《无机材料科学基础》
绪论
1、材料的发展动向及本课程的重要地位；
2、本课程的特色及基本要求。
3、无机材料物理化学的科学内涵
4、无机材料物理化学的研究方法
5、参考文献
第一章结晶学基础
§1-1—§1-6内容在结晶学课程中讲授
§1-7 晶体化学基本原理
一、结晶化学定律（Goldschmidt——哥希密特定律）
1、数量关系
2、大小关系
3、极化性能
二、决定晶体结构的基本因素
（一）原子半径和离子半径
（二）球体紧密堆积原理
1、等径球的最紧密堆积及其空隙
（1）六方最紧密堆积
1）六方最紧密堆积方式
2）六方最紧密堆积特点
（2）面心立方最紧密堆积
1）立方最紧密堆积方法
2）立方最紧密堆积特点
（a）最紧密堆积的堆积系数
（b）紧密堆积中的空隙类型与数目
2、不等径球的堆积
一、配位数与配位多面体
1、配位数（CN）
2、配位多面体
二、离子极化
三、电负性（X）
四、鲍林规则（L.Pauling）
（一）第一规则——配位多面体规则
1、第一规则的意义
2、配位数与临界半径比（极限半径比）
（二）第二规则——电价规则（最重要的规则）
1、电价规则的意义——可确定负离子的CN或电价
2、可分析晶体结构是否稳定并分析结构中配位多面体的连接方式（三）第三规则—共顶、共面、共棱规则
（四）第四规则——岛式规则
（五）第五规则——节约规则
作业：P37 1-10 四面体键角109.28；
思考题： P37 1-7； 1-9；
第二章 晶体结构与结构缺陷
§2-1 典型结构类型
一、金刚石结构与石墨结构
（一）描述晶体结构的方法
1．点坐标法—描述结构基元的位置
2．投影法—也叫标高法。
3、球体紧密堆积法—反映质点的堆积特点和充填情况；
4．多面体的连接方式——对复杂的晶体结构，其质点数目多，用其他方法表示不易找出特点，而用此法则简单明了地描述其结构特点。
（二）金刚石结构
（三）石墨结构
金刚石是目前硬度最大的材料，石墨则是最软的材料。性质差异的原因是结构上的差异。
二、NaCl 型结构
NaCl 从化学式上说是属于AX 型化合物：
（一）NaCl 型结构分析
NaC 晶体的空间群：Fm3m
F ——表示布拉格点阵类型（面心立方）
m ——表示对称面[在（001）面上有一对称面]；
3——对称轴[在（111）面上有一个三次轴；
m ——表示倒转轴[在垂直于（110）方向有对称面） [2-
=m] 1、从堆积方式上分析
2、Na ＋、Cl －在晶体中的位置分布规律
（二）具有NaCl 型结构的物质有32种
氧化物：MgO 、CaO 、SrO 、BaO 、MnO 、FeO 、CoO 、NiO
氮化物：TiN 、LaN 、TiC 、ScN 、CrN 、ZrN
这些物质其晶系、堆积方式、正负离子配位数、点阵类型均相同，仅晶格常数不同。
三、闪锌矿型结构——（ZnS -β）
1、立方型ZnS 结构分析
2、具有闪锌矿结构的晶体——有27种
四、纤锌矿型结构——（ZnS -α）
1、六方ZnS 结构分析
2、具有六方ZnS 结构的晶体——有23种如： BeO 、ZnO 、AlN
五、萤石型（CaF 2）结构
（一）萤石结构
1、萤石结构分析
2、结构特点
（1）内部空隙较大——1/2有立方体空隙是空的
（2）可看作是正离子作面心立方堆积，F-离子充填在四面体中；
3、晶体的特性
（1）该结构的晶体可作离子导电体即此结构有利于负离子扩散；因为内部存在较大的空隙（立方体空隙）
（2）沿（111）面有解理；在（111）面上Ca-Ca之间距最小，有斥力，易沿此面解理
4、具有萤石结构的晶体
（二）反萤石结构
1、反萤石结构
——保持萤石结构中的晶型和点阵类型不变，只是将正负离子的位置互换而构成的结构称之2、具有反萤石结构的晶体
这类化合物的共同特性是：熔点低——常作为助熔剂使用
六、金红石（TiO2）型结构
1、金红石结构分析
2、晶体的特性
七、碘化镉（CdI2）型结构
八、刚玉型结构（ -Al2O3）
1、结构分析
2、晶体特性
3、类似结构的晶体：
九、钙钛矿型（CaTiO3）结构
结构通式：ABO3
A——低价离子（二价或一价）
B——高价离子（四价或五价）
1、钙钛矿型结构分析
2、晶体的特性
3、类似结构的晶体
十、尖晶石型结构（MgAl2O4）
通式：AB2O4（正尖晶石）
其中：A——低价（2+）
B——高价（3+）[总价=+8]
（一）MgAl2O4尖晶石结构分析
1、结构分析
2、正尖晶石结构的规律
3、晶体的特性
（二）反尖晶石结构
典型结构分析方法归纳：
A、负离子的堆积方法——由晶胞图可点阵类型来分析
B、正负离子的配位数——分别由第一、第二规则来分析
C、正离子充填情况——由化学式和第一规则直接判断
D、多面体之间的连接方式——由第二规则来分析
§2-2 硅酸盐晶体结构
一、硅酸盐晶体的组成、结构特点与分类
（一）化学组成表示法
1、化学式——氧化物表示法
2、结构式——无机络盐的表示法
3、结构式的意义
（二）结构的共性规律
（三）结构分类
二、岛状结构
（一）硅酸盐晶体结构的分析方法
1、按O/Si比判断结构类型
2、分析附加阳离子的作用并由鲍林第一规则确定其配位数；
3、分析各多面体之间的连接方式（应用第二规则）
4、结合晶胞图或投影图，分析了解硅氧骨干在晶胞中的分布规律或特点；（二）Mg2SiO4结构分析
三、组群状结构
（一）组群状结构的特点
1、由n个[SiO4]构成结构单元其n=2,3,4,6；O/S=3～3.5；
2、硅氧骨干之间不直接连接，由附加阳离子将其连成整体。
（二）绿宝石（绿柱石）结构
1、结构特点
2、具有类似结构的材料及其特性
四、链状结构
（一）特点与类型
1、特点
2、类型
A、单链——通式{Si n O3n} O/Si=3；透辉石 CaMg[Si2O6]
B、双链——由2条单链平行连结而成；通式——[Si n O3n-1] O/Si=2.5～2.75 （二）透辉石晶体结构
1、O/Si=3 n=2——单式2元链
2、链之间由CaMg相连接
3、Ca.Mg可由其他离子取代，
（三）晶体特性
A、附加正离子的电价——环状有二、三价；链状只有[2价]低价；
B、外加正离子大小——与CN及空隙大小有关，环状中空隙大。
五、层状结构
（一）层状结构的形成与特点
1、所有桥氧都在同一平面上，所有活性氧都指向相同方向。
2、结构通式
3、晶体是由[SiO4]与八面体层[附加阳离子充填层]沿C轴重叠堆积而成。（二）高岭石结构
1、结构分析
（1）[Si2O5]是单网形[2层矿]
（2）附加阳离子Al的CN=6，
（3）属于二八面体矿物
2、矿物特性
3、类似结构的矿物
（三）蒙脱石结构
1、结构分析
2、矿物特性
3、类似矿物
（四）伊利石与白云母结构
1、伊利石结构
2、白云母结构 KAl 2 [AlSi 3O 10](OH)2
（五）分析层状结构归纳
1、矿物的层型（单网或复网
2、八面体形式（二八面体、三八面体）
3、层中离子的取代位置和程度（是发生在四面体内还是八面体内）
4、层间结合力（范氏力、氢键、离子键）
5、层间水的有无
六、架状结构
（一）形成与特点
（二）石英晶体结构
1、石英的主要晶型
2、-α石英、-α鳞石英、-α方石英结构上的主要差异
（1）-α石英晶体结构
（2）-α鳞石英
（3）-α方石英
（三）长石晶体结构
1、特点
2、长石晶体的特性
3、透长石的结构分析
§2-3 晶体结构缺陷
一、点缺陷
（一）点缺陷的类型
1、点缺陷的存在形式
2、热缺陷
（1）弗仑克尔（Frenker ）缺陷
（2）肖特基(Schttky)缺陷
3、杂质缺陷（组分缺陷）
4、非化学计量结构缺陷
（二）缺陷化学反应表示法
1、克罗格—明克符号
2、缺陷反应方程式的规则
3、缺陷反应式的写法举例
（三）缺陷浓度的计算
（四）点缺陷的化学平衡
1、弗仑克尔缺陷
2、肖特基缺陷
3、缺陷平衡浓度计算举例
二、固溶体
（一）固溶体的基本概念
（二）固溶体的分类
分类方法有二种：
1、按溶质原子在溶剂晶格中的位置分类
（1）置换式（取代式）
（2）间隙式
2、按溶质的溶解度分类
（1）连续固溶体
(2) 有限固溶体（也叫不连续固溶体或部分互溶固溶体）
（三）连续置换型固溶体的形成条件
1、离子尺寸因素
2、晶体的结构类型
3、离子电价或总电价
4、电负性
（四）不等价置换固溶体中的缺陷形式
1、不等价取代固溶体中缺陷类型
2、固溶分子式的写法
(A) 以基质（溶剂）的分子式为基准形式
(B) 基质原子写在前，取代原子写在其后
(C) 根据缺陷式的位置数取代情况，将取代后的原子分数（或小数）写在相应原子的右下角
（五）间隙型固溶体的影响因素
1、杂质原子半径大小
2、基质晶格间隙大小
3、不等价取代时，电价的平衡可由形成空位或复合阳离子置换来满足
三、非化学计量化合物
（一）非化学计量化合物特点
（1）由外界条件变化而引起的，缺陷浓度随氧分压而变化
（2）产生在变价元素的氧化物晶体中；（是同一元素不同价氧化物构成的固溶体）
（3）材料中往往存在自由电子和电子空穴，故材料有半导性
（二）非化学计量化合物类型
有正负离子空位、正负离了填隙共四类：
1、阴离子缺位型（TiO2-x、ZrO2-x）
2、阳离子填隙型（Zn 1+x O）
3、阴离子填隙型(UO2+x)
4、阳离子缺位型(FeO1-x、CuO2-x)
（三）非化学计量化合物意义
四、固溶体的研究方法及意义
（一）研究内容
（二）固溶体类型判别
（三）研究固溶体的意义
五、线缺陷（位错）P73
（一）刃位错及其特点
1、刃位错的形成
2、刃位错的符号
3、刃位错的特点
（二）螺位错及其特点
作业 P75 2-1、6、7、8、9、11、12
第三章熔体与玻璃体
本章主要讨论硅酸盐熔体和玻璃体的结构、性质、产生原因与形成条件及其影响因素等。熔体——物质在高温时以液体存在的一种状态；
玻璃体——由熔体过冷却而形成的非晶态固体。
§3-1 熔体结构的聚合物理论
一、关于熔体结构的聚合物理论要点
随着研究手段和测试技术的进步，对熔体结构的认识已逐渐形成。由许多实验结果表明，熔体的结构与玻璃结构十分相近，其共同特点是：
近程有序——从局长小范围看质点排列有规则；
远程无序——从整体结构上看内部质点排列是无序的；
二、聚合程度与温度、组成的关系
——熔体的聚合程度取决于温度和组成。
（一）温度的影响（组成不变时）
（二）组成的影响（温度不变时）
§3-2 熔体的性质
一、粘度
（一）粘度的定义及表达式
1、粘度的定义
2、粘度的理论解释（略讲）
（1）绝对速度理论
（2）自由体积理论
（3）过剩熵理论
（二）影响粘度的因素
1、温度
2、组成
（1）O
R2的作用
（2）RO的作用
（3）O
R32的作用
二、表面张力-表面能
（一）表面张力与比表面能
（二）影响因素
1、组成的影响
2、温度的影响
§3-3 玻璃的通性
通性——指无论其化学组成如何，只要是玻璃都具有的宏观共性。
一、各向同性
二、介稳性
三、熔融态向玻璃转化的可逆性与渐变性
四、熔融态向玻璃态转化时理化性质随温度变化的连续性
§3-4 玻璃的形成
主要介绍玻璃形成时的动力学条件和结晶化学条件。教学主要围绕以下内容：
玻璃是怎样形成的？——形成方法
什么样的条件才能形成玻璃？——动力学条件
什么样的物质易形成玻璃？——结晶化学条件
——主要是探讨玻璃形成的内在规律与外部条件；
一、形成方法 (略讲)
玻璃的形成方法较多，大体上可从传统玻璃、与特种玻璃两方法来介绍
1、传统玻璃
2、特种玻璃
二、玻璃形成的热力学条件
三、玻璃形成的动力学条件（略讲，在相变一章中详细讲解）
（一）临界冷却速率
1、临界冷却速率
2、转变的体积分数与时间、温度的关系
3、三T 图的意义
(二) 影响临界冷却速率的因素
临界冷却速率是随熔体组成而变化的，组成对临界冷却速率的决定作用可具体表现为：
1、高温粘度
2、T T m
g 比值 四、玻璃形成的结晶化学条件
主要是从物质内部的化学键特性、质点的排列状况等本质原因上来寻求解释
（一）键强（单键能）
键强（P ）也叫单键能——由化合物的分解能除以正离子配位数
1、玻璃网络形成体 P ＞335 KJ/mol
2、网络改（变）性体 P ＜250 KJ/mol
3、网络中间体 P=250~330 KJ/mol
（二）键型
§3-5 玻璃的结构
一、晶子假说
（一）实验发现
1、折射率在573℃有突变
2、X-射线（XRD ）衍射分析表明钠硅玻璃的衍射峰与偏硅酸钠晶体的相一致
3、红外光谱分析表明玻璃与晶体的吸收波的极大值相一致
（二）理论要点
（三）存在问题
二、无规则网络假说
（一）理论要点
（二）实验支持
1、XRD小角度衍射结果表明：
径向分布函数曲线进一步说明玻璃中的有序程度仅为10~12?左右；与晶胞大小相近。
2、径向分布函数图的意义
3、玻璃的径向分布函数图分析：
（三）对玻璃性质的解释
（四）两假说的异同
§3-6 常见玻璃类型
一、硅酸盐玻璃
（一）石英玻璃
1、石英玻璃的结构
2、特性
（二）硅酸盐玻璃
1、结构描述
2、玻璃的性质
（三）网络结构参数
1、网络参数及意义
2、Y值的计算示例
3、Y值与玻璃性能的关系
二、硼酸盐玻璃
（一）硼酸盐玻璃的结构
（二）硼反常现象
作业：P104~105：——3—1、2、3、4、5、6、8、11、12
第四章表面与界面
§4-1 固体的表面
一、固体表面的特征
（一）固体表面的不均一性
（二）固体表面力场
1、范德华力（短程力）
（1）定向作用力
（2）诱导作用力
（3）色散力（分散作用力）
2、长程力
二、晶体表面结构
（一）离子晶体的表面结构
1、离子晶体表面双电层结构
2、表面双电层与离子极化性能及 的关系
（二）玻璃体表面结构
（三）晶体表面的几何结构
三、固体的表面能
1、表面能理论式的推导
2、共价键晶体的表面能计算示例
3、离子晶体的表面能计算示例
§4-2 界面行为
一、弯曲表面效应
（一）曲面压差
（二）曲面上的蒸气压
（三）微小晶粒的溶解度及熔点
二、润湿与粘附
（一）接触角与润湿作用
（二）润湿的三种类型
1、铺展润湿
2、附着润湿（也叫粘附润湿）
3、浸渍润湿
（三）影响润湿的因素
三、吸附与表面改性
（一）吸附与表面改性定义
（二）表面改性在硅酸盐工业中应用的实例1、改善成型性能
（1）Al2O3瓷
（2）CaTiO3电容器陶瓷
2、减水作用
3、提高球磨效率
（三）润湿与相分布
1、固-固-气接触系统
2、固-固-液接触系统
§4-3 晶界（略讲）
§4-4 粘土-水系统胶体化学
一、粘土的荷电性
1、负电荷——主要来自两个方面
2、两性电荷——断键引起
3、净电荷
二、粘土的离子吸附与交换性
（一）粘土阳离子吸附与交换的特点
1、粘土阳离子吸附与交换现象
2、粘土阳离子吸附与交换特点
3、交换条件
（二）粘土阳离子交换容量及影响因素
1、交换容量的意义（
2、影响交换容量的因素
（三）粘土阳离子交换序
三、粘土胶体的动电性质
（一）粘土与水的作用
1、作用原因
2、粘土胶团中水的存在形式
3、结合水量及其影响因素
（二）粘土胶体的电动电位——ζ电位
1、粘土胶团与ζ电位
2、影响ζ电位的因素
3、ζ电位与泥浆性能的关系
四、粘土-水系统的胶体化学性质
（一）流变学基础——流变曲线的类型（略讲）
下面根据流动曲线，介绍流动类型、流动方程及其特点：流体的流动分为以下几类：
1、牛顿型流动
2、宾汉型流动
3、塑流型
4、假塑性流动——也叫剪切稀释型
5、胀流型——也叫剪切稠化型
（二）泥浆的流动性与稳定性
1、流动性、稳定性
2、稀释现象及机理
3、稀释条件
4、稀释效果与注浆性能
（三）泥浆的触变性
1、触变性
2、触变结构
3、影响触变性的因素
（1）泥浆含水量
（2）矿物的组成
（3）颗粒大小与形状
（4）电解质种类与加入量
（5）温度
（四）粘土的可塑性
1、应力-应变曲线
2、可塑泥料中引力-斥力分析
3、影响可塑性的因素
4、调整改善可塑性的方法
五、瘠性料的悬浮与塑化
（一）瘠性料的悬浮
1、控制料浆的PH值
2、PH值与η和ζ-电位的关系
3、Al2O3胶团结构及形成
（二）有机添加剂对瘠性料的作用
1、悬浮作用
2、聚沉作用
3、塑化作用
作业：P139—4—1、2、3、4、5、7、9、10
第六章相平衡§6-1 硅酸盐系统相平衡特点
一、热力学平衡态与非平衡态
（一）平衡态的特征与条件
（二）硅酸盐系统的特点
（三）相图的指导意义
二、硅酸盐系统中的组分、相及相律
1、相律
2、自由度数
3、相
4、凝聚系统的相律
§6-2 单元系统
一、水型物质与硫型物质
（一）单元相图回顾
（二）水型物质与硫型物质相图特征
二、具有多晶转变的单元相图
相区、界线、点代表的意义
1、相区
2、界线
3、点
三、SiO2系统
（一）相图简介
1、各点、线、面的含义
2、晶型转变点
（二）SiO2多晶转变特点
（三）多晶转变对生产的影响
1、各种转变产生的体积效应
2、体积效应对生产的影响
（四）SiO2相图应用
四、ZrO2系统
§6-3 二元系统
一、基本类型简介
（一）最简单二元相图
1、相图特征
2、各点线面的含义
3、析晶路程分析
4、杠杆规则及应用
（二）生成化合物的二元相图
1、生成一个一致熔化合物的二元相图
2、生成一个不一致熔化合物的二元相图
3、生成一个固态分解化合物的二元相图（三）具有多晶转变的二元相图
（四）生成固溶体的二元相图
1、形成连续固溶体的二元相图
2、形成有限固溶体的二元相图
（五）形成二液分层的相图
1、相图特征：
2、析晶路程：
二、实际二元相图举例
（一）分析二元相图的一般方法
（二）Al2O3-SiO2相图
1、相图特征
2、相图应用
（三）MgO-SiO2相图
1、相图介绍
2、相图应用
三、凝聚系统相图测定方法
作业：P224 6—2、3、5、6、7、8、9 §6-4 三元系统
一、三元相图概述
（一）组成表示法
1、浓度三角形
2、读取方法
（二）浓度三角形中组成变化的规则
1、等含量规则
2、定比例规则
3、背向性规则
（三）杠杆规则
（四）重心原理
1、重心位规则
2、交叉位规则
3、共轭位规则
（五）最简单三元系统立体图与投影图
1、立体图
2、平面投影图
3、温度表示法
4、析晶路程分析
（1）在初晶区内的析晶
（2）在界线上的析晶
（3）在三元无变点上的析晶
（4）各相量的计算
二、三元相图的基本类型
（一）生成一个一致熔二元化合物的三元相图
1、相图特征
2、相图分析
（二）生成一个不一致熔二元化合物的三元相图
1、相图特征
2、分析三元相图的几个重要规则
（1）连线规则
（2）切线规则
（3）重心原理
（4）三角形规则
（5）划分副三角形的原则与方法
3、析晶路程分析
4、熔融（加热）过程分析
（三）生成一个固态分解的二元化合物的三元相图
1、相图特征
2、过渡点（R）的特性
生成一个一致熔三元化合物三元相图
1、相图特征
2、相图分析
（四）生成一个不一致熔三元化合物的三元相图
1、具有双升点（单转熔点）的类型
2、具有双降点（双转熔点）的类型
作业：P226 6—1、10、11、12、13 （五）其他类型简介
1、具有多晶转变的相图
2、形成一个二元连续固溶体的相图
（1）相图特点
（2）析晶路程分析示例
3、具有液相分层的相图
分析三元相图方法与步骤归纳
1、怎样判读三元相图
2、析晶路程的方法归纳
3、分析熔融路程的方法
三、三元实际相图举例
（一）K2O-Al2O3-SiO2相图
1、相图介绍
2、相图应用举例
（二）M gO- Al2O3-SiO2相图
1、相图介绍
2、相图应用
（三）N a2O-CaO-SiO2相图
1、相图介绍
2、相图应用举例
作业：P226~227 6—18、
第七章扩散与固相反应§7-1 晶体中扩散的基本特点与宏观动力学方程
一、扩散的基本概念与特点
1、何谓扩散
2、固体中扩散的特点
二、扩散动力学方程——宏观规律
（一）菲克第一定律（Fick）
1、公式推导
2、各向异性体的扩散方程
3、适用条件
（二）菲克第二定律
（三）扩散的布朗运动理论
1、无序扩散——即无规则行走（布朗运动）
2、无序扩散系数
三、扩散动力学方程的应用举例
（一）稳定扩散举例
（二）不稳定扩散举例
1、短时解
2、长时解
§7-2 扩散过程的推动力、微观机构与扩散系数
一、扩散的热力学解释
（一）扩散的推动力
（二）自扩散系数与互扩散系数
1、自扩散系数
2、互扩散系数
二、微观机构与扩散系数
（一）固体中扩散的方式
1、空位扩散
2、间隙扩散
3、推填式扩散（亚间隙式）
4、易位扩散
5、环形换位扩散
（二）扩散系数的理论公式
（三）本征扩散与非本征扩散
1、本征扩散与非本征扩散
2、各自的特点
三、非化学计量化合物中的扩散
1、正离子空位扩散型
2、氧离子空位扩散型
§7-3影响扩散的因素
一、扩散介质的组成、键性与结构（一）晶体组成的影响
（二）键强与键性
（三）晶体结构
1、扩散介质的结构紧密程度
2、表面及晶界的影响
二、扩散物的本性
1、半径的影响（电价相同时）
2、电价的影响
三、温度与杂质的影响
1、温度的作用
2、杂质的影响
作业：P254~255：7—1、2、3、5、6 §7-4 固相反应及其动力学特征
一、固相反应及其特点
（一）固相反应的定义
（二）固相反应的特点
二、固相反应的分类
（一）按反应物的聚集状态分类（二）按反应的性质分类
（三）按反应控制机理分类
§7-5 固相反应动力学方程
一、一般动力学关系
(一) 固相反应速率表达式
(二) 固相反应控制过程的确定
二、化学反应控制的动力学方程
三、扩散控制的动力学方程
（一）杨德尔方程
1、平板模型——抛物线方程
2、杨德尔方程（Jander）
（二）金斯特林格方程
1、推导条件：
2、金氏方程与杨氏方程的比较
（三）卡特方程（1960年提出）（略讲）§7-6 影响固相反应的因素
一、反应物的化学组成与结构
1、活性与热处理条件
2、晶型转变点附近晶格活化反应能力大
3、新分解产物的反应活性大
二、颗粒尺寸及分布
三、温度、气氛、压力
1、温度 ↑↑K T ↑D
2、气氛
3、成型压力
四、矿化剂的作用
1、影响晶核形成速率
2、活化晶格
3、降低熔点，形成低共熔物
作业： P254~255 7——7、8、9、10、11、12、13
第八章 相 变
一、研究相变过程的意义
二、本章目的与要求
§8-1 相变的分类
一、相变的热力学分类
（一）一级相变
（二）二级相变
二、按相变机理分类
（一）成核-生长相变
（二）连续型相变（Spinodal 分解）
（三）马氏体相变
（三）有序无序转变
三、按质点迁移特征分类
（一）扩散型相变
（二）无扩散型相变
§8-2 液-固相变热力学
一、相变过程的不平衡态及亚稳区
1、不平衡与亚稳区
2、亚稳区的性质
二、相变过程的推动力
1、相变过程的温度条件
2、压力条件和浓度条件
三、晶核形成条件
（一）成核过程的能量变化
（二）临界晶核半径及其意义
（三）临界晶核形成能
§8-3 液-固相变动力学
一、成核过程动力学
(一)均匀成核（本征成核）
1、成核速率（I V）
2、I V—T关系分析
（二）非均匀成核
1、非均匀成核的特点
2、非均匀成核势垒与润湿角的关系
3、非均匀成核速率——I S
二、晶体生长过程动力学
（一）晶体生长过程分析
（二）晶体生长的线速度
u-关系分析
（三）T
三、总结晶速率
（一）相变总速率方程（X）
（二）阿伏拉米方程
四、析晶过程及控制
?对析晶的影响
（一）过冷度T
（二）析晶过程的控制
1、有析晶区存在的系统
2、无析晶区的系统
五、影响析晶能力的因素
（一）熔体组成
（二）熔体的结构
（三）界面状况
（四）外加剂
（五）温度
§8-4 液-液相变过程
一、液相的不混溶现象
（一）分相的机理及特征
1、亚稳分相（成核-生长机理）
2、不稳分相（连续型相变也称Spinodale分解）
3、成核—生长分相与不稳分相比较
?-C曲线上的特征分析（1）亚稳分相与不稳分相在在G
（2）亚稳分相与不稳分相的比较
三、分相的结晶化学观点
作业：P282：8——1、2、3、5、6、7、9
第九章烧结
§9-1 概述
一、烧结过程与定义
（一）烧结过程
（二）烧结的定义
二、几个概念
1、烧结与烧成
2、烧结与熔融
3、烧结与固相反应
三、烧结的推动力
1、推动力
2、烧结的条件
3、如何判断材料烧结难易
四、烧结模型
§9-2 固态烧结
一、蒸发-凝聚传质
（一）传质原因（机理）（二）传质的条件
（三）动力学方程
1、冷凝速率(Um)
2、颈部半径增长速率（X/r）
3、公式分析（四）传质特点
二、扩散传质
（一）颈部应力与空位浓度的关系
（二）扩散途径
（三）扩散传质初期特点及动力学方程
1、初期的特点
2、颈部半径增长率
3、公式分析
（四）扩散传质中期、后期特点及控制
1、中期的特点
2、烧结中期模型
3、烧结中期动力学公式
4、后期的特点及动力学方程
§9-3 液相参与的烧结
一、液相烧结的特点与分类
（一）液相烧结特点（二）液相烧结的分类
二、流动传质
（一）粘性流动
1、粘性流动初期模型及动力学方程
2、粘性流动中期、后期动力学方程
（二）塑性流动
三、溶解-沉淀传质
（一）传质条件与过程
（二）颗粒重排
（三）溶解-沉淀传质
1、溶解-沉淀传质理论模型
2、致密化速率
四、各种传质机理分析比较
§9-4 晶粒生长与二次重结晶
一、晶体生长
（一）晶粒生长的基本概念
1、晶粒生长的现象
2、晶粒生长的推动力
3、晶界移动速率与晶粒生长速率
（1）晶界移动速率（2）晶粒生长速率
（二）晶粒长大的几何规律
（三）晶粒生长的控制
1、晶界移动与气孔移动的几种情况
2、晶粒生长的极限尺寸及控制
二、二次重结晶（晶粒异常长大）
（一）产生原因
（二）工艺控制途径
1、工艺控制途径
2、措施
（三）晶粒生长与二次重结晶的比较
三、晶界在烧结中的作用
§9-5 影响烧结的因素
一、粉料的起始粒度
二、外加剂的作用
1、外加剂与主晶相形成固溶体
2、外加剂与主晶相形成化合物
3、阻止晶型转变
4、外加剂与主晶相形成液相
5、扩大烧结温度范围——使之在较低温度下出现液相，拓宽了下限温度；
三、烧结温度和保温时间
(一)温度（二）保温时间
四、气氛
五、成型压力
六、盐类的选择及其煅烧条件
1、煅烧条件
2、盐类的选择
作业题： P317：9—1、2、4、6、8、9、10、12
§9-6 特种烧结原理（略讲）
一、热压烧结
二、活化烧结
第三章练习题1 一、填空题 1.玻璃具有下列通性：各向同性、介稳性、熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性、熔融态向玻璃态转化时物理、化学性能随温度变化的连续性。 2.在硅酸盐熔体中，当以低聚物为主时，体系的粘度低、析晶能力大。 3.物质在熔点时的粘度越高越容易形成玻璃，Tg/Tm 大于2/3(大于，等于，小于)时容易形成玻璃。 4.熔体是物质在液相温度以上存在的一种高能量状态，在冷却的过程中可以出现结晶化、玻璃化和分相三种不同的相变过程。 5.当SiO2含量比较高时，碱金属氧化物降低熔体粘度的能力是Li2O < Na2O < K2O。 6. 2Na2O·CaO·Al2O3·2SiO2的玻璃中，结构参数Y为 3 。 7.从三T曲线可以求出为避免析出10-6分数的晶体所需的临界冷却速率，该速率越小，越容易形成玻璃。 8．NaCl和SiO2两种物质中SiO2容易形成玻璃，因其具有极性共价键结构。 9.在Na2O－SiO2熔体中，当Na2O/Al2O3<1时，加入Al2O3使熔体粘度降低。 10. 硅酸盐熔体中聚合物种类，数量与熔体组成（O/Si）有关，O/Si比值增大，则熔体中的高聚体[SiO4]数量减少。 11.硅酸盐熔体中同时存在许多聚合程度不等的负离子团，其种类、大小和复杂程度随熔体的组成和温度而变。当温度不变时，熔体中碱性氧化物含量增加，O/Si比值增大，这时熔体中高聚体数量减少。 二、问答题 1.试述熔体粘度对玻璃形成的影响？在硅酸盐熔体中，分析加入—价碱金属氧化物、二价金属氧化物或B2O3后熔体粘度的变化？为什么？ 答：1) 熔体粘度对玻璃形成具有决定性作用。熔体在熔点时具有很大粘度，并且粘度随温度降低而剧烈地升高时，容易形成玻璃。 2) 在硅酸盐熔体中，加入R2O，随着O/Si比增加，提供游离氧，桥氧数减小，硅氧网络断裂，使熔体粘度显著减小。加入RO，提供游离氧，使硅氧网络断裂，熔体粘度降低，但是由于R2+的场强较大，有一定的集聚作用，降低的幅度较小。加入B2O3，加入量少时，B2O3处于三度空间连接的[BO4]四面体中，使结构网络聚集紧密，粘度上升。随着B2O3含量增加，B3+开始处于[BO3]三角形中使结构网络疏松，粘度下降。 1当我排队等着站上小便池的时候有人已经在大便池先尿了■■■■■■■■■■■■张为政整理■■■■■■■■■■■■勿删■■■■■■■■■■■■
1、熔体的概念:不同聚合程度的各种聚合物的混合物 硅酸盐熔体的粘度与组成的关系(决定硅酸盐熔体粘度大小的主要因素就是硅氧四面体网络连接程度) 在熔体中加入LiO2、Na2O 、K2O 与BaO 、PbO 等,随加入量增加,粘度显著下降。 在含碱金属的硅酸盐熔体中,当Al2O3/Na2O ≤1时,用Al2O3代替SiO2可以起“补网”作用,从而提高粘度。一般加入Al2O3、SiO2与ZrO2有类似的效果。 流动度为粘度的倒数,Φ＝ 粘度的理论解释:绝对速度理论η＝η０exp(ΔE/kT) 自由体积理论η＝B exp ［ ］＝Ａexp( ) 过剩熵理论η ＝ Cexp ［ ＝ Cexp( ) 2、非晶态物质的特点 :近程有序,远程无序 3、玻璃的通性 (1)各向同性(若有应力,为各向异性) (2)介稳性 (3)熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性 (4)、熔融态向玻璃态转化时其物化性质随温度变化的连续性 4、 Tg 、Tf , 相对应的粘度与特点 钠钙硅酸盐熔体粘度与温度关系表明:熔融温度范围内,粘度为50~500dPa·s 。工作温度范围粘度较高,约103~107dPa·s 。退火温度范围粘度更高,约1012、5~1013、5 dPa·s 。 Tg-脆性温度、退火温度,Tf-软化温度、可拉丝的最低温度 5、 单键强度 > 335 kJ/mol(或80 kcal/mol)的氧化物——网络形成体。 单键强度 < 250 kJ/mol(或60 kcal/mol)的氧化物——网络变性体。 在250～335 kJ/mol 为——中间体,其作用介于玻璃的网络形成体与网络变性体之间。 6、玻璃形成的热力学观点: 熔体就是物质在TM 以上存在的一种高能状态。据随温度降低,熔体释放能量大小不同,冷却途径分为结晶化,玻璃化,分相 ΔGv 越大析晶动力越大,越不容易形成玻璃。 ΔGv 越小析晶动力越小,越容易形成玻璃。 玻璃形成的动力学观点: 过冷度增大,熔体质点动能降低,有利于质点相互吸引而聚结与吸附在晶核表面,有利于成核。 过冷度增大,熔体粘度增加,使质点移动困难,难于从熔体中扩散到晶核表面,不利于晶核长大。 过冷度与成核速率Iv 与晶体生长速率u 必有一个极值。 玻璃形成的结晶化学观点: (1)、键强(孙光汉理论) 熔点低的氧化物易于形成玻璃 (2)、键型 三种纯键型在一定条件下都不能形成玻璃。 )(00T T KV -α0T T B -)(0T T C D P -?0T T B -η1
1螺位错：柏格斯矢量与位错线平行的位错。 2同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 3晶胞：指晶体结构中的平行六面体单位，其形状大小与对应的空间格子中的单位平行六面体一致。 4肖特基缺陷：如果正常格点上的原子，热起伏过程中获得能量离开平衡位置，迁移到晶体的表面，在晶格内正常格点上留下空位，即为肖特基缺陷。肖特基缺陷：如果正常格点上的原子，热起伏过程中获得能量离开平衡位置，迁移到晶体的表面，在晶格内正常格点上留下空位，即为肖特基缺陷。 5聚合：由分化过程产生的低聚合物，相互作用，形成级次较高的聚合物，同时释放出部分Na2O，这个过程称为缩聚，也即聚合。 6非均匀成核：借助于表面、界面、微粒裂纹、器壁以及各种催化位置而形成晶核的过程。7稳定扩散：扩散质点浓度分布不随时间变化。 8玻璃分相：一个均匀的玻璃相在一定的温度和组成范围内有可能分成两个互不溶解或部分溶解的玻璃相(或液相)，并相互共存的现象称为玻璃的分相(或称液相不混溶现象)。 9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便发生分解，分解产物是一种液相和一种晶相，两者组成与化合物组成皆不相同，故称不一致熔融化合物。10晶粒生长：无应变的材料在热处理时，平均晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。 11非本征扩散：受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制的扩散。或由不等价杂质离子取代造成晶格空位，由此而引起的质点迁移。（2.5）本征扩散：空位来源于晶体结构中本征热缺陷，由此而引起的质点迁移。 12稳定扩散：若扩散物质在扩散层dx内各处的浓度不随时间而变化，即dc/dt=0。不稳定扩散：扩散物质在扩散层dx内的浓度随时间而变化，即dc/dt≠0。这种扩散称为不稳定扩散。（2.5分） （2.5分） 13可塑性：粘土与适当比例的水混合均匀制成泥团，该泥团受到高于某一个数值剪应力作用后，可以塑造成任何形状，当去除应力泥团能保持其形状，这种性质称为可塑性。（2.5晶胞参数：表示晶胞的形状和大小可用六个参数即三条边棱的长度a、b、c和三条边棱的夹角α、β、γ即为晶胞参数。 14一级相变：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。 15二次再结晶：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。（2.5） 16泰曼温度：反应物开始呈现显著扩散作用的温度。（2.5） 17晶子假说：苏联学者列别捷夫提出晶子假说，他认为玻璃是高分散晶体（晶子）的结合体，硅酸盐玻璃的晶子的化学性质取决于玻璃的化学组成，玻璃的结构特征为微不均匀性和近程有序性。无规则网络假说：凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样，也是由一个三度空间网络所构成。这种网络是由离子多面体（三角体或四面体）构筑起来的。晶体结构网是由多面体无数次有规律重复构成，而玻璃中结构多面体的重复没有规律性。 18正尖晶石；二价阳离子分布在1／8四面体空隙中，三价阳离子分布在l／2八面体空隙的尖晶石。 19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
第二章、晶体结构缺陷 1、缺陷的概念 2、热缺陷（弗伦克尔缺陷、肖特基缺陷） 热缺陷是一种本征缺陷、高于0K就存在，热缺陷浓度的计算 影响热缺陷浓度的因数：温度和热缺陷形成能（晶体结构） 弗伦克尔缺陷肖特基缺陷 3、杂质缺陷、固溶体 4、非化学计量化合物结构缺陷（半导体） 种类、形成条件、缺陷的计算等 5、连续置换型固溶体的形成条件 6、影响形成间隙型固溶体的因素 7、组分缺陷（补偿缺陷）：不等价离子取代 形成条件、特点（浓度取决于掺杂量和固溶度） 缺陷浓度的计算、与热缺陷的比较 幻灯片6 8、缺陷反应方程和固溶式 9、固溶体的研究与计算 写出缺陷反应方程→固溶式、算出晶胞的体积和重量→理论密度（间隙型、置换型）→和实测密度比较 10、位错概念 刃位错：滑移方向与位错线垂直，伯格斯矢量b与位错线垂直 螺位错：滑移方向与位错线平行，伯格斯矢量b与位错线平行 混合位错：滑移方向与位错线既不平行，又不垂直。 幻灯片7 第三章、非晶态固体 1、熔体的结构：不同聚合程度的各种聚合物的混合物 硅酸盐熔体的粘度与组成的关系 2、非晶态物质的特点 3、玻璃的通性 4、 Tg 、Tf ,相对应的粘度和特点 5、网络形成体、网络改变（变性）体、网络中间体 玻璃形成的结晶化学观点：键强，键能 6、玻璃形成的动力学条件 (相变)，3T图 7、玻璃的结构学说（二种玻璃结构学说的共同之处和不同之处） 8、玻璃的结构参数 Z可根据玻璃类型定，先计算R，再计算X、Y 注意网络中间体在其中的作用。 9、硅酸盐晶体与硅酸盐玻璃的区别 10、硼的反常现象 幻灯片8 第四章、表面与界面 1、表面能和表面张力，表面的特征 2、润湿的概念、定义、计算；槽角、二面角的计算 改善润湿的方法：去除表面吸附膜（提高固体表面能）、
第一章晶体几何基础 1-1 解释概念： 等同点：晶体结构中，在同一取向上几何环境和物质环境皆相同的点。 空间点阵：概括地表示晶体结构中等同点排列规律的几何图形。 结点：空间点阵中的点称为结点。 晶体：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。 对称：物体相同部分作有规律的重复。 对称型：晶体结构中所有点对称要素（对称面、对称中心、对称轴和旋转反伸轴）的集合为对称型，也称点群。 晶类：将对称型相同的晶体归为一类，称为晶类。 晶体定向：为了用数字表示晶体中点、线、面的相对位置，在晶体中引入一个坐标系统的过程。 空间群：是指一个晶体结构中所有对称要素的集合。 布拉菲格子：是指法国学者 A.布拉菲根据晶体结构的最高点群和平移群对称及空间格子的平行六面体原则，将所有晶体结构的空间点阵划分成14种类型的空间格子。 晶胞：能够反应晶体结构特征的最小单位。 晶胞参数：表示晶胞的形状和大小的6个参数（a、b、c、α 、β、γ ）. 1-2 晶体结构的两个基本特征是什么？哪种几何图形可表示晶体的基本特征？ 解答：⑴晶体结构的基本特征： ①晶体是内部质点在三维空间作周期性重复排列的固体。 ②晶体的内部质点呈对称分布，即晶体具有对称性。 ⑵14种布拉菲格子的平行六面体单位格子可以表示晶体的基本特征。 1-3 晶体中有哪些对称要素，用国际符号表示。 解答：对称面—m，对称中心—1，n次对称轴—n，n次旋转反伸轴—n 螺旋轴—ns ，滑移面—a、b、c、d 1-5 一个四方晶系的晶面，其上的截距分别为3a、4a、6c，求该晶面的晶面指数。 解答：在X、Y、Z轴上的截距系数：3、4、6。 截距系数的倒数比为：1/3:1/4:1/6=4:3:2 晶面指数为：（432） 补充：晶体的基本性质是什么？与其内部结构有什么关系？ 解答：①自限性：晶体的多面体形态是其格子构造在外形上的反映。 ②均一性和异向性：均一性是由于内部质点周期性重复排列，晶体中的任何一部分在结构上是相同的。异向性是由于同一晶体中的不同方向上，质点排列一般是不同的，因而表现出不同的性质。 ③对称性：是由于晶体内部质点排列的对称。 ④最小内能和最大稳定性：在相同的热力学条件下，较之同种化学成分的气体、液体及非晶质体，晶体的内能最小。这是规则排列质点间的引力和斥力达到平衡的原因。 晶体的稳定性是指对于化学组成相同，但处于不同物态下的物体而言，晶体最为稳定。自然界的非晶质体自发向晶体转变，但晶体不可能自发地转变为其他物态。
2-1 名词解释（a ）弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷；（b ）刃型位错和螺型位错 （c ）类质同象与同质多晶 解：（a ）当晶体热振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置而挤到晶格点的间隙中，形成间隙原子，而原来位置上形成空位，这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。如果正常格点上原子，热起伏后获得能量离开平衡位置，跃迁到晶体的表面，在原正常格点上留下空位，这种缺陷称为肖特基缺陷。（b ）滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错。（c ）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 2-6（1）在CaF 2晶体中，弗仑克尔缺陷形成能为2.8eV ，肖特基缺陷的生成能为5.5eV ，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度？（k ＝1.38×10－23J/K ） （2）如果CaF 2晶体中，含有百万分之一的YF 3杂质，则在1600℃时，CaF 2晶体中时热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。 解：（1）弗仑克尔缺陷形成能为2.8eV ，小于肖特基缺陷形成能5.5eV ，所以CaF 2晶体中主要是弗仑克尔缺陷，肖特基缺陷可忽略不计。-----------1分 当T ＝25℃＝298K 时，热缺陷浓度为： 242319298 1006.2)2981038.1210602.18.2exp()2exp(---?=?????-=?-=??? ??kT G N n f ----2分 当T ＝1600℃＝1873K 时，热缺陷浓度为： 423191873 107.1)18731038.1210602.18.2exp()2exp(---?=?????-=?-=??? ??kT G N n f -----2分 （2）CaF 2中含百万分之一（10－ 6）的YF 3时的杂质缺陷反应为： Ca F Ca CaF V F Y YF ''++??→??62223 由此可知：[YF3]=2[Ca V '']，所以当加入10－ 6YF3时，杂质缺陷的浓度为： 73105][2 1][-?==''YF V Ca 杂--------------------1分 此时，在1600℃下的热缺陷计算为： Ca i Ca V Ca Ca ''+→?? x x ＋5×10－ 7 则：8241089.2)107.1()exp(][]][[--???=?=?-==''kT G k Ca V Ca f Ca Ca i 即：871089.21 )105(--?=?+x x ，x ≈8.1×10－4 热缺陷浓度： 4101.8][-?=≈''x V Ca 热------------------1分
第三章练习题 一、填空题 1.玻璃具有下列通性：、态转化时物理、化学性能随温度变化的连续性。 2.在硅酸盐熔体中，当以低聚物为主时，体系的粘度 3.物质在熔点时的粘度越越容易形成玻璃，大于，等于，小于)时容易形成玻璃。 4.熔体是物质在液相温度以上存在的一种高能量状态，在冷却的过程中可以出现和分相三种不同的相变过程。 5.当SiO2含量比较高时，碱金属氧化物降低熔体粘度的能力是Li2Na22O。 6. 2Na2O·CaO·Al2O3·2SiO2的玻璃中，结构参数Y为 3 。 7. 从三T曲线可以求出为避免析出10-6分数的晶体所需的临界冷却速率，该速率越小，越容易形成玻璃。 8．NaCl和SiO2两种物质中SiO2 容易形成玻璃，因其具有极性共价键结构。 9.在Na2O－SiO2熔体中，当Na2O/Al2O3<1时，加入Al2O3使熔体粘度降低。 10. 硅酸盐熔体中聚合物种类，数量与熔体组成（O/Si）有关，O/Si比值增大，则熔体中的高聚体[SiO4]数量减少。 11. 硅酸盐熔体中同时存在许多聚合程度不等的负离子团，其种类、大小和复杂程度随熔体的组成和温度而变。当温度不变时，熔体中碱性氧化物含量增加， O/Si比值增大，这时熔体中高聚体数量减少。 二、问答题 1.试述熔体粘度对玻璃形成的影响？在硅酸盐熔体中，分析加入—价碱金属氧化物、二价金属氧化物或B2O3后熔体粘度的变化？为什么？ 答：1) 熔体粘度对玻璃形成具有决定性作用。熔体在熔点时具有很大粘度，并且粘度随温度降低而剧烈地升高时，容易形成玻璃。 2) 在硅酸盐熔体中，加入R2O，随着O/Si比增加，提供游离氧，桥氧数减小，硅氧网络断裂，使熔体粘度显著减小。加入RO，提供游离氧，使硅氧网络断裂，熔体粘度降低，但是由于R的场强较大，有一定的集聚作用，降低的幅度较小。加入B2O3，加入量少时，B2O3处于三度空间连接的[BO4]四面体中，使结构网络聚集紧密，粘度上升。随着B2O3含量增加，B开始处于[BO3]三角形中使结构网络疏松，粘度下降。 3+2+ 1当我排队等着站上小便池的时候有人已经在大便池先尿了■■■■■■■■■■■■张为政整理■■■■■■■■■■■■勿删■■■■■■■■■■■■ 2.试阐述网络形成体和网络变性体。 玻璃网络形成体：其单键强度>335KJ／MOL。这类氧化物能单独形成玻璃。 网络变性体：其单键强度<250KJ/MOL。这类氧化物不能形成玻璃,但能改变网络结构，从而使玻璃性质改变。
第九章习题与答案 一、判断正误 1、烧结中始终可以只有一相是固态。（对） 2、液相烧结与固相烧结的推动力都是表面能。（对） 3、二次再结晶对坯体致密化有利。（错） 4、扩散传质中压应力区空位浓度<无应力区空位浓度<张应力区空位浓度。（对） 5、晶粒长大源于小晶体的相互粘结。（错） 6、一般来说，晶界是气孔通向烧结体外的主要扩散通道。一般来说，晶界是杂质的富集之 地。（对） 二、填空 1、烧结的主要传质方式有：蒸发-凝聚传质、扩散传质、流动传质和溶解-沉淀传质四种，这四种传质过程的坯体线收缩ΔL/L与烧结时间的关系依次为ΔL/L=0、ΔL/L～t2/5、ΔL/L～t和ΔL/L～t1/3。 三、选择 1、在烧结过程中，只改变气孔形状不引起坯体收缩的传质方式是（a、c）。 a．表面扩散 b．流动传质 c．蒸发-凝聚 d．晶界扩散 2、在烧结过程中只改变坯体中气孔的形状而不引起坯体致密化的传质方式是（b）。 a. 流动传质 b. 蒸发—凝聚传质 c. 溶解—沉淀 d. 扩散传质 四、问答题 1、典型的传质过程有哪些？各采用什么烧结模型？分析产生的原因是什么？ 答：典型的传质过程有：固相烧结的蒸发-凝聚传质、扩散传质，液相烧结的流动传质、溶解-沉淀传质。 固相烧结的蒸发-凝聚传质过程采用中心距不变的双球模型。 固相烧结的扩散传质、液相烧结的流动传质、溶解-沉淀传质过程采用中心距缩短的双球模型。 原因：蒸发—冷凝：压力差ΔP；扩散传质：空位浓度差ΔC；流动传质：应力—应变； 溶解—沉淀：溶解度ΔC（大、小晶粒溶解度不同；自由表面与点接触溶解度）。 2、试述烧结的推动力和晶粒生长的推动力。并比较两者的大小。 答：烧结推动力是粉状物料的表面能（γsv）大于多晶烧结体的晶界能（γgb），即γsv>γgb。 晶粒生长的推动力是晶界两侧物质的自由焓差，使界面向晶界曲率半径小的晶粒中心推进。 烧结的推动力较大，约为4~20J/g。晶粒生长的推动力较小，约为0.4~2J/g，因而烧结推动力比晶粒生长推动力约大十倍。 3、在制造透明Al2O3材料时，原始粉料粒度为2μm，烧结至最高温度保温0.5h，测得晶粒尺寸为10μm，试问保温2h，晶粒尺寸多大？为抑制晶粒生长加入0.1％MgO，此时若保温2h，晶粒尺寸又有多大？ 解：1、G 2-G02 = kt = 2 μm, G = 10 μm, t = 0.5 h，得 代入数据：G
6-1 略。 6-2 什么是吉布斯相律？它有什么实际意义？ 解：相律是吉布斯根据热力学原理得出的相平衡基本定律，又称吉布斯相律，用于描述达到相平衡时系统中自由度数与组分数和相数之间的关系。一般形式的数学表达式为F＝C－P＋2。其中F为自由度数，C为组分数，P为相数，2代表温度和压力两个变量。应用相率可以很方便地确定平衡体系的自由度数。 6-3 固体硫有两种晶型，即单斜硫、斜方硫，因此，硫系统可能有四个相，如果某人实验得到这四个相平衡共存，试判断这个实验有无问题？ 解：有问题，根据相律，F=C-P+2=1-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。 图 6-1 图6-2 6-4 如图6-1是钙长石（CaAl2Si2O）的单元系统相图，请根据相图回解：（1）六方、正交和三斜钙长石的熔点各是多少？（2）三斜和六方晶型的转变是可逆的还是不可逆的？你是如何判断出来的？（3）正交晶型是热力学稳定态？还是介稳态？ 解：（1）六方钙长石熔点约1300℃（B点），正钙长石熔点约1180℃（C点），三斜钙长石的熔点约为1750℃（A点）。 （2）三斜与六方晶型的转变是可逆的。因为六方晶型加热到转变温度会转变成三斜晶型，而高温稳定的三斜晶型冷却到转变温度又会转变成六方晶型。 （3）正交晶型是介稳态。
6-5 图6-2是具有多晶转变的某物质的相图，其中DEF线是熔体的蒸发曲线。 KE是晶型 I的升华曲线；GF是晶型II的升华曲线；JG是晶型III的升华曲线，回答下列问题：（1）在图中标明各相的相区，并写出图中各无变量点的相平衡关系；（2）系统中哪种晶型为稳定相？哪种晶型为介稳相？（3）各晶型之间的转变是可逆转变还是不可逆转变？ 解：（1）KEC为晶型Ⅰ的相区，EFBC 过冷液体的介稳区，AGFB晶型Ⅱ的介稳区， JGA晶型Ⅲ的介稳区，CED是液相区，KED是气相区； （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； （3）晶型Ⅰ转变为晶型Ⅱ、Ⅲ是单向的，不可逆的，多晶转变点的温度高于两种晶型的熔点；晶型Ⅱ、Ⅲ之间的转变是可逆的，双向的，多晶转变点温度低于Ⅱ、Ⅲ的熔点。 6-6 在SiO2系统相图中，找出两个可逆多晶转变和两个不可逆多晶转变的例子。 解：可逆多晶转变：β-石英←→α-石英α-石英←→α-鳞石英 不可逆多晶转变：β-方石英←→β-石英γ-鳞石英←→β-石英 6-7 C2S有哪几种晶型？在加热和冷却过程中它们如何转变？β-C2S为什么能自发地转变成γ-C2S？在生产中如何防止β-C2S 转变为γ-C2S？ 解：C2S有、、、四种晶型，它们之间的转变如右图所示。由于β-C2S 是一种热力学非平衡态，没有能稳定存在的温度区间，因而在相图上没有出现β-C2S的相区。C3S和β-C2S 是硅酸盐水泥中含量最高的两种水硬性矿物，但当水泥熟料缓慢冷却时，C3S将会分解，β-C2S将转变为无水硬活性的γ-C2S。为了避免这种情况的发生，生产上采取急冷措施，将C3S和β-C2S迅速越过分解温度或晶型转变温度，在低温下以介稳态保存下来。
选择题 1．NaCl 型结构中，Cl - 按立方最紧密方式堆积，Na +充填于（ B ）之中。 A 、全部四面体空隙 B 、全部八面体空隙 C 、1/2四面体空隙 D 、1/2八面体空隙 2．在析晶过程中，若?T 较大，则获得的晶粒为（ A ） A 、数目多而尺寸小的细晶 B 、数目少而尺寸大的粗晶 C 、数目多且尺寸大的粗晶 D 、数目少且尺寸小的细晶 3．在熔体中加入网络变性体会使得熔体的析晶能力（ c ）： a.不变 b. 减弱 c. 增大 4．在烧结过程的传质方式中，不会使坯体致密的是（ a ） a. 扩散传质 b. 溶解-沉淀传质 c. 蒸发-凝聚传质 d. 流动传质 5．过冷度愈大，临界晶核半径（ c ）相应的相变（ e ） a. 不变 b. 愈大 c. 愈小 d. 愈难进行 e. 愈易进行 f. 不受影响 6．从防止二次再结晶的角度考虑，起始粒径必须（ c ） a. 细 b. 粗 c. 细而均匀 d. 粗但均匀 7．根据晶界两边原子排列的连贯性来划分，在多晶体材料中主要是( B ) A 、共格晶界 B 、非共格晶界 C 、半共格晶界 8．玻璃结构参数中的Z 一般是已知的，请问硼酸盐玻璃的Z =（ B ） A 、2 B 、3 C 、4 D 、5 9．石英晶体结构属于（ d ） a. 岛状结构 b. 链状结构 c. 层状结构 d. 架状结构 10. 在离子型化合物中，晶粒内部扩散系数D b ，晶界区域扩散系数D g 和表面区域扩散系数D s 三者中（ C ）最大 A 、D b B 、D g C 、 D s 11. 系统2222CaO + SiO 2CaO SiO + CaO SiO + 3CaO 2SiO →???中的独立组分数为（ d ） a. 5 b. 4 c. 3 d. 2 12. 熔体系统中组成越简单，则熔体析晶（ B ） A 、不受影响 B 、越容易 C 、越难 13. 过冷度越大，相应的成核位垒（ b ），临界晶核半径（ b ），析晶能力（ a ） a. 越大 b. 越小 c. 不变 14. 下列选项中不属于马氏体相变的特征的是（ B ） A 、相变后存在习性平面 B 、属扩散型相变 C 、新相与母相间有严格的取向关系 D 、在一个温度范围内进行 E 、速度很快 15. 颗粒不同部位的空位浓度存在差异，下列区域中（ b ）处的空位浓度最大 A 、晶粒内部 B 、颈部表面张应力区 C 、受压应力的颗粒接触中心 16. 塑性泥团中颗粒之间最主要的吸力为（ B ） A 、范德华力 B 、毛细管力 C 、局部边-面静电引力 17. CaTiO 3（钛酸钙）型结构中，Ca 2+和O 2-共同组成立方紧密堆积，Ca 2+占据立方面心的角顶位置，O 2-占据立方面
无机材料科学基础试卷六 一、名词解释（20分） 1、反萤石结构、晶胞； 2、肖特基缺陷、弗伦克尔缺陷； 3、网络形成体、网络改变体； 4、触变性、硼反常现象； 二、选择题（8分） 1、粘土泥浆胶溶必须使介质呈（） A、酸性 B、碱性 C、中性 2、硅酸盐玻璃的结构是以硅氧四面体为结构单元形成的（）的聚集体。 A、近程有序，远程无序 B、近程无序，远程无序 C、近程无序，远程有序 3、依据等径球体的堆积原理得出，六方密堆积的堆积系数（）体心立方堆积的堆积系数。 A、大于 B、小于 C、等于 D、不确定 4、某晶体AB，A—的电荷数为1，A—B键的S=1/6，则A+的配位数为（）。 A、4 B、12 C、8 D、6 5、在单位晶胞的CaF2晶体中，其八面体空隙和四面体空隙的数量分别为（）。 A、4，8 B、8，4 C、1，2 D、2，4 6、点群L6PC属（）晶族（）晶系。 A、高级等轴 B、低级正交 C、中级六方 D、高级六方 7、下列性质中（）不是晶体的基本性质。 A、自限性 B、最小内能性 C、有限性 D、各向异性 8、晶体在三结晶轴上的截距分别为1/2a、1/3b、1/6c。该晶面的晶面指数为（）。 A、（236） B、（326） C、（321） D、（123） 9、非化学计量化合物Cd1+xO中存在（）型晶格缺陷 A、阴离子空位 B、阳离子空位 C、阴离子填隙 D、阳离子填隙 10、可以根据3T曲线求出熔体的临界冷却速率。熔体的临界冷却速率越大，就（）形成玻璃。 A、越难 B、越容易 C、很快 D、缓慢 11、晶体结构中一切对称要素的集合称为（）。 A、对称型 B、点群 C、微观对称的要素的集合 D、空间群 12、在ABO3(钙钛矿)型结构中，B离子占有（）。 A、四面体空隙 B、八面体空隙 C、立方体空隙 D、三方柱空隙晶体 三、填空（17分） 1、在玻璃形成过程中，为避免析晶所必须的冷却速率的确定采用（）的方法。 2、a=b≠c α=β=γ=900的晶体属（）晶系。 3、六方紧密堆积的原子密排面是晶体中的（）面，立方紧密堆积的原子密排面是晶体中的
6-1 说明熔体中聚合物形成过程？ 答：聚合物的形成是以硅氧四面体为基础单位，组成大小不同的聚合体。 可分为三个阶段初期：石英的分化； 中期：缩聚并伴随变形； 后期：在一定时间和一定温度下，聚合和解聚达到平衡。6-2 简述影响熔体粘度的因素？ 答：影响熔体粘度的主要因素：温度和熔体的组成。 碱性氧化物含量增加，剧烈降低粘度。 随温度降低，熔体粘度按指数关系递增。 6-3 名词解释（并比较其异同） ⑴晶子学说和无规则网络学说 ⑵单键强 ⑶分化和缩聚 ⑷网络形成剂和网络变性剂
答：⑴晶子学说：玻璃内部是由无数“晶子”组成，微晶子是带有晶格变形的有序区域。它们分散在无定形介中质，晶子向无 定形部分过渡是逐渐完成时，二者没有明显界限。 无规则网络学说：凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样，也是由一个三度空间网络所构成。这种网络是由离子 多面体（三角体或四面体）构筑起来的。晶体结构网 是由多面体无数次有规律重复构成，而玻璃中结构多 面体的重复没有规律性。 ⑵单键强：单键强即为各种化合物分解能与该种化合物配位数的商。 ⑶分化过程：架状[SiO4]断裂称为熔融石英的分化过程。 缩聚过程：分化过程产生的低聚化合物相互发生作用，形成级次较高的聚合物，次过程为缩聚过程。 ⑷网络形成剂：正离子是网络形成离子，对应氧化物能单独形成玻 璃。即凡氧化物的单键能/熔点﹥0.74kJ/mol.k 者称为网 络形成剂。 网络变性剂：这类氧化物不能形成玻璃，但能改变网络结构，从而使玻璃性质改变，即单键强/熔点﹤0.125kJ/mol.k者称 为网络变形剂。
6-4 试用实验方法鉴别晶体SiO2、SiO2玻璃、硅胶和SiO2熔体。它们的结构有什么不同？ 答：利用X—射线检测。 晶体SiO2—质点在三维空间做有规律的排列，各向异性。 SiO2熔体—内部结构为架状，近程有序，远程无序。 SiO2玻璃—各向同性。 硅胶—疏松多孔。 6-5 玻璃的组成是13wt%Na2O、13wt%CaO、74wt%SiO2，计算桥氧分数？ 解： Na2O CaO SiO2 wt% 13 13 74 mol 0.21 0.23 1.23 mol% 12.6 13.8 73.6 R=(12.6+13.8+73.6 ×2)/ 73.6=2.39 ∵Z=4 ∴X=2R﹣Z=2.39×2﹣4=0.72 Y=Z﹣X= 4﹣0.72=3.28 氧桥%=3.28/（3.28×0.5+0.72） =69.5%
1. 不一致熔融化合物，连线规则 答：不一致熔化合物是一种不稳定的化合物，加热到一定温度会发生分解，分解产物是一种液相和一种固相，液相和固相的组成与化合物组成都不相同。（2.5分） 连线规则：将一界线（或其延长线）与相应的连线（或其延长线）相交，其交点是该界线上的温度最高点。（2.5分） 2. 非本征扩散，稳定扩散 非本征扩散：受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制的扩散。或由不等价杂质离子取代造成晶格空位，由此而引起的质点迁移。（2.5） 稳定扩散：若扩散物质在扩散层dx内各处的浓度不随时间而变化，即dc/dt=0。这种扩散称稳定扩散。（2.5分） 3. 非均匀成核, 一级相变 非均匀成核：是指借助于表面、界面、微粒裂纹器壁以及各种催化位置等而形成晶核的过程一级相变：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。（2.5） 4. 晶粒生长，二次再结晶 晶粒生长：平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。（2.5分） 二次再结晶：是少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大的过程。（2.5分） 5. 一致熔融化合物，三角形规则 答：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具有固定的熔点，熔化时，产生的液相与化合物组成相同。（2.5分） 三角形规则：原始熔体组成点所在副三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物；与这三个物质相应的初初晶区所包围的三元无变量点是其结晶结束点。（2.5分） 6. 晶粒生长，二次再结晶 晶粒生长：平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。（2.5分） 二次再结晶：是少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大的过程。（2.5分） 7.液相独立析晶，切线规则 答：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。（2.5） 切线规则：将界线上某一点所作的切线与相应的连线相交，如交点在连线上，则表示界线上该处具有共熔性质；如交点在连线的延长线上，则表示界线上该处具有转熔性质，远离交点的晶相被回吸。 8.本征扩散，不稳定扩散， ．答：本征扩散：空位来源于晶体结构中本征热缺陷，由此而引起的质点迁移。（2.5）不稳定扩散：扩散物质在扩散层dx内的浓度随时间而变化，即dc/dt≠0。这种扩散称为不稳定扩散。（2.5分） 9.均匀成核，二级相变, 答：均匀成核是晶核从均匀的单相熔体中产生的过程。（2.5分） 相变时两相化学势相等，其一级偏微商也相等，但二级偏微商不等的相变。（2.5分）10.烧结，泰曼温度 答：烧结：由于固态中分子（或原子）的相互吸引，通过加热，使粉末体产生颗粒粘结，经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶的过程。（2.5） 泰曼温度：反应物开始呈现显著扩散作用的温度。（2.5）
6-1 说明熔体中聚合物形成过程？答：聚合物的形成是以硅氧四面体为基础单位，组成大小不同的聚合体。 可分为三个阶段初期：石英的分化； 中期：缩聚并伴随变形； 后期：在一定时间和一定温度下，聚合和解聚达到平衡。 6-2 简述影响熔体粘度的因素？ 答：影响熔体粘度的主要因素：温度和熔体的组成。 碱性氧化物含量增加，剧烈降低粘度。 随温度降低，熔体粘度按指数关系递增。 6-3 名词解释（并比较其异同） ⑴ 晶子学说和无规则网络学说 ⑵ 单键强 ⑶ 分化和缩聚 ⑷ 网络形成剂和网络变性剂答：⑴晶子学说：玻璃内部是由无数“晶子”组成，微晶子是带有晶
格变形的有序区域。它们分散在无定形介中质，晶子向无定形部 分过渡是逐渐完成时，二者没有明显界限。 无规则网络学说：凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样，也是由 一个三度空间网络所构成。这种网络是由离子多面体（三 角体或四面体）构筑起来的。晶体结构网是由多面体无数次 有规律重复构成，而玻璃中结构多面体的重复没有规律 性。 ⑵单键强：单键强即为各种化合物分解能与该种化合物配位数的商。 ⑶分化过程：架状［SQ4］断裂称为熔融石英的分化过程。 缩聚过程：分化过程产生的低聚化合物相互发生作用，形成级次较 高的聚合物，次过程为缩聚过程。 ⑷网络形成剂：正离子是网络形成离子，对应氧化物能单独形成玻 璃。即凡氧化物的单键能/熔点〉0.74kJ/molk者称为网 络形成剂。 网络变性剂：这类氧化物不能形成玻璃，但能改变网络结构，从而 使玻璃性质改变，即单键强/熔点＜ 0.125kJ/molk者称 为网络变形剂。 6-4试用实验方法鉴别晶体 Si。?、SQ2玻璃、硅胶和SiO2熔体。它们的 结构有什么不同？
1、熔体的概念：不同聚合程度的各种聚合物的混合物 硅酸盐熔体的粘度与组成的关系（决定硅酸盐熔体粘度大小的主要因素是硅氧四面体网络连接程度） 在熔体中加入LiO2、Na2O 、K2O 和BaO 、PbO 等，随加入量增加，粘度显著下降。 在含碱金属的硅酸盐熔体中，当Al2O3/Na2O ≤1时，用Al2O3代替SiO2可以起“补 网”作用，从而提高粘度。一般加入 Al2O3、SiO2和ZrO2有类似的效果。流动度为粘度的倒数，Φ＝粘度的理论解释：绝对速度理论 η＝η０exp(ΔE/kT) 自由体积理论 ＝B exp ［］＝Ａexp( ) 过剩熵理论＝Cexp ［］＝Cexp （）2、非晶态物质的特点 ：近程有序，远程无序3、玻璃的通性 (1)各向同性（若有应力，为各向异性） （2）介稳性 （3）熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性 (4)、熔融态向玻璃态转化时其物化性质随温度变化的连续性 4、Tg 、Tf , 相对应的粘度和特点 钠钙硅酸盐熔体粘度与温度关系表明：熔融温度范围内，粘度为 50~500dPa ·s 。工作温度范围粘度较高，约103~107dPa ·s 。退火温度范围粘度更高，约 1012.5~1013.5 dPa ·s 。 Tg-脆性温度、退火温度，Tf-软化温度、可拉丝的最低温度5、 单键强度 > 335 kJ/mol(或80 kcal/mol)的氧化物——网络形成体。单键强度< 250 kJ/mol(或60 kcal/mol)的氧化物——网络变性体。 在250～335 kJ/mol 为——中间体，其作用介于玻璃的网络形成体和网络变性体之间。 6、玻璃形成的热力学观点： 熔体是物质在 TM 以上存在的一种高能状态。据随温度降低，熔体释放能量大小不同，冷却途径分为结晶化,玻璃化，分相 ΔGv 越大析晶动力越大，越不容易形成玻璃。 ΔGv 越小析晶动力越小，越容易形成玻璃。 玻璃形成的动力学观点：＝单键强度正离子的配位数 氧化物分解能 )(00T T KV 0T T B )(0T T C D P 0 T T B 1
第七章 扩散与固相反应 1、名词解释： 非稳定扩散：扩散过程中任一点浓度随时间变化； 稳定扩散：扩散质点浓度分布不随时间变化。 无序扩散：无化学位梯度、浓度梯度、无外场推动力，由热起伏引起的扩散。 质点的扩散是无序的、随机的。 本征扩散：主要出现了肖特基和弗兰克尔点缺陷，由此点缺陷引起的扩散为 本征扩散（空位来源于晶体结构中本征热缺陷而引起的质点迁 移）； 非本征扩散：空位来源于掺杂而引起的质点迁移。 正扩散和逆扩散： 正扩散：当热力学因子时，物质由高浓度处流向低浓度处，扩散结果使溶质 趋于均匀化，D i >0。 逆扩散：当热力学因子 时，物质由低浓度处流向高浓度处，扩散结果使溶质 偏聚或分相，D i <0。 2、简述固体内粒子的迁移方式有几种? 答 易位，环转位，空位扩散，间隙扩散，推填式。 3、说明影响扩散的因素？ 化学键：共价键方向性限制不利间隙扩散，空位扩散为主。金属键离子键以 空位扩散为主，间隙离子较小时以间隙扩散为主。 缺陷：缺陷部位会成为质点扩散的快速通道，有利扩散。 温度：D=D 0exp （-Q/RT ）Q 不变，温度升高扩散系数增大有利扩散。Q 越大 温度变化对扩散系数越敏感。 杂质：杂质与介质形成化合物降低扩散速度；杂质与空位缔合有利扩散；杂 质含量大本征扩散和非本征扩散的温度转折点升高。 扩散物质的性质：扩散质点和介质的性质差异大利于扩散； 扩散介质的结构：结构紧密不利扩散。 4、在KCl 晶体中掺入10-5mo1％CaCl 2，低温时KCl 中的K +离子扩散以非本征 扩散为主，试回答在多高温度以上，K +离子扩散以热缺陷控制的本征扩散为主？（KCl 的肖特基缺陷形成能ΔH s =251kJ/mol ，R=8.314J/mo1·K ） 解：在KCl 晶体中掺入10-5mo1％CaCl 2，缺陷方程为： 则掺杂引起的空位浓度为'710K V -??=?? 欲使扩散以热缺陷为主，则''K K V V ????>????肖 即7exp()102s H RT -?->
10-1 名词解释：烧结烧结温度泰曼温度液相烧结固相烧结初次再结晶晶粒长大二次再结晶 （1）烧结：粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下的热处理，目的在于通过颗粒间的冶金结合以提高其强度。 （2）烧结温度：坯体在高温作用下，发生一系列物理化学反应，最后显气孔率接近于零，达到致密程度最大值时，工艺上称此种状态为"烧结"，达到烧结时相应的温度，称为"烧结温度"。 （3）泰曼温度：固体晶格开始明显流动的温度，一般在固体熔点（绝对温度）的2/3处的温度。在煅烧时，固体粒子在塔曼温度之前主要是离子或分子沿晶体表面迁移，在晶格内部空间扩散（容积扩散）和再结晶。而在塔曼温度以上，主要为烧结，结晶黏结长大。 （4）液相烧结：烧结温度高于被烧结体中熔点低的组分从而有液相出现的烧结。 （5）固相烧结：在固态状态下进行的烧结。 （6）初次再结晶：初次再结晶是在已发生塑性变形的基质中出现新生的无应变晶粒的成核和长大过程。 （7）晶粒长大：是指多晶体材料在高温保温过程中系统平均晶粒尺寸逐步上升的现象. （8）二次再结晶：再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。 10-2 烧结推动力是什么？它可凭哪些方式推动物质的迁移，各适用于何种烧结机理? 解：推动力有：（1）粉状物料的表面能与多晶烧结体的晶界能的差值， 烧结推动力与相变和化学反应的能量相比很小，因而不能自发进行，必须加热!! （2）颗粒堆积后，有很多细小气孔弯曲表面由于表面张力而产生压力差， （3）表面能与颗粒之间形成的毛细管力。 传质方式：（1）扩散（表面扩散、界面扩散、体积扩散）；（2）蒸发与凝聚；（3）溶解与沉淀；（4）黏滞流动和塑性流动等，一般烧结过程中各不同阶段有不同的传质机理，即烧结过程中往往有几种传质机理在起作用。 10-3 下列过程中，哪一个能使烧结体强度增大，而不产生坯体宏观上的收缩? 试说明理由。 （1）蒸发－冷凝；（2）体积扩散；（3）粘性流动；（4）晶界扩散；（5）表面扩散；（6）溶解－沉淀
无机材料科学基础试卷7 一、名词解释（20分） 1、正尖晶石、反尖晶石； 2、线缺陷、面缺陷； 3、晶子学说、无规则网络学说； 4、可塑性、晶胞参数； 二、选择题（10分） 1、下列性质中（）不是晶体的基本性质。 A、自限性 B、最小内能性 C、有限性 D、各向异性 2、晶体在三结晶轴上的截距分别为2a、3b、6c。该晶面的晶面指数为（）。 A、（236） B、（326） C、（321） D、（123） 3、依据等径球体的堆积原理得出，六方密堆积的堆积系数（）立方密堆积的堆积系数。 A、大于 B、小于 C、等于 D、不确定 4、某晶体AB，A—的电荷数为1，A—B键的S=1/6，则A+的配位数为（）。 A、4 B、12 C、8 D、6 5、在单位晶胞的CaF2晶体中，其八面体空隙和四面体空隙的数量分别为 （）。 A、4，8 B、8，4 C、1，2 D、2，4 6、在ABO3(钙钛矿)型结构中，B离子占有（）。 A、四面体空隙 B、八面体空隙 C、立方体空隙 D、三方柱空隙晶体 7、在硅酸盐熔体中，当R=O/Si减小时，相应熔体组成和性质发生变化，熔体析晶能力（），熔体的黏度（），低聚物数量（）。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 8、当固体表面能为1.2J/m2，液体表面能为0.9 J/m2，液固界面能为1.1 J/m2时， 降低固体表面粗糙度，（）润湿性能。 A、降低 B、改善 C、不影响 9、一种玻璃的组成为32.8%CaO，6.0 Al2O3%，61.2 SiO2%，此玻璃中的Al3+可视为网络（），玻璃结构参数Y=（）。 A、变性离子，3.26 B、形成离子，3.26 C、变性离子，2.34 D、形成离子，2.34 10、黏土泥浆胶溶必须使介质呈（）。 A、酸性 B、碱性 C、中性 11、可以根据3T曲线求出熔体的临界冷却速率。熔体的临界冷却速率越小，就 （）形成玻璃。 A、越难 B、越容易 C、很快 D、缓慢