第1篇 硅酸盐等无机化合物熔体的离子簇理论 3
第1章 冶金／陶瓷／地质学中熔体微结构研究的重要意义和实验方法选择 3
1.1 微结构决定物性 3
1.2 物质微观结构的测试方法（一） 7
1.2.1 分子振动的表述 7
1.2.2 群论概述 10
1.2.3 分子振动光谱中谱线活性的分析 17
1.2.4 Raman谱 21
1.2.5 IR谱 25
1.2.6 UV/VIS谱 25
1.3 物质微观结构的测试方法（二） 26
1.3.1 X射线衍射及其相关技术的概述 26
1.3.2 磁共振概述 36
1.3.3 其他测试方法 40
1.4 熔态微观结构实验方法的选择 41
参考文献 44
第2章 高温Raman谱 47
2.1 高温Raman谱方法的选择 47
2.1.1 锁相（相敏）放大技术 47
2.1.2 UV-HTRS 47
2.1.3 显微空间分辨（共焦显微HTRS）技术 48
2.1.4 累积时间分辨技术 49
2.2 上海大学的首台高温Raman谱仪 52
2.2.1 U1000型谱仪的基本条件及用作高温Raman谱的前期尝试 52
2.2.2 SU-HTRS型累计时间分辨方法 54
2.2.3 累计时间分辨法的误差分析及对策 60
2.2.4 SU-HTRS录谱的实例及其小波处理 63
2.3 SU-HTRS（T/S）型高温Raman谱仪 69
2.3.1 CCD和ICCD 69
2.3.2 累计时间分辨和空间分辨的耦合 71
2.3.3 试样表层Raman谱的测试和引入紫外（脉冲）激光的作用 77
2.3.4 引入斜照射的作用 78
参考文献 79
第3章 硅酸盐微观结构分析 81
3.1 硅酸盐不同层次的微观结构 81
3.1.1 零级微观结构 81
3.1.2 一级微观结构 81
3.1.3 次级和多重微观结构的研究及评论 92
3.1.4 硅酸盐熔体和玻璃的差异 96
3.2 铝硅酸盐和铝酸盐的微观结构问题 99
3.2.1 Al—O四面体中Al的配位键和三价氧离子概念 99
3.2.2 三价氧离子的论证 104
3.2.3 铝酸盐的Al—O四面体 108
参考文献 110
第4章 硅酸盐HTRS谱的理论解析 114
4.1 HTRS谱理论解析的概述 114
4.1.1 研究硅酸盐HTRS谱理论解析的必要性 114
4.1.2 前人在硅酸盐HTRS谱理论解析方面的研究 115
4.2 分子动力学等模拟方法纲要 115
4.2.1 运动方程的表述 116
4.2.2 和时间平均有关的问题 117
4.2.3 MD模拟中粒子间相互作用势的选择 118
4.2.4 MD运算中势能求和的处理 121
4.2.5 微正则系统及相应的算法 122
4.2.6 正则系统及相应的算法 124
4.2.7 MD、MM、MC的比较 125
4.3 Raman谱图解析纲要 127
4.3.1 GF矩阵法及内坐标和对称坐标概念 127
4.3.2 键极化率模型、极化率及其变化的计算 132
4.4 用于计算硅酸盐熔体Raman谱图的SiOT模型 136
4.4.1 微观结构基元的设定和模型的核心思路 136
4.4.2 平衡构型的获得——MD模拟 137
4.4.3 内坐标问题 139
4.4.4 力常数问题 141
4.4.5 Si—O四面体的对称坐标分析 143
4.4.6 力常数和振动模的对应关系 148
4.4.7 EVA中的BMH势能参数 153
4.4.8 偏峰强度计算和叠加 155
4.4.9 振动模的振动形式 157
4.5 硅酸钙熔体的计算Raman谱 160
4.5.1 计算方法的补充说明 160
4.5.2 包络线计算结果与实测的比较 161
4.5.3 熔体内5种Si—O四面体的计算Raman位移 162
4.5.4 偏Raman谱的波形 164
4.5.5 计算Raman散射系数 165
4.5.6 温度对CaSiO3计算Raman谱的影响 166
4.6 硅酸钠熔体的计算Raman谱 169
4.6.1 计算方法的补充说明 169
4.6.2 偏Raman谱及包络线 170
4.6.3 组成改变时计算Raman位移的变化 171
4.6.4 计算Raman散射系数 172
4.7 振动态密度与耦合系数 172
4.8 SiOT模型的特点和功能 177
4.8.1 SiOT模型的特点 177
4.8.2 SiOT模型的功能 178
参考文献 178
第5章 CEMS模型——微观结构与热力学性质的沟通 182
5.1 模型推导 182
5.1.1 微观结构基元 182
5.1.2 焓、构型熵、非构型熵的表达式 183
5.1.3 Hi,mol及S？的定值 187
5.2 CEMS模型的自洽运算 192
5.2.1 初始构型 192
5.2.2 自由能趋于最低过程的最优化处理 193
5.3 C2EMS模型合理性的讨论 195
5.3.1 微观结构基元的分布 195
5.3.2 共存于一个试样中的四面体种类 196
5.4 热力学性质计算 196
5.5 CEMS模型的特点和功能 199
参考文献 199
第6章 硅酸盐Raman谱图的ab initio解析 201
6.1 ab initio计算方法纲要 201
6.2 用Gaussian 98型软件计算Raman光谱的要点 205
6.2.1 分子构型的确定——初始构型的设计和几何优化 205
6.2.2 本征振动分析（EVA） 205
6.2.3 谱线强度计算和谱峰展宽 208
6.3 用Gaussian 98计算的Na2O-SiO2系晶体谱图 208
6.4 用晶态下的研究结果预测玻璃态和熔态微观结构的特点 211
6.5 ab initio计算方法的误差和适用限度 213
参考文献 216
第7章 若干无机玻璃及化合物的谱图、微观结构和相变 217
7.1 组成对硅酸盐玻璃Raman谱图的影响 217
7.1.1 R2O-SiO2玻璃中不同网络修饰子对散射强度的作用 217
7.1.2 不同O/Si值条件下的高波数区谱图 218
7.2 某些铝硅酸盐矿物的微观结构及其Raman谱 219
7.2.1 蓝晶石、红柱石及硅线石 219
7.2.2 钠长石、翡翠、霞石 221
7.3 Na2O-P2O5二元系 224
7.3.1 P2O5和磷酸盐中P—O四面体特点的理论探讨 224
7.3.2 Na3PO4、Na4P2O7及NaPO3晶体 225
7.3.3 升温对Na3PO4Raman谱和微观结构的影响 226
7.3.4 Na5P3O10高温Raman谱及熔体结构 227
7.4 硼酸盐 228
7.4.1 LiBO2 228
7.4.2 Li2B4O7 229
7.4.3 β-BBO 231
7.5 用HTRS研究相变的概括 233
7.6 TiO2和纳米PbTiO3 234
7.6.1 锐钛矿型TiO2和金红石型TiO2 234
7.6.2 纳米PbTiO3 235
7.7 熔体法TeO2晶体生长边界层 237
参考文献 238
第2篇 热力学中的离子簇理论 241
第8章 活度理论、实验和计算方法的发展及其评论 241
8.1 体系、状态、相、相律、热力学函数的概念 241
8.2 活度的基本概念及其重要性 243
8.2.1 活度的定义 244
8.2.2 两种标态下活度值的换算 245
8.2.3 活度与其他热力学函数的关系 246
8.2.4 另一种标准状态 247
8.2.5 多元稀溶液中的活度相互作用参数 248
8.2.6 溶液中总自由能与各组元偏摩尔自由能的关系 249
8.3 活度的实验测定 250
8.3.1 蒸气压法 250
8.3.2 浓差电池法和电化学法 252
8.3.3 化学平衡法 254
8.3.4 相平衡法、输运法 256
8.3.5 饱和溶解度法 257
8.3.6 相互作用参数定值的讨论 258
8.4 活度计算基础 259
8.4.1 由相图提取活度 259
8.4.2 Gibbs-Duhem公式的应用及基础知识 260
8.4.3 变通的Gibbs-Duhem公式 264
8.4.4 两相区边界上组元活度的关系 265
8.5 用以描述多组元浓溶液和熔体的热力学模型及作者的评论 268
8.5.1 相互作用参数法的修正 268
8.5.2 发展热力学模型的意义 269
8.5.3 正规溶液模型 271
8.5.4 准化学模型 275
8.5.5 中心原子模型和亚正规溶液模型 279
8.5.6 几何模型和经验模型 282
8.5.7 晶胞模型和亚点阵模型 286
8.5.8 分子-离子共存模型和缔合模型 294
参考文献 297
第9章 高价亚正规熔体（SReM）模型 302
9.1 模型的导出 302
9.1.1 由图解计算到解析计算 302
9.1.2 SReM（3.0）模型 308
9.2 SReM（4）模型的创建及其所含参数的拟合 314
9.2.1 建模出发点的变化 314
9.2.2 模型 314
9.2.3 四元系参数与二元系、三元系参数的关系 316
9.2.4 三元、四元系整体信息的分类 319
9.2.5 四元系参数的拟合 322
9.2.6 拟合所得Ajkm参数的校核 325
9.3 SReM（n）模型、简化模型、不同热力学模型间的参数换算 325
9.3.1 SReM（n）模型的建模 325
9.3.2 五元系内各四元子系参数间的相互关系 327
9.3.3 SReM简化模型——用于分析含稀组元的多元系 328
9.3.4 Ajk参数向R-K式参数和Lukas程序参数的转换 329
9.3.5 Ajk参数向综合几何模型参数的转换 330
9.3.6 应用A参数的自洽性导出SGTE模型L参数 331
9.4 SReM模型的计算结果 332
9.4.1 C-Fe-Mn-Si系组元活度 332
9.4.2 C-Fe-Cr-Ni系组元活度 335
9.4.3 C-Fe-Cr-P系组元活度 335
9.4.4 Si-Al-Ca-Fe系中的液液互不溶两相区边界 336
9.4.5 MnO-SiO2-Al2O3-CaO系组元活度 339
9.4.6 SiO2-Al2O3-CaO-MgO系的组元活度 342
9.4.7 SiO2-Al2O3-FexO-CaO系的组元活度 343
9.5 SReM模型的工程应用 344
9.5.1 MnSi合金及FeMn熔炼反应的平衡条件 344
9.5.2 高碳FeMn吹氧精炼的技术要点 345
9.5.3 FeSi及Si基合金氧化法脱Al、Ca的技术要点 346
9.5.4 CaSi合金熔炼反应的平衡条件 350
9.6 SReM模型的特点 351
参考文献 353
后记 361