材料基礎計算題

2022-12-28 04:12:03 字數 1763 閱讀 9948

[玻璃]

有兩種不同配比的玻璃,其組成如下:

試用玻璃結構引數說明兩種玻璃高溫下粘度的大小?

解:1#玻璃:na2o/ al2o3=10/12<1,所以al3+在玻璃中起網路變性離子的作用(1分)

r1=(10+12*3+78*2)/78=2.59 x1=2*2.59-4=1.18 y1=4-1.18=2.82 (3分)

2#玻璃:na2o/ al2o3=20/6>1,所以al3+在玻璃中起網路形成離子的作用(1分)

r2=(20+6 *3+74*2)/(74+6*2)=2.16 x2=2*2.16-4=0.32 y2=4-0.32=3.68(3分)

因而y1r2 即2#玻璃橋氧分數大於1#, o/si比小於1#玻璃,所以在高溫下1#熔體黏度小於2#. (2分)

氧化鋁瓷件中需要被銀,已知1000℃時γ(al2o3(s))=1.0×10-3n/m,γ(ag (l))=0.92×10-3n/m, γ(ag (l) /al2o3(s))=1.

77×10-3n/m,問液態銀能否濕潤氧化鋁瓷件表面?用什麼方法改善它們之間的濕潤性?(10分)

解:由於γsv=γsl+γlvcosθ ∴cosθ= -0.84 ∴θ= 147°﹥90° (4分)

∴液態銀不能濕潤氧化鋁瓷件表面,但可以通過降低γsl使其小於γsv,從而達到濕潤的目的。

方法:加入一些金屬降低γsl(2分)。必須現將陶瓷表面磨平並拋光(2分)。保持陶瓷表面清潔,去除吸附膜(2分)。

5. mgo具有nacl結構。根據o2-半徑為0.

140nm和mg2+半徑為0.072nm,計算球狀離子所佔據的體積分數和計算mgo的密度。並說明為什麼其體積分數小於74.

05%?(10分)

解:在mgo晶體中,正負離子直接相鄰,a0=2(r++r-)=0.424(nm)

體積分數=4×(4π/3)×(0.143+0.0723)/0.4243=68.52%

密度=4×(24.3+16)/[6.023×1023×(0.424×10-7)3]=3.5112(g/cm3)

mgo體積分數小於74.05%,原因在於r+/r-=0.072/0.

14=0.4235>0.414,正負離子緊密接觸,而負離子之間不直接接觸,即正離子將負離子形成的八面體空隙撐開了,負離子不再是緊密堆積,所以其體積分數小於等徑球體緊密堆積的體積分數74.

05%。

1. 試述晶體結構中點缺陷的型別。以通用的表示法寫出晶體中各種點缺陷的表示符號。

試舉例寫出cacl2中ca2+置換kcl中k+或進入到kcl間隙中去的兩種點缺陷反應表示式。(15分)

答:晶體結構中的點缺陷型別共分為:間隙原子、空位和雜質原子等三種。(5分)

在mx晶體中,間隙原子的表示符號為mi或xi;(2分)

空位缺陷的表示符號為:vm或vx。(2分)

如果進入mx晶體的雜質原子是a,則其表示符號可寫成:am或ax(取代式)以及ai(間隙式)。(2分)

當cacl2中ca2+置換kcl中k+而出現點缺陷,其缺陷反應式如下:

2分)cacl2中ca2+進入到kcl間隙中而形成點缺陷的反應式為:

2分)5 非化學計量氧化物tio2-x的製備強烈依賴於氧分壓和溫度:(a)試列出其缺陷反應式。(b)求其缺陷濃度表示式。(10分)

解:非化學計量氧化物tio2-x,其晶格缺陷屬於負離子缺位而使金屬離子過剩的型別。

(a)缺陷反應式為:

2ti ti-1/2o2→2titi』+v o..+3oo

oo→2e′+o2↑

(b)缺陷濃度表示式:

[ v]

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