材料科学基础(武汉理工大学-张联盟版)课后习题及答案 下载本文

(4)泥浆稳定性:H

NH

4+

Al

3+

Ba

2+

Sr

2+

Ca

2+

Mg

2+

K

NaAl

Li Ba

2+

(5)泥浆流动性:H

NH

4+

3+

Sr

2+

Ca

2+

Mg

2+

K

NaLiAl

3+

Li NaNH

4+

(6)泥浆触变性:HSr

2

K

Mg

2+

Ca

2+

Ba

2+

(7)泥团可塑性:LiSr

2+

NaAl

3+

KH

NH

4+

Mg

2+

Ca

2+

Ba

2+

(8)泥浆滤水性:H

NH

4+

Al

3+

Ba

2+

Sr

2+

Ca

2+

Mg

2+

KNa

Li

(9)泥浆浇注时间:Li

Sr

2+

NaAl

K

NH

4+

Mg

2+

Ca

2+

Ba

2+3+

H BaLi

2+

(10)坯体形成速率:H

NH

4+

AlNa

3+

Sr

2+

Ca

2+

Mg

2+

K

5-23若粘土粒子是片状的方形粒子。长度分别为10、1、0.1μm,长度是其厚度的10倍。试求粘土颗粒平均距离是在引力范围2nm时,粘土体积浓度? 解:略。

5-24用Na2CO3和Na2SiO3分别稀释同一种粘土(以高岭石矿物为主)泥浆,试比较电解质加入量相同时,两种泥浆的流动性、注浆速率、触变性和坯体致密度有何差别?

解:不同阴离子的Na盐电解质对粘土胶溶效果是不相同的。含有聚合阴离子的钠盐能使粘土的ζ-电位值升至-60mV。所以加入Na2CO3基本上对粘土的各项性能没有影响,而加入Na2SiO3后,泥浆的流动性升高,注浆速率升高,触变性降低,坯体致密度升高。 5-25影响粘土可塑性的因素有那些?生产上可以来用什么措施来提高或降低粘土的可塑性以满足成形工艺的需要?

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解:当粘土与适当的水混合均匀制成泥团,该泥团受到高于某一个数值剪应力作用后,可以塑造成任何形状,当去处应力泥团能保持其形状,这种性质称为可塑性。影响因素有:1.矿物组成,矿物组成不同,颗粒间的作用力也不同。2.吸附的阳离子种类,阳离子的电价越高可塑性越好。3.颗粒的大小和形状,颗粒越细,比表面积越大,颗粒间的接触点越多,则可塑性增加。4.含水量等。

生产上可以增大矿物组分的比表面积来增大电细管力,从而增大可塑性;也可增大或减小吸附的阳离子的电价,从而改变粘土可塑性;或者将矿物的颗粒减小增大接触点来增大粘土的可塑性;

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第六章答案

6-1略。

6-2什么是吉布斯相律?它有什么实际意义?

解:相律是吉布斯根据热力学原理得出的相平衡基本定律,又称吉布斯相律,用于描述达到相平衡时系统中自由度数与组分数和相数之间的关系。一般形式的数学表达式为F=C-P+2。其中F为自由度数,C为组分数,P为相数,2代表温度和压力两个变量。应用相率可以很方便地确定平衡体系的自由度数。

6-3固体硫有两种晶型,即单斜硫、斜方硫,因此,硫系统可能有四个相,如果某人实验得到这四个相平衡共存,试判断这个实验有无问题?

解:有问题,根据相律,F=C-P+2=1-P+2=3-P,系统平衡时,F=0,则P=3,硫系统只能是三相平衡系统。

图6-1 图6-2

6-4如图6-1是钙长石(CaAl2Si2O)的单元系统相图,请根据相图回解:(1)六方、正交和三斜钙长石的熔点各是多少?(2)三斜和六方晶型的转变是可逆的还是不可逆的?你是如何判断出来的?(3)正交晶型是热力学稳定态?还是介稳态?

解:(1)六方钙长石熔点约1300℃(B点),正钙长石熔点约1180℃(C点),三斜钙长石的熔点约为1750℃(A点)。

(2)三斜与六方晶型的转变是可逆的。因为六方晶型加热到转变温度会转变成三斜晶型,而高温稳定的三斜晶型冷却到转变温度又会转变成六方晶型。 (3)正交晶型是介稳态。

6-5图6-2是具有多晶转变的某物质的相图,其中DEF线是熔体的蒸发曲线。KE是晶型I的升华曲线;GF是晶型II的升华曲线;JG是晶型III的升华曲线,回答下列问题:(1)在图中标明各相的相区,并写出图中各无变量点的相平衡关系;(2)系统中哪种晶型为稳定相?哪种晶型为介稳相?(3)各晶型之间的转变是可逆转变还是不可逆转变?

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解:(1)KEC为晶型Ⅰ的相区,EFBC过冷液体的介稳区,AGFB晶型Ⅱ的介稳区,JGA晶型Ⅲ的介稳区,CED是液相区,KED是气相区;

(2)晶型Ⅰ为稳定相,晶型Ⅱ、Ⅲ为介稳相;因为晶型Ⅱ、Ⅲ的蒸汽压高于晶型Ⅰ的,即它们的自由能较高,有自发转变为自由能较低的晶型Ⅰ的趋势;

(3)晶型Ⅰ转变为晶型Ⅱ、Ⅲ是单向的,不可逆的,多晶转变点的温度高于两种晶型的熔点;晶型Ⅱ、Ⅲ之间的转变是可逆的,双向的,多晶转变点温度低于Ⅱ、Ⅲ的熔点。 6-6在SiO2系统相图中,找出两个可逆多晶转变和两个不可逆多晶转变的例子。 解:可逆多晶转变:β-石英←→α-石英α-石英←→α-鳞石英 不可逆多晶转变:β-方石英←→β-石英γ-鳞石英←→β-石英

6-7C2S有哪几种晶型?在加热和冷却过程中它们如何转变?β-C2S为什么能自发地转变成γ-C2S?在生产中如何防止β-C2S转变为γ-C2S?

解:C2S有、、、四种晶型,它们之间的转变如右图所示。由于β-C2S是一种热

力学非平衡态,没有能稳定存在的温度区间,因而在相图上没有出现β-C2S的相区。C3S和β-C2S是硅酸盐水泥中含量最高的两种水硬性矿物,但当水泥熟料缓慢冷却时,C3S将会分解,β-C2S将转变为无水硬活性的γ-C2S。为了避免这种情况的发生,生产上采取急冷措施,将C3S和β-C2S迅速越过分解温度或晶型转变温度,在低温下以介稳态保存下来。 6-8今通过实验测得如图6-3所示的各相图,试判断这些相图的正确性。如果有错,请指出错在何处?并说明理由。

图6-3

解:第一图错,B组元有一个固定的熔点,因此液相线和固相线在B侧应交于一点。

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