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第三章答案3-2略。
3-2试述位错的基本类型及其特点。
解：位错主要有两种：刃型位错和螺型位错。
刃型位错特点：滑移方向与位错线垂直，符号⊥，有多余半片原子面。
螺型位错特点：滑移方向与位错线平行，与位错线垂直的面不是平面，呈螺施状，称螺型位错。
3-3非化学计量化合物有何特点？为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料？解：非化学计量化合物的特点：非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关；可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体；缺陷浓度与温度有关，这点可以从平衡常数看出；非化学计量化合物都是半导体。
由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金属离子过剩（n型）半导体，正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩（p型）半导体。
3-4影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些？解：影响形成置换型固溶体影响因素：（1）离子尺寸：15%规律：1.（R1-R2）/R1>15%不连续。
2.<15%连续。
3.>40%不能形成固熔体。
（2）离子价：电价相同，形成连续固熔体。
（3）晶体结构因素：基质，杂质结构相同，形成连续固熔体。
（4）场强因素。
（5）电负性：差值小，形成固熔体。
差值大形成化合物。
影响形成间隙型固溶体影响因素：（1）杂质质点大小：即添加的原子愈小，易形成固溶体，反之亦然。
（2）晶体（基质）结构：离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的，在一定程度上来说，结构中间隙的大小起了决定性的作用。
一般晶体中空隙愈大，结构愈疏松，易形成固溶体。
（3）电价因素：外来杂质原子进人间隙时，必然引起晶体结构中电价的不平衡，这时可以通过生成空位，产生部分取代或离子的价态变化来保持电价平衡。
3-5试分析形成固溶体后对晶体性质的影响。
解：影响有：（1）稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生；（2）活化晶格，形成固溶体后，晶格结构有一定畸变，处于高能量的活化状态，有利于进行化学反应；（3）固溶强化，溶质原子的溶入，使固溶体的强度、硬度升高；（4）形成固溶体后对材料物理性质的影响：固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化，但一般都不是线性关系。
第八章固相反应第一节引言第二节固相反应机理第三节固相反应动力学第四节影响固相反应的因素⏹第一节引言固相反应特征基于研究结果，泰曼认为：（1）固态物质间的反应是直接进行的，气相或液相没有或不起重要作用。
（2）固态反应开始温度远低于反应物的熔点或系统的低共熔温度，通常相当于一种反应物开始呈现显著扩散作用的温度，此温度称为泰曼温度或烧结温度。
（3）当反应物之一存在有多晶转变时，则转变温度通常也是反应开始明显进行的温度，这一规律也称为海得华定律。
泰曼的观点长期以来一直为学术界所普遍接受。
并且将固体和固体反应生成固体产物的过程称为固态反应。
但随着生产和科学实验的进展，发现许多问题。
因此，金斯特林格等人提出，固态反应中，反应物可能转为气相或液相，然后通过颗粒外部扩散到另一固相的非接触表面上进行反应。
指出了气相或液相也可能对固态反应过程起重要作用。
显然，这种作用取决于反应物的挥发性和系统的低共熔温度。
可见，固态反应除固体间的反应外也包括有气相、液相参与的反应。
控制速度不仅限于化学反应，也包括扩散等物质迁移和传热等过程。
并指出这些反应有如下一些共同的特点：（1）固体质点（原子、离子或分子）间具有很大的作用键力，故固态物质的反应活性通常较低，速度较慢。
而且，固态反应总是发生在两种组分界面上的非均相反应。
对于粒状物料，反应首先是通过颗粒间的接触点或面进行，随后是反应物通过产物层进行扩散迁移，使反应得以继续。
因此，固态反应一般包括相界面上的反应和物质迁移两个过程。
（2）在低温时，固体在化学上一般是不活泼的，固态反应通常需在高温下进行。
而且由于反应发生在非均相系统，因而传热和传质过程都对反应速度有重要影响。
⏹第二节固相反应机理固态反应一般是由相界面上的化学反应和固相内的物质迁移两个过程构成。
一相界面上化学反应机理可把整个反应过程划分为六个阶段。
（1）隐蔽期：约低于300℃。
（2）第一活化期：约在300~400℃之间。
（3）第一脱活期：约在400~500℃之间。
材料科学基础第8 章8.4.1 影响固相反应的因素(上)固相反应过程温度、压力、反应时间、组成、结构，等相界面的化学反应内部的物质传递活化晶格，促进物质的内外扩散影响固相反应的因素一、反应物化学组成的影响热力学角度朝反应自由能减小方向进行（△G＜0）△G负值越大，朝该方向进行几率越大原子键合角度质点间的作用键强越大，则可动性与反应能力越小反应物比例会改变产物层厚度、反应物表面积扩散截面积最终影响反应速率矿化剂加入少量矿化剂会促进反应进行有缘学习更多驾卫星ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）表8-1 NaCl 对Na 2CO 3+Fe 2O 3反应的作用NaCl 添加量（相对于Na 2CO 3的%）不同颗粒尺寸的Na 2CO 3转化率（%）0.06~0.088mm0.27~0.35mm0.6~2mm 00.82.253.288.688.618.936.873.89.222.560.1提高约2~6倍一、反应物化学组成的影响矿化剂作用机理与反应物形成某种活性中间体而提高活性与反应物形成固溶体，使晶格活化形成低共熔物，降低液相出现温度，加速扩散和对固相溶解矿化剂离子对反应物离子的极化作用，促进晶格畸变与活化矿化剂对固相反应影响的作用机理一、反应物化学组成的影响颗粒组成的影响颗粒半径越小，反应速率常数以平方级数增加颗粒尺寸越小，比表面积越大，反应与扩散界面增加，反应速率加快粒度越小，弱键比例越大，反应与扩散能力增强，反应加快将粒径控制在较窄范围，避免少量大颗粒混入可提高反应速率颗粒尺寸不同，可能属于不同动力学控制范围颗粒尺寸越小，速率常数越大反应速率常数Ky与1/R2的关系表8-2 SiO2颗粒大小对反应速率常数Ky的影响SiO2颗粒半径(mm)1/R2Ky×1060.15343 5.7 0.08613516.2 0.05335742.3 0.03677096.0。
何谓固相反应，影响固相反应速度因素？狭义的固相反应是指纯粹固体物质之间，通过质点的扩散而进行的化学反应。
广义的固相反应系指固态、液态、气态参与反应皆称固相反应。
一、影响固相反应的因素有影响固相反应的因素有：反应温度和保温时间、压力与浓度、本身化学活性、颗粒大小与接触紧密程度、水蒸气与液相及矿化剂等。
①反应温度和保温时间。
提高固相反应的温度，可提高质点能量（活化能）。
保持温度是增加扩散时间，增加反应的彻底性。
在生产中每个反应带有一个长度，并控制物料在窑内流动速度。
②压力与浓度。
增加反应容器（窑炉）内的压力，并减小生成物的浓度（如加强窑内通风），可促进固相反应。
③本身化学活性。
例如高岭石脱水后分解为无定形、高分散度、高活性的Al2O3和SiO2，隐晶结构的方解石分解出高活性的新生态的CaO，具有较多缺陷就能加速固相反应。
而结晶型的燧石、石英（α-SiO2）及结晶完整的大理石，化学反应慢。
④颗粒大小与接触紧密程度。
固相反应是在接触界面进行的，反应速度与接触面积成正比。
接触面积与原料粉磨细度，混合均匀程度和接触紧密程度有关。
粉磨愈细，接触愈紧密愈均匀，固相反应越快。
⑤水蒸气、液相及矿化剂。
ａ.少量水蒸气的存在，可降低晶体表面能，即晶格破坏所需能量减少，有利于质点向外扩散，而增加固相反应能力。
实践表明，少量水蒸气可使CaO和SiO2固相反应速度提高。
ｂ.液相和气相的存在，比固相质点扩散快得多，能促进固相反应迅速进行。
c.矿化剂作用是破坏了某些物质（如Si—Ｏ键、Al—Ｏ键）的晶格，加速某些物质（如CaCO3）的分解，强化SiO2和CaO的反应能力，降低反应物质点的结合能。
同时能降低液相生成的温度和粘度，促使C3S在较低温度（1350℃）下形成，强化熟料煅烧。
二、固相反应的计算公示由此可见，水泥熟料矿物C3A和C4AF、C2S的形成是一个复炸的多级反应，反应过程是交叉进行的。
水泥孰料矿物的固相反应是放热反应。
固相反应的影响因素
1. 温度
固相反应的反应速率通常随着温度的升高而增加。
这是由于在较高温
度下，分子运动更快，因此更容易发生反应。
温度也可以影响反应的
选择性，因为在较高温度下，竞争性的反应可能会发生。
2. 初始物质浓度
初始物质浓度可以影响反应速度和反应物质的相对浓度。
一般来说，
当初始物质浓度更高时，反应速率也更快。
然而，当的初始物质物质
浓度达到一定水平时，反应速率不会继续增加。
3. 反应物质的物理状态
反应物质的物理状态可以影响反应速率。
固体的反应速率通常比液体
和气体反应速率慢。
这是由于固体反应中分子需要通过扩散才能相遇，因为它们无法通过一般运动混合。
而液体和气体反应物质则由于其分
子的充分混合，反应速率会更快。
4. 催化剂
催化剂可以加速反应速度，因为它们降低了反应的反应能量。
在催化
剂存在的反应中，反应速率通常比没有催化剂存在的反应速率快很多。
5. 环境因素
环境因素如光照、当地气候和化学环境也可以影响固相反应的速率和
选择性。
一些反应可能需要光或其他外部因素来发生。
化学物质可能
被环境中的其他化学物质污染或催化，从而影响反应速率和选择性。
总之，固相反应受许多因素的影响。
识别并理解这些影响因素可以帮助科学家更好地预测和控制反应的速率和选择性。
何谓固相反应，影响固相反应速度因素狭义的固相反应是指纯粹固体物质之间，通过质点的扩散而进行的化学反应。
广义的固相反应系指固态、液态、气态参与反应皆称固相反应。
影响固相反应的因素有：反应温度和保温时间、压力与浓度、本身化学活性、颗粒大小与接触紧密程度、水蒸气与液相及矿化剂等。
①反应温度和保温时间。
提高固相反应的温度，可提高质点能量（活化能）。
保持温度是增加扩散时间，增加反应的彻底性。
在生产中每个反应带有一个长度，并控制物料在窑内流动速度。
②压力与浓度。
增加反应容器（窑炉）内的压力，并减小生成物的浓度（如加强窑内通风），可促进固相反应。
③本身化学活性。
例如高岭石脱水后分解为无定形、高分散度、高活性的Al2O3和SiO2，隐晶结构的方解石分解出高活性的新生态的CaO，具有较多缺陷就能加速固相反应。
而结晶型的隧石、石英（a－SiO2）及结晶完整的大理石，化学反应慢。
④颗粒大小与接触紧密程度。
固相反应是在接触界面进行的，反应速度与接触面积成正比。
接触面积与原料粉磨细度，混合均匀程度和接触紧密程度有关。
粉磨愈细，接触愈紧密愈均匀，固相反应越快。
⑤水蒸气、液相及矿化剂。
a．少量水蒸气的存在，可降低晶体表面能，即晶格破坏所需能量减少，利于质点向外扩散，而增加固相反应能力。
实践表明，少量水蒸气可使CaO和SiO2固相反应提高。
b．液相和气相的存在，比固相质点扩散快得多，能促进固相反应迅速进行。
C.矿化剂作用是破坏了某些物质（如Si－O键Al—O键）的晶格，加速某些物质（如CaCO3）的分解，强化SiO2和CaO的反应能力，降低反应物质点的结合能。
同时能降低液相生成的温度和粘度，促使C3S在较低温度（1350℃）下形成，强化熟料煅烧。
材料科学基础第 8 章8.4.2 影响固相反应的因素(下)三、 反应温度的影响固相反应速率常数与温度的关系可以统一写成：式中常数C与Q根据反应的控制过程不同而有不同的物理意义及数值。
由此式可见，反应温度升高，固相反应速率增加。
有缘学习更多驾卫星ｙｇｄ３０７６或关注桃报：奉献教育（店铺）（1）没有气相或液相参与反应没有气相参与反应的纯固相反应过程中增大压力有助于颗粒间接触，增大接触面积加速物质传递过程，使反应速率增加。
（2）有气相或液相参与反应反应对于有液、气相参与的固相反应由于传质过程主要不是通过颗粒的接触接触作用故提高压力对传质过程的作用不大有时甚至会降低反应速率。
降低（3）改变固体吸附特性气氛主要通过改变固体吸附特性而影响其表面反应活性。
对于一系列形成非化学计量的化合物，如ZnO、CuO等，气氛能直接影响晶体表面缺陷的浓度和扩散机制及速度。
（1）研究证实同一物质处于不同结构状态时，其反应活性差别很大。
通常，晶格能越高、结构越完整和稳定，则其质点可动性小，相应地反应活性越低。
（2）海德华定律根据海德华定律，物质在相变温度点附近质点可动性显著增大，晶格松懈、内部结构缺陷增多，故而反应与扩散能力增加 。
（3）反应物的多晶转变温度反应物的多晶转变温度，往往是反应急剧进行的温度。
（4）利用热分解反应和脱水反应形成具有较大比表面积和晶格缺陷的初生态或无定形物质等措施，可以提高反应活性，这是促进固相反应进行的一个有效手段。
不同原料合成尖晶石时，尖晶石生成量1-合成MgCO3为原料2-天然MgCO3为原料3-合成MgO 为原料4-烧结MgO 为原料活性高活性低。
