陆佩文材料科学基础 名词解释-课后

第二章 晶体结构

2.1名词解释

晶体 由原子(或离子分子等)在空间作周期性排列所构成的固态物质

晶胞 是能够反应晶体结构特征的最小单位, 晶体可看成晶胞的无间隙堆垛而成。晶体结构中的平行六面体单位

点阵 (空间点阵) 一系列在三维空间按周期性排列的几何点. 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,又叫点群.

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 把基元以相同的方式放置在每个格点上，就得到实际的晶体结构。 基元只有一个原子的晶格称为布拉菲格子。

范德华健 分子间由于色散、诱导、取向作用而产生的吸引力的总和 配位数:晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数.

2.2试从晶体结构的周期性论述晶体点阵结构不可能有5次和大于6次的旋转对称?

2.3金属Ni具有立方最紧密堆积的结构试问: I一个晶胞中有几个Ni原子？ II若已知Ni原子的半径为0.125nm，其晶胞边长为多少？

2.4金属铝属立方晶系，其边长为0.405nm，假定其质量密度为2.7g/m3试确定其晶胞的布拉维格子类型

2.5某晶体具有四方结构，其晶胞参数为a=b,c=a/2,若一晶面在x y z轴上的截距分别为2a 3b 6c,试着给出该晶面的密勒指数。

2.6试着画出立方晶体结构中的下列晶面 （001）（110）（111）并分别标出下列

晶向[210] [111] [101].

2.14氯化铯（CsCl）晶体属于简立方结构，假设Cs+和Cl-沿立方对角线接触，且Cs+的半径为0.170nm Cl-的半径为0.181nm，试计算氯化铯晶体结构中离子的堆积密度，并结合紧密堆积结构的堆积密度对其堆积特点进行讨论。

2.15氧化锂（Li2O）的晶体结构可看成由O2-按照面心立方密堆，Li+占据其四面体空隙中，若Li+半径为0.074nm，O2-半径为0.140nm试计算I Li2O的晶胞常数 II O2-密堆积所形成的空隙能容纳阳正离子的最大半径是多少。

2.16 MgO具有NaCl型晶体结构，试画出MgO在（111）（110）和（100）晶面上离子的排列图案，写出其离子面密度和晶面间距的表达式。

第三章 熔体玻璃体

3.1熔体 高温下熔融形成的液态固体

玻璃体 高温熔体快冷时，由于冷却速度快，粘度增大太快，质点没来得及做有规则排列就已经固化，形成玻璃体

网络形成体：正离子是网络形成离子，单键强度大于335 kJ/mol，能单独形成玻璃的氧化物。

网络改变体：正离子是网络变性离子，单键强度小于250KJ/mol，不能单独形成玻璃，但能改变玻璃网络结构和性质的氧化物。 网络中间体

网络改变体 向玻璃中加入某种氧化物使得玻璃的结构改变，性质改变，这种氧化物称为“网调整氧化物”

桥氧：与两个网络形成离子相连的氧称为桥氧，

非桥氧: 只与一个网络形成离子相连的氧称为非桥氧

晶子学说：玻璃性质的变化是由于石英的多晶转变引起的。所以玻璃是高分散晶体（晶子）的集合体。“晶子”不同于一般微晶，是带有晶格变形的有序区域，它们分散在无定型介质中，从“晶子”部分到无定型部分的过渡是逐渐完成的，两者之间无明显界线. 晶子学说的核心是结构的不均匀性及进程有序性。 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。玻璃中结构多面体的重复没有规律性。多面体的结合程度取决于桥氧离子的百分数，

而网络变性离子均匀而无序的分布在四面体骨架空隙中

玻璃形成温度Tg又称脆性温度,是玻璃出现脆性的最高温度,由于在这个温度下可以消除玻璃制品因不均匀冷却产生的内应力,因此又称为退火温度上限. 软化温度Tf玻璃开始出现液体状态典型特征的温度,是玻璃可以拉成丝的最低温度.

玻璃的通性 各向同性, 热力学介稳性, 凝固的渐变性与可逆性, 熔融态向玻璃态转化时物理化学性质随温度变化的连续性

无规密堆积模型将原子看作是不可压缩的硬球，这些硬球无规则地堆垛，使其总体密度达到最大可能值。液态金属的结构是由一些基本的几何单元组成的近程有序，最小的单元是四面体，这种模型又成为密集无序堆垛模型

微晶无序模型微晶：带有晶格变形的有序区域，大小为1--10nm，几个到几十个原子间距。在微晶中心质点排列有序，离其中心越远则变形程度愈大。 拓扑无序模型拓扑无序模型认为：非晶态合金是均匀连续、致密填充、混乱无规的原子硬球的集合，不存在微晶与周围原子以晶界分开的情况。

硼反常现象在Na2O-SiO2熔体中加入B2O3粘度会先增大后减小. 最初加入B2O3

时，主要形成[SiO4]四面体进行补网作用，由于Na2O拆网使粘度很低；随着B2O3加入量的增加，[BO4]含量增加，粘度不断增加，直到补网完成[BO4]的比例最大，粘度达到最大值；此后继续加入B2O3，则形成[BO3]平面三角形的结构，使网络的连接变得疏松，又导致粘度η下降.

(其他名词解释)

类质同晶：物质结晶时，其晶体结构中原有离子或原子的配位位置被介质中部分类质类似的它种离子或原子占存，共同结晶成均匀的，单一的混合晶体，但不引起键性。

同质多晶：化学组成相同的物质，在不同的热力学条件下结晶或结构不同的晶体。 正尖晶石：二价阳离子分布在1/8四面体空隙中，三价阳离子分布在1/2八面体空隙的尖晶石。

反尖晶石：如果二价阳离子分布在八面体空隙中，而三价阳离子一半在四面体空

隙中，另一半在八面体空隙中的尖晶石。

分化过程:架状[SiO4]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。

单键强度：化合物的分解能除以化合物的配位数得出的商数即为单键强度。

3.2影响熔体粘度的因素有哪些？分析R2O对硅酸盐熔体黏度的影响规律以及原因

3.3简述石英晶体，石英熔体，Na2O·SiO2熔体结构和性质的区别

3.4简述非晶态合金材料的主要特性以及应用

3.6 SiO2熔体粘度在1000°C时的粘度10的14次方Pa*S，在1400°C时为10的7次方Pa*S，Si2O玻璃的粘滞流动的活化能是多少？上述数据在恒压下获得，若在恒容下获得，你认为活化能会改变吗为什么？

3.8 在SiO2中应加入多少Na2O，使玻璃的O/Si=2.5 ？此时析晶能力是增强还是减弱？

3.9计算下列玻璃的结构参数以及非桥氧分数 （1） （2） （3） （4）

3.10 有一种玻璃组成为14% Na2O 13êO 73%SiO2 （Wt%）其密度为2.5g/cm3计算该玻璃的原子堆积系数和结构参数值

3.11两种不同配比的玻璃，其组成（wt%）见下表，试计算玻璃结构参数，并由

结构参数说明该两种玻璃在高温时粘度的大小。

3.13比较硅酸盐玻璃和硼酸盐玻璃在结构和性能上的差异。

第四章 点缺陷和线缺陷

弗伦克尔缺陷：在晶格热振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置后，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。

肖特基缺陷：如果正常格点上的原子，热起伏过程中活的能量离开平衡位置迁移到晶体的表面，在晶体内正常格点上留下空位，这即是肖特基缺陷。 刃型位错：伯格斯矢量b与位错线垂直的位错称为刃型位错。

螺型位错：位错线和滑移方向（伯格斯矢量b）平行，由于位错线垂直的平行面不是水平的，而是像螺旋形的，故称螺旋位错。 伯格斯矢量

第五章 表面与界面

表面：固体的表面现象与液体相似，通常把一个相与它本身蒸汽接触的分界面称为表面。

界面：相邻晶粒不仅位向不同，而且结构、组成也不相同，即它们代表不同的两个相，则其间界称为界面。

第六章 相平衡与相图

相 体系中具有相同物理与化学性质的均匀部分的总和，如纯液体或真溶液均为单相。固溶体也为单相。

相平衡 相与相之间的平衡，是动态平衡。

第七章 固体中质点的扩散

7.1本征扩散：主要出现肖特基和弗兰克尔点缺陷，由此点缺陷引起的扩散称为

本征扩散。

非本征扩散：因扩散受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制，故称为非本征扩散。 自扩散 互扩散

稳定扩散：扩散质点的浓度分布不随时间变化的扩散称为稳定扩散； 不稳定扩散 扩散质点的浓度分布随时间变化的扩散称为不稳定扩散 菲克第一定律：在扩散体系中，参与扩散质点的浓度因位置而异，且可随时间而变化。

正扩散：受热力学因子作用，物质由高浓度处流向低浓度处，扩散结果使溶质趋于均匀化，Di>0。

逆扩散：受热力学因子作用，物质由低浓度处流向高浓度处，扩散结果使溶质趋于均匀化，Di<0。

无序扩散：无化学位梯度、浓度梯度。无外场推动力，由热起伏引起的扩散。质点的扩散是无序的、随机的。

互扩散推动力：多元系统中几种离子同时进行扩散，扩散过程中化学位梯度的变化。

间隙扩散：质点从一个间隙到另一个间隙

矿化剂：在固相反应中加入少量非反应物，反应过程中不与反应物起化学反应，只起加速反应作用的物质。

第八章 固态化学反应

固态化学反应（固相反应） 狭义 指固体与固体间发生化学反应生成新的固体产物的过程。 广义凡是具有固相参加的化学反应都叫固相反应。 固相反应特征

第九章 固态相变

3.1 一级相变：体系由一相变为另一相时，如两相的化学势相等但化学势的一级偏微商不相等的称为一级相变。

二级相变：相变时两相化学势相等，其一级偏微商也相等，但二级偏微商不等。 玻璃析晶：指由于玻璃的内能较同组成的晶体为高，所以玻璃处于介稳状态。在一定条件下存在着自发地析出晶体的倾向，这种出现晶体的现象叫做析晶。又称

失透或反玻璃化。

玻璃分相：一个均匀的玻璃相在一定的温度和组成范围内有可能分成两个互不溶解或部分溶解的玻璃相，并相互共存的现象称为玻璃分相。 均匀成核：晶核从均匀的单相熔体中产生的几率处处相同。

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等而形成晶核的过程。

马氏体相变：一个晶体在外加应力的作用下通过晶体的一个分立方体积的剪切作用以极迅速的速率而进行相变称为马氏体相变。

第十章固态烧结

10.1 熔融温度 烧结温度 泰曼温度

烧结：由于固态中分子的相互吸引，通过加热，使粉末体产生颗粒粘结，经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶的过程称为烧结。

烧成：把一定温度范围内烧制成为致密体的一系列物理、化学、变化过程，人们把完成这样一个烧结过程的工艺称之为烧成。

体积密度：材料在包含实体积、开口和密闭孔隙的状态下单位体积的质量称为材料的体积密度。

理论密度：多孔材料中固相的密度，即同种材料在无孔状态下的密度。 相对密度：多孔体的密度与无孔状态下同成分材料的密度之比，通常以百分率表示。

固相烧结：没有液相参与，完全是由固体颗粒直接的高温烧结过程。 液相烧结：有液相参与的烧结。

晶粒生长：无应变的材料在热处理时，平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下连续增大的过程。

二次再结晶：少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大的过程。 晶粒极限尺寸 晶粒平均尺寸

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