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1、第 1 页 共 23 页试题 1一. 图 1 是 Na2O 的理想晶胞结构示意图，试回答：1晶胞分子数是多少；2结构中何种离子做何种密堆积；何种离子填充何种空隙，所占比例是多少；3结构中各离子的配位数为多少，写出其配位多面体；4计算说明 O2-的电价是否饱和；5画出 Na2O 结构在（001）面上的投影图。二. 图 2 是高岭石(Al 2O32SiO22H2O)结构示意图，试回答：1请以结构式写法写出高岭石的化学式；2高岭石属于哪种硅酸盐结构类型；3分析层的构成和层的堆积方向；4分析结构中的作用力；5根据其结构特点推测高岭石具有什么性质。 第 2 页 共 23 页三. 简答题：1.晶体中的结构
2、缺陷按几何尺寸可分为哪几类？2.什么是负扩散？3烧结初期的特征是什么？4.硅酸盐晶体的分类原则是什么？5.烧结推动力是什么？它可凭哪些方式推动物质的迁移？6.相变的含义是什么？从热力学角度来划分，相变可以分为哪几类？四. 出下列缺陷反应式：1.NaCl 形成肖特基缺陷；2.AgI 形成弗仑克尔缺陷（Ag +进入间隙）；3.TiO 2掺入到 Nb2O3中，请写出二个合理的方程，并判断可能成立的方程是哪一种？再写出每个方程的固溶体的化学式。4.NaCl 溶入 CaCl2中形成空位型固溶体五. 表面力的存在使固体表面处于高能量状态，然而，能量愈高系统愈不第 3 页 共 23 页稳定，那么固体是通过何
3、种方式降低其过剩的表面能以达到热力学稳定状态的。六.粒径为 1 的球状 Al2O3由过量的 MgO 微粒包围，观察尖晶石的形成，在恒定温度下，第一个小时有 20%的 Al2O3起了反应，计算完全反应的时间：用杨德方程计算；用金斯特林格方程计算。七.请分析熔体结构中负离子团的堆积方式、聚合度及对称性等与玻璃形成之关系。八.试从结构和能量的观点解释为什么 D 晶界D 晶内？九.试分析二次再结晶过程对材料性能有何影响？工艺上如何防止或延缓二次再结晶的发生？十.图 3 是 A-B-C 三元系统相图，根据相图回答下列问题：1写出点 P，R，S 的成分；2设有 2kgP，问需要多少何种成分的合金 Z 才可
4、混熔成 6kg 成分为 R 的合金。 第 4 页 共 23 页十一.图 4 是 A-B-C 三元系统相图，根据相图回答下列问题：1在图上划分副三角形、用箭头表示各条线上温度下降方向及界线的性质；2判断化合物 D、F 的性质；3写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；4写出组成点 G 在完全平衡条件下的冷却结晶过程；5写出组成点 H 在完全平衡条件下的冷却结晶过程，写出当液相组成点刚刚到达 E4 点和结晶结束时各物质的百分含量（用线段比表示）。 试题 2一、(1)（12 分）根据 CaTiO3晶胞图（见图 1）回答下列问题：1.晶面 BCGF、DEG 的晶面指数；晶向 DF、HA 的晶向指
5、数。2.结构中各离子的配位数为多少，写出其配位多面体；3.晶胞分子数是多少？何种离子添何种空隙，空隙利用率是多少？4.结构中是否存在 TiO32-离子，为什么？(2)（11 分）图 2 是镁橄榄石(Mg2SiO4)结构示意图，试回答：1镁橄榄石属于哪种硅酸盐结构类型；第 5 页 共 23 页2计算说明 O2-的电价是否饱和；3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?4镁橄榄石是否容易形成玻璃，为什么？ 图 1 图 2二、（10 分）写出下列缺陷反应式：1.NaCl 形成肖脱基缺陷。2.AgI 形成弗伦克尔缺陷（Ag +进入间隙）3.TiO 2掺入到 Nb2O3中，请写出二个合理的
6、方程，写出固溶体的化学式，并判断可能成立的方程是哪一种？三、（10 分）判断下列叙述是否正确？若不正确，请改正。1.Na 2O-SiO2系统中随 SiO2含量的增加，熔体的粘度将降低。2.扩散的推动力是浓度梯度，所有扩散系统中，物质都是由高浓度处向低浓度处扩散。3.晶粒正常长大是小晶粒吞食大晶粒，反常长大是大晶粒吞食小晶粒。4.固溶体是在固态条件下，一种物质以原子尺寸溶解在另一种物质中形成的单相均匀的固体。5.在热力学平衡条件下，二元凝聚系统最多可以 3 相平衡共存，它们是第 6 页 共 23 页一个固相、一个液相和一个气相。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
7、？五、（6 分）巳知 Zn2+和 Cr2+在尖晶石 ZnCrO4中的自扩散系数与温度的关系分别为1.试求 1403K 时 Zn2+和 Cr2+在尖晶石 ZnCrO4中的扩散系数。2.将细铂丝涂在两种氧化物 ZnO 和 Cr2O3的分界线上，然后将这些压制成型的样品进行扩散退火。（标记物铂丝非常细，不影响离子在不同氧化物之间的扩散）。根据所得数据判断铂丝将向哪一方向移动？六、（6 分）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?什么情况下需过冷，什么情况下需过热，各举一个例子。七、（6 分）粒径为 1 球状 Al2O3由过量的 MgO 微粒包围，观察尖晶石的形成，在恒定温度下，
8、第一个小时有 20%的 Al2O3起了反应，分别用扬德方程、金斯特林格方程计算完全反应的时间，对计算结果进行比较并说明为什么？八、（6 分）陶瓷材料中晶粒的大小与什么有关？工艺上如何控制晶粒尺寸（请列出三种途径）？九、（26 分）图 3 是 A-B-C 三元系统相图，根据相图回答下列问题：1在图上划分副三角形、用箭头表示各条界线上温度下降方向及界线的性质；2判断化合物 D、M 的性质；3写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；第 7 页 共 23 页4写出组成点 G 在完全平衡条件下的冷却结晶过程；5写出组成点 H 在完全平衡条件下进行加热时，开始出现液相的温度和完全熔融的温度；写出完全
9、平衡条件下进行冷却，结晶结束时各物质的百分含量（用线段比表示）。 图 3试题 3一、根据 CaTiO3晶胞图（见图 1）回答下列问题（18）：1、晶面 BCGF、HAC 的晶面指数；晶向 DF、AH 的晶向指数。2、结构中各离子的配位数为多少，写出其配位多面体；3、晶胞分子数是多少？何种离子添何种空隙，空隙利用率是多少？4、计算说明 O2-的电价是否饱和；5、结构中是否存在 TiO32-离子，为什么？ 第 8 页 共 23 页图 1二、下列硅酸盐矿物各属何种结构类型（6）：r-Ca 2Si04， KAISi 3O8， CaMgSi 2O6，Mg 3Si4O10(OH)2， Ca 2AlAlSi
10、O7， Ca 2Mg5Si4O11（OH） 2三、1、写出下列缺陷反应式（10）：(1) CaCl 2溶人 NaC1 中形成空位型固溶体，并写出固溶体的化学式；(2) NaCl 形成肖脱基缺陷。2、为什么间隙型固溶体不能形成无限固溶体？四、硅酸盐熔体的结构特征是什么？从 Na2OSiO 系统出发，随引入 B2O3量的增加，系统的粘度如何变化，为什么？（10）五、固体是如何降低系统的表面能的，为什么相同组成的固体的表面能总是高于液体的表面能？（8）六、假定碳在 Fe(体心立方)和 Fe（面心立方）中进行扩散，碳在 Fe 中的 D0 和扩散活化能为 0.0079、83600J/mol，碳在 Fe
11、中的 D0和扩散活化能为 0.21 和 141284J/mol，计算 800时各自的扩散系数并解释其第 9 页 共 23 页差别。（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? 什么情况下需过冷，什么情况下需过热，试证明之。（6）八、如果要合成镁铝尖晶石，可供选择的原料为 Mg(OH)2、MgO、-Al2O3、-Al 2O3，从提高反应速率的角度出发，选择什么原料较好？请说明原因。（6）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、图 2 是 A-
12、B-C 三元系统相图，根据相图回答下列问题（24）：1在图上划分副三角形、用箭头表示各条界线上温度下降方向及界线的性质；2判断化合物 S1、S 2、S 3的性质；3写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；4写出组成点 G 在完全平衡条件下的冷却结晶过程；5写出组成为 H 的混合物在完全平衡条件下进行加热时，开始出现液相的温度和完全熔融的温度；写出组成 H 的混合物在完全平衡条件下进行冷却，结晶结束时各物质的百分含量（用线段比表示）。第 10 页 共 23 页图 2试题 4一、填空题（210=20 分）1、依据（ ）之间关系的不同，可以把所有晶体的空间点阵划归为七类，即（ ）晶系、单斜晶系
13、、（ ）晶系、三方晶系、正方晶系、六方晶系和（ ）晶系。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。4、向 MgO、沸石、TiO 2、萤石中，加入同样的外来杂质原子，可以预料形成间隙型固溶体的固溶度大小的顺序将是（ ）。5、烧结过程可以分为（ ）三个阶段，在烧结的中后期，与烧结同时进行的过程是（ ）。第 11 页 共 23 页6、液体表面能和表面张力数值相等、量纲相同，而固体则不同，这种说法（ 是/否 ）正确，因为（ ）。7、驰豫表面是指（ ）
14、，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（ ）。9、从熔体结构角度，估计长石、辉石(MgO?SiO 2)、镁橄榄石三种矿物的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（ ）关系。二、Zn 2+在 ZnS 中扩散时，563时的扩散系数为 310-14cm2/sec，450时的扩散系数为 1.010-14cm2/sec,（10 分）求:(1) 扩散的活化能和 D0；(2) 750时的扩散系数。三、根据 Mg2SiO4在(110)面的投影图回答（10 分）： (1) 结构中有几种配位多面体，各配位多面体
15、间的连接方式怎样?(2) O 2-的电价是否饱和? (3) 晶胞的分子数是多少?(4) Si 4+和 Mg2+所占的四面体空隙和八面体空隙的分数是多少?黑球：Si 4+小白球：Mg 2+大白球：O 2-图 2 四、铜在过冷的液体中均匀形核，设晶胚为球状，半径为 r。已知Gv=第 12 页 共 23 页3.6106J/cm3；液固界面的界面能为 =0.15J/cm 2；铜为面心立方结构，其点阵常数 a=0.361nm,1nm=10-7cm。（10 分）求:(1) 根据能量方程导出临界晶核半径 r*的表达式，并计算其大小；(2) 求出临界晶核中的原子个数。五、熔体结晶时（10 分）：(1) 讨论温
16、度对总结晶速率的影响；(2) 指出在哪一温度范围内对形成玻璃有利，为什么？六、1写出下列缺陷方应方程式。（5 分）1）TiO 2加入到 A12O3中（写出两种）；2）NaCl 形成肖脱基缺陷。2画出体心立方点阵的晶胞结构图，并在图中作出(112)晶面和 晶向。（5 分）3实验室要合成镁铝尖晶石，可供选择的原料为 Mg(OH)2、MgO、Al 2O33H2O、-Al 2O3、-Al 2O3。从提高反应速率的角度出发，选择什么原料较好？请说明原因。（5 分）七、如图 A-B-C 三元系统相图，根据相图回答下列问题（25 分）：1在图上划分副三角形、用箭头表示各条界线上温度下降方向及界线的性质；2判断化合物 F、G、H 的性质；3写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；4写出组成点 M1 在完全平衡
