13无机材料科学基础试题

2015-2016学年无机材料科学基础试题一、填空（每空0.5分，共10分）1.晶体的基本性质主要有结晶均一性、、、、。2.在空间点阵中，分布在同一直线上的结点构成一个。联合分布在同一平面的结点即构成一个。3.a=b≠c，α=β=γ=90°的晶体属晶系。4.晶体的热缺陷有和，热缺陷浓度与温度的关系式。5.在玻璃形成过程中，为避免析晶所必须的冷却速率的确定采用的方法。6.b与位错线的位错称为刃位错，b与位错线的位错称为螺位错。7.玻璃形成的热力学中，熔融体三种冷却途径、、。8.固体表面的特征：、场。9.扩散的一般推动力10.晶核形成过程是析晶第一步，它分为和两类。二、选择（每题2分，共10分)1.硅酸盐玻璃的结构是以硅氧四面体为结构单元形成的（）的聚集体。A、近程有序，远程无序B、近程无序，远程无序C、近程无序，远程有序2.依据等径球体的堆积原理得出，六方密堆积的堆积系数（）体心立方堆积的堆积系数。A、大于B、小于C、等于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、Ds﹥Dg﹥DbB、Ds﹥Db﹥DgC、Db﹥Ds﹥Dg4.晶体结构中一切对称要素的集合称为（）。A、对称型B、点群C、空间群5.原子进入晶体中正常节点之间的位置，称为（）A、杂质原子B、空位C、填隙原子三、名词解释（每题4分，共20分）1.硅酸盐的晶体结构：2.玻璃的通性：3.界面行为：4.影响析晶能力的因素：5.影响固相反应的因素：四、论述题（每题6分，共12分）1.影响扩散的因素2.相变过程的推动力是什么？它的影响因素有哪几个？五、写出下列缺陷反应式：（每题4分，共12分）(1)MgCl2固溶在LiCl晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS)(2)SrO固溶在Li2O晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS)(3)Al2O3固溶在MgO晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS)六、相图分析(共20分)下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）；见图（3分）(3)指出无变量点的性质（E、F、G）；（3分）(4)分析点M1，M2的结晶路程；（6分）(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。七、计算题（共16分）试计算等径球六方最紧密堆积的空隙率为多少？答案一、填空1.各向异性、自限性、对称性、对称性2.行列,面网3.四方4.弗伦克尔缺陷和肖特基缺陷、n/N=exp（-∆Gf/2kT）。5.绘制3T曲线6.b与位错线的位错称为刃位错，b与位错线的位错称为螺位错。7.结晶化、玻璃化、分相8.固体表面的不均一性、固体表面力场9.化学位梯度11.均匀成核和非均匀成核三、选择（每题2分，共10分)AAACC三、名词解释（每题4分，共20分）1.岛状结构组群状结构链状结构层状结构架状结构2.各向同性介稳性熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性熔融态向玻璃态转化时物理、化学性质随温度变化的连续性。3.弯曲表面效应润湿与粘附吸附与表面改性4.熔体的组成熔体的结构界面情况外加剂。5.反应物化学组成与结构反应物颗粒尺寸与分布，反应温度、压力与气氛，矿化剂与其他的影响。四、论述题（每题6分，共12分）3.影响扩散的因素化学键：共价键方向性限制不利于间隙扩散，空位扩散为主。金属键离子键以空位扩散为主，间隙离子较小是以间隙扩散为主。缺陷：缺陷部分会成为质点扩散的快速通道，有利于扩散。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。杂质：杂质与介质形成化合物降低扩散速率，杂质与空间缔合有利扩散。杂质含量大本征扩散和非本征扩散的温度转折点升高。扩散物质的性质和扩散介质的结构：扩散质点和介质的性质差异大于扩散。4.相变过程的推动力是什么？它的影响因素有哪几个？相变过程的推动力是相变过程前后自由能的差值—过程自发进行PTG≤0—过程达到平衡影响因素：1.温度条件：相平衡理论温度与实际温度之差即为该相变过程的推动力。2.压力与浓度条件：相变时系统温度、浓度和压力与相平衡时温度、浓度和压力之差值。五、写出下列缺陷反应式：（每题4分，共12分）(1)ClLiLiLiClClVMgSMgCl2)(.2(2)OLiLiOLiOVSrSOSr.2)((3)OMgMgMgOOVAlSOAl32)(.32六、相图分析(共20分)(1)不一致熔融三元化合物，因其组成点不在其初晶区内。（2分）(2)见图（3分）(3)E：单转熔点F：低共溶点G：单转熔点（4）如图（5）M2点液相刚到结晶结束点时存在C、D、液相LL%=fM2/FfC%=（FM2/Ff）（Df/DC）D%=（FM2/Ff）（Cf/DC）（3分）结晶结束后存在A、D、C，各相的含量过M2点作平行线或用双线法求得，C%=AgD%=ghA%=Ch七、计算题（共16分）解：（1）取晶胞（1分）2)找晶胞常数与球体半径的关系设球体半径为R，则底边长为2R=a底面积s=底面六方形面积=六个小三角形面积之和=(6×2R×√3R)/2=6√3R2晶胞高度C=2×四面体的高度=2×[（2R）2-（2/3√3R）2]1/2=2×2/3×61/2×R=4/3×61/2×R（6分）3)求球体总体积（一个晶胞中含有几个球的计算方法）。V球=［底心球个数2×1/2+角顶球个数（6×2）×1/6+体内球个数3］×4/3πR3=(1+2+3)×4/3πR3=8πR3。（3分）4）求晶胞体积V晶=S×C=6×31/2×R2×4/3×61/2×R=24×21/2×R3（3分）5)求百分数：空间利用率即堆积率=V球/V晶=8πR3/（24×21/2×R3）=π/[3×21/2]=74.02%（3分）