无机材料科学基础名词解释

无机材料科学基础无机材料科学是研究无机材料的结构、性能、制备和应用的学科领域，无机材料是指在化学成分中不含碳元素或者含碳元素量极少的材料。

无机材料科学基础是无机材料科学研究的基础，它包括了无机材料的基本概念、结构特点、物理性质和化学性质等内容。

本文将从无机材料的基本概念、结构特点、物理性质和化学性质等方面展开介绍。

首先，无机材料是指在化学成分中不含碳元素或者含碳元素量极少的材料，包括金属、合金、陶瓷、玻璃等。

无机材料的基本概念主要包括了无机材料的定义、分类、特点和应用等内容。

无机材料具有高熔点、硬度大、导电性能好等特点，广泛应用于电子、建筑、化工、冶金等领域。

无机材料的分类主要包括了金属材料、陶瓷材料、玻璃材料等，每种材料都有其独特的性质和应用。

其次，无机材料的结构特点是指无机材料的晶体结构、晶体缺陷、晶体生长等方面的特点。

无机材料的晶体结构是指无机材料的原子排列方式，包括了立方晶系、四方晶系、六方晶系等不同的晶体结构类型。

晶体缺陷是指晶体内部的缺陷或者杂质，它会影响晶体的性能和应用。

晶体生长是指晶体在凝固过程中的生长规律，它决定了晶体的形貌和尺寸。

再次，无机材料的物理性质是指无机材料在外界作用下所表现出的物理性质，包括了热学性质、光学性质、电学性质等。

无机材料的热学性质是指无机材料在加热或者冷却过程中所表现出的性质，包括了热膨胀系数、热导率等。

光学性质是指无机材料对光的吸收、反射、透射等性质，包括了折射率、透明度等。

电学性质是指无机材料在外加电场下所表现出的性质，包括了导电性、介电常数等。

最后，无机材料的化学性质是指无机材料在化学反应中所表现出的性质，包括了化学稳定性、化学反应性等。

无机材料的化学稳定性是指无机材料在化学环境中所表现出的稳定性，包括了耐酸碱性、耐腐蚀性等。

化学反应性是指无机材料与其他物质发生化学反应的性质，包括了氧化性、还原性等。

综上所述，无机材料科学基础是无机材料科学研究的基础，它包括了无机材料的基本概念、结构特点、物理性质和化学性质等内容。

材科基名词解释材科基是指材料科学与工程专业基础课程的一部分。

材料科学与工程是一个综合性的学科领域，涵盖了材料的成分、结构、性能以及制备、加工、改性、表征等方面的知识。

材科基是学生在学习材料科学与工程专业的核心课程之前所需要掌握的基础知识，是为了帮助学生打好基础，建立对材料科学与工程的整体框架和全局认识而设置的。

材科基的主要内容包括以下几个方面：1. 无机材料基础：无机材料是指非金属材料中的无机化合物，如金属氧化物、金属硫化物等。

无机材料基础主要包括无机化学基础知识，如元素周期表、化学键、晶体结构等。

此外，还会涉及无机材料的组成原理、物理化学性质以及制备和改性等基本知识。

2. 有机材料基础：有机材料是指含有碳-碳键或碳-氢键的化合物，如塑料、橡胶、纤维素等。

有机材料基础主要包括有机化学基础知识，如有机化合物的命名规则、有机合成反应等。

此外，还会涉及有机材料的结构与性能关系、制备和改性等基本知识。

3. 物理学基础：材料科学与工程中的物理学基础主要包括固体物理学和凝聚态物理学。

固体物理学主要研究固体材料的结构和性质，包括晶体结构、晶体缺陷、晶体的力学性能等。

凝聚态物理学则更加注重研究材料的电学、磁学、光学和热学性质等方面的知识。

4. 化学工程基础：材料科学与工程中的化学工程基础主要包括化学过程原理以及材料的制备和加工过程。

化学过程原理主要涉及物质的转化、分离和提纯等方面的基本原理。

材料的制备和加工过程则包括常见的材料加工工艺，如冶金工艺、陶瓷工艺、高分子材料的加工等。

通过学习材科基，学生可以建立起对材料科学与工程的整体框架和全局认识，为进一步深入学习专业课程打下坚实基础。

此外，材科基的内容广泛涵盖了物理学、化学学、化工学等多个学科的知识，为学生提供了更加全面的科学素养和跨学科的学习能力。

材科基的学习也为学生未来从事材料科学与工程相关研究和工作打下坚实基础。

2-1 名词解释（a ）弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷；（b ）刃型位错和螺型位错 （c ）类质同象与同质多晶解：（a ）当晶体热振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置而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。

如果正常格点上原子，热起伏后获得能量离开平衡位置，跃迁到晶体的表面，在原正常格点上留下空位，这种缺陷称为肖特基缺陷。

（b ）滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。

位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错。

（c ）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。

同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。

2-6（1）在CaF 2晶体中，弗仑克尔缺陷形成能为2.8eV ，肖特基缺陷的生成能为5.5eV ，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度？（k ＝1.38×10－23J/K ）（2）如果CaF 2晶体中，含有百万分之一的YF 3杂质，则在1600℃时，CaF 2晶体中时热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。

解：（1）弗仑克尔缺陷形成能为2.8eV ，小于肖特基缺陷形成能5.5eV ，所以CaF 2晶体中主要是弗仑克尔缺陷，肖特基缺陷可忽略不计。

-----------1分当T ＝25℃＝298K 时，热缺陷浓度为：2423192981006.2)2981038.1210602.18.2exp()2exp(---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯-=∆-=⎪⎭⎫ ⎝⎛kT G N n f ----2分 当T ＝1600℃＝1873K 时，热缺陷浓度为：423191873107.1)18731038.1210602.18.2exp()2exp(---⨯=⨯⨯⨯⨯⨯-=∆-=⎪⎭⎫ ⎝⎛kT G N n f -----2分 （2）CaF 2中含百万分之一（10－6）的YF 3时的杂质缺陷反应为：Ca F Ca CaF V F Y YF ''++−−→−•62223 由此可知：[YF3]=2[Ca V '']，所以当加入10－6YF3时，杂质缺陷的浓度为： 73105][21][-⨯==''YF V Ca 杂--------------------1分 此时，在1600℃下的热缺陷计算为：Cai Ca V Ca Ca ''+→•• x x ＋5×10－7 则：8241089.2)107.1()exp(][]][[--••⨯=⨯=∆-==''kTG k Ca V Ca f Ca Ca i 即：871089.21)105(--⨯=⨯+x x ，x ≈8.1×10－4 热缺陷浓度： 4101.8][-⨯=≈''x V Ca热------------------1分显然：][][热杂Ca CaV V ''>''，所以在1600℃时是弗仑克尔热缺陷占优势 2-10 ZnO 是六方晶系，a=0.3242nm ，c=0.5195nm ，每个晶胞中含2个ZnO 分子，测得晶体密度分别为5.74，5.606 g/cm 3，求这两种情况下各产生什么型式的固溶体？解：六方晶系的晶胞体积 V===4.73cm 3在两种密度下晶胞的重量分别为W 1=d 1v=5.74×4.73×10-23=2.72×10-22(g) W 2=d 2v=5.606×4.73×10-23=2.65×10-22(g)理论上单位晶胞重W= =2.69(g)∴密度是d1时为间隙型固溶体，是d2时为置换型固溶体。

无机材料科学基础无机材料科学是材料科学的一个重要分支，主要研究无机材料的结构、性能和应用。

无机材料是指不含碳元素或含碳量极少的材料，包括金属、陶瓷、玻璃和半导体等。

在现代科技和工业生产中，无机材料发挥着重要作用，广泛应用于电子、建筑、能源、医疗等领域。

首先，无机材料的基本结构对其性能和应用具有重要影响。

无机材料的结构可以分为晶体结构和非晶体结构两种。

晶体结构是指原子或离子按照一定的规则排列而成的有序结构，具有明确的晶体面和晶体方向，如金属和陶瓷材料。

非晶体结构则是指原子或离子无规则排列，缺乏明显的晶体面和晶体方向，如玻璃材料。

不同的结构决定了材料的密度、硬度、导电性和光学性质等。

其次，无机材料的性能与其化学成分密切相关。

无机材料的化学成分包括元素种类、原子结构和化学键等。

例如，金属材料的主要成分是金属元素，具有良好的导电性和机械性能；陶瓷材料主要由氧化物、碳化物和氮化物等组成，具有优异的耐磨性和耐高温性能。

化学成分的不同会导致无机材料性能的差异，因此在材料设计和制备过程中需要充分考虑化学成分的影响。

另外，无机材料的应用领域多种多样。

金属材料广泛应用于机械制造、航空航天和汽车工业；陶瓷材料被用于建筑材料、电子器件和生物医药领域；玻璃材料则被广泛应用于建筑、家居和光学仪器等方面。

此外，半导体材料在电子器件和光电子器件中有着重要的应用，如集成电路、太阳能电池和激光器等。

总之，无机材料科学基础是材料科学研究的重要组成部分，对于推动材料科学的发展和应用具有重要意义。

通过深入研究无机材料的结构、性能和应用，可以不断拓展材料的应用领域，提高材料的性能和功能，推动材料科学和工程技术的进步。

希望本文能够对无机材料科学感兴趣的读者有所启发，也欢迎大家积极参与无机材料科学的研究和应用工作，共同推动材料科学的发展。

1、名词解释：玻璃分相：玻璃在冷却过程中或在一定温度下热处理时，由于内部质点迁移，某些组分分别浓集，从而形成化学组分不同的两个相的现象。

这种分相大都发生在相平衡图的液相线以下，反应产物分两个玻璃相，在热力学上处于亚稳状态。

玻璃析晶：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。

桥氧：玻璃网络中作为两个成网多面体所共有顶角的氧离子，即起“桥梁”作用的氧离子。

反之，仅与一个成网离子相键连，而不被两个成网多面体所共的氧离子则为非桥氧。

它表示硅氧网络的断裂程度。

非桥氧的未饱和电价通过网外阳离子而获得中和。

2、影响熔体粘度的因素有哪些？试分析一价碱金属氧化物降低硅酸盐熔体粘度的原因。

解：（1）影响熔体粘度的主要因素：温度和熔体的组成。

碱性氧化物含量增加，剧烈降低粘度。

随温度降低，熔体粘度按指数关系递增。

（2）通常碱金属氧化物（Li2O、Na2O、K2O、Rb2O、Cs2O）能降低熔体粘度。

这些正离子由于电荷少、半径大、和O2－的作用力较小，提供了系统中的“自由氧”而使O/Si比值增加，导致原来硅氧负离子团解聚成较简单的结构单位，因而使活化能减低、粘度变小。

3、说明在一定温度下同组成的玻璃比晶体具有较高的内能及晶体具有一定的熔点而玻璃体没有固定熔点的原因。

玻璃的介稳性：熔体转变为玻璃过程中，是快速冷却，使玻璃在低温下保留了高温时的结构状态，玻璃态是能量的介稳态，有自发放热而转变为晶体的趋势；玻璃无固定熔点：熔体的结晶过程中，系统必有多个相出现，有固定熔点；熔体向玻璃体转变时，其过程是渐变的，无多个相出现，无固定的熔点，只有一个转化温度范围。

4、试简述淬火玻璃与退火玻璃在结构与性能上有何差异？解：消除和均衡由温度梯度产生的内应力的玻璃为退火玻璃，这类玻璃不易碎裂且切割方便。

淬火处理是将制品加热至接近其软化温度，使玻璃完全退火，然后进行迅速冷却(淬火处理)。

无机材料科学基础试卷(6-10章)无机材料科学基础试卷一、名词解释液相独立析晶：是在转熔过程中发生的，由于冷却速度较快，被回收的晶相有可能会被新析出的固相包裹起来，使转熔过程不能继续进行，从而使液相进行另一个单独的析晶过程，就是液相独立析晶。

二次再结晶：少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大过程。

晶粒生长：平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。

本征扩散：是指空位来源于晶体结构中本征热缺陷而引起质点的迁移。

非本征扩散：受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制的扩散。

或由不等价杂质离子取代造成晶格空位，由此而引起的质点迁移。

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(一级导数)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，但二级偏微商不等的称为二级相变。

液相烧结：凡有液相参加的烧结过程称为液相烧结。

固相烧结：固态粉末在适当的温度、压力、气氛和时间条件下，通过物质与气孔之间的传质，变为坚硬、致密烧结体的过程。

均匀成核：晶核从均匀的单相熔体中产生的过程。

非均匀成核：是指借助于表面、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稳定扩散：若扩散物质在扩散层dx内各处的浓度不随时间而变化，即dc/dt=0。

这种扩散称稳定扩散。

不稳定扩散：扩散物质在扩散层dx内的浓度随时间而变化，即dc/dt≠0。

这种扩散称为不稳定扩散。

三角形规则：原始熔体组成点所在副三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物；与这三个物质相应的初初晶区所包围的三元无变量点是其结晶结束点。

连线规则：将一界线（或其延长线）与相应的连线（或其延长线）相交，其交点是该界线上的温度最高点。

一致熔融化合物：是一种稳定的化合物。

它与正常的纯物质一样具有固定的熔点，熔化时，所产生的液相与化合物组成相同，故称一致熔融化合物。

不一致熔化合物：是一种不稳定的化合物，加热到一定温度会发生分解，分解产物是一种液相和一种固相，液相和固相的组成与化合物组成都不相同。

金属材料：以金属键结合为主的材料，如钢铁材料。

无机非金属材料：以离子键和共价键结合为主的材料，如陶瓷材料。

高分子材料：以共价键结合为主的材料，如塑料、橡胶。

复合材料：以界面特征结合为主的材料，如玻璃钢。

结构材料：利用它的力学性能，用于制造需承受一定载荷的设备、零部件、建筑结构等。

功能材料：利用它的特殊物理性能（电、热、光、磁等），用于制造各种电子器件、光敏元件、绝缘材料等。

高聚物：是由一种或几种简单低分子化合物经聚合而组成的分子量很大的化合物。

复合材料：是由两种或两种以上化学性质或组织结构不同的材料组合而成。

晶体：物质的质点（分子、原子或离子）在三维空间呈规则的周期性重复排列的物质。

空间点阵：把质点看成空间的几何点，点所形成的空间阵列。

晶格：用假想的空间直线，把这些点连接起来，所构成的三维空间格架。

晶胞：从晶格中取出具有代表性的最小几何单元。

晶格参数：描述晶胞的六个参数a、b、c、晶体中各种方位上的原子面叫晶面，表示晶面的符号叫晶面指数。

{hkl}代表原子排列完全相同，只是空间位向不同的各组晶面，称为晶面族。

晶体中各个方向上的原子列叫晶向，表示晶向的符号叫晶向指数。

<unw>代表原子排列完全相同，只是空间位向不同的各组晶向，称为晶向族所有平行或相交于某一直线的这些晶面构成一个晶带，此直线称为晶带轴。

属此晶带的晶面称为共带面。

晶胞原子数：指一个晶胞内所含的原子个数。

原子半径：指晶胞中原子密度最大方向上相邻两个原子之间距离的一半，与晶格常数有关。

配位数：指晶格中任一原子周围所具有的最近且等距的原子数。

致密度：合金：是指由两种或两种以上元素组成的具有金属特性的物质。

如：黄铜，Cu、Zn合金；碳钢，Fe、C合金。

组元：组成合金最基本的独立物质（组成合金的元素、稳定化合物）。

相：成分结构相同并以界面分开的均匀部分。

组织：在显微镜下所看到的相的分布形态。

固溶体：指溶质组元溶于溶剂晶格中，并保持溶剂组元晶格类型而形成的均匀固体。

名词解释肖特基缺陷：正常格点上的原子，热起伏过程中获得能量离开平衡位置迁移到晶体表面，晶体内正常格点上留下空位弗伦克尔缺陷：晶格热振动时，能量足够大的原子离开平衡位置，挤到晶格间隙中，形成间隙原子，原来位置上形成空位空间群：晶体结构中一切对称要素的集合称为空间群。

本征扩散:指空位来源于晶体结构中本征热缺陷而引起质点的迁移的扩散方式；非本征扩散是由不等价杂质离子取代造成晶格空位，由此而引起的质点迁移。

固溶体：在固态条件下，一种组分（溶剂）内“溶解”了其它组分（溶质）而形成的单一、均匀的晶态固体称为固溶体。

烧结与熔融：烧结是在远低于固态物质的熔融温度下进行的，熔融时全部组元都转变为液相，而烧结时至少有一组元是固态的。

等同点：在晶体结构中占据相同的位置和具有相同的环境的点点阵（空间点阵）：空间点阵，一系列在三维空间按周期性排列的几何点结点间距：行列中两个相邻结点间的距离晶体：内部质点在三维空间按周期性重复排列的固体，具有格子构造的固体基本性质：结晶均一性、各向异性、自限性、对称性、最小内能性对称：物体中相同部分之间的有规律的重复宏观晶体的对称要素：对称轴、对称中心、对称面、倒转轴对称变换（对称操作）:使对称物体中各相同部分作有规律重复的变换动作对称型（点群）：宏观晶体中对称要素的集合，包含了宏观晶体中全部对称要素的总和以及它们相互间的组合关系晶胞：晶体结构中的平行六面体单位，其形状大小与对应的空间格子中的平行六面体一致。

单位晶胞：能够充分反映整个晶体结构特征的最小结构单位，其形状大小与对应的单位平行六面体完全一致。

配位数：晶体结构中，原子或离子的周围，与它直接相邻结合的原子个数或所有异号离子的个数。

固相反应：广义：固相参与的化学反应；狭义：固体与固体发生化学反应生成新的固体。

固相反应速度较慢、需要高温烧结：一种或多种固体粉末经过成型，在加热到一定温度后开始收缩，在低于熔点的温度下变成致密、坚硬的烧结体的过程，包括粉末颗粒表面的粘结和粉末内部物质的传递与迁移。

第一章晶体几何基础1-1 解释概念：等同点：晶体结构中，在同一取向上几何环境和物质环境皆相同的点。

空间点阵：概括地表示晶体结构中等同点排列规律的几何图形。

结点：空间点阵中的点称为结点。

晶体：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。

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）的集合为对称型，也称点群。

晶类：将对称型相同的晶体归为一类，称为晶类。

晶体定向：为了用数字表示晶体中点、线、面的相对位置，在晶体中引入一个坐标系统的过程。

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：是指法国学者 A.布拉菲根据晶体结构的最高点群和平移群对称及空间格子的平行六面体原则，将所有晶体结构的空间点阵划分成14种类型的空间格子。

晶胞：能够反应晶体结构特征的最小单位。

晶胞参数：表示晶胞的形状和大小的6个参数（a、b、c、α 、β、γ ）.1-2 晶体结构的两个基本特征是什么？哪种几何图形可表示晶体的基本特征？解答：⑴晶体结构的基本特征：①晶体是内部质点在三维空间作周期性重复排列的固体。

②晶体的内部质点呈对称分布，即晶体具有对称性。

⑵14种布拉菲格子的平行六面体单位格子可以表示晶体的基本特征。

1-3 晶体中有哪些对称要素，用国际符号表示。

解答：对称面—m，对称中心—1，n次对称轴—n，n次旋转反伸轴—n螺旋轴—ns ，滑移面—a、b、c、d1-5 一个四方晶系的晶面，其上的截距分别为3a、4a、6c，求该晶面的晶面指数。

解答：在X、Y、Z轴上的截距系数：3、4、6。

截距系数的倒数比为：1/3:1/4:1/6=4:3:2晶面指数为：（432）补充：晶体的基本性质是什么？与其内部结构有什么关系？解答：①自限性：晶体的多面体形态是其格子构造在外形上的反映。

②均一性和异向性：均一性是由于内部质点周期性重复排列，晶体中的任何一部分在结构上是相同的。

异向性是由于同一晶体中的不同方向上，质点排列一般是不同的，因而表现出不同的性质。

无机材料科学与基础1.名词解释二八面体：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体结构。

三八面体：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体结构。

稳态扩散：扩散质点浓度不随时间变化。

不稳态扩散：扩散质点浓度随时间变化，扩散通量与位置有关。

互扩散：有浓度差的空间扩散。

自扩散：没有浓度差的扩散。

顺扩散：由高浓度区向低浓度区的扩散叫顺扩散，又称下坡扩散。

逆扩散：由低浓度区向高浓度区的扩散叫逆扩散，又称上坡扩散。

本征扩散：不含有不含有任何杂质的物质中由于热起伏引起的扩散。

非本征扩散：非热能引起，如由杂质引起的扩散。

刃型位错：滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。

螺型位错：位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错热缺陷：在没有外来原子时，当晶体的热力学温度高于0K时，由于晶格内原子热振动，使一部分能量较大的原子离开正常的平衡位置，造成缺陷，这种由于原子热振动而产生的缺陷称为热缺陷。

杂质缺陷：由于杂质进入晶体而产生的缺陷。

点缺陷：在三维方向上尺寸都很小（远小于晶体或晶粒的线度）的缺陷。

线缺陷：是指晶体内部结构中沿着某条线（行列）方向上的周围局部范围内所产生的晶格缺陷。

它的表现形式主要是位错。

弗兰克尔缺陷：在晶格内原子振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置后，进入晶格点的间隙位置，变成间隙原子，而在原来的位置上形成一个空位，这样的缺陷称为弗兰克尔缺陷。

肖特基缺陷：如果正常格点上的原子，热起伏过程中获得能量离开平衡位置，跳跃到晶体的表面，在原正常格点上留下空位，这种缺陷称为肖特基缺陷。

类质同晶：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其他离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。

同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。

一致熔融化合物：是一种稳定的化合物，它与正常的纯物质一样具有固定的熔点，熔化时所产生的液相与化合物组成一致，故称一致熔融化合物。

无机材料科学基础资料
无机材料科学是研究无机材料的物理、化学、结构和性质的学科，是
材料科学的一个重要分支。

无机材料是指不含有碳氢键的化合物，如
金属、陶瓷、玻璃和半导体等。

它的研究有着广泛的应用，涉及到许
多重要领域，如能源、环境和生物医药等。

无机材料的研究包括对其物理性质的探究，例如电学、热学和光学性质，以及对其化学性质的了解，例如反应性和稳定性。

同时，研究人
员还需要了解它们的结构，探索每个物质的晶体结构、晶体缺陷、晶
体生长等等，因为这些结构和缺陷可能会影响材料的化学和物理性质。

无机材料的应用范围非常广泛，例如在能源领域，无机材料可以用于
太阳能电池、燃料电池和储能设备中。

在环境领域，无机材料可以用
于污染治理、废水处理和废气处理。

在医学领域，无机材料可以用于
药物输送、影像学和仿生学等方面。

在无机材料科学领域，还有许多重要的研究课题需要深入探索。

例如，如何开发具有高效功能的无机材料，如何掌握材料晶体结构的优化和
控制方法，以及如何利用先进技术对无机材料进行精准定制等等。

总的来说，无机材料科学是一个充满挑战性和前沿性的领域，其研究
成果对未来的可持续发展、新能源开发、环境治理等方面具有重要的意义和价值。

影响粘土阳离子交换容量因素：(1)粘土矿物组成：蒙脱石〉伊利石〉高岭土。

(2)粘土的细度：当矿物组成相同时，分散度越高，交换容量越大。

(3)矿物表面的有机质：腐殖质越多，交换容量越大。

(4)溶液的PH值PH越大，阳离子交换容量越大。

(5)离子的浓度对比高岭石蒙脱石的结构及性质：1高岭石1:1型层状结构。

一层硅氧四面体和一层铝氧八面体相连。

性能：离子取代很少，化学组成较为纯净；氢键比分子键强，结构单元层间的水分子不易进入，不会因水量增加而膨胀，阳离子交换容量小；层间结合力弱，易解离为片状。

2蒙脱石：2:1型层状结构，两层硅氧四面体中间夹一层铝氧八面体。

性能：水分子易进入层间，所以为膨润土；具有较高的阳离子交换容量；层间结合力弱，易解离为片状。

3伊利石：2:1型层状结构，两层硅氧四面体中间夹一层镁氧氧氢三八面体。

性能：层间结合力较牢固，阳离子不易被交换。

硅酸盐熔体粘体中粘度随碱性氧化物含量增加而剧烈降低。

引起这种变化的原因是粘度的大小是由硅氧四面体网络连接程度决定的，即粘度随O/Si比值的上升而下降。

Ⅰ、R+对粘度的影响：与熔体中的O/Si比有关。

O/Si比较低时，加入正离子半径越小，降低粘度的作用越大，粘度按Li2O、Na2O、K2O次序增加。

O/Si比较高时，[SiO4]连接方式已接近岛状，四面体在很大程度上依靠R—O相连，此时键力最大的Li+具有最高的粘度，粘度按Li2O、Na2O、K2O顺序递减。

Ⅱ、R2+对粘度的影响：R2+对O/Si比例的影响与一价离子相同外，离子间的相互极化对粘度也有显著的影响。

一般R2+对粘度降低的次序：Pb2+〉Ba2+〉Cd2+〉Zn2+〉Ca2+〉Mg2+。

Ⅲ、某些氧化物对硅酸岩熔体粘度的影响关系比较复杂。

AI2O3、Z r O2、ThO2使η增加（B2O3：开始B3+代替Si4+形成[BO4]四面体，使η增加；随B2O3含量的增加，B3+处于[BO3]三角体，结构趋于于疏松，使η下降——硼反常现象。

4.1 名词解释（a ）弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷；（b ）刃型位错和螺型位错 （c ）类质同象与同质多晶解：（a ）当晶体热振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置而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。

如果正常格点上原子，热起伏后获得能量离开平衡位置，跃迁到晶体的表面，在原正常格点上留下空位，这种缺陷称为肖特基缺陷。

（b ）滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。

位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错。

（c ）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。

同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。

6-3 名词解释（并比较其异同）⑴晶子学说：玻璃内部是由无数“晶子”组成，微晶子是带有晶格变形的有序区域。

它们分散在无定形介中质，晶子向无定形部分过渡是逐渐完成时，二者没有明显界限。

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。

晶体结构网是由多面体无数次有规律重复构成，而玻璃中结构多面体的重复没有规律性。

⑵单键强：单键强即为各种化合物分解能与该种化合物配位数的商。

⑶分化过程：架状[SiO 4]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。

⑷网络形成剂：正离子是网络形成离子，对应氧化物能单独形成玻璃。

即凡氧化物的单键能/熔点﹥0.74kJ/mol .k 者称为网络形成剂。

网络变性剂：这类氧化物不能形成玻璃，但能改变网络结构，从而使玻璃性质改变，即单键强/熔点﹤ 0.125kJ/mol .k 者称为网络变形剂。

5.1试述影响置换型固溶体的固溶度的条件。

解：1.离子尺寸因素 ：从晶体稳定性考虑，相互替代的离子尺寸愈相近，则固溶体愈稳定。

第7章扩散一、名词解释1．扩散：2．扩散系数与扩散通量：3．本征扩散与非本征扩散：4．自扩散与互扩散：5．稳定扩散与不稳定扩散：名词解释答案：一、扩散是指在梯度的作用下，由于热运动而使粒子定向移动的过程二、扩散通量：单位时间内通过单位面积粒子的数目扩散系数：单位浓度梯度下的扩散同俩个三、本征扩散：由热缺陷所引起的扩散非本征扩散：由于杂质粒子的电引入而引起的扩散四、自扩散：原子或粒子在本身结构中的扩散互扩散：两种的扩散通量大小相等，方向相反的扩散五、稳定扩散：单位时间内通过单位面积的粒子数一定不稳定扩散：单位面积内通过单位面积的粒子数不一定二、填空与选择1.晶体中质点的扩散迁移方式有：、、、和。

2．当扩散系数的热力学因子为时，称为逆扩散。

此类扩散的特征为，其扩散结果为使或。

3．扩散推动力是。

晶体中原子或离子的迁移机制主要分为两种：和。

4．恒定源条件下，820℃时钢经1小时的渗碳，可得到一定厚度的表面碳层，同样条件下，要得到两倍厚度的渗碳层需小时.5．本征扩散是由而引起的质点迁移，本征扩散的活化能由和两部分组成，扩散系数与温度的关系式为。

6．菲克第一定律适用于，其数学表达式为；菲克第二定律适用于，其数学表达式为。

7．在离子型材料中，影响扩散的缺陷来自两个方面：（1）肖特基缺陷和弗仑克尔缺陷（热缺陷），（2）掺杂点缺陷。

由热缺陷所引起的扩散称，而掺杂点缺陷引起的扩散称为。

（自扩散、互扩散、无序扩散、非本征扩散）8．在通过玻璃转变区域时，急冷的玻璃中网络变体的扩散系数，一般相同组成但充分退火的玻璃中的扩散系数。

（高于、低于、等于）9．在UO 2晶体中，O 2－的扩散是按 机制进行的。

（空位、间隙、掺杂点缺陷）填空题答案：1、易位扩散、环形扩散、空位扩散、间隙扩散、准间隙扩散2、1+（δln γi ）/（δlnNi ）＜0、由低浓度向高浓度扩散、偏聚、分相3、化学位梯度、空位机制、间隙机制4、45、热缺陷、空位形成能、空位迁移能、）（RT Q D D -=e0 6、稳定扩散 、 x C D J ∂∂-= 、不稳定扩散、22x C D tC ∂∂=∂∂ 7、本征扩散、非本征扩散8、高于9、间隙四、试分析离子晶体中，阴离子扩散系数－般都小于阳离子扩散系数的原因。

名词解释弗伦克尔缺陷：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。

螺形位错：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。

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。

晶子学说：硅酸盐玻璃是由无数“晶子”组成，“晶子”的化学性质取决于玻璃的化学组成。

所谓“晶子”不同于一般微晶，而是带有晶格变形的有序区域，在“晶子”中心质点排列较有规律，愈远离中心则变形程度愈大。

“晶子”分散在无定形部分的过渡是逐步完成的，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。

晶体结构网是由多面体无数次有规律重复构成，而玻璃中结构多面体的重复没有规律性。

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。

网络形成剂：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。

无机材料科学基础
无机材料科学是研究无机材料的性质、制备方法和应用的一门科学。

无机材料是指由无机元素组成的材料，如金属、陶瓷、玻璃和半导体等。

无机材料科学的基础研究主要包括无机材料的结构与性能关系、无机材料的晶体缺陷和相变机理、无机材料的电磁性质和光电性质等。

通过研究这些基础问题，可以深入理解无机材料的内在规律，为无机材料的设计和应用提供理论依据。

无机材料的结构与性能关系是无机材料科学的重要方向之一。

无机材料的性能很大程度上取决于其结构的组成、排列和尺寸等因素。

通过研究不同结构的无机材料，可以揭示其物理、化学和力学性能之间的联系，为材料的选择和设计提供依据。

无机材料的晶体缺陷和相变机理是无机材料科学的另一个重要方向。

晶体缺陷是指晶体中的原子或离子缺失、替代、间隙等错误排列。

晶体缺陷对材料的性质有重要影响，因此研究晶体缺陷的生成机制和调控方法对于材料的性能优化至关重要。

相变是无机材料从一种晶体结构转变为另一种晶体结构的过程，研究相变机理可以为制备高性能材料提供理论指导。

无机材料的电磁性质和光电性质是无机材料科学的另一重要研究内容。

无机材料的电磁性质包括电导率、磁化率、介电常数等，研究无机材料的电磁性质有助于开发新型电子器件和储能材料。

光电性质是指无机材料对光的吸收、发射和传导等特性，研究无机材料的光电性质可以应用于太阳能转换、光电器件等
领域。

总之，无机材料科学的基础研究对于无机材料的发展和应用具有重要作用。

通过深入研究无机材料的结构与性能关系、晶体缺陷和相变机理、电磁性质和光电性质等问题，可以为材料的设计和应用提供理论指导，促进无机材料科学的发展。

无机材料科学基础无机材料科学是一门研究无机材料的结构、合成、性能、制备及应用的学科。

无机材料包括金属、陶瓷、无机玻璃以及无机纳米材料等。

无机材料科学的发展对于现代工业、能源、环境保护以及生物医学等领域的发展有着重要的影响。

无机材料的特点是具有高硬度、高熔点、耐磨耗，同时也具有良好的导电性和热导性。

无机材料除了具有传统材料的性质外，还可以通过改变其微观结构和形貌来调控其性能。

因此，无机材料科学的基础研究对于新材料的设计和制备具有重要意义。

无机材料的结构研究是无机材料科学的关键领域之一、通过研究无机材料的晶体结构，可以揭示其物理性质和化学性质之间的关系。

常用的结构表征方法包括X射线衍射、电子显微镜和扫描探针显微镜等。

基于结构研究的探索，可以发现新材料的结构规律和优化设计材料的结构。

无机材料的合成是另一个重要的研究领域。

合成方法的选择和优化对于材料的性能和应用有着重要的影响。

常用的合成方法包括溶剂热法、溶胶凝胶法、水热合成和溶液法等。

通过合成方法的调控，可以制备出具有特殊结构和性能的无机材料。

无机材料的性能研究是无机材料科学的核心内容之一、包括物理性能、化学性能、机械性能以及光电性能等。

例如，研究材料的导电性能可以指导材料的电子器件的应用，研究材料的光电性能可以指导光电器件的设计和制备。

因此，性能研究是无机材料科学的重要研究领域之一无机材料的制备是无机材料科学的重要环节。

无机材料的制备方法可以分为物理制备和化学制备两类。

物理制备方法包括磁控溅射、蒸发、激光熔融等，化学制备方法包括溶液法、凝胶法、水热法等。

合适的制备方法可以提高材料的纯度和结晶度，同时还可以控制其形貌和尺寸。

无机材料的应用涵盖了众多领域。

例如，金属材料广泛用于机械、航空，能源等领域；陶瓷材料被广泛应用于建筑、电子、医疗等方面；无机纳米材料则在微电子、光电子、生物医学等领域有着重要的应用价值。

总之，无机材料科学是研究无机材料的结构、合成、性能、制备及应用的学科。

无机材料科学基础无机材料科学基础是材料科学的重要组成部分，它研究的是无机材料的结构、性质和制备方法。

无机材料是指不含碳的材料，主要包括金属、陶瓷和玻璃等。

无机材料科学基础的研究对于材料工程、能源领域、生物医学等领域都具有重要意义。

首先，无机材料科学基础的研究对象包括金属材料。

金属材料是一类具有金属性质的材料，具有良好的导电性、导热性和机械性能。

金属材料的研究主要包括金属的晶体结构、晶体缺陷、金属的力学性能等方面。

金属材料的应用非常广泛，包括航空航天、汽车制造、建筑等领域。

其次，无机材料科学基础的研究对象还包括陶瓷材料。

陶瓷材料是一类非金属无机材料，具有高硬度、高耐磨性和高耐高温性能。

陶瓷材料的研究主要包括陶瓷的晶体结构、烧结工艺、陶瓷的力学性能等方面。

陶瓷材料的应用包括电子器件、化工设备、医疗器械等领域。

另外，无机材料科学基础的研究对象还包括玻璃材料。

玻璃材料是一类非晶态无机材料，具有透明、坚固和化学稳定性好的特点。

玻璃材料的研究主要包括玻璃的成分、结构、制备工艺等方面。

玻璃材料的应用包括建筑玻璃、光学器件、玻璃容器等领域。

无机材料科学基础的研究方法包括实验研究和理论研究。

实验研究主要包括材料的制备、性能测试等方面，而理论研究主要包括材料的结构模拟、性能预测等方面。

无机材料科学基础的研究方法需要借助于材料科学、化学、物理学等学科的知识，采用先进的分析测试技术和计算模拟方法。

无机材料科学基础的研究对于推动材料科学的发展具有重要意义。

通过对无机材料的结构和性能进行深入研究，可以为材料工程提供新的理论基础和实验依据，为新材料的设计和制备提供指导。

同时，无机材料科学基础的研究也为解决能源、环境、医疗等方面的重大问题提供了新的思路和方法。

总之，无机材料科学基础是材料科学领域的重要组成部分，它的研究对于推动材料科学的发展、促进技术创新具有重要意义。

通过对金属、陶瓷、玻璃等无机材料的结构、性能和制备方法进行深入研究，可以为材料工程、能源领域、生物医学等领域的发展做出重要贡献。