材料科学基础试卷3.doc

第三章非晶态固体3-1试述石英晶体、石英熔体、Na2O2 SiO2熔体结构和性质上的区别。如何用实验方法来区分它们？表3-1在二元硅酸盐熔体中各种阳离子的K11值阳离子Ca2+Pb2+Mn2+Fe2+Co2+Kn0.0030.20.751.43.33-2已知二元硅酸盐熔体中各种阳离子的Kn值如表3-1所示。试计算当熔体中的SiO2的摩尔分数分别为0.1，0.2，0.3，0.4时，各级聚合物的负离子分数，并绘制聚合物分布图（n=1,2,3,4）和氧化物活度与NSiO2关系图。3-3试证明下面两式相等；3-4熔体粘度在727时是108泊，在1156时是10泊，在什么温度下它是104泊？（用）3-5试用方程式，绘出下列两种熔体在1350500间的粘性曲线（）。两种熔体常数如下：EFT0N0.11.6314229219N0.21.76946902164-6一种熔体在1300的粘度是3100泊，在800是108泊，在1050时其粘度为多少？在此粘度下急冷，是否形成玻璃？3-7从以下两种釉式中，你能否判断两者的熔融温度、粘度、表面张力上的差别？说明理由。（1）（2）3-8SiO2熔体的粘度在1000时为108泊，在1400时为108泊。SiO2玻璃粘滞流动的活化能是多少？上述数据是在恒压下取得，如果在恒容下得到，你预计活化能会不同吗？为什么？3-9名词解释（并比较其异同）（1）玻璃体和熔体（2）Tg和Tf（3）玻璃分相和玻璃析晶（4）亚稳分解与不稳分解（5）硅酸盐玻璃和硼酸盐玻璃3-10试用实验方法鉴别晶体SiO2, SiO2玻璃、硅胶和熔融二氧化硅。并从结构角度来解释这些同质异构体。3-11结构上比较硅酸盐晶体与硅酸盐玻璃的区别。3-12一种玻璃组成为80wtSiO2和20wtNa2O数，试计算非桥氧百分数？3-13玻璃的组成是13wtNa2O, 13wtCaO和74wtSiO2,若用纯碱、石灰石和石英砂作原料，用1000公斤石英砂熔制该玻璃，问其它两种原料各需多少公斤？3-14玻璃的组成是13wt% Na2O、13wtCaO和74wtSiO2,计算非桥氧分数。3-15淬火玻璃与退火玻璃在结构与性能上有何差异？3-16有两种不同配比的玻璃，其组成如下：序号Na2O wtAl2O3wtSiO2wt11020702201070试用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下粘度的大小？3-17已知石英玻璃的密度为2.3g/cm3，假定玻璃中原子尺寸与晶体SiO2相同。试计算玻璃的原子堆积系数（APF）是多少？3-18有一种平板玻璃组成为14 Na2O-13CaO-72SiO2,其密度为2.5 g/cm3,计算该玻璃的原子堆积系数（AFP）为多少？3-19高硼硅酸盐耐热玻璃的主要组成是96wt% SiO2和4wt%B2O3，原子堆积系数是0.44，计算它的密度？3-20正硅酸铅玻璃密度为7.38g/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2.29 g/cm3）中的氧密度比较声试指出铅离子所在位置？3-21已发现很多多组分氧化物破璃在50500尺度范围内的结构是不均匀的。（a）如何才能探测并观察到这种不均匀性,（b）试讨论这种玻璃结构的不均匀性与无规则网络结构模型之间的关系。（c）怎样用液液不相溶性来解释这种不均匀结构？试给出一个假设的温度组成图和在几种温度的自由焓组成图。3-22（a）假如要求在800时得到一种具有最高的SiO2摩尔百分比的熔体，而且只能在二氧化硅中加入一种别的氧化物，那么应选择什么氧化物作外加剂？说明理由。（b）为什么石英的熔融温度比方石英的熔融温度低？3-23网络变性体（如Na2O）加到石英玻璃中，使氧硅比增加。实验观察到当O/Si=2.53时，即达到形成玻璃的极限。根据结构解释，为什么2O/Si2.5的碱硅石混合物可以形成玻璃，而O/Si=3的碱硅有碱含物结晶而不形成碱玻璃。3-24（a）试给出B2O3中可能的键结构示意图，按鲍林规则配位数CNB=3。（b）列举扎哈里逊的玻璃形成规则，你所绘制的示意图满足这些要求吗？（c）试述玻璃为了适应碱金属氧化物如Na2O的加入而发生结构变化的两种显然不向的方式。3-25如何确定某一玻璃为防止析晶所必须的冷却速率？试写出计算或作图的步骤。3-26在近代的地质构造中发现一种玻璃，含有较高的SiO2(7 0%)和Al2O3(11.5+%)碱金属氧化物（Na2O和K2O）是少量的组分(5%)，碱土金属氧化物也很少(MgO+CaO=2%)。在加热到大约900以上有10%的重量损失，失重有关的挥发性组份是水。该玻璃在850有一种反常且不可逆的软化性质，到9501100变硬,而后到1150左右又变软。冷却时，只在1150有一个假想（fictive）温度范围，此温度范围与大多数工业玻璃相似，但较高。试对850左右出现的不可逆软化进行解释。现将钠钙玻璃的组成给出，以供参考：72%SiO2，1%Al2O3，9%CaO，4%MgO，13%Na2O，1%K2O。3-27（a）什么是玻璃的假想温度？（b）为什么在假想温度以上玻璃的膨胀系数更接近于液体，而在假想温度以下更接近于晶体？（c）试指出在二氧化硅中加入Na2O，假想温度合发生怎样的变化？加入N