无机材料科学基础习题解答1

2－6(a)在CaF2晶体中，Frankel缺陷形成能为2.8eV，Schttky缺陷的生成能为5.5eV，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度？

(b)如果CaF2晶体中，含有10－6的YF3杂质，则在1600℃时，CaF2晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。解：(a)由题可知，Frankel缺陷形成能<Schttky缺陷的生成能由知，

Frankel缺陷浓度高，因而是主要的。

(b)由此可知而在1873K时所以此时热缺陷占优势。在298K时，在1873K时，2－7试写出下列缺陷方程2-93ZrO23Zr•Al+V'''Al

+6OO（1）0.0020.0021/3*0.002固溶分子式：Al2-0.002-1/3*0.002Zr0.002O32MgO2Mg'Al+V••O+2OO（2）复合取代，将（1）式与（2）式相加即可：3ZrO2+2MgO3Zr•Al+V'''Al

+8OO+2Mg'Al+V••O0.0032/3*0.0030.0031/3*0.0032/3*0.0031/3*0.003Al2O3Al2O3Al2O3固溶分子式：Al2-0.003-1/3*0.003-2/3*0.003Zr0.003Mg1/3*0.003O3-1/3*0.003X的值为0.2%mol3－5

玻璃的组成是13wt%Na2O、13wt%CaO、74wt%SiO2，计算非桥氧分数。分析：要应用关系式，必须换算成mol%。

解：玻璃组成

Na2OCaOSiO2wt%131374mol0.210.231.23mol%12.613.873.6Z＝4X＝2R－Z＝2×2.36－4＝0.72Y＝Z－X＝4－0.72＝3.28非桥氧数％＝3－6

有两种不同配比的玻璃其组成如下：序号Na2O(wt%)Al2O3(wt%)SiO2(wt%)181280212880试用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下粘度的大小？解：玻璃组成：序号Na2OAl2O3SiO2

wt%mol%wt%mol%wt%mol%188.18127.488084.321212.184.878083.03对1＃玻璃，Na2O/Al2O3＝8.18/7.48>1

Al3+被视为网络形成离子，Z=4Y=2Z－2R＝2(4－2.007)＝3.986对2＃玻璃，Na2O/Al2O3＝12.1/4.87>1

Al3+被视为网络形成离子，Z=4X＝2R－Z＝2×2.078－4＝0.156Y=Z－X＝4－0.156＝3.844讨论：1＃玻璃

Y1＝3.986,2＃玻璃

Y2＝3.844

即有：Y1>Y2

所以在高温下1＃玻璃

粘度>2＃玻璃

粘度3－7SiO2

熔体的粘度在1000℃时为1015dpa.s，在1400℃时为108dpa.s，

玻璃粘滞的活化能是多少？上述数据为恒压下取得，若在恒容下获得，你认为活化能会改变吗？为什么？解：(a)

对＝0exp(E/kT)取对数得：

Ln＝Ln0＋E/kT

令A＝Ln0B＝E/k则Ln＝A＋B/T

将、T值代入上式解之得：A＝－32.88B＝85828活化能E＝Bk＝85828×1.38×10－23＝1.18×10－18(J/个)粘滞的活化能=1.18×10-18×6.02×1023=710.3kJ/mol(b)

上述数据是在恒压下取得，在恒容下，预计活化能会有所不同。因为恒容时熔体所受压力应增加，这将使其粘度增大，从而改变了活化能值。4－2

MgO-Al2O3-SiO2系统的低共熔物放在Si3N4陶瓷片上，在低共熔温度下，液相的表面张力为900mN/m，液体与固体的界面能为600mN/m,测得接触角为70.520。(1)求Si3N4的表面张力；(2)把Si3N4在低共熔温度下进行热处理，测试其热腐蚀的槽角为600，求的晶界能？

解：(1)＝600＋900×cos70.520＝901mN/m`4－3

氧化铝瓷件中需要被银，已知1000℃时＝1.00mN/m,(Ag.L)=0.92mN/m;=1.77mN/m,问液态银能否润湿氧化铝瓷件表面？可以用什么方法改善它们之间的润湿性？解：已知(Ag.L)=0.92mN/m;

=1.77mN/m,说明：液态银不能润湿氧化铝瓷件表面。改善方法：1、去除固体表面的吸附膜，提高SV2、降低SL3、改变粗造度6-8

已知A和B两组份构成具有低共熔点的有限固溶体二元系统。试根据下列实验数据绘制概略相图：A的熔点为1000℃，B的熔点为700℃。含B25％的试样在500℃完全凝固，其中含73％初相SA(B)和26％SA(B)+SB(A)共生体。含B50％的试样在同一温度下凝固完毕，其中含40％初相SA(B)和60％SA(B)+SB(A)共生体，而SA(B)相总量占晶相总量的50％。实验数据均在平衡状态时测定。ABSA(B)+SB(A)SA(B)SB(A)SA(B)+LL+SB(A)abCEDxyzB%分析：要绘制相图必须求出C、D、E三点。因而由题分析此两种组成点必在CE间。解：设C点含B为x%,E点含B为y%

D点含B为z%由题意得关系式：O1P2解得：x=5.1y=79.9z=94.9由此可确定C、D、E三点的位置，从而绘出其草图。8－3如果液态中形成一个边长为a的立方体晶核时，其自由焓G将写成什么形式？求出此时晶核的临界立方体边长aK

和临界核化自由焓Ga，并8－2题比较，那一种形状的G大，为什么