内容发布更新时间 : 2024/5/18 11:26:41星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

第四章材料的表面与界面

4-1 什么叫表面张力和表面能？在固态下和液态下这两者有何差别？

4-2 在晶体中，不同的结晶面上，表面上原子的密度住往是不一样的（见无机材料物理化学表6-1）。你认为原子密度大的晶面的表面能大呢？还是密度小的大？试解释之。 4-3 一般说来，同一种物质，其固体的表面能要比液体的表面能大，试说明原因。

4-4 什么叫吸附、粘附？当用焊锡来焊接铜丝时，手用挫刀除去表面层，可使焊接更加牢固，请解释这种现象。

4-5 为什么在实际晶体中，不存在理想晶体所设想的完整平面？至少也会有相当于螺形位错的柏氏矢量大小的台阶。

4-6 试说明晶界能总小于两个相邻晶粒的表面能之和的原因。 4-7 （a）什么叫弯曲表面的附加压力：其正负根据什么划分？

（b）设表面张力为900尔格／厘米2，计算曲率半径为0.5的曲面附加压力？ 4-8 真空中Al2O3的表面张力约为900尔格／厘米2，液态铁的表面张力为1720尔格/厘米2，同样条件下，界面张力（液态铁－氧化铝）约为2300尔格/厘米2。问接触角有多大？液态铁能否润湿氧化铝？

4-9 表面张力为500尔格/厘米2的某液态硅酸盐与某种多晶氧化物表面相接触，接触角θ=450；若与此氧化物混合，则在三晶粒交界处，形成液态小球，二面角ψ平均为900，假如没有液态硅酸盐时，氧化物－氧化物界面的界面张力为1000达因/厘米，试计算氧化物的表面张力。

4-10 MgO－Al2O3－SiO2系统的低共熔物，放在Si3N4脚瓷片上，在低共熔温度下，液相的表面张力为900尔格/厘米2，液体与固体的界面能为600尔格/厘米2，测得接触角为70.520。 （1）求Si3N4的表面张力。 （2）把Si3N4在低共熔温度下进行热处理，测得其腐蚀的槽角为123.750，求Si3N4晶界能。 （3）如果把20％的低共熔物与Si3N4粉末混合，加热到低共熔温度下，试画出低共熔物与Si3N4混合组成的陶瓷显徽结构示意图。

4-11 氟化锂晶体经多边形化、抛光和腐蚀后，观察到沿某一直线的位错腐蚀坑的间距为10微米，在外加剪应力作用下观察到小角度晶界垂直于晶界平面移动，为什么会发生这种现象？若柏氏矢量为2.83?，穿过晶界的倾斜角是多少？ 4-12 在高温将某金属熔于Al2O3片上。

（a）若Al2O3的表面能估计为1000尔格/厘米2，此熔融金属的表面能也与之相似，界面能估计约为300尔格/厘米2，问接触角是多少？

（b）若液相表面能只有Al2O3表面能的一半，而界面能是Al2O3表面张力的两倍，试估计接触角的大小？

（c）在（a）所述条件下，混合30％金属粉末与Al2O3成为金属陶瓷，并加热到此金属熔点以上。试描述并作图示出金属与Al2O3之间的显徽结构。

4-13 在0℃时冰－水体系的固－液界面能为28尔格/厘米2，晶界能为70尔格/厘米2，液相表面能为76尔格/厘米2，并且液态水能完全润湿冰的表面。 （a）估计冰在空气中及冰在水下的晶界腐蚀角。

（b）酒精加入液相中，则观察到固－液界面能降低。若要使晶界腐蚀角降低到零度，需使界面能降低到什么程度？

（c）怎样比较冰与（a）SiO2（固相）－硅酸盐液及（b）MgO（固相）－硅酸盐液体系的晶界腐蚀？解释如何和为什么后面两个体系相异或相同。

4-14 一个B在A中的稀溶液析晶时给出四方晶体。在能发生气相传质条件下久后，晶体形成平行六面体，其晶面分别垂直于C轴和a轴。当B的摩尔分数为0.05时，C轴方向与a轴方向的轴比为1.76，而当摩尔分数为0.07时，轴比为1.78。试计算a面和C面的表面张力之比，并指出那一个晶面B原子密度相对地较高。

4-15 1克石英当它粉碎（在湿空气中）成每颗粒直径为1的粉末时重量增加至1.02克，它的吸附水膜厚度为多少？（石英密度是2.65g/cm3）。 4-16 具有面心立方晶格的晶体，其(110)、 (100)、(111)面上表面密度分别为0.555；0.785；0.907，试回答那一个晶面上固－气表面能将是最低的，为什么？ 4-17 常见的流动类型有哪儿种，各有何特点。

4-18 试述粘土带电原因及粘土电荷对粘土－水系统工艺性质的影响。 4-19 扩试解释粘卫结构水、结合水（牢固结合水、松结合水）、自由永的区别，分析后两种水在胶团中的作用范围及其对工艺性能的影响。

4-20假如高岭石薄片的四面体上，每个裸露的氧上吸附着一个水分了，试问高岭石将增加多少重量？

4-21 假定边长为0.0001cm的NaCl正六面体上，每个表面钠离子有一个（OH-）的吸附位置，试问每克NaCl能吸附多乡个（OH-）离子? 4-22 粘土的很多性能与吸附阳离子种类有关，指出粘土吸附下列不同阳离子后的性能变化大小规律（以箭头表示）

H+ Al3+ Ba2+ Sr2＋ Ca2＋Mg2＋ NH3+ K+ Na+ Li+ （1）离子置换能力； （2）粘土的ζ-电位； （3）粘土的结合水； （4）泥浆的流动性； （5）泥浆的稳定性； （6）泥浆的触变性； （7）泥团的可塑性； （8）泥浆的滤水性； （9）泥浆的浇注时间；

4-23 若粘土粒子是片状的方形粒子，长度分别是10、1、0.1，长度是其厚度的10倍。试求粘土颗粒平均距离是在吸力范围20?时，粘土的体积浓度。 4-24 若粘土颗粒尺寸为（a）1：（b）0.1；（c）0.01，每个颗粒的吸附层厚度为100?，试求粘土颗粒在悬浮液中最大的体积分数是多少？（假定粘土视作立方体）。

4-25 有两种矿物组成均为高岭石的粘土，一种呈紫褐色，可塑性强，C、E、C约为30毫克当量/百克土；另一种色洁白、塑性差、C、E、C约为5毫克当量/百克土。如分别用它们配制泥浆，为获得流动性好的稳定泥浆，用单一电解质还是用复合电解质稀释效果好？两种泥浆如获得相同的粘度，电解质加入量何者多，为什么？

4-26 用Na2CO3和Na2SiO3分别稀释同一种粘土泥浆，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？ 4-27 在注浆成型的泥浆中常搭配一些回坯泥（回坯泥中含少量石膏屑），结果使泥浆变稠，欲降低泥浆粘度应采取什么措施？

4-28 高岭薄片的平均直径为0.9,厚度为0.1、在其板面上吸附层厚度为30?，在边面上是200?。试求由于吸附而使颗粒增加的有效体积百分数是多少？

4-29 一个均匀的悬浮液，粘土浓度为30体积％，一薄片状粘上颗粒尺寸是平均直径0.1，厚度0.01,求颗粒间平均距离是多少？

4-30 粘土薄片平均“直径”为0.5,厚度是100?，已知真比重为2.6克/厘米3，求粘土的表面积（以厘米2/克表示）。