1、作業(yè)答案晶體學(xué)2、解：(1)h:k:l=1/2:1/3:1/6=3:2:1,.該晶面的米勒指數(shù)為(321);(2)(321)5、解：MgO為NaCl型，O2-做密堆積，Mg2+填充空隙。2.=0.140nm,Mg2+=0.072nm,z=4,晶胞中1質(zhì)點體積：(4/3X%rO2-3+4/3xMg2+3)樂a=2(r+r.),晶胞體積=a3,堆積系數(shù)=晶胞中MgO體積/晶胞體積=68.5%,密度=晶胞中MgO質(zhì)量/晶胞體積=3.49g/cm3。6、解：體心：原子數(shù)2,配位數(shù)8,堆積密度55.5%;面心：原子數(shù)4,配位數(shù)6,堆積密度74.04%;六方：原子數(shù)6,配位數(shù)6,堆積密度74.04%。7、

2、解：u=z1Z2e2N°A/r0X1-1/n)/4或，£e=1.602>1019,電=8.85410-12,N0=6.0221023,NaCl:0=1,z2=1,A=1.748,nNa+=7,nCl-=9,n=8,r0=2.81910-10m,uNaCl=752KJ/mol;MgO:Zi=2,Z2=2,A=1.748,no2-=7,nMg2+=,n=7,r0=2.1010m,UMgO=392KJ/mol；UMgO>UNaCl,MgO的熔點高。9、解：設(shè)球半徑為a,則球的體積為4/3兀3,求的z=4,則球的總體積(晶胞)4X4/3知立方體晶胞體積：(2點a)3=1

3、6點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%。10、解：p=m/V晶=1.74g/cm3,V=1.37X10-22。11、解：Si4+4;K+12;Al3+6;Mg2+6。13、解：MgS中a=5.20?,陰離子相互接觸，a=24jrS2-=1.84?;CaS中a=5.67?,陰-陽離子相互接觸，a=2(r+r-),rCa2+=0.95?;CaO中a=4.80?,a=2(r+r_),.。2-=1.40?;MgO中a=4.20?,a=2(r+r-),.Mg2+=0.70?。14、解：LiF為NaCl型結(jié)構(gòu)，z=4,V=a3,p=m/V=2.6g/cn

4、3,a=4.05?,根據(jù)離子半徑a1=2(r+r.)=4.14?a<a1。15、解：(1)如圖是一個四面體空隙，O為四面體中心位置。AO=r+r-,BC=2r-,CE=rCG=2/3CE=2£r73,AG=2舟r-/3,OGCsefc,OG/CG=EF/CF,OG=EF/CFCG=r-/6,AO=AG-OG=而r/2,r+=AO-r-=(而/2-1)r=0.301?,查表知rLi+=0.68?>0.301?,.O2-不能互相接觸;(2)體對角線=蘇a=4(r+r-),a=4.665?;(3)p=m/V=1.963g/cn3.A17、解：配2+與Ca2+不同，rca2+&g

5、t;rMg2+,使CaO結(jié)構(gòu)較MgO疏松，H2O易于進入，所以活潑。18.城1QQ)切里1QQ)19.解：CdL晶體，Cd"；CN=St1與三個在同一逅的Ctf節(jié)目連；r；CM3,=1二|妙MCN電價飽和fCaTij晶體，CMCN=L2iTi4；CN=a0>OTlC，；CST6,k£1=2|小|,toto"電價飽和.20.(2)四面體空隙數(shù)/O2-數(shù)=2:1,八面體空隙數(shù)/O2-數(shù)=1:1;(3) (a)CN=4,z+/4>8=2,z+=1,Na2。，Li?。;(b)CN=6,z+/66=2,z+=2,FeO,MnO;(c)CN=4,z+/44=2,z

6、+=4,ZnS,SiC;(d)CN=6,z+/63=2,z+=4,MnO2。21、解：島狀；架狀；單鏈；層狀(復(fù)網(wǎng))；組群(雙四面體)。22、解：(1)有兩種配位多面體，SiO4,MgO6,同層的MgO6八面體共棱，如59MgO6和49MgO6共棱75O2-和27O2-,不同層的MgO6八面體共頂，如1MgO6和51MgO6共頂是22O2-,同層的MgO,與SiO4共頂,如TMgO6和7SiO4共頂22O2-,不同層的39。6與網(wǎng)。4共棱，TMgO6和43SiO4|共28O2-和28O2-；聲與3個皿曲和1個Si。配位，=2=Z-1,飽都(3)片公（3） z=4;（4） Si4+占四面體空隙=

7、1/8,Mg2+占八面體空隙=1/2o23、解：透閃石雙鏈結(jié)構(gòu)，鏈內(nèi)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(jié)合力較弱處劈裂成為纖維狀；滑石復(fù)網(wǎng)層結(jié)構(gòu)，復(fù)網(wǎng)層由兩個SiO4層和中間的水鎂石層結(jié)構(gòu)構(gòu)成，復(fù)網(wǎng)層與復(fù)網(wǎng)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。24、解：石墨中同層C原子進行SP2雜化，形成大口鍵，每一層都是六邊形網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)。由于間隙較大，電子可在同層中運動，可以導(dǎo)電，層間分子間力作用，所以石墨比較軟。25、解：（1）A13+可與O2-形成AlO45-;Al3+與Si4+處于第二周期，性質(zhì)類似，易于進入硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中與Si

8、4+發(fā)生同晶取代，由于鮑林規(guī)則，只能部分取代；（2）Al3+置換Si4+是部分取代，Al3+取代Si4+時，結(jié)構(gòu)單元AlSiO4ASiO5,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+、Ca2+、Ba2+進入結(jié)構(gòu)中；（3）設(shè)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=3/4X+4/41=7/4,O2-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(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。晶體結(jié)構(gòu)缺陷1、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

9、位形成的締合中心；Cf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；Ca2+處于晶格間隙位置。2、解：(1)NaCl>NacJ+Clci+Vci(2) CaCl2CaNa+2Clci+VNa'(3) O->VN/+Vci(4) AgA尹VAg'+Agi3、解：設(shè)有缺陷的MgO!胞的晶胞分子數(shù)為x,晶胞體積V二(4.20)3,x=pVN0/M=3.96，單位晶胞的肖脫基缺陷數(shù)=4-x=0.04。4、解：(a)根據(jù)熱缺陷濃度公式n/N=exp(-E/2RT),E=6eV=6<1.602x10-19=9.612x10-19J,T=298k:n/N=1.

10、92X10-51,T=1873k:n/N=8.0X10-9；(b)在Mg計加入百萬分之一的AL2Q,AL2c3叱2ALMg+V'+3OO,AL2Q=10-6,.雜質(zhì)缺陷=3X10-6/2=1.5X10-6,.比較可知，雜質(zhì)缺陷占優(yōu)。5、解：n/N=exp(-E/2RT),R=8.314,T=1000k:n/N=6.4X10-3；_2T=1500k:n/N=3.5X102。6、解：Fe2O3，2FeFe+3OO+VFe''2yFe3+2yFe2+1-3yQ2y1一產(chǎn)=0.12y=0.1-0.y=0. 1/2.3=0.043?X=1-y=1-0.0435=0.9565,Fe

11、0.9565。00435的尸771=1+0,9565=2.22X10-27、解：Zn(g)TZni+e',Zn(g)+I/2O2=ZnO,Zni+e'+I/2O2TZnO,ZnO=e',.POTZni1pl1_Q(g)OO+V'+2hk=OOVh/PO2l/2=4OOV'3/PO1/2VFe''8PC21/6,.POTVFe''1pi8、解：刃位錯：位錯線垂直于b,位錯線垂直于位錯運動方向;螺位錯：位錯線平行于二位錯線平行于位錯運動方向。10、解：排斥，張應(yīng)力重疊，壓應(yīng)力重疊。11、解：晶界對位錯運動起阻礙作用12、解：不

12、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一、兩個原子的大小，不適用于大角度晶界。13、解：（1）原子或離子尺寸的影響，r<15刎，可以形成連續(xù)固溶體；r=15330%寸，只能形成有限型固溶體；r>30%很難或不能形成固溶體；愈大，固溶度愈小；（2）晶體結(jié)構(gòu)類型的影響，只有兩種結(jié)構(gòu)相同和r<15%寸才是形成連續(xù)固溶體的充分必要條件；（3）離子類型和鍵性，相互置換的離子類型相同，化學(xué)鍵性質(zhì)相近，容易形成固溶體體；（4）電價因素，不等價置換不易形成連續(xù)固溶體。14、解:形成原因固溶體以原子尺寸“溶解”生成機械混合物粉末混合化合物原子間相互反映生成相數(shù)單

13、相均勻多相單相均勻化學(xué)計單不遵守定比定律/遵守定比定律11化學(xué)組成不確定有幾種混合物就有多少化學(xué)組成確定15、解：固溶體、晶格缺陷、非化學(xué)計量化合物都是點缺陷，是晶體結(jié)構(gòu)缺陷，都是單相均勻的固體，結(jié)構(gòu)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(yīng)化學(xué)式溶解度、缺陷濃度執(zhí)八、肖特執(zhí)八、8VM'+VxMX缺基起T>0kMMMi+VMT'MX只受溫度控制陷弗倫伏克爾大小，無：受溫度控制無限，攙固有限，雜電負有：攙雜量固溶度溶性，受溫度控制置換，溶體間隙解電攙雜量固溶度受價，固溶度控制結(jié)構(gòu)環(huán)境非中化氣學(xué)陽缺憤Fei-xOh一31/6計陰間性UO+xOi&

14、#39;'8PC21/6單陽間質(zhì)Zn1+xOZni8PC21/6化陰缺和TiO2_xVO8PC21/6合壓物力變化17、解：設(shè)AbQ、MgO總重量為100g,貝UALO18g,Mg082g18/102溶入Mg8ALQ的mol數(shù)：AL2Qmol%=7102+82/40=0.08=8%,MgOmol%=1-8%=92麻1溶體組成：8%ALQ,92%Mg0固溶體組成式：Al0.16Mg.920.16(a)AGQ蛇">2ALg+200+OJ'X2xx固溶體化學(xué)式：Al2xMg-2xO+x將化學(xué)式與組成式一一對應(yīng)，求出待定參數(shù)x,由于d-的量不同，將02-的量化為1Al0

15、.16/1.16Mg.92/1.160，Al2x/1+xMg-2x/1+x8x=0.074,化學(xué)式Al0.148Mg).8520.074.E腮.4*0.14SM®+4格。352MH1s+4(i1-=1.044*城曄+4*肱卬 產(chǎn)露rp*或d理想=(b)AL203'2ALg+300+0Mg'2xAl 2xMg-3xO i Al0.16/1.16 Mg).92/1.16 00.08x=二=0.97Al 0.138 Mg18、解：Fei-xS中存在Fe空位，VFe''非化學(xué)計量，存在hP型半導(dǎo)體；FeS-x中金屬離子過剩，存在S2-空位，存在e',N

16、型半導(dǎo)體；因Fei-xS、FeS-x分屬不同類型半導(dǎo)體，通過實驗確定其半導(dǎo)體性質(zhì)即可。19、解：(1)晶體中間隙位置是有限的，容納雜質(zhì)質(zhì)點能力010%(2)間隙式固溶體的生成，一般都使晶格常數(shù)增大，增加到一定的程度，使晶格變得不穩(wěn)定而離解；置換固溶體形成是同號離子交換位置，不會對接產(chǎn)生影響，所以可形成連續(xù)固溶體。20、解：r大-r小/r大=4.2%<15%電負性：1.5-1.7=-0.2TaW形成連續(xù)固溶體結(jié)構(gòu)類型：體心立方相同r大-r小/r大=20.7%>15%PtPd電負性差=2.2-2.2=0形成有限固溶體結(jié)構(gòu)類型：面心立方Cm Nir大-r小/r大=0.4%<15%電

17、負性差：1.8-1.6=0.2Ti -Ta當 T<427C , Co Zn 結(jié)構(gòu)類型相同r 大-r 小/ r 大=2.12%<15%電負性差=1.5-1.5=0當 T>883C , Ti Ta 結(jié)構(gòu)類型相同可形成連續(xù)固溶體可形成連續(xù)固溶體21、解：(a)二大-r小/r大=10%<15%，AUQ和Cr2Q能形成連續(xù)固溶體;(b)MgO-Cr2O3中,r大-r小/r大=15%加之兩者結(jié)構(gòu)不同,固溶度是有限的。22、解：設(shè)非化學(xué)計量化合物為NixO,NizQ勘"2NiNi+3OO+VnJ'y2yyNi3+2yNi2+1-3yONi3+/Ni2+=2y/(1-

18、3y)=10-x則y=5X10-5,x=1-y=0.99995,-Ni0.99995O每m3中有多少載流子即為空位濃度：VnJ'尸y/(1+x)=2.5X10-5。23、解：MgO-ALQ:r大-r小/r大=15%即刖、內(nèi)半徑相差大，MgO(NaCl型)、AL2O3(剛玉)結(jié)構(gòu)類型差別大，形成有限固溶體；PbTiQ-PbZrO3形成無限固溶體，因為盡管Ti4+、Zr4+半徑相差較大（15.28）,但都是（ABO）鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，Ti4+、Zr4+都填充八面體空隙，該空隙體積較大，可填入的陽離子的半徑r值可在一定范圍內(nèi)變化，而不至于使結(jié)構(gòu)變化。24、解：（1）對于置換式固溶體有x=0.15

19、,1-x=0.85,2-x=1.85,所以置換式固溶體化學(xué)式Ca.i5zr0.85O.85。有因為ZrO2屬于螢石結(jié)構(gòu)，晶胞分子數(shù)Z=4,晶胞中有CaTZr4+、C2-三種質(zhì)點。晶胞質(zhì)量xM*.=7E.18Cg)xAf+xAf+Sx81二2=1=5.55g/cm3;（2）對于間隙固溶體，具化學(xué)式CayZri-yQ,與已知組成Cc0.i5Zr0.85O.85相比，C2-不同,Cc0.15Zr0.85O.85-Cao.15X2/1.85Z/0.3/1.85Q0.15x20.85x2.2y=l-y=ny=0.,15/1.85185L85間隙式固溶體化學(xué)式Cab.3X2/1.85Zr1.7/1.85Q

20、晶胞質(zhì)量A0.13/1.85“1.7/1,05一口2/2“4xx屈丁洋+4xk+8xxM-1Ca1方9P歸Z%，S1.25(g)J16022x1產(chǎn)d間=6.014g/cm3,由此可判斷生成的是置換型固溶體。非晶態(tài)結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1.1、解：白英晶體心英熔體NaO?2SiO結(jié)構(gòu)SiO4按共頂方式對稱有規(guī)律有序排列，遠程有序基本結(jié)構(gòu)單元SiO4呈架狀結(jié)構(gòu)，遠程無序基本結(jié)構(gòu)單元Si6。812-呈六節(jié)環(huán)或八節(jié)劃、，遠程無序性質(zhì)固體無流動性，熔點高，硬度大，導(dǎo)電性差，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，化學(xué)穩(wěn)定性好有流動性，刀大，電導(dǎo)率大，表面張力大有流動性，刀較石英熔體小，電導(dǎo)率大，表面張力人2、解：根據(jù)ln刀=A+B/T727c時

21、，刀=108P01156c時，刀=104P0.A=-5.32,B=13324,當?shù)?107PO寸，則t=80C。3、解：Na2O-SiO2系統(tǒng)中，SiO2含量增加，刀增大，。減?。灰驗镾iO2含量增加，聚合離子團尺寸增大，遷移阻力增大，"曾大，e/r減小，相互作用力減小，°減??；RO-SiO2系統(tǒng)中，SiO?含量增加，刀增大，（T減??；因為無SiO2時RO-O2系統(tǒng)”很低，表面張力大；加入SiO2,系統(tǒng)中出現(xiàn)聚合離子團，SiO2增加，聚合離子團尺寸增大，數(shù)目增大，“增大，。減小。4、解：玻璃的介穩(wěn)性：熔體轉(zhuǎn)變?yōu)椴Ａн^程中，是快速冷卻，使玻璃在低溫下保留了高溫時的結(jié)構(gòu)狀態(tài)，玻

22、璃態(tài)是能量的介穩(wěn)態(tài)，有自發(fā)放熱而轉(zhuǎn)變?yōu)榫w的趨勢；玻璃無固定熔點：熔體的結(jié)晶過程中，系統(tǒng)必有多個相出現(xiàn)，有固定熔點；熔體向玻璃體轉(zhuǎn)變時，其過程是漸變的，無多個相出現(xiàn)，無固定的熔點，只有一個轉(zhuǎn)化溫度范圍。5.化成mol百分數(shù)，8Na；O-14CaO-7SSiO,p8+14+78x2?三全部氧離子78全部網(wǎng)絡(luò)形成離子數(shù)平均非橋氧數(shù)：產(chǎn)2R-h平均橋氧數(shù)：y=2z-2F,非橋氧百分含量=x+7-26、解：在熔體結(jié)構(gòu)中，不O/Si比值對應(yīng)著一定的聚集負離子團結(jié)構(gòu)，如當O/Si比值為2時，熔體中含有大小不等的歪扭的SiO2n聚集團（即石英玻璃熔體）；隨著O/Si比值的增加，硅氧負離子集團不斷變小，當O/

23、Si比值增至4時，硅-氧負離子集團全部拆散成為分立狀的SiO44-,這就很難形成玻璃。7、解：網(wǎng)絡(luò)變體Na?。CaOK2OBaO中間體Al2O3網(wǎng)絡(luò)形成體SiO2B2O3P2O59、解：微晶學(xué)說：玻璃結(jié)構(gòu)是一種不連續(xù)的原子集合體，即無數(shù)“晶子”分散在無定形介質(zhì)中；“晶子”的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量取決于玻璃的化學(xué)組成，可以是獨立原子團或一定組成的化合物和固溶體等微晶多相體，與該玻璃物系的相平衡有關(guān)；“晶子”不同于一般微晶，而是帶有晶格極度變形的微小有序區(qū)域，在“晶子”中心質(zhì)點排列較有規(guī)律，愈遠離中心則變形程度愈大；從“晶子”部分到無定形部分的過渡是逐步完成的，兩者之間無明顯界限。無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說：玻璃的結(jié)

24、構(gòu)與相應(yīng)的晶體結(jié)構(gòu)相似，同樣形成連續(xù)的三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。但玻璃的網(wǎng)絡(luò)與晶體的網(wǎng)絡(luò)不同，玻璃的網(wǎng)絡(luò)是不規(guī)則的、非周期性的，因此玻璃的內(nèi)能比晶體的內(nèi)能要大。由于玻璃的強度與晶體的強度屬于同一個數(shù)量級，玻璃的內(nèi)能與相應(yīng)晶體的內(nèi)能相差并不多，因此它們的結(jié)構(gòu)單元（四面體或三角體）應(yīng)是相同的，不同之處在與排列的周期性。微晶學(xué)說強調(diào)了玻璃結(jié)構(gòu)的不均勻性、不連續(xù)性及有序性等方面特征，成功地解釋了玻璃折射率在加熱過程中的突變現(xiàn)象。網(wǎng)絡(luò)學(xué)說強調(diào)了玻璃中離子與多面體相互間排列的均勻性、連續(xù)性及無序性等方面結(jié)構(gòu)特征。10、解：當數(shù)量不多的堿金屬氧化物同B2O3一起熔融時，堿金屬所提供的氧不像熔融SiO2玻璃中作為非橋

25、氧出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)中，而是使硼氧三角體轉(zhuǎn)變?yōu)橛蓸蜓踅M成的硼氧四面體，致使B2O3玻璃從原來兩度空間的層狀結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)變?yōu)槿瓤臻g的架狀結(jié)構(gòu)，從而加強了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并使玻璃的各種物理性能變好。這與相同條件下的硅酸鹽玻璃相比，其性能隨堿金屬或堿土金屬加入量的變化規(guī)律相反，所以稱之為硼反?，F(xiàn)象。表面結(jié)構(gòu)與性質(zhì)1 、解：表面張力：垂直作用在單位長度線段上的表面緊縮力或?qū)⑽矬w表面增大一個單位所需作的功；°力/總長度N/m表面能：恒溫、恒壓、恒組成情況下，可逆地增加物系表面積須對物質(zhì)所做的非體積功稱為表面能；J/m2=N/m液體：不能承受剪應(yīng)力，外力所做的功表現(xiàn)為表面積的擴展，因為表面張力與表面能數(shù)量是相

26、同的；固體：能承受剪切應(yīng)力，外力的作用表現(xiàn)為表面積的增加和部分的塑性形變，表面張力與表面能不等。2 、解：同一種物質(zhì)，其液體固體的表面結(jié)構(gòu)不同，液體分子可自由移動，總是通過形成球形表面來降低其表面能；固體則不能，固體質(zhì)點不能自由移動，只能通過表面質(zhì)點的極化、變形、重排來降低系統(tǒng)的表面能，固體表面處于高能量狀態(tài)（由于表面力的存在）。3 、解：吸附：固體表面力場與被吸附分子發(fā)生的力場相互作用的結(jié)果，發(fā)生在固體表面上，分物理吸附和化學(xué)吸附；粘附：指兩個發(fā)生接觸的表面之間的吸引，發(fā)生在固液界面上；銅絲放在空氣中，其表面層被吸附膜（氧化膜）所覆蓋，焊錫焊接銅絲時，只是將吸附膜粘在一起，錫與吸附膜粘附的粘

27、附功小，銼刀除去表面層露出真正銅絲表面（去掉氧化膜），錫與銅相似材料粘附很牢固。4、解：1J=107爾格（erg）,1卡=4.1868J,設(shè)方鐵石為正方體邊長為a,V=a3,$表=6a2,比表面積S表/V=6a2/a3=6/a,1cm方鐵石顆粒粉碎為1jim顆粒時，比表面積增加為：104倍，增加的表面能為：表面能x增加的比表面積密度=0.06卡/g。5、解：結(jié)構(gòu)相同而取向不同的晶體相互接觸，其接觸界面稱晶界。若相鄰晶粒的原子彼此無作用，那么，每單位面積晶界能將等于兩晶粒表面能之和，晶界結(jié)構(gòu)和表面結(jié)構(gòu)不同導(dǎo)致的。但實際上，兩個相鄰晶粒的表面層上的原子間存在相互作用，且很強（兩者都力圖使晶界上質(zhì)點

28、排列符合于自己的取向，所以晶界上原子形成某種過渡的排列方式，與晶格內(nèi)卻不同，品界上原子排列疏松，處于應(yīng)力畸變狀態(tài)，晶界上原子比晶界內(nèi)部相同原子有較高的能量），這種作用部分抵消了表面質(zhì)點的剩余的鍵力。7、解：設(shè)水膜厚度為h,水密度1g/cm3,1個粒度1的顆粒水膜重量為610-4）2MX1,1g石英可粉碎為N個1的粉末，石英密度2.65g/cm3,NI<10-4）32«5=1->N=3.77M011,N個以微粒水的量為1.02-1=0.02gh="”"丁=8.83X10-7m=8.83nm。8、解：丫sg=丫lgcos。+丫Is900- 23001729

29、=-0.8097二1447'>90不能潤濕。S9、解：丫lg=500erg/cm2,求氧化物表面張力丫sg,sgsg=丫igcos45°+丫is,2x丫iscos45二丫ssYss=1000dyn/cm=10-2N/cm=1N/m=1J/m2=103erg/cm22=1060.5erg/cm。10 、解：（1） 丫 gs= 丫 giCOs70.52 ° + 丫 is2T gs=900cos70.52+600=900erg/cm,八、-123/75口,(2)丫ss=2cos,x900=848.5erg/cm擴散2、解：擴散的基本推動力是化學(xué)位梯度，只不過在一般情

30、況下以濃度梯度的方式表現(xiàn)出來；擴散是從高化學(xué)位處流向低化學(xué)位處，最終系統(tǒng)各處的化學(xué)位相等。如果低濃度處化學(xué)勢高，則可進行負擴散，如玻璃的分相過程。3、解：看成一維穩(wěn)定擴散，根據(jù)菲克第一定律忌C,一CJx=D1»ct=2,5X10"個x-xi=2iuhp.Tx=60個花OS-nun'X-X2擴散系數(shù)宏觀表達式D=Doexp(-Q/RT)Do=0.3410-14m2/sQ=4.5kcal/mol=4.5103>4.1868J/mol=1.85104J/molR=8.314J/mol?K,T=300+273=573KD=0.34M0-14exp(-3.88)=0.3

31、410><0.02=6.8便-17m2/sJk=D-,c-c-=-2.94X10,7個Ai2次明DCx=2.51017/10-6=2.5X023C2=Cx-2.941019=2.51023de，/J""DfX10m/sjdxliruii"10ifbsl=S.55X10ms小尸a4、解：20個Fe的晶胞體積：20a3m3,30個Fe的晶胞體積：30a3m3工一工=/102乂1。個月曲：心.濃度差：二知J=1.021019個/S?m21個晶胞面積a2,n=Jx>60Xa2=82個5、解：根據(jù)恒定源擴散深度環(huán)k倔，要得到兩倍厚度的滲碳層，需4ho6、解

32、：不穩(wěn)定擴散中恒定源擴散問題已知x不變，“二"疽樂"舊"，.D1t1=D2t2已知D1,D2,t1,則可求t2=480s7、解：不穩(wěn)定擴散恒定源半無限擴散c t . =c：erfc (-=)2倔已知cic-3i=Cc/2jD8X10B*cifc*/secx=0.52而Xerfc(-=)=0.5時:2而c；/2=c；erfc(已知x=10-3cm,D,求解t=1.25105s=34.7h8、解：(1)D=D0exp(-Q/RT)T=563+273=836K時，D=3X10-14cm2/sT=450+273=723K時，D=1.0M0-14cm2/s代入上式可求Q=4

33、8875J,D0=3.39X0-15cm2/s略。10、解：晶界擴散Dgb=2.00210-10exp(-19100/T)體擴散Dv=1.0010-4exp(-38200/T)T增大，exp(-19100/T)減小，Dgb減小，Dv減小;T減小，exp(-19100/T)增大，Dgb增大，Dv增大;計算有T=1455.6KDgb=DVT>1455.6K時，Dgb<DV，高溫時，體積擴散占優(yōu)；T<1455.6K時，Dgb>Dv,低溫時，品界擴散占優(yōu)。11、解：T=800+273=1073K時Do=0.0079exp(-83600/RT)=6.7710-7Cm2/sD廠0.

34、21exp(-141284/RT)=2.110叉cm2/sD；Db擴散介質(zhì)結(jié)構(gòu)對擴散有很大影響，結(jié)構(gòu)疏松，擴散阻力小而擴散系數(shù)大，體心較面心疏松；o-Fe體心立方，(3-Fe面心立方。13 解：離子晶體一般為陰離子作密堆積，陽離子填充在四面體或八面體空隙中。所以陽離子較易擴散。如果陰離子進行擴散，則要改變晶體堆積方式，阻力大。從而就會拆散離子晶體的結(jié)構(gòu)骨架。14 解：固體表面質(zhì)點在表面力作用下，導(dǎo)致表面質(zhì)點的極化、變形、重排并引起原來的晶格畸變，表面結(jié)構(gòu)不同于內(nèi)部，并使表面處于較高的能量狀態(tài)。晶體的內(nèi)部質(zhì)點排列有周期性，每個質(zhì)點力場是對稱的，質(zhì)點在表面遷移所需活化能較晶體內(nèi)部小，則相應(yīng)的擴散系

35、數(shù)大。同理，晶界上質(zhì)點排列方式不同于內(nèi)部，排列混亂，存在著空位、位錯等缺陷，使之處于應(yīng)力畸變狀態(tài)，具有較高能量，質(zhì)點在晶界遷移所需的活化能較晶內(nèi)小，擴散系數(shù)大。但晶界上質(zhì)點與晶體內(nèi)部相比，由于晶界上質(zhì)點受兩個晶粒作用達到平衡態(tài)，處于某種過渡的排列方式，其能量較晶體表面質(zhì)點低，質(zhì)點遷移阻力較大因而D晶界D表面。相變2.解：特征：母相與馬氏體之間不改變結(jié)晶學(xué)方位關(guān)系（新相總是沿一定的結(jié)晶學(xué)面形成，新相與母相之間有嚴格的取向關(guān)系）相變時不發(fā)生擴散，是一種無擴散相變，馬氏體在化學(xué)組成上與母體完全相同轉(zhuǎn)變速度極快馬氏體相變過程需要成核取動力，有開始溫度和終了溫度。區(qū)別：成核-生長過程中存在擴散相變，母相

36、與晶相組成可相同可不同，轉(zhuǎn)變速度較慢，無明顯的開始和終了溫度。3 .解：aG=1H-TaS平衡溫度丁，時=H-r28=0008=T.VSHT：-上T?。簳r，二G二-I二叫一（二aH4 .解:16*.T-T、G,=將3G=_H:.代入r4令 口5 - 丁丫i6,T；4r: ' R - A、-n3AH.：AG：=_J1TTZTf即求U的極值r當于二一時口口r此時cO匚且J工0口即y有極大值丁.當丁二二時，Apl-3G犬門匚有極大值35.解:由熱力學(xué)上二二H-TS平衡時3G.=-7”號=ga£=/死T£相變平衡溫度；AH相變熱溫度T時，系統(tǒng)處于不平衡狀態(tài)，則A G= AH

37、-32G=-T要使相變自發(fā)進行aG<0則3巨V0對方熱過程如結(jié)晶，凝聚AT>0 ,T m>0,必須過冷對吸熱過程如蒸發(fā)，熔融AH>0則AT<0,Tm>0,必須過熱6.解:均勻成核在均勻介質(zhì)中進行，在整體介質(zhì)中的核化可能性相同，與界面，缺陷無關(guān)非均勻成核一一在異相界面上進行，如容器壁，氣泡界面或附著于外加物（雜質(zhì)或晶核劑）27產(chǎn)”=晶核劑降低丁，因此產(chǎn)”下降7.解：AG*=2 - 3co98+亡。三；9£ =2'll-cosl平街時Y 'fix匚。$ § +/r?clAG,）入n.2y.將代人式并:令匚=0則及=一一二cRA

38、Gjzn晶核體積=-.71/i晶胞體積339.解:T-SOO1AGr*500calcm:=500ergArt一3G/£5ya九：,：l3GAGy-=-?31AGtr10.=AGy+AG-=a'AGf-+6a"yL-FAG2-=0則3必&-1叫=0447相a=-AGr.16.T'r«而AGj.=二3(AGrf皿,皿嶺篝（r4;當形成體積相同的核時a=-立方修表面積（5丁>灣是（4乃'>則”；.-.G：,3G；12解：r相同時AG1»AG2>AG3Ti>T>R13解：斯賓納多分解，是由于組成起伏引

39、起的熱力學(xué)上的不穩(wěn)定性產(chǎn)生的，又稱不穩(wěn)定分解兩種相變機理的主要差別成核-生長機理斯賓納多機理1、溫度不變時，第二相組成不隨時間血改交1、組成發(fā)生連續(xù)的變化，直至達到平衡為止2、成核相與基質(zhì)之間的界面始終是清除的2、界面起初是很散亂的，最后才明顯起來3、平衡相的尺寸和位置存在著混亂傾向3、相的尺寸和分布有一JE的規(guī)律性4、第二相分離成孤立的球形顆粒4、第二相分離成有高度連續(xù)性的非球形顆粒5、分相所需時間長，動力學(xué)障礙大5、分相所需時間極短，動力學(xué)障礙小14解：登山擴散-負擴散，爬坡擴散，擴散的結(jié)果是增大濃度梯度。15.解：在后期是無法區(qū)分的。但觀察整個相變過程的變化情況可以區(qū)分。對于成核-生長機

40、理的相變，在相分離早期，由于新相核的產(chǎn)生必須達到臨界尺寸，因此在形態(tài)上就看不到同相之間的連接性，新相傾向于以球形析出。在相分離早期，系統(tǒng)出現(xiàn)孤立的分立顆粒。在中期，顆粒產(chǎn)生聚結(jié)，在后期，可能呈現(xiàn)高度的連續(xù)性。斯賓納多分解可由微小的成分波動產(chǎn)生，在相變初期不必形成明顯的新相界面，系統(tǒng)中各組分之間逆濃度梯度方向進行登山擴散，促進了組成的波動。因此，其分解產(chǎn)物組織沒有固定的周期性，但存在著高度的連續(xù)性。這樣，就可以用小角度x-ray散射方法研究相變組織，用場離子顯微鏡加原子探針技術(shù)研究早期斯賓納多分解及有序化。還可以用電子顯微鏡對等溫下相生長隨時間變化進行觀察。固相反應(yīng)1.解：（a）1反應(yīng)物是半徑為

41、R0的等徑球粒B,x為產(chǎn)物層厚度。2 .反應(yīng)物A是擴散相，即A總是包圍著B的顆粒，且A,B同產(chǎn)物C是完全接觸的，反應(yīng)自球表面向中心進行3 .A在產(chǎn)物層中的濃度梯度是線性的，且擴散截面積一定。（b）整個反應(yīng)過程中速度最慢的一步控制產(chǎn)物生成D小的控制產(chǎn)物生成，即DMg2+b,Mg2+T散慢，整個反應(yīng)由Mg2+勺擴散慢，整個反應(yīng)由Mg2+勺擴散控制。2 .解：（1）將重量增量平方對t做圖，呈拋物線關(guān)系,則符合X2=kt（1）速度吊數(shù)k=cexp-一,IRT）InL=+常數(shù)RT由In#工作圖呈直線關(guān)系，斜率即為tga=-2TR3 .解：代入T=1400CG=10%t=1hQ=50kcal/mol求得k

42、及cc=3.35'x10-7代入楊德方程T=1500Ct=1h4h求出G=0.09990.19305解：根據(jù)表9-1(P324P325部分重要的固相反應(yīng)動力學(xué)方程及圖9-18各種類型反應(yīng)中G-t/t0.5曲線分析G<50%G-t呈線性關(guān)系G>50%G-t小于線性規(guī)律，是由擴散控制的反應(yīng)，G2=kt由父二URKP一方于I/與文將T1=451C,T2=493CGi=GG=10G代人求得Q6.解：(1)r112由楊德方程111G回=H已知t=1h,G=0.15求G=100%t=?(2)影響擴散的因素：減小粒度采用活性反應(yīng)物，如A12O3?3H2O適當加壓等等8.解：選擇MgCO或

43、Mg(OH)2及A12O3?3H20$好。其活性較高。這些原料在反應(yīng)中進行熱分解和脫水，獲得具有較大比表面和晶格缺陷的初生態(tài)或無定形物質(zhì)從而提高了反應(yīng)活性，加劇了固相反應(yīng)的進行燒結(jié)1. 解:燒結(jié)的推動力從廣義上講是化學(xué)位移梯度,具體的是系統(tǒng)的表面能主要以流動傳質(zhì),擴散傳質(zhì),氣象傳質(zhì),溶解-沉淀方式推動物質(zhì)遷移。其中：固相燒結(jié)中傳質(zhì)機理：(1)流動傳質(zhì)(2)擴散傳質(zhì)(2)氣相傳質(zhì)液相燒結(jié)中的傳質(zhì)機理(1)流動傳質(zhì)(2)溶解-沉淀2. 解：燒結(jié)過程是經(jīng)過成型的固體粉狀顆粒在加熱到低于熔點溫度的溫度下,產(chǎn)生顆粒粘結(jié)；通過物質(zhì)傳遞,使成型題逐漸變成具有一定幾何形狀和性能的整體的過程。燒結(jié)初期：顆粒僅發(fā)

44、生重排和鍵和,顆粒和空隙形狀變化很小,頸部相對變化x/r<0.3,線收縮率小于0.06。燒結(jié)中期:(1)燒結(jié)中期,頸部進一步擴大,顆粒變形較大氣孔由不規(guī)則的形狀逐漸變成由三個顆粒包圍的,近似圓柱形的氣孔,且氣孔是聯(lián)通的。(2) 晶界開始移動,顆粒正常長大。與氣孔接觸,質(zhì)點擴散以體積擴散和晶界擴散為主而擴散到氣孔表面,空位返鄉(xiāng)擴散而消失。(3) 坯體氣孔率降為5%左右,收縮達90%。燒結(jié)末期：(1)進入燒結(jié)末期,氣孔封閉,相互孤立,理想情況為四個顆粒包圍,近似球狀。(2) 晶粒明顯長大,只有擴散機理是重要的,質(zhì)點通過晶界擴散和體積擴散,進入晶界間近似球狀的氣孔中。(3) 收縮率達90100%,密度達理論值的95%以上。3 .解：a,d能使燒結(jié)體強度增大，而不會產(chǎn)生環(huán)體宏觀上的收縮。應(yīng)為這兩種物質(zhì)傳