解:(1)
=900cos70.52+600 =900mN/M
0
(2)
=2×900cos30 =1558.8mN/M
0
5-18氧化铝瓷件中需要披银,已知1000℃时mN/m;mN/m;
mN/m,问液态银能否润湿氧化铝瓷件表面?可以用什么方法改善它
们之间的润湿性?
解:=-0.8370
不能润湿,陶瓷元件表面披银,必须先将瓷件表面磨平并抛光,才能提高
瓷件与银层之间的润湿性。
5-19根据图5-13和表5-2可知,具有面心立方晶格不同晶面(110)、(100)、(111)
上,原子密度不同,试回答,那一个晶面上固-气表面能将是最低的?为什么?
解:根据公式表面能晶格能,
为阿弗加德罗常数,
,其中
为1m2表面上的原子数目。
为固体表面能,和
为
分别为表示第i个
在
原子在晶体体积内和表面上时,最邻近的原子的数目,在面心立方体晶体中
(111)面上为6,在(100)面上为4,在(110)面上为2.将上述数据带入公式,得
则:
因而,(111)原子密排面上原子能最低。
5-20试解释粘土结构水和结合水(牢固结合水、松结合水)、自由水的区别,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。
解:粘土结构水是粘土结构中的水;由于粘土颗粒一般带负电,又因水是极性分子,当粘土颗粒分散于水中时,在粘土表面负电场的作用下,水分子以一定取向分布在粘土颗粒周围以氢键与其表面上的氧和氢氧基结合,负电端向外。在第一层水分子的外围形成一个负电表面,因而又吸引第二层水分子。负电场对水分子的引力作用,随着离开粘土表面距离的增加而减弱,因此水分子的排列也有定向逐渐过渡到混乱。靠近内层形成的定向排列的水分子层称为牢固结合水,围绕在粘土颗粒周围,与粘土颗粒形成一个整体,一起在介质中运动,其厚度约为3-10个水分子厚。在牢固结合水的外围吸引着一部分定向程度较差的水分子层称为松结合水,由于离开粘土颗粒表面较远,他们之间的结合力较小。在松结合水以外的水叫自由水。
结合水的密度大,热容小,界电常数小,冰点低等,在物理性质上与自由水不同。粘土和水结合的数量可以用测量润饰热来判断。粘土与这三种水结合的状态与数量将会影响粘土-水系统的工艺性能。在粘土含水量一定的情况下,若结合水减少,则自由水就多,此时粘土胶的体积减小,容易移动,因而泥浆粘度小,流动性好;当结合水量多时,水膜厚,利于粘土胶粒间的滑动,则可塑性好。
5-21一个均匀的悬浮液,粘土浓度为30vol%,薄片状粘土颗粒尺寸是平均直径0.1μm,厚度0.01μm,求颗粒间平均距离是多少个? 解:略。
5-22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规律,(以箭头表示:
+
3+
2+
2+
2+
2+
4++
+
)
+
HAlBaSrCaMgNHKNaLi
(l)离子交换能力;(2)粘土的δ电位;(3)粘土的结合水量;(4)泥浆稳定性;(5)泥浆流动性;(6)泥浆触变性;(7)泥团可塑性;(8)泥浆滤水性;(9)泥浆浇注时间(10)坯体形成速率
解:(l)离子交换能力:Li
Sr
2+
+
NaAlBaAl
3+
+
KH Sr
+2++
+
NH
4+
Mg
2+
Ca
2+
Ba
2+
(2)粘土的δ电位:H
K
+
+2+
Ca
2+
Mg
2+
NH
4+
Na
+3+
Li
Al
3+
(3)粘土的结合水量:NH
+
4+
BaH
+
2+
Sr
2+
Ca
2+
Mg
2
K
+
Na
+
Li
+
(4)泥浆稳定性:H
NH
4+
+
Al
+
3+
Ba
2+
Sr
2+
Ca
2+
Mg
2+
K
+
NaAl
+
Li Ba
2+
+
(5)泥浆流动性:H
NH
4+
3+
Sr
2+
Ca
2+
Mg
2+
K
+
+
NaLi
+
+
Li Na
+
+
(6)泥浆触变性:H
Sr
2
K
4+
+
Mg
2+
Ca
2+
Ba
2+
AlNa
3+
NH K
+
(7)泥团可塑性:Li
Sr
2+
++
NH
H
+
4+
Mg
2+
Ca
2+
Ba
+
2+
AlAl
3+
3+
(8)泥浆滤水性:H
NH
4+
Ba
2+
Sr
2+
Ca
2+
Mg
2+
K
+
Na
+
+
Li
+
+
(9)泥浆浇注时间:Li
Sr
2+
NaAl
K
+
NH
4+
Mg
2+
Ca
2+
Ba
2+3+
H BaLi
+
2+
+
(10)坯体形成速率:H
NH
4+
+
AlNa
+
3+
Sr
2+
Ca
2+
Mg
2+
K
+
5-23若粘土粒子是片状的方形粒子。长度分别为10、1、0.1μm,长度是其厚度的10倍。试求粘土颗粒平均距离是在引力范围2nm时,粘土体积浓度? 解:略。
5-24用Na2CO3和Na2SiO3分别稀释同一种粘土(以高岭石矿物为主)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有何差别?
解:不同阴离子的Na盐电解质对粘土胶溶效果是不相同的。含有聚合阴离子的钠盐能使粘土的δ-电位值升至-60mV。所以加入Na2CO3基本上对粘土的各项性能没有影响,而加入Na2SiO3后,泥浆的流动性升高,注浆速率升高,触变性降低,坯体致密度升高。 5-25影响粘土可塑性的因素有那些?生产上可以来用什么措施来提高或降低粘土的可塑性以满足成形工艺的需要?
解:当粘土与适当的水混合均匀制成泥团,该泥团受到高于某一个数值剪应力作用后,可以塑造成任何形状,当去处应力泥团能保持其形状,这种性质称为可塑性。影响因素有:1.矿物组成,矿物组成不同,颗粒间的作用力也不同。2.吸附的阳离子种类,阳离子的电价越高可塑性越好。3.颗粒的大小和形状,颗粒越细,比表面积越大,颗粒间的接触点越多,则可塑性增加。4.含水量等。
生产上可以增大矿物组分的比表面积来增大电细管力,从而增大可塑性;也可增大或减小吸附的阳离子的电价,从而改变粘土可塑性;或者将矿物的颗粒减小增大接触点来增大粘土的可塑性;

