1、第一章答案20、 （1）略；（2）四面体空隙数/O2-数=2:1，八面体空隙数/O2- 数=1:1；（3）(a)CN=4 ，z+/48=2，z+=1，Na 2O，Li 2O； (b)CN=6，z+/66=2，z+=2 ，FeO，MnO ；（c）CN=4，z+/44=2 ，z+=4，ZnS，SiC；(d)CN=6，z+/63=2，z+=4 ，MnO2。21、解：岛状；架状；单链；层状（复网） ；组群（双四面体） 。22、解：（1）有两种配位多面体，SiO 4，MgO 6，同层的MgO6八面体共棱，如59MgO6和 49MgO6共棱 75O2-和 27O2-，不同层的MgO 6八面体共顶，如 1M
2、gO6和51MgO6共顶是 22O2-，同层的 MgO6与SiO 4共顶，如 TMgO6和 7SiO4共顶 22O2-，不同层的MgO 6与SiO 4共棱，TMgO 6和 43SiO4共 28O2-和 28O2-；（3）z=4；（4）Si 4+占四面体空隙=1/8 ， Mg2+占八面体空隙=1/2。23、解：透闪石双链结构，链内的 Si-O 键要比链 5 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，因分子间力弱，所以易沿分子间力联系处解理成片状。24、解
3、：石墨中同层 C 原子进行 SP2 杂化，形成大 键，每一层都是六边形网状结构。由于间隙较大，电子可在同层中运动，可以导电，层间分子间力作用，所以石墨比较软。25、解：（1）Al 3+可与 O2-形成AlO 45-；Al 3+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，由于鲍林规则，只能部分取代；（ 2）Al 3+置换Si4+是部分取代，Al 3+取代 Si4+时，结构单元AlSiO 4ASiO5，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+、Ca 2+、Ba 2+进入结构中；（3）设 Al3+置换了一半的
4、Si4+，则 O2-与一个 Si4+一个 Al3+相连，阳离子静电键强度=3/41+4/41=7/4，O 2-电荷数为-2，二者相差为 1/4，若取代超过一半，二者相差必然1/4，造成结构不稳定。 第二章答案1、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；Ca 2+占据 K.位置，带一个单位正电荷；Ca 原子位于 Ca 原子位置上；Ca 2+处于晶格间隙位置。2、解：（1）NaCl NaCa+ ClCl + VCl（2）CaCl 2 CaNa + 2ClCl + VNa（3）O VNa + VCl（4）AgAg
5、VAg + Agi3、解：设有缺陷的 MgO 晶胞的晶胞分子数为 x，晶胞体积 V=(4.20)3，x=VN0/M=3.96,单位晶胞的肖脱基缺陷数=4-x=0.04。4、解：（a）根据热缺陷浓度公式 n/N=exp(-E/2RT)，E=6eV=61.60210-19=9.61210-19J,T=298k：n/N=1.9210 -51，T=1873k：n/N=8.010 -9；（b）在 MgO 中加入百万分之一的 AL2O3，AL 2O3 2ALMg + VMg + 3OO，AL 2O3= 10-6，杂质缺陷=310 -6/2=1.510-6，比较可知，杂质缺陷占优。5、解：n/N=exp(-
6、E/2RT)，R=8.314，T=1000k：n/N=6.410 -3；T=1500k：n/N=3.510 -2。6、解：Fe 2O3 2FeFe + 3OO + VFey 2y yFe3+2yFe2+1-3yO，X=1-y=1-0.0435=0.9565,Fe0.9565OVFe= = =2.2210-27、解：Zn(g) Zni + e, Zn(g) + 1/2O2 = ZnO , Zni + e+ 1/2O2 ZnO , ZnO=e，PO 2 Zni O2(g) OO + VFe + 2hk=OO VFeh/PO21/2=4OO VFe3/ PO21/2 , VFe PO 2-1/6，
7、PO 2 VFe 8、解：刃位错：位错线垂直于 位错线垂直于位错运动方向；螺位错：位错线平行于 位错线平行于位错运动方向。10、解：排斥，张应力重叠，压应力重叠。11、解：晶界对位错运动起阻碍作用。12、解：不能，在大角度晶界中，原子排列接近于无序的状态，而位错之间的距离可能只有一、两个原子的大小，不适用于大角度晶界。13、解：（1）原子或离子尺寸的影响，r30%很难或不能形成固溶体；r 愈大，固溶度愈小；（2）晶体结构类型的影响，只有两种结构相同和r0kO VM+ VxMM Mi+ VMMXMX只受温度控制固溶体无限，有限，置换，间隙搀杂溶解大小，电负性，电价，结构无：受温度控制有：搀杂量固
8、溶度 受固溶度控制非化学计量化阳缺阴间阳间阴缺环境中气愤性质和压力变化Fe1-xOUO2+xZn1+xOTiO2_xhPO 2-1/6Oi PO 2-1/6Zni PO 2-1/6VO PO 2-1/6合物17、解：设 AL2O3、MgO 总重量为 100g，则 AL2O318g，MgO82g，溶入 MgO 中 AL2O3的 mol 数：AL 2O3 mol%= =0.08=8%, MgO mol%=1-8%=92%,固溶体组成：8% AL 2O3，92%MgO，固溶体组成式：Al0.16Mg0.92O1.16(a) AL2O3 2ALMg + 2OO + OiX 2x x 固溶体化学式：Al
9、 2xMg1-2xO1+x将化学式与组成式一一对应，求出待定参数 x，由于 O2-的量不同，将 O2-的量化为 1Al0.16/1.16Mg0.92/1.16O Al2x/1+xMg1-2x/1+xO x=0.074，化学式 Al0.148Mg0.852O1.074d 理想 = ， =1.04（b）AL 2O3 2ALMg + 3OO + OMgx 2x xAl2xMg1-3xO Al0.16/1.16Mg0.92/1.16O x= Al0.138Mg0.793O =0.9718、解：Fe 1-xS 中存在 Fe 空位，V Fe非化学计量，存在 h P 型半导体；FeS1-x中金属离子过剩，存
10、在 S2-空位，存在 e，N 型半导体；因 Fe1-xS、FeS 1-x分属不同类型半导体，通过实验确定其半导体性质即可。19、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。20、解：TaWr 大 -r 小 / r 大 =4.2%15%电负性差=2.2-2.2=0结构类型：面心立方形成有限固溶体CoNir 大 -r 小 / r 大 =0.4%883，Ti Ta 结构类型相同可形成连续固溶体21、解：（a）r 大 -r 小
11、 / r 大 =10%90 ，不能润湿。 9 、解： lg =500erg/cm 2 ，求氧化物表面张力 sg ， sg = lgcos45 + ls，2x lscos45 = ss ss=1000dyn/cm=10-2 N/cm=1N/m=1J/m2 =103erg/cm2 sg=500cos45 + =1060.5erg/cm2。10 、解：(1) gs= glcos70.52 + ls gs=900cos70.52 +600=900erg/cm2(2) ss=2cos 900=848.5erg/cm2(3) 略。 第五章1 、解：有问题，根据相律，F=C-P+2=1-P+2=3-P，系统
12、平衡时，F=0 ，则P=3 ，硫系统只能是三相平衡系统。2 、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； (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； 多晶转变点的温度高于两种晶型的熔点； 、转变可逆的，双向的，多晶转变点温度低于、的熔点。3 、解：可逆多晶转变： -石英-石英 -石英-鳞石英 不可逆多晶转变： -方石英-石英 -鳞石英-石英 4 、解：(1) 硅砖(含 SiO 2 98%) 主要晶相： SiO 2 、 2Al 203 2SiO
13、3 固溶体（莫来石） 粘土砖(含 Al 203 35 50%) 主要晶相： SiO 2 、A 3S2 高铝砖(含 Al 203 60 90%) 主要晶相： 60 72%A 3S2 72 90% Al 203 、A 3S2 (2)为了保持硅砖的耐火度，要严格防止原料中混如 Al 203 。 SiO2 熔点为 1723 ， SiO 2 液相很陡，加入少量的 Al 203 后，硅砖中会产生大量的液相， SiO 2 的熔点剧烈下降。如加入 1wt% Al 203 ，在低共熔点(1595 )时产生的液相量为 1/5.5=18.2% ，会使硅砖的耐火度大大下降； (3)略。 5 、解： SiO 2 中加入
14、少量的 CaO ，在低共熔点 1436 时，液相量为 2/37=5.4% ，液相量增加不多，不会降低硅砖的耐火度，故可加少量 CaO 作矿化剂。 6 、解： Al 203 2SiO2 H2O Al203 2SiO2 + H2O Al203 2SiO2 相图中 SiO 2 %=33%mol (1)加热到 1595 时，生成 A3S2 (2) 1595 长时间保温，系统中为液相和 A3S2 ， L%= =21.8% (3)略； (4)完全熔融即固相完全消失，应为 33% 直线与液相线交点处温度。 7 、解：(1)高 低 BCA (2) B 最陡， C 次之， A 最次； (3)在 M 点所在的温度
15、下开始析晶， 液相组成点 MM1E （结晶结束） 固相组成点 A A D M (4)第一次析晶仅析出晶相 A ，到 M 1 时第一次析晶结束，晶相 A 的百分数为 65% ， 结晶结束时，析晶相 A 、 B 、 C ，液相消失，固相组成点在 M 点。? 9 、解： M 点所在温度约 1050 ， 1050 开始析晶。 10 、解： (1)见图，付三角形 3 分，界线性质 1 分，界线上温度降低的方向；(2) D ，一致熔融二元化合物，高温稳定、低温分解；M ，不一致熔融三元化合物；(3) E1 ，单转熔点，L+AC+M E2 ，低共熔点，LC+B+M E3 ，单转熔点，L+AB+M E4 ，过
16、渡点，(4)L8 、解：(5) E2 温度，H 点所在温度；过 H 点做副三角形 BCM 的两条边 CM 、BM 的平行线HH1 、HH 2，C%=BH 2/BC 100% ， B%=CH 1/BC100% ， C%=H 1H2/BC100% 。12 、解：(1) S 组成点在三角形内且位于初晶区外，不一致熔融三元化合物；(2)结晶过程 2 点 位于 A 初晶区，在 AS 连线上，结晶产物为 A 、 S3 点 位于 A 初晶区，在 BCS 内，结晶产物为 B 、 C 、 S (3) 5 点 冷却过程 6 点 冷却过程 12 、解：(1) S1 不一致熔融二元化合物，高温稳定，低温分解 S2 一
17、致熔融二元化合物 S3 不一致熔融二元化合物，低温稳定，高温分解(2) 见图 (3) E1 ，过渡点，E2 ，单转熔点， E3 ，过渡点， E4 ，低共熔点， E5 ，低共熔点，(4)(5)在 E5 点出现液相，在 N 点所在温度完全熔融。 16 、解：(1) k 点开始出现液相，温度为 1455 ,连接 3k 交 CaO-C 3S 线于 6 点 ,线段长度可直接量取；(2)急冷好， k 点将进行转熔过程 L +C 3SC2S +C3A 这样 C3S 量会减少，急冷使转熔过程来不及进行，从而提高 C3S 含量； (3)AS2与 CaCO3配料，不能得到 3 点矿物组成 3 点组成 66CaO
18、1.179mol 26SiO 2 0.433mol 8Al203 0.078mol 化成 mol% 69.76% 25.62% 4.62% SiO2 mol%/Al203 mol%=5.55 题目中组成点 Al 203 2SiO2 2H2O 与 CaCO3配料， SiO 2 mol%/Al203 mol%=2 ：1 二者比较， SiO 2 量不够，所以需加入 SiO 2 。 设配料 100g ，含 66g CaO ， 26g SiO 2 ， 8g Al 203 66g CaO 化成 CaCO3量 66/56 100=117.86g 8g Al203 化成 Al 203 2SiO2 2H2O 量
19、 8/102 258=20.24g AS2 2H2O 提供 SiO 2 8/102 2 60=9.41g 还需 SiO 2 量 20.24-9.41=10.83g CaCO3 wt%=79.14% ，AS 2 2H2O wt%=13.59% ， SiO 2 wt%=7.27% 17 、解：(1)该点位于NC 3S6 -NCS 5 -SiO2 中， Q 点附近 -CS 初晶区 对应无变量点 H 点 1:3:6+ -石英 +L 1:1:5 配料在 827 熔化，完全熔化为 1050 左右 (2)加热到 1050 L -CS 1000 L1:3:6+ -鳞石英 900 L1:3:6+ -石英 800
20、 加热到 800 时未熔化，冷却到 800 时三个晶相 1:3:6 1:1:5 (3)NC3S6 加热是不一致熔融，加热分解 1:3:6 析晶，先析出 -CS ， -CS -CS ， RQ 线上 L+ -CS1:3:6 1:3:6 加热到 RQ 界线与 CS-1:3:6 交点温度开始熔化(1050 左右）分解出-CS 18 、解：组成点确定下来，图中 M 点， MS-M 2 Al 2S35 -SiO2 对应无变量点 1 点(1355 ）加热该组成点，于 1 点开始出现液相，液相组成点在 MS 与 SiO 2 界线上移动，固相组成点在 MS-SiO 2 连线上变化，以 M 点为支点连成杠杆，当
21、L%=35% 时，对应温度 1390 ， L%=45% 时，对应温度 1430 ，烧成温度范围为 1390 1430 。 19 、解： 50%AS 2 30%KAS6 20%SiO2 组成点在 QWD 中 3 点， 3 点位于初晶区，对应 E 点结晶结束 985 L SiO 2 +A3S2 + KAS 6 ，加热组成为 3 物质，于 E 点开始出现液相 升温于 1250 时，固相中有 SiO 2 A3S2 及 L 相，液相组成点在莫来石与石英界线上（与 1250 等温线交点），固相组成点在 SiO 2 与 A3S2 连线上，用杠杆规则计算。 20 、解： 40%A 3S2 + 6% 液相 原始
22、组成点在 A3S2 初晶区，在 A3S2 组点与 E 点连线上，在图中 12 点附近，过原始组成点做 SiO 2 -K20-Al203 各边平行线，确定出 K2O 、 SiO 2 、Al 203百分含量 K20: wt%=4.12% Al203 : wt%=27.06% SiO2: wt%=68.82% 长石 K2O Al203 6SiO2 (94+102+360=556) 仅从长石中获得 K2O 100gK2O: 4.12g Al203: 27.06g SiO2: 68.82g 4.12gK2O 化成长石 4.12/94 556=24.34g 24.34g 长石提供 Al203 4.47g
23、SiO2 15.79g 另需加 Al203: 27.06-4.47=22.59g SiO2: 68.82-15.79=53.03g 长石 wt%= =24.35 第六章答案2、解：扩散的基本推动力是化学位梯度，只不过在一般情况下以浓度梯度的方式表现出来；扩散是从高化学位处流向低化学位处，最终系统各处的化学位相等。如果低浓度处化学势高，则可进行负扩散，如玻璃的分相过程。3、解：看成一维稳定扩散，根据菲克第一定律 扩散系数宏观表达式 D=D0exp(-Q/RT)D0=0.3410-14m2/sQ=4.5kcal/mol=4.51034.1868J/mol=1.85104J/molR=8.314J/
24、mol?K， T=300+273=573KD=0.3410-14exp(-3.88)=0.3410-140.02=6.810-17m2/scx=2.51017/10-6=2.51023c2=cx-2.941019=2.510234、解：20 个 Fe 的晶胞体积：20a 3m3 ， 30 个 Fe 的晶胞体积：30a 3m3浓度差： J=1.021019 个/S?m 21 个晶胞面积 a2， n=Jx60a2=82 个5、解：根据恒定源扩散深度要得到两倍厚度的渗碳层，需 4h。6、解：不稳定扩散中恒定源扩散问题 已知 x 不变，D1t1=D2t2 已知 D1， D2，t1，则可求 t2=480
25、s7、解：不稳定扩散恒定源半无限扩散 已知 x=10-3cm，D，求解 t=1.25105s=34.7h8、解：(1) D=D 0exp(-Q/RT)T=563+273=836K 时，D=310-14cm 2/sT=450+273=723K 时，D=1.010 -14cm2/s代入上式可求 Q=48875J，D0=3.3910 -15cm2/s10、解：晶界扩散 Dgb=2.00210-10exp(-19100/T)体扩散 DV=1.0010-4exp(-38200/T)T 增大，exp(-19100/T) 减小， Dgb 减小，D V 减小；T 减小，exp(-19100/T) 增大， Dg
26、b 增大，D V 增大；计算有 T=1455.6K Dgb= DVT1455.6K 时，D gb DV，低温时，晶界扩散占优。11、解：T=800+273=1073K 时D=0.0079exp(-83600/RT)=6.7710-7cm2/sD=0.21exp(-141284/RT)=2.110-8 cm2/sD D扩散介质结构对扩散有很大影响，结构疏松，扩散阻力小而扩散系数大，体心较面心疏松；-Fe 体心立方，-Fe 面心立方。13 解：离子晶体一般为阴离子作密堆积，阳离子填充在四面体或八面体空隙中。所以阳离子较易扩散。如果阴离子进行扩散，则要改变晶体堆积方式，阻力大。从而就会拆散离子晶体的
27、结构骨架。14 解：固体表面质点在表面力作用下，导致表面质点的极化、变形、重排并引起原来的晶格畸变，表面结构不同于内部，并使表面处于较高的能量状态。晶体的内部质点排列有周期性，每个质点力场是对称的，质点在表面迁移所需活化能较晶体内部小，则相应的扩散系数大。同理，晶界上质点排列方式不同于内部，排列混乱，存在着空位、位错等缺陷，使之处于应力畸变状态，具有较高能量，质点在晶界迁移所需的活化能较晶内小，扩散系数大。但晶界上质点与晶体内部相比，由于晶界上质点受两个晶粒作用达到平衡态，处于某种过渡的排列方式，其能量较晶体表面质点低，质点迁移阻力较大因而 D 晶界0 ,T m0，必须过冷对吸热过程如蒸发，熔
28、融 则 T0，必须过热.解：均匀成核在均匀介质中进行，在整体介质中的核化可能性相同，与界面，缺陷无关非均匀成核在异相界面上进行，如容器壁，气泡界面或附着于外加物（杂质或晶核剂）7.解:8.解:9.解:10.解:11 解：12 解：r 相同时 G1G2G3T1T2T313 解:斯宾纳多分解，是由于组成起伏引起的热力学上的不稳定性产生的，又称不稳定分解两种相变机理的主要差别成核 - 生长机理 斯宾纳多机理 1 、温度不变时，第二相组成不随时间而改变 1 、组成发生连续的变化，直至达到平衡为止 2 、成核相与基质之间的界面始终是清除的 2 、界面起初是很散乱的，最后才明显起来 3 、平衡相的尺寸和位
29、置存在着混乱倾向 3 、相的尺寸和分布有一定的规律性 4 、第二相分离成孤立的球形颗粒 4 、第二相分离成有高度连续性的非球形颗粒 5 、分相所需时间长，动力学障碍大 5 、分相所需时间极短，动力学障碍小 14 解：登山扩散-负扩散，爬坡扩散，扩散的结果是增大浓度梯度。15.解：在后期是无法区分的。但观察整个相变过程的变化情况可以区分。对于成核-生长机理的相变，在相分离早期，由于新相核的产生必须达到临界尺寸，因此在形态上就看不到同相之间的连接性，新相倾向于以球形析出。在相分离早期，系统出现孤立的分立颗粒。在中期，颗粒产生聚结，在后期，可能呈现高度的连续性。斯宾纳多分解可由微小的成分波动产生，在
30、相变初期不必形成明显的新相界面，系统中各组分之间逆浓度梯度方向进行登山扩散，促进了组成的波动。因此，其分解产物组织没有固定的周期性，但存在着高度的连续性。这样，就可以用小角度 x-ray 散射方法研究相变组织，用场离子显微镜加原子探针技术研究早期斯宾纳多分解及有序化。还可以用电子显微镜对等温下相生长随时间变化进行观察。第九章固相反应答案1.解：（a）1 反应物是半径为 R0 的等径球粒 B,x 为产物层厚度。2.反应物 A 是扩散相，即 A 总是包围着 B 的颗粒，且 A，B 同产物 C 是完全接触的，反应自球表面向中心进行3.A 在产物层中的浓度梯度是线性的，且扩散截面积一定。（b）整个反应
31、过程中速度最慢的一步控制产物生成 D 小的控制产物生成，即 DMg2+小，Mg2+扩散慢，整个反应由 Mg2+的扩散慢，整个反应由 Mg2+的扩散控制。2 .解：（1）将重量增量平方对 t 做图，呈抛物线关系，则符合 X2=kt3.解:代入 T=1400 G=10% t=1hQ=50kcal/mol求得 k 及 c c=3.3510 -7代入杨德方程 T=1500 t=1h 4h 求出 G=0.0999 0.1930 5 解：根据表 9-1 （P324P325）部分重要的固相反应动力学方程及图 9-18 各种类型反应中 G-t/t0.5 曲线 分析G50%，G-t 小于线性规律，是由扩散控制的
32、反应，G 2=kt将 T1 =451，T 2=493G1=G，G 2=10G，代入求得 Q6. 解：（1）已知 t=1h，G=0.15 求 G=100% t=？（2）影响扩散的因素： 减小粒度 采用活性反应物，如 Al2O3?3H2O 适当加压等等8 .解：选择 MgCO3 或 Mg(OH)2 及 Al2O3?3H2O 较好。其活性较高。这些原料在反应中进行热分解和脱水，获得具有较大比表面和晶格缺陷的初生态或无定形物质从而提高了反应活性，加剧了固相反应的进行第十章烧结答案1.解: 烧结的推动力从广义上讲是化学位移梯度,具体的是系统的表面能 主要以流动传质,扩散传质,气象传质,溶解 - 沉淀方式
33、推动物质迁移。 其中：固相烧结中传质机理：(1) 流动传质 (2) 扩散传质 (2) 气相传质液相烧结中的传质机理 (1) 流动传质 (2) 溶解-沉淀2.解：烧结过程是经过成型的固体粉状颗粒在加热到低于熔点温度的温度下,产生颗粒粘结；通过物质传递,使成型题逐渐变成具有一定几何形状和性能的整体的过程。 烧结初期：颗粒仅发生重排和键和,颗粒和空隙形状变化很小,颈部相对变化 x/r0.3 ,线收缩率小于 0.06 。 烧结中期:(1) 烧结中期,颈部进一步扩大,颗粒变形较大,气孔由不规则的形状逐渐变成由三个颗粒包围的,近似圆柱形的气孔,且气孔是联通的。 (2) 晶界开始移动,颗粒正常长大。与气孔接
34、触的颗粒表面为空位源,质点扩散以体积扩散和晶界扩散为主而扩散到气孔表面,空位返乡扩散而消失。 (3)坯体气孔率降为 5%左右,收缩达 90%。 烧结末期：(1) 进入烧结末期,气孔封闭,相互孤立,理想情况为四个颗粒包围,近似球状。 (2) 晶粒明显长大,只有扩散机理是重要的,质点通过晶界扩散和体积扩散,进入晶界间近似球状的气孔中。 (3) 收缩率达 90100%, 密度达理论值的 95% 以上。 3.解： a,d 能使烧结体强度增大,而不会产生肧体宏观上的收缩。应为这两种物质传递仅涉及肧体表面形状的变化,而并没有涉及到肧体内部气孔体积的变化。这样,陪体表面颗粒间接触面积增大,粘附力增加,从而使
35、烧结体强度增大,但不产生肧体宏观上的收缩。 4.解：粉料立方体 1mm=10-4cm1cm3 压块中有 1/（10 -4） 3=1012个颗粒 最初表面能=6*（10 -4） 2*1000erg/cm3*1012个/cm 3=6*107erg/cm3最后晶界能=1/2*6 *（10 -4） 2*550erg/cm3*1012个/cm 3=1.65*107 erg/cm3推动力 D=6*107erg/cm3-1.65*107erg/cm3 =5.35*107 erg/cm35.解： 初次再结晶 晶粒长大 二次再结晶推动力来源基质塑性变形而储存于基质中的能量 晶界过剩的界面能推动力大小 小 0.5
36、1cal/g 较大 很大在陶瓷系统中重要性影响不大 关键 尽量避免6.解：延长烧结时间一般都为不同程度地促使烧结完成,但对粘性流动机理的烧结较为明显,而对体积扩散和表面扩散机理影响较小。对体积扩散和表面扩散,低温下以表面扩散为主,高温下以体积扩散为主,而表面扩散并不改变为肧体的致密度,因此,可适当延长高温烧结时间。另外,在烧结后期,不合理的延长烧结时间,有时会加剧二次再结晶作用,反而得不到充分致密的制品。 7.解：P=g(1/r 1+1/r2) P=0.8 大气压 g=280 达因/厘米 r 1=5m 求 r29.解：线收缩率：1200,对 NiO 和 Cr2O3粉末,其则可求出 K1473,
37、同理,可求出 K1673,代入上式,即可求出式中 g=600erg/cm2,=0.59 T=1473K,1673K,r=0.5m 10.解:(1) 晶粒的大小取决于起始晶粒的大小,烧结温度和烧结时间 (2) 防止二次再结晶引起的晶粒异常长大 11.解：二次再结晶发生后,由于个别晶粒异常长大,气孔进入晶粒内部,成为孤立闭气孔,不易排除,使烧结速率降低甚至停止,肧体不再致密；加之大晶粒的晶界上有应力存在,使其内部易出现隐裂纹,继续烧结时肧体易膨胀而开裂,使烧结体的机械,电学性能下降。 12.解：常规烧结过程主要是基于颗粒间的接触与键合,以及在表面张力推动下物质的传递过程。其总体的推动力由系统表面能
38、提供。这就决定了其致密化是有一定限度的。常规条件下坯体密度很难达到理论密度值。对于特种烧结,它是为了适应特种材料对性能的要求而产生的。这些烧结 过程除了常规烧结中由系统表面能提供的驱动力之外,还由特殊工艺条件增加了系统烧结的驱动力,因此提高了坯体的烧结速率,大大增加了坯体的致密化程度。例如热压烧结,它是加压成型与加压烧结同时进行的一种烧结工艺。由于同时加温加压,有利于粉末颗粒的接触、扩散和流动等传质过程,降低了烧结温度和烧结时间,抑制了晶粒的长大。其容易获得接近理论密度、气孔率接近零的烧结体。 13.解：(1) 对 FeO,易形成负离子过剩型非化学计量化合物,其缺陷反应式为： 另外,在 MgO
39、 的烧结中是正离子起扩散起控制作用的烧结过程,因而氧气氛和氧分压较高是有利的。 (2) 烧结氧化铝 Al2O3时,由于氢原子半径很小,扩散系数较大,易于扩散而有利于闭气孔的清除；而原子半径大的氮则由于其扩散系数较小难于扩散而阻碍烧结。 14.解：由 D0=0.1m 和 t=30min,D=3D0=0.3m 可得：D 2-D02=kt K=0.08/30m 2/min D=1m,1 2-(0.1)2=kt=0.08/30t t=371.25min 第十一章 腐蚀与防护答案1 名词解释及符号意义 全面腐蚀 局部腐蚀 点腐蚀 晶间腐蚀 应力腐蚀 腐蚀疲劳 涡流腐蚀 缝隙腐蚀 KISCC d a/dt
40、全面腐蚀：是常见的一种腐蚀,是指整个金属表面均发生腐蚀,它可以是均匀的也可以是不均匀的。全面腐蚀一般属于微观电池腐蚀。 局部腐蚀：腐蚀作用集中在某一定的区域内,而金属的其余部分几乎没有发生腐蚀。主要有点腐蚀(孔腐蚀) 、缝隙腐蚀、晶间腐蚀、选择腐蚀 ,应力腐蚀、腐蚀疲劳、湍流腐蚀等。 点腐蚀：金属的大部分表面不发生腐蚀或腐蚀很轻微,但在局部地方出现腐蚀小孔并向深处发展的一种腐蚀破坏形式。 晶间腐蚀：是金属材料在特定的腐蚀介质中沿着材料的晶界发生的一种局部腐蚀。这种腐蚀是在金属(合金) 表面无任何变化的情况下,使晶粒间失去结合力,金属强度完全丧失,导致设备突发性破坏。 应力腐蚀：(英文缩写 SC
41、C,stress corrosion crack) 是指金属材料在特定腐蚀介质和拉应力共同作用下发生的脆性断裂。 腐蚀疲劳：在腐蚀介质和交变应力共同作用下而引起的材料或构件的破坏。 涡流腐蚀：腐蚀性流体与金属间相互运动引起的金属加速破坏。 缝隙腐蚀：浸在腐蚀介质中的构筑物,由于金属与金属之间或金属与非金属之间形成缝隙,而缝隙中又可进入并存留住腐蚀介质,从而使缝隙内部产生加速腐蚀的现象。 K ISCC ： 一般认为当拉伸应力低于某一个临界值时,不再发生断裂破坏,这个临界应力称应力腐蚀开裂门槛值,用 KISCC 或临界应力 th 表示。 d a/dt：表示单位时间内裂纹的扩展量叫应力腐蚀裂纹扩展速
42、率。 2 以不锈钢在充气的 NaCl 溶液中孔腐蚀为例,简述小孔腐蚀的机理。表面带有氧化膜的金属与含有活性氯离子的介质接触时,活性氯离子首选吸附在金属表面氧化膜的某些部位。当金属的电位达到孔蚀电位时,在氧化膜或钝化膜的薄弱点,如在晶界、位错露头、外来原子在点阵中的夹杂和氧化膜的应力裂纹处,或者由于竞争吸附的结果使金属表面的吸附氧被氯离子取代,或由于电场强度使氯离子获得足够能量,使其穿过氧化膜的薄弱部分,从而使氧化膜受到局部破坏并使金属发生局部的阳极溶解,于是开始形成蚀孔。在蚀孔开始形成之前有一段很长的孕育期,有的可长达几个月甚至几年,而一旦蚀孔形成之后,它的生长却是一个自催化过程,以不断增长的速度穿透金属。 3 为提高 18Cr-9Ni 不锈钢的抗点蚀性能 ,可在钢中加入哪些元素?增加铬和镍含量,加入钼等。
