材料科學基礎(武漢理工大學,張聯(lián)盟版)課后習題及答案

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第二章答案 2 1 略 2 2 1 一晶面在 x y z 軸上的截距分別為 2a 3 b 6 c 求該晶面的晶面指數(shù) 2 一晶面在 x y z 軸上的截距分別為 a 3 b 2 c 求出該晶面的晶面指數(shù) 答 1 h k l 3 2 1 該晶面的晶面指數(shù)為 321 2 h k l 3 2 1 該晶面的晶面指數(shù)為 321 2 3 在立方晶系晶胞中畫出下列晶面指數(shù)和晶向指數(shù) 001 與 111 與 與 111 與 236 257 與 123 與 102 110 答 2 4 定性描述晶體結構的參量有哪些 定量描述晶體結構的參量又有哪些 答 定性 對稱軸 對稱中心 晶系 點陣 定量 晶胞參數(shù) 2 5 依據(jù)結合力的本質不同 晶體中的鍵合作用分為哪幾類 其特點是什么 答 晶體中的鍵合作用可分為離子鍵 共價鍵 金屬鍵 范德華鍵和氫鍵 離子鍵的特點是沒有方向性和飽和性 結合力很大 共價鍵的特點是具有方向性和飽 和性 結合力也很大 金屬鍵是沒有方向性和飽和性的的共價鍵 結合力是離子間的 靜電庫侖力 范德華鍵是通過分子力而產生的鍵合 分子力很弱 氫鍵是兩個電負性 較大的原子相結合形成的鍵 具有飽和性 2 6 等徑球最緊密堆積的空隙有哪兩種 一個球的周圍有多少個四面體空隙 多少個八面 體空隙 答 等徑球最緊密堆積有六方和面心立方緊密堆積兩種 一個球的周圍有 8 個四面體空隙 6 個八面體空隙 2 7n 個等徑球作最緊密堆積時可形成多少個四面體空隙 多少個八面體空隙 不等徑球是 如何進行堆積的 答 n 個等徑球作最緊密堆積時可形成 n 個八面體空隙 2n 個四面體空隙 不等徑球體進行緊密堆積時 可以看成由大球按等徑球體緊密堆積后 小球按其大小 分別填充到其空隙中 稍大的小球填充八面體空隙 稍小的小球填充四面體空隙 形 成不等徑球體緊密堆積 2 8 寫出面心立方格子的單位平行六面體上所有結點的坐標 答 面心立方格子的單位平行六面體上所有結點為 000 001 100 101 110 010 011 111 0 0 0 1 1 1 2 9 計算面心立方 密排六方晶胞中的原子數(shù) 配位數(shù) 堆積系數(shù) 答 面心 原子數(shù) 4 配位數(shù) 6 堆積密度 六方 原子數(shù) 6 配位數(shù) 6 堆積密度 2 10 根據(jù)最緊密堆積原理 空間利用率越高 結構越穩(wěn)定 金剛石結構的空間利用率很低 只有 34 01 為什么它也很穩(wěn)定 答 最緊密堆積原理是建立在質點的電子云分布呈球形對稱以及無方向性的基礎上的 故 只適用于典型的離子晶體和金屬晶體 而不能用最密堆積原理來衡量原子晶體的穩(wěn)定性 另外 金剛石的單鍵個數(shù)為 4 即每個原子周圍有 4 個單鍵 或原子 由四面體以共頂 方式共價結合形成三維空間結構 所以 雖然金剛石結構的空間利用率很低 只有 34 01 但是它也很穩(wěn)定 2 11 證明等徑圓球六方最密堆積的空隙率為 25 9 答 設球半徑為 a 則球的體積為 球的 z 4 則球的總體積 晶胞 立方體晶胞體積 2 a 3 16 a3 空間利用率 球所占體積 空間體積 74 1 空隙率 1 74 1 25 9 2 12 金屬鎂原子作六方密堆積 測得它的密度為 1 74g cm3 求它的晶胞體積 答 設晶胞的體積為 V 相對原子質量為 M 則晶胞體積 nm3 2 13 根據(jù)半徑比關系 說明下列離子與 O2 配位時的配位數(shù)各是多少 已知 rO2 0 132nm rSi4 0 039nm rK 0 131nm rAl3 0 057nm rMg2 0 078nm 答 對于 Si4 K Al 3 Mg 2 來說 其 依次是 0 295 0 99 0 43 0 59 依據(jù)正離子 配位數(shù)與正負離子半徑比的關系知配位數(shù)為 Si 4 4 K 8 Al 3 6 Mg 2 6 2 14 為什么石英不同系列變體之間的轉化溫度比同系列變體之間的轉化溫度高得多 答 石英同一系列之間的轉變是位移性轉變 不涉及晶體結構中鍵的破裂和重建 僅是鍵 長 鍵角的調整 需要能量較低 且轉變迅速可逆 而不同系列之間的轉變屬于重建性轉 變 都涉及到舊鍵的破裂和新鍵的重建 因而需要較的能量 且轉變速度緩慢 所以石英 不同系列之間的轉化溫度比同系列變體之間轉化的溫度要高的多 2 15 有效離子半徑可通過晶體結構測定算出 在下面 NaCl 型結構晶體中 測得 MgS 和 MnS 的晶胞參數(shù)均為 a 0 520nm 在這兩種結構中 陰離子是相互接觸的 若 CaS a 0 567nm CaO a 0 480nm 和 MgO a 0 420nm 為一般陽離子 陰離子接 觸 試求這些晶體中各離子的半徑 答 MgS 中 a 0 502nm 陰離子相互接觸 a 2 r rS 2 0 177nm CaS 中 a 0 567nm 陰 陽離子相互接觸 a 2 r r r Ca2 0 107nm CaO 中 a 0 408nm a 2 r r r O2 0 097nm MgO 中 a 0 420nm a 2 r r r Mg2 0 113nm 2 16 氟化鋰 LiF 為 NaCl 型結構 測得其密度為 2 6g cm3 根據(jù)此數(shù)據(jù)計算晶胞參數(shù) 并將此值與你從離子半徑計算得到數(shù)值進行比較 答 設晶胞的體積為 V 相對原子質量為 M 對于 NaCl 型結 構來說 其 n 4 則晶胞體積 nm3 則晶胞參數(shù) 根據(jù)離子半徑計算 a 2 r r 4 14nm rMg2 使 CaO 結構較 MgO 疏松 H 2O 易于進入 所以活潑 2 19CaF2的晶胞參數(shù)為 0 547nm 1 根據(jù) CaF2晶胞立體圖畫出 CaF2晶胞在 001 面上 的投影圖 2 畫出 CaF2 110 面上的離子排列簡圖 3 正負離子半徑之和為多少 解 1 CaF2晶胞在 001 面上的投影圖 2 CaF2 110 面上的離子排列簡圖 3 正負離子半徑之和 2 20 計算 CdI2晶體中的 I 及 CaTiO3晶體中 O2 的電價是否飽和 解 CdI 2晶體中 Cd2 的配位數(shù) CN 6 I 與三個在同一邊的 Cd2 相連 且 I 的配位數(shù) CN 3 所以 即 I 電價飽和 CaTiO3晶體中 Ca 2 的配位數(shù) CN 12 Ti 4 的配位數(shù) CN 6 O 2 的配位數(shù) CN 6 所以 即 O2 電價飽和 2 21 1 畫出 O2 作面心立方堆積時 各四面體空隙和八面體空隙的所在位置 以一個晶 胞為結構基元表示出來 2 計算四面體空隙數(shù) 八而休空隙數(shù)與 O2 數(shù)之比 解 1 略 2 四面體空隙數(shù)與 O2 數(shù)之比為 2 1 八面體空隙數(shù)與 O2 數(shù)之比為 1 1 2 22 根據(jù)電價規(guī)則 在下面情況下 空隙內各需填入何種價數(shù)的陽離子 并對每一種結構 舉出 個例子 1 所有四面體空隙位置均填滿 2 所有八面體空隙位置均填滿 3 填滿 半四面體空隙位置 4 填滿 半八面體空隙位置 答 分別為 1 陰陽離子價態(tài)比應為 1 2 如 CaF2 2 陰陽離子價態(tài)比應為 1 1 如 NaCl 3 陰陽離子價態(tài)比應為 1 1 如 ZnS 4 陰陽離子價態(tài)比應為 1 2 如 TiO2 2 23 化學手冊中給出 NH4Cl 的密度為 1 5g cm3 X 射線數(shù)據(jù)說明 NH4Cl 有兩種晶體結構 一種為 NaCl 型結構 a 0 726nm 另一種為 CsCl 結構 a 0 387nm 上述密度值是哪一 種晶型的 NH 4 離子作為一個單元占據(jù)晶體點陣 解 若 NH4Cl 為 NaCl 結構 則可由公式 可得 0 912g cm3 若 NH4Cl 為 NaCl 結構 則可由公式 可得 1 505 由計算可知 NaCl 型結構的 NH4Cl 與化學手冊中給出 NH4Cl 的密度接近 所以該密度 NaCl 晶型 2 24MnS 有三種多晶體 其中兩種為 NaCl 型結構 一種為立方 ZnS 型結構 當有立方型 ZnS 結構轉變?yōu)?NaCl 型結構時 體積變化的百分數(shù)是多少 已知 CN 6 時 rMn2 0 08nm rS2 0 184nm CN 4 時 rMn2 0 073nm rS2 0 167nm 解 當為立方 ZnS 型結構時 0 472nm 當為 NaCl 型結構時 2 rMn2 rS2 2 0 08 0 184 0 384nm 所以體積變化 46 15 2 25 鈦酸鋇是一種重要的鐵電陶瓷 其晶型是鈣鈦礦結構 試問 1 屬于什么點陣 2 這個結構中離子的配位數(shù)為若干 3 這個結構遵守鮑林規(guī)則嗎 請作充分討論 答 1 屬于立方晶系 2 Ba 2 Ti 4 和 O2 的配位數(shù)分別為 12 6 和 6 3 這個結構遵守鮑林規(guī)則 鮑林第一規(guī)則 配位多面體規(guī)則 對于 Ti4 配位數(shù)為 6 對于 Ba2 配位數(shù)為 12 符合鮑林第一規(guī)則 鮑林第二規(guī)則 電價規(guī)則 即負離子電荷 Z 則 O2 離子電荷 與 O2 離子電荷相等 故符合鮑林第二規(guī)則 又根據(jù)鈣鈦礦型結構知其配位多面體不存在共棱或共面的情況 結 構情況也符合鮑林第四規(guī)則 不同配位體連接方式規(guī)則和鮑林第五規(guī)則 節(jié)約規(guī)則 所以鈣鈦礦結構遵守鮑林規(guī)則 2 26 硅酸鹽晶體結構有何特點 怎樣表征其學式 答 硅酸鹽晶體結構非常復雜 但不同的結構之間具有下面的共同特點 1 結構中的 Si4 離子位于 O2 離子形成的四面體中心 構成硅酸鹽晶體的基本結構單元 SiO4 四面體 Si O Si 是一條夾角不等的折線 一般在 145 左右 2 SiO 4 四面體的每個頂點 即 O2 離子最多只能為兩個 SiO 4 四面體所共用 3 兩個相鄰的 SiO 4 四面體之間只能共頂而不能共棱或共面連接 4 SiO 4 四面體中心的 Si4 離子可以部分地被 Al3 離子所取代 取代后結構本身不發(fā)生 太大變化 即所謂的同晶取代 但晶體的性質發(fā)生了很大的變化 這為材料的改性提供了 可能 硅酸鹽的化學式表征方法主要有以下兩種 1 氧化物表示法 將構成硅酸鹽晶體的所有氧化物按一定的比例和順序全部寫出來 先是 1 價的堿金屬氧化 物 其次是 2 價 3 價的金屬氧化物 最后是 SiO2 2 無機絡合鹽表示法 構成硅酸鹽晶體的所有離子按一定的比例和順序全部寫出來 再把相關的絡陰離子用中括 號括起來即可 先是 1 價 2 價的金屬離子 其次是 Al3 離子和 Si4 離子 最后是 O2 離子 和 OH 離子 氧化物表示法的優(yōu)點在于一目了然的反應出晶體的化學組成 可以按此配料來進行晶體的 實驗室合成 用無機絡合鹽法則可以比較直觀的反應出晶體所屬的結構類型 進而可以對 晶體結構及性質作出一定程度的預測 兩種表示方法之間可以相互轉換 2 27 硅酸鹽晶體的分類依據(jù)是什么 可分為那幾類 每類的結構特點是什么 答 硅酸鹽晶體主要是根據(jù) SiO 4 在結構中的排列結合方式來分類 具體可以分為五類 島狀 組群狀 鏈狀 層狀和架狀 結構和組成上的特征見下表 結構類型 SiO4 共用 O2 數(shù) 形狀 絡陰離子團 Si O I 島狀 0 四面體 SiO4 4 1 4 組群狀 1 2 2 2 雙四面體 三節(jié)環(huán) 四節(jié)環(huán) 六節(jié)環(huán) Si2O7 6 Si3O9 6 Si4O12 8 Si6O18 12 2 7 1 3 1 3 1 3 鏈狀 2 2 3 單鏈 雙鏈 Si2O6 4 Si4O11 6 1 3 4 11 層狀 3 平面層 Si4O10 4 4 10 架狀 4 骨架 SiO4 4 AlxSi4 x O8 x 1 4 1 4 2 28 下列硅酸鹽礦物各屬何種結構類型 Mg 2 SiO4 K AlSi 3O8 CaMg Si 2O6 Mg3 Si4O10 OH 2 Ca 2Al AlSiO7 答 分別為島狀 架狀 單鏈 層狀 復網 組群 雙四面體 2 29 根據(jù) Mg2 SiO4 在 100 面的投影圖回答 1 結構中有幾種配位多面體 各配位 多面體間的連接方式怎樣 2 O 2 的電價是否飽和 3 晶胞的分子數(shù)是多少 4 Si4 和 Mg2 所占的四面體空隙和八面體空隙的分數(shù)是多少 解 1 有兩種配位多面體 SiO 4 MgO 6 同層的 MgO6 八面體共棱 如 59 MgO6 和 49 MgO6 共棱 75O2 和 27O2 不同層的 MgO 6 八面體共頂 如 1 MgO6 和 51 MgO6 共頂是 22O2 同層的 MgO 6 與 SiO 4 共頂 如 T MgO6 和 7 SiO4 共頂 22O2 不同層的 MgO 6 與 SiO4 共棱 T MgO 6 和 43 SiO4 共 28O2 和 28O2 2 O 2 與 3 個 MgO 6 和 1 個 SiO 4 所以 O2 飽和 3 z 4 4 Si 4 占四面體空隙 1 8 Mg 2 占八面體空隙 1 2 2 30 石棉礦如透閃石 Ca2Mg5 Si4O11 OH 2具有纖維狀結晶習性 而滑石 Mg3 Si4O10 OH 2卻具有片狀結晶習性 試解釋之 解 透閃石雙鏈結構 鏈內的 Si O 鍵要比鏈 5 的 Ca O Mg O 鍵強很多 所以很容易沿鏈 間結合力較弱處劈裂成為纖維狀 滑石復網層結構 復網層由兩個 SiO4 層和中間的水鎂 石層結構構成 復網層與復網層之間靠教弱的分之間作用力聯(lián)系 因分子間力弱 所以易 沿分子間力聯(lián)系處解理成片狀 2 31 石墨 滑石和高嶺石具有層狀結構 說明它們結構的區(qū)別及由此引起的性質上的差異 解 石墨與滑石和高嶺石比較 石墨中同層 C 原子進行 SP2 雜化 形成大 鍵 每一層都 是六邊形網狀結構 由于間隙較大 電子可在同層中運動 可以導電 層間分子間力作用 所以石墨比較軟 滑石和高嶺石區(qū)別主要是滑石是 Mg2 取代 Al3 的 2 1 型結構八面體層為三八面體型結構而 高嶺石為 1 1 型二八面體結構 2 32 1 在硅酸鹽晶體中 Al 3 為什么能部分置換硅氧骨架中的 Si4 2 Al 3 置換 Si4 后 對硅酸鹽組成有何影響 3 用電價規(guī)則說明 Al3 置換骨架中的 Si4 時 通常 不超過一半 否則將使結構不穩(wěn)定 解 1 Al 3 可與 O2 形成 AlO 4 5 Al 3 與 Si4 處于第二周期 性質類似 易于進入硅酸 鹽晶體結構中與 Si4 發(fā)生同晶取代 由于遵循鮑林規(guī)則 所以只能部分取代 2 Al 3 置 換 Si4 是部分取代 Al 3 取代 Si4 時 結構單元 AlSiO 4 ASiO5 失去了電中性 有過剩 的負電荷 為了保持電中性 將有一些半徑較大而電荷較低的陽離子如 K Ca 2 Ba 2 進入 結構中 3 設 Al3 置換了一半的 Si4 則 O2 與一個 Si4 一個 Al3 相連 陽離子靜電鍵 強度 3 4 1 4 4 1 7 4 O 2 電荷數(shù)為 2 二者相差為 1 4 若取代超過一半 二者相差 必然 1 4 造成結構不穩(wěn)定 第三章答案 3 2 略 3 2 試述位錯的基本類型及其特點 解 位錯主要有兩種 刃型位錯和螺型位錯 刃型位錯特點 滑移方向與位錯線垂直 符 號 有多余半片原子面 螺型位錯特點 滑移方向與位錯線平行 與位錯線垂直的面不 是平面 呈螺施狀 稱螺型位錯 3 3 非化學計量化合物有何特點 為什么非化學計量化合物都是 n 型或 p 型半導體材料 解 非化學計量化合物的特點 非化學計量化合物產生及缺陷濃度與氣氛性質 壓力有關 可以看作是高價化合物與低價化合物的固溶體 缺陷濃度與溫度有關 這點可以從平衡常 數(shù)看出 非化學計量化合物都是半導體 由于負離子缺位和間隙正離子使金屬離子過剩產 生金屬離子過剩 n 型 半導體 正離子缺位和間隙負離子使負離子過剩產生負離子過剩 p 型 半導體 3 4 影響置換型固溶體和間隙型固溶體形成的因素有哪些 解 影響形成置換型固溶體影響因素 1 離子尺寸 15 規(guī)律 1 R 1 R2 R1 15 不 連續(xù) 2 40 不能形成固熔體 2 離子價 電價相同 形成連續(xù)固熔體 3 晶體結構因素 基質 雜質結構相同 形成連續(xù)固熔體 4 場強因素 5 電負 性 差值小 形成固熔體 差值大形成化合物 影響形成間隙型固溶體影響因素 1 雜質質點大小 即添加的原子愈小 易形成固溶體 反之亦然 2 晶體 基質 結構 離子尺寸是與晶體結構的關系密切相關的 在一定程 度上來說 結構中間隙的大小起了決定性的作用 一般晶體中空隙愈大 結構愈疏松 易 形成固溶體 3 電價因素 外來雜質原子進人間隙時 必然引起晶體結構中電價的不平 衡 這時可以通過生成空位 產生部分取代或離子的價態(tài)變化來保持電價平衡 3 5 試分析形成固溶體后對晶體性質的影響 解 影響有 1 穩(wěn)定晶格 阻止某些晶型轉變的發(fā)生 2 活化晶格 形成固溶體后 晶格結構有一定畸變 處于高能量的活化狀態(tài) 有利于進行化學反應 3 固溶強化 溶 質原子的溶入 使固溶體的強度 硬度升高 4 形成固溶體后對材料物理性質的影響 固溶體的電學 熱學 磁學等物理性質也隨成分而連續(xù)變化 但一般都不是線性關系 固 溶體的強度與硬度往往高于各組元 而塑性則較低 3 6 說明下列符號的含義 V Na V Na V Cl V Na VCl Ca K Ca Ca Ca i 解 鈉原子空位 鈉離子空位 帶一個單位負電荷 氯離子空位 帶一個單位正電荷 最 鄰近的 Na 空位 Cl 空位形成的締合中心 Ca 2 占據(jù) K 位置 帶一個單位正電荷 Ca 原子 位于 Ca 原子位置上 Ca 2 處于晶格間隙位置 3 7 寫出下列缺陷反應式 l NaCl 溶入 CaCl2中形成空位型固溶體 2 CaCl 2溶入 NaCl 中形成空位型固溶體 3 NaCl 形成肖特基缺陷 4 Agl 形成弗倫克爾缺陷 Ag 進入間隙 解 1 NaCl NaCa ClCl VCl 2 CaCl 2 CaNa 2ClCl VNa 3 O VNa VCl 4 AgAg VAg Agi 3 8MgO 的密度是 3 58g cm3 其晶格參數(shù)是 0 42nm 計算單位晶胞 MgO 的肖特基缺陷數(shù) 解 設有缺陷的 MgO 晶胞的晶胞分子數(shù)為 x 晶胞體積 V 4 20 3 x VN0 M 3 96 單 位晶胞的肖脫基缺陷數(shù) 4 x 0 04 3 9MgO NaCl 型結構 和 Li2O 反螢石型結構 均以氧的立方密堆為基礎 而且陽離子都 在這種排列的間隙中 但在 MgO 中主要的點缺陷是肖特基缺陷 而在 Li2O 中是弗倫克爾型 請解釋原因 解 Mg 占據(jù)四面體空隙 Li 占據(jù)八面體空隙 3 10MgO 晶體的肖特基缺陷生成能為 84kJ mol 計算該晶體 1000K 和 1500K 的缺陷濃度 答 6 4 10 3 3 5 10 2 解 n N exp E 2RT R 8 314 T 1000k n N 6 4 10 3 T 1500k n N 3 5 10 2 3 11 非化學計量化合物 FexO 中 Fe 3 Fe 2 0 1 求 FexO 中的空位濃度及 x 值 答 2 25 10 5 0 956 解 Fe 2O3 2FeFe 3OO VFe y 2y y Fe3 2yFe2 1 3yO X 1 y 1 0 0435 0 9565 Fe0 9565O VFe 2 22 10 2 3 12 非化學計量缺陷的濃度與周圍氣氛的性質 壓力大小相關 如果增大周圍氧氣的分 壓 非化學計量化合物 Fe1 xO 及 Zn1 xO 的密度將發(fā)生怎么樣的變化 增大還是減小 為什 么 解 Zn g Zni e Zn g 1 2O 2 ZnO Zni e 1 2O2 ZnO ZnO e PO 2 Zni O2 g OO VFe 2h k OO VFe h PO21 2 4 OO VFe 3 PO21 2 VFe PO 2 1 6 PO 2 VFe 3 13 對于刃位錯和螺位錯 區(qū)別其位錯線方向 伯氏矢量和位錯運動方向的特點 解 刃位錯 位錯線垂直于 位錯線垂直于位錯運動方向 螺位錯 位錯線平行于 位 錯線平行于位錯運動方向 3 14 圖 3 1 是晶體二維圖形 內含有一個正刃位錯和一個負刃位錯 1 圍繞兩個位錯伯格斯回路 最后得伯格斯矢量若干 2 圍繞每個位錯分別作伯氏回路 其結果又怎樣 解 略 3 15 有兩個相同符號的刃位錯 在同一滑移面上相遇 它們將是排斥還是吸引 解 排斥 張應力重疊 壓應力重疊 3 16 晶界對位錯的運動將發(fā)生怎么樣的影響 能預計嗎 解 晶界對位錯運動起阻礙作用 3 17 晶界有小角度晶界與大角度晶界之分 大角度晶界能用位錯的陣列來描述嗎 解 不能 在大角度晶界中 原子排列接近于無序的狀態(tài) 而位錯之間的距離可能只有 1 2 個原子的大小 不適用于大角度晶界 3 18 從化學組成 相組成考慮 試比較固溶體與化合物 機械混合物的差別 固溶體 機械混合物 化合物 形成原因 以原子尺寸 溶解 生成 粉末混合 原子間相互反映生成 相數(shù) 均勻單相 多相 單相均勻 化學計量 不遵守定比定律 遵守定比定律 化學組成 不確定 有幾種混合物就有多 少化學組成 確定 以 AO 溶質溶解在 B2O3溶劑中為例 比較項 固溶體 化合物 機械混合物 化學組成 x 0 2 AB2O4 AO B2O3 相組成 均勻單相 單相 兩相有界面 3 19 試闡明固溶體 晶格缺陷和非化學計量化合物三者之間的異同點 列出簡明表格比較 解 固溶體 晶格缺陷 非化學計量化合物都是點缺陷 是晶體結構缺陷 都是單相均勻 的固體 結構同主晶相 熱缺陷 本征缺陷 固溶體 非本征缺陷 分類 形成原因 形成條件 缺陷反應 化學式 溶解度 缺陷濃度 熱缺陷 肖特基 弗倫克爾 熱起伏 T 0k O MX MX 只受溫度控制 MM Mi 固溶體 無限 有限 置換 間隙 攙雜 溶解 大小 電負 性 電價 結構 無 受溫度控制 有 攙雜量固溶度受固 溶度控制 非化學 計量化 合物 陽缺 陰間 陽間 陰缺 環(huán)境中氣 氛性質和 壓力變化 Fe1 xO UO2 x Zn1 xO TiO2 X h 3 20 在面心立方空間點陣中 面心位置的原子數(shù)比立方體項角位置的原子數(shù)多三倍 原子 B 溶入 A 晶格的面心位置中 形成置換型固溶體 其成分應該是 A3B 呢還是 A2B 為什么 解 略 3 21Al2O3在 MgO 中形成有限固溶體 在低共熔溫度 1995 時 約有 18wt Al 2O3溶入 MgO 中 假設 MgO 單位晶胞尺寸變化可忽略不計 試預計下列情況的密度變化 1 Al 3 為填隙 離子 2 Al 3 為置換離子 解 a Al 3 為填隙離子 缺陷反應為 1 固溶式分子式 b Al 3 為置換離子 缺陷反應為 2 固溶式分子式 3 取 100g 試樣為基準 為摩爾數(shù) m 為摩爾數(shù) MgO 中固溶 18 wt 的 Al2O3后的分子式為 2 035MgO 0 176Al2O3或 Mg2 035Al0 352O2 563 4 4 式各項除以 2 563 得 Mg0 794Al0 137O 5 由 5 式得 x 0 137 代入 2 3 式 對 a 有 即 b 有 設 固溶前后晶胞體積不變 則密度變化為 分別代表固溶前后密度 所以 固溶后的密度小于固溶前的密度 3 22 對硫鐵礦進行化學分析 按分析數(shù)據(jù)的 Fe S 計算 得出兩種可能的成分 Fe 1 xS 和 FeS1 x 前者意味著是 Fe 空位的缺陷結構 后者是 Fe 被置換 設想用一種實驗方法以確定 該礦物究竟屬哪一類成分 解 Fe 1 xS 中存在 Fe 空位 非化學計量 存在 h P 型半導體 FeS 1 x中金屬離子過剩 存在 S2 空位 存在 N 型半導體 因 Fe1 xS FeS 1 x分屬不同類型半導體 通過實驗確定 其半導體性質即可 3 23 說明為什么只有置換型固溶體的兩個組分之間才能相互完全溶解 而填隙型固溶體則 不能 解 1 晶體中間隙位置是有限的 容納雜質質點能力釉式 2Y2 所以在高溫下釉式 1 粘度 釉式 2 粘度 2 釉式 1 熔融溫度 釉式 2 熔融溫度 3 表面張力的差別 釉式 1 表面張力1 Al3 被視為網絡形成離子 Z 4 X 2R Z 4 66 4 0 66 Y 4 0 66 3 34 3 1 Al3 被視為網絡形成離子 Z 4 X 2R Z 4 8 4 0 8 Y 4 0 8 3 2 4 Na2O CaO SiO2 wt 18 10 72 mol 0 290 0 179 1 200 mol 17 4 10 7 71 9 Z 4 X 2R Z 0 78 Y 4 0 78 3 22 4 16 有兩種玻璃其組成 mol 如下表 試計算玻璃的結構參數(shù) 并比較兩種玻璃的粘 度在高溫下何者大 序號 Na2O CaO A12O3 SiO2 B2O3 1 20 10 10 60 0 2 10 0 20 60 10 解 1 號 Z 4 Al3 被視為網絡形成離子 X1 2R Z 0 5 Y 1 4 0 5 3 5 2 號 Z 4 Al3 被視為網絡改變離子 X2 2R Z 1 5 Y 2 4 1 5 2 5 Y1 Y2 高溫下 1 號玻璃的粘度大 4 17 有兩種不同配比的玻璃其組成 wt 如下 試用玻璃結構參數(shù)說明兩種玻璃高溫下 粘度的大小 序號 Na2O A12O3 SiO2 1 8 12 80 2 12 8 80 解 Na2O A12O3 SiO2 序號 wt mol wt mol wt mol 1 8 8 16 12 7 47 80 84 37 2 12 12 09 8 4 86 80 83 05 對于 1 Z 4 Al2O3被視為網絡形成離子 X1 2R Z 0 014 Y 1 4 X 3 986 對于 2 Z 4 Al2O3被視為網絡形成離子 X2 2R Z 0 16 Y 2 4 X 3 84 Y1 Y2 故 1 號在高溫下的粘度大 4 18 有一種玻璃組成 wt 為 Na2O14 CaO13 SiO 273 其密度為 2 5g cm3 1 計算該玻璃的原子堆積系數(shù) AFP 及結構參數(shù)值 2 若用純堿 石灰 石和石英砂作原料 用 1000kg 石英砂熔制該玻璃 問其他兩種原料各需多少 解 1 該玻璃的平均分子量 GM 0 14 62 0 13 56 0 73 60 02 59 77 在 1 3中原子數(shù)為 n 2 5 10 24 6 02 1023 59 77 0 252 個 3 在 1 3原子所占體積 V 0 0252 4 3 0 14 2 0 98 3 0 13 1 063 0 73 0 393 0 14 0 13 0 73 2 1 323 0 4685 AFP 0 46 結構參數(shù) Na2O CaO SiO2 wt 14 13 73 mol 0 23 0 23 1 22 mol 13 7 13 7 72 6 R 13 7 13 7 72 6 2 72 6 2 38 Z 4 X 2R Z 2 38 2 4 0 76 Y Z X 4 0 76 3 24 2 石英砂為 1000kg 則需要純堿 Na 2CO3 需要石灰石 CaCO 3 4 19 試簡述哪些物質可以形成非晶態(tài)固體 NCS 形成 NCS 的手段有哪些 可以用什 么實驗方法研究 NCS 結構 解 熔體和玻璃體可以形成非晶態(tài)固體 將熔體和玻璃體過冷可以得到非晶態(tài)固體 4 20 試簡述淬火玻璃與退火玻璃在結構與性能上有何差異 解 消除和均衡由溫度梯度產生的內應力的玻璃為退火玻璃 這類玻璃不易碎裂且切割方 便 淬火處理是將制品加熱至接近其軟化溫度 使玻璃完全退火 然后進行迅速冷卻 淬火 處理 因此產生均勻的內應力 從而使玻璃表面產生預加壓應力 增加了抗彎 抗沖擊的 抗扭曲變形的能力 4 21 以下三種物質 哪個最容易形成玻璃 哪個最不容易形成玻璃 為什么 1 Na2O 2SiO2 2 Na 2O SiO2 3 NaCl 解 1 最容易形成玻璃 3 最不容易形成玻璃 經計算可知 R1 2 5 R 2 3 Y 1 3 Y 2 2Y1 Y2 高溫下 1 粘度大 容易形成玻璃 NaCl 不具備網絡 結構 為典型的離子晶體很難形成玻璃 4 22 查閱下列系統(tǒng)的粘度和 Tg TM等有關數(shù)據(jù) 試判斷下列系統(tǒng)形成玻璃可能性的順序 1 GeO 2 SiO2 以 100 s 冷卻 2 GeO 2 SiO2氣相沉積在 0 SiO 2基板上 3 金屬金氣相沉積在 0 銅基板上 4 A1 2O3氣相沉積在 0 A1 2O3基板上 5 液態(tài)硫以 1 s 冷卻 6 液態(tài)金以 106 s 冷卻 7 氣態(tài) NaCl 在 0 A1 2O3基板上冷卻 8 液態(tài) ZnCl2以 100 s 冷卻 解 略 4 23 若將 10mol Na 2O 加入到 SiO2中去 計算 O Si 比例是多少 這樣一種配比有形成玻 璃趨向嗎 為什么 解 這種配比有形成玻璃的趨向 因為此時結構維持三維架狀 結構 玻璃的粘度還較大 容易形成玻璃 4 24 在 100gSiO2中要加入多少 CaO 才能使 O Si 達 2 5 解 設要加入 XgCaO 則 解得 X 46 67 4 25 若將 50mol Na 2O 加入到 SiO2中 計算 O Si 比例是多少 這種配比能形成玻璃嗎 為什么 解 可以形成玻璃 當加入 50mol Na2O 時 連續(xù)網狀 SiO2骨架 雖然松弛化 但依然是三維網絡結構 可以形成玻璃 4 26 在 SiO2中加入 20 B 2O3 試計算熔體的 O Si 比例是多少 解 1 86 4 27 在 SiO2中應加入多少 Na2O 使玻璃的 O Si 2 5 此時析晶能力是增強還是削弱 解 設加入 xmol 的 Na2O 而 SiO2 的量為 ymol 則 O Si x 2y y 2 5 x y 2 即二者的物質量比為 1 2 時 O Si 2 5 因為 O Si 增加了 粘度下降 析晶能力增強了 4 28 個別網絡改變體 如 Na2O 加到石英玻璃中 使氧硅比增加 實驗觀察到當 O Si 2 5 3 時 即達到形成玻璃的極限 根據(jù)結構解釋為什么在 2 O Si 2 5 的堿和硅 石混合物可以形成玻璃 而 O Si 3 的堿和硅灰石混合物結晶而不形成玻璃 解 當 O Si 2 5 3 時 Y 2 3 當 2 O Si 2 5 時 3 Y 4 而當 O Si 3 時 Y 2 結構 參數(shù) Y 對玻璃性質有重要意義 對于 Na2O SiO2玻璃 Y 越大 網絡連接越緊密 強度越 大 反之 Y 愈小 網絡空間上的聚集也愈小 結構也變得較松 并隨之出現(xiàn)較大的空隙 結果使網絡改變離子的運動 不論在本身位置振動或從一位置通過網絡的網隙躍遷到另一 位置都比較容易 因此隨著 Y 值遞減 出現(xiàn)膨脹系數(shù)增大 電導增加和粘度減小等變化 對于硅酸鹽玻璃來說 Y98 主要晶相 SiO 2 2Al 203 2SiO3 固溶體 莫來石 粘土 磚 含 Al20335 50 主要晶相 SiO 2 A 3S2 高鋁磚 含 Al20360 90 主要晶相 60 72 A 3S272 90 Al 203 A 3S2 2 為了保持硅磚的耐火度 要嚴格防止原料中混如 Al203 SiO 2熔點為 1723 SiO 2液 相很陡 加入少量的 Al203后 硅磚中會產生大量的液相 SiO 2的熔點劇烈下降 如加入 1wt Al203 在低共熔點 1595 時產生的液相量為 1 5 5 18 2 會使硅磚的耐火度大 大下降 3 根據(jù)相圖 當出現(xiàn) 40 液相時 由桿杠規(guī)則可知 得 x 0 1 在相 圖中作出析晶路線 可以估計出粘土磚的最高溫度約為 1670 Al 2O3 SiO 2系統(tǒng)相圖 6 14 根據(jù) CaO SiO 2系統(tǒng)相圖回答下列問題 1 若以含 CaO80 的熔體 1000g 冷卻到 2150 以后 溫度即將離開 2150 時 會獲得何種產物 這些產物的量各為多少 2 若以 CaO SiO 2二組元配料 加熱至熔融后再冷卻 要求產物中只有 C2S 和 C3S 則 配料范圍應選在哪里 若平衡冷卻能達到目的嗎 為什么 應采取什么措施 解 CaO SiO 2系統(tǒng)如下 CaO SiO 2系統(tǒng)相圖 1 根據(jù)上圖 可知 含 CaO80 的熔體 1000g 冷卻到即將離開轉熔點 M 時 2150 產物為 C3S 和 CaO 根據(jù)桿杠規(guī)則可知 C 3S 為 CaO 為 2 若要求產物中只有 C2S 和 C3S 據(jù)相圖可知 配料范圍應選在含 CaO65 74 之間 平衡冷卻不能達到目的 因為平衡冷卻得到的是 C2S 和 CaO 為使產物只有 C2S 和 C3S 應 在溫度降至 1250 急冷 6 15 在 CaO SiO 2和 Al2O3 SiO 2系統(tǒng)中 SiO 2的液相線都很陡 解釋為什么在硅磚生產中 可摻入少量 CaO 做礦化劑不會降低硅磚的耐火度 而在硅磚中卻要嚴格防止混入 Al2O3 否 則便會使硅磚耐火度大大下降 解 SiO 2中加入少量的 CaO 在低共熔點 1436 時 液相量為 2 37 5 4 液相量增加不 多 不會降低硅磚的耐火度 故可加少量 CaO 作礦化劑 6 16 加熱粘土礦物高嶺石 Al 2O3 2SiO2 2H2O 至 600 時 高嶺石分解為水蒸氣和 Al2O3 2SiO2 繼續(xù)加熱到 1595 時會發(fā)生什么變化 在該溫度下長時間保溫達到平衡 系統(tǒng)的相組成如何 當系統(tǒng)生成 40 液相時 應達到什么溫度 在什么溫度下該粘土完全 熔融 解 Al 2O3 2SiO2 H2OAl2O3 2SiO2 H2O Al2O3 2SiO2相圖中 SiO2 33 mol 1 加熱到 1595 時 生成 A3S2 2 1595 長時間保溫 系統(tǒng)中為液相和 A3S2 L 21 8 3 完全熔融即固相完全消失 應為 33 直線與液相線交點處溫度 6 17 將含有 MgO 和 Al2O3的熔體冷卻到一定溫度 然后濾去析出的晶體并對剩下的液相進 行分析 得知液相中含 MgO 為 65 而且知道液相量是物系總量的 70 求原始熔體的組 成 解 MgO45 5 Al 2O354 5 6 18 指出圖 6 7 所示一些三元系統(tǒng)相圖中的錯誤 并說明理由 解 a 此相圖上等界線相應的連線可將圖面劃分成五個副三角形 但是只有四個無變量 點 這是不可能的 事實上三元化合物 XYZ 的初晶區(qū)不可能延伸到 YZ 邊上 圖 6 7 6 19 請劃分圖 6 8 所示四個相圖中的副三角形 圖 6 8 解 如下圖所示 6 20 在濃度三角形中畫出下列配料的組成點的位置 M A 10 B 70 C 20 N A 10 B 20 C 70 P A 70 B 20 C 10 若將 3kgM 2kg N 和 5kgP 混合 試根據(jù)杠桿規(guī)則用作圖法找出新配料 Q 的組成 點位置 解 如圖所示 6 21 圖 6 9 是最簡單的三元系統(tǒng)投影圖 圖中等溫線從高溫到低溫的次序是 t5 t4 t3 t2 t1 根據(jù)此投影圖回解 1 三個組元 A B C 熔點的高低次序是怎樣排列的 2 各液相面的陡勢排列如何 哪個最陡 哪個最平坦 3 指出組成為 65 A 15 B 20 C 的熔體在什么溫度下開始析晶 析晶過程怎樣 表明液 固相組成點的變化及結晶過程各階段中發(fā)生的變化過程 解 1 熔點 T B T A T C 2 B 最陡 C 次之 A 最平坦 3 如圖所示 在 M 點所在的溫度下開始析晶 析晶過程如下 圖 6 9 圖 6 10 6 22 圖 6 10 為 ABC 三元系統(tǒng)相圖 根據(jù)此相圖 l 判斷化合物 K 和 D 的性質 2 標出各條界線上的溫度下降方向 3 劃分副三角形 4 判斷各無變量點的性質 并 寫出相平衡關系式 解 1 K 為一致熔融三元化合物 D 為一致熔融二元化合物 2 如圖所示 3 如圖所示 4 無變量點 M N O P 均為低共熔點 向平衡關系如下 M N O P 6 23 試分析圖 6 11 上配料點 1 2 3 的結晶過程 寫出結晶過程的相平衡表達式 表明 液 固相組成點的變化及結晶過程各階段系統(tǒng)中發(fā)生的相變化和自由度數(shù)的變化 解 1 點冷卻析晶過程 2 點冷卻析晶過程 3 點冷卻析晶過程 圖 6 11 圖 6 12 6 24 圖 6 12 所示為生成一個三元化合物的三元系統(tǒng)相圖 1 判斷三元化合物 N 的性質 2 標出界線上的溫降方向 轉熔界線用雙箭頭 3 指出無變量點 K L M 的性質 并寫出相平衡方程 4 分析點 l 2 的結晶過程 寫出結晶過程的相平衡表達式 解 1 N 為不一致熔融三元化合物 2 如圖所示 3 副 ACN 對應 M 低共熔點 副 BCN 對應 L 低共熔點 副 ABN 對應 K 單轉熔點 4 1 的結晶過程 2 的結晶過程 6 25 根據(jù)圖 6 13 三元系統(tǒng)相圖 1 判斷無變量點 E P 的性質 并寫出相平衡關系式 2 分析熔體 M1 M2和 M3的冷卻析晶過程 并總結判斷結晶產物和結晶結束點的規(guī)則 3 加熱組成為 M4的混合物 將于什么溫度出現(xiàn)液相 在該溫度下出現(xiàn)的最大液相量是 多少 在什么溫度下完全熔融 寫出其加熱過程相平衡表達式 解 1 E 為低共熔點 P 為單轉熔點 2 熔體 M1的冷卻析晶過程 熔體 M2的冷卻析晶過程 熔體 M3的冷卻析晶過程 熔體組成點所在副三角形三個頂點所代表的晶相違結晶產物 三晶相對應的初晶區(qū)所包圍 的無變量點為結晶結束點 3 加熱組成為 M4的混合物 將于 E 點對應的溫度出現(xiàn)液相 在該溫度下出現(xiàn)的最大液 相量為 在 M4點對應的溫度下完全熔融 加熱過程相平衡表達式 圖 6 13 圖 6 14 6 26 圖 6 14 為一個三元系統(tǒng)相圖 根據(jù)此圖 1 判斷化合物 D 的性質 標出圖中各邊 界和界線溫降方向并判斷界線性質 2 判斷無變量點 E F G 的性質 并寫出相平衡關 系式 3 寫出熔體 M1和 M2的冷卻析晶過程 4 計算熔體 M2液相剛到結晶結束點時 以及結晶結束后的各相含量 解 1 化合物 D 為不一致熔融三元化合物 2 E 低共熔點 F 單轉熔點 G 單轉熔點 3 熔體 M1的冷卻析晶過程 熔體 M2的冷卻析晶過程 4 熔體 M2液相剛到結晶結束點時各相的含量 熔體 M2液相到結晶結束點后各相的含量 6 27 圖 6 15 為生成 2 個一致熔融二元化合物的三元系統(tǒng) 據(jù)圖回答下列問題 l 可將 其劃分為幾個副三角形 2 標出圖中各邊界及相區(qū)界線上溫度下降方向 3 判斷各 無變量點的性質 并寫出相平衡關系式 解 1 三個副三角形 AS 1S2 S 1S2B S 2CB 2 如下圖所示 3 無變量點 E1 E 2 E 3都是低共熔點 各向平衡關系式如下 AS 1S2E1 S 1S2BE2 S 2CBE3 圖 6 15 圖 6 16 6 28 圖 6 16 是生成一致熔融二元化合物 BC 的三元系統(tǒng)投影圖 設有組成為 35 A 35 B 30 C 的熔體 試確定其在圖中的位置 冷卻時該熔體在何溫度下開始析 出晶體 解 M 點的位置如下圖所示 M 點所在溫度約 1050 1050 開始析晶 6 29 根據(jù)圖 6 17 回答下列問題 l 說明化合物 S1 S2的性質 2 在圖中劃分副三 角形及用箭頭指示出各界線的溫度下降方向及性質 3 指出各無變量點的性質并寫出各 點的平衡關系 4 寫出 1 3 組成的熔體的冷卻結晶過程 5 計算熔體 1 結晶結束時 各相百分含量 若在第三次結晶過程開始前將其急冷卻 這時液相凝固成為玻璃相 各 相的百分含量又如何 用線段表示即可 6 加熱組成 2 的三元混合物將于哪一點溫 度開始出現(xiàn)液相 在該溫度下生成的最大液相量是多少 在什么溫度下完全熔融 寫出它 的加熱過程 解 1 S 1為一致熔融二元化合物 S 2為不一致熔融化合物 2 如圖所示 3 E 低共熔點 P1單轉熔點 P2單轉熔點 4 1 組成的熔體的冷卻結晶過程 3 組成的熔體的冷卻結晶過程 5 熔體 1 結晶結束時各相百分含量 在第三次結晶過程開始前將其急冷卻 各相的百分含量 6 在 P2點對應的溫度開始出現(xiàn)液相 在該溫度下出現(xiàn)的最大液相量為 在 2 點對應的溫度下完全熔融 組成 2 加熱過程 圖 6 17 圖 6 18 6 30 根據(jù)圖 6 18 回答下列問題 1 說明化合物 S 的熔融性質 并分析相圖中各界線上 溫度變化的方向以及界線和無變量點的性質 2 寫出組成點為 1 2 3 及 4 各熔體的冷 卻結晶過程 3 分別將組成為 5 和組成為 6 的物系 在平衡的條件下加熱到完全熔融 說明其固液相組成的變化途徑 解 1 化合物 S 為不一致熔融三元化合物 P 1E P 2E 均為共熔界線 P 1P2為轉熔界線 無變量點 E 為低共熔點 P 1 P 2均為單轉熔點 2 組成點為 1 的熔體的冷卻結晶過程 組成點為 2 的熔體的冷卻結晶過程 組成點為 3 的熔體的冷卻結晶過程 組成點為 4 的熔體的冷卻結晶過程 3 組成為 5 物系的熔融過程 組成為 6 物系的熔融過程 6 31 根據(jù)圖 6 19 回答下列問題 1 用箭頭標出各界線的溫度下降方向并說明界線性質 2 指出各無變量點 E P R Q 的性質 并寫出其相平衡關系 3 寫出熔體 M 的結晶 過程 說明液相離開 R 點的原因 4 畫出 AB BC 二元系統(tǒng)相圖 解 1 界線 Ee2 e 1P ab PE RE QR e 3Q 均為共熔界線 界線 aP bR 為轉熔界線 2 E 低共熔點 P 單轉熔點 Q 過渡點 3 熔體 M 的結晶過程 熔體 M 在副 BCS 內 其結晶結束點應在 E 點 所以液相離開 R 點 圖 6 19 6 32 比較各種三元無變量點 低共熔點 單轉熔點 雙轉熔點 過渡點和多晶轉變點 的 特點 寫出它們的平衡關系 解 低共熔點指是一種無變量點 系統(tǒng)冷卻時幾種晶相同時從熔液中析出 或加熱時同時 融化 相平衡關系為 L E 若無變量點處于交叉位置的是單共熔分別點 在共軛位置的是雙轉熔點 相轉變關系為 過渡點就是轉熔性質和共熔性質轉變的點 無對應三角形 相平衡的三晶相組成在一條直 線上 多晶轉變點兩種或者三種晶型發(fā)生晶型轉變的溫度點 6 38 如圖 6 25 為 CaO Al 2O3 SiO 2系統(tǒng)的富鈣部分相圖 若原始液相組成位于硅酸鹽水 泥的配料圈內 并恰好在 CaO 和 C3S 初相區(qū)的邊界曲線上 1 分析此液相組成的結晶過 程 2 在緩慢冷卻到無變量點 K 的溫度 1455 時急劇冷卻到室溫 則最終獲得哪些相 各相含量多少 圖 6 25 CaO Al2O3 SiO2系統(tǒng)高鈣區(qū)部分相圖 解 1 2 溶體平衡冷卻得到產物是 C2S C 3S 和 C3A 其固相組成點為 P 點 各晶相可根據(jù) P 點 在 C 2S C3S C3A 中的位置按雙線法求得 C 2S 14 6 C3S 63 9 C 3A 21 5 實際生產 過程中有可能會產生玻璃相 6 39 見圖 6 25 已知 H 點的溫度 1470 K 點溫度 1455 F 點溫度 1355 今取配料 成分恰為無變量點 H 的組成 在充分平衡條件下 問 l 加熱該配料混合物 什么溫度 開始出現(xiàn)液相 2 要使物料全部熔融 至少要加熱到多高溫度 3 寫出該配合料的 加熱過程相平衡表達式 解 1 1335 2 1455 3 6 40 如圖 6 25 配料 P 的液相在無變量點 K 發(fā)生獨立析晶 最終在低共熔點 F 結束結晶 問此時所獲得的 C3S C 2S C 3A 和 C4AF 四種晶相的含量各為多少 如果在 F 點仍未達到充 分平衡 殘留液相能否離開 F 點向其它無變量點繼續(xù)轉移 為什么 解 配料 P 的液相在無變量點 K 發(fā)生獨立析晶 最終在低共熔點 F 結束結晶 所獲得 C3S 為 63 9 C 2S 為 14 6 C 3A 和 C4AF 為 21 5 獨立析晶過程也不一定會進行到底 由于冷卻速度較快 還可能使熟料中殘留玻璃相 這 樣的話殘留玻璃相有可能離開 F 點向其它無變量點繼續(xù)轉移 6 43 參看 CaO A1 2O3 SiO 2系統(tǒng)相圖 圖 6 27 回答下列問題 1 組成為 66 CaO 26 SiO 2 8 A1 2O3的水泥配料將于什么溫度開始出現(xiàn)液相 這時生成的最大液 相量是多少 2 為了得到較高的 C3S 含量 1 中組成的水泥燒成后急冷好 還是緩 冷讓其充分結晶好 3 欲得到 l 中組成的水泥 若只用高嶺土和石灰石 A1 2O3 2SiO2 2H2O 和 CaCO3 配料 能否得到該水泥的組成點 為什么 若不能 需要 加入何種原料 并計算出所需各種原料的百分含量 圖 6 27CaO Al 2O3 SiO 2系統(tǒng)相圖 解 1 k 點開始出現(xiàn)液相 溫度為 1455 連接 3k 交 CaO C3S 線于 6 點 L 線段長度可直接量取 2 急冷好 k 點將進行轉熔過程 這樣 C3S 量會減少 急冷使轉熔過程來不及進行 從而提高 C3S 含量 3 AS 2與 CaCO3配料 不能得到 3 點礦物組成 3 點組成 66CaO1 179mol26SiO20 433mol8Al2030 078mol 化成 mol 69 76 25 62 4 62 SiO2mol Al203mol 5 55 題目組成點 Al203 2SiO2 2H2O 與 CaCO3配料 SiO 2mol Al203mol 2 1 二者比較 SiO2量不夠 所以需加入 SiO2 設配料 100g 含有 66gCaO 26gSiO 2 8gAl 203 66gCaO 化成 CaCO3量 66 56 100 117 86g 8gAl203化成 Al203 2SiO2 2H2O 量 8 102 258 20 24g AS2 2H2O 提供 SiO28 102 2 60 9 41g 還需 SiO2量 20 24 9 41 10 83g CaCO 3wt 79 14 AS 2 2H2Owt 13 59 SiO 2wt 7 27 6 44 根據(jù) Na2O CaO SiO 2系統(tǒng)相圖 圖 6 28 回解 1 組成為 13 Na 2O 13 CaO 74 SiO 2玻璃配合料將于什么溫度熔化 在什么溫度完全熔融 2 上面組成的玻璃 當加熱到 1050 1000 900 800 時 可能會析出什么晶 體 3 NC 3S6晶體加熱時是否會不一致熔化 分解出什么晶體 熔化溫度如何 圖 6 28Na2O CaO SiO 2系統(tǒng)相圖 解 1 該點位于 NC 3S6 NCS5 SiO2中 Q 點附近 CS 初晶區(qū)對應無變量 H 點 1 3 6 石英 L1 1 5 配料在 827 熔化 完全熔化為 1050 左右 2 加熱到 1050 L CS 1000 L 1 3 6 鱗石英 900 L 1 3 6 石英 800 加熱到 800 時未熔化 冷卻到 800 時三個晶相 1 3 61 1 5 3 NC 3S6加熱是不一致熔融 加熱分解 1 3 6 析晶 先析出 CS CS CS RQ 線上 L CS 1 3 6 1 3 6 加熱到 RQ 界線與 CS 1 3 6 交點溫度開始熔化 1050 左右 分解出 CS 6 45 在陶瓷生產中一般出現(xiàn) 35 液相就足以使瓷坯?；?而當液相達到 45 時 將使瓷 坯變形 成為過燒 根據(jù) MgO A1 2O3 SiO 2系統(tǒng)相圖 圖 6 29 具體計算含 10 偏高嶺石 90 偏滑石的配料的燒成溫度范圍 圖 6 29 MgO Al 2O3 SiO 2系統(tǒng)高硅部分相圖 解 組成點確定下來 圖中 M 點 MS M2Al 2S35 SiO2對應無變量點 1 點 1355 加熱該 組成點 于 1 點開始出現(xiàn)液相 液相組成點在 MS 與 SiO2界線上移動 固相組成點在 MS SiO2連線上變化 以 M 點為支點連成杠桿 當 L 35 時 對應溫度 1390 L 45 時 對 應溫度 1430 燒成溫度范圍為 1390 1430 6 46 根據(jù) K2O A1 2O3 SiO 2系統(tǒng)相圖 圖 6 30 計算含 50 高嶺石 30 長石 20 石 英的一個瓷器配方在 1250 燒成達到平衡時的相組成及各相的相對量 圖 6 30K2O Al2O3 SiO2系統(tǒng)相圖 解 50 AS 230 KAS