《武汉科技大学2022年《无机材料科学基础》考研真题与答案解析》由会员分享,可在线阅读,更多相关《武汉科技大学2022年《无机材料科学基础》考研真题与答案解析(6页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。
1、武汉科技大学 2022 年无机材料科学基础考研真题与答案解析武汉科技大学 2022 年无机材料科学基础考研真题与答案解析一、名词解释一、名词解释1.晶体结构(说明和空间点阵区别)2.非化学计量化合物(举例说明)3.非本征扩散二、填空题二、填空题1.粘土分别吸附 Sr2+、Mg2+、NH4+、K+这四种不同阳离子后的性能变化规律为:离子置换能力(1),泥浆的稳定性(2),泥团的滤水性(3),泥浆的流动性(4)。(请填写增大或减小)2.凝聚系统的相律为:(5)。3.镁橄榄石中 Mg2+离子的配位数是(6),占据(7)空隙,Si4+配位数是(8),占据(9)空隙。4.固态反应包括界面化学反应和反应物
2、通过产物层的扩散等过程,若化学反应速率远小于扩散速率,则动力学上处于(10)范围。5.析晶过程包含(11)和(12)两 个过程。6.在相同条件下,碳在体心立方铁中的扩散系数比在面心立方铁中的(13)。7.每增加单位的表面积时,体系自由能的增量为 (14)。8.随着 Na2O 的增加,熔体的黏度是(15)。三、简答题三、简答题1.在面心立方和体心立方中,最密排平面的米氏符号是什么?2.将少量的 MgO 外加到 ZrO2中生成固溶体,试写出所有可能的缺陷反应方程及相应的固溶分子式,并说明如何鉴别其固溶体类型。3.简述外加剂在烧结中的作用。四、计算题四、计算题1.一种玻璃的组成是 33 mol%的
3、Na2O 和 64mol%的 SiO2,请计算该玻璃的结构参数及非桥氧的体积分数。2.金属铝的冶炼温度为 1250,试分析是否可以用 MgO 材料做冶炼金属铝的内衬,已知有如下反应且 Mg(g)易挥发易氧化。4/3Al(l)+O2(g)=2/3Al2O3(s)Go1=-1119404+214.0T(J/mol)2Mg(g)+O2(g)=2MgO(s)Go2=-1427470+387.1T(J/mol)3.如在液相中形成边长为 a 的立方体晶核时,求出“临界核胚”立方体边长 a和G。为什么立方体的G 大于球形G?五、相图分析五、相图分析有一三元相图如图所示:1划分副三角形,标明初晶区;2标出图中
4、各条界线上温度下降方向;3判断各无变点的性质,并写出相平衡方程;4指出化合物 AmBn 的性质,高温下发生什么反应?5分析图中点 1 和 2 的析晶路线,并在图中作图进行标明。答案解析答案解析一、名词解释一、名词解释1.晶体结构(和空间点阵区别)晶体中原子(离子或分子)在三维空间的重复排列构成晶体结构。空间点阵是晶体结构的具体抽象,点阵结点位置放置具体原子(离子或分子)即构成晶体结构。2.非化学计量化合物(举例说明)实际中一些化合物不遵守定比定律,出现小数情况,即为非化学计量化合物。如TiO2 在缺氧条件下失去部分氧形成氧离子空位型非化学计量化合物 TiO2-x。3.非本征扩散由于掺入与晶体中
5、离子不等价的杂质离子而产生的掺杂点缺陷引起的扩散。二、填空题二、填空题1.粘土分别吸附 Sr2+、Mg2+、NH4+、K+这四种不同阳离子后的性能变化规律为:离子置换能力(1),泥浆的稳定性(2),泥团的滤水性(3),泥浆的流动性(4)。(请填写增大或减小)(1)减小、(2)增大、(3)减小、(4)增大2.凝聚系统的相律为:(5)。(5)F=C-P+n(或 F=C-P+2 亦可)3.镁橄榄石中 Mg2+离子的配位数是(6),占据(7)空隙,Si4+配位数是(8),占据(9)空隙。(6)6、(7)八面体、(8)4、(9)四面体4.固态反应包括界面化学反应和反应物通过产物层的扩散等过程,若化学反应
6、速率远小于扩散速率,则动力学上处于(10)范围。(10)化学反应动力学5.析晶过程包含(11)和(12)两 个过程。(11)成核、(12)长大6.在相同条件下,碳在体心立方铁中的扩散系数比在面心立方铁中的(13)。(13)大7.每增加单位的表面积时,体系自由能的增量为 (14)。(14)表面能8.随着 Na2O 的增加,熔体的黏度是(15)。(15)降低(或减小)三、简答题三、简答题1.在面心立方和体心立方中,最密排平面的米氏符号是什么?在面心立方堆积中,由(100)、(010)和(001)三个面的对角线所构成的平面是最密排面,其米氏符号为(111).(5 分)在体心立方密堆中,由(001)面
7、的对角线和 c 轴构成的平面是最密排面,其米氏符号为(110)。(5 分)2.将少量的 MgO 外加到 ZrO2中生成固溶体,试写出所有可能的缺陷反应方程及相应的固溶分子式,并说明如何鉴别其固溶体类型。答:则置换式固溶体分子式为 Zr1-xCaxO2-x 则间隙式固溶体分子式为 Zr1-x/2Ca3x/2O2 究竟形成那种固溶体,可通过计算并与实测固溶体密度对比来判定。3.简述外加剂在烧结中的作用。答:(1)外加剂与烧结主体形成固溶体(导致晶格畸变,缺陷增加,便于结构基元移动)(2)外加剂与烧结主体形成液相(液相中扩散传质阻力小,流动传质速度快)(3)外加剂与烧结主体形成化合物(抑制晶界移动速
8、率,充分排除气孔)(4)外加剂阻止多晶转变(防止体积效应)(5)外加剂起扩大烧结范围的作用(改变液相性质)ooZrZrOOVCaCaO 2oiZrZrOOCaCaCaO22 2 四、计算题四、计算题1.一种玻璃的组成是 33 mol%的 Na2O 和 64mol%的 SiO2,请计算该玻璃的结构参数及非桥氧的体积分数。解:R=(33+64*2)/64=161/64=2.52 Z=4 X=2R-Z=1.03Y=2Z-2R=2.96非桥氧的体积分数为 X/R=1.03/2.52=40.87%2.金属铝的冶炼温度为 1250,试分析是否可以用 MgO 材料做冶炼金属铝的内衬,已知有如下反应且 Mg(
9、g)易挥发易氧化。4/3Al(l)+O2(g)=2/3Al2O3(s)Go1=-1119404+214.0T(J/mol)2Mg(g)+O2(g)=2MgO(s)Go2=-1427470+387.1T(J/mol)解:4/3Al(l)+2MgO(s)=2/3Al2O3+2Mg(g)(5 分)G=308066-1731TT=1523K 时,T=44509J虽然自由能大于 0,标准状况下反应不能进行,但是由于 Mg(g)易挥发,因此反应可以向右进行,所以 MgO 不适合用作冶炼金属铝的内衬。(4 分)3.如在液相中形成边长为 a 的立方体晶核时,求出“临界核胚”立方体边长 a和G。为什么立方体的G
10、 大于球形G?解:所以立方体的G 大于球形G五、相图分析五、相图分析1划分副三角形,标出初晶区;(如图,8 分)2标出图中各条界线上温度下降方向;(如图,4 分)3判断各无变点的性质,并写出相平衡方程;(E 为低共熔点,P 为单转熔点,6 分)4指出化合物 AmBn 的性质,分解为液相和 A;(不一致熔二元化合物,4 分)5分析图中点 1 和 2 的析晶路线,并在图中作图进行标明。(如图,8 分)点 1:S 相:点 1:S 相:1A CA CAmBnAg L 相:L 相:1()LALA CPhP LAAmBnC 点 2:S 相:点 2:S 相:2A AmBnCAmBnB CAmBnAAmBnf L 相:L 相:2()LAL AAmBnLAmBnLAmBn CEcdeE LAmBnBC