生成置换式杂质原子点缺陷。其缺陷浓度为：0.01%3 ＝0.004%＝4310-3 %
（b）当添加0.5mol%的NiO在Al2O3中，生成黄宝石的缺陷反应式为： 2NiO
＋
＋2OO
＝0.3 %
生成置换式的空位点缺陷。其缺陷浓度为：0.5%3
46、 非化学计量缺陷的浓度与周围气氛的性质、压力大小相关，如果增大周围氧气的分压，非化学计量化合物Fe1-xO及Zn1+xO的密度将发生怎样变化？增大？减少？为什么？ 解：（a）非化学计量化合物Fe1-xO，是由于正离子空位，引起负离子过剩：
按质量作用定律，平衡常数
K=
由此可得 [V]﹠ po21/6
即：铁空位的浓度和氧分压的1/6次方成正比，故当周围分压增大时，铁空位浓度增加，晶体质量减小，则Fe1-xO的密度也将减小。
（b）非化学计量化合物Zn1+xO，由于正离子填隙，使金属离子过剩：
根据质量作用定律 K=[得 [
] [e′]2]?po2?1/6
即：间隙离子的浓度与氧分压的1/6次方成反比，故增大周围氧分压，间隙离子浓度减小，晶体质量减小，则Zn1+xO的密度也将减小。
47、 非化学计量氧化物TiO2-x的制备强烈依赖于氧分压和温度：（a）试列出其缺陷反应式。（b）求其缺陷浓度表达式。
解：非化学计量氧化物TiO2-x，其晶格缺陷属于负离子缺位而使金属离子过剩的类型。 （a）缺陷反应式为： 2Ti Ti?/FONT>1O2↑→2
2++3OO
1O2↑ 2（b）缺陷浓度表达式：
OO→+2e′+
[ V]?
48、（a）在MgO晶体中，肖特基缺陷的生成能为6ev，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度。 （b）如果MgO晶体中，含有百万分之一mol的Al2O3杂质，则在1600℃时，MgO晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？说明原因。 解：（a）根据热缺陷浓度公式：
exp（－）
由题意 △G=6ev=631.602310-19=9.612310-19J K=1.38310-23 J/K
T1=25+273=298K T2=1600+273=1873K 298K：
exp
=1.92310-51
1873K： exp=8310-9
（b）在MgO中加入百万分之一的Al2O3杂质，缺陷反应方程为：
此时产生的缺陷为[ ]杂质。
]杂质
而由上式可知：[Al2O3]=[
∴当加入10-6 Al2O3时，杂质缺陷的浓度为 [
]杂质=[Al2O3]=10-6
]热=8310-9
由（a）计算结果可知：在1873 K，[显然： [
]杂质＞[
]热，所以在1873 K时杂质缺陷占优势。
49、、MgO的密度是3.58克／厘米3，其晶格参数是0.42nm，计算单位晶胞MgO的肖脱基缺陷数。
解：设有缺陷的MgO晶胞的晶胞分子数为x，晶胞体积V=(4.20)3，x=ρVN0/M=3.96,单位晶胞的肖脱基缺陷数=4-x=0.04。
50、MgO晶体的肖特基缺陷生成能为84kJ／mol，计算该晶体在1000K和1500K的缺陷浓度。
-3-2
解：n/N=exp(-E/2RT)，R=8.314，T=1000k：n/N=6.4310；T=1500k：n/N=3.5310。 51、非化学计量化合物FexO中，Fe3+／Fe2+=0.1，求FexO中的空位浓度及x值。 解：Fe2O3
2FeFe2 + 3OO + VFe’’
y 2y y Fe3+2yFe2+1-3yO，
X=1-y=1-0.0435=0.9565,Fe0.9565O [VFe’’]=
=
=2.22310-2
52、非化学计量缺陷的浓度与周围气氛的性质、压力大小相关，如果增大周围氧气的分压，非化学计量化合物Fe1-XO及Zn1+XO的密度将发生怎么样的变化?增大还是减小?为什么?
解：Zn(g) ?Zni2 + e’, Zn(g) + 1/2O2 = ZnO , Zni2 + e’+ 1/2O2 ?ZnO , [ZnO]=[e’]， ∴PO2 ? [Zni2] ? ρ?
O2(g) ?OO + VFe’’ + 2h
k=[OO][ VFe’’][h2]/PO21/2=4[OO][ VFe’’]3/ PO21/2 , [ VFe’’] ∝PO2-1/6， ∴ PO2? [ VFe’’] ? ρ?
53、对于刃位错和螺位错，区别其位错线方向、柏氏矢量和位错运动方向的特点。 解：刃位错：位错线垂直于?，位错线垂直于位错运动方向；螺位错：位错线平行于?， 位
bb错线平行于位错运动方向。
54、有两个相同符号的刃位错，在同一滑移面上相遇，它们将是排斥还是吸引？ 解：排斥，张应力重叠，压应力重叠。
55、晶界对位错的运动将发生怎么样的影响？能预计吗？ 解：晶界对位错运动起阻碍作用。
56、晶界有小角度晶界与大角度晶界之分，大角度晶界能用位错的阵列来描述吗？
解：不能，在大角度晶界中，原子排列接近于无序的状态，而位错之间的距离可能只有一、两个原子的大小，不适用于大角度晶界。
57、试述影响置换型固溶体的固溶度的条件。
解：（1）原子或离子尺寸的影响，△r<15%时，可以形成连续固溶体；△r=15%～30%时，只能形成有限型固溶体；△r>30%很难或不能形成固溶体；△r愈大，固溶度愈小；（2）晶体结构类型的影响，只有两种结构相同和△r<15%时才是形成连续固溶体的充分必要条件；（3）离子类型和键性，相互置换的离子类型相同，化学键性质相近，容易形成固溶体体；（4）电价因素，不等价置换不易形成连续固溶体。
58、从化学组成、相组成考虑，试比较固溶体与化合物、机械混合物的差别。 解： 固溶体 机械混合物 粉末混合 多相 / 化合物 原子间相互反映生成 单相均匀 遵守定比定律 形成原因 以原子尺寸“溶解”生成 相数 单相均匀 化学计量 不遵守定比定律 化学组成 不确定 有几种混合物就有确定 多少化学组成 59、试阐明固溶体、晶格缺陷和非化学计量化合物三者之间的异同点，列出简明表格比较。 解：固溶体、晶格缺陷、非化学计量化合物都是点缺陷，是晶体结构缺陷，都是单相均匀的固
体，结构同主晶相。
热缺陷——本征缺陷；固溶体——非本征缺陷； 分类 形成原因 形成缺陷反应 条件 化学式 溶解度、缺陷浓度 肖特热基 缺弗陷 伦克尔 热O?VM’’+ Vx22 T>MX 起MM?Mi22+ 0k MX 伏 VM’’ 只受温度控制 无限，有固限，溶置体 换，间隙 搀杂 溶解 大小，电负性 ，电价，结构 无：受温度控制 有：搀杂量<固溶度 受温度控制 搀杂量>固溶度 受固溶度控制 非阳化缺 学阴计间 量阳化间 合阴物 缺 环境中气愤性 质和压力变化 [h2]∝PO2-1/6 Fe1-xO [Oi’’] ∝UO2+x 2-PO1/6 Zn1+[Zni22] ∝xO PO2-1/6 TiO2_[VO22] ∝x PO2-1/6 60、 Al2O3在MgO中形成有限固溶体，在低共熔温度1995℃时，约有18重量％Al2O3溶入MgO中，假设MgO单位晶胞尺寸变化可忽略不计。试预计下列情况的密度变化。 (a) O2-为填隙离子。 (b) A13+为置换离子。
解：设AL2O3、MgO总重量为100g，则AL2O318g，MgO82g，
溶入MgO中AL2O3的mol数：AL2O3 mol%==0.08=8%, MgO mol%=1-8%=92%,固溶体
组成：8% AL2O3，92%MgO，固溶体组成式：Al0.16Mg0.92O1.16 (a) AL2O3
2ALMg2 + 2OO + Oi’’
X 2x x 固溶体化学式：Al2xMg1-2xO1+x
将化学式与组成式一一对应，求出待定参数x，由于O2-的量不同，将O2-的量化为1 Al0.16/1.16Mg0.92/1.16O?Al2x/1+xMg1-2x/1+xOx=0.074，化学式Al0.148Mg0.852O1.074
d
理想
=
，
=1.04
（b）AL2O3
2ALMg2 + 3OO + OMg’’
x 2x x Al2xM?Al0.16/1.16Mg0.92/1.16O
g1-3xO
? x=
Al0.138Mg0.793O
=0.97
61、对磁硫铁矿进行化学分析：按分析数据的Fe／S计算，得出两种可能的成分：Fe1-xS 和FeS1-x。前者意味着是Fe空位的缺陷结构；后者是Fe被置换。设想用一种实验方法以确定该矿物究竟属哪一类成分。
解：Fe1-xS中存在Fe空位，VFe’’非化学计量，存在h2 P型半导体；FeS1-x中金属离子过剩，存在S2-空位，存在e’，N型半导体；因Fe1-xS、FeS1-x分属不同类型半导体，通过实验确定其半导体性质即可。 62、说明为什么只有置换型固溶体的两个组份之间才能相互完全溶解，而填隙型固溶体则不能。 （1）晶体中间隙位置是有限的，容纳杂质质点能力≤10%；（2）间隙式固溶体的生成，一般都使晶格常数增大，增加到一定的程度，使晶格变得不稳定而离解；置换固溶体形成是同号离子交换位置，不会对接产生影响，所以可形成连续固溶体。
63、如果(1)溶剂和溶质原子的原子半径相差超过±15％；(2)两元素的电负性相差超过 ±0.4％，通常这一对元素将不利于形成置换型固溶体，其中前一因素往往起主导作用。 仅根据提供的资料提出哪一对金属大概不会形成连续固溶体：Ta—W，Pt—Pb．Co一Ni，Co—Zn，Ti—Ta。 原子半径 金属 晶体结构 金属 原子半径 (nm) 晶体结构 (nm) Ti 0.1461 六方 (<883 ℃ ) Zn 0.1332 六方 体心立方 Ta 0.1430 体心立方 Co 0.1251 (>883 ℃ ) W 0.1370 体心立方 六方 (<427 ℃ ) Pt 0.1387 面心立方
