無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)考研復(fù)習(xí)

1、第一章、晶體結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)1、晶體的基本概念晶體的本質(zhì)：質(zhì)點(diǎn)在三維空間成周期性重復(fù)排列的固體，或者是具有格子構(gòu)造的固體。晶體的基本性質(zhì)：結(jié)晶均一性、各向異性、自限性、對(duì)稱性、最小內(nèi)能性。對(duì)稱性：同一晶體中，晶體形態(tài)相同的幾個(gè)部分（或物理性質(zhì)相同的幾個(gè)部分）有規(guī)律地重復(fù)出現(xiàn)?？臻g格子的要素： 結(jié)點(diǎn)空間格子中的等同點(diǎn)。 行列結(jié)點(diǎn)沿直線方向排列成為行列。結(jié)點(diǎn)間距相鄰兩結(jié)點(diǎn)之間的距離；同一行列或平行行列的結(jié)點(diǎn)間距相等。面網(wǎng)由結(jié)點(diǎn)在平面上分布構(gòu)成， 任意兩個(gè)相交行列便可以構(gòu)成一個(gè)面網(wǎng)。平行六面體：結(jié)點(diǎn)在三維空間的分布構(gòu)成空間格子，是空間格子的最小體積單位。2、晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性決定宏觀晶體外形的對(duì)稱性。3、對(duì)稱

2、型 （點(diǎn)群）： 一個(gè)晶體中全部宏觀對(duì)稱要素的集合。宏觀晶體中只存在 32 種對(duì)稱型4、對(duì)應(yīng)七大晶系可能存在的空間格子形式：14 種布拉維格子三斜：簡單； 單斜：簡單、底心 ；正交：簡單、底心、體心、面心； 三方：簡單r四方：簡單、體心； 六方：簡單 ；立方：簡單、體心、面心；p（簡單點(diǎn)陣）1（體心點(diǎn)陣）c（底心點(diǎn)陣）f（面心點(diǎn)陣）底心點(diǎn)陣：a（100） b （010） c（001）面心立方晶系中對(duì)應(yīng)的密排面分別為（ 111） ;體心立方（110） ;六方晶系（ 0001）低指數(shù)晶面間距較大，間距越大則該晶面原子排列越緊密。高指數(shù)則相反5、整數(shù)定律：晶面在各晶軸上的截距系數(shù)之比為簡單整數(shù)比。6、

3、宏觀晶體中獨(dú)立的宏觀對(duì)稱要素有八種：1 2 3 4 6 i m 4空間點(diǎn)陣：表示晶體結(jié)構(gòu)中各類等同點(diǎn)排列規(guī)律的幾何圖形?；蚴潜硎揪w內(nèi)部結(jié)構(gòu)中質(zhì)點(diǎn)重復(fù)規(guī)律的幾何圖形?？臻g點(diǎn)陣有，結(jié)點(diǎn)、行列、面網(wǎng)、平行六面體空間點(diǎn)陣中的陣點(diǎn)，稱為結(jié)點(diǎn)。7、晶胞：能充分反映整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)特征最小結(jié)構(gòu)單位。晶胞參數(shù)：表征晶胞形狀和大小的一組參數(shù)（ a0、b0、c0, a、3、丫）與單位平行六面體相對(duì)應(yīng)的部分晶體結(jié)構(gòu)就稱為晶胞。 因此， 單位平行六面體的大小與形狀與晶胞完全一樣，點(diǎn)陣常數(shù)值也就是晶胞常數(shù)值。晶胞與單位平行六面體的關(guān)系： （1） 晶胞與相應(yīng)的單位平行六面體是同形等大的；（2） 晶胞是由實(shí)在的具體質(zhì)點(diǎn)組成的

4、，單位平行六面體是由不具有任何物理、化學(xué)特性的幾何點(diǎn)構(gòu)成。8、空間群：在一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)中所存在的一切對(duì)稱要素（宏觀和微觀）的集合（只存在230種空間群） 在微觀對(duì)稱操作中都包含有平移動(dòng)作9、正交晶系中（110）面必平行于c軸，晶面與某主晶軸平行，則他與該軸相交于8,在立方晶系中，相同指數(shù)的晶面，晶相必定相互垂直。10、鮑林規(guī)則只適用于離子晶體。11、決定晶體結(jié)構(gòu)的因素：化學(xué)組成、質(zhì)點(diǎn)相對(duì)大小、極化性質(zhì)12、同質(zhì)多晶：化學(xué)組成相同的物質(zhì)，在不同的熱力學(xué)條件下形成結(jié)構(gòu)不同的晶體的現(xiàn)象13、類質(zhì)同晶：化學(xué)組成相似或相近的物質(zhì)，在相同的熱力學(xué)條件下， 形成的晶體具有相同的結(jié)構(gòu)14、配位數(shù)：配合物中是指與

5、中心離子直接成鍵的配位原子的數(shù)目單質(zhì)中：一個(gè)原子的最鄰近的質(zhì)點(diǎn)數(shù)“cn”離子晶體中：最鄰近的異號(hào)離子數(shù)目。（因?yàn)檎?fù)離子交錯(cuò)排列，故正負(fù)離子cn不一定相等）15、尖晶石結(jié)構(gòu)：ab2o4型晶體以尖晶石為代表，式中 a為2價(jià)，b為3價(jià)正離子。尖晶 石（mgal2o4 ）結(jié)構(gòu)屬于立方晶系，空間群 fd3m, （32個(gè)o2-面心立方密堆時(shí)有 64個(gè)四面 體間隙，32個(gè)八面體間隙，b3+離子占據(jù)八面體空隙，但 a2+, b3+占據(jù)間隙只有24個(gè)， 空隙很多，且 a2+都占據(jù)四面體空隙，共 8個(gè)8/64=1/8四面體間隙。b3+都占據(jù)八面體間隙，共 16個(gè)，16/32=1/2八面體間隙。16、反尖晶石結(jié)構(gòu)

6、：屬于立方晶系，其中氧離子可以看成是按立方緊密堆積排列，二價(jià)陽離子a填充在八面體空隙中，三價(jià)陽離子b 一半填充在八面體空隙中，一半填充在四面體空隙中。17、螢石（caf2）型結(jié)構(gòu)：立方晶系，點(diǎn)群m3m,空間群fm3m , ca2+位于立方晶胞的頂點(diǎn)及面心位置，形成面心立方堆積，f填充在八個(gè)小立方體的體心。cn+=8,形成立方配位多面體caf8。cn-=4,形成fca4四面體，f占據(jù)ca2+離子堆積形成的四面體空隙的 100%?；騠作簡單立方堆積，ca2+占據(jù)立方體空隙的一半。晶胞分子數(shù)為4。18、為什么立方晶系中存在原始格子、面心格子、體心格子、而無底心格子？若在立方晶系中，在立方格子中的一對(duì)

7、面的中心安置結(jié)點(diǎn)，則完全不符合。等軸晶系具有4l3的對(duì)稱特點(diǎn)，所以不可能存在。19、宏觀晶體中進(jìn)行對(duì)稱操作時(shí)，晶體的中心點(diǎn)是不動(dòng)的，微觀對(duì)稱要素的核心是平移軸。20、“nacl （氯化鈉）型晶體（堿土金屬鹵化物，堿土金屬氧化物）：晶胞參數(shù)的關(guān)系是a=b=c.!a= 戶丫 =90。，點(diǎn)群 m3m,空間群fm3m。為面心立方格子。 cl-離子（較大）按面心立方密堆積排列，na+離子（小）位于由 cl-離子所構(gòu)成的八面體空隙，正負(fù)離子的配位數(shù)都為 6。晶胞內(nèi)分子數(shù)為421.cscl型結(jié)構(gòu)：cscl屬于立方晶系，點(diǎn)群 m3m,空間群pm3m,結(jié)構(gòu)中正負(fù)離子作簡單 立方堆積，配位數(shù)均為 8,晶胞分子數(shù)為

8、122.金剛石的結(jié)構(gòu)是立方面心，空間群fd3m , c的配位數(shù)是4,彼此以共價(jià)鍵結(jié)合形成四面體結(jié)構(gòu)，由于存在鍵長，無法密堆排列，故不能說c按立方密堆排列。24、“caf2 （螢石）型結(jié)構(gòu)”：面心立方格子ca位于立方晶胞的頂點(diǎn)及面心位置，形成面心立方堆積，f-填充在八個(gè)小立方體的體心，即所有的四面體空隙。ca的配位數(shù)為8, f的配位數(shù)為4。晶胞分子數(shù)為425、以nacl晶胞為例，試說明面心立方緊密堆積中的八面體和四面體空隙的位置和數(shù)量。答：以nacl晶胞中（001）面心的一個(gè)球（cl-離子）為例，它的正下方有1個(gè)八面體空隙（體心位置），與其對(duì)稱，正上方也有1 個(gè)八面體空隙；前后左右各有1 個(gè)八面

9、體空隙（棱心位置）。 所以共有 6 個(gè)八面體空隙與其直接相鄰，由于每個(gè)八面體空隙由 6 個(gè)球構(gòu)成，所以屬于這個(gè)球的八面體空隙數(shù)為6x 1/6=1。在這個(gè)晶胞中，這個(gè)球還與另外2個(gè)面心、1個(gè)頂角上的球構(gòu)成4 個(gè)四面體空隙（即 1/8 小立方體的體心位置）；由于對(duì)稱性，在上面的晶胞中， 也有 4 個(gè)四面體空隙由這個(gè)參與構(gòu)成。 所以共有 8 個(gè)四面體空隙與其直接相鄰， 由 于每個(gè)四面體空隙由4個(gè)球構(gòu)成，所以屬于這個(gè)球的四面體空隙數(shù)為8x 1/4=2。26、金紅石屬于四方晶系，點(diǎn)群4/mmm ,空間群p4/mnm ,結(jié)構(gòu)中o2-離子作變形的六方最緊密堆積，ti4+離子在晶胞頂點(diǎn)及體心位置，ti4+離子

10、的配位數(shù)是 6,形成tio6八面體。o2-離子的配位數(shù)是 3,形成oti3平面三角單元。ti4+填充八面體空隙的1/2。晶胞中 tio2的分子數(shù)為2。整個(gè)結(jié)構(gòu)可以看作是由2套ti4+的簡單四方格子和4套o(hù)2-的簡單四方格子相互穿插而成。27、硅酸晶體中，si o 鍵既有離子性又有共價(jià)性。28、硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)的共同特點(diǎn)：（ 1） 構(gòu)成硅酸鹽晶體的基本結(jié)構(gòu)單元 sio4 四面體。 si-o-si鍵是一條夾角不等白折線，一般在 145o左右。（2） sio4四面體的每個(gè)頂點(diǎn)，即o2-離子最多只能為兩個(gè)sio4 四面體所共用。 （ 3 ） 兩個(gè)相鄰的 sio4 四面體之間只能共頂而不能共棱或共面連接。

11、（4） sio4四面體中心的si4+離子可部分地被a13+所取代。29、硅酸鹽晶體:（1）島狀：sio4四面體以孤島狀存在，各頂點(diǎn)之間并不互相連接，每個(gè)o2-側(cè)與1個(gè)si4+連接，另一側(cè)與其它金屬離子相配位使電價(jià)平衡。結(jié)構(gòu)中 si/o比為1: 4。（鎂橄欖石） （ 2 ）鏈狀：硅氧四面體通過共用的氧離子相連接，形成向一維方向無限延伸的鏈。依照硅氧四面體共用頂點(diǎn)數(shù)目的不同，分為單鏈和雙鏈兩類。（輝石類，如透輝石、頑火輝石等）（ 3）組群狀結(jié)構(gòu)：2 個(gè)、 3 個(gè)、 4 個(gè)或 6 個(gè) sio4 四面體通過共用氧相連接形成單獨(dú)的硅氧絡(luò)陰離子團(tuán)，（綠寶石、堇青石）。（ 4 ）層狀結(jié)構(gòu)：每個(gè)硅氧四面體通過

12、3 個(gè)橋氧連接，構(gòu)成向二維方向伸展的六節(jié)環(huán)狀的硅氧層（高嶺石、蒙脫石）（ 5 ）架狀結(jié)構(gòu)：硅氧四面體的每個(gè)頂點(diǎn)均為橋氧，硅氧四面體之間以共頂方式連接，形成三維“骨架”結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)的重復(fù)單元為 sio2 ，（石英族）30、高嶺石的結(jié)構(gòu)特征：二層型二八面體。蒙脫石：三層型二八面體層狀中能與硅氧四面體直接配位形成配位八面體的主要是mg 2+、 fe2+、 al 3+、 mn3+在各種層狀硅酸鹽晶體中，晶胞參數(shù)ao b0大致相同第二章、晶體結(jié)構(gòu)缺陷1、缺陷的含義：通常把晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)中周期性勢(shì)場的畸變稱為晶體的結(jié)構(gòu)缺陷。理想晶體：質(zhì)點(diǎn)嚴(yán)格按照空間點(diǎn)陣排列。實(shí)際晶體：存在著各種各樣的結(jié)構(gòu)的不完整性。2、熱缺

13、陷亦稱為本征缺陷，是指由熱起伏的原因所產(chǎn)生的空位或間隙質(zhì)點(diǎn)（原子或離子）肖特基 （ schottky） 缺陷： 能量較大的原子遷移到晶體表面正常結(jié)點(diǎn)位置，在內(nèi)部留下空位，這種缺陷叫肖特基缺陷。 為保持電中性， 正、 負(fù)離子空位是成對(duì)產(chǎn)生的，伴隨有晶體體積的增加。弗侖克爾（frenker）缺陷：熱振動(dòng)中，能量較大的原子離開平衡位置進(jìn)入晶格空隙形成間隙原子而在原來位置上留下空位， 這種缺陷叫弗侖克爾缺陷。 間隙原子和空位成對(duì)產(chǎn)生， 晶體體積不變。3、組分缺陷（補(bǔ)償缺陷）：在不等價(jià)置換的固溶體中，為保持晶體的電中性，在原來結(jié)構(gòu)的結(jié)點(diǎn)位置產(chǎn)生空位， 也可能在原來沒有結(jié)點(diǎn)的位置嵌入新的質(zhì)點(diǎn)， 由此產(chǎn)生的

14、缺陷稱為組分缺陷。組分缺陷類型（ 1 ）高價(jià)置換低價(jià)：陽離子出現(xiàn)空位陰離子進(jìn)入間隙（ 2 ）底價(jià)置換高價(jià)：陰離子出現(xiàn)空位陽離子進(jìn)入間隙4、非化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)缺陷：指組成上偏離化學(xué)中的定比定律所形成的缺陷。它是由基質(zhì)晶體與介質(zhì)中的某些組分發(fā)生交換而產(chǎn)生。如 fe1xo、 zn1+xo 等晶體中的缺陷。它們的結(jié)構(gòu)缺陷與周圍氣氛的性質(zhì)和壓力的大小有關(guān)形成條件：含有變價(jià)元素，周圍氣氛性質(zhì)壓力發(fā)生變化為了保持非化學(xué)計(jì)量化合物的電中性， 在結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生了間隙離子或空位包括電子缺陷 （通過本征過程產(chǎn)生） 原子缺陷（由電離過程產(chǎn)生）非化學(xué)計(jì)量化合物的缺陷反應(yīng)方陽離子缺位型m1-yx 1/2x2（g） = 2h +

15、vm + xx如：fe1-xo（可以看作是 fe2o3在feo中的固溶體，三個(gè) fe2+被兩個(gè)fe3+和一個(gè)空位所代替）2feo+1/2o2（g） = 2fefe +vfe +3oo 1/2o2（g） = 2h +vfe +oo （鐵 離子空位帶負(fù)電，為了保持電中性，兩個(gè)電子空穴被吸引到其周圍。）陰離子缺位型mx1-y （可以看作是三價(jià)鈦在四價(jià)鈦中的固溶體）xx =2ez + vx ,+ 1/2x2（g） t如：tio2-x 2tio2 1/2o2（g） =2titi / + vo , + 3oo oo= 2ez + vo ,+ 1/2o2（g） t陽離子間隙型m1+yx （過剩的金屬離子進(jìn)入

16、間隙位置，它帶正電，為了保持電中性，等價(jià)的電子被束縛在間隙正離子周圍）如：zn1+xozno = zni , + 2e + 1/2o2（g） t陰離子間隙型mx1+y （可以看作是u3o8 在 uo2 中的固溶體，負(fù)離子進(jìn)入間隙，為了保持電中性，引入電子空穴）如：uo2+x1/2o2 （g） = oi + 2h 5、固溶體：一種組分（溶劑）“溶解”了其他組分（溶質(zhì)）而形成的單一、均勻地晶體固 態(tài)。（ 1 ）按溶質(zhì)原子在溶劑晶格中的位置劃分置換型固溶體：進(jìn)入溶劑晶格中正常格點(diǎn)位置，生成取代（置換）型的固溶體，例如 mgo-cao, pbzro3-pbtio3 等；填隙型固溶體：進(jìn)入溶劑晶格中的間

17、隙位置則生成填隙型固溶體。（ 2 ）按溶質(zhì)原子在溶劑晶體中的溶解度分類連續(xù)固溶體：指溶質(zhì)和溶劑可以按任意比例相互固溶，例如 mgo-nio,al2o3-cr2o3,tho2-wo2,pbzro3-pbtio3 等；有限固溶體： 表示溶質(zhì)只能以一定的限量溶入溶劑， 超過這一限度即出現(xiàn)第二相，例如 mgo-al2o3,mgo-cao,zro2-cao 等。溶質(zhì)原子半徑小和溶劑晶格結(jié)構(gòu)空隙大。 空隙大?。?沸石 caf（2 8 配位） tio2（ 6 配位） mgo（ 4 配位）6、雜質(zhì)缺陷由于外來原子進(jìn)入晶體后而產(chǎn)生的缺陷。這樣形成的固體稱為成為固體溶液，即“固溶體”（固溶體仍是晶體）而化學(xué)計(jì)量化

18、合物不涉及外來原子不是雜質(zhì)缺陷。7、位錯(cuò)概念刃位錯(cuò)：滑移方向與位錯(cuò)線垂直，伯格斯矢量b 與位錯(cuò)線垂直螺位錯(cuò)：滑移方向與位錯(cuò)線平行，伯格斯矢量b 與位錯(cuò)線平行第三章非晶體固體1、熔體的概念：不同聚合程度的各種聚合物的混合物2玻璃形成的熱力學(xué)條件熔融體是物質(zhì)在液相溫度以上存在的一種高能量狀態(tài)。 隨著溫度降低， 熔體釋放能量大小不同，可以有三種冷卻途徑：（ 1 ）結(jié)晶化，即有序度不斷增加，直到釋放全部多余能量而使整個(gè)熔體晶化為止。（ 2 ）玻璃化，即過冷熔體在轉(zhuǎn)變溫度tg 硬化為固態(tài)玻璃的過程。（ 3 ）分相，即質(zhì)點(diǎn)遷移使熔體內(nèi)某些組成偏聚，從而形成互不混溶的組成不同的兩個(gè)玻璃相。 熱力學(xué)條件：玻璃

19、體與晶體內(nèi)能差別不大，結(jié)晶推動(dòng)力小3、容易形成玻璃的物質(zhì)往往具有極性共價(jià)鍵或金屬共價(jià)鍵的鍵型，通常把黏度為1x1012 pa - s對(duì)應(yīng)的溫度，稱為玻璃轉(zhuǎn)化溫度（tg,又稱脆性溫度），而把黏 度為1x108 pa - s對(duì)應(yīng)的溫度，稱為玻璃軟化溫度（ tf）玻璃轉(zhuǎn)變溫度 tg是區(qū)分玻璃與其 他非晶態(tài)固體（如硅膠、樹脂等）的重要特征。 tftg 粘度隨溫度升高而下降4、玻璃網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的4 個(gè)基本參數(shù)x每個(gè)多面體中非橋氧離子的平均數(shù)；y每個(gè)多面體中橋氧離子的平均數(shù)；z網(wǎng)絡(luò)形成離子配位多面體中配位氧離子數(shù)目；硅酸鹽、磷酸鹽熔體，z=4;硼酸鹽熔體， z=3 ；r玻璃中氧離子總數(shù)與網(wǎng)絡(luò)形成離子總數(shù)之比；

20、對(duì)于硅酸鹽熔體，即為o/si比。x + y = z x + y/2 = r 或 x = 2r - z y = 2z - 2r對(duì)于石英玻璃（sio2） : si4+離子配位數(shù) z = 4 , r = o/si = 2 ,則x = 2r - z = 0, y = z - x = 4。結(jié)構(gòu)中所有的氧離子都是橋氧，四面體的所有頂角都被共用，玻璃結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度達(dá)到最大。na2o ?sio2 玻璃 解：z = 4, r = o/si = 3,貝u x = 2r z = 2, y = 2z 2r = 2。在一個(gè)四面體上只有2 個(gè)氧是橋氧，其余2 個(gè)是非橋氧。玻璃結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)強(qiáng)度比石英玻璃差。例 3. 10mol%

21、na2o ? 18mol%cao ? 72mol%sio2 玻璃，求 4 個(gè)基本參數(shù)。解：z = 4; r = （10+ 18 + 72 x 2）/72 = 2.39; x = 2r 4 = 0.78;y = z - x = 4 0.78 = 3.22 5、玻璃的通性可以歸納為以下五個(gè)特點(diǎn)：（ 1 ）各向同性無內(nèi)應(yīng)力存在的均質(zhì)玻璃在各個(gè)方向的物理性質(zhì)（ 2 ）熱力學(xué)介穩(wěn)性 指玻璃具有析晶不穩(wěn)定性與析晶困難導(dǎo)致相對(duì)穩(wěn)定性的統(tǒng)一。（ 3 ）熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化的可逆性與漸變性（ 4 ）熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化時(shí)物理、化學(xué)性質(zhì)隨溫度變化的連續(xù)性（ 5 ）物理、化學(xué)性質(zhì)隨成分變化的連續(xù)性6、動(dòng)力學(xué)條件：析晶分

22、為晶核生成與晶體長大兩個(gè)過程。均態(tài)核化：熔體內(nèi)部自發(fā)成核。非均態(tài)核化：由表面、界面效應(yīng)，雜質(zhì)、或引入晶核劑等各種因素支配的成核過程。晶核生成速率iv是指單位時(shí)間內(nèi)單位體積熔體中所生成的晶核數(shù)目（個(gè) /cm3-s）;晶體生長速率u是指單位時(shí)間內(nèi)晶體的線增長速率（cm/s）。iv與u均與過冷度（tmtm-t）有關(guān)（tm為熔點(diǎn)）。圖312稱為物質(zhì)的析晶特征曲線。由圖可見， iv與u曲線上 都存在極大值。 泰曼認(rèn)為， 玻璃的形成， 是由于過冷熔體中晶核生成最大速率對(duì)應(yīng)的溫度低 于晶體生長最大速率對(duì)應(yīng)的溫度所致。tu-ti溫差越大，則不易析晶，有利于形成玻璃當(dāng)晶體混亂地分布于熔體中時(shí)，晶體的體積分?jǐn)?shù)（晶

23、體體積/玻璃總體積v3/v）為106時(shí)，剛好為儀器可探測出來的濃度。根據(jù)相變動(dòng)力學(xué)理論，通過式（3-9）估計(jì)防止一定的體積分?jǐn)?shù)的晶體析出所必須的冷卻速率。v 3 /v =5/3 iu3t4（39）式中 v3 析出晶體體積；v熔體體積；i 成核速率；u晶體生長速率；t時(shí)間o7、硅酸鹽晶體與硅酸鹽玻璃的區(qū)別：硅酸鹽晶體中硅氧骨架按一定的對(duì)稱規(guī)律有序排列；在硅酸鹽玻璃中硅氧骨架排列是無序的。在硅酸鹽晶體中骨架外的金屬離子占據(jù)了點(diǎn)陣的一定位置；而在硅酸鹽玻璃中網(wǎng)絡(luò)變性離子統(tǒng)計(jì)地分布在骨架的空隙內(nèi)，使氧的負(fù)電荷得以平衡。在硅酸鹽晶體中只有當(dāng)外來陽離子半徑與晶體中陽離子半徑相近時(shí)，才能發(fā)生同晶置換；在硅酸

24、鹽玻璃中則不論半徑如何，骨架外陽離子均能發(fā)生置換，只要求遵守電中性。 在晶體中原始組成（氧化物）相互問有簡單的固定數(shù)量比例；而在玻璃中氧化物幾乎以任意 比例混合。8、孫光漢根據(jù)單鍵鍵能大小，可將氧化物分為以下三類： 335 kj/mol ,這類氧化物能單 250 kj/mol ,這類氧化物不能335250 kj/mol之間，其作用網(wǎng)絡(luò)形成體（正離子稱為網(wǎng)絡(luò)形成離子），其單鍵強(qiáng)度 獨(dú)形成玻璃；網(wǎng)絡(luò)改變體（正離子稱為網(wǎng)絡(luò)改變離子），其單鍵強(qiáng)度 單獨(dú)形成玻璃，但能改變網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，使玻璃性質(zhì)改變； 網(wǎng)絡(luò)中間體（正離子稱為網(wǎng)絡(luò)中間離子），其單鍵強(qiáng)度在 介于網(wǎng)絡(luò)形成體和改變體之間。9、硼的反?，F(xiàn)象當(dāng)數(shù)量不多

25、的堿金屬氧化物同b2o3 一起熔融時(shí)，堿金屬氧化物所提供的氧不是以非橋氧出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)中，而是以橋氧形式使硼氧三角形轉(zhuǎn)變?yōu)橄嗷ミB接的硼氧四面體，致使玻璃由原來的兩維層狀結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)槿S空間的架狀結(jié)構(gòu)，從而加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)， 并使玻璃的各種物理性能也變好。這與相同條件下的硅酸鹽玻璃相比，其性能隨堿金屬或堿土金屬氧化物加入量的變化規(guī)律相反，所以稱之為“硼反?，F(xiàn)象”。第四章、表面與界面1、固體表面力場：范德華力、長程力、靜電力、毛細(xì)管表面力、接觸力等。范德華力：（1）范德華力一一是固體表面產(chǎn)生物理吸附和氣體凝聚的原因，與液體內(nèi)壓、 表面張力、蒸氣壓、蒸發(fā)熱等性質(zhì)密切相關(guān)。（主要來源于三種不同的力）：a）定向

26、作用力（靜電力）b）誘導(dǎo)作用力c ）色散力2、潤濕：固體與液體接觸后，體系（固體 +液體）的自由能降低時(shí)，就稱為潤濕。 影響固液之間潤濕的因素：（1）表面粗糙度的影響：在 。90不能潤濕的情況下，表面越粗糙不利于潤濕；（3）吸附膜的影響：吸附膜的存在是接觸角增大，阻礙液體鋪展。故除去吸附膜，提高 sv,以改善潤濕性。（4）降低固液界面能3、離子晶體通常借助表面離子的極化變形、重排來降低表面能。一般離子晶體中，陰離子 半徑較大，易于變形被極化。極化能力強(qiáng)，則表面能小，表面能caf2pbf2pbl2 , pb2+ 都具有大的極化性能。4、晶界構(gòu)型主要取決于固-固界面的張力 和固-液界面的張力之間的

27、相對(duì)大小。晶界偏聚：凡降低表面能的元素將會(huì)富集在晶界上產(chǎn)生晶界吸附式偏聚。5、界面的分類與特點(diǎn) 根據(jù)晶界兩邊晶體取向差的角度，即兩個(gè)晶粒之間夾角的大小來分類，可分為小角度晶界和大角度晶界。小角度晶界：指相鄰兩個(gè)晶粒的原子排列錯(cuò)合的角度很小，約2 3 ,兩個(gè)晶粒間晶界由完全配合部分與失配部分組成。大角度晶界：相鄰兩個(gè)晶粒的原子排列錯(cuò)合的角度較大（通常認(rèn)為大于10 ）,晶界匕質(zhì)點(diǎn)的排列接近無序狀態(tài)，已不能用位錯(cuò)模型來描述的晶界。根據(jù)界面兩邊原子排列的連貫性，相界面可分為共格相界、半共格相界和非共格相界。a共格晶界： 界面兩側(cè)的晶體具有相似的結(jié)構(gòu)和類似的取向，越過界面原子面是連續(xù)的 失配度=（c2-

28、c1） /c1b半共格晶界：界面間距小的一相發(fā)生應(yīng)變c非共格晶界：結(jié)構(gòu)相差很大的固相間的界面6、粘土荷電的原因：同晶置換（蒙脫石、伊利石）、斷鍵（高嶺土）、腐殖質(zhì)離解蒙脫石交換容量大，因?yàn)樵摰V物層間結(jié)合疏松， 遇水膨脹分裂成碎片，分散度高同晶置換多； 伊利石交換容量比蒙脫石小，其層間結(jié)合牢固，遇水不易膨脹，同晶置換少；高嶺石同晶置換極少，其交換容量最少。7、膠體中水的分類：（水在黏土膠粒周圍隨著距離增大分為a牢固結(jié)合水：完全定向排列b疏松結(jié)合水：定向程度較差c自由水：無規(guī)則排列8、電動(dòng)電位（i-電位）一一粘土顆粒的吸附層與擴(kuò)散層間的電位差。t= 4 7tb d/ i-電位與粘土顆粒表面的負(fù)電荷

29、密度，擴(kuò)散層厚度d成正比，與介質(zhì)的介電常數(shù) e成反比。陽離子濃度較低時(shí)，擴(kuò)散較容易，d大一 t t陽離子 離子價(jià)態(tài)高，與粘土的結(jié)合力強(qiáng)，交換能力強(qiáng)。 通常交換能力有： m3+m2+m+ 電價(jià)相同，半徑大的離子置換能力強(qiáng)h+ al3+ ba2+ sr2+ ca2+ mg2+ nh4+ k+ na+ li+所以低價(jià)陽離子飽和的粘土，其 z電位高于高價(jià)陽離子飽和時(shí)的粘土9、簡述泥漿膠溶 的 機(jī)理 ，以及泥漿膠溶必須具備的條件。泥漿膠溶的機(jī)理：由于片狀粘土邊面、板面帶電的不同，而產(chǎn)生面面、邊一面或邊一邊結(jié)合， 泥漿形成一定的結(jié)構(gòu)使流動(dòng)阻力增加， 泥漿膠溶過程就是拆開泥漿的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使邊 -面、邊-邊結(jié)

30、合轉(zhuǎn)變?yōu)槊?面排列。泥漿膠溶必須具備的條件： 介質(zhì)呈堿性， 必須有一價(jià)堿金屬陽離子交換粘土中原來吸附的高價(jià)離子，陰離子的聚合作用。10、泥漿的觸變性：泥漿靜止不動(dòng)時(shí)似凝固體，已經(jīng)擾動(dòng)或搖動(dòng)又恢復(fù)流動(dòng)性。原因（ 1）、泥漿含水量：高 ，不易觸變（ 2 ）、粘土礦物組成（ 3 ）、粘土膠粒大小及形狀膠粒小易觸變板、條狀易觸變（ 4 ）、電解質(zhì)的種類與數(shù)量種類：離子價(jià)數(shù)小，離子半徑小，觸變小 數(shù)量：適量觸變小（ 5 ）、泥漿溫度升高，觸變小10、粘土泥漿的流動(dòng)屬于塑性流動(dòng)11、表面界面晶面的異同點(diǎn)嚴(yán)格地說， 固體的表面是指與真空相接觸的分界面， 但實(shí)際上固體的表面總是與氣相、 液相或其它固相接觸，

31、因此也可稱為界面。 在晶體中如果相鄰的晶粒不僅位向不同， 而且結(jié)構(gòu)組成也不同， 即它們代表不同的兩相， 稱為相界面或界面， 凡結(jié)構(gòu)相同而取向不同的晶體相互接觸的界面稱為晶界、第五章、相平衡1、水型物質(zhì)相圖的特點(diǎn)：固液界線的斜率為負(fù)（冰熔融時(shí)體積收縮的物質(zhì)）2、 兀凝聚系統(tǒng)，f = c p + 1 = 2 p+1 =3 p二元系統(tǒng)相圖以濃度為橫坐標(biāo)，溫度為縱坐標(biāo)來繪制的。具有多晶轉(zhuǎn)變的二元系統(tǒng)相圖：a、在低共熔點(diǎn)下發(fā)生b、在低共熔點(diǎn)以上發(fā)生1） cao.al2o3.2sio2 sio2系統(tǒng)相圖，石英多晶轉(zhuǎn)變溫度在低共熔點(diǎn)1368c之上，在液相中，a方石英？=? a-鱗石英的轉(zhuǎn)變溫度 1470 c

32、o2） cao.sio2 cao.al2o3.2sio2系 統(tǒng)相圖，cs在低于低共熔點(diǎn) （1307 c）的溫度，在固相中發(fā)生 多昂傳變：“-cs ?=?3-cs,轉(zhuǎn)變溫度為1125c。3、連線規(guī)則：用來判斷界線的溫度走向；定義：將界線（或延長線）與相應(yīng)的連線相交，其交點(diǎn)是該界線上的溫度最高點(diǎn)；溫度走向是背離交點(diǎn)。切線規(guī)則：用于判斷三元相圖上界線的性質(zhì)定義：將界線上的某一點(diǎn)所作的切線與相應(yīng)的組成的連線相交，如交點(diǎn)在連線上，則表示界線上該處具有共熔性質(zhì)；如交點(diǎn)在連線的延長線上，則表示界線上該處具有轉(zhuǎn)熔性質(zhì)，遠(yuǎn)離交點(diǎn)的晶相被回吸。注意：有時(shí)一條界線上切線與連線相交有兩種情況。在某段具有共熔性質(zhì)，過一

33、轉(zhuǎn)折點(diǎn)后又具有共熔性質(zhì)。二類界線表示：重心規(guī)則：用于判斷無變量點(diǎn)的性質(zhì)定義：無變量點(diǎn)處于其相應(yīng)副三角形的重心位，則為共熔點(diǎn)；無變量點(diǎn)處于其相應(yīng)副三角形的交叉位，則為單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)；無變量點(diǎn)處于其相應(yīng)副三角形的共軻位，則為雙轉(zhuǎn)熔點(diǎn)。三角形規(guī)則用途：確定結(jié)晶產(chǎn)物和結(jié)晶終點(diǎn)。內(nèi)容：原始熔體組成點(diǎn)所在三角形的三個(gè)頂點(diǎn)表示的物質(zhì)即為其結(jié)晶產(chǎn)物；與這三個(gè)物質(zhì)相應(yīng)的初晶區(qū)所包圍的三元無變量點(diǎn)是其 結(jié)晶終點(diǎn)。第六章、擴(kuò)散與固相反應(yīng)1、固體中擴(kuò)散的特點(diǎn) ： 固體中明顯的質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散開始較高溫度，但又低于固體的熔點(diǎn)晶體結(jié)構(gòu)的對(duì)稱性和周期性限制質(zhì)點(diǎn)每一步遷移的方向和自由程2、菲克定律（宏觀現(xiàn)象）：定量描述了質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散行為菲克

34、第一定律：用于求解擴(kuò)散質(zhì)點(diǎn)濃度分布不隨時(shí)間變化的穩(wěn)定擴(kuò)散菲克第二定律：描述擴(kuò)散質(zhì)點(diǎn)的濃度分布隨時(shí)間變化的不穩(wěn)定擴(kuò)散行為3、本征擴(kuò)散：主要依賴熱缺陷產(chǎn)生空位而引起的質(zhì)點(diǎn)遷移（高溫時(shí)產(chǎn)生）本征擴(kuò)散的活化能由空位形成能、質(zhì)點(diǎn)遷移能兩部分組成，非本征擴(kuò)散：由外來雜質(zhì)產(chǎn)生的空位引起的擴(kuò)散，活化能由質(zhì)點(diǎn)遷移產(chǎn)生4、體系中質(zhì)點(diǎn)的擴(kuò)散：高 -低濃度趨于均勻正常擴(kuò)散 di0溶質(zhì)偏聚式分相 反常擴(kuò)散di0擴(kuò)散過程的推動(dòng)力：化學(xué)位梯度發(fā)生你擴(kuò)散的條件：擴(kuò)散系數(shù)熱力學(xué)因子小于05、由擴(kuò)散的布朗運(yùn)動(dòng)理論，擴(kuò)散系數(shù)主要決定于質(zhì)點(diǎn)的數(shù)量和平均速度。6、增大周圍氧氣分壓，非化學(xué)計(jì)量化合物fei-xo中xt則陽離子空位濃度t,

35、則此時(shí)fei-xo的密度將j增大氧分壓，非化學(xué)計(jì)量化合物zni+xo中xj ,則陽離子間隙濃度則此時(shí)zni+xo的密度將j7、固相反應(yīng)廣義：凡是有固相參與的化學(xué)反應(yīng)都叫固相反應(yīng)（固 -固,固-液,固-氣）。狹義：常指固體與固體之間發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成新的固體產(chǎn)物的過程（純固相反應(yīng)）。特點(diǎn)： i） 固態(tài)物質(zhì)的反應(yīng)活性通常較低，反應(yīng)速度較慢。固相反應(yīng)屬于非均相反應(yīng)2）固相反應(yīng)一般需在較高溫度下進(jìn)行，但反應(yīng)開始的溫度遠(yuǎn)低于反應(yīng)物的熔點(diǎn)或系統(tǒng)低共熔點(diǎn)溫度。8、楊德爾方程：g0.3 反應(yīng)初（期反應(yīng)接觸面積近似不變） 手板模型金斯特林格方程： g0.8 初期中期球體模型金斯特林格方程比楊德爾方程能適應(yīng)于更大的

36、反應(yīng)程度。金斯特林格方程未考慮反應(yīng)物密度與生成物密度差異導(dǎo)致的體積效應(yīng)9、固相反應(yīng)不涉及濃度10、在固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)中可以獲得在不同溫度下時(shí)反應(yīng)速度常數(shù)和固相反應(yīng)時(shí)的活化能。試驗(yàn)后期數(shù)據(jù)之所以會(huì)偏離直線，是因?yàn)楹笃跓o法滿足楊德爾方程的適用條件第七章、相變1、相變：物質(zhì)從一個(gè)相轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪幌嗟倪^程狹義：相變僅限于同組成的兩相之間的結(jié)構(gòu)變化 （純物理過程）廣義：相變包括組成變化的情況2、相變的分類：按熱力學(xué)分類1）一級(jí)相變：體系由一相變?yōu)榱硪幌鄷r(shí)，兩相的化學(xué)勢(shì)相等但化學(xué)勢(shì)的一級(jí)偏微熵不等特點(diǎn) ：有相變熱的產(chǎn)生，并伴隨體積變化2）二級(jí)相變：相變時(shí)兩相的化學(xué)勢(shì)相等，其一級(jí)偏微熵也相等，二級(jí)偏微熵不等特

37、點(diǎn) ：無相變熱的產(chǎn)生，無體積變化，但熱熔、熱膨脹系數(shù)、壓縮系數(shù)有不連續(xù)變化按相變方式分類成核 -長大型相變：由程度大、但范圍小的濃度起伏開始發(fā)生的相變，并形成新相核心連續(xù)型相變：由程度小、但范圍大的濃度起伏開始發(fā)生的相變按質(zhì)點(diǎn)遷移特征分類擴(kuò)散型：依靠質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散進(jìn)行的相變無擴(kuò)散型：低溫下的同素異構(gòu)轉(zhuǎn)變及馬氏相變3、在熔體析晶過程中，均勻成核時(shí)必須要有過冷度的存在均勻成核一一晶核從均勻的單相熔體中由于熱起伏而產(chǎn)生，幾率處處相同。iv=p d非均勻成核借助于表面、 界面、 微粒裂紋、 容器壁以及各種催化位置等形成晶核的過程。對(duì)于相同的體系，一般而言，非均勻成核的勢(shì)壘比均勻成核低非均勻成核速率均勻成核速

38、率熔體具有過冷度或過飽和度后不能立即成核的主要原因是成核時(shí)形成液- 固相界面需要能量。非均勻成核的活化能與接觸角0的有關(guān)，并當(dāng)接觸角 0為90度時(shí)，非均勻活化能的是均勻成核活化能的一半。4、玻璃的析晶熱處理分析:由于過冷熔體中晶核形成最大速率所對(duì)應(yīng)的溫度低于晶體生長速率所對(duì)應(yīng)的溫度所致， 當(dāng)溶體冷卻到生長速率最大處時(shí)， 成核速率很小， 但溫度降至最大成核速率時(shí)， 生長速率又很小， 要是自發(fā)析晶能力大的熔體形成玻璃， 只有采取增加冷卻速率以及迅速越過析晶區(qū)的方法，使熔體來不及析晶而玻璃化。5、結(jié)晶是一個(gè)由成核和長大兩個(gè)過程構(gòu)成的。在均勻的液相中結(jié)晶，成核速率與生長速率都會(huì)影響到結(jié)晶的形態(tài)。6、

39、有序-無序相變均均一些多組元固溶體隨溫度升降而出現(xiàn)低溫有序 （不同原子分別占據(jù)不同亞點(diǎn)陣）和高溫?zé)o序（晶格格點(diǎn)上的原子統(tǒng)計(jì)隨機(jī)分布）的可逆轉(zhuǎn)變過程。7、晶核的形成條件1）過冷度at越大， 臨界核半徑rki則越小，相變?cè)饺菀?） 系統(tǒng)發(fā)生相變必須過冷3） 影響的因素有物系本身的性質(zhì)和外界條件8、晶胚的臨界半徑隨過冷度的升高而下降 可逆多晶轉(zhuǎn)變的特點(diǎn)：可逆多晶轉(zhuǎn)變溫度小于兩種晶型的熔點(diǎn)9、馬氏體相變晶體在外力的作用下，通過晶體的一個(gè)分立體積的剪切作用以極快的速度進(jìn)行的相變稱為馬氏體相變。10、特點(diǎn)：存在習(xí)性平面、 取向關(guān)系、 無擴(kuò)散性、 進(jìn)行速率快 （結(jié)晶學(xué)特征： 存在習(xí)性平面、取向關(guān)系、維持共格關(guān)系11、相變過程的推動(dòng)力：相變前后自由能的差值小于012、相變型擴(kuò)散的特點(diǎn)：相變依靠原子（或離子）的擴(kuò)散進(jìn)行無擴(kuò)散型相變的特點(diǎn)： 1 ） 由于存在均勻切變，使晶體發(fā)生外形變化2）由于相變過程無擴(kuò)散，新相與母相的化學(xué)成分相同3 ） 母相與新相之間具有一定的取向關(guān)系 4 ） 相變速度極快13、 析晶速率由晶核形成速率與晶核生長速率共同決定。第八章、燒結(jié)1、燒結(jié)定義：1）、傳統(tǒng)定義：（宏觀定義）一種或多種固體粉末經(jīng)過成型，在加熱到一定溫度后開始收縮，在低于熔點(diǎn)溫度下變成致密、堅(jiān)硬的燒結(jié)體的過程2）、微觀定義：由于固態(tài)中分子（或原子）的相互吸引，通過加熱，使粉末體產(chǎn)生顆粒粘結(jié)