09科學(xué)基礎(chǔ)題庫

1、試卷編號(hào) MSE09-1 擬題教研室（或教師）簽名 徐協(xié)文 教研室主任簽名 長沙理工大學(xué)考試試卷長沙理工大學(xué)考試試卷課程名稱課程名稱（含檔次）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)/考試 課程代號(hào) 專業(yè)： 無機(jī)材料工程 層次（本部、城南）： 本部 考試方式（開、閉卷）閉 一、選擇題（在括號(hào)中填空相應(yīng)字母） （20 分）1、晶體結(jié)構(gòu)中宏觀對(duì)稱要素的（組）集合稱（ ） 。 （a）點(diǎn)群， （b）微觀對(duì)稱要素， （c）對(duì)稱型， （d）空間群。2、反尖晶石中三價(jià)陽離子的一半填在（ ）空隙中，而另（ ）填在八面體空隙中。 （a）四面體，四分之一；（b）變形的四面體，一半；（c）八面體，一半；（d）四面體，二分之一。3、下列硅酸

2、鹽礦物屬于層狀結(jié)構(gòu)的是（ ） ，屬鏈狀結(jié)構(gòu)的有（ ） ，屬島狀結(jié)構(gòu)的為（ ） 。 （a）頑火輝石 Mg2Si2O6， （b）綠寶石 Be3Al2Si6O18，（c）鎂橄欖石 Mg2SiO4， （d）K2OAl2O36SiO2， （e）葉臘石 Al2Si4O10（OH）2。4、金屬氧化物 MO，在還原氣氛下 M 與 O 之比為 M：O=1.1：1，則其化學(xué)式為（ ） 。 （a）M1.1O， （b）MO0.91， （c）MO1.1。5、硅酸鹽熔體中，O/Si 減小時(shí)，下列變化分別是：（1）堿性氧化物含量（ ） 。（2）非橋氧（ ） 。（3）熔體粘度（ ） 。（4）析晶傾向（ ） 。（5）聚合度（

3、） 。 （a）不變， （b）降低， （c）增加。6、下列情況哪種情形（條件）液體在固相表面自由鋪展最快（ ） 。（a）SVSL， （b）0潤濕角 90， （c）=0， （d）SVSL+LV7、擴(kuò)散字?jǐn)?shù)可表達(dá)為 D=，則它的物理含義可解釋為（ ）261rf（a）宏觀上擴(kuò)散通量與有效質(zhì)點(diǎn)躍過頻率成正比； 共共 3 頁第頁第 1 頁頁（b）原子或空位的距離大，則擴(kuò)散通量大；（c）躍遷勢(shì)壘小則擴(kuò)散系數(shù)大；（d） （a）和（b） 。8、粘土的帶電性與介質(zhì)的 pH 值有關(guān)，在酸性介質(zhì)中，邊面常（ ）電荷，在堿性介質(zhì)中邊面帶（ ）電荷。 （a）+2， （b）2， （c）+1， （d）19、非均態(tài)成核時(shí)，成核

4、勢(shì)壘與潤濕角又有關(guān)，當(dāng) 為（ ）時(shí)，f（）=。21（a）180,（b）90,（c）0， （d）0。10、下列哪種傳質(zhì)方式（ ） ，在燒結(jié)過程中對(duì)材料的致密度改變最小。（a）晶格擴(kuò)散， （b）表面擴(kuò)散， （c）流動(dòng)傳質(zhì)， （d）蒸發(fā)凝聚。二、填空（20 分）1、晶體熱缺陷的形式有 和 兩類，其濃度隨溫度變化的關(guān)系式為 。2、寫出下列缺陷方程式（選做一個(gè)方程，每個(gè)方程寫兩種可能性） ；YF3 MgOOAl32 2CaF3、Na2O2SiO2玻璃的四個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)為 R= 、 、 和 。4、潤濕角 90時(shí)，固體表面粗糙度大，則表面接觸角 n ，對(duì)潤濕性的影響是 。5、晶體生長速率可表述為T，就是說晶體生

5、長速率與過程參數(shù) 2oVRTHB呈線性關(guān)系。6、粘土帶電的主要原因有 、 和 。7、液相燒結(jié)的典型傳質(zhì)機(jī)理有 與 兩種形式。三、問答與計(jì)算（40 分）1、簡述擴(kuò)散、相變、固相反應(yīng)與燒結(jié)推動(dòng)力的具體表現(xiàn)形式。2、簡述非計(jì)量化合物與固溶體的異同。3、Al2O3+SiO23Al2O32SiO2 為擴(kuò)散控制的固相反應(yīng)，若活化能E=210kJ/mol，1400下反應(yīng) 1h 反應(yīng)完成 10%，求 1500反應(yīng) 4h 反應(yīng)速度（已知1（1G）1/32=kt，k=Aexp（E/RT） 。 共共 3 頁第頁第 2 頁頁四、 （1，2 題中選做一題） （20）分1、圖例（相圖）說明低共熔點(diǎn)與轉(zhuǎn)熔點(diǎn)的異同。2、如圖

6、示，分析熔體 M 的析晶過程，并做說明。 共共 3 頁第頁第 3 頁頁試卷編號(hào) MSE09-2 擬題教研室（或教師）簽名 徐協(xié)文 教研室主任簽名 長沙理工大學(xué)考試試卷長沙理工大學(xué)考試試卷課程名稱課程名稱（含檔次）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)/考試 課程代號(hào) 專業(yè)： 無機(jī)材料工程 層次（本部、城南）： 本部 考試方式（開、閉卷）閉 一、名詞解釋（20 分）1、非化學(xué)計(jì)量化合物：2、無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說：3、非均態(tài)成核：4、固相燒結(jié)：5、二級(jí)相變：二、填空（20 分）1、穩(wěn)定的晶體結(jié)構(gòu)中，陽離子周圍形成一個(gè) 多面體，陽離子的配位數(shù)（CN）取決于 。根據(jù)不同的 CN，從幾何關(guān)系可計(jì)算出+/值的上、下限。2、粘土粒子周

7、圍的定向水分子層稱之為 水，而層內(nèi)的 OH可視作 。3、等徑球體密堆方式有 和 兩種，前者對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)為 ，后者對(duì)應(yīng)于 結(jié)構(gòu)。4、寫出缺陷方程式 TiO2（兩個(gè)方程） 32OAL5、熔體是不同聚合度的 的混合物，其 、 和 隨溶體的組成和溫度而變化。6、析晶的推動(dòng)力是 ，均態(tài)成核時(shí)，Gk= ，相當(dāng)于 。 （2 分） 共共 3 頁第頁第 1 頁頁7、固相反應(yīng)包括 和反應(yīng)兩個(gè)過程。三、問題與計(jì)算（40 分）1、簡述硅酸晶體的結(jié)構(gòu)分類特點(diǎn)，并寫出 O/Si 的值。2、以晶體與玻璃為例，說明無機(jī)材料的組成、結(jié)構(gòu)與性能之間的簡要關(guān)系。3、已知熔體的密度 d=2200kg/m3，表面張力為 D=0.29N/

8、m，大氣壓力是1.01105Pa。求在熔體深處 20cm，形成 =5108m 的小氣泡時(shí)，氣泡內(nèi)的最小壓力值。四、 （二題中任選一題） （20 分）1、如圖(1)示，為三元系統(tǒng)化合物相圖。(補(bǔ)考時(shí)不做)（1）說明化合物 D1、D2、D3和 D4的性質(zhì)。（2）分析 E、F、G 及 H 點(diǎn)的性質(zhì)；寫出相變方程。（3）分析熔體 1 的析晶過程。圖（1）2、如圖(2)示，（1）完成相圖。 共共 3 頁第頁第 2 頁頁（2）分析熔體 M 的析晶過程。（3）分析討論穿相區(qū)現(xiàn)象。圖（2） 共共 3 頁第頁第 3 頁頁試卷編號(hào) MSE09-3 擬題教研室（或教師）簽名 徐協(xié)文 教研室主任簽名 長沙理工大學(xué)考試

9、試卷長沙理工大學(xué)考試試卷課程名稱課程名稱（含檔次）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)/考試 課程代號(hào) 專業(yè)： 無機(jī)材料工程 層次（本部、城南）： 本部 考試方式（開、閉卷）閉 1、比較高嶺石與蒙脫石結(jié)構(gòu)與特性異同。 （7 分）2、寫出形成連續(xù)固溶體的條件。 （8 分）3、寫出 Fick 定律的表達(dá)式，并說明什么是非穩(wěn)定擴(kuò)散。 （10 分）4、解釋下列現(xiàn)象：在 H+粘土中引入 Ca（OH）2，開始在水系統(tǒng)中出現(xiàn)絮凝，隨著 Ca（OH）2引入量的增加，相繼又解凝和再次絮凝。 （10 分）5、比較無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說和晶子學(xué)說的異同。 （10 分）6、計(jì)算 Na2OCaOAl2O32SiO2和 Na2OAl2O32SiO2

10、的玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)。 （10分）7、在 CaF2中引入 0.2mol 分?jǐn)?shù)的 YF3，測(cè)得晶胞參數(shù) ao=0.55nm，固溶體密度d=3.64g/cm3；已知 MY=88.90，MCa=40.08，MF=19.00。試計(jì)算說明形成固溶體的類型。 （10 分）8、討論燒結(jié)助劑對(duì)材料燒結(jié)的作用。 （10 分）9、分析液-固相變的推動(dòng)力。 （5 分）10、 （10、11 中選做一題） （20 分）圖例說明低共熔點(diǎn)與轉(zhuǎn)熔點(diǎn)的異同。11、如下圖示的三元相圖：（1）說明化合物 D1、D2、D3、D4 的性質(zhì)。（2）分析 E、F、G 與 H 點(diǎn)的性質(zhì)并寫出相平衡方程。（3）分析熔體 2 的析晶過程。 共共 2

11、2 頁第頁第 1 1 頁頁 共共 2 2 頁第頁第 2 2 頁頁試卷編號(hào) MSE09-4 擬題教研室（或教師）簽名 徐協(xié)文 教研室主任簽名 長沙理工大學(xué)考試試卷長沙理工大學(xué)考試試卷課程名稱課程名稱（含檔次）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)/考試 課程代號(hào) 專業(yè)： 無機(jī)材料工程 層次（本部、城南）： 本部 考試方式（開、閉卷）閉 I、選擇題（20 分）1、晶體結(jié)構(gòu)中一切對(duì)稱要素的集合稱為（ ） 。 （a）對(duì)稱型， （b）點(diǎn)群，（c）微觀對(duì)稱要素的集合， （d）空間群。2、金紅石晶體中，所有 O2作稍有變形的六方密堆，Ti4+填充了（ ）（a）全部四面體空隙 ,（b）全部八面體空隙 ,（c）四面體空隙的半數(shù) ,（

12、d）八面體空隙的半數(shù)。3、下列硅酸鹽礦物質(zhì)屬于層狀結(jié)構(gòu)的是（ ） ，屬鏈狀結(jié)構(gòu)的是（ ） ，屬于島狀結(jié)構(gòu)的是（ ）（a）頑火輝石 Mg2Si2O6， （b）綠寶石 Be3Al2Si6O18， （c）鎂橄欖石 Mg2SiO4，（d）石英SiO2， （e）葉臘石 Al2Si4O10（OH）24、若有一個(gè)變價(jià)金屬氧化物 XO，在還原氣氛下形成陰離子缺位型非化學(xué)計(jì)量化合物，金屬元素 X 和氧原子數(shù)之比為 X：O=1.1：1，則其化學(xué)式應(yīng)為（ ）（a）X1.1O， （b）XO0.90， （c）XO0.91， （d）XO1.15、在硅酸鹽熔體中，當(dāng) R=O/Si 增高時(shí)，相應(yīng)熔體組成和性質(zhì)的變化是：（1）

13、熔體中堿性氧化物含量（ ） 。（2）非橋氧百分?jǐn)?shù)（ ） 。（3）低聚物數(shù)量（ ） 。（4）熔體粘度（ ） 。（5）熔體析晶傾向（ ） 。 （a）不變， （b）降低， （c）升高6、在固-液兩相接觸時(shí)，為了使液相對(duì)固相潤濕。在固-氣（SV） 、液-氣（LV）界面張力不變時(shí)，必須使液-固（LS）界面張力（ ） 。（a）LS=SV， （b）降低， （c）升高7、在 UO2 晶體中，O2的擴(kuò)散是按（ ）機(jī)制進(jìn)行的。（a）摻雜點(diǎn)缺陷， （b）空位， （c）間隙8、粘土的兩性電荷與介質(zhì)的 pH 值有關(guān)，當(dāng)高嶺在酸性介質(zhì)中邊面帶（ ）電荷。在堿笥介質(zhì)中邊面帶（ ）電荷。 共共 3 頁第頁第 3 頁頁（a）+

14、1， （b）1， （c）+2， （d）2， （e）09、液-固相變時(shí)，非均勻 成核位壘與接觸角 有關(guān)。當(dāng) 為（ ）時(shí)，核化方壘下降一半。（a）=0， （b）=45， （c）=90， （d）=18010、在燒結(jié)過程中，只改變氣孔形狀而不引起坯體致密化的傳質(zhì)方式有（ ）（a）晶格擴(kuò)散， （b）表面擴(kuò)散， （c）晶界擴(kuò)散， （d）流動(dòng)傳質(zhì)， （e）顆粒重排，（f）蒸發(fā)-凝聚， （g）非本征擴(kuò)散II、填空（20 分）1、晶體的熱缺陷有 和 兩類。熱缺陷濃度與溫度的關(guān)系式為 。2、試寫出下列反應(yīng)的缺陷方程：NiO MnO2 32OCr 32OFe3、斜長石 Na（AlSi3O8）與鈣長石 Ca（Al2S

15、i2O8）可以形成 型固溶體，其中 和 可以相互取代。4、Na2OCaOAl2O32SiO2 玻璃的四個(gè)結(jié)構(gòu)參數(shù)為 、 、 和 。5、在均勻成核時(shí)，晶核形成速率 Iv由 和 兩項(xiàng)決定。6、在 1000的 Al2O3 基片上涂有銀漿，若保溫時(shí)間由 1h 增強(qiáng)到 3h，銀層滲透深度將由原來 1mm 增加到 mm。7、粘土荷電原因主要由 、 和 引起的。8、屬于固相燒結(jié)的典型傳質(zhì)有 和 兩種，液相燒結(jié)的典型傳質(zhì)有 和 。這四種傳質(zhì)頸增長 x/r 與燒結(jié)時(shí)間關(guān)系分別為 、 、 和 。9、固相反應(yīng)中最重要的一類是 反應(yīng)，舉一實(shí)例是 。III、名詞解釋（20 分）1、非化學(xué)計(jì)量化合物2、同質(zhì)多晶與類質(zhì)同晶

16、3、熱力學(xué)熱函數(shù) 4、楊德爾方程IV、問答與計(jì)算（40 分）1、試簡述形成連續(xù)置換型固溶體的條件是什么？2、已知某晶體的多晶轉(zhuǎn)變式為( 相、 相)， 轉(zhuǎn)變的GV=418J/mol，900時(shí)為2090J/mol，并假設(shè)GV 與溫度之間呈線性關(guān)系。試計(jì)算（a）1025（b）850時(shí)的臨界半徑 rk 和GV。3、為了促進(jìn) Al2O3 材料的致密化，當(dāng)加入 0.0020.005molMgO 作燒結(jié)助劑，其 共共 3 頁第頁第 2 頁頁作用機(jī)理有三種觀點(diǎn)：（a）MgO-Al2O3 形成固溶體（寫出固溶式）（b）MgO-Al2O3 形成化合物（寫出固相反應(yīng)式）（c）MgO-Al2O3 出現(xiàn)液相（讀出溫度）

17、（1）請(qǐng)你根據(jù) MgO-Al2O3 相圖判斷這 3 種觀點(diǎn)是否正確，并說明這三種機(jī)理促進(jìn)燒結(jié)的原因。 （2）畫出 1700時(shí)的自由焓一組成曲線。4、有一個(gè)三元相圖 A-B-C，如圖示：（a）標(biāo)明各條界線的性質(zhì)（共熔用單箭頭，轉(zhuǎn)熔用雙箭頭表示） 。（b）寫出 E、F、G、H 點(diǎn)的性質(zhì)及相變式。（c）分析 3 點(diǎn)的析晶路程，寫出剛達(dá)析晶結(jié)束點(diǎn)時(shí)各相含量。（d）如果冷卻速率非?？?，3 點(diǎn)析晶路程將如何變化。 共共 3 頁第頁第 3 頁頁試卷編號(hào) MSE09-5 擬題教研室（或教師）簽名 徐協(xié)文 教研室主任簽名 長沙理工大學(xué)考試試卷長沙理工大學(xué)考試試卷課程名稱課程名稱（含檔次）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)/考試

18、課程代號(hào) 專業(yè)： 無機(jī)材料工程 層次（本部、城南）： 本部 考試方式（開、閉卷）閉 I、選擇題（20 分）1、一晶面在三結(jié)晶軸上的截距分別為 2a、3b、6c，該晶面的晶面指數(shù)為（ ） 。（a） （236） ， （b） （326） ， （c） （321） ， （d） （123）2、NiO-MgO、MgO-CaO、PbZrO3-PbTiO3、CaO-TiO2、CaF2-YF3 以上五個(gè)系統(tǒng)分別形成（ ） 。（a）化合物；（b）低共熔物；（c）連續(xù)置換型固溶體；（d）有限置換型固溶體；（e）間隙型固溶體；（f）非化學(xué)計(jì)量化合物。已知離子半徑（nm）Ni2+ 0.072 Ca2+0.100 Mg2+

19、0.072Zr4+ 0.072 Ti4+0.053 Y3+0.0893、從熱力學(xué)觀點(diǎn)討論玻璃分組，可以用（ ）把分相區(qū)域推算出來。（a）過冷度-成核速率曲線， （b）過冷度-自由焓曲線， （c）溫度-時(shí)間-轉(zhuǎn)變曲線， （d）自由焓-組成曲線若把上述曲線的（a）轉(zhuǎn)變點(diǎn)；（b）最高點(diǎn)；（c）最低點(diǎn)；（d）G=0 的點(diǎn)；（e）切點(diǎn)；（f）拐點(diǎn)；（g）的點(diǎn)相連可以分別得到：0/TG亞穩(wěn)分相區(qū)范圍（ ） ，不穩(wěn)分相區(qū)范圍（ ） 。4、粘土顆粒周圍吸附著定向水分子層和水化陽離子，這部分水稱為（ ） 。（a）結(jié)構(gòu)水， （b）結(jié)合水， （c）自由水5、在硅酸鹽熔體中，當(dāng) R=O/Si 增高時(shí)，相應(yīng)熔體組成和性

20、質(zhì)的變化是：（1）熔體中堿性氧化物含量（ ） 。（2）非橋氧百分?jǐn)?shù)（ ） 。（3）低聚物數(shù)量（ ） 。（4）熔體粘度（ ） 。（5）熔體析晶傾向（ ） 。 （a）不變， （b）降低， （c）升高6、柏格斯矢量與位錯(cuò)線（ ）的位錯(cuò)稱為刃位錯(cuò)。與位錯(cuò)線（ ）的bb位錯(cuò)稱為螺位錯(cuò)。 （a）垂直， （b）平行， （c）相交。刃位錯(cuò)用符號(hào)（ ）表示，螺位錯(cuò)用（ ）符合表示。 （a）， （b）， （c）， （d） ， （e）Vx。 共共 3 頁第頁第 1 頁頁7、UO2在氧化氣氛中可能形成（ ）型非化學(xué)計(jì)算化合物。（a）陽離子填隙， （b）陽離子空位， （c）陰離子填隙， （d）陰離子空位這種非化學(xué)計(jì)量化

21、合物可以形成（ ）型半導(dǎo)體。 （a）n 型， （b）p 型8、在 BaO 和 TiO2合成 Ba TiO3時(shí)，在一定條件下可以生成2BaoTiO2；BaOTiO2；BaO2TiO2；BaO3TiO2；BaO4TiO2五種化合物，在此系統(tǒng)中組分?jǐn)?shù)應(yīng)是（ ）（a）1， （b）2， （c）3， （d）4， （e）59、R2O-SiO2系統(tǒng)中， （1）Li2O-SiO2 （2）Na2O-SiO2 （3）K2O-SiO2 （4）Rb2O-SiO2 （5）Cs2O-SiO2分相范圍大小次序?yàn)椋?）（a） （1）（2）（3）（4）（5） ， （b） （5）（4）（3）（2）（1） ，（c） （1）（2）（4

22、）（3）（5）10、氣體通過玻璃的滲透率隨玻璃中（ ）含量的增加而增加。（a）網(wǎng)絡(luò)形成離子， （b）網(wǎng)絡(luò)變性離子， （c）網(wǎng)絡(luò)中間離子II、填空（20 分）1、晶體分 三個(gè)晶族 個(gè)晶系。三方、四方、六方晶系的特征要素分別是 、 ，等軸晶系的特征要素 。2、等徑球體的緊密堆積方式有 和 兩種，前者的推積方式是 ，后者的推積方式是 。3、范氏力由 力 力和 力所組成，這三種力均與分子間距離 次方成反比。4、熔體是 的混合物。 、 和 隨熔體的組成和溫度而變化。5、試寫出下列反應(yīng)的缺陷反應(yīng)式：TiO2 32OAl6、某物質(zhì)在 1000時(shí)，擴(kuò)散系數(shù) D=1015cm2/s，在 1500時(shí)為 108cm

23、2/s，試求該物質(zhì)的擴(kuò)散激活能 。7、析晶相變過程的推動(dòng)力是 。在均勻成核時(shí)，臨界成核位壘Gk= ,其值相當(dāng)于 ，具有臨界半徑 rk 的粒子數(shù) nk/N= 。8、有一金屬粉末，其粒徑 2104cm，表面張力 =1.5J/m2，計(jì)算燒結(jié)推動(dòng)力為 。若該粉末體積為 7.1cm3/mol，計(jì)算體系每摩爾自由焓變化為 。9、固相反應(yīng)一般包括 和 兩個(gè)過程，在硅酸鹽工業(yè)中最重要的固相反應(yīng)類型是 反應(yīng)。10、在 AB2O4型尖晶石結(jié)構(gòu)中，若以氧離子作立方緊密堆積排列，在正尖晶石結(jié)構(gòu)中 A 離子占有 空隙，B 離子占有 空隙。而在反尖晶石結(jié)構(gòu)中 A 離子占有 空隙，B 離子占有 空隙。III、名詞解釋（20

24、 分）1、無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)假說2、均勻成核與非均勻成核3、弗侖克爾缺陷與肖特基缺陷 共共 3 頁第頁第 2 頁頁4、液相燒結(jié)與固相燒結(jié)IV、問答與計(jì)算（20 分）1、試簡述硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)分類的特點(diǎn)，并對(duì)每一類舉一實(shí)例說明之。2、試述在無機(jī)材料研究與制造過程中從相圖能獲得哪些有用的啟示。3、固溶體（Zr, Ca）O2-x是由 CaO 溶入 ZrO2晶體中形成的，已知： cm2/s)387280exp(105 . 324RTDzr cm2/s)420000exp(104 . 422RTDca cm2/s)130630exp(108 . 122RTDo在 1600如果 CaO 溶入量為 0.12 摩爾百分

25、數(shù)，試問這是什么類型的固溶體，寫出缺陷反應(yīng)式與固溶式，哪種離子擴(kuò)散速率最大？x 隨什么因素而變化？4、試以晶體、玻璃兩種不同狀態(tài)為例，簡單說明無機(jī)材料組成、結(jié)構(gòu)和性能之間的關(guān)系。 共共 3 頁第頁第 3 頁頁試卷編號(hào) MSE09-6 擬題教研室（或教師）簽名 徐協(xié)文 教研室主任簽名 長沙理工大學(xué)考試試卷長沙理工大學(xué)考試試卷課程名稱課程名稱（含檔次）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)/考試 課程代號(hào) 專業(yè)： 無機(jī)材料工程 層次（本部、城南）： 本部 考試方式（開、閉卷）閉 1、示意畫出粘土和滑石的結(jié)構(gòu)單元并解釋下列名詞：（8 分）（1）層狀硅酸鹽礦物（2）二層型和三層型（3）二八面體和三八面體2、試比較高嶺、蒙脫

26、、伊利三種粘土礦物結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)。由此說明粘土組成、結(jié)構(gòu)、工藝性能之間的關(guān)系。 （8 分）3、試問什么化學(xué)取代物可以得到以下缺陷結(jié)構(gòu)，寫出缺陷反應(yīng)式和固溶式，并比較形成缺陷結(jié)構(gòu)以后對(duì)材料制造和材料性質(zhì)將發(fā)生什么影響。 （8 分）（1）在 MgO 中陽離子空位（2）SrTiO3中陽離子填隙（3）BaTiO3中陰離子空位（4）Al2O3中陰離子填隙4、為什么 MgO、SrO 和 BaO 的硬度及熔點(diǎn)依次減小，試解釋之。 （8 分）5、在 Na2O-SiO2和 Na2O-CaO-SiO2相圖上如何合理確定生產(chǎn)上實(shí)用的玻璃配方，考慮的出發(fā)點(diǎn)和依據(jù)是什么？（8 分）6、試舉例說明 Fick 定律在相變、固相

27、反應(yīng)和燒結(jié)傳質(zhì)過程中的具體應(yīng)用。 （8分）7、試說明如何用較簡單的實(shí)驗(yàn)方法測(cè)定尖晶石晶體中陽離子的互擴(kuò)散系數(shù)和自擴(kuò)散系數(shù)。 （8 分）8、試討論各種不同的固相反應(yīng)動(dòng)力學(xué)式如何體現(xiàn)與反應(yīng)物的組成，結(jié)構(gòu)和鍵性等結(jié)晶化學(xué)參數(shù)的關(guān)系。 （8 分）9、 （1）MgO-SiO2；CaO-SiO2；SrO-SiO2；BaO-SiO2系統(tǒng)中，分相范圍大小次序如何排列，為什么？（8 分） 共共 2 頁第頁第 1 頁頁（2）Na2O-B2O3-SiO2玻璃分相區(qū)在系統(tǒng)的什么范圍？分相的析出物尺度約是多少？如何鑒別分相是發(fā)生在亞穩(wěn)區(qū)或不穩(wěn)區(qū)？這兩個(gè)區(qū)分相特點(diǎn)有何不同？10、下圖為具有匯熔點(diǎn)二元相圖。 （1）圖中虛線

28、范圍表示什么？（2）Tk 是什么點(diǎn)？（3）畫出匯熔區(qū) T1、T2 時(shí)的自由焓-組成圖。 （8 分） 11、試從缺陷形成、缺陷反應(yīng)和缺陷的移動(dòng)討論缺陷如何促進(jìn)多晶材料致密化，并對(duì)材料組成、結(jié)構(gòu)、性能產(chǎn)生什么影響？可舉 12 個(gè)實(shí)例討論之。 （10 分）12、已知 A12O3 在 MgO 中的溶解度：1500 0%；1700 3%；1800 7%；1900 12%.（10 分）試問：（1）當(dāng) Al2O3 含量為 5%時(shí)，該系統(tǒng)煅燒至 1800，自然冷卻和強(qiáng)制急冷，材料的相組成和顯微結(jié)構(gòu)將有什么不同？如果有析出相，是按什么機(jī)制析晶？（2）摻雜 5%Al2O3 的 MgO 系統(tǒng)與純 MgO 系統(tǒng)相比較

29、，如果都按常規(guī)工藝，兩種材料在燒結(jié)傳質(zhì)、晶粒生長、材料顯微結(jié)構(gòu)與材料性能上會(huì)有什么不同？為什么？ 共共 2 頁第頁第 2 頁頁試卷編號(hào) MSE09-7 擬題教研室（或教師）簽名 徐協(xié)文 教研室主任簽名 長沙理工大學(xué)考試試卷長沙理工大學(xué)考試試卷課程名稱課程名稱（含檔次）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)/考試 課程代號(hào) 專業(yè)： 無機(jī)材料工程 層次（本部、城南）： 本部 考試方式（開、閉卷）閉 一、填空題（1.520=30 分）1. 在面心立方堆積中，有（100） 、 （010）和（001）三個(gè)面的( )所所構(gòu)成的平面是最密排的面。因此，它的 Miller 符號(hào)為（ ） 。2. 擴(kuò)散的基本推動(dòng)力是（ ） ，一般情況

30、下以（ ）形式表現(xiàn)出來，擴(kuò)散常伴隨著物質(zhì)的（ ） 。3. 向 MgO、沸石、TiO2、螢石中，加入同樣的外來雜質(zhì)原子，可以預(yù)料形成間隙型固溶體的固溶度大小的順序?qū)⑹牵?） 。4. 根據(jù)燒結(jié)時(shí)有無液相出現(xiàn)，燒結(jié)可分為（ ） ，在燒結(jié)的（ ）期，與燒結(jié)同時(shí)進(jìn)行的動(dòng)力學(xué)過程還有晶粒生長與二次再結(jié)晶、固相反應(yīng)等。5. 依據(jù)硅酸鹽晶體化學(xué)式中（O/Si 或 Si/O ）不同，硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)類型主要有（ ） 。6. 液體表面能和表面張力數(shù)值相等、量綱相同，而固體則不同。這種說法是（ ）的，因?yàn)椋?） 。7. 一級(jí)相變是指（ ） ，發(fā)生二級(jí)相變時(shí)，體系的（ ）發(fā)生突變。8. 馳豫表面是指（ ） ，NaCl

31、單晶的表面屬于是（ ） 。9. 逆性玻璃是指（ ） 。10. 固相反應(yīng)包括（ ）和（ ）兩個(gè)過程。11從熔體結(jié)構(gòu)角度，估計(jì) a）長石、b) 硅線石(CaOSiO2)、c）輝石(MgOSiO2)三種礦物的高溫熔體粘度大小順序（ ） 。 共共 3 頁第頁第 1 頁頁二、判斷下列敘述是否正確？若不正確，請(qǐng)改正（2.07=14 分）1. 結(jié)晶學(xué)晶胞是反映晶體結(jié)構(gòu)周期性的最小重復(fù)單元。2. 熱缺陷是溫度高于絕對(duì)零度時(shí)，由于晶體組成上的不純凈性所產(chǎn)生的一種缺陷。3. 固溶體是在固態(tài)條件下，一種物質(zhì)以原子尺寸溶解在另一種物質(zhì)中所形成的單相均勻的固體。4. 初次再結(jié)晶的推動(dòng)力是晶界過剩的自由焓。5. 在熱力學(xué)

32、平衡條件下，二元凝聚系統(tǒng)最多可以 3 相平衡共存，它們是一個(gè)固相、一個(gè)液相和一個(gè)氣相。6. 臨界冷卻速率是形成玻璃所需要的最小冷卻速率，臨界冷卻速率越大越容易形成非晶體。7. 馬氏體相變是一種無擴(kuò)散性相變，相變時(shí)成分發(fā)生變化但結(jié)構(gòu)不變。三、ZnS 的一種結(jié)構(gòu)為閃鋅礦型結(jié)構(gòu)，已知鋅離子和硫離子半徑分別為rZn2+=0.068nm，rS2-=0.156nm，原子質(zhì)量分別為 65.38 和 32.06。1. 畫出其晶胞結(jié)構(gòu)投影示意圖；2. 計(jì)算 ZnS 的晶格常數(shù)；3. 試計(jì)算 ZnS 的晶體的理論密度。 （12 分）四、根據(jù)玻璃的形成條件，對(duì)下列幾種物質(zhì)形成玻璃的難易程度進(jìn)行排序，并說明理由。 （

33、10 分） Cu SiO2 Na2OSiO2 Na2O2SiO2 五、設(shè)體積擴(kuò)散與晶界擴(kuò)散活化能間關(guān)系為12gbvQQ（Qgb、Qv分別為晶界擴(kuò)散與體積擴(kuò)散激活能） ，試畫出 lnD1/T曲線，并分析在哪個(gè)溫度范圍內(nèi)，晶界擴(kuò)散超過體積擴(kuò)散?（16 分）六、根據(jù)下面的三元系統(tǒng)相圖回答問題（28 分） 共共 3 頁第頁第 2 頁頁1. 指出圖中化合物 S1、S2、S3 的性質(zhì)2. 用箭頭在圖中標(biāo)出界線溫度變化方向及界線性質(zhì)3. 寫出組成點(diǎn) 1 的平衡冷卻過程4. 組成點(diǎn) 2 冷卻時(shí)最先析出種晶相？在哪一點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束?最終產(chǎn)物是什么？5. 組成點(diǎn) 3 加熱時(shí)在哪一點(diǎn)開始出現(xiàn)液相？在哪一點(diǎn)完全熔化？ 共

34、共 3 頁第頁第 3 頁頁試卷編號(hào) MSE09-8 擬題教研室（或教師）簽名 徐協(xié)文 教研室主任簽名 長沙理工大學(xué)考試試卷長沙理工大學(xué)考試試卷課程名稱課程名稱（含檔次）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)/考試 課程代號(hào) 專業(yè)： 無機(jī)材料工程 層次（本部、城南）： 本部 考試方式（開、閉卷）閉 一、填空題（210=20 分）1. 擴(kuò)散的基本推動(dòng)力是（ ） ，一般情況下以（ ）形式表現(xiàn)出來，擴(kuò)散常伴隨著物質(zhì)的（ ） 。2. 根據(jù)燒結(jié)時(shí)有無液相出現(xiàn)，燒結(jié)可分為（ ） ，在燒結(jié)的（ ）期，與燒結(jié)同時(shí)進(jìn)行的動(dòng)力學(xué)過程還有晶粒生長與二次再結(jié)晶、固相反應(yīng)等。3. 液體表面能和表面張力數(shù)值相等、量綱相同，而固體則不同。這種說法

35、是（ ）的，因?yàn)椋?） 。4. 馳豫表面是指（ ） ，NaCl 單晶的表面屬于是（ ） 。5從熔體結(jié)構(gòu)角度，估計(jì) a）長石、b) 硅線石(CaOSiO2)、c）輝石(MgOSiO2)三種礦物的高溫熔體粘度大小順序（ ） 。二、判斷下列敘述是否正確？若不正確，請(qǐng)改正（27=14 分）1. 結(jié)晶學(xué)晶胞是反映晶體結(jié)構(gòu)周期性的最小重復(fù)單元。2. 熱缺陷是溫度高于絕對(duì)零度時(shí)，由于晶體組成上的不純凈性所產(chǎn)生的一種缺陷。3. 固溶體是在固態(tài)條件下，一種物質(zhì)以原子尺寸溶解在另一種物質(zhì)中所形成的單相均勻的固體。4. 初次再結(jié)晶的推動(dòng)力是晶界過剩的自由焓。5. 在熱力學(xué)平衡條件下，二元凝聚系統(tǒng)最多可以 3 相平衡

36、共存，它們是一個(gè)固相、一個(gè)液相和一個(gè)氣相。6. 臨界冷卻速率是形成玻璃所需要的最小冷卻速率，臨界冷卻速率越大越容易 共共 3 3 頁第頁第 1 1 頁頁形成非晶體。7. 馬氏體相變是一種無擴(kuò)散性相變，相變時(shí)成分發(fā)生變化但結(jié)構(gòu)不變。四、試簡述層狀硅酸鹽礦物二層型結(jié)構(gòu)與三層型結(jié)構(gòu)，二八面體與三八面體結(jié)構(gòu)的演變以及各種層狀礦物的結(jié)構(gòu)關(guān)系。(13 分)五、測(cè)定了含有一個(gè)固態(tài)氧化物、一個(gè)固態(tài)硫化物和一個(gè)液態(tài)硅酸鹽的顯微結(jié)構(gòu)，有以下的兩面角：（a）兩個(gè)硫化物顆粒之間的氧化物是 112；（b）兩個(gè)硫化物顆粒之間的液體是 60；（c）兩個(gè)氧化物顆粒之間的硫化物是 100；（d）一個(gè)氧化物和一個(gè)硫化物之間的液體

37、是 70。假如氧化物和氧化物之間界面能是 0.9J/m2，求其它界面能是多少？（10 分）六、為觀察尖晶石的形成，用過量的 MgO 粉包圍 1m 的 Al2O3 球形顆粒，在固定溫度實(shí)驗(yàn)中的第 1h 內(nèi)有 20%的 Al2O3 反應(yīng)形成尖晶石。試根據(jù)（a）無需球形幾何修正時(shí)， （b）用 Jander 方程作球形幾何修正，計(jì)算完全反應(yīng)的時(shí)間？（15 分）七、由 A 向 B 的相變中，單位體積自由焓變化GV 在 1000是 418J/cm3；在900是 2090J/cm3。設(shè) AB 間的界面能為 0.5J/m2，求：（1）在 900和1000時(shí)的臨界半徑， （2）在 1000進(jìn)行相變時(shí)所需的能量。

38、 （10 分） 八、( (加試題，選做加試題，選做)寫出下圖三元無變量點(diǎn)的平衡過程，指出無變量點(diǎn)的性質(zhì)，畫出三元無變量點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的副三角形的幾何分布關(guān)系。 （8 分） 共共 3 3 頁第頁第 2 2 頁頁九、根據(jù)下面的三元系統(tǒng)相圖回答問題（18 分）1. 指出圖中化合物 S1、S2、S3 的性質(zhì)2. 用箭頭在圖中標(biāo)出界線溫度變化方向及界線性質(zhì)3. 寫出組成點(diǎn) 1 的平衡冷卻過程4. 組成點(diǎn) 2 冷卻時(shí)最先析出種晶相？在哪一點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束?最終產(chǎn)物是什么？ 共共 3 3 頁第頁第 3 3 頁頁試卷編號(hào) MSE09-9 擬題教研室（或教師）簽名 徐協(xié)文 教研室主任簽名 長沙理工大學(xué)考試試卷長沙理工大學(xué)考

39、試試卷課程名稱課程名稱（含檔次）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)/考試 課程代號(hào) 專業(yè)： 無機(jī)材料工程 層次（本部、城南）： 本部 考試方式（開、閉卷）閉 1、（15 分）蒙脫土具有片層結(jié)構(gòu)，可以提高高分子材料的阻隔性能，在蒙脫土泥漿的干燥過程中出現(xiàn)一種假凝固現(xiàn)象，假凝固時(shí)只要適當(dāng)攪動(dòng)，它就會(huì)變軟而有一定的流動(dòng)性，請(qǐng)你用所學(xué)的理論解釋這一現(xiàn)象。2、（15 分）在室溫下，用 X-射線測(cè)得 PbTiO3晶體的晶胞參數(shù)如下表： a a （）b b （）c c （）a（） b（）g（）20 3.8993.899 4.159090 90（1）該晶體屬于哪個(gè)晶系。（2）已知室溫下 PbTiO3的密度為 7978kg/m3

40、，鉛、鈦、氧的原子量分別為：207.2、47.90、16.00.根據(jù)晶胞體積求算晶胞中所含的各元素離子的數(shù)目。（1 1010m， 啊弗加德羅常數(shù) 6.022x1023）3、（15 分）晶體學(xué)中點(diǎn)陣缺陷一般分為點(diǎn)缺陷和線缺陷（位錯(cuò)）。簡述位錯(cuò)的基本類型和特點(diǎn)。（可以用圖示注解）。4、（15 分）鐵電、壓電功能陶瓷在很多領(lǐng)域都有應(yīng)用。通常用摻雜的辦法形成固溶體，以改善陶瓷的性能。請(qǐng)簡述當(dāng)多種離子形成離子型置換固溶體時(shí)，影響固溶體形成的因素。5、（15 分）工業(yè)中，用滲透工藝提高黑色金屬材料的強(qiáng)度和耐磨性能。如果將氨在高溫下分解形成含氮元素的穩(wěn)壓蒸氣并向鋼管中擴(kuò)散。請(qǐng)問該過程是否屬于穩(wěn)定擴(kuò)散，解釋之

41、。6、（15 分）復(fù)雜形狀的三氧化二鋁電阻管殼一般由注漿成型工藝生產(chǎn)，所用定性劑為石蠟。已知氧化鋁表面為親水性。請(qǐng)問漿料應(yīng)如何配制？用表面化學(xué)原理解釋。 共共 2 2 頁第頁第 1 1 頁頁 7 寫出下圖三元無變量點(diǎn)的平衡過程，指出無變量點(diǎn)的性質(zhì)，畫出三元無變量點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的副三角形的幾何分布關(guān)系。 （10 分） 共共 2 2 頁第頁第 2 2 頁頁試卷編號(hào) MSE09-10 擬題教研室（或教師）簽名 徐協(xié)文 教研室主任簽名 長沙理工大學(xué)考試試卷長沙理工大學(xué)考試試卷課程名稱課程名稱（含檔次）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)/考試 課程代號(hào) 專業(yè)： 無機(jī)材料工程 層次（本部、城南）： 本部 考試方式（開、閉卷）閉

42、1、（15 分）復(fù)雜形狀的三氧化二鋁電阻管殼一般由注漿成型工藝生產(chǎn)，所用定性劑為石蠟。已知氧化鋁表面為親水性。請(qǐng)問漿料應(yīng)如何配制？用表面化學(xué)原理解釋。2、（20 分）AB 二元相圖如圖所示。 （1）圖中虛線范圍表示什么? （2）Tk是什么點(diǎn)?（3）畫出 T1、T2時(shí)的自由焓-組成圖。 （4）當(dāng)組成為C點(diǎn)從 TB溫度急冷到 T2，并保溫約 10h 會(huì)出現(xiàn)什么相，各相的量為多少?第 7 題附圖3、（15 分）陶瓷衛(wèi)生潔具生產(chǎn)中需要加入少量低熔點(diǎn)物質(zhì)以降低燒結(jié)溫度、提高產(chǎn)品的強(qiáng)度和致密性。請(qǐng)問燒結(jié)過程中的主要傳質(zhì)方式是什么？對(duì)低熔點(diǎn)物質(zhì)有何要求？4（15 分）某種陶瓷制品以長石 K2OAl2O36S

43、iO2和高嶺石 Al2O32 SiO22H2O 配料。觀察燒成制品的顯微結(jié)構(gòu)，發(fā)現(xiàn)由莫來石 A3S2晶體和玻璃相組成。問：（1）瓷坯的配料中，長石與高嶺石各為若干？（2）瓷體結(jié)構(gòu)中，莫來石晶體和玻璃相的量各多少？ 共共 2 2 頁第頁第 1 1 頁頁5. （15 分） 熔體粘度在 727時(shí)是 108dPas，在 1156時(shí)是 104dPas，在什么溫度下它是 107dPas（用log()BAT K解之）？求該熔體的粘性流動(dòng)活化能？ 6.寫出下圖三元無變量點(diǎn)的平衡過程，指出無變量點(diǎn)的性質(zhì)，畫出三元無變量點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的副三角形的幾何分布關(guān)系。 （10 分）7. 簡述金屬材料、無機(jī)非金屬材料以及高分子材

44、料腐蝕的特點(diǎn)（10 分） 共共 2 2 頁第頁第 2 2 頁頁試卷編號(hào) MSE09-11 擬題教研室（或教師）簽名 徐協(xié)文 教研室主任簽名 長沙理工大學(xué)考試試卷長沙理工大學(xué)考試試卷課程名稱課程名稱（含檔次）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)/考試 課程代號(hào) 專業(yè)： 無機(jī)材料工程 層次（本部、城南）： 本部 考試方式（開、閉卷）閉 一、填空題（1.520=30 分） 1. 結(jié)晶學(xué)晶胞是（ ）。 2. 擴(kuò)散的基本推動(dòng)力是（ ），一般情況下以（ ）形式表現(xiàn)出來，擴(kuò)散常伴隨著物質(zhì)的（ ）。 3. 晶面族是指（ ）的一組晶面，同一晶面族中，不同晶面的（ ）。 4. 向 MgO、沸石、TiO2、螢石中，加入同樣的外來雜質(zhì)原

45、子，可以預(yù)料形成間隙型固溶體的固溶度大小的順序?qū)⑹牵?）。 5. 根據(jù)燒結(jié)時(shí)有無液相出現(xiàn)，燒結(jié)可分為（ ），在燒結(jié)的中后期，與燒結(jié)同時(shí)進(jìn)行的過程是（ ）。 6. 依據(jù)硅酸鹽晶體化學(xué)式中（ ）不同，硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)類型主要有（ ）。 7. 液體表面能和表面張力數(shù)值相等、量綱相同，而固體則不同，這種說法是（ ）的，因?yàn)椋?）。 8. 二級(jí)相變是指（ ），發(fā)生二級(jí)相變時(shí)，體系的（ ）發(fā)生突變。 9. 馳豫表面是指（ ），NaCl 單晶的表面屬于是（ ）。 10. 固態(tài)反應(yīng)包括（ ），化學(xué)動(dòng)力學(xué)范圍是指（ ）。 11從熔體結(jié)構(gòu)角度，估計(jì) a 長石、b 輝石(MgOSiO2)、c 鎂橄欖石三種礦物的高溫熔

46、體表面張力大小順序（ ）。二、CaTiO3結(jié)構(gòu)中，已知鈦離子、鈣離子和氧離子半徑分別為 0.068nm， 0.099nm，0.132nm。（15 分） 共共 3 3 頁第頁第 1 1 頁頁 1. 晶胞中心的鈦離子是否會(huì)在八面體空隙中“晃動(dòng)”； 2. 計(jì)算 TiCaO3的晶格常數(shù)； 3. 鈦酸鈣晶體是否存在自發(fā)極化現(xiàn)象，為什么？ 三、在還原氣氛中燒結(jié)含有 TiO2的陶瓷時(shí)，會(huì)得到灰黑色的 TiO2-x：（15 分） 1寫出產(chǎn)生 TiO2-x的反應(yīng)式； 2隨還原氣氛分壓的變化，該陶瓷材料的電導(dǎo)率和密度如何變化？ 3從化學(xué)的觀點(diǎn)解釋該陶瓷材料為什么是一種 n 型半導(dǎo)體。四、試述材料疲勞失效的含義及特

47、點(diǎn)。（15 分） 五、現(xiàn)有三種陶瓷材料，它們的主要使用性能如下：（15 分）材料最佳性能用途Y2O3透明，光線傳遞光學(xué)激光桿Si3N4高溫強(qiáng)度，抗蠕變?nèi)細(xì)廨啓C(jī)部件含 Co 鐵氧體矯頑力高能量永久磁鐵在燒結(jié)過程中希望材料獲得預(yù)期的顯微結(jié)構(gòu)以使材料最佳性能充分發(fā)揮，在控制顯微結(jié)構(gòu)因素和工藝條件上應(yīng)主要考慮哪些相關(guān)因素？六、下圖是 A-B-C 三元系統(tǒng)相圖，根據(jù)相圖回答下列問題：（10+第 4 問 10 分） 1. 判斷化合物 S1、S2、S3的性質(zhì)； 2. 用箭頭表示相區(qū)界線溫度變化方向及界線性質(zhì)； 3. 劃分副三角形，并寫出各三元無變量點(diǎn)的平衡過程及性質(zhì)； 4. 用規(guī)范化寫法寫出 M 點(diǎn)對(duì)應(yīng)組分

48、的平衡結(jié)晶過程；（加 10 分） 共共 3 3 頁第頁第 2 2 頁頁第六題圖 共共 3 3 頁第頁第 3 3 頁頁試卷編號(hào) MSE09-12 擬題教研室（或教師）簽名 徐協(xié)文 教研室主任簽名 長沙理工大學(xué)考試試卷長沙理工大學(xué)考試試卷課程名稱課程名稱（含檔次）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)/考試 課程代號(hào) 專業(yè)： 無機(jī)材料工程 層次（本部、城南）： 本部 考試方式（開、閉卷）閉 一、填空題（1.510=15 分） 1. 結(jié)晶學(xué)晶胞是（ ）。 2. 晶面族是指（ ）的一組晶面，同一晶面族中，不同晶面的（ ）。 3. 根據(jù)燒結(jié)時(shí)有無液相出現(xiàn)，燒結(jié)可分為（ ），在燒結(jié)的中后期，與燒結(jié)同時(shí)進(jìn)行的過程是（ ）。 4.

49、 液體表面能和表面張力數(shù)值相等、量綱相同，而固體則不同，這種說法是（ ）的，因?yàn)椋?）。 5. 馳豫表面是指（ ），NaCl 單晶的表面屬于是（ ）。 6從熔體結(jié)構(gòu)角度，估計(jì) a 長石、b 輝石(MgOSiO2)、c 鎂橄欖石三種礦物的高溫熔體表面張力大小順序（ ）。二、熔體結(jié)晶時(shí)（1）圖示核化速率-溫度、晶化速率-溫度關(guān)系及其對(duì)總結(jié)晶速率的的影響； （2）核化速率與晶化速率的不同對(duì)新相的顯微結(jié)構(gòu)有何影響，為什么？ （3）指出在哪一溫度范圍內(nèi)對(duì)形成玻璃有利，為什么？（15分）三、XRD 給出立方 MgO 的晶胞參數(shù)是 0.4211nm，它的密度是 3.6g/cm3。（Mg2+和 O2-、Al3

50、+摩爾質(zhì)量分別是 24.3 和 16、27）（15 分） 1 求單位晶胞中有多少 Mg2+和 O2-； 2 若有 0.05molAl2O3溶解于晶格中，計(jì)算密度改變百分?jǐn)?shù)是多少？ 共共 3 3 頁第頁第 1 1 頁頁四、當(dāng)反應(yīng)物通過產(chǎn)物層的擴(kuò)散控制速率時(shí)，由 NiO 和 Cr2O3的球形顆粒形成NiCr2O4晶體，假定 NiO 顆粒包圍著 Cr2O3 顆粒，反應(yīng)符合楊德動(dòng)力學(xué)規(guī)律。（15 分） 1. 請(qǐng)繪出反應(yīng)初期的反應(yīng)模型，并推導(dǎo)反應(yīng)初期的形成速率關(guān)系； 2. 在 1300 度，NiCr2O4中 DCr3+DNi2+DO2-，試問哪一個(gè)離子控制著 NiCr2O4的形成速率？為什么？ 3. 如

51、將細(xì)鉑絲涂在兩種氧化物 NiO 和 Cr2O3的分界線上，然后將這些壓制成型的樣品進(jìn)行擴(kuò)散退火(標(biāo)記物鉑絲非常細(xì)，不影響離子在不同氧化物之間的擴(kuò)散)。在保持電中性的前提下，判斷鉑絲將向哪一方向移動(dòng)？五、下圖是 A-B-C 三元系統(tǒng)相圖，根據(jù)相圖回答下列問題：（25 分） 1. 判斷化合物 S1、S2、S3的性質(zhì)； 2. 用箭頭表示相區(qū)界線溫度變化方向及界線性質(zhì)； 3. 劃分副三角形，并寫出各三元無變量點(diǎn)的平衡過程及性質(zhì)； 4. 用規(guī)范化寫法寫出 M 點(diǎn)對(duì)應(yīng)組分的平衡結(jié)晶過程； 5. N 點(diǎn)對(duì)應(yīng)的三元組成點(diǎn)加熱時(shí)在那一點(diǎn)溫度下開始出現(xiàn)液相？哪一點(diǎn)溫度下完全熔化？ 六、名詞解釋（10 分）1、非化

52、學(xué)計(jì)量化合物：（3 分）2、無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說：（4 分）3、非均態(tài)成核：（3 分） 共共 3 3 頁第頁第 2 2 頁頁第五題圖 共共 3 3 頁第頁第 3 3 頁頁試卷編號(hào) MSE09-13 擬題教研室（或教師）簽名 徐協(xié)文 教研室主任簽名 長沙理工大學(xué)考試試卷長沙理工大學(xué)考試試卷課程名稱課程名稱（含檔次）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)/考試 課程代號(hào) 專業(yè)： 無機(jī)材料工程 層次（本部、城南）： 本部 考試方式（開、閉卷）閉 一、判斷下列敘述是否正確？若不正確，請(qǐng)改正（30 分） 1. 結(jié)晶學(xué)晶胞是反映晶體結(jié)構(gòu)周期性的最小重復(fù)單元。 2. 熱缺陷是溫度高于絕對(duì)零度時(shí)，由于晶體組成上的不純凈性所產(chǎn)生的一種缺陷

53、。 3. 晶面指數(shù)通常用晶面在晶軸上截距的互質(zhì)整數(shù)比來表示。 4. 固溶體是在固態(tài)條件下，一種物質(zhì)以原子尺寸溶解在另一種物質(zhì)中所形成的單相均勻的固體。 5. 擴(kuò)散的推動(dòng)力是濃度梯度，所有擴(kuò)散系統(tǒng)中，物質(zhì)都是由高濃度處向低濃度處擴(kuò)散。 6. 初次再結(jié)晶的推動(dòng)力是晶界過剩的自由焓。 7. 在熱力學(xué)平衡條件下，二元凝聚系統(tǒng)最多可以 3 相平衡共存，它們是一個(gè)固相、一個(gè)液相和一個(gè)氣相。 8. 臨界冷卻速率是形成玻璃所需要的最小冷卻速率，臨界冷卻速率越大越容易形成非晶體。 9. 馬氏體相變是一種無擴(kuò)散性相變，相變時(shí)成分發(fā)生變化但結(jié)構(gòu)不變。 10.在臨界溫度、臨界壓力時(shí)，化學(xué)勢(shì)及其一階偏導(dǎo)數(shù)連續(xù)，二階偏導(dǎo)

54、數(shù)不連續(xù)的相變?yōu)槎?jí)相變，發(fā)生二級(jí)相變時(shí)，體系的體積和熱焓發(fā)生突變。11.馳豫表面是指在平行于表面的方向上原子間距不同于該方向上晶格內(nèi)部原子間距的表面。 12.固態(tài)反應(yīng)包括界面化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)物通過產(chǎn)物層的擴(kuò)散等過程，若化 共共 2 2 頁第頁第 1 1 頁頁學(xué)反應(yīng)速率遠(yuǎn)大于擴(kuò)散速率，則動(dòng)力學(xué)上處于化學(xué)動(dòng)力學(xué)范圍。三、FeO 結(jié)構(gòu)屬于 NaCl 型結(jié)構(gòu)，其中氧的摩爾分?jǐn)?shù) x0=0.52，晶格常數(shù)為0.429nm，由于存在正離子缺位，所以對(duì)應(yīng)地存在一部分 Fe3+離子。試計(jì)算 1.這種氧化鐵中 Fe2+/Fe3+離子比值 2.這種氧化鐵的密度。（15 分）四、陶瓷材料制成的器件在外界溫度發(fā)生急劇變

55、化時(shí)為什么容易發(fā)生開裂或破碎？如何提高陶瓷材料抗熱震性能？（15 分）五、討論 Al2O3和 Si3N4兩種材料的顯微結(jié)構(gòu)、性能及制備工藝特點(diǎn)。（15 分）六、金屬材料、陶瓷材料中晶粒的大小與什么有關(guān)？晶粒大小對(duì)材料的宏觀性質(zhì)有何影響?工藝上如何控制晶粒尺寸？（15 分）十、下圖是 A-B-C 三元系統(tǒng)相圖，根據(jù)相圖回答下列問題： 1在圖上劃分副三角形、用箭頭表示各條線上溫度下降方向及界線的性質(zhì)； 2判斷化合物 D、F 的性質(zhì)； 3寫出各三元無變量點(diǎn)的性質(zhì)及其對(duì)應(yīng)的平衡關(guān)系式。（10 分） 共共 2 2 頁第頁第 2 2 頁頁試卷編號(hào) MSE09-14 擬題教研室（或教師）簽名 徐協(xié)文 教研室

56、主任簽名 長沙理工大學(xué)考試試卷長沙理工大學(xué)考試試卷課程名稱課程名稱（含檔次）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)/考試 課程代號(hào) 專業(yè)： 無機(jī)材料工程 層次（本部、城南）： 本部 考試方式（開、閉卷）閉 一、填空題（1.510=15 分） 1. 擴(kuò)散的基本推動(dòng)力是（ ），一般情況下以（ ）形式表現(xiàn)出來，擴(kuò)散常伴隨著物質(zhì)的（ ）。 2. 向 MgO、沸石、TiO2、螢石中，加入同樣的外來雜質(zhì)原子，可以預(yù)料形成間隙型固溶體的固溶度大小的順序?qū)⑹牵?）。 3. 依據(jù)硅酸鹽晶體化學(xué)式中（ ）不同，硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)類型主要有（ ）。4. 二級(jí)相變是指（ ），發(fā)生二級(jí)相變時(shí)，體系的（ ）發(fā)生突變。5. 固態(tài)反應(yīng)包括（ ），化學(xué)

57、動(dòng)力學(xué)范圍是指（ ）。二、判斷下列敘述是否正確？若不正確，請(qǐng)改正（15 分） 1. 結(jié)晶學(xué)晶胞是反映晶體結(jié)構(gòu)周期性的最小重復(fù)單元。 2. 晶面指數(shù)通常用晶面在晶軸上截距的互質(zhì)整數(shù)比來表示。 3. 擴(kuò)散的推動(dòng)力是濃度梯度，所有擴(kuò)散系統(tǒng)中，物質(zhì)都是由高濃度處向低濃度處擴(kuò)散。 4. 在熱力學(xué)平衡條件下，二元凝聚系統(tǒng)最多可以 3 相平衡共存，它們是一個(gè)固相、一個(gè)液相和一個(gè)氣相。 5. 馬氏體相變是一種無擴(kuò)散性相變，相變時(shí)成分發(fā)生變化但結(jié)構(gòu)不變。三、根據(jù)玻璃的形成條件，對(duì)下列幾種物質(zhì)形成玻璃的難易程度進(jìn)行排序，并說明理由。（15 分） Cu SiO2 Na2O Na2O 2SiO2 NaCl 共共 3

58、3 頁第頁第 1 1 頁頁四、從材料科學(xué)角度分析晶體的實(shí)際強(qiáng)度為什么遠(yuǎn)低于理論強(qiáng)度。（15 分）五、已知 Zn2+和 Cr3+在尖晶石 ZnCr2O4中的自擴(kuò)散系數(shù)與溫度的關(guān)系分別為 1. 試求 1403K 時(shí) Zn2+和 Cr3+在 ZnCr2O4中的擴(kuò)散系數(shù)。 2. 如將細(xì)鉑絲涂在兩種氧化物 ZnO 和 Cr2O3的分界線上，然后將這些壓制成型的樣品進(jìn)行擴(kuò)散退火。(標(biāo)記物鉑絲非常細(xì)，不影響離子在不同氧化物之間的擴(kuò)散)。根據(jù)所得數(shù)據(jù)判斷鉑絲將向哪一方向移動(dòng)？ 3.畫出 ZnO 和 Cr2O3接觸、反應(yīng)并形成 ZnCr2O4的反應(yīng)模型，并寫出接觸界面上的化學(xué)反應(yīng)。（20 分）六、下圖是 A-B

59、-C 三元系統(tǒng)相圖，根據(jù)相圖回答下列問題： 1在圖上劃分副三角形、用箭頭表示各條線上溫度下降方向及界線的性質(zhì)； 2判斷化合物 D、F 的性質(zhì)； 3寫出各三元無變量點(diǎn)的性質(zhì)及其對(duì)應(yīng)的平衡關(guān)系式； 4寫出組成點(diǎn) G 在完全平衡條件下的冷卻結(jié)晶過程。（20 分） 共共 3 3 頁第頁第 2 2 頁頁 共共 3 3 頁第頁第 3 3 頁頁試卷編號(hào) MSE09-15 擬題教研室（或教師）簽名 徐協(xié)文 教研室主任簽名 長沙理工大學(xué)考試試卷長沙理工大學(xué)考試試卷課程名稱課程名稱（含檔次）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)/考試 課程代號(hào) 專業(yè)： 無機(jī)材料工程 層次（本部、城南）： 本部 考試方式（開、閉卷）閉 1以 NaCl

60、晶胞為例，說明面心立方緊密堆積總的八面體和四面體空隙的位置和數(shù)量。 （10 分）2Si 和 Al 原子的相對(duì)質(zhì)量非常接近（分別為 28.09 和 26.98） ，但 SiO2和Al2O3的密度相差很大（分別為 2.65g/cm3和 3.96g/cm3） 。試計(jì)算 SiO2和 Al2O3的堆積密度，并用晶體結(jié)構(gòu)及鮑林規(guī)則說明密度相差大的原因。 （20 分）3.3.熔體粘度在 727時(shí)是 108dPas，在 1156時(shí)是 104dPas，在什么溫度下它是 107dPas（用log()BAT K解之）？求該熔體的粘性流動(dòng)活化能（15 分）？ 4.何謂表面張力和表面能？在固態(tài)和液態(tài)這兩者有何差別？（1