無(wú)機(jī)材料科學(xué)基礎(chǔ)教程考試題庫(kù)

-.z.無(wú)機(jī)材料科學(xué)根底試卷7名詞解釋〔20分〕正尖晶石、反尖晶石；線缺陷、面缺陷；晶子學(xué)說(shuō)、無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)；可塑性、晶胞參數(shù)；二、選擇題〔10分〕1、以下性質(zhì)中〔〕不是晶體的根本性質(zhì)。A、自限性B、最小能性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、〔236〕B、〔326〕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)〔〕立方密堆積的堆積系數(shù)。A、大于B、小于C、等于D、不確定4、*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、4B、12C、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、4，8B、8，4C、1，2D、2，46、在ABO3(鈣鈦礦)型構(gòu)造中，B離子占有〔〕。A、四面體空隙B、八面體空隙C、立方體空隙D、三方柱空隙晶體7、在硅酸鹽熔體中，當(dāng)R=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8、當(dāng)固體外表能為1.2J/m2，液體外表能為0.9J/m2，液固界面能為1.1J/m2時(shí)，降低固體外表粗糙度，〔〕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%CaO，6.0Al2O3%，61.2SiO2%，此玻璃中的Al3+可視為網(wǎng)絡(luò)〔〕，玻璃構(gòu)造參數(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、晶體構(gòu)造中一切對(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、空間群三、填空〔15分〕1、a=b≠cα=β=900，γ=1200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、六方嚴(yán)密堆積的原子密排面是晶體中的〔〕面，立方嚴(yán)密堆積的原子密排面是晶體中的〔〕面。4、TiO2在復(fù)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，TiO2-*的密度將〔〕。5形成連續(xù)固溶體的條件是〔〕、〔〕和〔〕。6、晶體的熱缺陷有〔〕和〔〕兩類，熱缺陷濃度與溫度的關(guān)系式為〔〕。7、Ca-黏土泥漿膠溶時(shí)，參加NaOH和Na2SiO3電解質(zhì)，〔〕效果好？8、黏土帶電荷的主要原因是〔〕、〔〕和〔〕，黏土所帶靜電荷為〔〕。問(wèn)答題〔45分〕試比擬伊利石和蒙脫石的構(gòu)造特點(diǎn)。〔10分〕試解釋說(shuō)明為什么在硅酸鹽構(gòu)造中Al3+經(jīng)常取代[SiO4]中Si4+，但Si4+一般不會(huì)置換[AlO6]中的Al3+？〔〔配位數(shù)為6時(shí)，S14＋、A13＋和O2－的離子半徑分別為0.40?、0.53?和1.40?；配位數(shù)為4時(shí)，一離子半徑依次為0.26?、0.40?和1.38?〕〕。〔8分〕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)，即到達(dá)形成玻璃的極限，根據(jù)構(gòu)造解釋為什么在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"〔8分〕什么是潤(rùn)濕？改善潤(rùn)濕的方法有那些？〔9分〕5、完成以下缺陷反響式〔10分〕Fe2O3FeOCaF2YF3計(jì)算題〔10分〕有兩種不同配比的玻璃，其組成如下：序號(hào)Na2Omol％Al2O3mol％SiO2mol％1101278220674試用玻璃構(gòu)造參數(shù)說(shuō)明兩種玻璃高溫下粘度的大小？無(wú)機(jī)材料科學(xué)根底試卷七答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)名詞解釋〔20分〕正尖晶石、反尖晶石；正尖晶石；在AB2O4尖晶石構(gòu)造中，A離子占據(jù)四面體空隙，B離子占據(jù)八面體空隙的尖晶石?！?.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?！?.5分〕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。晶子學(xué)說(shuō)、無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)學(xué)說(shuō)；晶子學(xué)說(shuō)：認(rèn)為玻璃構(gòu)造是一種不連續(xù)的原子〔晶子〕的結(jié)合體，即無(wú)數(shù)“晶子〞分散在無(wú)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〞中心質(zhì)點(diǎn)排列較有規(guī)律，越遠(yuǎn)離中心則變形程度越大，從“晶子〞局部到無(wú)定形局部的過(guò)渡是逐步完成的，兩者之間無(wú)明顯界面?！?.5分〕無(wú)規(guī)則網(wǎng)絡(luò)假說(shuō)：但凡成為玻璃態(tài)的物質(zhì)和相應(yīng)的晶體構(gòu)造一樣，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(lái)的。晶體構(gòu)造網(wǎng)是由多面體無(wú)數(shù)次有規(guī)律重復(fù)構(gòu)成，而玻璃中構(gòu)造多面體的重復(fù)沒(méi)有規(guī)律性?！?.5分〕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*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?！?.5分〕晶胞參數(shù)：表示晶胞的形狀和大小可用六個(gè)參數(shù)即三條邊棱的長(zhǎng)度a、b、c和三條邊棱的夾角α、β、γ即為晶胞參數(shù)。二、選擇題〔10分、3個(gè)2分)1、C；2、C；3、C；4、D；5、A；6、B；7、B，A，B；8、A；9、B、B；10、B；11、B；12、D填空〔15分、3個(gè)2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、│〔rl-r2〕/rl│<15％、一樣的晶體構(gòu)造類型、離子價(jià)一樣或離子價(jià)總和相等6、弗倫克爾缺陷、肖特基缺陷、n/N=e*p〔-?Gf/2kT〕7、Na2SiO38、黏土晶格離子的同晶置換、黏土邊面斷裂、黏土腐殖質(zhì)離解、負(fù)問(wèn)答題〔45分、每題10分〕〔10分〕答：伊利石和蒙脫石是2：l型構(gòu)造〔1分〕，其構(gòu)造皆屬于單斜晶系；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(yáng)離子補(bǔ)償，這種水化陽(yáng)離子在層間無(wú)固定位置，結(jié)合力弱，容易被交換出來(lái)〔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)合較結(jié)實(shí)〔2分〕，因此蒙脫石的陽(yáng)離子交換能力比伊利石強(qiáng)，蒙脫石構(gòu)造中有層間水，并有膨脹性，而伊利石沒(méi)有〔1分〕?！?分〕答：=4,rAl3+/ro2-=0.4/1.38=0.29,Al3+四配位穩(wěn)定，故在硅酸鹽構(gòu)造中Al3+經(jīng)常取代[SiO4]中Si4+形成[AlO4]；〔4分〕=6，rSi4+/ro2-=0.4/1.38=0.29,Si4+四配位穩(wěn)定，六配位不穩(wěn)定，故在硅酸鹽構(gòu)造中Si4+一般不會(huì)置換[AlO6]中的Al3+，形成[SiO6]?！?分〕〔8分〕答：在2<O/Si<2.5的堿和硅石混合物中，氧硅比擬低，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的堿和硅石混合物中，氧硅比擬高，在高溫熔體中低聚物含量較高，熔體黏度較低，所以易析晶，而不形成玻璃?！?分〕〔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?！?分〕改善潤(rùn)濕的方法有：①降低γSLS、V兩相組成盡量接近；〔2分〕②降低γLV在液相中加外表活性劑；〔2分〕③提高γSV去除固體外表吸附膜；〔2分〕④改變粗糙度?！?分〕5、完成以下缺陷反響式〔10分〕或(5分)或(5分)計(jì)算題〔10分〕解：1*玻璃：Na2O/Al2O3=10/12<1，所以Al3+在玻璃中起網(wǎng)絡(luò)變性離子的作用〔1分〕R1=〔10+12*3+78*2〕/78=2.59*1=2*2.59-4=1.18Y1=4-1.18=2.82〔3分〕2*玻璃：Na2O/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*2=2*2.16-4=0.32Y2=4-0.32=3.68〔3分〕因而Y1<Y2R1>R2即2*玻璃橋氧分?jǐn)?shù)大于1*,O/Si比小于1*玻璃,所以在高溫下1*熔體黏度小于2*.〔2分〕無(wú)機(jī)材料科學(xué)根底試卷八名詞解釋〔20分〕類質(zhì)同晶、同質(zhì)多晶；點(diǎn)缺陷、熱缺陷；縮聚、解聚；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)〔〕體心立方堆積的堆積系數(shù)。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〔〕。A、〔236〕B、〔326〕C、〔321〕D、〔123〕3、以下性質(zhì)中〔〕不是晶體的根本性質(zhì)。A、自限性B、最小能性C、有限性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、1，2D、2，45、一種玻璃的組成為Na2O.1/3Al2O3.2SiO2，此玻璃中的Al3+可視為〔〕，玻璃構(gòu)造參數(shù)Y=〔〕。A、變性離子；2B、形成離子；2C、變性離子；3.5D、形成離子；3.56、金紅石晶體中，所有O2-作稍有變形的立方密堆排列，Ti4+填充了〔〕。A、全部四面體空隙B、全部八面體空隙C、1/2四面體空隙D、1/2八面體空隙7、滑石〔3MgO·4SiO2·H2O〕和高嶺土〔Al2O3·2SiO2·2H2O〕分別屬于〔〕層狀構(gòu)造的硅酸鹽礦物。A、1：1和2：1B、2：1和1：1C、3：1和2：18、在硅酸鹽熔體中，當(dāng)R=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9、當(dāng)固體外表能為1.2J/m2，液體外表能為0.9J/m2，液固界面能為1.1J/m2時(shí)增加固體外表光滑度，〔〕潤(rùn)濕性能。A、降低B、改善C、不影響10、粘土泥漿膠溶必須使介質(zhì)呈〔〕A、酸性B、堿性C、中性11、晶體構(gòu)造中一切對(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。A、越難B、越容易C、很快D、緩慢三、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)在晶體構(gòu)造中產(chǎn)生“組分缺陷〞，組分缺陷的濃度主要取決于：〔〕和〔〕。4、UO2+*在氧化氣氛中可形成〔〕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，UO2+*的密度將〔〕。5、b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。6、a=b≠cα=β=900，γ=1200的晶體屬〔〕晶系。7、立方嚴(yán)密堆積的原子密排面是晶體中的〔〕面，六方嚴(yán)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〔〕和〔〕問(wèn)答題〔40分〕簡(jiǎn)述硅酸鹽晶體構(gòu)造分類的原則和各類構(gòu)造中硅氧四面體的形狀?！?2分〕試述B2O3中參加Na2O后,構(gòu)造發(fā)生的變化,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)參加量一樣時(shí)，試比擬兩種泥漿以下性質(zhì)的差異?！?0分〕〔1〕泥漿的流動(dòng)性〔2〕泥漿的觸變性〔3〕泥漿的可塑性〔4〕坯體的致密度〔5〕黏土的ζ電位4、在硅酸鹽晶體構(gòu)造中，[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?！?分〕計(jì)算題〔15分〕CeO2為螢石構(gòu)造，其中參加0.15molCaO形成固溶體,實(shí)驗(yàn)測(cè)得固溶體晶胞參數(shù)a0=0.542nm,測(cè)得固溶體密度ρ=6.54g/cm3,試計(jì)算說(shuō)明固溶體的類型？(其中Ce=140.12,Ca=40.08,O=16)無(wú)機(jī)材料科學(xué)根底試卷八答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)名詞解釋〔20分〕類質(zhì)同晶、同質(zhì)多晶；同質(zhì)多晶：化學(xué)組成一樣的物質(zhì)，在不同的熱力學(xué)條件下結(jié)晶成構(gòu)造不同的晶體的現(xiàn)象，稱為同質(zhì)多晶現(xiàn)象?！?.5分〕類質(zhì)同晶：物質(zhì)結(jié)晶時(shí)，其晶體構(gòu)造中本應(yīng)由*種離子或原子占有的配位位置，一局部被介質(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構(gòu)造型式發(fā)生質(zhì)變的現(xiàn)象稱為類質(zhì)同晶。〔2.5分〕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?！?.5分〕熱缺陷：晶體溫度高于絕對(duì)0K時(shí)，由于熱起伏使一局部能量較大的質(zhì)點(diǎn)〔原子或離子〕離開(kāi)平衡位置所產(chǎn)生的空位和/或間隙質(zhì)點(diǎn)?！?.5分〕縮聚、解聚；聚合：由分化過(guò)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)釋放出局部Na2O，這個(gè)過(guò)程稱為縮聚，也即聚合?！?.5分〕解聚：在熔融SiO2中，O/Si比為2：1，[SiO4]連接成架狀。假設(shè)參加Na2O則使O/Si比例升高，隨參加量增加，O/Si比可由原來(lái)的2：1逐步升高到4：1，[SiO4]連接方式可從架狀變?yōu)閷訝睢?、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(guò)程，也即解聚?！?.5分〕聚沉值、晶面指數(shù)；聚沉值：凡能引起溶膠明顯聚沉〔如溶膠變色渾濁〕所需外加電解質(zhì)的最小濃度稱為聚沉值?！?.5分〕晶面指數(shù)：結(jié)晶學(xué)中經(jīng)常用〔hkl〕來(lái)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?！?.5分〕選擇題〔10分〕1、A；2、C；3、C；4、A；5、D，D；6、D；7、B；8、B、A、B；9、B；10、B；11、D；12、A三、填空〔15分〕(3個(gè)2分)黏土晶格離子的同晶置換、黏土邊面斷裂、黏土腐殖質(zhì)離解、負(fù)平移軸、像移面、螺旋軸不等價(jià)置換、攙雜量〔溶質(zhì)數(shù)量〕、固溶度陰離子間隙型、P、正比、增大垂直、┴、平行、六方〔111〕、〔0001〕8、控制料漿的pH值、有機(jī)外表活性物質(zhì)的吸附問(wèn)答題〔40分〕〔12分〕答：硅酸鹽晶體構(gòu)造分類的原則：構(gòu)造中硅氧四面體的連接方式。〔2分〕各類構(gòu)造中硅氧四面體的形狀：島狀構(gòu)造：四面體；組群狀構(gòu)造；〔2分〕雙四面體、三節(jié)環(huán)、四節(jié)環(huán)和六節(jié)環(huán)；〔2分〕鏈狀構(gòu)造：?jiǎn)捂湣㈦p鏈；〔2分〕層狀構(gòu)造：平面層；〔2分〕架狀構(gòu)造：三維空間延伸的骨架。〔2分〕〔9分〕答：B2O3中參加Na2O后,Na2O所提供的氧使[BO3]三角體變成[BO4]四面體，導(dǎo)致B2O3玻璃構(gòu)造由兩度空間的層狀構(gòu)造局部轉(zhuǎn)變?yōu)槿S的架狀構(gòu)造，從而加強(qiáng)了網(wǎng)絡(luò)，并使玻璃的各種物理性質(zhì)變好，這與一樣條件下的硅酸鹽玻璃相比，其性質(zhì)隨R2O或RO參加量的變化規(guī)律相反，出現(xiàn)硼酸鹽玻璃的硼反?，F(xiàn)象。3、〔10分〕答：〔1〕泥漿的流動(dòng)性KCl>CaCl2〔2分〕〔2〕泥漿的觸變性KCl<CaCl2〔2分〕〔3〕泥漿的可塑性KCll<CaCl2〔2分〕〔4〕坯體的致密度KCl>CaCl2〔2分〕〔5〕黏土的ζ電位KCll>NCaCl2〔2分〕4、〔9分〕答：在硅酸鹽晶體構(gòu)造中，[SiO4]四面體中的Si4+是高電價(jià)低配位的陽(yáng)離子，以共棱、共面方式存在時(shí)，兩個(gè)中心陽(yáng)離子〔Si4+〕間距離較近、排斥力較大，所以不穩(wěn)定，而孤立存在，或共頂連接。計(jì)算題〔15分〕〔1〕〔4分〕〔2〕〔4分〕〔1〕式固溶式為：〔1.5分〕〔1.5分〕〔2〕式固溶式為：〔1.5分〕〔1.5分〕實(shí)測(cè)D＝6.54g/cm3，接近D01，說(shuō)明方程(1)合理，〔1分〕固溶體化學(xué)式：Ce0.85Ca0.15O1.85為氧空位型固溶體。無(wú)機(jī)材料科學(xué)根底試卷九一、名詞解釋〔20分〕：1.不一致熔融化合物，連線規(guī)則2.非本征擴(kuò)散，穩(wěn)定擴(kuò)散3.非均勻成核,一級(jí)相變，4.晶粒生長(zhǎng)，二次再結(jié)晶二、選擇題〔12分〕：1.據(jù)特荷夫規(guī)則,純固相反響，反響過(guò)程是〔〕A.放熱過(guò)程B.等溫過(guò)程C.吸熱過(guò)程2.在反響溫度下，當(dāng)固相反響的*一相發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變時(shí)，反響速度是〔〕A.無(wú)影響B(tài).加快C.減慢3.外表擴(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〔〕A.Ds﹥Dg﹥DbB.Ds﹥Db﹥DgC.Db﹥Ds﹥DgD.Db﹥Dg﹥Ds4.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5.A，B進(jìn)展反響生成AmBn,為擴(kuò)散控制的固相反響，假設(shè)DB"DA，則在AmBn-A界面上，反響物B的濃度CB為〔〕A.1B.0C.不確定6.燒結(jié)中晶界移動(dòng)的推動(dòng)力是〔〕A.外表能B.晶界兩側(cè)自由焓差C.空位濃度差7.瓷經(jīng)燒結(jié)后在宏觀上的變化表述不正確的選項(xiàng)是〔〕A.強(qiáng)度增加B.體積收縮C.氣孔率降低D.致密度減少8.金斯特林格方程采用的反響截面模型為〔〕A.平板B.球體C.球殼D.圓柱9.以下過(guò)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？A.蒸發(fā)-凝聚B.體積擴(kuò)散C.流動(dòng)傳質(zhì)D.溶解-沉淀10.以下屬于逆擴(kuò)散過(guò)程的是〔〕A.二次再結(jié)晶B.雜質(zhì)的富集于晶界C.布朗運(yùn)動(dòng)11.在制造透明Al2O3瓷材料時(shí)，原料粉末的粒度為2μm，在燒結(jié)溫度下保溫30分鐘，測(cè)得晶粒尺寸為10μm。假設(shè)在同一燒結(jié)溫度下保溫4小時(shí)，晶粒尺寸為〔〕,為抑制晶粒生長(zhǎng)參加0.1％MgO，此時(shí)假設(shè)保溫4小時(shí)，晶粒尺寸為〔〕。A.16μmB.20μmC.24μmD.28μm三、填空題〔18分〕1.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〔〕。2.均勻成核的成核速率Iv由〔〕和〔〕因子所決定的。

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(guò)程的推動(dòng)力為〔〕、〔〕和〔〕。5.固體粒子的主要遷移方式有〔〕、〔〕。6.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)〔〕。7.合成鎂鋁尖晶石，可選擇的原料為MgCO3,MgO,γ-Al2O3,α-Al2O3,從提高反響速率的角度出發(fā)選擇〔〕，〔〕原料較好。8.在均勻成核時(shí)，臨界成核位壘ΔGk=〔〕,其值相當(dāng)于〔〕具有臨界半徑rk的粒子數(shù)nk/N=〔〕。9.液-固相變時(shí)，非均勻成核位壘與接觸角θ有關(guān)，當(dāng)θ為〔〕時(shí)，非均勻成核位壘與均勻成核位壘相等。10.成核生長(zhǎng)機(jī)理的相變過(guò)程需要有一定的過(guò)冷或過(guò)熱，相變才能發(fā)生，在〔〕情況下需要過(guò)冷。11.在制硅磚時(shí)，參加氧化鐵和氧化鈣的原因〔〕，能否參加氧化鋁〔〕。12.在液相線以下的分相區(qū)的亞穩(wěn)區(qū)，其分解機(jī)理為〔〕，新相成〔〕狀，不穩(wěn)定區(qū)的分解機(jī)理為〔〕，新相成〔〕狀。四、簡(jiǎn)答題〔32分〕影響固相反響的因素有那些？〔6分〕從熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)特性、形貌等比照不穩(wěn)分解和均勻成核成長(zhǎng)這兩種相變過(guò)程。如何用實(shí)驗(yàn)方法區(qū)分這兩種過(guò)程？〔9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〕4.試比擬德?tīng)柗匠毯徒鹚固亓指穹匠痰膬?yōu)缺點(diǎn)及其適用條件?！?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，判斷三元化合物N的性質(zhì)，說(shuō)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(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)〔L、K、M〕；分析點(diǎn)1，2的結(jié)晶路程；計(jì)算2點(diǎn)液相剛到結(jié)晶完畢點(diǎn)和結(jié)晶完畢后各相的含量無(wú)機(jī)材料科學(xué)根底試卷九標(biāo)準(zhǔn)答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)一、名詞解釋〔20分〕：1.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不一樣?！?.5分〕連線規(guī)則：將一界限〔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)是該界限上的溫度最高點(diǎn)?！?.5分〕2.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?！?.5〕穩(wěn)定擴(kuò)散：假設(shè)擴(kuò)散物質(zhì)在擴(kuò)散層d*各處的濃度不隨時(shí)間而變化，即dc/dt=0。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，非均勻成核：是指借助于外表、界面、微粒裂紋器壁以及各種催化位置等而形成晶核的過(guò)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?！?.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(guò)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(guò)程?！?.5分〕二、選擇題〔12分〕：每題1分1.A2.B3.A4.C5.B6.B7.D8.B9.A10.B11.D,B三、填空題〔18分〕〔每空0.7分〕1.壓力差、空位濃度差、應(yīng)力-應(yīng)變和溶解度；2.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3.穩(wěn)定擴(kuò)散、不穩(wěn)定擴(kuò)散4.過(guò)冷度、過(guò)飽和濃度、過(guò)飽和蒸汽壓5.空位機(jī)構(gòu)、間隙機(jī)構(gòu)6.向左7.MgCO3、α-Al2O38.1/3Akγ、新相界面能的1/3、e*p〔-ΔGk/RT〕9.180o10.相變過(guò)程放熱11.作為礦化劑，產(chǎn)生不同晶型石英溶解度不同的液相，不能12.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．影響固相反響的因素有那些？答：影響固相反響的因素有反響物化學(xué)組成與構(gòu)造的影響；顆粒度和分布影響；反響溫度、壓力、氣氛影響；礦化劑的影響。〔6分〕2．從熱力學(xué)、動(dòng)力學(xué)特性、形貌等比照不穩(wěn)分解和均勻成核成長(zhǎng)這兩種相變過(guò)程。如何用實(shí)驗(yàn)方法區(qū)分這兩種過(guò)程？〔9分〕答：不穩(wěn)分解：在此區(qū)域，液相會(huì)自發(fā)分相，不需要克制熱力學(xué)勢(shì)壘，無(wú)成核-長(zhǎng)大過(guò)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)，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穿，形成蠕蟲狀構(gòu)造?！?分〕

成核-生成：在此區(qū)域，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(guò)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，形成孤立球狀構(gòu)造?！?分〕

用TEM觀察分相以后形貌，假設(shè)兩相無(wú)明顯的連續(xù)性，第二相呈孤立球狀，則為成核-生長(zhǎng)分相；假設(shè)兩相形成互相交織的"蠕蟲狀"，則為不穩(wěn)分解相變過(guò)程?！?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=0?！?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快速通道而迅速聚集或消失。〔2分〕繼續(xù)升溫導(dǎo)致Vb"Vp，晶界越過(guò)氣孔而向曲率中心移動(dòng)，氣孔包入晶體部，只能通過(guò)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聚集或消失?！?分〕控制方法：控制溫度，參加外加劑等?！?分〕4.答：德?tīng)柗匠淘诜错懗跗诰哂泻芎玫倪m應(yīng)性，但氏模型中假設(shè)球形顆粒反響截面積始終不變，因而只適用反響初期轉(zhuǎn)化率較低的情況。〔4分〕而金氏模型中考慮在反響進(jìn)程中反響截面積隨反響進(jìn)程變化這一事實(shí)，因而金氏方程適用圍更廣，可以適合反響初、中期。兩個(gè)方程都只適用于穩(wěn)定擴(kuò)散的情況?！?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，1.判斷三元化合物N的性質(zhì)，說(shuō)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)?！?分〕2.標(biāo)出邊界曲線的溫降方向〔轉(zhuǎn)熔界限用雙箭頭〕；見(jiàn)圖〔3分〕3.指出無(wú)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：?jiǎn)无D(zhuǎn)熔點(diǎn)4.析點(diǎn)1，2的結(jié)晶路程；〔6分〕〔2分〕〔1分〕〔2分〕〔1分〕5.計(jì)算2點(diǎn)液相剛到結(jié)晶完畢點(diǎn)和結(jié)晶完畢后各相的含量。2點(diǎn)液相剛到結(jié)晶完畢點(diǎn)時(shí)存在B、N、液相LL%=fM2/FLN%=〔L2/Lf〕〔Bf/NB〕B%=〔L2/Lf〕〔Nf/NB〕〔3分〕結(jié)晶完畢后存在N、B、C，各相的含量過(guò)2點(diǎn)作平行線或用雙線法求得，N%=hcC%=gnB%=gh無(wú)機(jī)材料科學(xué)根底試卷十一、名詞解釋〔20分〕：1.一致熔融化合物，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，晶粒生長(zhǎng)，二次再結(jié)晶二、選擇題〔12分〕：1.瓷經(jīng)燒結(jié)后在宏觀上的變化表述不正確的選項(xiàng)是〔〕A.強(qiáng)度增加B.體積收縮C.氣孔率降低D.致密度減少2.在反響溫度下，當(dāng)固相反響的*一相發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變時(shí)，反響速度是〔〕A.無(wú)影響B(tài).加快C.減慢3.外表擴(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〔〕A.Ds﹥Dg﹥DbB.Ds﹥Db﹥DgC.Db﹥Ds﹥DgD.Db﹥Dg﹥Ds4.以下屬于逆擴(kuò)散過(guò)程的是〔〕A.二次再結(jié)晶B.雜質(zhì)的富集于晶界C.布朗運(yùn)動(dòng)5.A，B進(jìn)展反響生成AmBn,為擴(kuò)散控制的固相反響，假設(shè)DB"DA，則在AmBn-A界面上，反響物B的濃度CB為〔〕A.1B.0C.不確定6.燒結(jié)中晶界移動(dòng)的推動(dòng)力是〔〕A.外表能B.晶界兩側(cè)自由焓差C.空位濃度差7.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8.金斯特林格方程采用的反響截面模型為〔〕A.平板B.球體C.球殼D.圓柱9.以下過(guò)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？A.蒸發(fā)-凝聚B.體積擴(kuò)散C.流動(dòng)傳質(zhì)D.溶解-沉淀10.純固相反響，反響過(guò)程是〔〕A.放熱過(guò)程B.等溫過(guò)程C.吸熱過(guò)程11.在制造透明Al2O3瓷材料時(shí)，原料粉末的粒度為2μm，在燒結(jié)溫度下保溫30分鐘，測(cè)得晶粒尺寸為10μm。假設(shè)在同一燒結(jié)溫度下保溫4小時(shí)，晶粒尺寸為〔〕,為抑制晶粒生長(zhǎng)參加0.1％MgO，此時(shí)假設(shè)保溫4小時(shí)，晶粒尺寸為〔〕。A.16μmB.20μmC.24μmD.28μm三、填空題〔18分〕1.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〔〕。2.均勻成核的成核速率Iv由〔〕和〔〕因子所決定的。

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(guò)程的推動(dòng)力為〔〕、〔〕和〔〕。5.固體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MgCO3,MgO,γ-Al2O3,α-Al2O3,從提高反響速率的角度出發(fā)選擇〔〕，〔〕原料較好。8.在均勻成核時(shí)，臨界成核位壘ΔGk=〔〕,其值相當(dāng)于〔〕具有臨界半徑rk的粒子數(shù)nk/N=〔〕。9.液-固相變時(shí)，非均勻成核位壘與接觸角θ有關(guān)，當(dāng)θ為〔〕時(shí)，非均勻成核位壘為零。10.成核生長(zhǎng)機(jī)理的相變過(guò)程需要有一定的過(guò)冷或過(guò)熱，相變才能發(fā)生，在〔〕情況下需要過(guò)冷。11.在制硅磚時(shí)，參加氧化鐵和氧化鈣的原因〔〕，能否參加氧化鋁〔〕。12.在液相線以下的分相區(qū)的亞穩(wěn)區(qū)，其分解機(jī)理為〔〕，新相成〔〕狀，不穩(wěn)定區(qū)的分解機(jī)理為〔〕，新相成〔〕狀。四、簡(jiǎn)答題〔30分〕1.試比擬德?tīng)柗匠毯徒鹚固亓指穹匠痰膬?yōu)缺點(diǎn)及其適用條件?！?分〕2.相變過(guò)程的推動(dòng)力是什么？〔8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？〔8分〕4.說(shuō)明影響擴(kuò)散的因素？〔6分〕六、相圖分析〔20分〕以下圖為CaO-A12O3-SiO2系統(tǒng)的富鈣局部相圖，對(duì)于硅酸鹽水泥的生產(chǎn)有一定的參考價(jià)值。試：1、畫出有意義的付三角形；2、用單、雙箭頭表示界限的性質(zhì)；3、說(shuō)明F、H、K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(guò)程并寫出相變式；5、并說(shuō)明硅酸鹽水泥熟料落在小圓圈的理由；6、為何在緩慢冷卻到無(wú)變量點(diǎn)K〔1455℃無(wú)機(jī)材料科學(xué)根底試卷十標(biāo)準(zhǔn)答案與評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)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一樣?！?.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(wú)變量點(diǎn)是其結(jié)晶完畢點(diǎn)?！?.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?！?.5〕穩(wěn)定擴(kuò)散：假設(shè)擴(kuò)散物質(zhì)在擴(kuò)散層d*各處的濃度不隨時(shí)間而變化，即dc/dt=0。這種擴(kuò)散稱穩(wěn)定擴(kuò)散?！?.5分〕非均勻成核,一級(jí)相變，非均勻成核：是指借助于外表、界面、微粒裂紋器壁以及各種催化位置等而形成晶核的過(guò)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?！?.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(guò)程?！?.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(guò)程?！?.5分〕二、選擇題〔12分〕：每題1分1.D2.B3.A4.B5.B6.B7.C8.B9.A10.A11.D,B三、填空題〔18分〕〔每空0.7分〕1.壓力差、空位濃度差、應(yīng)力-應(yīng)變和溶解度；2.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3.穩(wěn)定擴(kuò)散、不穩(wěn)定擴(kuò)散4.過(guò)冷度、過(guò)飽和濃度、過(guò)飽和蒸汽壓5.空位機(jī)構(gòu)、間隙機(jī)構(gòu)6.向左7.MgCO3、α-Al2O38.1/3Akγ、新相界面能的1/3、e*p〔-ΔGk/RT〕9.0o10.相變過(guò)程放熱11.作為礦化劑，產(chǎn)生不同晶型石英溶解度不同的液相，不能12.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〕1.試比擬德?tīng)柗匠毯徒鹚固亓指穹匠痰膬?yōu)缺點(diǎn)及其適用條件?！?分〕答：德?tīng)柗匠淘诜错懗跗诰哂泻芎玫倪m應(yīng)性，但氏模型中假設(shè)球形顆粒反響截面積始終不變，因而只適用反響初期轉(zhuǎn)化率較低的情況?！?分〕而金氏模型中考慮在反響進(jìn)程中反響截面積隨反響進(jìn)程變化這一事實(shí)，因而金氏方程適用圍更廣，可以適合反響初、中期。兩個(gè)方程都只適用于穩(wěn)定擴(kuò)散的情況?！?分〕2.相變過(guò)程的推動(dòng)力是什么？〔8分〕答：總的推動(dòng)力：相變過(guò)程前后自由能的差值1、相變過(guò)程的溫度條件在等溫等壓下，ΔG=ΔH-TΔS在平衡條件下，ΔG＝0，則ΔS=ΔH/T0式中：T0——相變的平衡溫度；ΔH——相變熱。在任意一溫度了的不平衡條件下，則有ΔG=ΔH-TΔS≠0假設(shè)ΔH與ΔS不隨溫度而變化，ΔG=ΔH-TΔH/T0=ΔH〔T0-T〕/T0=ΔHΔT/T0相變過(guò)程放熱ΔH<O，要使ΔG<0，須有ΔT>O，T<T0,過(guò)冷；相變過(guò)程吸熱ΔH>O，要使ΔG<0，須有ΔT<O，T>T0,過(guò)熱。因此相平衡理論溫度與系統(tǒng)實(shí)際溫度之差即為該相變過(guò)程的推動(dòng)力。(2分)2．相變過(guò)程的壓力和濃度條件(1)氣相，恒溫下ΔG=RTlnP0/P欲使ΔG<0，須P>P0即汽相過(guò)飽和。(2分)(2)溶液ΔG=RTlnC0/C欲使ΔG<0，須C>C0即液相過(guò)飽和。(2分)綜上所述，相變過(guò)程的推動(dòng)力應(yīng)為過(guò)冷度、過(guò)飽和濃度、過(guò)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)3．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=0?！?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快速通道而迅速聚集或消失。〔2分〕繼續(xù)升溫導(dǎo)致Vb"Vp，晶界越過(guò)氣孔而向曲率中心移動(dòng)，氣孔包入晶體部，只能通過(guò)體積擴(kuò)散排除，這是十分困難的?！?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聚集或消失?！?分〕控制方法：控制溫度，參加外加劑等?！?分〕4．說(shuō)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?！?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?！?分〕溫度：D=D0e*p〔-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?！?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)的構(gòu)造：構(gòu)造嚴(yán)密不利擴(kuò)散。〔1分〕六、相圖分析〔20分〕如下圖；〔3分〕如下圖〔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+C3S→C3A+C2S〔1分〕4、M點(diǎn)：

L→C2SL→C2S+C3SL+C2S→C3S液：M------→a------------→y--------------→K始(LK+C3S→C2S+C3A)→K終〔2分〕

f=2f=1f=1f=0C2SC2S+C3SC2S+C3SC2S+C3S+C3A固：D---→D------→b---------→d---------------→M〔1分〕5、因?yàn)楣杷猁}水泥熟料中三個(gè)主要礦物是C3S、C2S、C3A。根據(jù)三角形規(guī)則，只有當(dāng)組成點(diǎn)落在C3S-C2S-C3A付三角形中，燒成以后才能得到這三種礦物。從早期強(qiáng)度和后期強(qiáng)度、水化速度、礦物的形成條件等因素考慮，水泥熟料C3S的含量應(yīng)當(dāng)最高，C2S次之，C3A最少。根據(jù)杠桿規(guī)則，水泥熟料的組成點(diǎn)應(yīng)當(dāng)位于C3S-C2S-C3A付三角形中小圓圈?！?分〕6、因?yàn)榫徛鋮s到K點(diǎn)，可以通過(guò)轉(zhuǎn)熔反響L+C2S→C3S得到盡可能多的C3S。到達(dá)K點(diǎn)后，急劇冷卻到室溫，可以〔1〕防止C3S含量降低，因?yàn)镵點(diǎn)的轉(zhuǎn)熔反響LK+C3S→C2S+C3A；〔2〕使C2S生成水硬性的β-C2S，而不是非水硬性的γ-C2S；〔3〕液相成為玻璃相，可以提高熟料的易磨性?！?分〕〔2分〕無(wú)機(jī)材料科學(xué)根底試卷十一一、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,燒結(jié)，泰曼溫度二、選擇題〔12分〕：1.瓷經(jīng)燒結(jié)后在宏觀上的變化表述不正確的選項(xiàng)是〔〕A.強(qiáng)度增加B.體積收縮C.氣孔率降低D.致密度減少2.在反響溫度下，當(dāng)固相反響的*一相發(fā)生晶型轉(zhuǎn)變時(shí)，反響速度是〔〕A.無(wú)影響B(tài).加快C.減慢3.外表擴(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〔〕A.Ds﹥Dg﹥DbB.Ds﹥Db﹥DgC.Db﹥Ds﹥DgD.Db﹥Dg﹥Ds4.以下屬于逆擴(kuò)散過(guò)程的是〔〕A.二次再結(jié)晶B.雜質(zhì)的富集于晶界C.布朗運(yùn)動(dòng)5.A，B進(jìn)展反響生成AmBn,為擴(kuò)散控制的固相反響，假設(shè)DB"DA，則在AmBn-A界面上，反響物B的濃度CB為〔〕A.1B.0C.不確定6.燒結(jié)中晶界移動(dòng)的推動(dòng)力是〔〕A.外表能B.晶界兩側(cè)自由焓差C.空位濃度差7.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8.金斯特林格方程采用的反響截面模型為〔〕A.平板B.球體C.球殼D.圓柱9.以下過(guò)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？A.蒸發(fā)-凝聚B.體積擴(kuò)散C.流動(dòng)傳質(zhì)D.溶解-沉淀10.純固相反響，反響過(guò)程是〔〕A.放熱過(guò)程B.等溫過(guò)程C.吸熱過(guò)程11.在制造透明Al2O3瓷材料時(shí)，原料粉末的粒度為2μm，在燒結(jié)溫度下保溫30分鐘，測(cè)得晶粒尺寸為10μm。假設(shè)在同一燒結(jié)溫度下保溫4小時(shí)，晶粒尺寸為〔〕,為抑制晶粒生長(zhǎng)參加0.1％MgO，此時(shí)假設(shè)保溫4小時(shí)，晶粒尺寸為〔〕。A.16μmB.20μmC.24μmD.28μm三、填空題〔18分〕1.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〔〕。2.均勻成核的成核速率Iv由〔〕和〔〕因子所決定的。

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(guò)程的推動(dòng)力為〔〕、〔〕和〔〕。5.固體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MgCO3,MgO,γ-Al2O3,α-Al2O3,從提高反響速率的角度出發(fā)選擇〔〕，〔〕原料較好。8.在均勻成核時(shí)，臨界成核位壘ΔGk=〔〕,其值相當(dāng)于〔〕具有臨界半徑rk的粒子數(shù)nk/N=〔〕。9.液-固相變時(shí)，非均勻成核位壘與接觸角θ有關(guān)，當(dāng)θ為〔〕時(shí)，非均勻成核位壘為零。10.成核生長(zhǎng)機(jī)理的相變過(guò)程需要有一定的過(guò)冷或過(guò)熱，相變才能發(fā)生，在〔〕情況下需要過(guò)冷。11.在制硅磚時(shí)，參加氧化鐵和氧化鈣的原因〔〕，能否參加氧化鋁〔〕。12.在液相線以下的分相區(qū)的亞穩(wěn)區(qū)，其分解機(jī)理為〔〕，新相成〔〕狀，不穩(wěn)定區(qū)的分解機(jī)理為〔〕，新相成〔〕狀。四、簡(jiǎn)答題〔32分〕MoO3和CaCO3反響時(shí)，反響機(jī)理受到CaCO3顆粒大小的影響，當(dāng)MoO3：CaCO3=1：1，rMoO3=0.036㎜,rCaCO3=0.13㎜時(shí),反響是擴(kuò)散控制的。當(dāng)MoO3：CaCO3=1：15，rCaCO3﹤0.03㎜時(shí)，反響由升華控制，試解釋這種現(xiàn)象。〔8分〕試用圖例說(shuō)明過(guò)冷度對(duì)核化、晶化速率和晶粒尺寸等的影響，如無(wú)析晶區(qū)又要使其析晶應(yīng)采取什么措施？〔8分〕3．簡(jiǎn)述晶粒生長(zhǎng)與二次再結(jié)晶的特點(diǎn)，以及造成二次再結(jié)晶的原因和控制二次再結(jié)晶的方法?！?0分〕4.說(shuō)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，判斷三元化合物D的性質(zhì)，說(shuō)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(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)〔E、F、G〕；分析點(diǎn)M1，M2的結(jié)晶路程；計(jì)算M2點(diǎn)液相剛到結(jié)晶完畢點(diǎn)和結(jié)晶完畢后各相的含量。無(wú)機(jī)材料科學(xué)根底試卷十一標(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(guò)程中發(fā)生的，由于冷卻速度較快，被回收的晶相有可能會(huì)被新析出的固相包裹起來(lái)，使轉(zhuǎn)熔過(guò)程不能繼續(xù)進(jìn)展，從而使液相進(jìn)展另一個(gè)單獨(dú)的析晶過(guò)程，就是液相獨(dú)立析晶?！?.5〕切線規(guī)則：將界限上*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，則表示界限上該處具有共熔性質(zhì)；如交點(diǎn)在連線的延長(zhǎng)線上，則表示界限上該處具有轉(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(lái)源于晶體構(gòu)造中本征熱缺陷，由此而引起的質(zhì)點(diǎn)遷移?！?.5〕不穩(wěn)定擴(kuò)散：擴(kuò)散物質(zhì)在擴(kuò)散層d*的濃度隨時(shí)間而變化，即dc/dt≠0。這種擴(kuò)散稱為不穩(wěn)定擴(kuò)散?！?.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(guò)程?！?.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〕的相互吸引，通過(guò)加熱，使粉末體產(chǎn)生顆粒粘結(jié)，經(jīng)過(guò)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(guò)程。〔2.5〕泰曼溫度：反響物開(kāi)場(chǎng)呈現(xiàn)顯著擴(kuò)散作用的溫度。〔2.5〕二、選擇題〔12分〕：每題1分1.D2.B3.A4.B5.B6.B7.C8.B9.A10.A11.D,B三、填空題〔18分〕〔每空0.7分〕1.壓力差、空位濃度差、應(yīng)力-應(yīng)變和溶解度；2.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3.穩(wěn)定擴(kuò)散、不穩(wěn)定擴(kuò)散4.過(guò)冷度、過(guò)飽和濃度、過(guò)飽和蒸汽壓5.空位機(jī)構(gòu)、間隙機(jī)構(gòu)6.向左7.MgCO3、α-Al2O38.1/3Akγ、新相界面能的1/3、e*p〔-ΔGk/RT〕9.0o10.相變過(guò)程放熱11.作為礦化劑，產(chǎn)生不同晶型石英溶解度不同的液相，不能12.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〕．答：當(dāng)MoO3的粒徑r1為0.036mm，CaCO3的粒徑r2為0.13mm時(shí),CaCO3顆粒較大且大于MoO3，生成的產(chǎn)物層較厚，擴(kuò)散阻力較大，所以反響由擴(kuò)散控制，反響速率隨著CaCO3顆粒度減小而加速，〔4分〕當(dāng)r2<r1時(shí)存在過(guò)量CaCO3，由于產(chǎn)物層變薄，擴(kuò)散阻力減小，反響由MoO3粒徑升華控制，并隨著MoO3粒徑減小而加劇?！?分〕2．〔8分〕答：過(guò)冷度過(guò)大或過(guò)小對(duì)成核與生長(zhǎng)速率均不利，只有在一定過(guò)冷度下才能有最大成核和生長(zhǎng)速率?！?分〕假設(shè)ΔT大，控制在成核率較大處析晶，易得晶粒多而尺寸小的細(xì)晶；〔1分〕假設(shè)ΔT小，控制在生長(zhǎng)速率較大處析晶則容易獲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(kāi)而不重疊，則無(wú)析晶區(qū)，該熔體易形成玻璃而不易析晶；假設(shè)要使其在一定過(guò)冷度下析晶，一般采用移動(dòng)成核曲線的位置，使它向生長(zhǎng)曲線靠攏?？梢杂眉尤诉m當(dāng)?shù)暮嘶瘎?，使成核位壘降低，用非均勻成核代替均勻成核。使兩曲線重疊而容易析晶。〔2分〕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(guò)析晶區(qū)的方法，使熔體來(lái)不及析晶而玻璃化。〔2分〕3．〔10分〕答：晶粒生長(zhǎng)：坯體晶粒尺寸均勻地生長(zhǎng)，服從Dl∝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(wú)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?！?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)氣孔被包裹到晶粒部。〔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)溫度偏高?！?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?！?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?！?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?！?分〕溫度：D=D0e*p〔-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?！?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?！?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?！?分〕擴(kuò)散介質(zhì)的構(gòu)造：構(gòu)造嚴(yán)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，判斷三元化合物D的性質(zhì)，說(shuō)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)?！?分〕標(biāo)出邊界曲線的溫降方向〔轉(zhuǎn)熔界限用雙箭頭〕；見(jiàn)圖〔3分〕指出無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)〔E、F、G〕；〔3分〕E：?jiǎn)无D(zhuǎn)熔點(diǎn)F：低共溶點(diǎn)G：?jiǎn)无D(zhuǎn)熔點(diǎn)分析點(diǎn)M1，M2的結(jié)晶路程；〔6分〕計(jì)算M2點(diǎn)液相剛到結(jié)晶完畢點(diǎn)和結(jié)晶完畢后各相的含量。M2點(diǎn)液相剛到結(jié)晶完畢點(diǎn)時(shí)存在C、D、液相LL%=fM2/FfC%=〔FM2/Ff〕〔Df/DC〕D%=〔FM2/Ff〕〔Cf/DC〕〔3分〕結(jié)晶完畢后存在A、D、C，各相的含量過(guò)M2點(diǎn)作平行線或用雙線法求得，C%=AgA%=ChD%=gh〔2分〕無(wú)機(jī)材料科學(xué)根底卷12一、名詞解釋〔24分〕〔8*3分〕晶胞、晶子假說(shuō)、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(wèn)答題〔60分〕簡(jiǎn)述硅酸鹽晶體構(gòu)造分類的原則和各類構(gòu)造中硅氧四面體的形狀?！?0分〕說(shuō)明高嶺石和蒙脫石的構(gòu)造特點(diǎn)，并解釋為什么蒙脫石具有膨脹性和高的陽(yáng)離子交換容量，而高嶺石則不具有膨脹性、陽(yáng)離子交換容量也很低。〔10分〕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)，即到達(dá)形成玻璃的極限，根據(jù)構(gòu)造解釋為什么在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〕什么是潤(rùn)濕？改善潤(rùn)濕的方法有那些？〔10分〕5、說(shuō)明影響擴(kuò)散的因素？〔10分〕6、MoO3和CaCO3反響時(shí)，反響機(jī)理受到CaCO3顆粒大小的影響。當(dāng)MoO3：CaCO3＝1：1，MoO3的粒徑r1為0.036mm，CaCO3的粒徑r2為0.13mm時(shí)，反響是擴(kuò)散控制的；而當(dāng)CaCO3：MoO3＝15：