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2014材料物理作业01选编
材料物理作业讲解 1.3 说明离子晶体的晶格能与其硬度,熔点及热膨胀系数的关系 离子键的强弱可以用晶格能的大小来衡量 晶格能是指将1mol的离子晶体中各离子拆散至气态时所需的能量 离子晶体晶格能越大,其硬度和熔点越大,热膨胀系数越小 1.5 叙述决定离子晶体结构的主要因素 晶体的结构取决于其组成质点的数量关系,大小比例与极化性能。 离子半径 配位数:一个离子离最邻近的异号离子的个数 极化对结构的影响 配位多面体连接方式 1.1 略 1.8 一晶面截x轴于1/2a,y轴于b,z轴于2/3c,求晶面符号。 晶面符号:取晶面在各轴上的截距系数p,q,r的倒数比1/p:1/q:1/r,化简为互质的整数比为h:k:l 截距系数:p=1/2,q=1,r=2/3 倒数比 1/p:1/q:1/r=2:1:3/2 互质的整数比 h:k:l=4:2:3 晶面符号为:(4 2 3) 1.11 金刚石立方结构中,包含8个原子 每一个碳原子的周围都有4个按照正四面体分布的碳原子 1.12 (0 0 0) (1 0 0) x y z (1 1 0) (0 1 0) ( ? ? 0) ( ? 0 ? ) (0 ? ? ) (0 1 1) (0 0 1) (1 1 1) (1 0 1) ( ? ? 1) (1 ? ? ) ( ? 1 ? ) (? ? ? ) ( ? ? ? ) ( ? ? ? ) ( ? ? ? ) r 2r 2.1设钠晶体中肖特基缺陷生成能为1ev,求300K时肖特基缺陷的浓度 肖特基缺陷浓度公式: 故有: 2.2非化学计量化合物FexO中,Fe3+/Fe2+=0.1,求FexO中的空位浓度及x值。????? ??解:?非化学计量化合物FexO,可认为α(mol)的Fe2O3溶入FeO中 Fe3+在Fe2+位置上,比原位置多一个单位正电荷,为了满足电中性,出现一个Fe2+空位,这个空位带两个单位负电荷,配平反应方程式为: α 2α α 此非化学计量化合物的组成为: 由Fe3+/Fe2+=0.1有: 正常格点数:N=1+x=1.956 空位浓度为: 2.4下列四种化合物均为尖晶石型晶体,其晶胞参数分别为: 有一单相物质由MgO,CoO,Al2O3,Cr2O3各25%(摩尔分数)合成,请分别从两个系列计算固溶体的晶胞参数并做比较 卫格定律:固溶体晶胞参数是杂质浓度的线性函数。ass=a1c1+a2c2 雷特格定律:表示了固溶体晶胞体积的家和性: 2.6 Zn空位: x 2x x 固溶体化学式为: Bi2O3摩尔分数为2.5%有: X=0.024 固溶体化学式为: 分子量为:M=86.704g/mol 缺陷总量为: O填隙: x 2x x 固溶体化学式为: Bi2O3摩尔分数为2.5%有: X=0.024 固溶体化学式为: 分子量为:M=88.657g/mol 缺陷总量为: 6.3MgO—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900×10-3N/m,液体与固体的界面能为600×10-3N/m,测得接触角为70.52° ⑴ 求Si3N4的表面张力。 解:⑴已知γLV=900×10-3N/m γSL=600×10-3N/m θ=70.52° γSV=γSL+γLVCOSθ=600×10-3+900×10-3×COS70.25=900.13×10-3N/m 6.5在高温将某金属熔于Al2O3片上。(1)若Al2O3的表面能估计为1J/m2,此熔融金属的表面能也与之相似,界面能估计约为0.3J/m2,问接触角是多少?(2)若液相表面能只有Al2O3表面能的一半,而界面能是Al2O3表面张力的2倍,试估计接触角的大小? 解 :(1)根据Yong方程 将已知数据代入上式 =0.7,所以可算得接触角约为45.6度 (2)将已知数据代入Yong方程 =0.8,可算得接触角约为36.9度。 6.11氧化铝瓷件中需要被银,已知1000℃时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,问液态银能否湿润氧化铝瓷件表面?用什么方法改善它们之间的湿润性? 解:由于γSV=γSL+γLVCOSθ ∴COSθ= -0.84 ∴θ= 147°﹥90° ∴液态银不能湿润氧化铝瓷件表面,但可以通过降低γSL使其小于γSV,从而达到湿润的目的。 方法如下:加入一些金属降低γSL。 7.1 略 7.2 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
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