材料科学基础期末备考

南昌大学材料科学基础期末复习考点

无机部分

一、名词解释

空间点阵：将晶体看成理想晶体，每个质点抽象为规则排列于空间的几何点，此为阵点；这些阵点在空间呈周期性规则排列，并具有完全相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵。

晶胞：为说明点阵排列的规律和特点，可在点阵中取出一个具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。

中间相：两组元A 和B 组成合金时，除了可形成以A 为基或以B 为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A,B 两组元均不相同的新相。由于它们在二元相图上的位置总处于中间，故通常把这些相称为中间相。

固溶体：以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶质原子）所形成的均匀混合的固态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型。

硼效应:在硅酸盐Na2O-SiO2 比例中用氧化硼代二氧化硅时，当氧化硼含量较少时，Na2O/B2O3>1,结构中游离氧充足，硼离子以四面体状态加入网络中使结构紧密，黏度随含量的上升而上升，当它们比例约为1 时，黏度达到最大，当Na2O/B2O3<1 时，游离氧不足，增加的硼离子处于[BO3]中，结构趋于疏松，黏度下降。

网络形成体：单键强度>335kl/mol,这类氧化物能单独形成玻璃。

稳定性：指黏土胶粒在水中保持均匀分散而不发生聚集下沉的性质。

触变性：就是指泥浆静止不动时似凝固体，一经扰动或者摇动，凝固的泥浆又重新获得流动性，如若静止又重新凝固。

可塑性：黏土与适当比例的水混合均匀制成的泥团受到高于某一数值剪应力的作用后，可以塑造成任何形状，当去除应力泥团能保持其形状的性质称为可塑性。

单转熔：液相回吸一种晶相而结晶析出其他两种晶相的过程。

双转熔：液相回吸两种晶相而结晶析出另外一种晶相的过程。

一致熔融化合物：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有固定的熔点时，即熔化为液态，所产生的液相也与化合物的晶相相同。

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就会分解，分解产物是一种液相和一种晶相，与原来化合物组成完全不同。

扩散通量：J= - D（偏C/偏X）,此处J即表示扩散通量

扩散系数：反映扩散快慢的量，用D表示，即D= - D0*exp(- Q/RT)

扩散可归结成稳定扩散和非稳定扩散：稳定扩散即扩散物质的浓度分布不随时间变化的扩散；非稳定扩散即扩散物质的浓度分布随时间变化的扩散

克（柯）肯达尔效应：由于多元系统中各组元扩散速率不同而引起的扩散偶原始界面向扩散速率快的一侧移动的现象称为克肯达尔效应。这种现象在合金系统及一些氧化物系统普遍存在。

互扩散系数也可以称之为有效扩散系数。化学互扩散系数等等，是存在化学位梯度时的扩散系数。

间隙式扩散：间隙质点沿晶格间隙进行的迁移称之为间隙扩散。间隙扩散适用于间隙型固溶体中间隙质点的扩散。其中间隙扩散的主要是间隙质点。

空位机制：溶质原子与溶剂空位交换而发生的扩散，空位机制又称为空位扩散是置换扩散的一种。在置换固溶体或纯金属中，原子直径比间隙直径大得多，难以通过间隙进行扩散。晶格中由于本征热缺陷或杂质离子不等价取代而存在空位，由于空位周围格点上的原子或离子就可能跳入空位，此时空位与跳入空位的原子分别作了相反方向的迁移。因此在晶体结构中，空位的移动意味着结构中原子或离子分相反方向移动。

扩散活化能：Q=∆Hf/2 + H*，其大小等于空气形成能和迁移能之和，表示克服能垒所必须的额外能量才能实现原子从一个平衡位置到另一个平衡位置的基本跃迁的能量。

扩散驱动力：使得扩散得以进行的驱动力，此时应该为浓度梯度。

反应扩散：通过扩散使固溶体内的溶质组元超过固溶极限而不断形成新相的扩散过程。

热力学因子：即 1+（偏Ln Yi）/(偏Ln Ni)，表示热力学因素对扩散速度的影响，

二、简答题

2.1 试解释粘土结构水和结合水（牢固结合水、松结合水）、自由水的区别，分析后两种水胶团中的作用范围及其对工艺性能的影响？

粘土结构水是粘土结构中的水；由于粘土颗粒一般带负电，又因水是极性分子，当粘土颗粒分散于水中时，在粘土表面负电场的作用下，水分子以一定取向分布在粘土颗粒周围以氢键与其表面上的氧和氢氧基结合，负电端向外。在第一层水分子的外围形成一个负电表面，因而又吸引第二层水分子。负电场对水分子的引力作用，随着离开粘土表面距离的增加而减弱，因此水分子的排列也由定向逐渐过渡到混乱。靠近内层形成的定向排列的水分子层称为牢固结合水，围绕在粘土颗粒周围，与粘土颗粒形成一个整体，一起在介质中运动，其厚度约为3－10 个水分子厚。在牢固结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结合水，由于离开粘土颗粒表面较远，他们之间的结合力较小。在松结合水以外的水叫自由水。结合水的密度大，热容小，介电常数小，冰点低等，在物理性质上与自由水不同。粘土和水结合的数量可以用测量润饰热来判断。粘土与这三种水结合的状态与数量将会影响粘土－水系统的工艺性能。在粘土含水量一定的情况下，若结合水减少，则自由水就多，此时粘土胶的体积减小，容易移动，因而泥浆粘度小，流动性好；当结合水量多时，水膜厚，利于粘土胶粒间的滑动，则可塑性好。

2.2 影响固相反应的因素

（1）反应物化学组成与结构的影响:反应物中质点作用力越大，反应能力越小；同一反应体系中，固相反应速度与各反应物间的比例有关；矿化剂的特殊作用。

（2）颗粒度和分布影响：粒径越小，反应速度越快；同一反应体系中由于物料尺寸不同，反应速度会属于不同动力学范围控制；少量较大尺寸的颗粒存在会显著延缓反应过程的完成。

（3）反应温度的影响：温度越高，质点热运动增强，反应能力和扩散能力增强。

（4）压力、气氛的影响：两固相间的反应，增大压力有助于增大颗粒的接触面积，加速物质传递过程，使反应速度增加；对有液汽相参加的固相反应，提高压力不表现积极作用，甚至适得其反。

（5）矿化剂的影响：晶格能越大，结构越完整和稳定，反应活性越低。加入矿化剂可以提高固相反应。

2.3 黏土带电原因：

1. 晶格内离子的类质同晶取代

2. 颗粒边棱的价键断裂

3. 颗粒表面腐殖酸的电离。