材料科学基础(张联盟)课后习题参考答案.pdf

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1、一、晶体结构1、略。2、解：(l)h：k:l=l/2:l/3：l/6=3:2:l,.该晶面的米勒指数为(321)；(2)(321)3、略。4、略。5、解：MgO为 NaCI型，0?-做密堆积，Mg?+填充空隙。&-=0.140nm,rMg2+=0.072nm,z=4,晶胞中质点体积：(4/3xnr 02-3+4/3xnrMg2+3)x4,a=2(r+r.),晶胞体积=23,堆积系数=晶胞中Mg。体积/晶胞体积=68.5%,密度=晶胞中MgO质量/晶胞体积=3.49g/cm)6、解：体心：原子数2,配位数8,堆积密度55.5%;面心：原子数4,配位数6,堆积密度74.04%;六方：原子数6,配位

2、数6,堆积密度74.04%。7、解:u=ZiZ2e2NoA/rox(l-l/n)/4no,e=1.602xl019,so=8.854xlO1 2,No=6.O22xlO23,NaCI:z1=l,z2=l,A=1.748,nNa+=7,nCi-=9,n=8,ro=2.8191O-10m,u NaCI=752KJ/mol;MgO:Zi=2,z2=2,A=1.748,n02=7,nMg2+=,n=7,r0=2.1010m,uMgo=392KJ/mol;VuMgo uNaci,，MgO 的熔点高。8、略。9、解：设球半径为a,则球的体积为4/3na3,求的z=4,则球的总体积（晶胞）4x4/3na3,

3、立方体晶胞体积：(2a)3=16a3,空间利用率=球所占体积/空间体积=74.1%,空隙率=1-74.1%=25.9%。10、解:p=m/V 晶=1.74g/cm3,V=1.37xl0-22o11、解：Si4+4;K+12;Al3+6;Mg2+6012、略。13、解：MgS 中 a=5.20?，阴离子相互接触,a=2r.,.*.rS2-=1.84?;CaS 中a=5.67?,阴-阳离子相互接触，a=2(r+r),ArCa 2+=0.95?;CaO 中 a=4.80?,a=2(r+r.),.,.ro2-=1.40?;MgO 中 a=4.20?,a=2(r+r.),.rMg2+=0.70?o14、

4、解：LiF 为 NaCI 型结构，z=4,V=a3,p=m/V=2.6g/cm3,a=4.05?,根据离子半径 a1=2(r+r一)=4.14?,a0.301?,，0?-不能互相接触；(2)体又寸角线=#a=4(r+)，a=4.665?;(3)p=m/V=1.963g/cm3.16、略。17、解：Mg?+与 5+不 同，&+皿 2+,使 CaO结 构 较 MgO疏 松，出。易于进入，所以活泼。18.Ca50oF.0(100).JO 0(100).0(100),50 0(100).19.解：Cd L 晶体，Cd：CN=6,1 与三个在同一边的 Cc f 3目连；1一：CN=3,=1=|z|,r

5、电价饱和；CaT i O s 晶体,W：CN=12,T i *：CN=6,0:O T i c Ca ：CN=6,y i=2=|z.:|,0”电价饱和.20、(1)略；(2 )四面体空隙数/O2-数=2:1，八面体空隙数/。2-数=1:1；(3 )(a)CN=4,z+/4x8=2,z+=l,Na2O,Li2O;(b)CN=6,z+/6x6=2,z+=2,FeO,MnO;(c)CN=4,z+/4x4=2,z+=4,ZnS,SiC;(d)CN=6,z+/6x3=2,z+=4,Mn02o21、解：岛 状；架 状；单 链；层 状(复 网)；组 群(双四面体)。22、解：(1)有两种配位多面体，Si。,M

6、gOH,同层的 MgO6 八面体共棱，如 59 MgO6 和 49 MgO6 共 棱 750?和 27。，不同层的 MgOJ八面体共顶，如l MgO6 51 MgO6 共顶是 220,同层的 MgOf 与 SiCU 共 顶，如 MgOJ 和 7 SiO4共顶 220X,不同层的 Mg不 与 S Q 共 棱,T MgO6 43 SiO共 280?和 28O2;（2）0”与 3 个 MgOj和 1 个 SiO配位，y t=2=|z|,饱和；（3）z=4；CN（3）Z=4；（4）Si,+占四面体空隙=1/8,Mg2+占八面体空隙=1/2。23、解：透闪石双链结构，链内的Si-0键要比链5的Ca-O、

7、Mg-0键强很多,所以很容易沿链间结合力较弱处劈裂成为纤维状；滑石复网层结构，复网层由两个 Si04层和中间的水镁石层结构构成，复网层与复网层之间靠教弱的分之间作用力联系，因分子间力弱，所以易沿分子间力联系处解理成片状。24、解：石墨中同层C原子进行SP2杂化，形成大口键，每一层都是六边形网状结构。由于间隙较大，电子可在同层中运动，可以导电，层间分子间力作用，所以石墨比较软。25、解：（1）AF+可与。2形成次|0呼-；AF+与寸+处于第二周期，性质类似，易于进入硅酸盐晶体结构中与Si,+发生同晶取代，由于鲍林规则，只能部分取代；（2）A/置 换SP+是部分取代，”+取代SP+时，结构单元 A

8、ISiOjASQJ,失去了电中性，有过剩的负电荷，为了保持电中性,将有一些半径较大而电荷较低的阳离子如K+、Ca2 Ba?+进入结构中；（3）设AF+置换了一半的Si4+,则-与 一 个 力+一 个A,相连，阳离子静电键强度=3/4xl+4/4x 1=7/4,02一电荷数为-2,二者相差为1/4,若取代超过一半，二者相差必然1/4,造成结构不稳定。二、晶体结构缺陷1、解：钠原子空位；钠离子空位，带一个单位负电荷；氯离子空位，带一个单位正电荷；最邻近的Na.空位、C1空位形成的缔合中心；C/占据K.位置，带一个单位正电荷；Ca原子位于Ca原子位置上；Ca?处于晶格间隙位置。“CaQ2、2、解：(

9、1)N aCl-N ac/+Clc l+VCINad、(2)CaCL-CaN a +2Clc l+%；(3)o m/+Vc l-(4)A g A g(-VA/+A g i-3、解：设有缺陷的M g O晶胞的晶胞分子数为x,晶胞体积V=(4.20尸，x=P VN 0/M=3.9 6,单位晶胞的肖脱基缺陷数=4-x=0.04。4、解：(a)根据热缺陷浓度公式n/N=e xp(-E/2R T),E=6e V=6X 1.602X 10 =9.612X 10 l9J,T=29 8 k：n/N=l.9 2 X 10 51,T=18 7 3k：n/N=8.0 X 1 0 9；(b)在M g O中加入百万分之

10、一的A L 2O 3,A L A MS 2A U-+，+300,7 A L203=10：杂质缺陷=3Xl(r 7 2=l.5 X 1 0：.比较可知，杂质缺陷占优。5、解：n/N=e xp(-E/2R T),R=8.314,T=1000k：n/N=6.4X10 3；T=1500k：n/N=3.5 X 1 0。6、解：F e2O3_Fe -2F eF c+300+V“y 2y yF e lyF e T f O,-=0.12y=0.1-0.3y7 y=O.1/2.3=0.0435IfX=l-y=l-O.0435=0.9 565,F e o.s O y 0,0435VJ =x+l=1+0.9 565

11、=2.22X10-27、解：Zn(g)-Zni*+e ,Zn(g)+l/202=ZnO ,Zni +e +l/202-ZnO ,ZnO =e,.,.P O 2T Zni j p j12O2（g）00+V/+2hk=00 VFC h /P 02l/2=400 L 3/P O J/2,VF c =P 021/6,.P O z个 Vp e J P J8、解：刃位错：位错线垂直于二位错线垂直于位错运动方向；螺位错：位错线平行于T 位错线平行于位错运动方向。9、略。10、解：排斥，张应力重叠，压应力重叠。11、解：晶界对位错运动起阻碍作用。12、解：不能，在大角度晶界中，原子排列接近于无序的状态，而位错

12、之间的距离可能只有一、两个原子的大小，不适用于大角度晶界。13、解：（1）原子或离子尺寸的影响，r 30%很难或不能形成固溶体；愈大，固溶度愈小；（2）晶体结构类型的影响，只有两种结构相同和r O k4 V M +V x M M 3 M i +V M M XM X只受温度控制固溶体无 限，有 限，置 换，间隙搀杂溶解大小，电负性，电无：受温度控制有：搀 杂 量 固 溶 度 受温度控制搀 杂 量 固 溶 度 受 固 溶度控制价，结构非化环境学阳缺中气Fe-Oh-ocpo21/6计阴间愤性呢+x0i 8Po21/6里阳间质和Znl+xOZni.8Po?1/6化阴缺压力TiO2_xV0 8Po 1/

13、6合变化物16、略。17、解：设 AL。、MgO 总重量为 100g,!U lJ AL20318g,Mg082g,18/102溶入 MgO 中 AL2O3 的 mol 数:ALA mol%=8/102+82/40=0.08=8%,MgO mol%=l-8%=92%,固溶体组成:8%AL2O3 92%MgO,固溶体组成式：Alo.1 6Mgo.9201.16(a)ALA M g0 2AU+200+0J X 2x x 固溶体化学式：A LM grd”将化学式与组成式一一对应，求出待定参数x,由于0的量不同，将O 的量化为1Alo.1 6/1,leM go.9 2/1,wfX-Alzx/HxM gl

14、-Zx/l+xO-X=0.0 7 4,化学式 Alo.UsM go.852O1,0 7 4砒 4*0.148MAi+4*0,8521+4*1,074ATO2V V*Nad 24*M-,d=1,04d理 想(b)AL2O3 MS0 2ALM/+3 0 0 +0MJ x 2 x xA12xMg|3XO Alo.16/1,IsMgo.92/1,IgO-X=O Alp.13sMg().793O-=0.9 7L 16 厘理想18、解：Fe S 中存在Fe 空位，V f e 非化学计量，存在h.P型半导体；Fe S j 中金属离子过剩，存在寸空位，存在e ,N型半导体；因Fe-*S、Fe S-分属不同类型

15、半导体，通过实验确定其半导体性质即可。19、解：(1)晶体中间隙位置是有限的，容纳杂质质点能力W 10%；(2)间隙式固溶体的生成，一般都使晶格常数增大，增加到一定的程度，使晶格变得不稳定而离解；置换固溶体形成是同号离子交换位置，不会对接产生影响，所以可形成连续固溶体。2 0、解:T a Wr 大-r 小/r 火=4.2%15%电负性差=2.2-2.2=0结构类型：面心立方形成有限固溶体Co N ir 大-r 小/r 大=0.4%15%电负性差：1.8-1.6=0.2当T 4 2 7,Co Z n 结构类型相同可形成连续固溶体T i T ar 大-j、/r *=2.12%8 8 3,T i T

16、 a 结构类型相同可形成连续固溶体2 1、解:(a);r 大-r 小/r 大=10*15%,.AL。和Cr 2 0：；能形成连续固溶体；(b)M g O 一Cr 2 0：；中，r 大-r 小/r大=15%,加之两者结构不同，.固溶度是有限的。2 2、解：设非化学计量化合物为N i。韩0N i20：!-2 N i/+3 0 0 +VN/y 2 y y N i3+2 yN i27 3；.0-N i37 N i2=2 y/(l-3 y)=10 x则 y=5 X l(T,x=l-y=0.9 9 9 9 5,-N i0,9 9 9 9 5 0每 n?中有多少载流子即为空位浓度：VN i,=y/(l+x)

17、=2.5 X 10-5o2 3、解：M g O-AL A：r 大-r 小/r 大=15%,即 一 半径相差大,M g O (N a Cl型)、AL。(刚玉)结构类型差别大，形成有限固溶体；P b T i O 3-P b Z r O 3 形成无限固溶体，因为尽管T i 、Z r 半径相差较大(15.2 8),但都是(ABO：t)钙钛矿型结构，T i、Z r1 都填充八面体空隙，该空隙体积较大，可填入的阳离子的半径r 值可在一定范围内变化，而不至于使结构变化。2 4、解：(1)对于置换式固溶体有x=0.1 5,l-x=0.8 5,2-x=1.8 5,所以置换式固溶体化学式Ca o.脸。.8 5 0

18、 小。有因为Z iU属于萤石结构，晶胞分子数Z=4,晶胞中有Ca*、Z r4 0?三种质点。晶胞质量4，x-0-.-1-5 x M“而+4A x-0-.-8-5 x +80 x-1-8-5x MW吃 叱=-5 5-=75.1 8 (g)乙 1 6,0 2 2 X 1 02 2d,=&=5.5 5 g/c m3；V(2)对于间隙固溶体，其化学式C a/n-Q,与已知组成Ca Z roO一相比,0?不同，C a o.1 5 Z r o.8 5 O 1,s 5 C a .1 5 x 2/1.s s Z r o,3/1.8 5 O 20.1 5 x 2 0.8 5 x 2 ,2 y=-,l-y=-=y

19、=0.1 5/1.8 51.8 5 1.8 5间隙式固溶体化字式 C a(),3 x 2/1,s s Z r 1.7/1.s s O s晶胞质量w=Z=4 x0.1 3/1.8 5 T+4 x1.7/1.8 5T+8 x2/26.0 2 2 x l O2 28 1.2 5(g)x%x M分x%dw=&=6.0 1 4 g/c m3,由此可判断生成的是置换型固溶体。V三、非晶态结构与性质1.1、解：石英晶体石英熔体Na2O*2 S iO2结构 S i O j按共顶方式对称有规律有序排列，远程有序基本结构单元 S i O j呈架状结构,远程无序基本结构单元 S i60l 812呈六节环或八节环，远

20、程无序性固体无流动性，熔有流动性，n有流动性，n较石2、解:根据 l nn=A+B/T,72 7时,n=1 0 8 P0,1 1 5 6时，n=1 0 4 P0,.,.A=-5.3 2,B=1 3 3 2 4,当 n=1 0 7P0 时,则 t=8 0。质点高，硬度大，导电性差，结构稳定，化学稳定性好大，电导率大，表面张力大英熔体小，电导率大，表面张力大3、解：Na z O-S iO?系统中，S i。2 含量增加，n 增大，。减小；因为S iO?含量增加，聚合离子团尺寸增大，迁移阻力增大，n 增大，e/r减小，相互作用力减小，。减小；R O-siO,系统中，S i0 2 含量增加，n 增大，。

21、减小；因为无S i0 2 时R 0-0 2 系 统 n 很低，表面张力大；加入S iOz，系统中出现聚合离子团，S i0 2 增加，聚合离子团尺寸增大，数目增大，n 增大，。减小。4、解：玻璃的介稳性：熔体转变为玻璃过程中，是快速冷却，使玻璃在低温下保留了高温时的结构状态，玻璃态是能量的介稳态，有自发放热而转变为晶体的趋势；玻璃无固定熔点：熔体的结晶过程中，系统必有多个相出现，有固定熔点；熔体向玻璃体转变时，其过程是渐变的，无多个相出现，无固定的熔点，只有一个转化温度范围。5.化成 m ol 百分数，8 Na：O-1 4 Ca O-78 S iO：r=8 +1 4+78 x 2 =2 2 8=

22、全部氧离子78,全部网络形成离子数平均非桥氧数：x=2 R-z,平均桥氧数：y=2 z-2 R,非桥氧百分含量=-一X+A26、解：在熔体结构中，不 O/S i比值对应着一定的聚集负离子团结构，如当O/S i比值为2时，熔体中含有大小不等的歪扭的 S iO/n 聚集团（即石英玻璃熔体）；随着O/S i比值的增加，硅氧负离子集团不断变小，当O/S i比值增至 4时，硅-氧负离子集团全部拆散成为分立状的 S iO j,这就很难形成玻璃。7、解：网络变体 N a20 C aO K20 B aO中间体AL O3网络形成体S i02 B 2 0 3 P 2 O 58、略。9、解：微晶学说：玻璃结构是一种

23、不连续的原子集合体，即无数“晶子”分散在无定形介质中；“晶子”的化学性质和数量取决于玻璃的化学组成，可以是独立原子团或一定组成的化合物和固溶体等微晶多相体，与该玻璃物系的相平衡有关；“晶子”不同于一般微晶，而是带有晶格极度变形的微小有序区域，在“晶子”中心质点排列较有规律，愈远离中心则变形程度愈大；从“晶子”部分到无定形部分的过渡是逐步完成的，两者之间无明显界限。无规则网络学说：玻璃的结构与相应的晶体结构相似，同样形成连续的三维空间网络结构。但玻璃的网络与晶体的网络不同，玻璃的网络是不规则的、非周期性的，因此玻璃的内能比晶体的内能要大。由于玻璃的强度与晶体的强度属于同一个数量级，玻璃的内能与相

24、应晶体的内能相差并不多，因此它们的结构单元（四面体或三角体）应是相同的，不同之处在与排列的周期性。微晶学说强调了玻璃结构的不均匀性、不连续性及有序性等方面特征，成功地解释了玻璃折射率在加热过程中的突变现象。网络学说强调了玻璃中离子与多面体相互间排列的均匀性、连续性及无序性等方面结构特征。10、解：当数量不多的碱金属氧化物同B203 一起熔融时，碱金属所提供的氧不像熔融Si02玻璃中作为非桥氧出现在结构中，而是使硼氧三角体转变为由桥氧组成的硼氧四面体，致使B203玻璃从原来两度空间的层状结构部分转变为三度空间的架状结构，从而加强了网络结构，并使玻璃的各种物理性能变好。这与相同条件下的硅酸盐玻璃相

25、比，其性能随碱金属或碱土金属加入量的变化规律相反，所以称之为硼反常现象。四、表面结构与性质1、解：表面张力：垂直作用在单位长度线段上的表面紧缩力或将物体表面增大一个单位所需作的功；。=力/总长度N/m表面能：恒温、恒压、恒组成情况下，可逆地增加物系表面积须对物质所做的非体积功称为表面能；J/m2=N/m液体：不能承受剪应力，外力所做的功表现为表面积的扩展，因为表面张力与表面能数量是相同的；固体：能承受剪切应力，外力的作用表现为表面积的增加和部分的塑性形变，表面张力与表面能不等。2、解：同一种物质，其液体固体的表面结构不同，液体分子可自由移动，总是通过形成球形表面来降低其表面能；固体则不能，固体

26、质点不能自由移动，只能通过表面质点的极化、变形、重排来降低系统的表面能，固体表面处于高能量状态（由于表面力的存在）。3、解：吸附：固体表面力场与被吸附分子发生的力场相互作用的结果，发生在固体表面上，分物理吸附和化学吸附；粘附：指两个发生接触的表面之间的吸引，发生在固液界面上；铜丝放在空气中，其表面层被吸附膜（氧化膜）所覆盖，焊锡焊接铜丝时，只是将吸附膜粘在一起，锡与吸附膜粘附的粘附功小，铿刀除去表面层露出真正铜丝表面（去掉氧化膜），锡与铜相似材料粘附很牢固。4、解:U n o,尔 格（e r g）,1 卡=4.18 6 8 J,设方镁石为正方体边长为a ,V=a3,S =6 a2,比表面积S表

27、/V=6 a 7 a3=6/a ,1c m方镁石颗粒粉碎为1 u m颗粒时，比表面积 增加为：10,倍，增加的表面能为：表礴*型痴砌=o 06卡/g。福5、解：结构相同而取向不同的晶体相互接触，其接触界面称晶界。若相邻晶粒的原子彼此无作用，那么，每单位面积晶界能将等于两晶粒表面能之和，晶界结构和表面结构不同导致的。但实际上，两个相邻晶粒的表面层上的原子间存在相互作用，且很强（两者都力图使晶界上质点排列符合于自己的取向，所以晶界上原子形成某种过渡的排列方式，与晶格内却不同，晶界上原子排列疏松，处于应力畸变状态，晶界上原子比晶界内部相同原子有较高的能量），这种作用部分抵消了表面质点的剩余的键力。7

28、、解：设水膜厚度为h,水密度lg/cm：,1个粒度1 u的颗粒水膜重量为6 X (1 0-4)2 Xh Xl,1 g石英可粉碎为N个l u的粉末，石英密度2.6 5g/cm3 ,N (1 0-4)3 X2.6 5=1 N=3.77 X 1 0 ,N 个 u 微粒水的量为 1.0 2 T=0.0 2 g=8.8 3 X 1 0%=8.8 3 n m。68、解：Y s g =Y 1 g cos 0 +Y Is9、解：Y 1 g =50 0 er g/cm 2 ,求氧化物表面张 力Y s g ,Y s g =Y igcos 45 0+y i s,2 x y g cos 45 0=Y S SY s s

29、=1 0 0 0 dy n/cm=1 0 N/cm=lN/m=lJ/m2=1 0：,er g/cm2Y s g=50 0 ,cos 45 +1000=1 0 6 0.5er g/cm：；10、解：(1)Yg s=Yg.cos 70.52 +Yi sY g s=90 0 cos 70.52 +6 0 0=90 0 er g/cm-90 0=848.5er g/cm2(3)略。五、相平衡与相图1、解：有问题，根据相律，F=C-P+2=l-P+2=3-P,系统平衡时，F=0，则P=3 ，硫系统只能是三相平衡系统。2、解：(1)K E C为晶型I的相区，EFB C过冷液体的介稳区，A G F B晶型H

30、的介稳区，J G A晶型IH的介稳区；(2)晶型I为稳定相，晶型II、III为介稳相；因为晶型II、III的蒸汽压高于晶型I的，即它们的自由能较高，有自发转变为自由能较低的晶型I的趋势；晶型I 7晶型n转变单向的晶型I 一晶型III转变多晶转变点的温度高于两种晶型的熔II、HI转变可逆的，双向的，多晶转变点温度低于II、III的熔点。3、解：可逆多晶转变：B-石英一一a-石 英a-石英一一a-鳞石英不可逆多晶转变：0-方 石 英 一6-石英丫-鳞石英一*6-石4、解：硅砖(含 Si O2 98%)主要晶相：Si。？、2 A12O3-2 Si O 3固溶体(莫来石)粘土砖(含Al203 3550

31、%)主 要 晶 相:Si 02,A3 s 2高铝砖(含Al A 6090%)主要晶相：6072%A3S272 90%AI2 O 3、A3 s 2(2)为了保持硅砖的耐火度，要严格防止原料中混如A1 A 0Si 02熔点为1 72 3 c ,Si 02液相很陡，加入少量的A 1A 后，硅砖中会产生大量的液相，Si 02的熔点剧烈下降。如加入Iw t%A1 A,在低共熔点(1 595)时产生的液相量为1/5.5=1 8.2%,会使硅砖的耐火度大大下降；略。5、解：Si O?中加入少量的C aO ,在低共熔点1 43 6 时，液相量为2/3 7=5.4%,液相量增加不多，不会降低硅砖的耐火度，故可加

32、少量C aO 作矿化剂。6、解：A1&2 Si O2 H20 Al。2 Si 02+H20AI2 O 3 2 Si O2 相图中 Si 02%=3 3%mol(1)加热到1 595 时,生成A3 s 2(2)1 595 长时间保温,系统中为液相和A3 s 2 ,L%=2 1.8%略；(4)完全熔融即固相完全消失，应 为 3 3%直线与液相线交点处温度。7、解：(1)高一低 B-*C-A(2)B最陡，C次之，A最次;在 M点所在的温度下开始析晶,液相组成点M-M-l-E (结晶结束)固相组成点A-卜 f D M(4)第一次析晶仅析出晶相A,到 M1时第一次析晶结束，晶相A的百分数为 6 5%，,

33、、ME（A+B）=DEDCA=-ACMEDEAD ME _皿 DMB=浓相=AC DE DE结晶结束时，析晶相A、B、C ,液相消失，固相组成点在M点。?8、解:三个ASS：EI EiOA+Sx+S：SSB E:L B+S1+S2 SB E3 LOC+S-+B低共熔点9、解：M点所在温度约1 05 0 ,1 05 0 r开始析晶。1 0、(1)见图，付三角形3 分，界线性质1分，界线上温度降低的方向；解：(2)D，一致熔融二元化合物，高温稳定、低温分解；M ,不一致熔融三元化合物；(3)E l ，单转熔点，L+A*-*C+M E 2，低共熔点，L-*C+B+ME 3，单转熔点，L+A-B+ME

34、 4 ，过渡点，D -A +B(4)LG h A)八 A+B)班M遇 MB马-B+C+M(结晶经s B TB T 2 T3TA TG(产物 C+B+M)(5)E 2 温度，H点所在温度；过 H点做副三角形B C M 的两条边CM、B M的平行线 H H i、H H2,C%=B H2/B C X 1 00%,B%=C H1/B C X 1 O O%,C%=H.H2/B C X 1 00%O1 2、解：(1)S组成点在三角形内且位于初晶区外，不 致熔融三元化合物；西*捌容线)P 低 共 嘀L也一SL C+SP=E低 共 峨 L A SE L C+S 由Pi 双开点 L+A-C+SP=双 开 点L

35、H B+S结晶过程 2 点 位 于 A初晶区，在 A S 连线上，结晶产物为A、SrL 92-a、-、PpiS A-A公-23 点 位 于 A初晶区，在 B C S 内，结晶产物为B、C、S、工+川、m E、o i+s、3+s4 c、L o-m-m-:-Oi-:-E-:-ES A A-X消 失 S fS-3 34 点L 4 J 4,痴出 3 .a A同时消失，结晶结束）S A-A-4:-4 （产物 B、S）（3）5点冷却过程L 5 出必心出s 消失，结晶结束）S A-A-5 （产物 A、S、B）加 热 过 程 S 5 附5 3 A 2 AB、S熔 克（析出A A熔究L P：P s 56点冷却过

36、程L 6 .工-6什 s F竺出（L,A消失，结晶结弓C 熔 完 S 熔克析出A：A 烙 完S AfA-6z 6 （产物 C、S）AM加热 S 6 c+s w 6 z A 姓/AL P i P i 6 i 61 2、解：（1）S I 不一致熔融二元化合物，高温稳定，低温分解S 2 一致熔融二元化合物S 3 不一致熔融二元化合物，低温稳定，高温分解（2）见图（3）E 1 ,过渡点，国工+S 2E 2,单转熔点，+3 S 2+S 3E 3,过渡点，C+8 1T况E4,低共熔点，C+Sq+S?E5,低共熔点，工 一 0+月+$2j)1 Lr-G+B)C+B 5,)R Z B 3 T M(产物c+s,

37、+Sx)在 E 5 点出现液相，在 N 点所在温度完全熔融。1 3、略。1 4、略。1 6、解：(1)k 点开始出现液相，温度为1455 ，连 接 3k 3 6L%=交 CaO-C3s线 于 6 点，6k线段长度可直接量取；(2)急冷好，k 点将进行转熔过程L+C3SC2S+C3A这样C3s量会减少，急冷使转熔过程来不及进行，从而提高C3s含里；(3)AS2与CaC03配料,不能得到3 点矿物组成3 点组成 66CaO 1.179mol 26SiO2 0.433mol 8A12O3 0.078mol化成 mol%69.76%25.62%4.62%Si02 mol%/Al203 mol%=5.5

38、5题目中组成点Al。2SiO2-2 H q 与CaCO；,配料，Si02mol%/Al203 mol%=2：1二者比较，Si02量不够，所以需加入SiO2 o设配料 100g,含 66g CaO,26g SiO2,8g Al。66g CaO 化成 CaCOs 量 66/56 X 100=117.86g8g Al203 化成 Al203 2SiO2 2H20 量 8/102 X 258=20.24gAS2 2H2O 提供 SiO2 8/102 X 2 X 60=9.41g还需 Si02 量 20.24-9.41=10.83gCaCO3 wt%=79.14%,AS2-2H20 wt%=13.59%

39、,SiO2vt%=7.27%B1 7、解：（1）该点位于aN C 3s6 -N C S 5 -S i02中，Q点附近P -C S 初晶区对应无变量点H点 1:3:6+a-石 英+L 1:1:5配料在827 c 熔化，完全熔化为1 05 0 左右（2）加热到 1 05 0 L-P-C S1 000 L-1:3:6+a-鳞石英9 00 L f 1:3:6+a-石英800 加热到800 时未熔化，冷却到800 C 时三个晶相1:3:6 1:1:5（3）N C 3s6 加热是不一致熔融，加热分解1:3:6 析晶，先析出 a-C S ,a-C S -B-C S ,RQ 线上 L+B-C S-1:3:61

40、:3:6 加热到R Q 界线与C S-1:3:6 交点温度开始熔化（1 05 0 左右）分解出3-C S1 8、解：组成点确定下来，图中M点，M S-M 2 A 12S35-S i02对应无变量 点 1点（1 35 5 C）加热该组成点，于 1点开始出现液相，液相组成点在M S与 S i02界线上移动，固相组成点在M S-S i02连线上变化，以 M点为支点连成杠杆，当 L%=35%时，对应温度1 39 0,L%=4 5%时;对应温度1 4 30,烧成温度范围为13 9 014 3 0 01 9、解：5 0%AS2 3 0%KAS6 2 0%S i 0,组成点在 Q W D 中 3 点，3 点

41、位于初晶区，对 应 E点结晶结束9 8 5 L S i O?+A3 s2 +KAS 6 ,加热组成为3物质，于 E点开始出现液相S E -&0+出$2+的 日 日-si O z Ag S z界 线 与3$2 交 点-3KAS6熠完 5熔 完,A3团烽完升温于12 5 0 c时;固相中有S i 02-A3S2及 L相，液相组成点在莫来石与石英界线上(与12 5 0 c等温线交点)，固相组成点在S i 02与A S连线上，用杠杆规则计算。2 0、解：4 0%A：S+6%液相原始组成点在A3 s2 初晶区，在 A S组点与E点连线上，在图中1 2 点附近，过原始组成点做 S i O2-K20-AL

42、0;t各边平行线，确定出K Q、S i O2 Ak O：,百分含量K20:wt%=4.12%Al203 wt%=2 7.06%S i 02:wt%=6 8.8 2%长石凡0 Al20:!6 S i O2(9 4+102+3 6 0=5 5 6)仅从长石中获得L 0100g K,0:4.12 g Al203:2 7.06 g S i O2:6 8.8 2 g4.12 g K2O 化成长石 4.12/9 4 X 5 5 6=2 4.3 4 g2 4.3 4 g 长石提供 AI2 O 3 4.4 7 g S i O2 15.7 9 g另需加 AI2 O 3：27.06-4.4 7=2 2.5 9 g

43、 S i 02:6 8.8 2-15.7 9=5 3.03 g长石 wt%=24.34=2 4.3 524.34+22.59+53.032 1、略。六、扩散1、解：略。2、解：扩散的基本推动力是化学位梯度，只不过在一般情况下以浓度梯度的方式表现出来；扩散是从高化学位处流向低化学位处，最终系统各处的化学位相等。如果低浓度处化学势高，则可进行负扩散，如玻璃的分相过程。_ de3、解：看成一维稳定扩散，根据菲克第一定律Jx-D 五c-cJ x=-D -g=2.5 X 1C T 个/c m：x-x；=2 mj n,J x=6 0 个/6 0S ,mm，x-x2扩散系数宏观表达式D=DOeXp(-Q/R

44、T)Do=0.34xl014m2/sQ=4.5kcal/mol=4.5xl03x4.1868J/mol=1.85xl04J/molR=8.314J/mol?K,T=300+273=573KD=0.34x 1014exp(-3.88)=0.34x 1014x0.02=6.8xl0-17m2/sc-1 c.Jxlm m ,Tx=-D -,c：-c,=-=-2.9 4 X 1。-个/m2mm DCX=2.5X1017/10-6=2.5X1023C2=CX-2.94X1019=2.5X1023deJ=-D ,D=3 X 10 m7 s,d x=l mm=10*:m.a=3.6 5 X V-=a:4、解

45、：dx20个 Fe的晶胞体积:20a3m3 ,30个 Fe的晶胞体积：30a3m31 1 .人，=J=1.02 X 10 5 yb/S m*浓 度 差:30a 20优 J=1.02xl019/S?m21个晶胞面积a2,n=Jxx60 xa2=82个5、解：根据恒定源扩散深度x=k倔，X8 t：；要得到两倍厚度的渗碳层,需 4h。6、解：不稳定扩散中恒定源扩散问题x=k倔已知 X 不变，x-=kV /i,x；=kJ5，x：=xr.*.Dltl=D2t2 已知 DI,D2,tl,则可求 t2=480s,X c s t=c：e rfc(-=)7、解：不稳定扩散恒定源半无限扩散 2倔已 知 c i：-

46、：t=c：/2,D=8 X 10 acm*/secx Xerfc(=)=0.5 时，=0.52 疯-4Dtx Xc：/2=c：erfc(=0.52 疯 l4Dt已知 x=l(y3cm,D,求解 t=1.25xl()5s=34.7h8、解：(1)D=DOexp(-Q/RT)T=563+273=8 36K 时，D=3xl0-14cm2/sT=450+273=723K 时，D=1.0 xl0T4cmJs代入上式可求 Q=48 8乃J,D 0=3.39 xl015cm2/s略。9、略。10、解：晶界扩散 Dgb=2.OO2xlO loexp(-19 1OO/T)体扩散 Dv=L00 xl(y4exp(

47、-38 200/T)T增大，exp(-19 100/T)减小，Dgb减小，Dv减小；T减小，exp(-19 100/T)增大，Dgb增大，Dv增大；计算有 T=1455.6K Dgb=DvT1455.6K时，DgbDv,高温时，体积扩散占优；T Dv，低温时，晶界扩散占优。11、解:T=8 00+273=1073K 时Da=0.0079 exp(-8 3600/RT)=6.77xl07cm2/sDp=0.21exp(-14128 4/RT)=2.1xl0-8 cm2/sDa Dp扩散介质结构对扩散有很大影响，结构疏松，扩散阻力小而扩散系数大，体心较面心疏松；a-Fe体心立方，B-Fe面心立方。

48、12、略。13解：离子晶体一般为阴离子作密堆积，阳离子填充在四面体或八面体空隙中。所以阳离子较易扩散。如果阴离子进行扩散，则要改变晶体堆积方式，阻力大。从而就会拆散离子晶体的结构骨架。14解：固体表面质点在表面力作用下，导致表面质点的极化、变形、重排并引起原来的晶格畸变，表面结构不同于内部，并使表面处于较高的能量状态。晶体的内部质点排列有周期性，每个质点力场是对称的，质点在表面迁移所需活化能较晶体内部小，则相应的扩散系数大。同理，晶界上质点排列方式不同于内部，排列混乱，存在着空位、位错等缺陷，使之处于应力畸变状态，具有较高能量，质点在晶界迁移所需的活化能较晶内小，扩散系数大。但晶界上质点与晶体

49、内部相比，由于晶界上质点受两个晶粒作用达到平衡态，处于某种过渡的排列方式，其能量较晶体表面质点低，质点迁移阻力较大因而D晶界 D表面。七、相变1.略2.解：特征：母相与马氏体之间不改变结晶学方位关系（新相总是沿一定的结晶学面形成，新相与母相之间有严格的取向关系）相变时不发生扩散，是一种无扩散相变，马氏体在化学组成上与母体完全相同转变速度极快马氏体相变过程需要成核取动力，有开始温度和终了温度。区别：成核一生长过程中存在扩散相变，母相与晶相组成可相同可不同，转变速度较慢，无明显的开始和终了温度。3.解：AG=AH-TAS平衡温度心时DaG=H-7S=0 D D S=_ _ _ AH 4 -TT，时

50、，AG 二 a H-心 aS=21H-1、=AH 4.解:16次 T.-TAG；=-口将 AG.=AH-代 入3(AGV I*纭则AG：=一上43 3 J16年A3 3 JAG；A则ktk r -T f y1k令(9).1即求的极值当 T=3时 j =03此时 j 0口 且./工0 口即9有极大值二当T=二 时，expl-AG,1 K T)口有极大值5.解:由热力学 dG=aH-T3S平衡时 dG=a H-晨9S=0 S=/mJ：相变平衡温度；A H相变热温度T时，系统处于不平衡状态，则 G=A H -T A S W 0要使相变自发进行JG 0,必须过冷对吸热过程如蒸发，熔 融A H。则 T(