晶系。
无机材料科学基础考研题库

无机材料科学基础考研题库无机材料科学基础考研题库无机材料科学是材料科学的重要分支之一,涉及到无机材料的合成、结构、性能和应用等方面。
对于考研学子来说,掌握无机材料科学的基础知识是非常重要的。
下面将为大家提供一些无机材料科学基础的考研题库,以供学习参考。
一、选择题1. 下列哪种无机材料是典型的半导体材料?A. 铜B. 铝C. 硅D. 铁2. 钙钛矿结构是一种常见的无机材料结构,下列哪种材料属于钙钛矿结构?A. 钛酸钠B. 硫化铁C. 氧化铝D. 硫化镉3. 金刚石是一种典型的碳基无机材料,它的晶体结构属于下列哪种结构类型?A. 立方晶系B. 正交晶系C. 单斜晶系D. 六方晶系4. 下列哪种无机材料是属于陶瓷材料?B. 铜合金C. 硅胶D. 氧化铝5. 下列哪种无机材料是属于高分子材料?A. 聚乙烯B. 硅胶C. 硫化镉D. 氧化铝二、判断题1. 氧化铝是一种常见的无机材料,它具有良好的导电性。
A. 正确B. 错误2. 碳纳米管是一种典型的无机材料,具有良好的导电性和导热性。
A. 正确B. 错误3. 陶瓷材料具有良好的耐高温性和耐腐蚀性,适用于制作高温工具和化学容器等。
A. 正确B. 错误4. 金属材料具有良好的导电性和导热性,适用于制作电子元件和散热器等。
A. 正确5. 高分子材料具有良好的柔韧性和可塑性,适用于制作塑料制品和橡胶制品等。
A. 正确B. 错误三、简答题1. 请简要介绍无机材料科学的研究内容和应用领域。
2. 请简要介绍无机材料的合成方法和常见的合成技术。
3. 请简要介绍无机材料的结构分类和晶体结构类型。
4. 请简要介绍无机材料的性能表征方法和常见的表征技术。
5. 请简要介绍无机材料的应用领域和发展前景。
四、论述题1. 无机材料科学在能源领域的应用与发展。
2. 无机材料科学在环境保护领域的应用与发展。
3. 无机材料科学在生物医学领域的应用与发展。
4. 无机材料科学在信息技术领域的应用与发展。
无机材料习题集(1)

无机材料科学基础试卷一一、名词解释(20分)(8*2.5分)点群、晶子假说、正尖晶石、网络变性剂、液相独立析晶、本征扩散、二级相变、液相烧结二、问答题(70分)1、试写出少量MgO掺杂到A12O3中和少量YF3掺杂到CaF2中的缺陷反应方程与对应的固溶式。
(7分)2、试比较杨德尔方程和金斯特林格方程的优缺点及其适用条件。
(8分)3、MoO3和CaCO3反应时,反应机理受到CaCO3颗粒大小的影响。
当MoO3:CaCO3=1:1,MoO3的粒径r1为0.036mm,CaCO3的粒径r2为0.13mm时,反应是扩散控制的;而当CaCO3:MoO3=15:1,r2<0.03mm时,反应由升华控制,试解释这种现象。
(7分)4、什么是润湿?改善润湿的方法有那些?(8分)5、为什么等轴晶系有原始、面心、体心格子,而没有单面心格子?(4分)6、二次再结晶与晶粒生长有何异同?生产中避免二次再结晶的方法有哪些?(6分)7、说明高岭石和蒙脱石的结构特点,并解释为什么蒙脱石具有膨胀性和高的阳离子交换容量,而高岭石则不具有膨胀性、阳离子交换容量也很低。
(10分)8、相图分析(20分)右图为生成一个三元化合物的三元相图,(1)判断三元化合物D的性质,说明理由?(2)标出边界曲线的温降方向(转熔界限用双箭头);(3)指出无变量点的性质(E、F、G);(4)分析点M1,M2的结晶路程;(5) 计算M2点液相刚到结晶结束点和结晶结束后各相的含量。
三、计算题(10分)在制造透明Al2O3材料时,原始粉料粒度为2μm,烧结至最高温度保温半小时,测得晶粒尺寸为10μm,试问保温2小时,晶粒尺寸多大?为抑制晶粒生长加入0.1%MgO,此时若保温2小时,晶粒尺寸又有多大?无机材料科学基础试卷一答案及评分标准一、名词解释(20分)(8*2.5分)点群、晶子假说、正尖晶石、网络变性剂、液相独立析晶、本征扩散、二级相变、液相烧结点群:又名对称型,是指宏观晶体中对称要素的集合。
无机材料科学基础试卷

一、名词解释(20 分):1. 不一致熔融化合物,连线规则答:不一致熔化合物是一种不稳定的化合物,加热到一定温度会发生分解,分解产物是一种液相和一种固相,液相和固相的组成与化合物组成都不相同。
(分)连线规则:将一界线(或其延长线)与相应的连线(或其延长线)相交,其交点是该界线上的温度最高点。
(分)2. 非本征扩散,稳定扩散非本征扩散:受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制的扩散。
或由不等价杂质离子取代造成晶格空位,由此而引起的质点迁移。
()稳定扩散:若扩散物质在扩散层dx 内各处的浓度不随时间而变化,即dc/dt=0 。
这种扩散称稳定扩散。
(分)3. 非均匀成核, 一级相变非均匀成核:是指借助于表面、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一级相变:体系由一相变为另一相时,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。
()4. 晶粒生长,二次再结晶晶粒生长:平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下,连续增大的过程。
(分)二次再结晶:是少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大的过程。
(分)5. 一致熔融化合物,三角形规则答:一致熔融化合物是一种稳定的化合物,与正常的纯物质一样具有固定的熔点,熔化时,产生的液相与化合物组成相同。
(分)三角形规则:原始熔体组成点所在副三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物;与这三个物质相应的初初晶区所包围的三元无变量点是其结晶结束点。
(分)6. 晶粒生长,二次再结晶晶粒生长:平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下,连续增大的过程。
(分)二次再结晶:是少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大的过程。
(分)7. 液相独立析晶,切线规则答:液相独立析晶:是在转熔过程中发生的,由于冷却速度较快,被回收的晶相有可能会被新析出的固相包裹起来,使转熔过程不能继续进行,从而使液相进行另一个单独的析晶过程,就是液相独立析晶。
()切线规则:将界线上某一点所作的切线与相应的连线相交,如交点在连线上,则表示界线上该处具有共熔性质;如交点在连线的延长线上,则表示界线上该处具有转熔性质,远离交点的晶相被回吸。
无机材料科学基础试题及答案

1螺位错:柏格斯矢量与位错线平行的位错。
2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。
3晶胞:指晶体结构中的平行六面体单位,其形状大小与对应的空间格子中的单位平行六面体一致。
4肖特基缺陷:如果正常格点上的原子,热起伏过程中获得能量离开平衡位置,迁移到晶体的表面,在晶格内正常格点上留下空位,即为肖特基缺陷。
肖特基缺陷:如果正常格点上的原子,热起伏过程中获得能量离开平衡位置,迁移到晶体的表面,在晶格内正常格点上留下空位,即为肖特基缺陷。
5聚合:由分化过程产生的低聚合物,相互作用,形成级次较高的聚合物,同时释放出部分Na2O,这个过程称为缩聚,也即聚合。
6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而形成晶核的过程。
7稳定扩散:扩散质点浓度分布不随时间变化。
8玻璃分相:一个均匀的玻璃相在一定的温度和组成范围内有可能分成两个互不溶解或部分溶解的玻璃相(或液相),并相互共存的现象称为玻璃的分相(或称液相不混溶现象)。
9不一致熔融化合物:是一种不稳定的化合物。
加热这种化合物到某一温度便发生分解,分解产物是一种液相和一种晶相,两者组成与化合物组成皆不相同,故称不一致熔融化合物。
10晶粒生长:无应变的材料在热处理时,平均晶粒尺寸在不改变其分布的情况下,连续增大的过程。
11非本征扩散:受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制的扩散。
或由不等价杂质离子取代造成晶格空位,由此而引起的质点迁移。
(2.5)本征扩散:空位来源于晶体结构中本征热缺陷,由此而引起的质点迁移。
12稳定扩散:若扩散物质在扩散层dx内各处的浓度不随时间而变化,即dc/dt=0。
不稳定扩散:扩散物质在扩散层dx内的浓度随时间而变化,即dc/dt≠0。
这种扩散称为不稳定扩散。
(2.5分)(2.5分)13可塑性:粘土与适当比例的水混合均匀制成泥团,该泥团受到高于某一个数值剪应力作用后,可以塑造成任何形状,当去除应力泥团能保持其形状,这种性质称为可塑性。
无机材料科学基础-1-6章

第一章一、是非题:1、在物体诸态中,晶体是最稳定的。
2、空间群包含了宏观晶体中全部要素的总和以及它们相互间的结合关系。
3、离子晶体的结构取决于其正负离子半径之比。
4、空间点阵中按平行六面体选取原则所得到的空间格子的基本单位称为晶胞。
5、六方紧密堆积的原子密排面是晶体中的(001)面。
6、聚形均为闭形。
7、在单质晶体中,原子作等大球体的紧密堆积,不论是六方还是立方其每个原子的配位数CN=12。
8、阳离子在配位数相同的情况下,其配位多面体形状都是完全相同的。
9、八面体空隙的空间小于四面体空隙的空间。
10、立方晶系的单位平行六面体参数为a 0≠b 0≠c 0,α=β=900,γ=1200。
二、选择题1、下列性质中 不是晶体的基本性质。
A 、对称性B 、有限性C 、均一性D 、各向异性 2、点群L 6PC 属 晶族 晶系。
A 、高级等轴B 、高级六方C 、中级六方D 、低级正交 3、在Si —O 四面体中,一般采用 方式相连。
A 、共顶 B 、共面 C 、共棱 D 、不确定 4、晶体结构中一切对称要素的集合称为 。
A 、对称性B 、点群C 、微观对称要素的集合D 、空间群5、晶体在三结晶轴上的截距分别为2a 、3b 、6c 。
该晶面的晶面指数为 。
A 、(236) B 、(326) C 、(321) D 、(123)6、依据等径球体的堆积原理得出,六方密堆积的堆积系数 面心立方堆积的堆积系数。
A 、大于 B 、小于 C 、等于 D 、不确定7、晶体中具有方向性的化学键为 。
A 、共价键B 、离子键C 、金属键D 、分子键8、某晶体AB ,A —的电荷数为1,A —B 键的S=1/6,则A +的配位数为 。
A 、4 B 、6 C 、8 D 、129、某晶体ABO 3,B —O 键的S=2/3,在单位晶胞中,A 2+的个数为8,B 4+的个数为1,则A 2+的配位数为 。
A 、4B 、6C 、8D 、1210、在单位晶胞的NaCl 晶体中,其八面体空隙和四面体空隙的数量分别为 。
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》第九章复习题及答案

12.陶瓷的显微结构主要由哪些基本因子构成?
答:陶瓷是由晶体、玻璃体和气孔组成的多晶多相材料,其显 微结构包括晶体的种类和含量,晶粒尺寸和形状,玻璃相的含 量和分布情况,晶粒之间、晶粒与玻璃相之间的界面,气孔的 数量、尺寸、分布等。
13.氧化铝烧结到接近理论密度时,可使可见光几乎透过100%, 用它来装钠蒸气(在超过大气压的压力下)作为路灯。为通过 烧结实现这一点,请你列出研究方案。
2. 烧结的推动力和晶粒生长的推动力。并比较两者的大小?
解:烧结推动力是粉状物料的表面能(γsv)大于多晶烧结体 的晶界能(γgb),即γsv>γgb。 晶粒生长的推动力是晶界两侧物质的自由焓差,使界面向晶 界曲率半径小的晶粒中心推进。烧结的推动力较大,约为 4~20J/g。晶粒生长的推动力较小,约为0.4~2J/g,因而烧结推 动力比晶粒生长推动力约大十倍。
无机材料科学基础
第断题:(正确的打,错误的打)
1. 烧结中始终可以只有一相是固态。
(×)
2. 液相烧结与固相烧结的推动力都是表面能。
(√)
3. 二次再结晶对坯体致密化有利。
(×)
4. 扩散传质中压应力区空位浓度<无应力区空位浓度<张应力
区空位浓度。
(√)
5. 晶粒长大源于小晶体的相互粘结。
答:制备透明氧化铝陶瓷的主要技术措施是:(1)采用高纯 氧化铝原料,Al2O3>99.9%,无杂质和玻璃相;(2)添加 0.1~0.5%MgO,在晶粒表面生成镁铝尖晶石,降低晶界移动 速度,抑制晶粒生长;(3)在氢气或真空中烧结,促进气孔 扩散;(4)采用热压烧结,提高制品致密度。
6.试说明晶界能总是小于相邻二个晶粒表面能之和?
解:在恒温恒压条件下增加单位表面积时体系自由能的增量称 为表面能,而形成单位新界面所需要的能量称为界面能。表面 能和界面能的本质是处在表面或界面上的质点受到不对称力场 作用,与晶体内部质点相比具有较高的能量。晶粒的表面能指 晶粒与气相接触,界面能通常指两个晶粒相接触。显然,晶粒 与气相接触时,表面质点受到力场的不对称性远远大于两个晶 粒相接触时。因此,界面能总是小于相邻二个晶粒表面能之和。
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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、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。
材料科学基础---简答题【可编辑全文】

可编辑修改精选全文完整版材料科学基础---简答题(总14页)--本页仅作为文档封面,使用时请直接删除即可----内页可以根据需求调整合适字体及大小--第二部分简答题第一章原子结构1、原子间的结合键共有几种各自的特点如何【11年真题】答:(1)金属键:基本特点是电子的共有化,无饱和性、无方向性,因而每个原子有可能同更多的原子结合,并趋于形成低能量的密堆结构。
当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时不至于破坏金属键,这就使得金属具有良好的延展性,又由于自由电子的存在,金属一般都具有良好的导电性和导热性能。
(2)离子键:正负离子相互吸引,结合牢固,无方向性、无饱和性。
因此,七熔点和硬度均较高。
离子晶体中很难产生自由运动的电子,因此他们都是良好的电绝缘体。
(3)共价键:有方向性和饱和性。
共价键的结合极为牢固,故共价键晶体具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点。
共价结合的材料一般是绝缘体,其导电能力较差。
(4)范德瓦尔斯力:范德瓦尔斯力是借助微弱的、瞬时的电偶极矩的感应作用,将原来稳定的原子结构的原子或分子结合为一体的键合。
它没有方向性和饱和性,其结合不如化学键牢固。
(5)氢键:氢键是一种极性分子键,氢键具有方向性和饱和性,其键能介于化学键和范德瓦耳斯力之间。
2、陶瓷材料中主要结合键是什么?从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊性能。
【模拟题一】答:陶瓷材料中主要的结合键是离子键和共价键。
由于离子键和共价键很强,故陶瓷的抗压强度很高、硬度很高。
因为原子以离子键和共价键结合时,外层电子处于稳定的结构状态,不能自由运动,故陶瓷材料的熔点很高,抗氧化性好、耐高温、化学稳定性高。
第二章固体结构1、为什么密排六方结构不能称为一种空间点阵【11年真题】答:空间点阵中每个阵点应该具有完全相同的周围环境。
密排六方晶体结构位于晶胞内的原子具有不同的周围环境。
如将晶胞角上的一个原子与相应的晶胞之内的一个原子共同组成一个阵点,这样得出的密排六方结构应属于简单六方点阵。
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 _____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。
新版无机材料科学基础习题

解得 x=33.3。加入或导致桥氧下降,析晶能力削弱。 3.9 计算下列玻璃的结构参数及非桥氧分数:
(1)Na2O·SiO2
解:Z=4,氧硅比R
O Si
21 1
3
非桥氧离子平均数: X 2R Z 2 3 4 2 桥氧离子平均数:Y Z X 4 2 2
中心间距的变化为
2r2 2r1 2r2
3a2 2a1 1 3a2
2 / 3 a1 a2
1 1.255
2 / 3 0.025 2.5%
则 r1 r2
1 2.5% ,也就是说,结构中原子中心间距减小了 2.5%。
3 对金属而言,六方晶体结构为最紧密堆积,而体心立方为次紧密堆积,原子间距应该增大。
解:(1)。Li2O 是反萤石结构(萤石结构中阴、阳离子的位置完全互换),由于 O2-按面心立方密堆,则 单个晶胞中含有 4 个 O,8 个 Li。O 离子的面心立方密堆中四面体空隙全部被 Li 占据,O 离子的配位数
为 8,位于 8 个锂离子形成的小立方体体心位置。
则 2rLi 2rO
3
)2
(1 3
3 2
2r1
)2
a1
,V1 Sh 24
2r13 ;
对体心立方: 4r2
3a2 , r2
3 / 4a2 ,
V2
a23
64 9
3r23 ;
计算:
n 6
V1
n 2
V2
n 6
V1
无机材料科学基础第六七八章习题答案

一、是非题:(正确的打,错误的打) 1、金斯特林格方程可适用至转化率100%。
()2、大多数固相反应是由扩散速度所控制的。
()3、狭义上讲,相变过程是一个化学变化过程。
()4、浓度梯度是扩散的推动力,物质总是从高浓度处向低浓度处扩散。
()5、晶胚的临界半径rk 随着ΔT 的增大而减小,相变愈易进行。
()6.逆扩散的推动力是浓度梯度。
()是化学位梯度。
7.成核--生成相变亚稳区G"< 0 ,斯宾那多分解的不稳区G">0。
()相反。
8.过冷度愈大,晶体生长速率愈快,则晶粒就愈粗大。
()9.对扩散系数D 0的影响因素主要是温度及扩散激活能。
()10.相同条件下晶体的非均相成核比均相成核更难。
()11.杨德尔方程比金斯特林格方程的适用范围大。
()12.间隙扩散活化能包括间隙形成能和间隙原子迁移能。
()二、填空题1、根据扩散的热力学理论,扩散的推动力是 (A ) ,而发生逆扩散的条件是 (B ) 。
(A )化学位梯度 (B )热力学因子小于零2、熔体是物质在液相温度以上存在的一种高能量状态,在冷却的过程中可以出现 (A ) 、 (B ) 和 (C ) 三种不同的相变过程。
(A )结晶化 (B )玻璃化 (C )分相3、马氏体相变具有以下的一些特征: (A ) 、 (B ) 、 (C ) 和(D ) 等。
(A )存在习性平面 (B )无扩散性 (C )相变速度高 (D )无特定相变温度4、从熔体中析晶的过程分二步完成,首先是 (A ) ,然后就是 (B ) 过程。
均匀成核的成核速率Iv 由 (C ) 和 (D ) 因子所决定的。
(A )成核 (B )晶体生长 (C )受核化位垒影响的成核率因子 (D )受原子扩散影响的成核率5、 马氏体相变的特征有(A ) 、 (B ) 、 (C ) 和(D )。
存在习性平面、保持一定的取向关系、无扩散性、相变速度快、相变没有一个特定的温度。
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
无机材料科学基础复习题

无机材料科学基础复习题一、选择题1. 无机材料的分类包括以下哪些选项?A. 金属材料B. 陶瓷材料C. 玻璃材料D. 所有以上选项答案:D2. 陶瓷材料的主要成分是什么?A. 金属元素B. 非金属元素C. 有机元素D. 金属和非金属元素答案:B3. 玻璃材料的制造过程中,以下哪个步骤是必不可少的?A. 熔融B. 冷却C. 固化D. 所有以上步骤答案:D二、填空题1. 无机材料的强度通常与其______结构有关。
答案:晶体2. 陶瓷材料的硬度通常比金属材料______。
答案:高3. 玻璃材料的透光性是由其______结构决定的。
答案:无定形三、简答题1. 简述无机材料的一般特性。
答案:无机材料通常具有高硬度、高熔点、良好的化学稳定性和热稳定性等特点。
2. 描述陶瓷材料在现代工业中的应用。
答案:陶瓷材料在现代工业中广泛应用于电子、化工、航空航天、医疗等领域,如电子器件的绝缘体、化工设备的耐腐蚀材料、航空航天器的热防护材料以及医疗领域的人工骨骼等。
3. 阐述玻璃材料的制造过程。
答案:玻璃材料的制造过程主要包括原料的混合、高温熔融、成型、退火和冷却等步骤。
四、论述题1. 论述无机材料科学在新材料研究中的重要性。
答案:无机材料科学是研究无机材料的组成、结构、性能及其加工工艺的科学,它在新材料研究中具有重要的地位。
无机材料的广泛应用推动了材料科学的发展,同时新材料的不断涌现也为无机材料科学提供了新的研究领域和挑战。
2. 分析无机材料在环境友好型材料开发中的作用。
答案:无机材料在环境友好型材料开发中起着至关重要的作用。
例如,陶瓷材料和玻璃材料可以替代一些对环境有害的材料,减少污染。
此外,无机材料的回收和再利用也是环境友好型材料开发的重要组成部分。
材料科学基础-简答题-答案要点

《材料科学基础》简答题——答案要点第二章1.硅酸盐晶体结构有何共同特点?答:(1)每一个Si4+存在于4个O2-为顶点的四面体中心,构成[SiO4]4-四面体,它是硅酸盐晶体结构的基础(2)[SiO4]4四面体的每个顶点,即O2-最多只能为两个[SiO4]4-四面体所共有(3)两个邻近的[SiO4]4-四面体之间,如果要联结,只以共顶而不以共棱或共面相联结(4)[SiO4]4-四面体中的Si4+可以被Al3+置换形成硅铝氧骨干,骨干外的金属离子容易被其它金属离子置换,置换不同的离子,对骨干的结构并无多大的变化,但对它的性能却影响很大2.简述硅酸盐晶体的分类依据是什么?可分为几类,每类的结构特点是什么?答:硅酸盐晶体结构是按晶体中硅氧四面体在空间的排列方式分为孤岛状、组群状、链状、层状和架状五类。
这五类的[SiO4]四面体中,桥氧的数目也依次由0增加至4,非桥氧数由4减至0。
硅离子是高电价低配位的阳离子,因此在硅酸盐晶体中,[SiO4]只能以共顶方式相连,而不能以共棱或共面方式相连。
3.什么是同质多晶?简述同质多晶转变的类型及其各自的特点。
答:化学组成相同的物质,在不同的热力学条件下形成结构不同的晶体现象,称为同质多晶。
根据同质多晶转变时速度的快慢和晶体结构变化的不同,可将多晶转变分为位移性转变和重建性转变。
前者仅仅是结构畸变,转变前后结构差异小,转变时并不打开任何键或改变最邻近的配位数,只是原子的位置发生少许位移,使次级配位有所改变;而后者不能简单地通过原子位移来实现,转变前后结构差异较大,必须破坏原子间的键,形成一个具有新键的结构。
4.为什么石英不同系列变体之间的转化温度比同系列变体之间的转化温度高得多?答:由于石英不同系列变体之间转变是重建性转变,涉及晶体结构中键的破裂和重建;而同一系列变体之间的转变是位移性转变,不涉及晶体结构中键的破裂和重建,仅是键长、键角的调整。
5.钛酸钡是一种重要的铁电陶瓷,其晶型是钙钛矿结构,试问:(a)属于什么点阵?(b)这个结构中离子的配位数为多少?(c)这个结构遵守鲍林规则吗?请做讨论。
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简答题1/粘度及其影响因素(以硅酸盐熔体为例)粘度:使相距一定距离的两个平行平面以一定速度相对移动所需的力硅酸盐熔体粘度与组成的关系-粘度的大小由熔体中硅氧四面体网络连接程度决定碱金属、碱土金属:熔体分化,网络断裂程度增加,粘度降低碱金属的硅酸盐熔体中加入Al2O3:当Al2O3/Na2O<1时:Al2O3代替SiO2起“补网”作用,提高粘度当Al2O3/Na2O>1时,Al进入[AlO6]位置中,粘度降低碱金属的硅酸盐熔体中加入B2O3:最初加入的B2O3,处于[BO4]中®结构聚集紧密,粘度升高;随着硼含量增加,硼处于三角体中®网络结构疏松,粘度下降R+对粘度的影响:浓度:O/Si低时,Si-O键决定粘度®随R+半径减小,熔体粘度减小O/Si高时,[SiO4]靠键力R-O相连®随R+半径减小,熔体粘度增大碱土金属离子:R2+浓度的影响:O/Si比离子极化对粘度的影响:离子变形,共价键成分增加®减弱了Si-O键力,粘度降低Pb2+>Ba2+>Cd2+>Zn2+>Ca2+>Mg2+2.表面能及其影响因素(以硅酸盐熔体为例)表面能:将表面增大一个单位面积所需要作的功组成对硅酸盐熔体表面张力的影响: Al2O3、CaO、MgO、SiO2增大表面张力;K2O、PbO、B2O3、Sb2O3、Cr2O3降低表面张力化学键型对熔体表面张力的影响: 具有金属键的熔体表面张力>共价键>离子键>分子键温度的影响:大多数硅酸盐熔体的表面张力随着温度的升高而降低®温度升高100℃,表面张力降低~1% 3.玻璃结构的晶子假说学说要点:硅酸盐玻璃由无数“晶子”组成。
“晶子”不同于一般微晶,是带有晶格变形的有序区域,分散于无定形介质中,“晶子”到无定形介质的过渡是逐步完成的,两者之间无明显界线。
(3分)意义及评价:揭示了玻璃的结构特征:微不均匀性、近程有序性。
不足之处:晶子含量、化学组成未能合理确定。
(2分)4.玻璃结构的无规则网络假说学说要点:玻璃态物质也是由一个三度空间网络所构成。
网络由离子多面体构筑而成,排列没有规律性。
网络形成离子位于多面体的中心,网络变性离子均匀、无序地分布在空隙中。
氧化物形成玻璃的规则:每个氧离子最多与两个网络形成离子相连。
多面体中阳离子的配位数£4。
氧多面体相互共角而不共棱或共面。
每个多面体至少有3个角与相邻多面体共用。
两种假说各有优缺点,两种观点正在逐步靠近。
两种观点比较一致的看法-玻璃是近程有序、远程无序的无定形物质。
晶子假说:着重于玻璃结构的微不均匀性、有序性。
无规则网络假说:着重于玻璃结构的均匀性、连续性、无序性、统计性。
两种假说各自能解释玻璃的一些性质和变化规律。
5.润湿及其分类P115润湿:固体与液体接触后,体系的吉布斯自由能降低的现象。
(2分)分类:附着润湿、铺展润湿、浸渍润湿(3分)6.固相反应与烧结固相反应的定义及特点广义:固相参与的化学反应狭义:固体与固体发生化学反应生成新的固体固相反应的特点:固相反应是非均相反应,反应速度较慢固相反应需要高温,固相反应开始的温度远低于反应物的熔点或系统低共熔温度:泰曼温度固相反应包括相界面的化学反应、固相内的物质迁移两个过程当反应物之一存在多晶转变时,转变温度通常也是反应开始明显进行的温度-海德华定律论述题:1.毛细管现象、玻璃板间的防潮、烧结推动力影响润湿的因素表面张力gsv和gsl相差越大、glv越小,润湿越好粗糙度实际表面具有一定的粗糙度®真正表面积比表观面积大真实接触角q<90°时,粗糙度越大,表观接触角越小,越容易湿润;q>90°时,粗糙度越大,愈不利于润湿吸附膜吸附降低表面能g®sv,不利于润湿粘土荷电的主要原因:粘土晶格内离子的同晶置换(主要产生负电荷)粘土表面的腐殖质离解(羧基、酚羧基)活性边表面上的破键(高岭石®两性电荷)粘土的阳离子交换性粘土颗粒带负电®吸附介质中的阳离子®被吸附的阳离子能被溶液中其它浓度大、价数高的阳离子交换粘土的离子交换反应的特点同号离子相互交换等当量交换交换和吸附可逆离子交换不影响粘土本身结构粘土的阳离子交换容量(cation exchange capacity,简称c.e.c)100g干粘土吸附的离子的毫克当量数影响阳离子交换容量的因素粘土矿物的组成和结构(同晶置换、晶格层间结合)粘土的细度含腐殖质数量溶液的pH值离子浓度鉴定矿物组成阳离子交换能力的影响因素阳离子的电荷数粘土对阳离子的吸附能力次序:M3+>M2+>M+H+:容积小、电荷密度高,粘土对它吸力最强离子水化膜的厚度同价离子,半径愈小,水化膜愈厚:Li+>Na+>K+不同价离子:高价离子与粘土颗粒表面的静电引力的影响超过水化膜厚度的影响粘土的阳离子交换序:离子价效应、离子水化半径H+>Al3+>Ba2+>Sr2+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+>Li+影响粘土结合水量的因素:粘土的矿物组成粘土的分散度高岭石的结合水量随粒度减小而增高,蒙脱石的结合水量与颗粒度无关粘土吸附阳离子的种类粘土的结合水量一般与粘土阳离子交换量成正比含同一种交换性阳离子的粘土,蒙脱石的结合水量比高岭石的大含不同价阳离子的粘土的结合水量:粘土与一价阳离子结合水量>与二价阳离子结合的水量>与三价阳离子结合的水量泥浆的触变性触变状态:泥浆静止不动时似凝固体,一经扰动或摇动,凝固的泥浆又重新获得流动性。
触变是凝胶体与溶胶体之间的可逆转化过程。
泥浆具有触变性的原因触变状态是介于分散和凝聚之间的中间状态不完全胶溶的粘土颗粒的边面上残留少量正电荷或边面负电荷不足以排斥板面负电荷®形成局部边-面或边-边结合®三维网状架构,大量自由水被包裹在网状空隙中空间架构疏松、很不稳定®稍加剪切力就能破坏结构,释放“自由水”,泥浆恢复流动性。
一旦静止三维网状架构又重新建立影响泥浆触变性的因素粘土泥浆含水量泥浆稀®边-面静电引力小,胶粒定向性弱®不易形成触变结构粘土矿物组成水化膨胀方式:溶剂分子渗入颗粒间、溶剂分子渗入单位晶格内粘土胶粒大小、形状颗粒细,平板状、条状颗粒易形成触变结构电解质种类与数量粘土吸附阳离子价数小、半径小®触变效应小温度温度升高,触变结构不易建立影响可塑性的因素含水量含水量适当(15-25%),才能呈现最大的可塑性吸附阳离子H+>Al3+>Ba2+>Ca2+>Mg2+>NH4+>K+>Na+>Li+粘土矿物组成蒙脱石比表面积大®毛细管力大,塑性高粘土颗粒大小和形状板状、短柱状优于球状、立方体状影响扩散的因素外部因素温度的影响:热激活过程杂质的影响异价离子掺杂®空位,晶格畸变®相应离子的扩散系数增大杂质与扩散介质形成化合物、发生淀析®活化能升高,扩散速率下降杂质原子与结构中的空位缔合®空位总浓度增加,有利于扩散气氛的影响固溶体类型的影响间隙型固溶体比置换型固溶体容易扩散内部因素晶体组成的复杂性化学键的影响金属键、离子键、共价键材料,空位机构扩散-空位形成能DHf、原子迁移能DHM原子间结合力越强、原子排列越紧密,扩散激活能Q值越高结构缺陷的影响晶界原子排列紊乱、结构开放,扩散快结构中位错密度越高,位错对原子扩散的贡献越大Db:Dg:Ds=10-14:10-10:10-78、请简述扩散的微观机制有哪些?影响扩散的因素又有哪些?(10分)答:置换机制:包括空位机制和直接换位与环形换位机制,其中空位机制是主要机制,直接换位与环形换位机制需要的激活能很高,只有在高温时才能出现。
间隙机制:包括间隙机制和填隙机制,其中间隙机制是主要机制。
(5分)影响扩散的主要因素有:温度(温度越高,扩散速度越快);晶体结构与类型(包括致密度、固溶度、各向异性等);晶体缺陷;化学成分(包括浓度、第三组元等)(5分)试分析影响固相反应(solid state reaction)的主要因素。
(10分)解答:烧结温度和保温时间(2.5分)、压力和气氛(2.5分)、物料状态(粒度、成型压力、前驱物类型)(2.5分)、烧结助剂(2.5分)。
反应物化学组成与结构的影响:内因热力学角度:DG负值越大,反应的热力学推动力越大结构观点:化学键、缺陷、晶型、结晶状态多晶转变、热分解、脱水反应;热处理®晶格活化反应物间的比例影响反应物表面积、截面积的大小®改变产物层厚度,影响反应速率反应物颗粒尺寸及分布的影响反应速度常数K值反比于颗粒半径的平方颗粒尺寸®反应界面、扩散截面、颗粒表面结构颗粒尺寸越小,反应体系比表面积越大,反应界面、扩散截面越大,反应速度越快;颗粒尺寸减小,键强分布曲线变平,弱键比例增加,反应和扩散能力增强。
物料颗粒尺寸的不同可能引起反应机理的变化例:CaCO3、MoO3等分子比600℃的反应:CaCO3颗粒尺寸大于MoO3时,反应由扩散控制;CaCO3颗粒尺寸小于MoO3时,反应由MoO3的升华过程控制。
物料颗粒粒径分布的影响反应温度、压力与气氛的影响温度升高有利于反应进行温度升高,固体结构中质点热振动动能增大,反应能力、扩散能力增强;温度变化对化学反应的影响大于对扩散的影响。
压力的影响对不同反应类型压力的影响不同对于纯固相反应,增大压力可改善粉料颗粒之间的接触状态-缩短颗粒之间距离、增加接触面积®提高固相反应速率;对于有液相、气相参与的固相反应,需要具体考虑。
气氛的影响改变固体吸附特性®影响表面反应活性;影响非化学计量化合物的表面缺陷浓度、扩散机构与速率。
矿化剂及其它影响因素矿化剂的作用影响晶核的生成速率;影响结晶速率及晶格结构;降低体系共熔点,改善液相性质。
矿化机理与反应物形成固溶体而使其晶格活化;与反应物形成活性中间体;矿化剂离子对反应物离子产生极化作用促使其晶格畸变和活化;与反应物形成低共熔体,使体系在较低温度下出现液相。
工程方面的因素换热传质效率传热方式按相变机理分类成核-生长型相变由组成波动程度大、空间范围小的起伏开始发生相变,初期起伏形成新相核心,然后新相核心长大均匀成核、非均匀成核连续型相变由组成波动程度小、空间波动范围广的起伏引起的相变,起伏连续地生长而形成新相有序-无序转变位置、位向、电子、核旋转状态马氏体相变晶体在外加应力的作用下通过晶体的一个分立体积的剪切作用以极迅速的速率进行的相变。