無機材料科學基礎綜合測試卷9

1、無機材料科學基礎試卷九一、名詞解釋（20分）：不一致熔融化合物，連線規(guī)則非本征擴散，穩(wěn)定擴散非均勻成核,一級相變，晶粒生長，二次再結晶二、選擇題（12分）：據(jù)范特荷夫規(guī)則,純固相反應，反應過程是（）A.放熱過程B.等溫過程C.吸熱過程在反應溫度下，當固相反應的某一相發(fā)生晶型轉變時，反應速度是（）A.無影響B(tài).加快C.減慢表面擴散系數(shù)Ds,界面擴散系數(shù)Dg，晶格擴散系Db的關系是（）DgDbB.DsDbDgDsDgD.DbDgDs同一種物質在晶體中的擴散系數(shù)（）在玻璃中的擴散系數(shù)A.大于B.等于C.小于D.不確定A,B進行反應生成AmBn,為擴散控制的固相反應，若DBDA,則在AmBn-A界面上

2、，反應物B的濃度CB為（）B.0C.不確定燒結中晶界移動的推動力是（）A.表面能B.晶界兩側自由焓差C.空位濃度差陶瓷經(jīng)燒結后在宏觀上的變化表述不正確的是（）A.強度增加B.體積收縮C.氣孔率降低D.致密度減少金斯特林格方程采用的反應截面模型為（）A.平板B.球體C.球殼D.圓柱下列過程中，哪一個能使燒結體的強度增加而不引起坯體收縮A.蒸發(fā)-凝聚B.體積擴散C.流動傳質D.溶解-沉淀下列屬于逆擴散過程的是（）A.二次再結晶B.雜質的富集于晶界C.布朗運動在制造透明AI2O3陶瓷材料時，原料粉末的粒度為2口m，在燒結溫度下保溫30分鐘，測得晶粒尺寸為10um。若在同一燒結溫度下保溫4小時，晶粒尺

3、寸為（）,為抑制晶粒生長加入Mg0，此時若保溫4小時，晶粒尺寸為（）。A.16umB.20umC.24umD.28um三、填空題（18分）燒結的主要傳質方式有蒸發(fā)-凝聚傳質、擴散傳質、流動傳質和溶解-沉淀傳質四種，產(chǎn)生這四種傳質的原因依次為（）、（）、）3和（）均勻成核的成核速率lv由（）因子所決定的菲克第一定律的應用條件是（是（）和），菲克第二定律的應用條件）。4.(5.(6.(7.液-固相變過程的推動力為（）和（固體內粒子的主要遷移方式有（）、）。）。）、如晶體純度降低，擴散系數(shù)與溫度關系曲線中本征與非本征擴散的轉折點）。8.合成鎂鋁尖晶石，可選擇的原料為MgCO3,MgO,Y-Al2O3

4、,a-Al2O3,從提高反應速率的角度出發(fā)選擇（）原料較好。在均勻成核時，臨界成核位壘AGk=（）具有臨界半徑rk的粒子數(shù)nk/N=），）,其值相當于(9.）。10.11.12.(液-固相變時，非均勻成核位壘與接觸角。有關，當。為（非均勻成核位壘與均勻成核位壘相等。成核生長機理的相變過程需要有一定的過冷或過熱，相變才能發(fā)生，在（）情況下需要過冷。在制硅磚時，加入氧化鐵和氧化鈣的原因（），能否加入氧化鋁（）。在液相線以下的分相區(qū)的亞穩(wěn)區(qū)內，其分解機理為）時，(四1.2.），新相成（）狀，不穩(wěn)定區(qū)的分解機理為（）狀。簡答題（32分）影響固相反應的因素有那些（6分）從熱力學、動力學特性、形貌等對比不

5、穩(wěn)分解和均勻成核成長這兩種相變過程。如何用實驗方法區(qū)分這兩種過程（9分）晶界移動遇到氣孔時會出現(xiàn)幾種情況，從實現(xiàn)致密化目的考慮，晶界應如），新相成何移動怎樣控制（10分）4.試比較楊德爾方程和金斯特林格方程的優(yōu)缺點及其適用條件。（7分）五、相圖分析（18分）右圖為生成一個三元化合物的三元相圖，判斷三元化合物N的性質，說明理由標出邊界曲線的溫降方向（轉熔界限用雙箭頭）；指出無變量點的性質（L、K、M）；分析點1，2的結晶路程；計算2點液相剛到結晶結束點和結晶結束后各相的含量無機材料科學基礎試卷九標準答案與評分標準一、名詞解釋（20分）：不一致熔融化合物,連線規(guī)則答：不一致熔化合物是一種不穩(wěn)定的化

6、合物，加熱到一定溫度會發(fā)生分解，分解產(chǎn)物是一種液相和一種固相，液相和固相的組成與化合物組成都不相同。（分）連線規(guī)則：將一界線（或其延長線）與相應的連線（或其延長線）相交，其交點是該界線上的溫度最高點。（分）非本征擴散，穩(wěn)定擴散非本征擴散：受固溶引入的雜質離子的電價和濃度等外界因素所控制的擴散?；蛴刹坏葍r雜質離子取代造成晶格空位，由此而引起的質點遷移。（）穩(wěn)定擴散：若擴散物質在擴散層dx內各處的濃度不隨時間而變化，即dc/dt=O。這種擴散稱穩(wěn)定擴散。（分）非均勻成核,一級相變，非均勻成核：是指借助于表面、界面、微粒裂紋器壁以及各種催化位置等而形成晶核的過程（）一級相變：體系由一相變?yōu)榱硪幌鄷r，

7、如兩相的化學勢相等但化學勢的一級偏微商（一級導數(shù)）不相等的稱為一級相變。（）晶粒生長，二次再結晶晶粒生長：平衡晶粒尺寸在不改變其分布的情況下，連續(xù)增大的過程。（分）二次再結晶：是少數(shù)巨大晶粒在細晶消耗時成核長大的過程。（分）二、選擇題（12分）：每題1分A3.A4.C7.D10.B,B三、填空題（18分）（每空分）1.壓力差、空位濃度差、應力-應變和溶解度；受核化位壘影響的成核率因子、受原子擴散影響的成核率因子穩(wěn)定擴散、不穩(wěn)定擴散過冷度、過飽和濃度、過飽和蒸汽壓空位機構、間隙機構向左MgCO3、a-AI2O31/3AkY、新相界面能的1/3、exp-AGk/RT）_9.180相變過程放熱作為礦

8、化劑，產(chǎn)生不同晶型石英溶解度不同的液相，不能成核-生長機理、孤立的球形顆粒、旋節(jié)分解區(qū)（Spinodale）、高度連續(xù)性的非球形顆粒。五、簡答題（32分）1影響固相反應的因素有那些答：影響固相反應的因素有反應物化學組成與結構的影響；顆粒度和分布影響；反應溫度、壓力、氣氛影響；礦化劑的影響。（6分）2從熱力學、動力學特性、形貌等對比不穩(wěn)分解和均勻成核成長這兩種相變過程。如何用實驗方法區(qū)分這兩種過程（9分）答：不穩(wěn)分解：在此區(qū)域內，液相會自發(fā)分相，不需要克服熱力學勢壘，無成核-長大過程，分相所需時間極短，第二相組成隨時間連續(xù)變化，在不穩(wěn)分解分相區(qū)內，隨著溫度的降低、時間的延長，析出的第二相在母液中

9、相互貫通，形成蠕蟲狀結構。（4分）成核-生成：在此區(qū)域內，在熱力學上，系統(tǒng)對微小的組成起伏是亞穩(wěn)的，形成新相需要做功，即存在成核勢壘，新相形成如同結晶過程的成核-長大機理，分相所需時間長，分出的第二相組成不隨時間變化。隨著溫度的降低、時間的延長，析出的第二相在母液中逐漸長大，形成孤立球狀結構。（4分）用TEM觀察分相以后形貌，若兩相無明顯的連續(xù)性，第二相呈孤立球狀，則為成核-生長分相；若兩相形成互相交織的蠕蟲狀，則為不穩(wěn)分解相變過程。（1分）3晶界移動遇到氣孔時會出現(xiàn)幾種情況，從實現(xiàn)致密化目的考慮，晶界應如何移動怎樣控制（10分）答：燒結初期，晶界上氣孔數(shù)目很多，此時氣孔阻止晶界移動，Vb=0

10、（2分）燒結中、后期，溫度控制適當，氣孔逐漸減少?？梢猿霈F(xiàn)Vb=Vp，此時晶界帶動氣孔以正常速度移動，使氣孔保持在晶界上，氣孔可以利用晶界作為空位傳遞的快速通道而迅速匯集或消失。（2分）繼續(xù)升溫導致VbVp,晶界越過氣孔而向曲率中心移動，氣孔包入晶體內部，只能通過體積擴散排除，這是十分困難的。（2分）從實現(xiàn)致密化目的考慮，晶界應帶動氣孔以正常速度移動，使氣孔保持在晶界上，氣孔可以利用晶界作為空位傳遞的快速通道而迅速匯集或消失。（2分）控制方法：控制溫度，加入外加劑等。（2分）4.答：楊德爾方程在反應初期具有很好的適應性，但楊氏模型中假設球形顆粒反應截面積始終不變，因而只適用反應初期轉化率較低的情況。（4分）而金氏模型中考慮在反應進程中反應截面積隨反應進程變化這一事實，因而金氏方程適用范圍更廣，可以適合反應初、中期。兩個方程都只適用于穩(wěn)定擴散的情況。（4分）六、相圖分析（18分）右圖為生成一個三元化合物的三元相圖，判斷三元化合物N的性質，說明理由不一致熔融三元化合物，因其組成點不在其初晶區(qū)內。（1分）標出邊界曲線的溫降方向（轉熔界限用雙箭頭）；見圖（3分）指出無變量點的性質（L、K、M）；（3分）M:低共溶點L:低共溶點K:單轉熔點AS析