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1、第二章 晶 體 結 構 缺 陷2-1 (a) 在MgO晶體中,肖特基缺陷的生成能為6 ev,計算在25和1600時熱缺陷的濃度。(b) 如果MgO晶體中,含有百萬分一的Al2O3雜質(zhì),則在1600時,MgO晶體中是熱缺陷占優(yōu)勢還是雜質(zhì)占優(yōu)勢?說明原因。2-2 對某晶體的缺陷測定生成能為84千焦摩爾,計算該晶體在1000K和1500K時的缺陷濃度。2-3 非化學計量化合物FexO中,F(xiàn)e3/Fe20.1,求FexO中空位濃度及x值。2-4 非化學計量缺陷的濃度與周圍氣氛的性質(zhì)、壓力大小相關,如果增大周圍氧氣的分壓,非化學計量化合物Fe1xO及Zn1xO的密度將發(fā)生怎樣的變化?增大?減小?為什么?
2、2-7 有兩個相同符號的刃位錯,在同一滑移面上相遇,它們將排斥抑或吸引?2-8 在簡單立方結構中,在同一滑移面上畫出柏格斯矢量相反的兩個平行的螺位錯。并說明這些位錯為什么能夠吸引在一起而相互抵消。2-9 晶界有小角度晶界與大角度晶界之分,大角度晶界能用位錯的陳列來描述嗎?請解釋。2-10晶格常數(shù)等于0.361nm的面心立方晶體計算其20的對稱傾斜晶界中的位錯間距。2-11 試闡明固溶體、晶格缺陷和非化學計量化合物三者間的異同點。列出簡明表格比較。2-12 在面心立方空間點陣中,面心位置的原子數(shù)比立方體頂角位置的原子數(shù)多三倍。原子B溶入原子A的面心立方晶格中形成置換型固溶體,其成分應該是A3B呢
3、還是A2B?為什么?2-13 Al2O3在MgO中將形成有限固溶體,在低共熔溫度(1995)時,約有18wtAl2O3溶入MgO,MgO單位晶胞減小。試預計下列情況下密度的變化。 (a)A13+為該隙離子, (b) A13為置換離子。2-14 對磁硫鐵礦進行化學分析,按分析數(shù)據(jù)的Fe/S計算,得出兩種可能的成分:Fe1S和FeS1,前者意味著是Fe空位的缺陷結構,后者是Fe被置換。設想一種實驗方法以確定該礦物究竟屬于哪一類成分。2-15 如果(1)溶劑和溶質(zhì)原子的原子半徑相差超過±15,(2)兩元素的電負性相差超過±0.4,通常這一對元素不利于形成置換型周溶體,其中前一因素
4、往往起主導作用。(a) 僅根據(jù)提供的資料(右表)提出哪一對金屬大概不會形成連續(xù)固溶體: TaW,PtPb,CoNi,CoZn,TiTa。(b) 參考有關金屬手冊校核預計的正確性。2-16 對于MgO、Al2O3和Cr2O32O3和Cr2O3形成連續(xù)固溶體。(a)這個結果可能嗎?為什么?(b)試預計,在MgOCr2O3系統(tǒng)中的固溶度是有限還是很大的?為什么?2-17 列出MgO, CaO,Al2O3和TiO2四種氧化物的正離子半徑、電負性及晶體結構類型。(a) 按離子大小、離子價、結構類型、電負性以及場強等因素,預計下列各個由氧化物構成的二元系統(tǒng)中,生成固溶體及中間相(化合物的狀況:MgOCaO
5、,MgOTiO2,MgOAl2O3、CaOAl2O3,CaOTiO2,Al2O3TiO2。(b) 查閱各個二元系統(tǒng)相圖,校核預計結果的正確性。2-18 計算各個晶體結構中的最大空隙。(a)螢石(CaF2)結構(b)金紅石(TiO2)結構(c)鈣鈦礦(CaTiO3)結構。2 -19 A原子半徑為0.07nm,X原子半徑為0.125nm,Y原子半徑為0.180nm。A原子分別溶入X原子晶格(面心立方)及Y原子晶格(體心立方)中,均形成填隙型固溶。經(jīng)X射線分析證實,A原子只進入兩種晶格的八面體空隙中,試回答,A原子在哪個原子晶格中溶解得多?(提示:面心立方結構的最大間隙是八面體空隙,體心立方結構的最
6、大間隙是四面體空隙,其八面體空隙半徑為0.155r)。2-20 一塊金黃色的人造黃玉,化學分析結果認為,是在Al2O3中添加了0.5molNiO和0.02molCr2O3試寫出缺陷反應方程(置換型)及化學式。2-21 ZnO是六方晶系,a=3.242Å,c=5.195Å,每個晶胞中含2個ZnO分子,測得晶體密度分別為5.74,5.606g/cm3,求這兩種情況下各產(chǎn)生什么型式的固溶體?2-22 CeO2為螢石結構,其中加入15mol % CaO形成固溶體,測得固溶體密度=6.45g/cm3,晶格參數(shù)a05.417Å,問:主要缺陷形式如何?2-23 假定空位周圍沒有晶格弛豫如何預測PO2和T與(a)Fe1-xO,(b)UO2+x及(c)Zn1+xO的密度的關系。2-24 預計1000時在ZrO2摻入12mo1CaO的締合物濃度(H 30,H是靜態(tài)介電常數(shù))2-25 將晶態(tài)固體中
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