发布时间 : 星期四 文章材料科学基础(武汉理工大学-张联盟版)课后习题及答案更新完毕开始阅读
Na2O 序号 wt% 1 2 对于1：
8 12 mol% 8.16 12.09 wt% 12 8 A12O3 mol% 7.47 4.86 wt% 80 80 SiO2 mol% 84.37 83.05 Z=4，Al2O3被视为网络形成离子
X1=2R-Z=0.014，Y1=4-X=3.986 对于2：
Z=4，Al2O3被视为网络形成离子
X2=2R-Z=0.16，Y2=4-X=3.84
Y1>Y2，故1号在高温下的粘度大。
4-18有一种玻璃组成（wt％）为Na2O14％、CaO13％、SiO273％，其密度为2.5g/cm。（1）计算该玻璃的原子堆积系数（AFP）及结构参数值？（2）若用纯碱、石灰石和石英砂作原料，用1000kg石英砂熔制该玻璃，问其他两种原料各需多少？ 解：（1）该玻璃的平均分子量
GM=0.14×62+0.13×56+0.73×60.02=59.77
3
在1?中原子数为
n==2.5×10×6.02×10/59.77=0.252个/?
3
在1?原子所占体积
V=0.0252×4/3π[0.14×2×0.98+0.13×1.06+0.73×0.39+（0.14+0.13+0.73×2）×1.32] =0.4685 ∴AFP=0.46 结构参数： wt% Na2O 14 CaO 13
SiO2 73 3
3
3
3
-24
23
3
3
精选
mol mol% 0.23 13.7 0.23 13.7 1.22 72.6 R=(13.7+13.7+72.6×2)/72.6=2.38 ∵Z=4∴X=2R-Z=2.38×2-4=0.76 Y=Z-X=4-0.76=3.24
（2）石英砂为1000kg，则需要纯碱（Na2CO3）：
需要石灰石（CaCO3）：
4-19试简述哪些物质可以形成非晶态固体（NCS）？形成（NCS）的手段有哪些？可以用什么实验方法研究NCS结构？
解：熔体和玻璃体可以形成非晶态固体。将熔体和玻璃体过冷可以得到非晶态固体。 4-20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)。因此产生均匀的内应力，从而使玻璃表面产生预加压应力，增加了抗弯、抗冲击的抗扭曲变形的能力。
4-21以下三种物质，哪个最容易形成玻璃？哪个最不容易形成玻璃，为什么？（1）Na2O·2SiO2；（2）Na2O·SiO2；（3）NaCl
解：（1）最容易形成玻璃，（3）最不容易形成玻璃。经计算可知R1=2.5，R2=3，Y1=3，Y2=2Y1>Y2，高温下（1）粘度大，容易形成玻璃，NaCl不具备网络结构，为典型的离子晶体很难形成玻璃。
4-22查阅下列系统的粘度和Tg/TM等有关数据，试判断下列系统形成玻璃可能性的顺序。（1）GeO2·SiO2，以100℃/s冷却；（2）GeO2·SiO2气相沉积在0℃SiO2基板上；（3）金属金气相沉积在0℃铜基板上；（4）A12O3气相沉积在0℃A12O3基板上；（5）液态硫以1℃/s冷却；
6
（6）液态金以10℃/s冷却；（7）气态NaCl在0℃A12O3基板上冷却；（8）液态ZnCl2以100℃/s冷却。 解：略。
4-23若将10mol％Na2O加入到SiO2中去，计算O∶Si比例是多少？这样一种配比有形成玻璃趋向吗？为什么？
精选
解：，这种配比有形成玻璃的趋向，因为此时结构维持三维架状结
构，玻璃的粘度还较大，容易形成玻璃。
4-24在100gSiO2中要加入多少CaO，才能使O∶Si达2.5？ 解：设要加入XgCaO，则：
解得：X=46.67
4-25若将50mol％Na2O加入到SiO2中，计算O∶Si比例是多少？这种配比能形成玻璃吗？为什么？
解：，可以形成玻璃。当加入50mol%Na2O时，连续网状SiO2骨架虽
然松弛化，但依然是三维网络结构，可以形成玻璃。
4-26在SiO2中加入20％B2O3，试计算熔体的O∶Si比例是多少？
解：1.86
4-27在SiO2中应加入多少Na2O，使玻璃的O/Si＝2.5，此时析晶能力是增强还是削弱？ 解：设加入xmol的Na2O，而SiO2的量为ymol。 则O/Si=（x+2y）/y=2.5
∴x=y/2即二者的物质量比为1:2时，O/Si=2.5。 因为O/Si增加了，粘度下降，析晶能力增强了。
4-28个别网络改变体（如Na2O）加到石英玻璃中，使氧硅比增加。实验观察到当O/Si＝2.5~3时，即达到形成玻璃的极限，根据结构解释为什么在2＜O/Si＜2.5的碱和硅石混合物可以形成玻璃，而O/Si＝3的碱和硅灰石混合物结晶而不形成玻璃？
解：当O/Si＝2.5~3时，Y=2~3，当2＜O/Si＜2.5时，3 精选 盐玻璃来说，Y<2时不可能构成三维网络，因为四面体间公有的桥氧数少于2，结构多半是不同长度的四面体链。所以对于O/Si＝3的碱和硅灰石混合物结晶而不形成玻璃。 4-29试分析：（1）假如要求在800℃时得到一种具有最高的SiO2摩尔百分数的熔体，而且只能在SiO2中加入一种别的氧化物，那么应选择什么氧化物作外加剂？加入量多少为宜？说明理由。（2）为什么石英的熔融温度比方石英的熔融温度低？ 精选