无机材料科学基础复习张其土市公开课金奖市赛课一等奖课件

无机材料科学基础复习

张其土南京工业大学材料学院

第1页主要参考书《无机材料科学基础》陆佩文主编，武汉工业大学出版社《无机材料科学基础》张其土主编，华东理工大学出版社第2页第一章、晶体结构基础1、晶体基本概念晶体本质：质点在三维空间成周期性重复排列晶体基本性质：结晶均一性、各向异性、自限性、对称性、最小内能性2、对称概念物体中相同部分作有规律重复对称要素：对称面、对称中心、对称轴（对称轴类型和特点）

（L1、L2、L3、L4、L6、C、P）4次倒转轴不能被其它对称要素及其组合取代对称操作:对称要素组合必须满足晶体整体对称要求，不是无限第3页3、对称型（点群）：宏观晶体中只存在32种对称型

对称型概念4、晶体分类、晶族分类依据、各晶系晶胞参数关系5、晶面取向关系、晶面指数含义和计算（举例）6、空间点阵概念、14种布拉维格子（P、I、F、C格子）

7、晶胞概念、晶胞参数（计算）8、微观对称要素特征、空间群概念（只存在230种空间群）在微观对称操作中都包含有平移动作9、球体紧密堆积原理（六方密堆、立方密堆）

10、鲍林规则（离子晶体）11、决定晶体结构原因：化学组成、质点相对大小、极化性质12、同质多晶、类质同晶

第4页13、经典晶体结构（晶体结构描述方法）CaF2结构、金刚石结构、金红石结构、刚玉结构、

CaTiO3、尖晶石结构

14、硅酸盐晶体结构、硅酸盐晶体结构分类依据

15、层状硅酸盐晶体结构特点，（晶胞参数a和b值相近）16、在面心立方和体心立方中，最密排平面晶面符号是什么？（111）、（110）17、一晶面在x、y、z轴上截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面晶面指数。（321）18、为何等轴晶系晶体有原始、面心、体心而无底心格子？19、O2-作而心立方堆积时，依据电价规则，在下面情况下，空隙内各需填入何种价数阳离子，并对每一个结构举出—个例子。（a）全部四面体空隙位置均填满；(b)全部八而体空隙位置均填满；(c)填满—半四面体空隙位置；(d)填满—半八面休空隙位置。第5页第二章、晶体结构缺点1、缺点概念2、热缺点（弗伦克尔缺点、肖特基缺点）热缺点是一个本征缺点、高于0K就存在，热缺点浓度计算影响热缺点浓度因数：温度和热缺点形成能（晶体结构）3、杂质缺点、固溶体4、非化学计量化合物结构缺点（半导体）种类、形成条件、缺点计算等5、连续置换型固溶体形成条件6、影响形成间隙型固溶体原因7、组分缺点（赔偿缺点）：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）缺点浓度计算、与热缺点比较

第6页8、缺点反应方程和固溶式

9、固溶体研究与计算写出缺点反应方程

固溶式、算出晶胞体积和重量

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与位错线平行第7页11、(a)MgO晶体中，肖脱基缺点生成能为6eV（9.612×10－19J），计算在25℃和1600℃时热缺点浓度。(b)假如MgO晶体中，含有百万分之一摩尔A12O3杂质，则在1600℃时，MgO晶体中是热缺点占优势还是杂质缺点占优势，说明原因。

12、非化学计量化合物FexO中，Fe3+／Fe2+=0.1，求FexO中空位浓度及x值。

第8页第三章、非晶体固体1、熔体概念：不一样聚合程度各种聚合物混合物硅酸盐熔体粘度与组成关系2、非晶态物质特点3、玻璃通性4、Tg、Tf,相对应粘度和特点5、网络形成体、网络变性体、网络中间体计算（如Pb玻璃中Pb2＋作用）

正硅酸铅PbSiO4玻璃密度为7.36g/cm3，求这种铅玻璃中氧密度为多少？假如将它与熔融石英玻璃（密度为2.2g/cm3）中氧密度相比较，试指出在这种铅玻璃中铅离子所在位置。（其中原子量分别为O:16，Si:28，Pb:207）。第9页6、玻璃形成热力学观点7、玻璃结构学说（二种玻璃结构学说共同之处和不一样之处）8、玻璃结构参数Z可依据玻璃类型定，先计算R，再计算X、Y注意网络中间体在其中作用。9、硼反常现象10、硅酸盐晶体与硅酸盐玻璃区分11、轻易形成玻璃物质，在熔点附近有较高粘度、Tg/Tm＞2/312、玻璃组成为13wt%Na2O、13wt%CaO和74wt%SiO2，试计算其非桥氧百分数。

第10页第四章、表面与界面1、晶体表面双电层与表面能关系，固体是怎样降低其表面能？固体表面双电层厚度主要取决于什么？

2、润湿概念、定义改进润湿方法：去除表面吸附膜（提升固体表面能）、改变表面粗糙度、降低固液界面能3、表面粗糙度对润湿影响4、吸附膜对润湿影响5、弯曲表面效应(开尔文公式应用)6、界面分类与特点7、决定晶界构型原因（界面能与晶界能相互关系）8、粘土荷电原因、粘土与水作用、电动电位9、泥浆胶溶原理与条件、粘土泥浆属于塑性流动10、泥浆发生触变原因第11页第五章、相平衡1、相律以及相图中一些基本概念相、独立组分、自由度等2、水型物质相图特点（固液界限斜率为负）3、单元系统相图中可逆与不可逆多晶转变特点4、SiO2相图中多晶转变（重建型转变、位移型转变）5、一致熔化合物和不一致熔化合物特点6、形成连续固溶体二元相图特点（没有二元无变量点）7、相图坐标系统由什么来决定（相平衡系统中最大自由度）8、界限、连线概念，以及他们关系

第12页9、等含量规则、等百分比规则、背向规则、杠杆规则、连线规则、切线规则、重心规则。10、独立析晶（非平衡析晶）11、三元相图析晶路径分析判断化合物性质划分副三角形标出界限上温度走向和界限性质确定无变量点性质分析详细析晶旅程第13页第六章、扩散与固相反应1、固体中扩散特点2、菲克定律（宏观现象）菲克第一定律：稳态扩散菲克第二定律：不稳态扩散3、扩散系数是一个什么样参数4、扩散推进力（化学位梯度）5、扩散系数普通热力学关系式6、质点扩散方式（五种、其中空位最常见，所需能量最小）7、本征扩散、非本征扩散，及其对应扩散系数D产生本征扩散与非本征扩散原因，分析、计算8、萤石结构ZrO2中Zr4+和O2-哪个扩散活化能大？Zr4+第14页9、固相反应定义、泰曼温度10、固相反应转化率11、固相反应普通动力学关系（反应总阻力=各个分阻力之和）12、固相反应特点（化学反应动力学范围、扩散动力学范围）13、杨德尔方程G＜0.314、金斯特林格方程G＜0.815、假如要合成MgAl2O4，可提供选择原料为MgCO3、Mg(OH)2、MgO、Al2O3·3H2O、γ-Al2O3、α-Al2O3,从提升反应速率角度出发，选择什么原料很好？16、浓度差会引发扩散，扩散是否总是从高浓度处向低浓度处进行?为何?第15页第七章、相变1、相变概念（相概念等）2、相变分类3、一级相变、二级相变4、固态相变马氏体相变、有序－无序相变5、相变过程中亚稳态6、晶核形成条件、临界晶核rk。（要有△T）7、影响成核速率原因：核坯数目、质点加到核坯上速率Iv=P·D8、均匀成核、非均匀成核，选择成核剂要求。9、晶体生长速率10、成核与晶体生长相比，需要更大△T第16页11、分相现象、分相概念及判断12、无扩散型相变特点因为存在均匀切变，使晶体发生外形改变因为相变过程无扩散，新相与母相化学成份相同母相与新相之间含有一定取向关系相变速度极快13、试讨论非均匀成核活化能与接触角θ关系，并证实当接触角θ为90度时，非均匀活化能是均匀成核活化能二分之一。

第17页第八章、烧结1、烧结概念、定义2、烧成与烧结、烧结与固相反应3、烧结推进力（过剩表面能G）4、烧结模型（烧结早期动力学关系、颈部增加率与烧结收缩率之间关系）5、固态烧结类型、特点、公式（与时间、粒径关系）、计算蒸发-凝聚传质过程特点（△L/L=0）6、液态烧结类型、特点、公式（与时间、粒径关系）、计算7、液相烧结与固相烧结异同点8、晶粒生长与二次再结晶概念（烧结中后期）第18页9、晶粒生长计算公式：D2-Do2=kt10、晶粒生长与二次再结晶区分11、造成二次再结晶原因以及预防方法12、在有杂质（或烧结添加剂存在下）晶粒生长：G3-Go3=kt13、约束晶粒生长原因、烧结过程中晶界移动情况（三种）14、以下过程中哪一个能使烧结体强度增大，而不产生坯体宏观上收缩?试说明之。(a)蒸发-冷凝；(b)体积扩散；(c)粘性流动；(d)溶解-沉淀

15、有一个平均粒径为5μm粉末压块，若烧结2小时