武汉理工大学材料科学基础各章节例题及答案 下载本文

将计算结果与实验测定结果比较D1更接近于实测值,所以生成置换型固溶体。

【例3-11】非化学计量化合物FexO中,Fe3+/Fe2+=0.1,求FexO中空位浓度及x值。

【解】非化学计量化合物FexO,可认为是a(mol)的Fe2O3溶入FeO中,缺陷反应式为:

a 2a a

此固溶体(非化学计量化合物)的组成为:

已知:Fe3+/Fe2+=0.1 则:

a=0.044 x=2a+(1-3a)=1-a=0.956

又 正常格点数N=1+x=1+0.956=1.956

空位浓度为(热缺陷浓度可忽略不计)

【例3-12】非化学计量缺陷的浓度与周围气氛的性质、压力大小相关,如果增大周围氧气 的压,非化学计量化合物及的密度将发生怎样的变化?增大?减小?为什么?

【解】化学计量化合物Fe1-xO,是由于正离子空位,引起负离子过剩

按质量作用定律,平衡常数

得 :

即:铁空位浓度和氧分压的次方成正比,故当周围氧分压增大时,铁空位浓度

增加,晶体质量减小,则Fe1-xO的密度也将减小。化学计量化合物Zn1+xO,由于正离子填隙,使金属离子过剩:

按质量作用定律:

得:

即:间隙离子的浓度与氧分压的次方成反比,故增大周围氧分压,间隙离子浓

度减小,晶体质量减小,则Zn1+xO的密度也减小。

【例3-13】试确定面心立方晶体在()[110]滑移系统滑移时的伯氏矢量。

【解】 晶体在()[110]滑移系统滑移时,其滑移矢量在[110]晶向上。从任一原子

位置向前方另一原子位置引出的矢量,也就是从晶胞坐标原点[0,0,0]向(001)晶面的晶胞面心[1/2, 1/2,0]所引出的矢量。该矢量在晶胞坐标轴X、Y、Z三轴上的分量依次为a/2、

a/2、0,因此,用它表示的伯氏矢量的符号为:b

矢量。

,此即位错的单位滑移

【提示】对于面心立方晶体而言,其密排面的密排方向在面对角线方向,因此,晶体滑移时,

每次滑移的距离即为面对角线的一半,即第四章 非晶态结构与性质

【例4-1】 一种用于制造灯泡的苏打-石灰-石英玻璃的退火点是514℃,软化点是696℃,

计算这种玻璃的熔融范围和工作范围。

。这与滑移矢量b的模的大小是一致的。

【解】 按公式

退火点:514+273=787K时粘度η =1012Pa·s

软化点:696+273=969K时粘度η =4.5×106Pa·s

则:

解之:△E=429 kJ/mol,得:Pa·s

工作温度范围粘度一般为103~107 Pa·s,由于

当η =103Pa·s时,℃

当η =107Pa·s时,℃

所以工作温度范围是682~877℃

熔融范围粘度一般是10~100Pa·s

当η =10Pa·s时,℃

当η =50Pa·s时,4℃

所以熔融温度范围是940~1009℃

【例4-2】 已知石英玻璃的密度为2.3g/cm’,假定玻璃中原子尺寸与晶体SiO2相同。试 计算玻璃原子堆积系数(APC)是多少?

【解】 设在体积为1nm3内SiO2原子数为n,则密度

按题意ρ =2. 3g/cm3= 2.3×10-21g/nm3,SiO2相对分子质量M=60.02g代入 上式求得n:

个/nm3

在1nm中SiO2所占体积

则:

【例4-3】正硅酸铅玻璃密度为7.36g/cm3,求这个玻璃中氧的密度为若干?试把它与熔融

石英(密度为2.2g/cm3)中的氧密度比较,试指出铅离子所在位置。