《材料科学基础》题型分类

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1、名词解释：1. 配位数：晶体结构中与一个离子直接相邻的异号离子数。(晶 体结构中，正离子周围负离子数，负离子周围离子数)2. 玻璃体：是硅酸熔体过冷却形成的无机非晶态固体。3. 弗伦克尔缺陷：当晶体热振动时，一些能量足够大的原子离开 平衡位置而挤到晶格点的间隙中，形成间隙原子，而原来位置 上形成空位，这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。4. 凝聚系统：系统中固液相产生的蒸气压与大气压相比可以忽 略，只考虑液、固相参与相平衡。5. 肖特基缺陷：如果正常格点上原子，热起伏后获得能量离开平 衡位置，跃迁到晶体的表面，在原正常格点上留下空位，这种 缺陷称为肖特基缺陷。6. 同质多晶:同一化学物质具有多种不同晶型

2、现象。7. 晶子学说：玻璃由无数“晶子”组成，“晶子”的化学性质取 决于玻璃化学组成。“晶子”不同于一般微晶，而是带有晶格 变形的有序区域，在“晶子”中心质点排列较有规律，愈远离 中心则变形愈大。“晶子”分散在无定形介质中，从“晶子” 部分到无定形部分的过渡是逐步完成的，两者无明显界限。晶 子学说核心是结构不均匀性及近程有序性。8.无规则网络学说：凡是成为玻璃态的物质与相应的晶体结构一 样，也是由一个三度空间网络所构成。这种网络是由离子多面 体构筑起来。晶体结构网是由多面体无数次有规律重复构成， 而玻璃中结构多面体的重复没有规律性。9. 非均匀成核：借助于成核基体作为成核中心成核过程。 均匀成

3、核：晶核从均匀的单相熔体中产生概率处处相同。10. 正尖晶石与反尖晶石：通式AB204，结构中八面体之间是共棱相连，八面体与四面体之间是共顶相连。当二价阳离子填充于 1/8四面体空隙，三价阳离子分布在1/2八面体空隙的尖晶石 为正尖晶石；当二价阳离子填充于八面体空隙，而三价阳离子 分布在1/2四面体空隙中，别一半在八面体空隙中的尖晶石为 反尖晶石。11. 自扩散：一种原子通过由该原子组成的晶体的扩散。 互扩散：两种或两种以上的原子或离子同时参与的扩散。12. 非均匀成核：借助于成核基体作为成核中心的成核过程。 均匀成核：晶核从均匀的单相熔体中产生的概率处处相同。13. 亚稳区；理论上应发生想变

4、而实际上不能发生想变的区域14. 网络形成体；能够单独形成玻璃的一类氧化物15. 网络变性体；不能变成玻璃但能改变网络结构，从而使玻璃性 质改变的一类氧化物16. 中间体；起作用介于形成体与变性体之间填空题：1. 二元系统相图中界线表示两相平衡无变量点表示三相平。2. 三元凝聚系统相图中，当P=1时，F=33. 离子晶体结构中，正负离子半径比决定了配位数4. 玻璃结构参数中，X是指非桥氧，Y是指桥氧，Z是指 氧总数，R是指氧总数与网络形成休之比值。5. 依互溶度大小，固溶体分有限固溶体和无限固溶体。三元 凝聚系统相图中，当P=2时，F= 2,当F=0时，P= 4。6. 随温度的升高，熔体的粘度

5、将降低而表面张力将减小&符号中，VNa中V是指空位，Na是指质点位置。9. 二兀系统相图中，横座标表示组成，纵座标表示温度。10. 在熔体析晶过程中，均匀成核位垒比非均匀成核位垒高11. 不论是何种玻璃形成温度T对应的粘度为捋4312. 若在固相反应中包括化学反应、扩散反应等多项环节， 而其中物质的化学反应速率较其它的各环节都慢得多，那么整 体反应速率将几乎受控于化学反应速率13. 杨德尔方程在反应A：初期的正确性在许多固相反应14. 在萤石结构中，Ca2+的配位数为8四 问答题1. 影响粘土可塑性的因素有哪些？生产上可以采用什么措施来 提高或降低粘土的可塑性以满足成型工艺的需要？ 答：影响因

6、素： 1)含水量 2)电解质3)颗粒大小4)黏土的矿物组成 5)泥料处理工艺 6)腐殖质含量，添加剂。工艺 措施：泥料经过真空练泥排除气体；经过一定时间陈腐使水 分均匀；适宜的腐殖质含量；添加塑化剂等方法提高瘠性物 料的塑化。2. 试用实验方法鉴别晶体Sio2、SiO2玻璃、硅胶和SiO2熔 体。它们的结构有什么不同？答：利用X射线检测。晶体SiO2:质点在三维空间做有规律 的排列，各向异性。SiO2熔体：内部结构为架状，近程有 序，远程无序。SiO2玻璃：各向同性。硅胶：疏松多孔。3. 影响湿润的因素有那些？答：固体表面粗糙度。当真实 接触角小于90芳时，粗糙度越大，表面接触角越小，就越 容

7、易湿润；当真实接触角大于90度，则粗糙度越大，越不 利于湿润。吸附膜。吸附膜的存在使接触角增大，起着 阻碍作用, 不利于铺展。1什么是亚稳分解和旋节分解？试从成分、形貌、有序性、 界面、能量、扩散方向及所需时间等方面进行对比。 答：亚稳分解亦称成核-生长分解，通过成核与生长过程进行相变。该过程需要活化能。旋节分解是由于组成起伏引起的 热力学上的不稳定性而产生的。2用Na2CO3和Na2SiO3分别稀释同一种粘士泥浆，试比较电 解质加入量相同时，两种泥浆的流动性、注浆速率、触变性和 坯体致密度有何差别？答：加Na2CO3的泥浆注浆速率和触变性大，加Na2SiO3的泥 浆流动性和坯体致密度大。3影

8、响烧结的因素有哪些？最易控制的因素是哪几个？ 答：1)原始粉料的粒度，2)外加剂的作用，3)烧结温度 和保温时间，4)盐类的选择及其煅烧条件，5)气氛的影响， 6)成型压力的影响，7)烧结外压力的影响。最易控制的因 素:原始粉料的粒度，烧结温度和保温时间。4氧化铝瓷件中需要被银，已知1000C时Y (Al2O3 (S)=1.023X10-3N/m, Y (Ag (L)=0.92X10-3N/m问液态银能否湿润氧化 铝瓷件表面？用什么方法改善它们之间的湿润性？解：由于 Y SV= Y SL+ Y LVcos 9/.cos 0 = -0.84/.0 =14790/液态银不能湿润氧化铝瓷件表面，但可

9、以通过降低Ysl使其小于YSV，从而达到湿润的目的。方法：加入一些金属降低ysl。必须现将陶瓷表面磨平并抛光。保持陶瓷 表面清洁，去除吸附膜5. MgO具有NaCl结构。根据02-半径为0.140nm和Mg2+半径 为0.072nm，计算球状离子所占据的体积分数和计算MgO的密 度。并说明为什么其体积分数小于74. 05%？解：在MgO晶体中，正负离子直接相.a0=2(r+r-)=0.424(nm)体 积分数=4 X (4n /3) X (0.143+0.0723)/0.4243=68.52%密度 =4X(24.3+16)/6.0231023(0.424107)3=3.511(g/cm3)Mg

10、O体积分数小于 74.05%，原因 r+/r=0.072/0.14=0.42350.414, 正负离子紧密接触，而负离子之间不直接接触，即正离子将负 离子形成的八面体空隙撑开了，负离子不再是紧密堆积，所以 其体积分数小于等径球体紧密堆积的体积分数74. 05%。1试述固溶体的特点及影响置换型固溶体的固溶度的条件。答：特点：1)单一均匀相；2)晶体的结构类型仍保持基质结 构特点；3)两组分的组成可在一定范围内变化，其性质随 组成呈线性变化。条件：1)离子尺寸(15的规律)；2) 晶体的结构类型；3)离子的电价影响；4)电负性。2什么是二次再结晶？试述控制二次再结晶的途径。、 答：二次再结晶：是个

11、别晶粒异常生长，大晶粒界面上有应力 存在，气孔被包裹到晶粒的内部。控制途径：控制起始物料 颗粒的大小和均匀性，控制烧结温度和保温时间，控制成型 压力，引入添加剂抑制晶界的生长等。3在粘土-水系统中，有哪几种形式的水存在？其在粘土胶团周 围的分布如何？ 答：水在粘土胶粒的周围随着距离增大结合力的减弱而分成牢 固结合水、疏松结合水和自由水，粘土颗粒吸附着完全定向 的水分子层和水化阳离子，这部分与胶核形成一个整体，一 起在介质中移动，其中的水称为牢固结合水，在牢固结合水 周围一部分定向程度较差的水称疏松结合水，不能和粘土胶 粒一起移动，在其之外的为自由水。5非化学计量氧化物TiO2的制备强烈依赖于氧

12、分压和温度：2-x（a）试列出其缺陷反应式。（b求其缺陷浓度表达式。 解：非化学计量氧化物TiO2，其晶格缺陷属于负离子缺位而2-x使金属离子过剩的类型（a缺陷反应式为2Ti t.-1/2O”一io懐2TiTi +V o.+3Oo 0。一2e，+O（b 缺陷浓度表达式V 1试从扩散介质的结构、性质、晶粒尺寸、扩散物浓度、杂质 分析影响扩散的因素？答：1）晶体组成的复杂性，2）化学键 的影响，3）结构缺陷的影响，4）温度与杂质的影响。4试用图例说明过冷度对核化、晶化速率、析晶范围、析晶数 量和晶粒尺寸等的影响？答：1）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与生

13、长 速率。2）成核速率与晶体生长速率两曲线的重叠区通常称 为”析晶区”。在这一区域，两速率数值均较大，最有利于析 晶。3）高温亚稳区表示理论上可析晶，但实际不析晶的区 域，低温亚稳区不析晶，只生成 玻璃相。4）若两曲线重合面积大， 析晶区宽则可用控制过冷度大小 来获得数量和尺寸不等的晶体， 其过冷度大，控制在成核速率 较大处析晶，则往往容易获得 晶粒多而尺寸小的细晶，若过 冷度小，控制在生长速率较大 处析晶则容易获得晶粒少而大的粗晶。5.非化学计量氧化物TiO2的制备强烈依赖于氧分压和温度： （a）试列出其缺陷反应式。（b）求其缺陷浓度表达式。解：非化学计量氧化物TiO2-x，其晶格缺陷属于负

14、离子缺位而 使金属离子过剩的类型。（a）缺陷反应式为：2Ti T. - O2 f-2+3OO0。一+2e，+02 f*（b）缺陷浓度表达式：V试述晶体结构中点缺陷的类型。以通用的表示法写出晶体中各 种点缺陷的表示符号。试举例写出CaCI2中Ca2+置换KCI中K+ 或进入到KCI间隙中去的两种点缺陷反应表示式。解：晶体结构中的点缺陷类型共分：间隙原子、空位和杂 质原子等三种。在MX晶体中，间隙原子的表示符号为M或 X；空位缺陷的表示符号为：VM或VX。如果进入MX晶体的 杂质原子是A,则其表示符号可写成：Am或AX （取代式）以 及A.（间隙式）。当CaCl2中Ca2+置换KC1中K+而出现点

15、缺 陷，其缺陷反应式如下：CaC12+2ClClCaC12中Ca2+进入到KC1间隙中而形成点缺陷的反应式 为：CaC12+2 +2C1C1对某晶体的缺陷测定生成能为84KJ/mol，计算该晶体在1000K 和1500K时的缺陷浓度。解：根据热缺陷浓度公式：exp （-） 由题意 G=84KJ/mo1=84000J/mo1 则 exp） R=8.314J/mo1 K当 TjlOOOK 时，exp （） = exp=6.4X10-3 当 T：=1500K 时，exp （） = exp=3.45X 10-2 试写出在下列二种情况，生成什么缺陷？缺陷浓度是多少？（a）在Al2O3中，添加0.01mol%的Cr2O3,生成淡红宝石 在Al2O3中，添加0.5mol%的NiO,生成黄宝石？ 解：在A12O3中，添加O.Olmol%的Cr2O3，生成淡红宝石的缺陷 反应式为：Cr2O3 ,.生成置换式杂质原子点缺陷。其缺陷浓度为：0.01%X0.4= 0.004%=4X10-3% （b）当添加 0.5mo1%的 NiO 在 A1R 中，生 成黄宝石的缺陷反应式为：2NiO+2O生成置换式的空位点 缺陷。其缺陷浓度为：0.5%X0.6 = 0.3%（a）在MgO晶体中，肖特基缺陷的生成能为6ev,计算在 25C和1600C时热缺陷的浓度。（b）如果MgO晶体中，含有 百万分