文档介绍：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,?
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,。
(1)求Si3N4的表面张力。
(2)把Si3N4在低共熔温度下进行热处理,,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?Å,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