材料科学基础考试试卷

一.1Na2O的理想晶胞结构示意图，试回答：O2-Na2O结构在（001）二.2是高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O)结构示意图，试回答：三.四.出下列缺陷反应式：NaClAgI形成弗仑克尔缺陷（Ag+进入间隙NaClCaCl2五.表面力的存在使固体表面处于高能量状态，然而，能量愈高系统愈不稳定，六.1μAl2O3MgO微粒包围，观察尖晶石的形成，在恒八.D晶界>D十.3A-B-CP，R，S十一.图4是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：D、FGHE4点和结晶结束时各物质的百分含量（用线段比表示）3：=4CNO2-=8二、23C45三、1245：表面能的降低，流动传质、扩散传质、气相传质和溶解-1：O←→VNaNb2-xTi3xO3Nb2-2xTi2xO3+x4：NaCl 一、(1)（12分）CaTiO3晶胞图（1）BCGF、DEGDF、HA(2)（11分）2是镁橄榄石(Mg2[SiO4])O2-结构中有几种配位多而体，各配位多面体间的连接方式怎样图 图二、（10分）NaClAgI形成弗伦克尔缺陷（Ag+进入间隙三、（10分）四、（6分）什么叫弛豫表面？NaCl单晶表面具有什么样的结构特点？五、（6分）Zn2+Cr2+ZnCrO41403KZn2+Cr2+ZnCrO4七、（6分）1μAl2O3MgO微粒包围，观察尖晶石九、（26分）3A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：D、MG（用线段比表示）一、(1)1、（010）（111）[111][101]；(4分分4Ti4+O2-间没有明显的共价键成分。(2分)(2)1、岛状结构；(1分)；的电价(2分中间被[MgO6]隔开，SiO4][MgO6]之间共顶或共棱连接，同层的[MgO6]之间共棱、不同层的[MgO6]之间共顶连接；(4分4Si/O=1/4，最低，网络连接程度弱，结构中(2分)二、写出下列缺陷反应式1、O?VNa2、3、3TiO23TiNb˙+VNb′′′+6O0 Nb2-xTi3xO3可能成立Nb2-2xTi2xO3+x三、1．(2分)2．(2分)4．(2分)5．(2分)四、表面上的原子产生相对于正常位置的上、下位移，称为表面弛豫。(2分NaCl单晶中处于表面层的负离子只受到上下和内侧正离子的作用，而外表面双电层。(4分)五 (2分(2分因 ,所以铂丝向Cr2O3方向移动。(2分六、由热力学可知，在等温、等压下有在平衡条件下，，则有式中：Ｔ0是相变的平衡温度；为相变热若在任意温度的不平衡条件下，则有若与不随温度而变化，将上式代入上式得：可见，相变过程要自发进行，必须有， 若相变过程放热（如凝聚、结晶等）。要使，必须有， 则必须， ，这表明系统要自发相变则必须“过热”七、扬德方程[1—（1—G）1/3]2=K t=194.6h(2分金斯特林格方程1—2/3G—（1-G）2/3=K t=68.1t=68.1(2分时间要比扬德假设所计算出的时间短。(2分)(3分添加剂等。(3分)九、1312、D，一致熔融二元化合物，高温稳定、低温分解；(1.5分)M，不一致熔融三元化合物；（1分）3、（4分）E1，单转熔点，E2，低共熔点，E3，单转熔点，E4，过渡点，4、（6分L(束S：（产物5、E2温度（1分），H点所在温度（1分）；HBCMCM、BMHH1、HH2，C%=BH2/BC×100%，B%=CH1/BC×100%，C%=H1H2/BC×100%（3分）。1BCGF、HACDF、AH234O2-图二、下列硅酸盐矿物各属何种结构类型Ca2[Si04]，K[AISi3O8]，Mg3[Si4O10](OH)2，Ca2Al[AlSiO7]，三、1、写出下列缺陷反应式CaCl2NaC1NaCl2六、α—Fe(体心立方)γ—Fe（面心立方）α—D00.0079、83600J/molγ—FeD0和扩散活化0.21141284J/mol800℃时各自的扩散系数并解释其差别。（6）七、为什么在成核一生成机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变?什么九、下列过程中哪一个能使烧结体强度增大，而不产生坯体宏观上的收缩?（6分）(a)蒸发冷凝、(b)体积扩散、(c)粘性流动、(d)表面扩散、(e)溶解沉淀十、2A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题（24）：S1、S2、S3GH的混合物在完全平衡条件下进行冷却，一、1（100）（111）[111][0-11]1CNTi4+=6TiO6CNCa2+=12[CaO12CNO2--=6[OTi2Ca4]1Z=1(1分)Ti4+(1分)1/4八面体空隙(1分因为：Z+=2/12*4+4/6*2=2=Z-所以：饱和(3分不存在，因为是复合氧化合物。(2分1分三、（1）CaCl2VNa′+2ClCl+CaNa′(2分)NaC1- (1分（2）OVNa′+VCl′(2分阴离子团之间依靠金属离子连接。（4分）；Na2O—SiO2B2O3[BO3]与游离氧结合，转变为[BO4]，使断裂的网络重新连接，系统粘度增加（3分）；分）五、固体表面通过表面质点的极化、变形、重排降低固体的表面能（3分）；液体分子可自由移动，通过形成球形表面来降低表面能（2分）；因此表面能总是高于同组成的液体的表面能（3分）。D=D0exp(-Q/RT)；（1分）Dα=6.72*10-7；（1分）Dγ=2.7*10-（1分）；Dα〉Dγ；（1分）因为体心结构较面心结构疏松（2分）。 在平衡条件下,=0，则有 式中：Ｔ0是相变的平衡温度；为相变热。T的不平衡条件下，则有若与不随温度而变化，将上式代入上式得：可见，相变过程要自发进行，必须有<0,则<0必须<0，即T0<T，这表明系统要自发相变则必须“过热”。Mg(OH)2、γ-Al2O3（3分）；因为反应活性高，结构不稳定（3分）十、1．见图（6分）；物；（1分）3．P1：过渡点A+BS；P2：双转熔点L+B+S1=S3；P3：低共熔点L=B+C+S3；P4L+AS2+S1；P5L+S1S2+S3；P6低共熔点L=C+S2+S3；（14．（4分(结晶结束S:（产物S1+P3,H,B：C：S3=CC1：BB1：B1C1（5分一、填空题（2×10=20分1、依据（）即（）晶系、单斜晶系、（）晶系、三方晶系、正方晶系、六方晶系和（）2、扩散的基本推动力是（），一般情况下以（）等形式（列出一种即可）表现出来，扩散常伴随着物质的（）。3、晶面族是指（）的一组晶面，同一晶面族中，不同晶面的指数的（）相同，只是（）不同。形成间隙型固溶体的固溶度大小的顺序将是（）。的过程是（）。法（是/否）正确，因为（）。7、驰豫表面是指（），NaCl单晶的表面是（）8、一般的固态反应包括（）两个过程，化学动力学范围是指（）高温熔体表面张力大小顺序（）。10、刃性位错的柏氏矢量与位错线呈（）关系，而螺位错两者呈（）1.0×10-14cm2/sec,（10分）求:(1)三、Mg2[SiO4]在(110)面的投影图回答（10分结构中有几种配位多面体，各配位多面体间的连接方式怎样O2-的电价是否饱和?(3)晶胞的分子数是多少(4)Si4+Mg2+所占的四面体空隙和八面体空隙的分数是多少四、ra=0.361nm,1nm=10-7cm。（10分）求:(1)r*(2)五、熔体结晶时（10分六、1．写出下列缺陷方应方程式。（5分NaCl画出体心立方点阵的晶胞结构图，并在图中作出(112)（5分好？请说明原因。（5分）七、A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题（25分F、G、HM1M2在完全平衡条件下进行加热时，开始出现液相的温度图一、填空题（10.5120分晶胞参数，三斜，正交（斜方），镁橄榄石>辉石>二、（10分）解：(1)D=D0exp(-Q/RT)2分T=563+273=836K时，D=3×10-14cm2/s2分T=450+273=723K时，D=1.0×10-14cm2/s2分Q=48875J，D0=0.34×10-11cm2/s2(2)D=D0exp(-Q/RT)=1.1×10-14cm2/s2三、（10分）解：（1）有两种配位多面体，[SiO4]，[MgO6]，同层的[MgO6]八1[MgO6]51[MgO6]22O2-，同层的[MgO6]与[SiO4]共顶，如T[MgO6]28O2-28O2-；2.5分（3）z=4(2.5分Si4+占四面体空隙=1/8，Mg2+占八面体空隙=1/2。（2.5分）四、1、℃℃G＝ ＝8.33×10－8cm（5分 个（5分五、1．如右图，I表示核化速率，u表示晶化速率（5分较小或只存在一种情况（5分）。六、1 （2分（2分2）（1分体心立方点阵的晶胞结构图（2分(112)晶面 晶向（各1.5分）七、1、见图；（6分）三元化合物（3分）3、E1，单转熔点，E2，低共熔点，E3，低共熔点，E4，单转熔点，E5，单转熔点，E6，多晶转变点 （6分(结晶结束)（B消失）（4分 （A+F+H）（2分5、E2温度，M2M2CGHGH、GCM2X、M2Y，C%=YH/HC×100%，H%=CX/HC×100%，G%=XY/HC×100%。（4分）一、填空题（1´10=10分）1、密排六方结构（等径球堆积）单位晶胞中分子数是 ），配位数 ）2、Fick扩散第二定律的一维表达式为 ）3、当晶核剂和晶核具有 ）时，对核化最有利4、广义材料腐蚀是指材料由于 ）而引起的破坏和变质过程 温度通常也是（）。 二、晶体结构-性质关系（20分）1、根据下图的萤石结构图回答下列问题（14分指出萤石结构中正负离子的堆积方式（两种方式Ca2+在结构图中用℃和℃2Si/O比例不同划分硅酸盐晶体结构类型。（6分三、晶体结构缺陷（10分1ABA晶格的顶点位置形成置换型固溶体（全部取代），ABAB3？为什么？(4分学式(6分)。大小顺序，并分析它们形成玻璃的能力。（10分γ(Ag，液)＝0.92J/m2；γ(Ag，液/Al2O3，固)＝1.77J/m2，试问液态银能否润湿能实现的措施。(6分)PbI21.3×10－5J/cm2，CaF2的表面能为原因。(4分)Tm＝1083℃℃H＝1628J/cm35J/cm2a＝0.3615nm。（10分1853℃2、若为非均态形核，求临界球冠的原子数。（0.2R，球冠体积，R为球冠半径七经过计算可知1000℃下氢在面心立方铁中的扩散系数为＞＞，请对这种差别进行解释。（5分MgCO3、MgO、α－因。（5分）A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题（20分2D34M1在完全平衡条件下的冷却结晶过程，结晶结束时各物质5M2M2熔体的液相一、填空题（110=10分1.

Dx 0二、晶体结构分析（20分11）Ca2+面心立方堆积，简单立方堆积；（4分8，[CaF8]立方体；F4，[FCa4]四面体；（4分）[CaF8]立方体之间共棱（2个顶点）连接；（2，平行作用下沿平行（111）面方向有解理现象（3分。组群状（环状）结构；Si/O=1/4，岛状结构；（6分）三、晶体结构缺陷（10分1、都不对(2分)。若B进入顶点位置，则形成固溶体化学式为A8 Bx，简化后 A(16xBxx18AB(4分Al

2Al

2、间隙型固溶体 2

(2分 Al2xMg2－2xO2＋x(1分Al

2Al

V置换型固溶体 2

(2分Al2xMg1－3xO或 (1分（10分长石<辉石(MgO·SiO2)<镁橄榄石（2分）| 理由：从长石、辉石SO2)到镁橄榄石，熔体结构从架状、链状到岛状，络阴2，网络连接程度好，冷却过程中不易规则排列而容易形成玻璃，镁橄榄石具4，硅氧四面体孤立存在，冷却过程中易规则排列而最不容易形成玻（6分）γ(AlO,固),液AlO,五（10分、1、cosθ 2 2 0.8370(2分)（Ag,液90°，所以液态银不能润温氧化铝瓷件表面(2分γ(Ag，液Al2O3，固)(2分2、PbI2CaF2(2分)Ca2＋F－相比，Pb2＋I－具有较大的极化性能，因此表面双电层的厚度较厚(2分)。（10分1、 1 1H4πr

21.7710513561628230

1.28107 2n 43 4

（个 2 (0.3615107 1分 1分 3R

π(0.256107)2

7

107

na3

4