无机材料科学基础答案

2-1 名词解释（a ）弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷；（b ）刃型位错和螺型位错 （c ）类质同象与同质多晶

解：（a ）当晶体热振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置而挤到晶格点的间隙中，形成间隙原子，而原来位置上形成空位，这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。如果正常格点上原子，热起伏后获得能量离开平衡位置，跃迁到晶体的表面，在原正常格点上留下空位，这种缺陷称为肖特基缺陷。（b ）滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错。（c ）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。

2-6（1）在CaF 2晶体中，弗仑克尔缺陷形成能为2.8eV ，肖特基缺陷的生成能为5.5eV ，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度？（k ＝1.38×10－23J/K ）

（2）如果CaF 2晶体中，含有百万分之一的YF 3杂质，则在1600℃时，CaF 2晶体中时热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。

解：（1）弗仑克尔缺陷形成能为2.8eV ，小于肖特基缺陷形成能5.5eV ，所以CaF 2晶体中主要是弗仑克尔缺陷，肖特基缺陷可忽略不计。-----------1分

当T ＝25℃＝298K 时，热缺陷浓度为：

242319298

1006.2)2981038.1210602.18.2exp()2exp(---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯-=∆-=⎪⎭⎫ ⎝⎛kT G N n f ----2分 当T ＝1600℃＝1873K 时，热缺陷浓度为：

第一章晶体几何基础

1-1 解释概念：

等同点：晶体结构中，在同一取向上几何环境和物质环境皆相同的点。

空间点阵：概括地表示晶体结构中等同点排列规律的几何图形。

结点：空间点阵中的点称为结点。

晶体：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。

对称：物体相同部分作有规律的重复。

对称型：晶体结构中所有点对称要素（对称面、对称中心、对称轴和旋转反伸轴）的集合为对称型，也称点群。

晶类：将对称型相同的晶体归为一类，称为晶类。

晶体定向：为了用数字表示晶体中点、线、面的相对位置，在晶体中引入一个坐标系统的过程。

空间群：是指一个晶体结构中所有对称要素的集合。

布拉菲格子：是指法国学者 A.布拉菲根据晶体结构的最高点群和平移群对称及空间格子的平行六面体原则，将所有晶体结构的空间点阵划分成14种类型的空间格子。

晶胞：能够反应晶体结构特征的最小单位。

晶胞参数：表示晶胞的形状和大小的6个参数（a、b、c、α 、β、γ ）.

1-2 晶体结构的两个基本特征是什么？哪种几何图形可表示晶体的基本特征？

解答：⑴晶体结构的基本特征：

①晶体是内部质点在三维空间作周期性重复排列的固体。

②晶体的内部质点呈对称分布，即晶体具有对称性。

⑵14种布拉菲格子的平行六面体单位格子可以表示晶体的基本特征。

1-3 晶体中有哪些对称要素，用国际符号表示。

解答：对称面—m，对称中心—1，n次对称轴—n，n次旋转反伸轴—n

螺旋轴—ns ，滑移面—a、b、c、d

1-5 一个四方晶系的晶面，其上的截距分别为3a、4a、6c，求该晶面的晶面指数。

解答：在X、Y、Z轴上的截距系数：3、4、6。

无机材料科学基础习题答案

第一章晶体几何基础1-1解释概念:等价点:

晶体结构中的一个点，其几何环境和物理环境在同一方向上是相同的。

空间点阵:

一种几何图形，通常代表晶体结构中等价点的排列。节点:

空间晶格中的点称为节点。水晶:

内部粒子在三维空间中周期性重复排列的固体。对称性:

物体的相同部分有规律地重复。对称型:

晶体结构中所有点(对称平面、对称中心、对称轴和旋转反延伸轴)的对称元素集是对称的，也称为点群。

晶体:

相同对称类型的晶体被归为一类，称为晶体。晶体取向:

将坐标系引入晶体中，以便用数字表示晶体中点、线和平面的相对位置的过程。

空间组:

它是指晶体结构中所有对称元素的集合。Brafi网格:

根据晶体结构的顶点群和平移群以及空间晶格的平行六面体的对称性原理，法国学者A .布拉菲将所有晶体结构的空间晶格分为14种类型的空间晶格。单元电池:

能够反映晶体结构特征的最小单位。单元电池参数:

代表晶胞形状和大小的六个参数(A、B、C、α、β、γ)。1-等效点: 晶体结构中的一个点，其几何环境和物理环境在同一方向上是相同的。

空间点阵:

一种几何图形，通常代表晶体结构中等价点的排列。节点:

空间晶格中的点称为节点。水晶:

内部粒子在三维空间中周期性重复排列的固体。对称性:

物体的相同部分有规律地重复。对称型:

晶体结构中所有点(对称平面、对称中心、对称轴和旋转反延伸轴)的对称元素集是对称的，也称为点群。

晶体:

相同对称类型的晶体被归为一类，称为晶体。晶体取向:

将坐标系引入晶体中，以便用数字表示晶体中点、线和平面的相对位置的过程。

⽆机材料科学基础课后习题答案3

3-1 名词解释

（a）萤⽯型和反萤⽯型

（b）类质同晶和同质多晶

（c）⼆⼋⾯体型与三⼋⾯体型

（d）同晶取代与阳离⼦交换

（e）尖晶⽯与反尖晶⽯

答：（a）萤⽯型：CaF2型结构中，Ca2+按⾯⼼⽴⽅紧密排列，F-占据晶胞中全部四⾯体空隙。

反萤⽯型：阳离⼦和阴离⼦的位置与CaF2型结构完全相反，即碱⾦属离⼦占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。

（b）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离⼦或原⼦位置被性质相似的其它离⼦或原⼦所占有，共同组成均匀的、呈单⼀相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。

同质多晶：同⼀化学组成在不同热⼒学条件下形成结构不同的晶体的现象。

（c）⼆⼋⾯体型：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之⼆的⼋⾯体空隙被阳离⼦所填充称为⼆⼋⾯体型结构

三⼋⾯体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的⼋⾯体空隙被阳离⼦所填充称为三⼋⾯体型结构。

（d）同晶取代：杂质离⼦取代晶体结构中某⼀结点上的离⼦⽽不改变晶体结构类型的现象。

阳离⼦交换：在粘⼟矿物中，当结构中的同晶取代主要发⽣在铝氧层时，⼀些电价低、半径⼤的阳离⼦（如K+、Na+等）将进⼊晶体结构来平衡多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固，在⼀定条件下可以被其它阳离⼦交换。

（e）正尖晶⽯：在AB2O4尖晶⽯型晶体结

构中，若A2+分布在四⾯体空隙、⽽B3+分

布于⼋⾯体空隙，称为正尖晶⽯；

反尖晶⽯：若A2+分布在⼋⾯体空隙、⽽B3+

⼀半分布于四⾯体空隙另⼀半分布于⼋⾯体

空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶⽯。

⽆机材料科学基础期末试题及参考答案

1螺位错：柏格斯⽮量与位错线平⾏的位错。

2同质多晶：同⼀化学组成在不同热⼒学条件下形成结构不同的晶体的现象。

3晶胞：指晶体结构中的平⾏六⾯体单位，其形状⼤⼩与对应的空间格⼦中的单位平⾏六⾯体⼀致。

4肖特基缺陷：如果正常格点上的原⼦，热起伏过程中获得能量离开平衡位置，迁移到晶体的表⾯，在晶格内正常格点上留下空位，即为肖特基缺陷。肖特基缺陷：如果正常格点上的原⼦，热起伏过程中获得能量离开平衡位置，迁移到晶体的表⾯，在晶格内正常格点上留下空位，即为肖特基缺陷。

5聚合：由分化过程产⽣的低聚合物，相互作⽤，形成级次较⾼的聚合物，同时释放出部分Na2O，这个过程称为缩聚，也即聚合。

6⾮均匀成核：借助于表⾯、界⾯、微粒裂纹、器壁以及各种催化位置⽽形成晶

15⼆次再结晶：是液相独⽴析晶：是在转熔过程中发⽣的，由于冷却速度较快，被回收的晶相有可能会被新析出的固相包裹起来，使转熔过程不能继续进⾏，从⽽使液相进⾏另⼀个单独的析晶过程，就是液相独⽴析晶。（2.5）

16泰曼温度：反应物开始呈现显著扩散作⽤的温度。（2.5）

17晶⼦假说：苏联学者列别捷夫提出晶⼦假说，他认为玻璃是⾼分散晶体（晶⼦）的结合体，硅酸盐玻璃的晶⼦的化学性质取决于玻璃的化学组成，玻璃的结构特征为微不均匀性和近程有序性。⽆规则⽹络假说：凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构⼀样，也是由⼀个三度空间⽹络所构成。这种⽹络是由离⼦多⾯体（三⾓体或四⾯体）构筑起来的。晶体结构⽹是由多⾯体⽆数次有规律重复构成，⽽玻璃中结构多⾯体的重复没有规律性。

无机材料科学基础

课后习题答案

宋晓岚黄学辉版

无机材料科学基础课程组

第二章答案

2-1略。

2-2（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。

答：（1）h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为（321）；

（2）h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为（321）。

2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：（001）与[]，（111）与[]，（）与[111]，（）与[236]，（257）与[]，（123）与[]，（102），（），（），[110]，[]，[]

答：

2-4定性描述晶体结构的参量有哪些？定量描述晶体结构的参量又有哪些？答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。定量：晶胞参数。

2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类？其特点是什么？

答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。

离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。

2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种？一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？

答：等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。

2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？不等径球是如何进行堆积的？

第六章答案

6—1略.

6-2什么是吉布斯相律？它有什么实际意义？

解：相律是吉布斯根据热力学原理得出的相平衡基本定律，又称吉布斯相律，用于描述达到相平衡时系统中自由度数与组分数和相数之间的关系.一般形式的数学表达式为F＝C－P＋2。其中F为自由度数，C为组分数，P为相数,2代表温度和压力两个变量。应用相率可以很方便地确定平衡体系的自由度数。

6-3固体硫有两种晶型，即单斜硫、斜方硫,因此，硫系统可能有四个相，如果某人实验得到这四个相平衡共存，试判断这个实验有无问题？

解:有问题，根据相律，F=C-P+2=1—P+2=3—P，系统平衡时，F=0，则P=3，硫系统只能是三相平衡系统。

图6—1 图6-2

6-4如图6—1是钙长石（CaAl2Si2O)的单元系统相图,请根据相图回解：（1）六方、正交和三斜钙长石的熔点各是多少?（2）三斜和六方晶型的转变是可逆的还是不可逆的?你是如何判断出来的？（3）正交晶型是热力学稳定态？还是介稳态？

解:(1）六方钙长石熔点约1300℃（B点），正钙长石熔点约1180℃（C点），三斜钙长石的熔点约为1750℃（A点）。

（2）三斜与六方晶型的转变是可逆的。因为六方晶型加热到转变温度会转变成三斜晶型，而高温稳定的三斜晶型冷却到转变温度又会转变成六方晶型。

（3）正交晶型是介稳态。

6—5图6—2是具有多晶转变的某物质的相图，其中DEF线是熔体的蒸发曲线.KE是晶型I的升华曲线；GF是晶型II的升华曲线；JG是晶型III的升华曲线，回答下列问题:（1）在图中标明各相的相区,并写出图中各无变量点的相平衡关系；（2）系统中哪种晶型为稳定相？哪种晶型为介稳相？（3）各晶型之间的转变是可逆转变还是不可逆转变？

4.1 名词解释（a ）弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷；（b ）刃型位错和螺型位错 （c ）类质同象与同质多晶解：（a ）当晶体热振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置而挤到晶格点的间隙中，形成间隙原子，而原来位置上形成空位，这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。如果正常格点上原子，热起伏后获得能量离开平衡位置，跃迁到晶体的表面，在原正常格点上留下空位，这种缺陷称为肖特基缺陷。（b ）滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错。（c ）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。

6-3 名词解释（并比较其异同）

⑴晶子学说：玻璃内部是由无数“晶子”组成，微晶子是带有晶格变形的有序区域。它们分散在无定形介中质，晶子向无定形部分过渡是逐渐完成时，

二者没有明显界限。

无规则网络学说：凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样，也是由一个三度空间网络所构成。这种网络是由离子多面体（三角体或四

面体）构筑起来的。晶体结构网是由多面体无数次有规律重复构成，而玻璃中结构多面体的重复没有规律性。

⑵单键强：单键强即为各种化合物分解能与该种化合物配位数的商。 ⑶分化过程：架状[SiO 4]断裂称为熔融石英的分化过程。

缩聚过程：分化过程产生的低聚化合物相互发生作用，形成级次较高的聚合物，次过程为缩聚过程。

⑷网络形成剂：正离子是网络形成离子，对应氧化物能单独形成玻璃。即凡氧化物的单键能/熔点﹥0.74kJ/mol .k 者称为网络形成剂。 网络变性剂：这类氧化物不能形成玻璃，但能改变网络结构，从而使玻璃性质改变，即单键强/熔点﹤ 0.125kJ/mol .k 者称为网络变形剂。 5.1试述影响置换型固溶体的固溶度的条件。

无机材料科学基础_中南大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年

1.在n个球构成的六方或面心立方最紧密堆积中，存在八面体空隙数为（）

个。

答案:

n

2.有M1X、M2X、M3Y三种离子化合物，离子半径分别为：r X＝0.181nm，

r Y＝0.13nm，r M1＝0.095nm，r M2＝0.169nm，r M3＝0.034nm，这三种化合物中阳离子配位数（CN）的大小顺序排列是（）。

答案:

M2X＞M1X＞M3Y

3.MgAl2O4尖晶石晶体中，O2-面心立方最紧密堆积，Al3+填充（）。

答案:

八面体空隙的二分之一

4.下面四种说法中哪个是正确（）。

答案:

α-鳞石英结构中有对称面

5.下列硅酸盐矿物中属于链状结构的是（）。

答案:

顽火辉石Mg2[Si2O6]

6.在Al2O3中掺加0.5mol％NiO和0.02mol％Cr2O3所制成的金黄色人造黄

玉，经分析认为是形成了置换型固溶体，于是此人造黄玉的化学式可写成（）。

答案:

Al1.9946Ni0.005Cr0.0004O2.9975

7.非化学计量化合物Cd1+xO，由于在化学组成上偏离化学计量而产生的晶格

缺陷是（）。

答案:

间隙正离子

8.在简单碱金属硅酸盐熔体R2O-SiO2中，正离子R+的含量对熔体的黏度颇

具影响。当R2O含量较高，即O/S比值较大时，降低黏度的次序为：

K+>Na+>Li+，这是因为（）。

答案:

[SiO4]连接方式已接近岛状，四面体基本靠R-O键相连，R+半径越大，R-O 键力越弱

9.从键型考虑，形成玻璃的理想键型为（）。

3-1 名词解释

（a）萤石型和反萤石型

（b）类质同晶和同质多晶

（c）二八面体型与三八面体型

（d）同晶取代与阳离子交换

（e）尖晶石与反尖晶石

答：（a）萤石型：CaF2型结构中，Ca2+按面心立方紧密排列，F-占据晶胞中全部四面体空隙。

反萤石型：阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反，即碱金属离子占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。

（b）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。

同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。

（c）二八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体型结构

三八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体型结构。

（d）同晶取代：杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变晶体结构类型的现象。

阳离子交换：在粘土矿物中，当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时，一些电价低、半径大的阳离子（如K+、Na+等）将进入晶体结构来平衡多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固，在一定条件下可以被其它阳离子交换。

（e）正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结

构中，若A2+分布在四面体空隙、而B3+分

布于八面体空隙，称为正尖晶石；

反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+

一半分布于四面体空隙另一半分布于八面体

空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶石。

3-2 （a）在氧离子面心立方密堆积的晶胞中，

⽆机材料科学基础课后习题答案10

1. 解释下列名词：凝聚系统，介稳平衡，低共熔点，双升点，双降点，马鞍点，连线规则，切线规则，三⾓形规则，重⼼规则。

解：凝聚系统：不含⽓相或⽓相可以忽略的系统。

介稳平衡：即热⼒学⾮平衡态，能量处于较⾼状态，经常出现于硅酸盐系统中。

低共熔点：是⼀种⽆变量点，系统冷却时⼏种晶相同时从熔液中析出，或加热时同时融化。

双升点：处于交叉位的单转熔点。

双降点：处于共轭位的双转熔点。

马鞍点：三元相图界线上温度最⾼点，同时⼜是⼆元系统温度的最低点。连线规则：将⼀界线（或其延长线）与相应的连线（或其延长线）相交，其交点是该界线上的温度最⾼点。

切线规则：将界线上某⼀点所作的切线与相应的连线相交，如交点在连线上，则表⽰界线上该处具有共熔性质；如交点在连线的延长线上，则表⽰界线上该处具有转熔性质，远离交点的晶相被回吸。

三⾓形规则：原始熔体组成点所在副三⾓形的三个顶点表⽰的物质即为其结晶产物；与这三个物质相应的初初晶区所包围的三元⽆变量点是其结晶结束点。

重⼼规则：如⽆变点处于其相应副三⾓形的重⼼位，则该⽆变点为低共熔点：如⽆变点处于其相应副三⾓形的交叉位，则该⽆变点为单转熔点；如⽆变点处于其相应副三⾓形的共轭位，则该⽆变点为双转熔点。

2. 从SiO2的多晶转变现象说明硅酸盐制品中为什么经常出现介稳态晶相？

解：在573℃以下的低温，SiO2的稳定晶型为b －⽯英，加热⾄573℃转变为⾼温型的a －⽯英，这种转变较快；冷却时在同⼀温度下以同样的速度发⽣逆转变。如果加热速度过快，则a －⽯英过热⽽在1600℃

智慧树知到《无机材料科学基础(上)》章节测试答案

绪论

1、人类历史上第一种人工合成品（）。

水泥

玻璃

陶器

合金

答案: 陶器

2、人类使用材料的历史经历了哪些时代（）？

石器时代

青铜器时代

铁器时代

水泥时代

E:钢铁时代

F:硅时代

G:新材料时代

答案: 石器时代,青铜器时代,铁器时代,水泥时代,钢铁时代,硅时代,新材料时代3、材料的四个基本要素（）。

组织结构

材料性能

合成与制备

使用效能

答案: 组织结构,材料性能,合成与制备,使用效能

4、新型材料是（）的一类新兴产业。

知识密集

劳动力密集

技术密集

资金密集

答案: 知识密集,技术密集,资金密集

5、组成材料科学与工程的四要素的核心是（）。

组织结构

材料性能

合成与制备

使用效能

答案: 组织结构

6、组成材料科学与工程的四要素中（）是研究工作的落脚点。组织结构

材料性能

合成与制备

使用效能

答案: 材料性能

7、无机材料科学基础是一门（）课程。

专业方向

专业基础课

公共

通识

答案: 专业基础课

8、按照材料的组成，可将材料分为（）。

有机高分子材料

金属材料

无机非金属材料

复合材料

答案: 有机高分子材料,金属材料,无机非金属材料,复合材料

9、按照材料来源可将材料分为（）。

功能材料

结构材料

天然材料

人工材料

答案: 天然材料,人工材料

10、材料是人类社会、用来制造构件、器件的物质（）。可接受的、可容易的、有用的

可接受的、可经济的、有用的

可接受的、可经济的、功能的

常见的、可经济的、有用的

答案: 可接受的、可经济的、有用的

第一章

1、离子键通过（）成键？

静电偶极吸引力

共用电子对

电子共有化

价电子转移

答案: 价电子转移

无机材料科学基础习题与解答

2、 晶体的结构类型：形成连续固溶体的两个组分必须具有完全相同的晶体结构。结构不同最多只能生成有限固溶体。

3、 离子的电价因素：只有离子价相同或复合替代离子价总和相同时，才可能形成连续置换型固溶体。

4、电负性因素：电负性相近，有利于固溶体的生成。

4.1名词解释（a ）弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷；（b ）刃型位错和螺型位错 （c ）类质同象与同质多晶解：（a ）当晶体热振动时，一些能量足

够大的原子离开平衡位置而挤到晶格点的间隙中，形成间隙原子，而原来位置上形成空位，这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。如果正常格点上原子，热起

伏后获得能量离开平衡位置，跃迁到晶体的表面，在原正常格点上留下空位，这种缺陷称为肖特基缺陷。（ b ）滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型 位错。位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错。（c ）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离 子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不

同的晶体的现象。

6-3名词解释（并比较其异同）

⑴晶子学说：玻璃内部是由无数 晶子”组成，微晶子是带有晶格变形的有序区域。它们分散在无定形介中质，晶子向无定形部分过渡是逐渐完成时,

二者没有明显界限。

无规则网络学说：凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样，也是由一个三度空间网络所构成。这种网络是由离子多面体（三角体

本或四 面体）构筑起来的。晶体结构网是由多面体无数次有规律重复构成，而玻璃中结构多面体的重复没有规律性。

无机陆佩文课后答案无机材料科学基础课后答案

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4-19试简述哪些物质可以形成非晶态固体（NCS）？形成（NCS）的手段有哪些？可以用什么实验方法研究NCS结构？

解：熔体和玻璃体可以形成非晶态固体。将熔体和玻璃体过冷可以得到非晶态固体。4-20试简述淬火玻璃与退火玻璃在结构与性能上有何差异？

解：消除和均衡由温度梯度产生的内应力的玻璃为退火玻璃，这类玻璃不易碎裂且切割方便。淬火处理是将制品加热至接近其软化温度，使玻璃完全退火，然后进行迅速冷却(淬火处理)。因此产生均匀的内应力，从而使玻璃表面产生预加

压应力，增加了抗弯、抗冲击的抗扭曲变形的能力。

4-21以下三种物质，哪个最容易形成玻璃？哪个最不容易形成玻璃，为什么？（1）Na2O·2SiO2；（2）Na2O·SiO2；（3）NaCl

解：（1）最容易形成玻璃，（3）最不容易形成玻璃。经计算可知R1=2.5，R2=3，Y1=3，Y2=2Y1>Y2，高温下（1）粘度大，容易形成玻璃，NaCl不具备网络结构，为典型的离子晶体很难形成玻璃。

4-22查阅下列系统的粘度和Tg/TM等有关数据，试判断下列系统形成玻璃可能性的顺序。（1）GeO2·SiO2，以100℃/s冷却；（2）GeO2·SiO2气相沉积在0℃SiO2基板上；（3）金属金气相沉积在0℃铜基板上；（4）A12O3气相沉积在0℃A12O3基板上；（5）液态硫以1℃/s冷却；

6（6）液态金以10℃/s冷却；（7）气态NaCl在0℃A12O3基板上冷却；（8）液态ZnCl2以

晶体结构

2、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指

数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的米勒指数。

解：（1）h:k:l=1/2:1/3:1/6=3:2:1,∴该晶面的米勒指数为（321）；（2）（321）5、已知Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体结构的堆积系

数与密度。

解：MgO为NaCl型，O2-做密堆积，Mg2+填充空隙。rO2- =0.140nm，rMg2+=0.072nm，

z=4，晶胞中质点体积：(4/3×πr O2-3+4/3×πrMg2+ 3)×4，a=2(r++r-)，晶胞体积=a3，堆积系数=晶胞中MgO体积/晶胞体积=68.5%，密度=晶胞中MgO

质量/晶胞体积=3.49g/cm3。

6、计算体心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。解：体心：原子数2，配位数8，堆积密度55.5%；

面心：原子数4，配位数6，堆积密度74.04%；

六方：原子数6，配位数6，堆积密度74.04%。

7、从理论计算公式计算NaC1与MgO的晶格能。MgO的熔点为2800℃，NaC1为

80l℃, 请说明这种差别的原因。

解：u=z1z2e2N0A/r0×(1-1/n)/4πε0，e=1.602×10-19，ε0=8.854×10-12，N0=6.×1023，NaCl：z1=1，z2=1，A=1.748，n Na+=7，n Cl-=9，n=8，r0=2.81910-10m，u NaCl=752KJ/mol；MgO：z1=2，z2=2，A=1.748，n O2-=7，n Mg2+=，n=7，r0=2.1010m，u MgO=392KJ/mol；∵u MgO> u NaCl，∴MgO的熔点高。

1、熔体的概念：不同聚合程度的各种聚合物的混合物

硅酸盐熔体的粘度与组成的关系（决定硅酸盐熔体粘度大小的主要因素是硅氧四面体网络连接程度）

在熔体中加入LiO2、Na2O 、K2O 和BaO 、PbO 等，随加入量增加，粘度显着下降。 在含碱金属的硅酸盐熔体中，当Al2O3/Na2O ≤1时，用Al2O3代替SiO2可以起“补网”作用，从而提高粘度。一般加入Al2O3、SiO2和ZrO2有类似的效果。

流动度为粘度的倒数，Φ＝

粘度的理论解释：绝对速度理论η＝η０exp(ΔE/kT)

自由体积理论＝B exp ［ ］＝Ａexp( )

过剩熵理论 ＝ Cexp ［ ］ ＝ Cexp （ ）

2、非晶态物质的特点 ：近程有序，远程无序

3、玻璃的通性

(1)各向同性（若有应力，为各向异性） （2）介稳性

（3）熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性

(4)、熔融态向玻璃态转化时其物化性质随温度变化的连续性

4、 Tg 、Tf , 相对应的粘度和特点

钠钙硅酸盐熔体粘度与温度关系表明：熔融温度范围内，粘度为50~500dPa·s 。工作温度范围粘度较高，约103~107dPa·s 。退火温度范围粘度更高，约~ dPa·s 。

Tg-脆性温度、退火温度，Tf-软化温度、可拉丝的最低温度 5、

单键强度 > 335 kJ/mol(或80 kcal/mol)的氧化物——网络形成体。 单键强度 < 250 kJ/mol(或60 kcal/mol)的氧化物——网络变性体。

在250～335 kJ/mol 为——中间体，其作用介于玻璃的网络形成体和网络变性体之间。