无机材料科学基础 陆佩文 课后答案 下载本文

内容发布更新时间 : 2024/5/18 18:17:46星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第四图错,具有低共熔点的有限固溶体二元系统相图中γ固溶体不可能存在。 第五图错,具有转熔点的有限固溶体二元系统相图中γ固溶体不可能存在。

6-11 图6-6是一个未完成的具有一个不一致熔化合物并形成固溶体的二元系统相图。请根据已给出的诸点完成

此相图的草图。

6-7 已知A,B两组分构成具有低共熔点的有限固溶体二元相图〔图10-12(i)〕。试根据下列实验数据绘制相图的大致形状:A的熔点为1000℃,B的熔点为700℃。含B为0.25mol的试样在500℃完全凝固,其中含0.733 mol初相α和0.267mol(α+β)共生体。含B为0.5mol的试样在同一温度下完全凝固,其中含0.4 mol初相α和0.6mol(α+β)共生体,而α相总量占晶相总量的50%。实验数据均在达到平衡状态时测定。 解:设C点含B为x%,E点含B为y%,D点含B为z%,由题意借助杠杆规则得关系式:

解得: x=5.1% y=79.9% z=94.9% 由此可确定C、D、E三点的位置,从而绘出其草图

6-23试分析图6-11上配料点1、2、3的结晶过程,写出结晶过程的相平衡表达式(表明液、固相组成点的变化及结晶过程各阶段系统中发生的相变化和自由度数的变化)。 解:1点冷却析晶过程:

2点冷却析晶过程:

3点冷却析晶过程:

6-11 图6-12

6-24图6-12所示为生成一个三元化合物的三元系统相图。(1)判断三元化合物N的性质;(2)标出界线上的温降方向(转熔界线用双箭头);(3)指出无变量点K、L、M的性质,并写出相平衡方程;(4)分析点l、2的结晶过程,写出结晶过程的相平衡表达式。 解: (1)N为不一致熔融三元化合物 (2)如图所示

(3)副△ACN 对应M 低共熔点

副△BCN 对应L 低共熔点

副△ABN 对应K 单转熔点

(4)1的结晶过程:

2的结晶过程:

影响湿润的因素有那些?

答:⑴ 固体表面粗糙度 当真实接触角θ小于90°时,粗糙度越大,表面接触角越小,就越容易湿润;当θ大

于90°,则粗糙度越大,越不利于湿润。

⑵ 吸附膜 吸附膜的存在使接触角增大,起着阻碍作用。 7-5 说明吸附的本质?

答:吸附是固体表面力场与吸附分子发出的力场相互作用的结果,它是发生在固体上的。根据相互作用力的性

质不同,可分为物理吸附和化学吸附两种。

物理吸附:由分子间引力引起的,这时吸附物分子与吸附剂晶格可看作是两个分立的系统。

化学吸附:伴随有电子转移的键合过程,这时应把吸附分子与吸附剂晶格作为一个统一的系统来处理。 什么是晶界结构?

答:晶界结构是指晶界在多晶体中的形状、结构和分布。 试比较硅酸盐玻璃与硼酸盐玻璃在结构与性能上的差异。

答:结构差异:硅酸盐玻璃:石英玻璃是硅酸盐玻璃的基础。石英玻璃是硅氧四面体[SiO4]以顶角相连而组成

的三维架状结构。由于Si—O—Si键角变动范围大,使石英玻璃中[SiO4]四面体排列成无规则网络结构。SiO2是硅酸盐玻璃中的主要氧化物。

硼酸盐玻璃:B和O交替排列的平面六角环的B—O集团是硼酸盐玻璃的重要基元,这些环通过

B—O—B链连成三维网络。B2O3是网络形成剂。这种连环结构与石英玻璃硅氧四面体的不规则网络不同,任何O—B三角体的周围空间并不完全被临接的三角体所填充,两个原子接近的可能性较小。

性能差异:硅酸盐玻璃:试剂和气体介质化学稳定性好、硬度高、生产方法简单等优点。

硼酸盐玻璃:硼酸盐玻璃有某些优异的特性。例如:硼酐是唯一能用以制造有吸收慢中子的氧化

物玻璃;氧化硼玻璃的转化温度比硅酸盐玻璃低得多;硼对中子射线的灵敏度高,硼酸盐玻璃作为原子反应堆的窗口对材料起屏蔽中子射线的作用。

试说明晶粒之间的晶界应力的大小对晶体性能的影响?

答:两种不同热膨胀系数的晶相,在高温燃烧时,两个相完全密合接触,处于一种无应力状态,但当它们冷却时,

由于热膨胀系数不同,收缩不同,晶界中就会存在应力。晶界中的应力大则有可能在晶界上出现裂纹,甚至使多晶体破裂,小则保持在晶界内。

牢固结构水 吸附在黏土矿物层间及表面的定向水分子层,它与黏土胶粒形成整体并一起移动 松结构水 黏土表面定向排列过度到非定向排列的水层,它处于胶粒的扩散含水量低,黏度小而流动度大的性质。。

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。

二次再结晶:是液相独立析晶: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 五 相图分析 (20分)

1划分副三角形;(见图)(4分)

2标出各条界线上的温度变化方向(见图);(4分) 3判断各无变点的性质;E点为低共熔点,P为转熔点(4分)

4写出各无变点的平衡反应式;LE=A+B+S LP+A=B+S (2分) 5写出组成为M点的熔体析晶的路程;(见图中线路) (6分)

1影响扩散的因素?(1)化学键(1)化学键(2)缺陷(3)温度(4)杂质(5)扩散物质的性质和扩散介质的结构

2烧结的主要传质方式有那些?分析产生的原因是什么? (8分)

答:烧结初期,晶界上气孔数目很多,此时气孔阻止晶界移动,Vb=0。)烧结中、后期,温度控制适当,气孔逐渐减少。可以出现Vb=Vp,此时晶界带动气孔以正常速度移动,使气孔保持在晶界上,气孔可以利用晶界作为空位传递的快速通道而迅速汇集或消失。继续升温导致Vb》Vp,晶界越过气孔而向曲率中心移动,气孔包入晶体内部,只能通过体积扩散排除,这是十分困难的。从实现致密化

目的考虑,晶界应带动气孔以正常速度移动,使气孔保持在晶界上,气孔可以利用晶界作为空位传递的快速通道而迅速汇集或消失。(1分)

控制方法:控制温度,加入外加剂等。

3影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些?解:影响形成置换型固溶体影响因素: (1)离子尺寸:15%规律:1.(R1-R2)/R1>15%不连续。2.<15%连续。3.>40%不能形成固熔体。(2)离子价:电价相同,形成连续固熔体。 ( 3)晶体结构因素:基质,杂质结构相同,形成连续固熔体。(4)场强因素。(5)电负性:差值小,形成固熔体。差值大形成化合物。影响形成间隙型固溶体影响因素:(1)杂质质点大小:即添加的原子愈小,易形成固溶体,反之亦然。(2)晶体(基质)结构:离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的,在一定程度上来说,结构中间隙的大小起了决定性的作用。一般晶体中空隙愈大,结构愈疏松,易形成固溶体。(3)电价因素:外来杂质原子进人间隙时,必然引起晶体结构中电价的不平衡,这时可以通过生成空位,产生部分取代或离子的价态变化来保持电价平衡。

4试分析形成固溶体后对晶体性质的影响。解:影响有:(1)稳定晶格,阻止某些晶型转变的发生;(2)活化晶格,形成固溶体后,晶格结构有一定畸变,处于高能量的活化状态,有利于进行化学反应;(3)固溶强化,溶质原子的溶入,使固溶体的强度、 硬度升高;(4)形成固溶体后对材料物理性质的影响:固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化,但一般都不是线性关系。固溶体的强度与硬度往往高于各组元,而塑性则较低, 5影响陶瓷烧结的主要因素有哪些?

答:1、影响陶瓷烧结的主要因素有:(1)原始粉料的粒度;(2)外加剂的作用;(3)烧结温度与保温时间;(4)盐类的选择及煅烧条件;(5)气氛的影响;(6)成型压力