材料科学基础考点答案

1、金属间化合物分类：电负性决定的原子价化合物、电子浓度决定的电子化合物、原子尺寸 决定的尺寸因素化合物。材料科学与工程四要素：组成与结构、使用性能、性质、合成与加工。晶胞：是从晶体结构中取出来的反映晶体周期性和对称性的重复单元。七大晶系、十四种布拉菲格子：三斜（简单三斜）、单斜（简单、底心） 、斜方（简单、体心、底心、面心） 、三方（简单） 、四方（简单、体心） 、六方（简单） 、立方（简单、体心、 面心）。晶面指数：结晶学中经常用（ hkl）来表示一组平行晶面，称为晶面指数。晶向指数：用 uvw来表示。6.1mol 离子晶体中的正负离子，由相互远离的气态结合成离子晶体时所释放的能量。 7.球体

2、最紧密堆积原理：晶体中各离子间的相互结合，可以看作是球体的堆积。按照晶体中 质点的结合应遵循势能最低的原则， 从球体堆积的几何角度来看， 球体堆积的密度越大， 系 统的势能越低，晶体越稳定。晶体结构中正、负离子的配位数的大小由结构中正、负离子半径的比值来决定。哥希密特结晶化学定律：晶体结构取决于其组成基元（原子、离子或离子团）的数量关 系、大小关系及极化性能。多晶转变分类：根据转变时速度快慢和晶体结构变化的不同，可将多晶转变分为两类： 位移性转变和重建性转变。 位移性转变：仅仅是结构畸变，转变前后结构差异小，转变 时并不打开任何键或改变最邻近的配位数， 只是原子位置发生少许位移， 使次级配位有

3、所改 变。 重建性转变：不能简单地通过原子位移来实现，转变前后结构差异大，必须破坏原子间 的键，形成一个具有新键的结构。极化：在离子紧密堆积时，带电荷的离子所产生的电场，必然要对另一个离子的电子云 产生吸引或排斥作用，使之发生变形，这种现象称为极化。同质多晶： 化学组成相同的物质， 在不同的热力学条件下形成结构不同的晶体的现象， 称 为同质多晶现象。热释电性： 热释电性是指某些像六方 ZnS型的晶体， 由于加热使整个晶体温度变化， 结果 在与该晶体 c 轴垂直方向的一端出现正电荷，在相反的一端出现负电荷的性质。 （晶体的热 释电性与晶体内部的自发极化有关）硅酸盐晶体中 SiO4四面体的五种结合

4、方式：岛状、组群状、链状、层状和架状。缺陷按其产生的原因分为：热缺陷、杂质缺陷、非化学计量缺陷、电荷缺陷和辐照缺陷 等。热缺陷分类，各自特点：热缺陷包括弗伦克尔缺陷和肖特基缺陷。 弗伦克尔缺陷是质 点离开正常格点后进入到晶格间隙位置，其特征是空位和间隙质点成对出现。 肖特基缺 陷是质点由表面位置迁移到新表面位置， 在晶体表面形成新的一层， 同时在晶体内部留下空 位，其特征是正负离子空位成比例出现。形成肖特基缺陷和弗伦克尔缺陷的一般规律：当晶体中剩余空隙比较小，比如NaCl 型结构，容易形成消极特缺陷；当晶体中剩余空隙比较大时，如萤石CaF2 型结构等，容易产生弗伦克尔缺陷。根据原子的滑移方向和

5、位错线取向的几何特征不同，位错分为：刃位错、螺位错和混合 位错。刃位错、螺位错的定义、性质（与原子滑移方向的关系）： 刃位错：晶体已滑移部分和未滑移部分的交线犹如砍入晶体的一把刀的刀刃， 则成为刃位错。 其几何特征是位错线与 原子滑移方向（即伯氏矢量 b）相垂直；滑移面上部位错线周围原子受压应力作用，原子间 距小于正常晶格间距； 滑移面下部位错线周围原子受张应力作用， 原子间距大于正常晶格间 距。螺位错： 由于位错线周围的一组原子面形成了一个连续的螺旋形坡面， 故称为螺位错。 其 几何特征是位错线与原子滑移方向相平行； 位错线周围原子的配置是螺旋状的， 几形成螺位 错后，原来与位错线垂直的晶面

6、，变成以位错线i 中心轴的螺旋面。位错应变能：位错使其周围点阵畸变，点阵能量增加，点阵所增加的能量。包括两部分： 位错核心能，在位错核心几个原子间距r0=2|b|=2b以内的区域，滑移面两侧原子间的错排能即相当于位错核心能。 由于位错中心处原子位移太大， 线弹性理论不适应， 不能采取连 续介质模型， 而需要借助于点阵模型直接考虑晶体结构和原子间的相互作用。 据估计， 错排 能约占位错能的 1/10. 弹性应变能，在位错核心区以外，长程应力场作用范围所具有的能 量，约占位错能的 9/10 。位错能否发生反应，取决于两个条件：其一，必须满足伯氏矢量的守恒性，即反应前后 各位错的伯氏矢量之和相等，b

7、i 后bi前ii其二，必须满足能量条件，即反应后各位错的总能量应低于反应前各位错的总能量，bi后bi 前ii小角度晶界：晶界的结构和性质与相邻晶粒的取向差有关，当取向差 0（ 10 015）时，称为小角度晶界； 0（10 0 15）时，称为大角度晶界。倾斜晶界：一个晶粒相对于另一个晶粒以平行于晶界的某轴线旋转一定角度所形成的晶界 称为倾斜晶界。扭转晶界：一个晶粒相对于另一个晶粒以垂直于晶界的某轴线旋转一定角度而形成的晶界 称为扭转晶界。小角度晶界的结构：倾斜晶界的结构a、对称倾斜晶界 b、不对称倾斜晶界扭转晶界的结构固溶体分类：根据容止原子在基质晶体中所处位置分类置换式固溶体：亦称替代固溶体，

8、其溶质原子位于点阵结点上，替代（置换）了部分溶质原子。间隙式固溶体：亦称间 隙型固溶体，其溶质原子位于点阵的间隙中。根据外来组元在基质晶体中的固溶度分类 有限固溶体（不连续固溶体、 部分互溶固溶体） ：有限固溶体固溶度小于 100%。无限固溶体（连续固溶体、完全互溶固 溶体）：由两个（或多个）晶体机构相同的组元形成，任一组元的成分范围均为0100%。伯格斯矢量：表明晶体中有位错存在时，滑移面一侧质点相对于另一侧质点的相对位移 或畸变。固溶体：将外来组元引入晶体结构，占据基质晶体质点位置或间隙位置的一部分，仍保 持一个晶相，这种晶体称为固溶体。非化学计量化学物：按照化学中定比定律，化合物中的不同

9、原子的数量要保持固定的比 例，但在实际的化合物中， 有一些化合物并不符合定比定律， 其中负离子与正离子的比例并 不是固定的比例关系，这些化合物称为非化学计量化合物。熔体聚合物理论：熔体中聚合物的形成可分为三个阶段。初期：熔体的分化；中期：缩 聚并伴随着变形；后期：在一定时间和一定温度下，缩聚-分化达到平衡。产物中有低聚物、高聚物、 三维晶格碎片以及游离碱、 吸附物， 最后得到的熔体是不同聚合程度的各种聚合体 的混合物， 构成熔体结构。聚合物的种类、大小和数量随着熔体的组成和温度而变化。这就是熔体结构聚合物理论。粘度：指单位接触面积、单位速度梯度下两层液体间的内摩擦力。粘度单位是Pa s影响熔体

10、粘度的主要因素：温度和化学组成。硼反常现象：当数量不多的碱金属氧化物同三氧化二硼一起熔融时，碱金属所提供的氧 不像熔融二氧化硅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 硼氧四面体致使三氧化二硼玻璃从原来二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 比，其性能随碱金属或碱土金属加入量的变化规律相反，所以称之为硼反常反应。表面张力：作用于表面单位长度上与表面相切的力，单位是N/m。表面能：通常将在熔体与另一接触的相界面上（一般另一相指空气） ，在恒温、恒压条件下 增加一个单位表面积时所做

11、的功，称为比表面能，简称表面能，单位为 J/m 。简化后其因 次为 N/m。晶格能和表面张力的关系：结构类型相同的离子晶体，晶格能越大，熔体表面张力越大； 单位晶体边长越小熔体表面张力越大。 （熔体内部质点相互作用力越大，表面张力越大）润湿是一种流体从固体表面置换另一种流体的过程。三种类型：沾湿，浸湿，铺展。=90 作为润湿和不润湿的界限，小于 90o，可润湿；大于 90o，不可。相：系统中具有相同物理与化学性质的完全均匀部分的在总和。相界面：相与相之间有 界面。组元：系统中每一个能单独分离出来并能独立存在的化学物质。独立组元：足以表示形 成平衡系统中各相组成中所需要的最少数目的物质（组元）

12、。相律的数学表达式： F=C-P+n （只考虑温度和压力， n=2 ，即 F=C-P+2 ）系统中组分数C 越多，则自由度数 F 越大；相数 P 越多，自由度数 F 越小；自由度为零时，相数最大， 相数最小时，自由度最大。3435. SiO2 重建性转变破坏原有结构，转变速度慢，体积变化大，由晶体表面向内部进行； 位移性转变转变速度快，可逆，与晶体内部发生。36.37.不一致熔融化合物是一种不稳定的化合物，加热到一定温度分解，分解产物是一种液相 一种晶相，二者组成与原来化合物完全不同（只能在固态中存在） 。38.39. 熔体冷却析晶过程规律 ：冷却时从液相中首先析出初晶区所对应的那种晶体， 在

13、初晶相 析出过程中， 液相组成点的路线遵守背向线规则； 冷却过程中系统的总组成点在投影图上位 置始终不变，系统的总组成点， 液相组成点和固相组成点始终在一条直线上，形成杠杆；三 元低共熔点一定是结晶的结束点。40.三角形规则：原始熔体组成点所在三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物，与这 三个物质对应的初晶区所包围的无变量点是其结晶结束点。41 ：判断一致和不一致熔融化合物的方法：不论二元或三元化合物，其组成点在自己的初 晶区内的，是一致熔融化合物；组成点在自己的初晶区外的，是不一致熔融化合物。共熔界线 -转熔界线：通过界线上各店作切线与俩相应晶相组成点的连线相交，如果交点 都在连线之内就是

14、共熔界线，如果交点在连线之外，为转熔界线。低共熔点：若无变量点处于相应的副三角形内的重心位置。 单转熔点：之外，则为转熔点，而且在交叉位子的是单转熔点。 双转熔点：在共轭位置。转熔点不一定是结晶结束点。低共熔点一定是结晶结束点。判断过渡点的方法：如果无变量点周围三个初晶区所对应的晶相组成点在一条直线上， 无变量点没有对应的副三角形，该无变量点便是过渡点。解：透闪石双链结构，链内的 Si-O 键要比链间的 Ca-O、Mg-O 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SiO4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

15、子间力弱， 所以易沿 分子间力联系处解理成片状。解：（1）Al3+可与 O2-形成 AlO4 3NaF YF3NaY +3F+2Nai什么是肖特基缺陷、弗兰克尔缺陷？他们属于何种缺陷，发生缺陷时位置数是否发生变 化。肖特基缺陷： 晶体结构基元， 从正常的位置结点位置上移到晶体表面而正常位置出现了空位 弗兰克尔缺陷： 晶体结构基元， 从正常的位置结点位置上移到晶体的间隙位置上， 而正常位 置出现了空位。都属于热缺陷，肖特基缺陷：位置数增加，体积增大。弗兰克尔缺陷：位置数不增大，体积 不增大。52非化学计量化合物 FexO中， Fe3+ Fe2+ 0.1，求 FexO中的空位浓度及 x值。（答：

16、2.25 5105；0.956）；Al3+与 Si4+处于第二周期，性质类似，易于进入硅酸盐 晶体结构中与 Si4+发生同晶取代，由于遵循鲍林规则，所以只能部分取代；（2） Al3+置换 Si4+是部分取代， Al3+取代 Si4+时，结构单元 AlSiO4ASiO5，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+、Ba2+进入结构中；（ 3）设 Al3+置换了一半的 Si4+，则 O2-与一个 Si4+一个 Al3+相连，阳离子静电键强度 =3/4 1+4/4 1=7/4， O2-电荷数为 -2，二者相差为 1/4，若取代超过一半，二者相差

17、必然1/4，造成结构不稳定。说明下列符号的含义： VNa， VNa ， VCl，（ VNaV Cl）， CaK， CaCa，Cai 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、 Cl-空位形成的缔合中心； Ca2+占据 K.位置，带一个单位正电荷； Ca 原子位于 Ca 原子位置上； Ca2+处于晶格间隙位置。写出下列缺陷反应式： （l）NaCl 溶入 CaCl2中形成空位型固溶体； （2）CaCl2溶入 NaCl中 形成空位型固溶体； （ 3）NaCl形成肖特基缺陷； （4）Agl形成弗伦克尔缺陷（ Ag+进入间隙）。 （5）NaF 加

18、入 YF3中形成间隙型固溶体解：（ 1） NaClNaCa+Cl Cl+VCl（2）CaCl2CaNa+2Cl Cl+VNa（3） O VNa+VCl（4） AgAg VAg+Agi 解： Fe2O32FeFe +3OO+VFey 2y y3+ 2+Fe 2yFe 1-3y O，X=1-y=1-0.044=0.956,Fe 0.956 OVFe = Y =2.25 10-21X53.MgO晶体的肖特基缺陷生成能为 84kJ/mol ，计算该晶体 1000K和 1500K 的缺陷浓度。（答： 3 26.4 10 3，3.5 102）-3 -2 解：n/N=exp（-E/2RT），R=8.314，

19、T=1000k：n/N=6.410-3；T=1500k：n/N=3.510 -2。54. 在 MgOAl 2O3和 PbTiO3PbZrO3中哪一对形成有限固溶体， 哪一对形成无限固溶体， 为什么？解：MgO-AL2O3：，即 r Mg、r Al 半径相差大，MgO(NaCl 型)AL2O3（刚玉）结构类型差别大，形成有限固溶体；PbTiO3-PbZrO 3形成无限固溶体，因为尽管 Ti 4+、Zr 4+半径相差较大（ 15.28 ） ,但都是（ ABO3） 钙钛矿型结构， Ti 4+、Zr 4+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。

20、56.一块金黄色的人造黄玉， 化学分析结果认为， Cr2O3。试写出缺陷反应方程（置换型）及化学式。 解： NiO和 Cr2O3固溶入 Al2 O3的缺陷反应为：2NiO 2 +Cr2O3取 1mol 试样为基准，则是在 Al2O3中添加了 0.5mol%NiO 和 .02mol%+2OOm 0.005 ； m 0.0002 ； m10.0050.00020.9948 2NiO 2Al2 O3Cr2 O3 Al2 O3取代前 Al2O3 所占晶格为：0.9948 0.005/2 0.0002 0.9975mol (Al2O3) 取代后各组分所占晶格分别为：Al2O3：molNiO：molCr2

21、 O3：mol取代后，固溶体的分子式为： 0.9973 Al2O30.005 NiO 0.0002 Cr2 O3 或 Al1.9946Ni 0.005Cr0.0004 O2.9975ZnO是六方晶系， a=0.3242nm，c=0.5195nm，每个晶胞中含 2个 ZnO分子，测得晶体密 度分别为 5.74，5.606 g/cm 3，求这两种情况下各产生什么型式的固溶体？ 解：六方晶系的晶胞体积V= = =4.73cm3在两种密度下晶胞的重量分别为W1=d1v=5.74 4.73 -23=120.72 1-202（g）W2=d2v=5.606 4.73 -23=120.65 1-202（g）

22、理论上单位晶胞重W=2.69 （g）密度是 d1时为间隙型固溶体，是 d2 时为置换型固溶体。Al 2O3在 MgO中形成有限固溶体， 在低共熔温度 1995时 约有 18wt Al 2O3溶入 MgO中， 假设 MgO单位晶胞尺寸变化可忽略不计。试预计下列情况的密度变化。1） Al 3+为填隙离子；2）Al 3+为置换离子。解：（ a）Al 3+为填隙离子：缺陷反应为：（1）固溶式分子式：b）Al 3+为置换离子：缺陷反应为：（2）固溶式分子式：（ 3）取 100g 试样为基准：（为摩尔数）m为摩尔数）MgO中固溶 18%wt的 Al 2O3后的分子式为： 2.035MgO0.176Al 2

23、O3或 Mg2.035 Al 0.352O2.563 （ 4） （4）式各项除以 2.563 得 Mg0.794Al 0.137 O（ 5） 由（ 5）式得 x=0.137 代入（ 2）（ 3）式，对（ a）有b）有设：固溶前后晶胞体积不变，则密度变化为：， 分别代表固溶前后密度）所以，固溶后的密度小于固溶前的密度。对硫铁矿进行化学分析： 按分析数据的 Fe/S 计算，得出两种可能的成分： Fe1-x S和 FeS1 前者意味着是 Fe 空位的缺陷结构， 后者是 Fe被置换。 设想用一种实验方法以确定该矿物究 竟属哪一类成分？解： Fe1-xS中存在 Fe 空位，非化学计量，存在 hP型半导体

24、； FeS1-x中金属离子过剩，存在 S2-空位，存在 N型半导体； 因 Fe1-xS、FeS1-x分属不同类型半导体， 通过实验确定其半 导体性质即可。说明为什么只有置换型固溶体的两个组分之间才能相互完全溶解，而填隙型固溶体则不解：（ 1）晶体中间隙位置是有限的，容纳杂质质点能力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。试述影响置换型固溶体的固溶度的条件从晶体稳定性考虑，相互替代的离子尺寸愈相近，则固溶体愈稳定。若以r1 和 r2 分别代表半径大和半径小

25、的两种离子的半径。当它们半径差30%时，不能形成固溶体。2、晶体的结构类型形成连续固溶体的两个组分必须具有完全相同的晶体结构。结构不同最多只能生成有限固溶体。3、离子的电价因素只有离子价相同或复合替代离子价总和相同时，才可能形成连续置换型固溶体。4、电负性因素电负性相近，有利于固溶体的生成。非化学计量化合物与无限固溶体的异同。 共同点：（1）都属于晶体结构中缺陷中的点缺陷。 （ 2）相组成均为均匀单相 不同点：（1）形成原因不同，非化学计量化合物由气氛性质和压力变化引起，而无限无限固 溶体则由参杂溶解引起。 （2）形成条件不同， 前者只有价态元素氧化物在氧化和还原气氛中 才能形成，而后者则需满

26、足离子半径和电负性差值较小，保持电中性，结构相同条件形成。 （3）组成范围不同，前者组成变化范围小而后者可以在整个范围内变化。形成间隙固溶体的条件（1）杂质质点大小 添加原子越小，易形成固溶体。（2）晶体结构基质晶体中空隙越大，结构越疏松，易形成固溶体。（3）电价因素外来杂质原子进入间隙时，引起电价的不平衡，但必须保持电价的平衡。通过生成空位，来稳定价态。容纳杂质的能力10%。非化学计量缺陷的浓度与周围气氛的性质、 压力大小相关， 如果增大周围氧气的分压 非 化学计量化合物 Fe1-xO 及 Zn1+xO 的密度将发生怎么样的变化？增大还是减小？为什么？解： Zn（g） Zni +eZn（ g

27、）+1/2O2=ZnOZni +e+1/2O 2 ZnOZnO=e PO2 ZniO2（ g） OO+VFe +2h k=OOV Feh /PO 21/2=4OOV Fe3/PO 21/22-VFePO2-1/6 ， PO2 V Fe用 0.2mol YF3加入 CaF2中形成固溶体，实验测得固溶体的晶胞参数a=0.55nm，测得固溶体密度 =3.64g/cm3，试计算说明固溶体的类型？ （元素的相对原子质量： Y=88.90；Ca=40.08； F=19.00）解： YF3加入 CaF2的缺陷反应方程如下：YF3Y +F +2FF（1）2YF32Y +V+6FF（2）方程（ 1）和（ 2）的

28、固溶式： （1）Ca1-xYxF2+x （2） Ca（1-3/2x）YxF2按题意 x=0.2 代入上述固溶式得：间隙型固溶体分子式为Ca0.8Y0.2F2.2置换型固溶体分子式为 Ca0.7Y0.2F2；它们的密度分别设为 1和 2。 CaF2是萤石型晶体， 单位晶胞内含有 4 个萤石分子。1=3.659（g/cm 3）d 置 =5.565g/cm 3对于间隙固溶体，其化学式 Ca2yZr 1-y O2，与已知组成 Ca0.15 Zr 0.85 O1.85 相比，O2-不同，间隙式固溶体化学式 Ca0.3 2/1.85 Zr 1.7/1.85 O2Ca0.15 Zr 0.85 O1.85 C

29、a0.15 2/1.85 Zr 0.3/1.85 O2晶胞质量3d 间=6.014g/cm3，由此可判断生成的是置换型固溶体。试述微晶学说与无规则网络学说的主要观点，并比较两种学说在解释玻璃结构上的共同 点和分歧。解：微晶学说： 玻璃结构是一种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

30、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。解

31、：网络变体 Na2O CaO K2O BaO中间体 Al 2O3网络形成体 SiO 2 B2O3 P2O5解释硼酸盐玻璃的硼反常现象？解：硼反常现象： 随着 Na2O（ R2O）含量的增加， 桥氧数增大， 热膨胀系数逐渐下降。 当 Na2O 含量达到 15% 16%时，桥氧又开始减少，热膨胀系数重新上升，这种反常现象就是硼反常 现象。硼反常现象原因：当数量不多的碱金属氧化物同B2O3一起熔融时，碱金属所提供的氧不像熔融 SiO2 玻璃中作为非桥氧出现在结构中，而是使硼转变为由桥氧组成的硼氧四面体。致 使 B2O3玻璃从原来二度空间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

32、玻璃的各种物理性能变好。 这与相同条件下的硅酸盐玻璃性能随碱金属或碱土金属 加入量的变化规律相反。一般说来，同一种物质，其固体的表面能要比液体的表面能大，试说明原因。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）。什么是吸附和粘附？当用焊锡来焊接铜丝时，用挫刀除去表面层，可使焊接更加牢固， 请解释这种现象？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

33、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，锉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。影响湿润的因素有那些？解： 固体表面粗糙度 当真实接触角 小于 90时，粗糙度越大，表面接触角越小， 就越容易湿润；当 大于 90，则粗糙度越大，越不利于湿润。 吸附膜 吸附膜的存在使接触角增大，起着阻碍作用。说明晶界能总小于两个相邻晶粒的表面能之和的原因。答：所需要的能量称为界面能。表面能和界面能的本质是处在表面或界面上的质点受到不 对

34、称力场作用， 与晶体内部质点相比具有较高的能量。 晶粒的表面能指晶粒与气相接触， 界 面能通常指两个晶粒相接触。 两个相邻晶粒的表面层上的原子间的相互作用是很强的， 可以 认为晶界上的原子或离子周围形成了一个变形的配位球， 降低了部分不对称力场。 显然， 晶 粒与气相接触时， 表面质点受到力场的不对称性远远大于两个晶粒相接触时。因此， 界面能总是小于相邻二个晶粒表面能之和。试说明晶界能总小于两个相邻晶粒的表面能之和的原 因。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

35、=3-P，系统平衡时， F=0，则 P=3，硫系统只能是三 相平衡系统。76、纯物质在任意指定温度下，固液气三相可以平衡共存，请用相率说明这个结论是否正 确？举例说明。不正确。应为 g l s 三相平衡时相率为 F=C-P+2其中 C=1 P=3 F=0 ，温度压力均不能变化。 这时不能指定温度 例如：水在 0 度时三相共存，温度一变固液气三相就不平衡了。所以温 度不能任意指定。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

36、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为晶型的相区， EFBC过冷液体的介稳区， AGFB晶型的介稳区， JGA晶型 的介稳区， CED是液相区， KED是气相区；（ 2）晶型为稳定相，晶型、为介稳相； 因为晶型、 的蒸汽压高于晶型的， 即它们的自由能较高， 有自发转变为自由能较低的 晶型的趋势；（ 3）晶型转变为晶型、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、之间的转变是可逆的，双向的，多晶转变点温度低于、 的熔点。根据图回答下列问题： （1）说明化合物 S的熔

37、融性质， 并分析相图中各界线上温度变化 的方向以及界线和无变量点的性质；（ 2）写出组成点为 1、2、3 及 4 各熔体的冷却结晶过 程；（ 3）分别将组成为 5 和组成为 6 的物系，在平衡的条件下加热到完全熔融，说明其固 液相组成的变化途径。解：（ 1）化合物 S 为不一致熔融三元化合物；P1E 低共熔界线 L C+S界限 P 2E 低共熔界线 L B+SP1P2 转熔界线 L+A S无变量点 E为低共熔点 L C+S+B P 1 单转熔点 L+A C+S P 2单转熔点 L+A B+S（2）1 点 冷却结晶过程 1 在 ASC 中 生成 A S C , 在 P1点结束 .液相： 1 L

38、A a L+A S P 1 L+A C+S P 1固相： A A A A+S b A+C+S点 冷却结晶过程 2 在 AS 连线上 生成 A S , 在 c 点结束 . 液相： 2 L A c L+A S cL 消失固相： A A A A+S 2点 冷却结晶过程 3 在 BSC 生成 B S C , 在 E 点结束 . 液相： 3 L A n L+A S m L S d L B+S E L C+S+B EA 消失 L 消失 固相： A A A S S S S S+B e C+S+B 3A 消失点 冷却结晶过程 4 在 SB连线上 生成 B S, 在 P2 点结束 .液相： 4 L A f L A+B P2 L+A B+S P 2L A 消失固相： A A A A+B g B+S 45 的熔融过程：固相： S B+S L+A i A+B L A(B) A L A 消失液相： P2P2h 56 的熔融过程：固相： 6 C+S L+A K (C 消失 ) S L+A A(S 液相： P1P1消失 ) A L A 消失 S 6下图为具有化合物生成的三元系统相图，根据此三元系统相图