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第四章 熔体和玻璃体晶体：质点在三维空间有规则排列近程远程均有序。
非晶体：近程有序但远程无序，如：玻璃、熔体、树脂、橡胶4-1 熔体结构-聚合物理论一、聚合物的形成硅酸盐熔体中Si-O 中Si 4+电荷高，半径小，强烈形成硅氧四面体即：Si-O 键有高键能，方向性及低配位等特点。
在熔体中加入R-O （R 为碱及碱土金属氧化物）即：R-O 为离子键弱于Si-O则：-+-→24O O R Si 中拉离子结合熔体中是这种结果导致桥氧断裂且Si-O 键键强，键长，键角——变化桥氧：与二个硅相连的氧非桥氧：与一个硅相连的氧][4SiO 为架状，若加入O Na 2则Si O /—大，随O Na 2加入1:41:2/→=Si O 则][4SiO —架状—层状—带状—键状—环状—孤岛状（此时桥氧全部断裂） 若O Na 2进一步作用则分化继续下去，且生成新的分立的低聚物。
分化后生成代低聚物双相互发生作用，形成级次较高的聚合物，且释放O Na 2此为：缩聚：O Na Na O Si Na O Si Na SiO 2810361244][][][+=+以及O Na Na SiO Na O Si 212381032][][2+=不同聚合程度负离子团同时存在。
熔体结构实质：多种聚合物同时存在并存而不是一种独存造成熔体远程无序结构。
A ：温度影响：影响各级聚合物数量⎩⎨⎧低聚物浓度降低低温低聚物浓度增加高温：：A ：组成影响：聚合物种类数量Si O R /= R 高—碱性氧化物多非桥氧分化作用增加——低聚物增多结论：聚合物形成的向个阶段初期：石英颗料分化，形成低聚物中期：缩聚（低聚物聚合）且伴随变形后期：一定时间及温度下聚合⇔解聚达平衡最后产物：低聚物、高聚物三维碎及吸附物游离碱。
最终产物即：不同聚合程度的各种聚合的混合物影响因素：组成及温度。
二、聚合物浓度计算法有机离子分子理论定量计算无机氧化熔体各种聚合物分布符号：M —两价金属离子-++)1(13][sin n sn O ——硅氧聚合离子团n ——1～∞的整数（含硅数）硅酸盐熔体聚合反应通式为：MO O Si M O M siO M n n n sn +=+++++][][sin ][43121421A 2A 3A B即⎩⎨⎧-+=+聚合物通式2321A B A A A 当n =1时，12A A =3A 比2A 高一级的聚合物缩聚反应平衡常数n K 1为：2~42111-⋅⋅=A A B A N N N N n K N ：摩尔分数n K 1：反应物21A A 分别含n 个硅又由于n K 1随n 增大成为整数 111K n K =且用a 代替摩尔分数a N ,活度。
湖南省教育厅关于公布2013年度湖南省普通高等学校省级精品课程复核结果的通知文章属性•【制定机关】湖南省教育厅•【公布日期】2013.06.21•【字号】湘教通[2013]276号•【施行日期】2013.06.21•【效力等级】地方规范性文件•【时效性】现行有效•【主题分类】中等教育正文湖南省教育厅关于公布2013年度湖南省普通高等学校省级精品课程复核结果的通知（湘教通[2013]276号）各普通高等学校：根据我厅《关于2013年湖南省普通高等学校省级精品课程复核工作的通知》（湘教通〔2013〕89号）精神，我厅组织专家对2009年立项建设的省级精品课程、2012年度精品课程复核暂缓通过或申请延期复核的省级精品课程进行了复核。
现将有关情况通知如下：本次申请复核的课程共108门，其中，本科98门，专科5门，专科转本科复核的5门。
经专家复核评审，我厅同意，全省高校共有100门课程通过复核，继续保留省级精品课程荣誉。
其中，本科课程中有92门通过复核，6门暂缓通过；专科课程中有4门通过复核，1门取消；专科转本科复核评审的5门课程中，4门评审通过，转为本科精品课程建设，1门暂缓通过。
由于人员调离和退休等原因，8门课程更改课程主持人。
具体复核结果见附件。
本次复核后继续保留资格和专科转为本科建设的省级精品课程，我厅将继续予以资助建设，学校应按1：1的比例安排配套建设经费。
各高校要进一步加强精品课程的后续建设，着力为高校师生和社会学习者提供优质教学资源，积极促进现有省级精品课程逐步向精品资源共享课转型。
本次复核后暂缓通过的课程，各高校要针对课程复核中发现的问题，采取切实有效措施加强整改，全面提高课程建设质量，1年后再次复核，到期未参加复核的，不再受理复核申报。
为促进省内普通高校精品课程资源的共享，各高校应及时将课程建设过程中形成的各类教学资源上网，并在湖南省高等学校精品课程网（http：//）同步更新，充分发挥省级精品课程的示范和辐射作用。
《材料科学基础2》课程简介课程编号：02024036课程名称：材料科学基础2 ［5E］ /Fundamentals of MaterialsScience 2学分：2. 5学时：40适用专业：无机非金属材料建议修读学期：第5学期先修课程：物理化学，材料科学基础1 ［无］考核方式与成绩评定标准：闭卷考试教材与主要参考书目：Ll］无机材料学基础，张其土，华东理工大学出版社［2］无机材料科学基础，陆佩文，武汉理工大学出版社［3］材料科学基础，张联盟，武汉理工大学出版社内容概述：本课程是无机非金属材料工程专业本科生的重要专业基础课，是一门理论性很强、涉及面广的课程，是本专业的专业课开设前所必须学的课程。
本课程是使学生掌握材料的组成、结构与性能之间的相互关系和变化规律，掌握材料的结构、物性和化学反应的规律及其相互的联系，为今后从事夏杂的技术工作和开发新型材料打下良好的基础。
The course of fUndamentals of materials science, which is highly theoretical, and almost involves all the sides of materials science, is an important fundamental one for the students majoring in inorganic materials science and engineering. Thus it is set to be taught before other specialized courses. It aims at allowing the students to master the relations between materials compositions, structures and properties, and to establish a good theoretical base for the research and development of new materials in the future.《材料科学基础2》［无］教学大纲课程编号：02024036课程名称：材料科学基础2 /Fundamentals of Materials Science 2学分：2. 5学时：40适用专业：无机非金属材料建议修读学期：第5学期先修课程：物理化学，材料科学基础1 ［无］一、课程性质、目的与任务【课程性质】本课程是无机非金属材料工程专业(建材方向、陶瓷与耐火材料方向)本科生的重要专业基础课，是一门理论性很强、涉及面广的课程，是本专业的专业课开设前所必须学的课程。
第一章相平衡习题与解答1. 解释下列名词：凝聚系统，介稳平衡，低共熔点，双升点，双降点，马鞍点，连线规则，切线规则，三角形规则，重心规则。
解：凝聚系统：不含气相或气相可以忽略的系统。
介稳平衡：即热力学非平衡态，能量处于较高状态，经常出现于硅酸盐系统中。
低共熔点：是一种无变量点，系统冷却时几种晶相同时从熔液中析出，或加热时同时融化。
双升点：处于交叉位的单转熔点。
双降点：处于共轭位的双转熔点。
马鞍点：三元相图界线上温度最高点，同时又是二元系统温度的最低点。
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。
切线规则：将界线上某一点所作的切线与相应的连线相交，如交点在连线上，则表示界线上该处具有共熔性质；如交点在连线的延长线上，则表示界线上该处具有转熔性质，远离交点的晶相被回吸。
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。
重心规则：如无变点处于其相应副三角形的重心位，则该无变点为低共熔点：如无变点处于其相应副三角形的交叉位，则该无变点为单转熔点；如无变点处于其相应副三角形的共轭位，则该无变点为双转熔点。
2、在三元系统的相图分析中，切线规则与连线规则分别是如何在相图中应用的？分析两个规则的应用原理与范围。
解：切线规则用在判断三元系统相图中，各界线的性质即界线上的任一点在析晶过程中发生什么反应，是一致熔过程还是转熔过程。
过界线上任一点切线，与对应的连线相交，则是低共熔过程。
与延长线相交，为转熔过程。
连线规则用在判断三元系统相图中，各界线上的温度变化。
即连线与相应界线相交，交点是连线上的温度最低点，又是界线上的温度最高点。
3. 从SiO2的多晶转变现象说明硅酸盐制品中为什么经常出现介稳态晶相？解：在573℃以下的低温，SiO2的稳定晶型为b －石英，加热至573℃转变为高温型的a －石英，这种转变较快；冷却时在同一温度下以同样的速度发生逆转变。
如果加热速度过快，则a －石英过热而在1600℃时熔融。
如果加热速度很慢，则在870℃转变为a －鳞石英。
a －鳞石英在加热较快时，过热到1670℃时熔融。
当缓慢冷却时，在870℃仍可逆地转变为a －石英；当迅速冷却时，沿虚线过冷，在163℃转变为介稳态的b －鳞石英，在117℃转变为介稳态的g －鳞石英。
加热时g －鳞石英仍在原转变温度以同样的速度先后转变为b －鳞石英和a －鳞石英。
a －鳞石英缓慢加热，在1470℃时转变为a －方石英，继续加热到1713℃熔融。
当缓慢冷却时，在1470℃时可逆地转变为a －鳞石英；当迅速冷却时，沿虚线过冷，在180～270℃转变为介稳状态的b －方石英；当加热b －方石英仍在180～270℃迅速转变为稳定状态的a －方石英。
熔融状态的SiO2由于粘度很大，冷却时往往成为过冷的液相－－石英玻璃。
虽然它是介稳态，由于粘度很大在常温下可以长期不变。
如果在1000℃以上持久加热，也会产生析晶。
熔融状态的SiO2，只有极其缓慢的冷却，才会在1713℃可逆地转变为a －方石英。
对SiO2的相图进行分析发现，SiO2的所有处于介稳状态的熔体的饱和蒸汽压都比相同温度范围内处于热力学稳定态的熔体的饱和蒸汽压高。
而理论和实践证明，在给定的温度范围，具有最小蒸汽压的相一定是最稳定的相。
所以由于晶型转变速度不同，在不同的加热或冷却速率下，硅酸盐制品中经常出现介稳态晶相。
4. SiO2具有很高的熔点，硅酸盐玻璃的熔制温度也很高。
现要选择一种氧化物与SiO2在800℃的低温下形成均一的二元氧化物玻璃，请问，选何种氧化物？加入量是多少？解：根据Na2O－SiO2系统相图可知最低共熔点为799℃。
故选择Na2O能与SiO2在800℃的低温下形成均一的二元氧化物玻璃。
5. 具有不一致熔融二元化合物的二元相图〔图1-12（c）〕在低共熔点E发生如下析晶过程：L A+C，已知E点的B含量为20%，化合物C的B含量为64%。
今有C1，C2两种配料，已知C1中B含量是C2中B含量的1.5倍，且在高温熔融冷却析晶时，从该二配料中析出的初相（即达到低共熔温度前析出的第一种晶体）含量相等。
请计算C1，C2的组成。
解：设C2中B含量为x, 则C1中B含量为1.5x，由题意得：所以C1组成B含量为26％，C2组成B含量为17.3％。
6. 已知A，B两组分构成具有低共熔点的有限固溶体二元相图。
试根据下列实验数据绘制相图的大致形状：A的熔点为1000℃，B的熔点为700℃。
含B为0.25mol的试样在500℃完全凝固，其中含0.733 mol初相α和0.267mol（α＋β）共生体。
含B为0.5mol的试样在同一温度下完全凝固，其中含0.4 mol初相α和0.6mol（α＋β）共生体，而α相总量占晶相总量的50%。
实验数据均在达到平衡状态时测定。
解：设C点含B为x%,E点含B为y%，D点含B为z%，由题意借助杠杆规则得关系式：解得： x=5.1％，y=79.9％，z=94.9％由此可确定C、D、E三点的位置，从而绘出其草图。
7. 在三元系统的浓度三角形上画出下列配料的组成点，并注意其变化规律。
A=10%, B=70%, C=20%（质量百分数，下同）A=10%, B=20%, C=70%A=70%, B=20%, C=10%今有配料（1）3kg，配料（2）2kg，配料（3）5kg，若将此三配料混合加热至完全熔融，试根据杠杆规则用作图法求熔体的组成。
解：根据题中所给条件，在浓度三角形中找到三个配料组成点的位置。
连接配料（1）与配料（2）的组成点，按杠杆规则求其混合后的组成点。
再将此点与配料（3）的组成点连接，此连线的中点即为所求的熔体组成点。
8、在下图中：(1).划分副三角形；(2).用箭头标出界线上温度下降的方向及界线的性质；(3).判断化合物的性质；(4).写出各无变量点的性质及反应式；分析M点的析晶路程，写出刚到达析晶终点时各晶相的含量。
解：（1）、（2）见图解；（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为单转熔点：L＋C ® S6＋S5F为双转熔点：L ® S4－S6－S5G为单转熔点：L＋S6® S3＋S4H为单转熔点：L＋S4® S3＋S510. 分析相图（图1-37）中点1、2熔体的析晶路程。
( 注：S、1、E 在一条直线上)。
解：熔体1具有穿相区的特征，液相在E3点反应完，固相只剩S一个相，所以穿过S相区，最终在E2点结束。
熔体2液相在E3点反应完，固相剩S和B两个相，无穿相区情况，最终在E2点结束。
等一系列反应，连穿三个相区，最终在4点析晶结束。
9. 一个陶瓷配方，含长石（K2O·Al2O3·6SiO2）39%，脱水高岭土（Al2O3·2SiO2）61%,在1200℃烧成。
问：(1) 瓷体中存在哪几相？(2) 所含各相的重量百分数是多少？解：在K2O-Al2O3-SiO2系统相图的配料三角形（图1-32）中根据长石与脱水高岭土的含量确定配料组成点，然后在产物三角形（图1-32）找最终平衡相，根据杠杆规则计算各相组成。
10．相律应用必须注意哪几点？答：(1)相律是根据热力学平衡条件推导而得，因而只能处理真实的热力学平衡体系。
(2)相律表达式中的“2”是代表外界条件温度和压强。
如果电场、磁场或重力场对平衡状态有影响，则相律中的“2”应为“3”、“4”、“5”。
如果研究的体系为固态物质，可以忽略压强的影响，相律中的“2”应为“1”。
(3)必须正确判断独立组分数、独立化学反应式、相数以及限制条件数，才能正确应用相律。
(4)自由度只取“0”以上的正值。
如果出现负值，则说明体系可能处于非平衡态。
11．热分析法的原理是什么？具体的做法包括哪几点？答：原理：根据系统在冷却过程中温度随时间的变化情况来判断系统中是否发生了相变化。
具体做法：(1) 将样品加热成液态；(2) 令其缓慢而均匀地冷却，记录冷却过程中系统在不同时刻的温度数据；(3) 以温度为纵坐标，时间为横坐标，绘制成温度－时间曲线，即步冷曲线(冷却曲线)；(4) 由若干条组成不同的系统的冷却曲线就可以绘制出相图。
12．淬冷法的最大优点有哪些？适用的对象是什么？答：最大优点：准确度高。
因为长时间保温较接近平衡状态，淬冷后在室温下又可对试样中平衡共存的相数、各相的组成、形态和数量直接进行测定。
适用对象：适用于相变速度慢的系统，如果快则在淬冷时发生相变。
13．相图中的冰点和三相点O分别是怎样定义的？答：冰点：是一个大气压下被空气饱和的水和冰的平衡共存温度；三相点O：是在它自己的蒸汽压力(4.579mmHg)下的凝固点(0.0099℃)。
14．稳定相与介稳相的区别是什么？答：(1) 每一个稳定相有一个稳定存在的温度范围，超过这个范围就变成介稳相。
(2) 在一定温度下，稳定相具有最小蒸汽压。
(3) 介稳相有向稳定相转变的趋势，但从动力学角度讲，转变速度很慢，能长期保持自己的状态。
15．在耐火材料硅砖的生产中，为什么鳞石英含量越多越好，而方石英越少越好？答：石英、鳞石英和方石英三种变体的高低温型转变中，方石英∆V变化最大，石英次之，而鳞石英最小。
如果制品中方石英含量大，则在冷却到低温时，由于α-方石英转变成β -方石英有较大的体积收缩而难以获得致密的硅砖制品。
16．三元系统组成的表示方法？在三元系统组成中有哪些关系？答：表示方法：在三元系统中用等边三角形来表示组成。
关系：⑴等含量规则；⑵定比例规则；⑶杠杆规则；⑷重心规则；⑸交叉位置规则；⑹共轭位置规则。
17.在三元系统中有哪几条重要规则？它们的用途和定义分别是什么？答：⑴连线规则：用途：用来判断界线的温度走向。
定义：将界线(或延长线)与相应的连线相交，其交点是该界线上的温度最高点；温度走向是背离交点。
⑵切线规则：用途：用于判断三元相图上界线的性质。
定义：将界线上的某一点所作的切线与相应的组成的连线相交，如交点在连线上，则表示界线上该处具有共熔性质；如交点在连线的延长线上，则表示界线上该处具有转熔性质，远离交点的晶相被回吸。
⑶重心规则：用途：用于判断无变量点的性质。
定义：无变量点处于其相应副三角形的重心位，则为共熔点；无变量点处于其相应副三角形的交叉位，则为单转熔点；无变量点处于其相应副三角形的共轭位，则为双转熔点。
⑷三角形规则：用途：确定结晶产物和结晶终点。
定义：原始熔体组成点所在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晶区所包围的三元无变量点是其结晶终点。
