1. 解釋下列名詞：凝聚系統，介穩平衡，低共熔點，雙昇點，雙降點，馬鞍點，連線規則，切線規則，三角形規則，重心規則。
解：凝聚系統：不含氣相或氣相可以忽略的系統。
介穩平衡：即熱力學非平衡態，能量處於較高狀態，經常出現於矽酸鹽系統中。
低共熔點：是一種無變數點，系統冷卻時幾種晶相同時從熔液中析出，或加熱時同時融化。
雙昇點：處於交叉位的單轉熔點。
雙降點：處於共軛位的雙轉熔點。
馬鞍點：三元相圖界線上溫度最高點，同時又是二元系統溫度的最低點。
連線規則：將一界線（或其延長線）與相應的連線（或其延長線）相交，其交點是該界線上的溫度最高點。
切線規則：將界線上某一點所作的切線與相應的連線相交，如交點在連線上，則表示界線上該處具有共熔性質；如交點在連線的延長線上，則表示界線上該處具有轉熔性質，遠離交點的晶相被回吸。
三角形規則：原始熔體組成點所在副三角形的三個頂點表示的物質即為其結晶產物；與這三個物質相應的初初晶區所包圍的三元無變數點是其結晶結束點。
重心規則：如無變點處於其相應副三角形的重心位，則該無變點為低共熔點：如無變點處於其相應副三角形的交叉位，則該無變點為單轉熔點；如無變點處於其相應副三角形的共軛位，則該無變點為雙轉熔點。
2. 從sio2的多晶轉變現象說明矽酸鹽製品中為什麼經常出現介穩態晶相？
解：在573℃以下的低溫，sio2的穩定晶型為b －石英，加熱至573℃轉變為高溫型的a －石英，這種轉變較快；冷卻時在同一溫度下以同樣的速度發生逆轉變。如果加熱速度過快，則a －石英過熱而在1600℃時熔融。
如果加熱速度很慢，則在870℃轉變為a －鱗石英。a －鱗石英在加熱較快時，過熱到1670℃時熔融。當緩慢冷卻時，在870℃仍可逆地轉變為a －石英；當迅速冷卻時，沿虛線過冷，在163℃轉變為介穩態的b －鱗石英，在117℃轉變為介穩態的g －鱗石英。
加熱時g －鱗石英仍在原轉變溫度以同樣的速度先後轉變為b －鱗石英和a －鱗石英。a －鱗石英緩慢加熱，在1470℃時轉變為a －方石英，繼續加熱到1713℃熔融。當緩慢冷卻時，在1470℃時可逆地轉變為a －鱗石英；當迅速冷卻時，沿虛線過冷，在180～270℃轉變為介穩狀態的b －方石英；當加熱b －方石英仍在180～270℃迅速轉變為穩定狀態的a －方石英。
熔融狀態的sio2由於粘度很大，冷卻時往往成為過冷的液相－－石英玻璃。雖然它是介穩態，由於粘度很大在常溫下可以長期不變。如果在1000℃以上持久加熱，也會產生析晶。
熔融狀態的sio2，只有極其緩慢的冷卻，才會在1713℃可逆地轉變為a －方石英。對sio2的相圖進行分析發現，sio2的所有處於介穩狀態的熔體的飽和蒸汽壓都比相同溫度範圍內處於熱力學穩定態的熔體的飽和蒸汽壓高。而理論和實踐證明，在給定的溫度範圍，具有最小蒸汽壓的相一定是最穩定的相。
所以由於晶型轉變速度不同，在不同的加熱或冷卻速率下，矽酸鹽製品中經常出現介穩態晶相。
3. sio2具有很高的熔點，矽酸鹽玻璃的熔製溫度也很高。現要選擇一種氧化物與sio2在800℃的低溫下形成均一的二元氧化物玻璃，請問，選何種氧化物？加入量是多少？
解：根據na2o－sio2系統相圖可知最低共熔點為799℃。故選擇na2o能與sio2在800℃的低溫下形成均一的二元氧化物玻璃。
4. 具有不一致熔融二元化合物的二元相圖〔圖10-12（c）〕在低共熔點e發生如下析晶過程：la+c，已知e點的b含量為20%，化合物c的b含量為64%。
今有c1，c2兩種配料，已知c1中b含量是c2中b含量的1.5倍，且在高溫熔融冷卻析晶時，從該二配料中析出的初相（即達到低共熔溫度前析出的第一種晶體）含量相等。請計算c1，c2的組成。
解：設c2中b含量為x, 則c1中b含量為1.5x，由題意得：
所以c1組成b含量為26％，c2組成b含量為17.3％。
5. 已知a，b兩組分構成具有低共熔點的有限固溶體二元相圖〔圖10-12（i）〕。試根據下列實驗資料繪製相圖的大致形狀：
a的熔點為1000℃，b的熔點為700℃。含b為0.25mol的試樣在500℃完全凝固，其中含0.
733 mol初相α和0.267mol（α＋β）共生體。含b為0.
5mol的試樣在同一溫度下完全凝固，其中含0.4 mol初相α和0.6mol（α＋β）共生體，而α相總量佔晶相總量的50%。
實驗資料均在達到平衡狀態時測定。
解：設c點含b為x%,e點含b為y%，d點含b為z%，由題意借助槓桿規則得關係式：
解得：由此可確定c、d、e三點的位置，從而繪出其草圖。
6. 在三元系統的濃度三角形上畫出下列配料的組成點，並注意其變化規律。
1. a=10%, b=70%, c=20%（質量百分數，下同）
2. a=10%, b=20%, c=70%
3. a=70%, b=20%, c=10%
今有配料（1）3kg，配料（2）2kg，配料（3）5kg，若將此三配料混合加熱至完全熔融，試根據槓桿規則用作圖法求熔體的組成。
解：根據題中所給條件，在濃度三角形中找到三個配料組成點的位置。連線配料（1）與配料（2）的組成點，按槓桿規則求其混合後的組成點。
再將此點與配料（3）的組成點連線，此連線的中點即為所求的熔體組成點。
7. 圖〔10-24（e）〕是具有雙降昇點的生成乙個不一致熔融三元化合物的三元相圖。 請分析1，2，3點的析晶路程的各自特點，並在圖中用陰影標出析晶時可能發生穿相區的組成範圍。
組成點n在sc連線上，請分析它的析晶路程。
解：熔體1的析晶路程：
熔體2的析晶路程：
熔體3的析晶路程；
8. 在（圖10-36）中：
(1).劃分副三角形；
(2).用箭頭標出界線上溫度下降的方向及界線的性質；
(3).判斷化合物的性質；
(4).寫出各無變數點的性質及反應式；分析m點的析晶路程，寫出剛到達析晶終點時各晶相的含量。
解：（1）、（2）見**；
（3）s1不一致熔融化合物，s2一致熔融化合物，s3不一致熔融化合物，s4不一致熔融化合物，s5一致熔融化合物，s6一致熔融化合物。
（4） e為單轉熔點：l＋c s6＋s5
f為雙轉熔點：l s4－s6－s5
g為單轉熔點：l＋s6 s3＋s4
h為單轉熔點：l＋s4 s3＋s5
9. 分析相圖（圖10-37）中點1、2熔體的析晶路程。( 注：s、1、e 在一條直線上)。
解：熔體1具有穿相區的特徵，液相在e3點反應完，固相只剩s乙個相，所以穿過s相區，最終在e2點結束。
熔體2液相在e3點反應完，固相剩s和b兩個相，無穿相區情況，最終在e2點結束。
10. 在na2o-cao-sio2相圖（圖10-35）中：
(1)劃分出全部的副三角形；
(2)判斷界線的溫度變化方向及界線的性質；
(3)寫出無變數點的平衡關係式；
(4)分析並寫出m點的析晶路程（m點在cs與nc3s6連線的延長線上，注意穿相區的情況）。
解：⑴、⑵見**；
⑶見下表：
表10-14 na2o-cao-sio2系統富矽部分的無變數點的性質
（4）m點位於△nc3s6－ns2－ncs5內，在4點析晶結束，最終晶相為：nc3s6、ns2ncs5。開始析出βcs，經過晶型轉變、轉熔等一系列反應，連穿三個相區，最終在4點析晶結束。
11. 乙個陶瓷配方，含長石（k2o·al2o3·6sio2）39%，脫水高嶺土（al2o3·2sio2）61%,在1200℃燒成。問：
(1) 瓷體中存在哪幾相？(2) 所含各相的重量百分數是多少？
解：在k2o-al2o3-sio2系統相圖的配料三角形（圖10-32）中根據長石與脫水高嶺土的含量確定配料組成點，然後在產物三角形（圖10-32）找最終平衡相，根據槓桿規則計算各相組成。
無機材料科學基礎課後習題答案
5.1試述影響置換型固溶體的固溶度的條件。解 1.離子尺寸因素 從晶體穩定性考慮，相互替代的離子尺寸愈相近，則固溶體愈穩定。若以r1和r2分別代表半徑大和半徑小的兩種離子的半徑。當它們半徑差 15 時，形成連續置換型固溶體。若此值在15 30 時，可以形成有限置換型固溶體。而此值 30 時，不能形成...
無機材料科學基礎課後習題答案
3 1 名詞解釋 a 螢石型和反螢石型 b 類質同晶和同質多晶 c 二八面體型與三八面體型 d 同晶取代與陽離子交換 e 尖晶石與反尖晶石 答 a 螢石型 caf2型結構中，ca2 按麵心立方緊密排列，f 佔據晶胞中全部四面體空隙。反螢石型 陽離子和陰離子的位置與caf2型結構完全相反，即鹼金屬離子...
無機材料科學基礎課後習題答案
8 18 2黏土膠粒分散在水中時，因吸附層與擴散層各帶有相反的電荷，所以相對移動時兩者之間就存在著電位差，這個電位差稱電動電位或 電位。其數值對黏土泥漿的穩定性有重要的作用。8 3 大小 1 離子置換能力 2 黏土的 電位 3 泥漿的流動性 4 泥漿的穩定性 5 黏土的結合水 8 4 泥漿的流動性是...