习 题 与解 答

 

第三章 固溶体

一、 Al2O3MgO中将形成有限固溶体,在低共熔温度时,约有18%Al2O3溶入MgO中。试计算下列情况下固溶体中的空位,以及不考虑体积变化时固溶体的相对密度变化

解答:Al为填隙离子时有Mg0.794Al0.137(VMg)0.206OAl为置换离子时有Mg0.794Al0.137(VMg)0.069O;考虑固溶前后晶胞体积不变,密度变化比值为0.968,即固后的密度小于固溶前的密度

二、 如果(1)溶剂和溶质原子的原子半径相差超过±l5%,(2)两元素的电负性相差超过±0.4%,通常这一对元素不利于形成置换型固溶体。其中前一因素往往起主导作用。(a)仅根据提供的资料(下表),指出哪一对金属大概不会形成连续固溶体:Ta-W, Pt-Pb, Co-Ni, Co-Zn, Ti-Ta

解答:Pt-Pb这对金属不会形成连续固溶体

三、 对于MgOAl2O3Cr2O3,其正、负离子半径比分别为0.470.360.40A12O3Cr2O3形成连续固溶体。(a)这个结果可能吗?为什么?(b)试预计,MgO-Cr2O3系统中的固溶度是有限还是很大的?为什么?

解答:(a)A12O3Cr2O3可能形成连续固溶体,因为:1(0.40-0.36)/0.40=10%<15%2、结构类型相同,均属刚玉型结构;(b)对于MgO-Cr2O3系统,由于结构类型相差较大,前者NaCl型,后者刚玉型,虽然(0.47-0.40)/0.47=14.89%<15%,也不可能形成完全互溶的固溶体,也只能是有限固溶

四、 ZnO是六方晶系a=3.242A, c=5.195A, 每个晶胞中含2ZnO分子,测得晶体密度分别为5.745.606g/cm3,求这两种情况下各产生什么形式的固溶体?

解答:两种密度下的晶胞重量分别为:2.72´10-22(g)2.65´10-22(g),理论上单位晶胞重2.69´10-22(g),所以前者为填隙型固溶体后者为置换型固溶体。

五、 一块金黄色的人造黄玉,化学分析结果认为,是在A12O3中填加了0.5mol%NiO0.02%mol Cr2O3。试写出缺陷反应方程(置换型)及化学式。

解答:化学式为:Al1.9946Ni0.005Cr0.0004O2.9975

六、 CeO2为萤石(CaF2)结构,其中加入15mol%CaO形成固溶体。测得固溶体密度为r=6.45g/cm3,晶格参数a=5.417A,问主要缺陷形式如何?

解答:rsri分别为5.854g/cm36.350g/cm3,显然ri更接近实测值,所以固溶体的主要缺陷形式为阳离子填隙型。