第一篇、第二篇习题课.ppt

* 第一章 第二章 习题课 2、书写缺陷反应式应遵循的原则 3、缺陷浓度计算 4、固溶体的分类及形成条件 5、研究固溶体的方法 1、缺陷的分类 6、非化学计量化合物 点缺陷 热 缺 陷 杂 质 缺 陷 非化学计量结构缺陷（电荷缺陷） Frankel缺陷 Schottky缺陷 非化学计量化合物类型： 阳离子填隙型 阴离子间隙型 阳离子空位型 阴离子缺位型 1. (a) 在CaF2晶体中，Frankel缺陷形成能为2.8eV，Schottky缺陷的生成能为5.5eV，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度？ (b) 如果CaF2晶体中，含有10－6的YF3杂质，则在1600℃时， CaF2晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。 解：(a) 由题可知， Frankel缺陷形成能 Schottky缺陷的生成能 由 知， Frankel缺陷浓度高，因而 是主要的。 (b) 由此可知 而在1873K时 所以此时热缺陷占优势。 在298K时， 在1873K时， 2. 试写出下列缺陷方程 3. 高温结构材料Al2O3可以用ZrO2来实现增韧，也可以用MgO来促进Al2O3的烧结。 (a) 如加入0.2mol% ZrO2,试写出缺陷反应式和固溶分子式。 (b)如加入0.3mol% ZrO2和Xmol%MgO对进行复合取代，试写出缺陷反应式、固溶分子式及求出X值。 所以固溶分子式为：Al1.998Zr0.002O3.001 解：(a) 缺陷反应式： 2 : 2 : 1 0.002 : 0.002 : 0.001 (b) 缺陷反应式为 2 : 2 : 1 X : X : X/2 复合取代反应式为 1 : 1 1 : 1 : 1/2 : 1/2 0.3%: X 0.3% : X : X/2 : 0.15% 根据电中性原则 X＝0.3% 所以固溶分子式为Al1.994Zr0.003Mg0.003O3 4. 非化学计量化合物FexO中，Fe3+/Fe2+＝0.1,求FexO中空位浓度及x值。 分析： FexO是Fe2O3溶解在FeO中的非化学计量化合物，先写出缺陷方程式，然后根据Fe3+/Fe2+＝0.1计算。 解：缺陷反应式： 1 : 2 : 1 a : 2a : a 其化学式为： Fe1－2a－aFe2a O ? 2a/1－3a＝0.1 ? a = 0.044 X＝1－a ＝0.956 注：1＋X为正常结点数。 5. 用ZrO2和0.25molCaO 制成固溶体，测得晶胞参数 a0＝0.5153nm，密度为?＝5.184g/cm3， ZrO2为萤石结构，问主要缺陷形式是何种？ 分析：写出可能的缺陷反应式及固溶体分子式，然后计算相应的理论密度，最后把计算密度与实测密度相比确定缺陷形式。 解：缺陷反应式 2 : 1 : 1 0.25 : 0.125 : 0.125 固溶分子式： Zr0.875Ca0.25O2 1 : 1 : 1 0.25 : 0.25 : 0.25 固溶分子式： Zr0.75Ca0.25O1.75 或 比较?，看谁与?接近即为所对应的缺陷类型。 6. 一块金黄色的人造刚玉，化学分析结果认为，是在Al2O3中添加了0.5mol％NiO和0.02mol%Cr2O3。试写出缺陷反应方程(置换型)及化学式。 解：缺陷反应式为 2 : 2 : 1 0.5% : 0.5% : 0.25% 1 : 2 0.02% : 0.04% 固溶体的化学式为： Al2