杨为中无机材料物理化学大题复习要点及例题 .pdfVIP

P16418.

黏土的很多性能与吸附阳离子种类有关，指出黏土吸附下列不同阳离子后的性能变化规律。

H+Al3+Be2+Sr2+Ca2+Mg2+NH+K+Na+Li+

1）离子置换能力大小

1)离子价（电价高，引力大）＋离子半径（同价，R小水膜厚水化半径大，吸引力小）。

（2）黏土的ζ-电位小大

2)离子价（电价高，中和黏土表面负电荷，压缩双电层）＋离子半径（同价，R小，水化半

径大，双电层越厚，zeta电位越大）。

（3）泥浆的流动性小大

（4）泥浆的稳定性小大

3）4）zeta电位越高，泥浆流动性，稳定性越好

欲使泥浆胶溶，需拆开边面、边边结合，转变为面面结合，根据条件a碱性介质、b阴离子

作用、c一价阳离子交换原吸附阳离子〔需有足够静电斥力与溶剂化膜，f正比于ζ2/k；1/k

为扩散层厚度；显然ζ越大，斥力越大〕。

5）黏土的结合水小大

5）离子价（电价高，中和黏土表面负电荷，黏土表面整体负电场越小，结合水量少）＋离

子半径（同价，R小，水化半径大，体积效应）。

（6）黏土的触变性大小

6）触变性：吸附阳离子价数越小或价数相同半径越小，则结合水多，触变性越小。

（7）黏土的可塑性大小

7)可塑性：（黏土胶团引力、斥力平衡结果，形成连续化水膜，颗粒间引力是关键）

吸引力大→克服吸引力位移所需力大→屈服点高→可塑性越好

电价高或同价R大，水化能力小，水膜薄，彼此引力大，可塑性好。

答：

加入含有聚合阴离子的钠盐能使黏土zeta电位升值-60mV，加入Na2SiO3以后，泥浆流动

性升高、但触变性降低。加入Na2CO3对黏土各项性能影响不如加Na2SiO3大，但加入

Na2CO3的黏土坯体致密度更高；

原因如下几点：

1）SiO32-能游离出SiO2形成溶胶，保护黏土胶粒，抑制胶粒凝聚，故黏度降低、流动性增

加；

2）天然黏土，通常是Ca（或Mg）土，加入稀释剂后，发生交换反应：

Ca-土+Na2CO3→2Na-土+CaCO3↓

Ca-土+Na2SiO3→2Na-土+CaSiO3↓

沉淀硅酸钙溶解度更小，故沉淀反应进行更完全，能形成更多Na-土，导致zeta电位升高，

黏度降低，流动性升高。

3）Na2SiO3为硅酸盐聚合阴离子，带负电，其表面几何形状与黏土颗粒边界相适应，易被

吸附在黏土颗粒边面（或板面），增加边面负电荷或有效中和边面正电荷，导致原黏土颗粒

边--面、边--边结合转变为面—面排列，或原面—面排列的颗粒间斥力进一步增加，从而导

致泥浆被充分稀释、黏度降低、流动性增加。

相比而言，Na2CO3则对黏土边-面、边-边结构拆散效果不完全，导致胶溶效果不好。另一

方面而言：由于Na2CO3稀释后的黏土仍存在部分边-边、边-面结合，故触变性增大，滤水

性较好，成型效率高，所获得的坯体致密度也较高。

P2354.试从扩散介质的结构、性质、晶粒尺寸、扩散物浓度、杂质等方面分析影响扩散的

因素。

2）扩散介质的结构：结构越致密，D越小；

3）性质：扩散粒子与扩散介质性质间差异越大，D越大

4）晶粒尺寸：扩散粒子尺寸越小，D越大

5）扩散物浓度：浓度越大，浓度梯度大，D越大

6）杂质：第三组元与扩散介质形成化合物——附加键力，D减小；形成固溶体、产生缺陷

——晶格畸变，D增大

12.影响烧结的因素有哪些？最易控制的因素是哪几个？

1）粉末的粒度。细颗粒增加了烧结推动力，缩短原子扩散距离，提高颗粒在液相中的溶解

度，从而导致烧结过程的加速。

（2）外加剂的作用。在固相烧结中，有少量外加剂可与主晶相形成固溶体，促进缺陷增加，

在液相烧结中，外加剂改变液相的性质（如粘度，组成等），促进烧结。

（3）烧结温度：晶体中晶格能越大，离子结合也越牢固，离子扩散也越困难，烧结温度越

高。保温时间：高温段以体积扩散为主，以短时间为好，低温段为表面扩散为主，低温时间

越长，不仅不引起致密化，反而会因表面扩散，改变了气孔的形状而给制品性能带来损害，

要尽可能快地从低温升到高温，以创造体积扩散