无机材料科学基础题库 简答题(2)

与反应物形成低共熔体，使体系在较低温度下出现液相。 工程方面的因素 换热传质效率 传热方式

按相变机理分类 成核-生长型相变

由组成波动程度大、空间范围小的起伏开始发生相变，初期起伏形成新相核心，然后新相核心长大 均匀成核、非均匀成核 连续型相变

由组成波动程度小、空间波动范围广的起伏引起的相变，起伏连续地生长而形成新相 有序-无序转变

位置、位向、电子、核旋转状态 马氏体相变

晶体在外加应力的作用下通过晶体的一个分立体积的剪切作用以极迅速的速率进行的相变。

试述马氏体相变的特点。（10分） 解答：

马氏体相变：晶体在外加应力作用下通过晶体的一个分立体积的剪切作用以极迅速的速率进行的相变。（2分）

结晶学特征：相变后晶格仍是连续的，新相和母相之间严格的取向关系是靠切变维持共格晶界关系，存在习性平面和晶面的定向关系。（2分）

马氏体相变是无扩散性的位移式相变。（2分）

马氏体相变以很高的速度进行，有时高达声速。（2分）

马氏体相变没有一个特点的温度，而是在一个温度范围内进行。（2分）

亚稳区的特征：

亚稳区具有不平衡状态的特征，是物相在理论上不能稳定存在，而实际上却能稳定存在的区域； 在亚稳区内，物系不能自发产生新相，要产生新相，必然要越过亚稳区?过冷却；

在亚稳区内虽然不能自发产生新相，但是当有外来杂质存在时，或在外界能量影响下，也有可能在亚稳区内形成新相?亚稳区缩小。

影响析晶能力的因素 熔体组成

熔体系统中组成愈简单，析晶愈容易

当熔体组成位于相界线上，特别是在低共熔点上时，析晶能力降低 熔体的结构

熔体结构网络的断裂程度

网络断裂越多，熔体越易析晶-析晶能力：岛状>链状>层状>架状 当碱金属氧化物含量相同时，随着阳离子半径增大，析晶能力增强 熔体结构网络破坏比较严重时，加入中间体氧化物时熔体析晶能力下降 熔体中所含网络变性体及中间体氧化物的作用

电场强度较大的（Z/r2>1.5）网络变性离子（Li+、Mg2+、La3+、Zr4+）使熔体析晶容易 易极化的阳离子（Pb2+、Bi3+）使熔体析晶能力降低 中间体氧化物Al2O3、Ga2O3使熔体析晶能力减弱 3. 界面情况

析晶过程需要克服由亚稳的玻璃态?稳定的晶态所需越过的势垒

各相的分界面（微分相液滴、微小杂质、坩埚壁、玻璃-空气界面??）有利于析晶 4. 外加剂

微量外加剂或杂质促进晶体的生长

9、试述烧结与固相反应的异同点。（5分）

相同之处：都在低于材料熔点或熔融温度之下进行，在过程的自始至终至少有一相是固态。 不同之处：

烧结：可以只有单组元，或者两组元参加，但两组元并不发生化学反应，仅仅是在表面能驱动下，由粉体变成致密体（显微组织排列致密、结晶程度完善），伴随着物理性能的变化。

固相反应必须至少有两组元参加，并且发生化学反应，生成结构、性能不同于原组元的化合物。

烧结程度的衡量 坯体收缩率 气孔率 吸水率

相对密度（烧结体密度与理论密度之比）

液相烧结与固相烧结的比较

共同点：推动力都是表面能?颗粒重排、气孔充填、晶粒长大 不同点：液相烧结致密化速率高、烧结温度低 影响液相烧结的因素

液相数量、液相性质（粘度和表面张力等）、液相与固相润湿情况、固相在液相中的溶解度

晶粒生长与二次再结晶的区别

晶粒生长：晶粒尺寸均匀地生长；平均尺寸增长，不存在晶核，界面处于平衡状态，界面上无应力；气孔维持在晶界上或晶界交汇处

二次再结晶：个别晶粒异常生长；大晶粒界面上有应力存在；气孔被包裹到晶粒内部

影响烧结的因素 原始粉料的粒度

细颗粒，增加烧结推动力、缩短原子扩散距离、提高颗粒在液相中的溶解度?烧结过程加速、烧结温度降低

起始粒径细而均匀可以防止二次再结晶，少量大颗粒的存在，易发生晶粒异常生长而不利烧结 氧化物材料最适宜的粉末粒度为0.05-0.5mm 原料粉末的粒度不同，烧结机理有时也会发生变化 外加剂的作用

外加剂与烧结主体形成固溶体

离子大小、晶格类型、电价数?固溶体?主晶相晶格畸变、缺陷增加，便于结构基元移动而促进烧结 形成有限置换型固溶体比形成连续固溶体更有助于促进烧结

外加剂离子的电价和半径与烧结主体离子的电价、半径相差愈大，晶格畸变程度愈大，促进烧结的作用也愈明显

外加剂与烧结主体形成液相

液相中扩散传质阻力小、流动传质速度快?降低烧结温度、提高坯体的致密度 外加剂与烧结主体形成化合物

抑制二次再结晶、消除晶界上的气孔?促进坯体致密化 外加剂阻止多晶转变

ZrO2?加入5êO?阴离子缺位固溶体，抑制晶型转变，促进致密化 外加剂起扩大烧结范围的作用

外加剂只有加入量适当时才能促进烧结，如不恰当地选择外加剂或加入量过多，反而会引起阻碍烧结的作用。

烧结温度和保温时间

晶体的晶格能愈大，离子扩散愈困难，所需烧结温度愈高 提高烧结温度对固相扩散、溶解-沉淀等传质都是有利的

单纯提高烧结温度不仅浪费燃料，而且还会促使二次再结晶而使制品性能恶化；在有液相的烧结中，温度过高使液相量增加，粘度下降，使制品变形

在烧结高温阶段以体积扩散为主，在低温阶段以表面扩散为主?高温短时间烧结是制造致密陶瓷材料的好方法 气氛的影响

烧结气氛：氧化、还原、中性

在由扩散控制的氧化物烧结中，气氛的影响与扩散控制因素有关，与气孔内气体的扩散和溶解能力有关

进入封闭气孔内气体的原子尺寸愈小，愈易于扩散，气孔消除愈容易 当样品中含有铅、锂、铋等易挥发物质时，控制烧结时的气氛更为重要 成型压力的影响

成型压力愈大，颗粒间接触愈紧密，对烧结愈有利

但若压力过大使粉料超过塑性变形限度，就会发生脆性断裂

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