無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)教程考試題庫

PAGEPAGE9/28無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)試卷7一、 名詞解釋（20分）1、正尖晶石、反尖晶石；2、線缺陷、面缺陷；3、晶子學(xué)說、無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說；4、可塑性、晶胞參數(shù)；二、選擇題（10分）1、下列性質(zhì)中（ ）不是晶體的基本性質(zhì)。A、自限性

B、最小內(nèi)能性

C、有限性D、各向異性2、晶體在三結(jié)晶軸上的截距分別為2a、3b、6c。該晶面的晶面指數(shù)為（ ）。A、（

B、（

C、（321） D、（123）3、依據(jù)等徑球體的堆積原理得出，六方密堆積的堆積系數(shù)（堆積系數(shù)。

）立方密堆積的A、大于

BC

D、不確定4、某晶體AB，A—的電荷數(shù)為1,A—B鍵的S=1/6,則A+的配位數(shù)為（ ）。A、4 B、12、8D、65、在單位晶胞的CaF2晶體中，其八面體空隙和四面體空隙的數(shù)量分別為（）。A、4,8 B、8,4 C、1,2&在ABO3（鈣鈦礦）型結(jié)構(gòu)中，B離子占有（ ）

D、24隙晶體

A、四面體空隙

B、八面體空隙

C、立方體空隙 D、三方柱空7R=O/Si減小時(shí)，相應(yīng)熔體組成和性質(zhì)發(fā)生變化，熔體析晶能力（），熔體的黏度（），低聚物數(shù)量（）。A、增大 B、減小 C、不變 D、不確定81.2J/m20.9J/m21.1J/m2時(shí),降低固體表面粗糙度，（）潤(rùn)濕性能。A、降低 B、改善C、不影響9、一種玻璃的組成為32.8%CaO6.0Al2O3%61.2SiO2%此玻璃中的AI3+可視為網(wǎng)絡(luò)（），玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)Y=（ ）。A、變性離子，3.26B、形成離子，3.26C、變性離子，2.34D、形成離子，2.3410、黏土泥漿膠溶必須使介質(zhì)呈（ ）。A、酸性B、堿性C、中性11、可以根據(jù)3T曲線求出熔體的臨界冷卻速率。熔體的臨界冷卻速率越小，就（）形成玻璃。A、越難B、越容易C、很快D、緩慢12、晶體結(jié)構(gòu)中一切對(duì)稱要素的集合稱為（ ）。（15分）

B、點(diǎn)群C、微觀對(duì)稱的要素的集合

D、空間群、a=ca==,9=2°的晶體屬

）晶系。2、晶體的對(duì)稱要素中宏觀晶體中可能出現(xiàn)的對(duì)稱要素種類有（ ）、（）、（）、（）。3、六方緊密堆積的原子密排面是晶體中的密排面是晶體中的（ ）面。

）面，立方緊密堆積的原子4、TiO2在還原氣氛中可形成（

）型非計(jì)量化合物，可形成（

）型半導(dǎo)體，缺陷濃度與氧分壓的1/6次方成（ ），如果減少周圍氧氣的分壓的密度將（）。5形成連續(xù)固溶體的條件是（（

）、（ ）和）。&晶體的熱缺陷有（度的關(guān)系式為（

）和（

）兩類，熱缺陷濃度與溫）。7、黏土泥漿膠溶時(shí)，加入NaOHNa2SiO3

）效果好？8、黏土帶電荷的主要原因是（ ）、（ ）和（（45分

），黏土所帶靜電荷為（ ）。1、試比較伊利石和蒙脫石的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。（10分）213+經(jīng)常取代［SiO4］Si4+Si4+—般［AlO6］Al3+?（（6時(shí)，S14+A13+O2「的離子半徑0.40?、0.53?1.40?40.26?、0.40?1.38?））。（8分）3、網(wǎng)絡(luò)變性體（如Na2O）加到石英玻璃中，使硅氧比增加。實(shí)驗(yàn)觀察到當(dāng)O/Si=2.5~3時(shí)，即達(dá)到形成玻璃的極限，根據(jù)結(jié)構(gòu)解釋為什么在 2<O/Si<2.5的堿和硅石混合物可以形成玻璃，O/Si=3的堿和硅石混合物結(jié)晶而不形成玻璃（8分）4、什么是潤(rùn)濕？改善潤(rùn)濕的方法有那些？（9分）5、完成下列缺陷反應(yīng)式（10分）FeO kCaF2YF3 五、計(jì)算題（10分）序號(hào)Na序號(hào)Na2Omol%Al2O3mol%SiO2mol%121210201267874無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)試卷七答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)二、 名詞解釋（20分）1、正尖晶石、反尖晶石；ABO尖晶石結(jié)構(gòu)中，A離子占據(jù)四面體空隙，B2 4空隙的尖晶石。（2.5分）反尖晶石：如果半數(shù)的B離子占據(jù)四面體空隙，A離子和另外半數(shù)的B離子占據(jù)八面體空隙則稱反尖晶石。（2.5分）2、線缺陷、面缺陷；線缺陷：指在一維方向上偏離理想晶體中的周期性、規(guī)則性排列所產(chǎn)生的缺陷。面缺陷：指在兩維方向上偏離理想晶體中的周期性、規(guī)則性排列所產(chǎn)生的缺陷。3、晶子學(xué)說、無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說；晶子學(xué)說：認(rèn)為玻璃結(jié)構(gòu)是一種不連續(xù)的原子（晶子）的結(jié)合體，即無數(shù)“晶子”分散在無定形介質(zhì)中，“晶子”的化學(xué)性質(zhì)和數(shù)量取決于玻璃的化學(xué)組成，“晶子”不同于一般微晶，而是帶有晶格極度變形的微小有序區(qū)域，在“晶子”中心分）無規(guī)則網(wǎng)絡(luò)假說：凡是成為玻璃態(tài)的物質(zhì)和相應(yīng)的晶體結(jié)構(gòu)一樣，也是由一個(gè)三度空間網(wǎng)絡(luò)所構(gòu)成。這種網(wǎng)絡(luò)是由離子多面體（三角體或四面體）構(gòu)筑起來的。晶體結(jié)構(gòu)網(wǎng)是由多面體無數(shù)次有規(guī)律重復(fù)構(gòu)成，而玻璃中結(jié)構(gòu)多面體的重復(fù)沒有規(guī)律性。（2.5分）4、可塑性、晶胞參數(shù)；可塑性：粘土與適當(dāng)比例的水混合均勻制成泥團(tuán)，該泥團(tuán)受到高于某一個(gè)數(shù)值剪應(yīng)力作用后，可以塑造成任何形狀，當(dāng)去除應(yīng)力泥團(tuán)能保持其形狀，這種性質(zhì)稱為可塑性。（2.5分）a、丫即為晶胞參數(shù)。（10分、32分）

a、b、c1、C;2、C;3、C;4、D;5、A6、B7、B，A，B8、A9、BB;10、B11、B12、D（15分、32分1、六方2、對(duì)稱中心、對(duì)稱面、對(duì)稱軸、倒轉(zhuǎn)軸3、（0001）、（111）4、陰離子缺位型、n、反比、減小5、|（r-r）/r|<15%、相同的晶體結(jié)構(gòu)類型、離子價(jià)相同或離子價(jià)總和相i 2 i等6、弗倫克爾缺陷、肖特基缺陷、n/N=exp（-?G/2kT）f7Na2

SiO38、黏土晶格內(nèi)離子的同晶置換、黏土邊面斷裂、黏土內(nèi)腐殖質(zhì)離解、負(fù)六、問答題（45分、每小題10分）5、（10分）答：伊利石和蒙脫石是2：i型結(jié)構(gòu)（1分），其結(jié)構(gòu)皆屬于單斜晶系；都存在同晶取代，蒙脫石同晶取代主要發(fā)生在八面體層中（2分），而伊利石是發(fā)生在硅氧面體層中（2分）；蒙脫石的電荷不平衡由進(jìn)入層間的水化陽離子補(bǔ)償，這種水化陽離子在層間無固定位置，結(jié)合力弱，容易被交換出來（2分）；伊利石的電荷不平衡由進(jìn)入層間的K離子補(bǔ)償，K+離子有固定位置和配位數(shù)，結(jié)合較牢固（2分），因此蒙脫石的陽離子交換能力比伊利石強(qiáng)，蒙脫石結(jié)構(gòu)中有層間水，并有膨脹性，而伊利石沒有（1分）。6、（8分）答：CN=4,r 3+/r2-=0.4/1.38=0.29,Ai3+四配位穩(wěn)定，故在硅酸鹽結(jié)Ai oAi3+[SiO]Si4+[AiO]；4 4

（4分）CN=6，r4+/r2-=0.4/1.38=0.29,Si4+四配位穩(wěn)定，六配位不穩(wěn)定，故在硅酸鹽結(jié)構(gòu)中Si oSi4+—般不會(huì)置換[AIO]Al3+，形成[SiOj。（4分）67、（8分）答：在2<O/Si<2.5的堿和硅石混合物中，氧硅比較低，在高溫熔體中高聚物含量較高，熔體黏度較高，不易析晶，所以可以形成玻璃；（4分）而在O/Si=3體黏度較低，所以易析晶，而不形成玻璃。（4分）8、（9分）答：潤(rùn)濕：固體與液體接觸后，體系（固體+液體）的吉布斯自由能降低時(shí)，就稱潤(rùn)濕。（1分）改善潤(rùn)濕的方法有：①降低丫S、V兩相組成盡量接近；（2分）SL②降低丫 在液相中加表面活性劑；（2分）LV③提高丫 去除固體表面吸附膜；（2分）SV④改變粗糙度。（2分）Fe O O Fe i Fe O O Fe i 2FeO （5分）

2Fe' V 2O 或3FeO Fe2O3 2Fe' Fe 3OiYF3CaF2YCaF'2FF 或iCa2YF3CaF22YCaV''Ca

6FF

（5分）七、計(jì)算題（10分）解：1#玻璃：Na20/Al2O3=10/12<1,所以Al3+在玻璃中起網(wǎng)絡(luò)變性離子的作用 分）R1=（10+12*3+78*2）/78=2.59 Y1=4-1.18=2.82（3分）2#玻璃：Na20/Al2O3=20/6>1，所以Al3+在玻璃中起網(wǎng)絡(luò)形成離子的作用（1分）R2=（20+6*3+74*2）/（74+6*2）=2.16 X2=2*2.16-4=0.32Y2=4-0.32=3.68（3分）因而Y1<Y2 R1>R2 即2#玻璃橋氧分?jǐn)?shù)大于1#,O/Si比小于1#璃,所以在高溫下1#熔體黏度小于2#. （2分）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)試卷八三、名詞解釋（20分）1、類質(zhì)同晶、同質(zhì)多晶；2、點(diǎn)缺陷、熱缺陷；3、縮聚、解聚；4、聚沉值、晶面指數(shù)；二、選擇題（10分）1、依據(jù)等徑球體的堆積原理得出，立方密堆積的堆積系數(shù)（堆積系數(shù)。

）體心立方堆積的A、大于 B、小于C、等于 D、不確定2、晶體在三結(jié)晶軸上的截距分別為2a、3b、6c。該晶面的晶面指數(shù)為（）。

B、（

C、（321）

D、（123）3、下列性質(zhì)中（

）不是晶體的基本性質(zhì)。A、自限性

B、最小內(nèi)能性

C

D、各向異性4、在單位晶胞的CaF2晶體中，其八面體空隙和四面體空隙的數(shù)量分別為（）。A、4，8B、8，4C、1，2 D、2，45、一種玻璃的組成為NaO1/3Al2Q.2SiO，此玻璃中的Al3+可視為（），玻璃2結(jié)構(gòu)參數(shù)Y=（ ）。A2B2C3.5D3.5&02-作稍有變形的立方密堆排列，Ti4+填充了（）。A、全部四面體空隙八面體空隙

B、全部八面體空隙C、1/2四面體空隙 D、1/27、滑石（3MgO?4SiO2?H2O）和高嶺土（Al2O3?2SiO2?2H2O）分別屬于（）層狀結(jié)構(gòu)的硅酸鹽礦物。A、1：1和2：1 B、2：1和1：1 C、3：1和2：18R=O/Si減小時(shí)，相應(yīng)熔體組成和性質(zhì)發(fā)生變化，熔體析晶能力（），熔體的黏度（），低聚物數(shù)量（ ）。A、增大B、減小C、不變D、不確定91.2J/m?0.9J/m21.1J/mF固體表面光滑度，（）潤(rùn)濕性能。10、

A、降低

B、改善 C、不影

粘土泥漿膠溶必須使介質(zhì)呈（）A、酸性

B、堿性

C、中性11、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)稱的要素的集合

D、空間群12、可以根據(jù)3T曲線求出熔體的臨界冷卻速率。熔體的臨界冷卻速率越大，就）形成玻璃。ABCD三、填空（15分）1、黏土帶電荷的主要原因是（ ）、（ ）和（ ），黏土所帶靜電荷為（ ）。2、晶體的對(duì)稱要素中微觀對(duì)稱要素種類有（）。

）、（ ）、3、由于（ ）的結(jié)果，必然會(huì)在晶體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生“組分缺陷”，組分缺陷的濃度主要取決于：（4、UO2+x在氧化氣氛中可形成（

）和（ ）。）型非計(jì)量化合物，可形成（ ）型半導(dǎo)體，缺陷濃度與氧分壓的1/6次方成（ ），如果減少周圍氧氣的分壓，UO2+X的密度將（ ）。5、右與位錯(cuò)線（

）的位錯(cuò)稱為刃位錯(cuò)，可用符號(hào)（

）表示；b與位錯(cuò)線（

）的位錯(cuò)稱為螺位錯(cuò)，可用符號(hào)（

）表示。&a=ca=,=20的晶體屬（7、立方緊密堆積的原子密排面是晶體中的（

）晶系。）面，六方緊密堆積的原子密排面是晶體中的（ ）面。8、為使瘠性料泥漿懸浮，一般常用的兩種方法是（（）八、問答題（40分）1、簡(jiǎn)述硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)分類的原則和各類結(jié)構(gòu)中硅氧四面體的形狀。（

）和12分）2B2O3中加入N&O后,，解釋硼酸鹽玻璃的硼反常現(xiàn)象？（9分）3、用KCl和CaCl2分別稀釋同一種黏土泥漿，當(dāng)電解質(zhì)加入量相同時(shí)，試比較兩種泥漿下列性質(zhì)的差異。（10分）

泥漿的觸變性（5）

泥漿的可塑性4、在硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)中，[SiO4]四面體或孤立存在，或共頂連接，而不共棱，更不共面，解釋之。（9分）九、計(jì)算題（15分）CeO2為螢石結(jié)構(gòu)，其中加入0.15molCaO形成固溶體,實(shí)驗(yàn)測(cè)得固溶體晶胞參ao=O.542nm,測(cè)得固溶體密度尸6.54g/cm3,試計(jì)算說明固溶體的類型？（Ce=140.12,Ca=40.08,O=16）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)試卷八答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)四、 名詞解釋（2O分）1、類質(zhì)同晶、同質(zhì)多晶；同質(zhì)多晶：化學(xué)組成相同的物質(zhì)，在不同的熱力學(xué)條件下結(jié)晶成結(jié)構(gòu)不同的晶體的現(xiàn)象，稱為同質(zhì)多晶現(xiàn)象。（2.5分）類質(zhì)同晶：物質(zhì)結(jié)晶時(shí)，其晶體結(jié)構(gòu)中本應(yīng)由某種離子或原子占有的配位位置，一部分被介質(zhì)中性質(zhì)相似的它種離子或原子占有，共同結(jié)晶成均勻的呈單一相的混合晶體，但不引起鍵性或晶體結(jié)構(gòu)型式發(fā)生質(zhì)變的現(xiàn)象稱為類質(zhì)同晶。（2.5分）2、點(diǎn)缺陷、熱缺陷；點(diǎn)缺陷：三維方向上缺陷尺寸都處于原子大小的數(shù)量級(jí)上。（2.5分）熱缺陷：晶體溫度高于絕對(duì)OK時(shí)，由于熱起伏使一部分能量較大的質(zhì)點(diǎn)（原子或離子）離開平衡位置所產(chǎn)生的空位和/或間隙質(zhì)點(diǎn)。（2.5分）3、縮聚、解聚；聚合：由分化過程產(chǎn)生的低聚合物，相互作用，形成級(jí)次較高的聚合物，同時(shí)釋放出部分N&O,這個(gè)過程稱為縮聚，也即聚合。（2.5分）SiO2中，O/Si2：1,[SiO4]連接成架狀。若加入NaO則使O/Si比例升高，隨加入量增加，O/Si比可由原來的2：1逐步升高到4：1，[SiO4]連接方式可從架狀變?yōu)閷訝?、帶狀、鏈狀、環(huán)狀直至最后斷裂而形成[SiO4]島狀，這種架狀[SiO4]斷裂稱為熔融石英的分化過程，也即解聚。（2.5分）4、聚沉值、晶面指數(shù)；（如溶膠變色渾濁）度稱為聚沉值。（2.5分）晶面指數(shù)：結(jié)晶學(xué)中經(jīng)常用（hkl）來表示一組平行晶面，稱為晶面指數(shù)。數(shù)字hkl是晶面在三個(gè)坐標(biāo)軸（晶軸）上截距的倒數(shù)的互質(zhì)整數(shù)比。（2.5分）五、 選擇題（1O分）1A；2、C；3、C；4、A；5、D，D；6、D；7、B；8、B、A、B；9B；1OB；11D；12A三、填空（15分）（32分）1、黏土晶格內(nèi)離子的同晶置換、黏土邊面斷裂、黏土內(nèi)腐殖質(zhì)離解、負(fù)2、平移軸、像移面、螺旋軸3、不等價(jià)置換、攙雜量（溶質(zhì)數(shù)量）、固溶度4、陰離子間隙型、P、正比、增大5、垂直、丄、平行、6六方7、（111）、（0001）8、控制料漿的pH值、有機(jī)表面活性物質(zhì)的吸附十、問答題（40分）3、（12分）答：硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)分類的原則：結(jié)構(gòu)中硅氧四面體的連接方式。（2分）各類結(jié)構(gòu)中硅氧四面體的形狀：島狀結(jié)構(gòu)：四面體；組群狀結(jié)構(gòu)；（2分）雙四面體、三節(jié)環(huán)、四節(jié)環(huán)和六節(jié)環(huán)；（2分）鏈狀結(jié)構(gòu)：?jiǎn)捂?、雙鏈；（2分層狀結(jié)構(gòu)：平面層；（2分）架狀結(jié)構(gòu)：三維空間延伸的骨架。（2分）4、（9分）答：RQ中加入NaO后,Na0所提供的氧使［BO3］三角體變成2［BO4］RO玻璃結(jié)構(gòu)由兩度空間的層狀結(jié)構(gòu)部分轉(zhuǎn)變?yōu)槿S的架R2ORO璃的硼反?，F(xiàn)象。（10（10分）答：（1）KCl>CaCl2泥漿的觸變性泥漿的可塑性坯體的致密度KCI<CaClKCll<CaClKCl>CaClKCll>N(2分)22(5Z電位22(2分)(2分)(2分)、

出現(xiàn)硼酸鹽玻(2分)4、（9分）

］Si4+是高電價(jià)低配位4的陽離子，以共棱、共面方式存在時(shí)，兩個(gè)中心陽離子（4排而孤立存在，或共頂連接。、計(jì)算題（15分）CaO、計(jì)算題（15分）CaOCeO2CaCeVO??O°(1)（4分）CaOZrOc2CaCeC3?2??。(2)（4分）'的化學(xué)溶式為.Ce0.85Ca0.15 1.85O(1.5分)D 4(

12

斗)=6.456%30尸 (0.54210) 6.0210cm34 8°.°由（1）式知固溶體的化學(xué)溶式為:Ce°.925Ca0.15O2

(1.5分)D(1.5分)D02=_4(0.925140.120.1540.08216)(0.5471336.02102323實(shí)測(cè)D=6.54g/cm3，接近D0i，說明方程（1）合理, 1分）固溶體化學(xué)式：Ce Ca O 為氧空位型固溶體。0.85 0.15 1.85無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)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(kuò)散，穩(wěn)定擴(kuò)散非均勻成核,一級(jí)相變，二、選擇題（12分）：據(jù)范特荷夫規(guī)則,純固相反應(yīng)，反應(yīng)過程是（ ）A.放熱過程 B.等溫過程C.吸熱過程在反應(yīng)溫度下，當(dāng)固相反應(yīng)的某一相發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變時(shí)，反應(yīng)速度是（ ）A.無影響 B.加快C.減慢表面擴(kuò)散系數(shù)Ds,界面擴(kuò)散系數(shù)Dg，晶格擴(kuò)散系Db的關(guān)系是（ ）Ds>Dg>C.Db>Ds>Dg

Ds>Db>DgD.Db>Dg>Ds同一種物質(zhì)在晶體中的擴(kuò)散系數(shù)（）在玻璃中的擴(kuò)散系數(shù)A?大于B?等于C?小于 D?不確定A,BAmBn,DB》DA,AmBn-ABCB為A.1 B.0 C.不確定燒結(jié)中晶界移動(dòng)的推動(dòng)力是（）表面能B.晶界兩側(cè)自由焓差

）空位濃度差陶瓷經(jīng)燒結(jié)后在宏觀上的變化表述不正確的是（）

致密度減少金斯特林格方程采用的反應(yīng)截面模型為（ ）平板

球體 C.球

圓柱下列過程中，哪一個(gè)能使燒結(jié)體的強(qiáng)度增加而不引起坯體收縮？蒸發(fā)-

流動(dòng)傳質(zhì) D.溶解-沉淀下列屬于逆擴(kuò)散過程的是（）

布朗運(yùn)動(dòng)Al2O32m,在燒結(jié)溫度下保溫3010m4尺寸為（尺寸為（粒尺寸為（）,4小時(shí)，晶）。16flmB.20iimC.24卩mD.28卩m三、填空題（18分）-凝聚傳質(zhì)、擴(kuò)散傳質(zhì)、流動(dòng)傳質(zhì)和溶-沉淀傳質(zhì)四種，產(chǎn)生這四種傳質(zhì)的原因依次為）、（）、和（）。均勻成核的成核速率Iv（（）因子所決定的菲克第一定律的應(yīng)用條件是（液-固相變過程的推動(dòng)力為（是（和）。5.（6. （）固體內(nèi)粒子的主要遷移方式有（（

）和o），菲克第二定律的應(yīng)用條件）、（7. ）如晶體純度降低，擴(kuò)散系數(shù)與溫度關(guān)系曲線中本征與非本征擴(kuò)散的轉(zhuǎn)折點(diǎn)）。合成鎂鋁尖晶石，可選擇的原料為MgCO3,從提高反應(yīng)速率的角度出發(fā)選擇（（）原料較好。Gk=（（）具有臨界半徑rk的粒子數(shù)nk/N=( ）

MgO,YAI2O3,a-AI2O3,)，）,其值相當(dāng)于液-固相變時(shí)，非均勻成核位壘與接觸角有 當(dāng)為關(guān)，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(shí)，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(nèi)，其分解機(jī)理為

）時(shí)，（（）狀。

），新相成（）狀，不穩(wěn)定區(qū)的分解機(jī)理為（ ），新相成四、簡(jiǎn)答題（32分）影響固相反應(yīng)的因素有那些？（6分）10/28從熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)特性、形貌等對(duì)比不穩(wěn)分解和均勻成核成長(zhǎng)這兩種相過程。如何用實(shí)驗(yàn)方法區(qū)分這兩種過程？（ 9分）3.（10分4.

試比較楊德爾方程和金斯特林格方程的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用條件。五、相圖分析（18分）右圖為生成一個(gè)三元化合物的三元相圖，N的性質(zhì)，說明理由？標(biāo)出邊界曲線的溫降方向（轉(zhuǎn)熔界限用雙箭頭）；指出無變量點(diǎn)的性質(zhì)（L、K、M）;12的結(jié)晶路程；2

（7分）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)試卷九標(biāo)準(zhǔn)答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)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)定的化合物， 加熱到一定溫度會(huì)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。（2.5分）連線規(guī)則：將一界線（或其延長(zhǎng)線）與相應(yīng)的連線（或其延長(zhǎng)線）相交，其交點(diǎn)是該界線上的溫度最高點(diǎn)。（2.5分）非本征擴(kuò)散，穩(wěn)定擴(kuò)散非本征擴(kuò)散：受固溶引入的雜質(zhì)離子的電價(jià)和濃度等外界因素所控制的擴(kuò)11/28散?；蛴刹坏葍r(jià)雜質(zhì)離子取代造成晶格空位，由此而引起的質(zhì)點(diǎn)遷移。（穩(wěn)定擴(kuò)散：若擴(kuò)散物質(zhì)在擴(kuò)散層dxdc/dt=O。這種擴(kuò)散稱穩(wěn)定擴(kuò)散。（2.5分）非均勻成核，一級(jí)相變，

2.5）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（2.5）一級(jí)相變：體系由一相變?yōu)榱硪幌鄷r(shí)，如兩相的化學(xué)勢(shì)相等但化學(xué)勢(shì)的一級(jí)偏微商（一級(jí)導(dǎo)數(shù)）不相等的稱為一級(jí)相變。（2.5）晶粒生長(zhǎng)，二次再結(jié)晶晶粒生長(zhǎng)：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。（2.5分）二次再結(jié)晶：是少數(shù)巨大晶粒在細(xì)晶消耗時(shí)成核長(zhǎng)大的過程。（

分）二、選擇題（12分）：每題1分A2.BD,B

3.A4.C5.B 6.B 7.D8.B 9.A 10.B三、填空題（18分）（每空0.7分）壓力差、空位濃度差、應(yīng)力-應(yīng)變和溶解度；受核化位壘影響的成核率因子、受原子擴(kuò)散影響的成核率因子穩(wěn)定擴(kuò)散、不穩(wěn)定擴(kuò)散過冷度、過飽和濃度、過飽和蒸汽壓空位機(jī)構(gòu)、間隙機(jī)構(gòu)向左MgCO3、a-Al2031/3AkY 1/3、exp（-9. 180o相變過程放熱作為礦化劑，產(chǎn)生不同晶型石英溶解度不同的液相，不能成核-生長(zhǎng)機(jī)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(jiǎn)答題（32分）?影響固相反應(yīng)的因素有那些？答：影響固相反應(yīng)的因素有反應(yīng)物化學(xué)組成與結(jié)構(gòu)的影響；顆粒度和分布影響；反應(yīng)溫度、壓力、氣氛影響；礦化劑的影響。（6分）?從熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)特性、形貌等對(duì)比不穩(wěn)分解和均勻成核成長(zhǎng)這兩種相變過12/28程。如何用實(shí)驗(yàn)方法區(qū)分這兩種過程？（9分）13/28PAGEPAGE16/28答：不穩(wěn)分解：在此區(qū)域內(nèi)，液相會(huì)自發(fā)分相，不需要克服熱力學(xué)勢(shì)壘，無成核-長(zhǎng)大過程，分相所需時(shí)間極短，第二相組成隨時(shí)間連續(xù)變化，在不穩(wěn)分解分相區(qū)內(nèi)，隨著溫度的降低、時(shí)間的延長(zhǎng)，析出的第二相在母液中相互貫通，形成蠕蟲狀結(jié)構(gòu)。（4分）成核-生成：在此區(qū)域內(nèi)，在熱力學(xué)上，系統(tǒng)對(duì)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(shì)壘，新相形成如同結(jié)晶過程的成核

-長(zhǎng)大機(jī)理，分相所需時(shí)間長(zhǎng)，分出的第二相組成不隨時(shí)間變化。隨著溫度的降低、時(shí)間的延長(zhǎng)，析出的第二相在母液中逐漸長(zhǎng)大，形成孤立球狀結(jié)構(gòu)。（

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(zhǎng)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(dòng)遇到氣孔時(shí)會(huì)出現(xiàn)幾種情況，從實(shí)現(xiàn)致密化目的考慮，晶界應(yīng)如何移動(dòng)？怎樣控制？（10分）答：燒結(jié)初期，晶界上氣孔數(shù)目很多，此時(shí)氣孔阻止晶界移動(dòng)，

Vb=0b（2分）燒結(jié)中、后期，溫度控制適當(dāng)，氣孔逐漸減少。可以出現(xiàn)

Vb=Vp此時(shí)晶界帶動(dòng)氣孔以正常速度移動(dòng)，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(dǎo)致Vb〉Vp,晶界越過氣孔而向曲率中心移動(dòng)，氣孔包入晶體內(nèi)部，只能通過體積擴(kuò)散排除，這是十分困難的。（2分）從實(shí)現(xiàn)致密化目的考慮，晶界應(yīng)帶動(dòng)氣孔以正常速度移動(dòng)，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。（控制方法：控制溫度，加入外加劑等。（2分）

2分）4.答：楊德爾方程在反應(yīng)初期具有很好的適應(yīng)性，但楊氏模型中假設(shè)球形顆粒反應(yīng)面積始終不變，因而只適用反應(yīng)初期轉(zhuǎn)化率較低的情況。（4分）而金氏模型中考慮在反應(yīng)進(jìn)程中反應(yīng)截面積隨反應(yīng)進(jìn)程變化這一事實(shí)， 因而金氏方程適用范圍更廣，可以適合反應(yīng)初、中期。兩個(gè)方程都只適用于穩(wěn)定擴(kuò)散的情況。（ 4分）六、相圖分析（18分）右圖為生成一個(gè)三元化合物的三元相圖，不一致熔融三元化合物，因其組成點(diǎn)不在其初晶區(qū)內(nèi)。（1分）標(biāo)出邊界曲線的溫降方向（轉(zhuǎn)熔界限用雙箭頭不一致熔融三元化合物，因其組成點(diǎn)不在其初晶區(qū)內(nèi)。（1分）標(biāo)出邊界曲線的溫降方向（轉(zhuǎn)熔界限用雙箭頭見圖 （3分）指出無變量點(diǎn)的性質(zhì)（L、K、M）;（3分M:低共溶點(diǎn)L:低共溶點(diǎn)K:單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)4析點(diǎn)1,2的結(jié)晶路程; （6分）（2分）（1分）

11?N蛙兒Wq（2分） 7

, ,LF j宀L F1A書一A

/托+C）（1分）

a&AJ5.22B、NLL%=fM2/FL N%=（L2/Lf）（Bf/NB） B%=（L2/Lf）（Nf/NB）（3分）結(jié)晶結(jié)束后存在N、B、C,各相的含量過2點(diǎn)作平行線或用雙線法求得N%=hc C%=gn B%=gh無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)試卷十一、名詞解釋（20分）：一致熔融化合物，三角形規(guī)則非本征擴(kuò)散，穩(wěn)定擴(kuò)散非均勻成核，一級(jí)相變，2.（12分）：陶瓷經(jīng)燒結(jié)后在宏觀上的變化表述不正確的是（A.強(qiáng)度增加 B.體積收縮 C.氣孔率降低 D.致密度減少在反應(yīng)溫度下，當(dāng)固相反應(yīng)的某一相發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變時(shí)，反應(yīng)速度是（ ）無影響 B.加快C.減慢DsDgDb的關(guān)系是（）Ds>Dg>Db B.Ds>Db>DgC.Db>Ds>Dg下列屬于逆擴(kuò)散過程的是（

D.Db>Dg>Ds

布朗運(yùn)動(dòng)ABAmBn,DB》DAAmBn-ABCB為B.0 C.不確定燒結(jié)中晶界移動(dòng)的推動(dòng)力是（）表面能B.晶界兩側(cè)自由焓差

）C.空位濃度差同一種物質(zhì)在晶體中的擴(kuò)散系數(shù)（）在玻璃中的擴(kuò)散系數(shù)A?大于B?等于C?小于金斯特林格方程采用的反應(yīng)截面模型為

D?不確定）平板

球殼 D.圓柱下列過程中，哪一個(gè)能使燒結(jié)體的強(qiáng)度增加而不引起坯體收縮？蒸發(fā)-

溶解-沉淀純固相反應(yīng)，反應(yīng)過程是（ ）

吸熱過程Al2O32m3010m4小時(shí)，晶粒尺寸為（），為抑制晶粒生長(zhǎng)加入0.1%MgO，此時(shí)若保溫4小時(shí)，晶粒尺寸為16flmB.20卩mC.24卩三、填空題（18分）

D.28卩m燒結(jié)的主要傳質(zhì)方式有蒸發(fā)-凝聚傳質(zhì)、擴(kuò)散傳質(zhì)、流動(dòng)傳質(zhì)和溶解-沉淀傳質(zhì)四種，產(chǎn)生這四種傳質(zhì)的原因依次為（（）和（）。lv由因子所決定的。菲克第一定律的應(yīng)用條件是（（）

）、（ ）、）和（ ）），菲克第二定律的應(yīng)用條件是液-固相變過程的推動(dòng)力為（ ）、（）和（）。固體內(nèi)粒子的主要遷移方式有（）、（）。如雜質(zhì)的量增加，擴(kuò)散系數(shù)與溫度關(guān)系曲線中本征與非本征擴(kuò)散的轉(zhuǎn)折點(diǎn)（）。MgC03,MgO,a-AI2O3,從提高反應(yīng)速率的角度出發(fā)選擇（好。

），（ ）原料較在均勻成核時(shí)，臨界成核位壘厶具有臨界半徑rk的粒子數(shù)nk/N=（

），其值相當(dāng)于（ ））。液-為均勻成核位壘為零。

）時(shí)，非成核生長(zhǎng)機(jī)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(shí)，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(nèi)，其分解機(jī)理為（ 新相成（（）狀。

）狀，不穩(wěn)定區(qū)的分解機(jī)理為（

），新相成四、簡(jiǎn)答題（30分）試比較楊德爾方程和金斯特林格方程的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用條件。（8分）相變過程的推動(dòng)力是什么？（8分）動(dòng)？怎樣控制？（8分）說明影響擴(kuò)散的因素？（6分）六、相圖分析（20分）CaO-A1Q-SiO2考價(jià)值。試：1、畫出有意義的付三角形；2、用單、雙箭頭表示界線的性質(zhì)；3、說明F、HK三個(gè)化合物的性質(zhì)和寫出各點(diǎn)的相平衡式；4、分析M熔體的冷卻平衡結(jié)晶過程并寫出相變式；5、并說明硅酸鹽水泥熟料落在小圓圈內(nèi)的理由；6為何在緩慢冷卻到無變量點(diǎn)K（1455E）時(shí)再要急劇冷卻到室溫？17/28PAGEPAGE20/28CjSCdO CjA無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)試卷十標(biāo)準(zhǔn)答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、名詞解釋（20分）：1. 一致熔融化合物，三角形規(guī)則答：一致熔融化合物是一種穩(wěn)定的化合物，與正常的純物質(zhì)一樣具有固定的熔點(diǎn)，熔化時(shí)，產(chǎn)生的液相與化合物組成相同。（2.5分）三角形規(guī)則：原始熔體組成點(diǎn)所在副三角形的三個(gè)頂點(diǎn)表示的物質(zhì)即為其結(jié)晶產(chǎn)物；與這三個(gè)物質(zhì)相應(yīng)的初初晶區(qū)所包圍的三元無變量點(diǎn)是其結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)。（2.5分）非本征擴(kuò)散，穩(wěn)定擴(kuò)散非本征擴(kuò)散：受固溶引入的雜質(zhì)離子的電價(jià)和濃度等外界因素所控制的擴(kuò)散?；蛴刹坏葍r(jià)雜質(zhì)離子取代造成晶格空位，由此而引起的質(zhì)點(diǎn)遷移。（穩(wěn)定擴(kuò)散：若擴(kuò)散物質(zhì)在擴(kuò)散層dxdc/dt=O。這種擴(kuò)散稱穩(wěn)定擴(kuò)散。（2.5分）非均勻成核，一級(jí)相變，

2.5）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（2.5）一級(jí)相變：體系由一相變?yōu)榱硪幌鄷r(shí)，如兩相的化學(xué)勢(shì)相等但化學(xué)勢(shì)的一級(jí)偏微商（一級(jí)導(dǎo)數(shù)）不相等的稱為一級(jí)相變。（2.5）4.晶粒生長(zhǎng)，二次再結(jié)晶晶粒生長(zhǎng)：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。（2.5分）二次再結(jié)晶：是少數(shù)巨大晶粒在細(xì)晶消耗時(shí)成核長(zhǎng)大的過程。（二、選擇題（12分）：每題1分

分）DD,B

3.A4.B 5.B 6.B 7.C 8.B

10.A三、填空題（18分）（每空0.7分）壓力差、空位濃度差、應(yīng)力-應(yīng)變和溶解度；受核化位壘影響的成核率因子、受原子擴(kuò)散影響的成核率因子穩(wěn)定擴(kuò)散、不穩(wěn)定擴(kuò)散過冷度、過飽和濃度、過飽和蒸汽壓空位機(jī)構(gòu)、間隙機(jī)構(gòu)向左MgCO3、a-AI2O31/3AkY1/3、exp（-_0o相變過程放熱作為礦化劑，產(chǎn)生不同晶型石英溶解度不同的液相，不能成核-生長(zhǎng)機(jī)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、四、簡(jiǎn)答題（30分）試比較楊德爾方程和金斯特林格方程的優(yōu)缺點(diǎn)及其適用條件。（8分）答：楊德爾方程在反應(yīng)初期具有很好的適應(yīng)性，但楊氏模型中假設(shè)球形顆粒反應(yīng)截面積始終不變，因而只適用反應(yīng)初期轉(zhuǎn)化率較低的情況。（4分）而金氏模型中考慮在反應(yīng)進(jìn)程中反應(yīng)截面積隨反應(yīng)進(jìn)程變化這一事實(shí)，因而金氏方程適用范圍更廣，可以適合反應(yīng)初、中期。兩個(gè)方程都只適用于穩(wěn)定擴(kuò)散的情況。（4分）相變過程的推動(dòng)力是什么？（8分）答：總的推動(dòng)力：相變過程前后自由能的差值1、相變過程的溫度條件在等溫等壓下，AG=AH-TAS在平衡條件下，AG,則S=H/T0式中：T――相變的平衡溫度；AH相變熱。°在任意一溫度了的不平衡條件下，則有AG=AH-TASM0若厶H與厶S不隨溫度而變化，o

=

o

=0 0H<OT<To

,過冷；相變過程吸熱AH>O

,過熱。因此相平衡理論溫度與系統(tǒng)實(shí)際溫度之差即0為該相變過程的推動(dòng)力。（2分）相變過程的壓力和濃度條件<0P>P（2分）（2）溶液欲使<0,須C>G即液相過飽和。 （2分）綜上所述，相變過程的推動(dòng)力應(yīng)為過冷度、過飽和濃度、過飽和蒸汽壓。即相變時(shí)系統(tǒng)溫度、濃度和壓力與相平衡時(shí)溫度、濃度和壓力之差值。 （2分）燒結(jié)的主要傳質(zhì)方式有那些?分析產(chǎn)生的原因是什么?（8分）答：燒結(jié)初期，晶界上氣孔數(shù)目很多，此時(shí)氣孔阻止晶界移動(dòng)， Vb=Q（1分）燒結(jié)中、后期，溫度控制適當(dāng)，氣孔逐漸減少?？梢猿霈F(xiàn)Vb=Vp此時(shí)晶界帶動(dòng)氣孔以正常速度移動(dòng)，使氣孔保持在晶界上，氣孔可以利用晶界作為空位傳遞的速通道而迅速匯集或消失。（2分）繼續(xù)升溫導(dǎo)致Vb〉Vp,晶界越過氣孔而向曲率中心移動(dòng)，氣孔包入晶體內(nèi)部，只能通過體積擴(kuò)散排除，這是十分困難的。（2分）從實(shí)現(xiàn)致密化目的考慮，晶界應(yīng)帶動(dòng)氣孔以正常速度移動(dòng)，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。（1分）控制方法：控制溫度，加入外加劑等。（2分）4．說明影響擴(kuò)散的因素？（6分）答：化學(xué)鍵：共價(jià)鍵方向性限制不利間隙擴(kuò)散，空位擴(kuò)散為主。金屬鍵離子鍵以空位擴(kuò)散為主，間隙離子較小時(shí)以間隙擴(kuò)散為主。（1分）點(diǎn)擴(kuò)散的快速通道，有利擴(kuò)散。（1分）溫度：D=D0exp（-Q/RT）Q不變，溫度升高擴(kuò)散系數(shù)增大有利擴(kuò)散。Q越大溫度變化對(duì)擴(kuò)散系數(shù)越敏感。（1分）雜質(zhì)：雜質(zhì)與介質(zhì)形成化合物降低擴(kuò)散速度；雜質(zhì)與空位締合有利擴(kuò)散；雜質(zhì)含量大本征擴(kuò)散和非本征擴(kuò)散的溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn)升高。（1分）1分）擴(kuò)散介質(zhì)的結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)緊密不利擴(kuò)散。（1分）六、相圖分析（20分）1、如圖所示;（3分）2、如圖所示（7分）3、F點(diǎn)低共熔點(diǎn)，LF-C3A+C12A7+C2S （1分H點(diǎn)單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)，LH+CaO>C3A+C3S （1分）K點(diǎn)單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)，LK+C3AC3A+C2S（1分）4、M點(diǎn)：L—C2SL—C2S+C3SL+C2—C3S液:M—— --始（LK+C3AC2S+C3終（2分）f=2 f=1 f=0C2SC2S+C3SC2S+C3SC2S+C3S+C3A固：D--——b

分）5C3S、C2S、C3A。根據(jù)三角形規(guī)則，C3S-C2S-C3AC3S的含量應(yīng)當(dāng)最高，C2S次之，C3AC3S-C2S-C3A付三角形中小圓圈內(nèi)。（2分）6KL+C24C3SC3ScK后，急劇冷卻到室溫，可以（1）C3SKLK+C3—C2S+C3A（2）C2S生成水硬性的伕C2SYC2S;（液相成為玻璃相，可以提高熟料的易磨性。（2分）（2分）無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)試卷十一、名詞解釋（20分）：1.液相獨(dú)立析晶，切線規(guī)則本征擴(kuò)散，不穩(wěn)定擴(kuò)散，均勻成核，二級(jí)相變，21/28PAGEPAGE23/28燒結(jié)，泰曼溫度二、選擇題（12分）：陶瓷經(jīng)燒結(jié)后在宏觀上的變化表述不正確的是（）強(qiáng)度增加 B.體積收縮 C.氣孔率降低 D.致密度減少在反應(yīng)溫度下，當(dāng)固相反應(yīng)的某一相發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變時(shí)，反應(yīng)速度是（ ）無影響 B.加快C.減慢DsDgDb的關(guān)系是（）Ds>Dg>C.Db>Ds>Dg下列屬于逆擴(kuò)散過程的是（

Ds>Db>DgD.Db>Dg>Ds二次再結(jié)晶 B.雜質(zhì)的富集于晶界 C.布朗運(yùn)動(dòng)ABAmBn,DB》DAAmBn-ABCB為B.0 C.不確定燒結(jié)中晶界移動(dòng)的推動(dòng)力是（）表面能B.晶界兩側(cè)自由焓差

）C.空位濃度差同一種物質(zhì)在晶體中的擴(kuò)散系數(shù)（）在玻璃中的擴(kuò)散系數(shù)A?大于B?等于C?小于金斯特林格方程采用的反應(yīng)截面模型為

D?不確定）平板

球殼 D.圓柱下列過程中，哪一個(gè)能使燒結(jié)體的強(qiáng)度增加而不引起坯體收縮？蒸發(fā)-

溶解-沉淀純固相反應(yīng)，反應(yīng)過程是（ ）

吸熱過程Al2O32m3010m4小時(shí)，晶粒尺寸為（），為抑制晶粒生長(zhǎng)加入0.1%MgO，此時(shí)若保溫4小時(shí)，晶粒尺寸為（）。16B.20卩mC.24卩mD.28卩m三、填空題（18分）燒結(jié)的主要傳質(zhì)方式有蒸發(fā)-凝聚傳質(zhì)、擴(kuò)散傳質(zhì)、流動(dòng)傳質(zhì)和溶解-沉淀傳質(zhì)四種，產(chǎn)生這四種傳質(zhì)的原因依次為（（）和（）。lv由因子所決定的。

）、（ ）、）和（ ）3.菲克第一定律的應(yīng)用條件是（），菲克第二定律的應(yīng)用條件是（）4.液-固相變過程的推動(dòng)力為（ ）、（ ）和（）。5.固體內(nèi)粒子的主要遷移方式有（）、（）。6.如雜質(zhì)的量增加，擴(kuò)散系數(shù)與溫度關(guān)系曲線中本征與非本征擴(kuò)散的轉(zhuǎn)折點(diǎn)（）。7.合成鎂鋁尖晶石，可選擇的原料為MgC03,MgO,YAI2O3,a-AI2O3,從提高反應(yīng)速率的角度出發(fā)選擇（），（）原料較好。8. Gk=（），其值相當(dāng)于（）具有臨界半徑rk的粒子數(shù)nk/N=（ ）。9. 液-為（）時(shí)，非均勻成核位壘為零。成核生長(zhǎng)機(jī)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(shí)，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(nèi)，其分解機(jī)理為（ 新相成（（）狀。

）狀，不穩(wěn)定區(qū)的分解機(jī)理為（

），新相成四、簡(jiǎn)答題（32分）MoO3CaCO3CaCO3MoO3：CaCO3=1:1，rMoO3=0.036mm,rcaco3=0.13mm時(shí)，M0O3：CaCO3=1:15，rcaco3<0.03m時(shí)，反應(yīng)由升華控制，試解釋這種現(xiàn)象。（8分）其析晶應(yīng)采取什么措施？（8分）晶的方法。（10分）說明影響擴(kuò)散的因素？（6分）五、相圖分析（18分）右圖為生成一個(gè)三元化合物的三元相圖，D的性質(zhì)，說明理由？標(biāo)出邊界曲線的溫降方向（轉(zhuǎn)熔界限用雙箭頭）；指出無變量點(diǎn)的性質(zhì)（E、F、G）;Mi,M2的結(jié)晶路程；M2點(diǎn)液相剛到結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)和結(jié)晶結(jié)束后各相的含量無機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)試卷十一標(biāo)準(zhǔn)答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、名詞解釋（15分）：1?答：液相獨(dú)立析晶：是在轉(zhuǎn)熔過程中發(fā)生的，由于冷卻速度較快，被回收的晶有可能會(huì)被新析出的固相包裹起來，使轉(zhuǎn)熔過程不能繼續(xù)進(jìn)行，從而使液相進(jìn)行另一個(gè)單獨(dú)的析晶過程，就是液相獨(dú)立析晶。（ 2.5）切線規(guī)則：將界線上某一點(diǎn)所作的切線與相應(yīng)的連線相交，如交點(diǎn)在連線上，則表示界線上該處具有共熔性質(zhì)；如交點(diǎn)在連線的延長(zhǎng)線上，則表示界線上該處具有轉(zhuǎn)熔性質(zhì)，遠(yuǎn)離交點(diǎn)的晶相被回吸。2.答：本征擴(kuò)散：空位來源于晶體結(jié)構(gòu)中本征熱缺陷，由此而引起的質(zhì)點(diǎn)遷移。（2.5）dxdc/dt0。這種擴(kuò)散稱為不穩(wěn)定擴(kuò)散。（2.5分）3?答：均勻成核是晶核從均勻的單相熔體中產(chǎn)生的過程。（ 2.5分）相變時(shí)兩相化學(xué)勢(shì)相等，其一級(jí)偏微商也相等，但二級(jí)偏微商不等的相變。（2.5分）4?答：燒結(jié)：由于固態(tài)中分子（或原子）的相互吸弓通過加熱，使粉末體產(chǎn)生顆粒粘結(jié)，經(jīng)過物質(zhì)遷移使粉末體產(chǎn)生強(qiáng)度并導(dǎo)致致密化和再結(jié)晶的過程。（2.5）泰曼溫度：反應(yīng)物開始呈現(xiàn)顯著擴(kuò)散作用的溫度。（2.5）24/28二、選擇題（12分）：每題1分DD,B

3.A4.B 5.B 6.B 7.C 8.B 9.A 10.A三、填空題（18分）（每空0.7分）壓力差、空位濃度差、應(yīng)力-應(yīng)變和溶解度；受核化位壘影響的成核率因子、受原子擴(kuò)散影響的成核率因子穩(wěn)定擴(kuò)散、不穩(wěn)定擴(kuò)散過冷度、過飽和濃度、過飽和蒸汽壓空位機(jī)構(gòu)、間隙機(jī)構(gòu)向左MgCO3、a-AI2O31/3AkY 1/3、exp（0o相變過程放熱作為礦化劑，產(chǎn)生不同晶型石英溶解度不同的液相，不能成核-生長(zhǎng)機(jī)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(jiǎn)答題（32分）1（8分）.MoO的粒徑0.036mmCaCO的粒徑0.13mm時(shí),CaCO1 2MoO,生成的產(chǎn)物層較厚，擴(kuò)散阻力較大，所以反應(yīng)由擴(kuò)散控制，反CaCO顆粒度減小而加速，（4分）r2<r1CaCQ層變薄，擴(kuò)散阻力減小，反應(yīng)由小而加劇。（4分）

MoO粒徑升華控制，并隨著MoO粒徑減較大處析晶，易得晶粒多而尺寸小的細(xì)晶；（1分）得晶粒少而尺寸大的粗晶；（1分）如果成核與生長(zhǎng)兩曲線完全分開而不重疊，則無析晶區(qū)，該熔體易形成玻璃而不易析晶；若要使其在一定過冷度下析晶，一般采用移動(dòng)成核曲線的位置，使它向均勻成核。使兩較大處析晶，易得晶粒多而尺寸小的細(xì)晶；（1分）得晶粒少而尺寸大的粗晶；（1分）如果成核與生長(zhǎng)兩曲線完全分開而不重疊，則無析晶區(qū)，該熔體易形成玻璃而不易析晶；若要使其在一定過冷度下析晶，一般采用移動(dòng)成核曲線的位置，使它向均勻成核。使兩tfa

（高帖生長(zhǎng)曲線靠攏?？梢杂眉尤诉m當(dāng)?shù)暮嘶瘎?曲線重疊而容易析晶。（2分）

使成核位壘降低,用非均勻成核代替25/28要使自發(fā)析晶能力大的熔體形成玻璃，采取增加冷卻速度以迅速越過析晶區(qū)的方法，使熔體來不及析晶而玻璃化。（2分）3.晶粒生長(zhǎng)：坯體內(nèi)晶粒尺寸均勻地生長(zhǎng)，服從

（10分）DI*d/f公式;平均尺寸增長(zhǎng)，不存在晶核，界面處于平衡狀態(tài)，界面上無應(yīng)力；晶粒生長(zhǎng)時(shí)氣孔都維持在晶界上或晶界交匯處。（3分）二次再結(jié)晶是個(gè)別晶粒異常生長(zhǎng)，不服從上式；二次再結(jié)晶的大晶粒的面上有應(yīng)力存在，晶界數(shù)大于10的大晶粒，成為二次再結(jié)晶的晶核；二次再結(jié)晶時(shí)氣孔包裹到晶粒內(nèi)部。 （3分）從工藝控制考慮，造成二次再結(jié)晶的原因主要是原始粒度不均勻、 燒結(jié)溫偏高。（2分）防止二次再結(jié)晶的最好方法是引入適當(dāng)?shù)奶砑觿?，它能抑制晶界遷移，有效地加速氣孔的排除；控制燒結(jié)溫度；選擇原始粒度的均勻原材料。（2分）4. （6分）答：化學(xué)鍵：共價(jià)鍵方向性限制不利間隙擴(kuò)散，空位擴(kuò)散為主。金屬鍵離子鍵以空位擴(kuò)散為主，間隙離子較小時(shí)以間隙擴(kuò)散為主。（

1分）缺陷：缺陷部位會(huì)成為質(zhì)點(diǎn)擴(kuò)散的快速通道，有利擴(kuò)散。（1分）溫度：D=DOexp（-Q/RT）Q不變，溫度升高擴(kuò)散系數(shù)增大有利擴(kuò)散。Q越大溫度變化對(duì)擴(kuò)散系數(shù)越敏感。（1分）雜質(zhì)：雜質(zhì)與介質(zhì)形成化合物降低擴(kuò)散速度；雜質(zhì)與空位締合有利擴(kuò)散；雜質(zhì)含量大本征擴(kuò)散和非本征擴(kuò)散的溫度轉(zhuǎn)折點(diǎn)升高。（1分）擴(kuò)散物質(zhì)的性質(zhì)：擴(kuò)散質(zhì)點(diǎn)和介質(zhì)的性質(zhì)差異大利于擴(kuò)散。（1分）擴(kuò)散介質(zhì)的結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)緊密不利擴(kuò)散。（1分）六、相圖分析（18分）右圖為生成一個(gè)三元化合物的三元相圖，D的性質(zhì)，說明理由？不一致熔融三元化合物，因其組成點(diǎn)不在其初晶區(qū)內(nèi)指出無變量點(diǎn)的性質(zhì)（E、F、G）；（指出無變量點(diǎn)的性質(zhì)（E、F、G）；（3分）E:單轉(zhuǎn)熔點(diǎn)F:低共溶點(diǎn)GM1，M2的結(jié)晶路程；（6分）M一#a—rV2

（1分）BbMI ■25/28 j農(nóng)HR”"弓J ug——』I ■PAGEPAGE29/28 M2M2點(diǎn)液相剛到結(jié)晶結(jié)束點(diǎn)時(shí)存在C、DLL%=fM2/Ff C%=（FM2/Ff）（Df/DC）D%=（FM2/Ff）（Cf/DC）（3分結(jié)晶結(jié)束后存在A、D、C,各相的含量過M2點(diǎn)作平行線或用雙線法求得，C%=Ag A%=Ch D%=gh（2分）（2分）一、名詞解釋（24分）（8*3分）晶胞、晶子假說、正尖晶石、肖特基缺陷、非均勻成核、本征擴(kuò)散、晶粒生長(zhǎng)、液相獨(dú)立析晶二、問答題（60分）9、簡(jiǎn)述硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)分類的原則和各類結(jié)構(gòu)中硅氧四面體的形狀。 （10分）10、 說明高嶺石和蒙脫石的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并解釋為什么蒙脫石具有膨脹性和高的陽離交換容量，而高嶺石則不具有膨脹性、陽離子交換容量也很低。（10分）11、 網(wǎng)絡(luò)變性體（如Na2O）加到石英玻璃中，使硅氧比增加。實(shí)驗(yàn)觀察到當(dāng)O/Si=2.5~3時(shí)，即達(dá)到形成玻璃的極限，根據(jù)結(jié)構(gòu)解釋為什么在 2<O/Si<2.5的堿和硅石混合物可以形成玻璃，而O/Si=3的堿和硅石混合物結(jié)晶而不形成玻璃？（10分）12、 什么是潤(rùn)濕？改善潤(rùn)濕的方法有那些？（10分）5、說明影響擴(kuò)散的因素？（10分）&MOO3CaCO3CaCO3顆粒大小的影響。當(dāng)MoO3CaCO3=1:1，MOO3 的粒徑門為0.036mm,CaCO3的粒徑r2為0.13mm時(shí)，反應(yīng)擴(kuò)散控制的；而當(dāng)CaCO3:MOO3= 15:時(shí)，反應(yīng)由升華控制，試解釋這種現(xiàn)象。（10分）三、相圖分析（16三、相圖分析（16分）右圖為生成一個(gè)三元化合物的三元相圖，AmBn標(biāo)出邊界曲線的溫降方向（轉(zhuǎn)熔界限用雙箭頭）；指出無變量點(diǎn)的性質(zhì)（E、N）；42的結(jié)晶路程。一、名詞解釋（24分）（8*3分）晶胞：指晶體結(jié)構(gòu)中的平行六面體單位，其形狀大小與對(duì)應(yīng)的空間格子中的單位平行六面體一致。晶子假說：蘇聯(lián)學(xué)者列別捷夫提出晶子假說，他認(rèn)為玻璃是高分散晶體（晶子）的結(jié)合體，硅酸鹽玻璃的晶子的化學(xué)性質(zhì)取決于玻璃的化學(xué)組成，玻璃的結(jié)構(gòu)特征為微不均勻性和近程有序性。1／8l／2肖特基