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1、安徽建筑工安徽建筑工业业学院学院课课程考程考试试题试试题册册 共共 7 页页第第 1 页页注：1、请命题教师用黑色墨水工整地书写，作图准确、字迹清晰。2、请命题教师务必将试题书写于框内。无机材料科学基础试卷十一无机材料科学基础试卷十一一、名词解释（20 分）：1. 液相独立析晶，切线规则 2. 本征扩散，不稳定扩散， 3. 均匀成核，二级相变, 4. 烧结，泰曼温度二、选择题（12 分）：1. 陶瓷经烧结后在宏观上的变化表述不正确的是（ ）A.强度增加 B.体积收缩 C.气孔率降低 D.致密度减少 2. 在反应温度下，当固相反应的某一相发生晶型转变时，反应速度是（ ）A. 无影响 B. 加快
2、C. 减慢3. 表面扩散系数 Ds，界面扩散系数 Dg，晶格扩散系 Db 的关系是（ ）A.DsDgDb B. DsDbDgC.DbDsDg D. DbDgDs4. 下列属于逆扩散过程的是（ ）A. 二次再结晶 B.杂质的富集于晶界 C.布朗运动 5. A，B 进行反应生成 AmBn,为扩散控制的固相反应，若 DBDA，则在 AmBn-A 界面上，反应物 B 的浓度 CB为（ ）A.1 B.0 C.不确定6. 烧结中晶界移动的推动力是（ ）A.表面能 B.晶界两侧自由焓差 C.空位浓度差7. 同一种物质在晶体中的扩散系数（ ）在玻璃中的扩散系数A大于 B等于 C小于 D不确定8. 金斯特林格方
3、程采用的反应截面模型为（ ）A.平板 B.球体 C.球壳 D.圆柱9. 下列过程中，哪一个能使烧结体的强度增加而不引起坯体收缩？A.蒸发-凝聚 B.体积扩散 C.流动传质 D.溶解-沉淀10.纯固相反应，反应过程是（ ）A.放热过程 B.等温过程 C.吸热过程11. 在制造透明Al2O3陶瓷材料时，原料粉末的粒度为2m，在烧结温度下保温30分钟，测得晶粒尺寸为10m。若在同一烧结温度下保温4小时，晶粒尺寸为（ ）, 为抑制晶粒生长加入0.1MgO，此时若保温4小时，晶粒尺寸为（ ）。A. 16m B. 20m C. 24m D. 28m 安徽建筑工安徽建筑工业业学院学院课课程考程考试试题试试题
4、册册 共共 7 页页第第 2 页页注：1、请命题教师用黑色墨水工整地书写，作图准确、字迹清晰。2、请命题教师务必将试题书写于框内。三、填空题（18 分）1. 烧结的主要传质方式有蒸发-凝聚传质、扩散传质、流动传质和溶解-沉淀传质四种，产生这四种传质的原因依次为（ ）、（ ）、（ ）和（ ）。2. 均匀成核的成核速率Iv由 （ ） 和 （ ） 因子所决定的。3. 菲克第一定律的应用条件是（ ），菲克第二定律的应用条件是（ ）4. 液-固相变过程的推动力为（ ） 、 （ ） 和 （ ）。5. 固体内粒子的主要迁移方式有（ ） 、 （ ）。6. 如杂质的量增加，扩散系数与温度关系曲线中本征与非本征扩
5、散的转折点（ ）。7. 合成镁铝尖晶石，可选择的原料为 MgCO3 , MgO, -Al2O3, -Al2O3, 从提高反应速率的角度出发选择（ ），（ ）原料较好。8. 在均匀成核时，临界成核位垒 Gk=（ ）,其值相当于（ ）具有临界半径 rk的粒子数 nk/N= （ ）。9. 液-固相变时，非均匀成核位垒与接触角 有关，当 为（ ）时，非均匀成核位垒为零。10. 成核生长机理的相变过程需要有一定的过冷或过热，相变才能发生，在（ ）情况下需要过冷。11. 在制硅砖时，加入氧化铁和氧化钙的原因（ ），能否加入氧化铝（ ）。12. 在液相线以下的分相区的亚稳区内，其分解机理为（ ），新相成（
6、）状，不稳定区的分解机理为（ ），新相成（ ）状。四、简答题（32 分） 1. MoO3和 CaCO3反应时，反应机理受到 CaCO3颗粒大小的影响，当 MoO3：CaCO3 =1：1，r MoO3 =0.036, r CaCO3 =0.13时, 反应是扩散控制的。当 MoO3：CaCO3 =1：15，r CaCO30.03时，反应由升华控制，试解释这种现象。（8 分） 2. 试用图例说明过冷度对核化、晶化速率和晶粒尺寸等的影响，如无析晶区又要使其析晶 应采取什么措施？（8 分） 3简述晶粒生长与二次再结晶的特点，以及造成二次再结晶的原因和控制二次再结晶的方 法。（10 分）4.说明影响扩散的
7、因素？（6 分）五、相图分析（18 分） 右图为生成一个三元化合物的三元相图， 1. 判断三元化合物 D 的性质，说明理由？ 2. 标出边界曲线的温降方向（转熔界限用双箭头）； 3. 指出无变量点的性质（E、F、G）； 4. 分析点 M1，M2的结晶路程；安徽建筑工安徽建筑工业业学院学院课课程考程考试试题试试题册册 共共 7 页页第第 3 页页注：1、请命题教师用黑色墨水工整地书写，作图准确、字迹清晰。2、请命题教师务必将试题书写于框内。5. 计算 M2点液相刚到结晶结束点和结晶结束后各相的含量。无机材料科学基础试卷十一标准答案与评分标准无机材料科学基础试卷十一标准答案与评分标准 一、名词解释
8、（15 分）：1答：液相独立析晶：是在转熔过程中发生的，由于冷却速度较快，被回收的晶相有可能 会被新析出的固相包裹起来，使转熔过程不能继续进行，从而使液相进行另一个单独 的析晶过程，就是液相独立析晶。（2.5） 切线规则：将界线上某一点所作的切线与相应的连线相交，如交点在连线上，则 表示界线上该处具有共熔性质；如交点在连线的延长线上，则表示界线上该处具有转 熔性质，远离交点的晶相被回吸。 2答：本征扩散：空位来源于晶体结构中本征热缺陷，由此而引起的质点迁移。（2.5）不稳定扩散：扩散物质在扩散层 dx 内的浓度随时间而变化，即 dc/dt0。这种扩 散称为不稳定扩散。（2.5 分） 3答：均匀
9、成核是晶核从均匀的单相熔体中产生的过程。（2.5 分）相变时两相化学势相等，其一级偏微商也相等，但二级偏微商不等的相变。（2.5 分） 4答：烧结：由于固态中分子（或原子）的相互吸引，通过加热，使粉末体产生颗粒粘结， 经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶的过程。（2.5）泰曼温度：反应物开始呈现显著扩散作用的温度。（2.5）二、选择题（12 分）：每题 1 分1. D 2.B 3. A 4.B 5.B 6.B 7.C 8.B 9.A 10.A 11.D, B三、填空题（18 分）（每空 0.7 分）1. 压力差、空位浓度差、应力-应变和溶解度；2. 受核化位垒影响的成核率因子、受原
10、子扩散影响的成核率因子 3. 稳定扩散、不稳定扩散4. 过冷度、过饱和浓度、过饱和蒸汽压安徽建筑工安徽建筑工业业学院学院课课程考程考试试题试试题册册 共共 7 页页第第 4 页页注：1、请命题教师用黑色墨水工整地书写，作图准确、字迹清晰。2、请命题教师务必将试题书写于框内。5. 空位机构、间隙机构6. 向左7. MgCO3、 -Al2O38. 1/3Ak、新相界面能的 1/3、exp（-Gk/RT） 9. 0 10. 相变过程放热11. 作为矿化剂，产生不同晶型石英溶解度不同的液相，不能12. 成核-生长机理、孤立的球形颗粒、旋节分解区（Spinodale）、高度连续性的非球形颗粒。五、简答题
11、（32 分）1（8 分）答：当 MoO3的粒径 r1为 0.036mm，CaCO3的粒径 r2为 0.13mm 时, CaCO3颗粒较大且大于 MoO3，生成的产物层较厚，扩散阻力较大，所以反应由扩散控制，反应速率随着CaCO3颗粒度减小而加速，（4 分）当 r2r1 时存在过量 CaCO3，由于产物层变薄，扩散阻力减小，反应由 MoO3粒径升华控制，并随着 MoO3粒径减小而加剧。（4 分）2（8 分）答：过冷度过大或过小对成核与生长速率均不利，只有在一定过冷度下才能有最大成核和生长速率。（2 分）若 T 大，控制在成核率较大处析晶，易得晶粒多而尺寸小的细晶；（1 分）若 T 小，控制在生长
12、速率较大处析晶则容易获得晶粒少而尺寸大的粗晶；（1 分）如果成核与生长两曲线完全分开而不重叠，则无析晶区，该熔体易形成玻璃而不易析晶；若要使其在一定过冷度下析晶，一般采用移动成核曲线的位置，使它向生长曲线靠拢。可以用加人适当的核化剂，使成核位垒降低，用非均匀成核代替均匀成核。使两曲线重叠而容易析晶。（2 分）要使自发析晶能力大的熔体形成玻璃，采取增加冷却速度以迅速越过析晶区的方法，使熔体来不及析晶而玻璃化。（2 分）3（10 分）答：晶粒生长：坯体内晶粒尺寸均匀地生长，服从 Dldf 公式；平均尺寸增长，不存在晶核，界面处于平衡状态，界面上无应力；晶粒生长时气孔都维持在晶界上或晶界交汇处。（3
13、 分）二次再结晶是个别晶粒异常生长，不服从上式；二次再结晶的大晶粒的面上有应力存在，晶界数大于 10 的大晶粒，成为二次再结晶的晶核；二次再结晶时气孔被包裹到晶粒内部。 （3 分）安徽建筑工安徽建筑工业业学院学院课课程考程考试试题试试题册册 共共 7 页页第第 5 页页注：1、请命题教师用黑色墨水工整地书写，作图准确、字迹清晰。2、请命题教师务必将试题书写于框内。从工艺控制考虑，造成二次再结晶的原因主要是原始粒度不均匀、烧结温度偏高。（2分） 防止二次再结晶的最好方法是引入适当的添加剂，它能抑制晶界迁移，有效地加速气孔的排除；控制烧结温度 ；选择原始粒度的均匀原材料。（2 分）4（6 分）答：
14、化学键：共价键方向性限制不利间隙扩散，空位扩散为主。金属键离子键以空位扩散为主，间隙离子较小时以间隙扩散为主。（1 分）缺陷：缺陷部位会成为质点扩散的快速通道，有利扩散。（1 分）温度：D=D0exp（-Q/RT）Q 不变，温度升高扩散系数增大有利扩散。Q 越大温度变化对扩散系数越敏感。（1 分）杂质：杂质与介质形成化合物降低扩散速度；杂质与空位缔合有利扩散；杂质含量大本征扩散和非本征扩散的温度转折点升高。（1 分）扩散物质的性质：扩散质点和介质的性质差异大利于扩散。（1 分）扩散介质的结构：结构紧密不利扩散。（1 分） 六、相图分析（18 分） 右图为生成一个三元化合物的三元相图， 6. 判断三元化合物 D 的性质，说明理由？ 不一致熔融三元化合物，因其组成点不在其初晶区内。（1 分） 7. 标出边界曲线的温降方向（转熔界限用双箭头）； 见图
