《材料科学基础》期末复习考试.docx

1、材料科学基础期末复习考试安庆师范学院 2010-2011学年度第一学期期末复习考试 材料科学基础课程院系 化学化工学院 专业 材料化学 班级 姓名 学号题 号一二三四五总分得 分注意事项1、本试卷共五大题。2、考生答题时必须准确填写院系、专业、班级、姓名、学号等栏目，字迹要清楚、工整。得 分一选择题：(本大题共十小题，每小题1分，共10分，将答案填入下面表格中）123456789101、右图最可能是哪种晶体的结构（ ）A萤石结构 B尖晶石结构C钙钛矿结构 D金红石结构2.下列四个选项中，哪项不会影响填隙型固溶体的固溶度（ ） A尺 寸 B离子价 C导电性 D电负性3、下图为六方最密堆积(A3)

2、，则其每个原子的配位数为( )个。A2 B4 C8 D124、在烧结模型中，中心距缩短的双球模型适用于( )传质的烧结。A蒸发-冷凝 B溶解-沉淀 C晶格扩散 D表面扩散5、过冷熔体的结晶过程是由两步组成的，它包括( )A晶核生长和晶体生长 B晶核生长和析出晶体C析出晶体和晶体生长 D快速冷却和析出晶体 6、下列图中哪个晶胞最可能是尖晶石晶体结构（ ）7、阴离子具有立方密堆积，阳离子填满所有四面体空隙的是下列哪种结构（ ）A萤石结构 B反萤石结构C尖晶石结构 D反尖晶石结构8、下列缺陷中属于线缺陷的是( )A位错 B晶界C层错 D空位9、当硅氧四面体被共用的顶点数S=4时，其形成的结构为（ ）

3、 A岛状结构 B链状结构 C层状结构 D骨架结构10、下图中，高温熔体M缓慢析晶将在（ ）点结束。AK点 BP点CE点 DD点得 分得 分二、填空题（本大题共13小题，共27分）1、烧结是一个 过程（1 分）， （1分）是推动烧结进行的基本动力。2、在一定的热力学条件下，系统虽未处于最低能量状态，却处于一种可以较长时间存在的状态，称为 （1分）。3、晶体产生Fenkel缺陷时，晶体体积 （1分），晶体密度 （1分）；而有Schottky缺陷时，晶体体积 （1分）,晶体密度 （1分）。4、关于玻璃结构的两个重要学说是 （1分）和 （1分）。5、 （1分）是指晶体中原子或分子的排列情况，由空间点阵

4、+结构基元构成的。6、依据 （1分）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 （1分）晶系、单斜晶系、 （1分）晶系、三方晶系、正方晶系、六方晶系和 （1分）晶系。7、扩散的基本推动力是 （1分），一般情况下以 （1分）等形式（列出一种即可）表现出来，扩散常伴随着物质的 （1分）。8、晶面族是指 （1分）的一组晶面，同一晶面族中，不同晶面的指数的 （1分）相同，只是 （1分）不同。9、向MgO、沸石、TiO2、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 （1分）。10、烧结过程可以分为 （1分）三个阶段，在烧结的中后期，与烧结同时进行的过程是

5、（1分）。11、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 （1分）。12、从熔体结构角度，估计长石、辉石(MgOSiO2)、镁橄榄石三种矿物的高温熔体表面张力大小顺序 （1分）。13、刃型位错的柏氏矢量与位错线呈 （1分）关系，而螺位错两者呈 （1分）关系。得 分三、简答题（本大题共4小题，共31分）1、（6分）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； （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Na

6、2O结构在（001）面上的投影图。2、（选做一）TiO2掺入到Nb2O3中，请写出二个合理的方程，写出固溶体的化学式，并判断可能成立的方程是哪一种？（5分） （选做二） (1)写出下列缺陷反应式（5分+5附加分）： CaCl2溶人NaC1中形成空位型固溶体，并写出固溶体的化学式； 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？ （选做三）写出下列缺陷方应方程式。（5分）TiO2加入到A12O3中（写出两种）； NaCl形成肖脱基缺陷。3、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分）4、熔体结晶时（1

7、0分）：(1) 讨论温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？得 分四、计算、作图及问答题（本大题共4小题，共32分）1、In具有四方结构，其相对原子质量Ar=114.82，原子半径r=0.1625nm，晶格常数a=0.3252，c=0.4946nm，密度=7.286g/cm3，试问In的单位晶胞内有多少个原子？In的致密度（空间占有率）为多少？（10分）2、（选做一）作图表示立方晶体的（12）、（02）晶面及02、11晶向。（6分） （选做二）画出立方晶系中的（3）晶面和13晶向。（6分）3、(1)MgO晶体中，肖脱基缺陷的生成能为6eV，计算在25和160

8、0时热缺陷的浓度。(2)如果MgO晶体中，含有百万分之一摩尔的A12O3杂质，则在1600时，MgO晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势，说明原因。（10分）4、（选做一）如图A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题（24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；（6分）2）判断化合物F、G、H 的性质；（3分）3）写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；（6分）4）写出组成点M1在完全平衡条件下的冷却结晶过程；（6分）5）写出组成点M2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；写出完全平衡条件下进行冷却，结晶结束时各物质的百

9、分含量（用线段比表示）。（3分）（选做二）下图是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列各题：（26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；（9分）2）判断化合物D、M的性质；（3分）3）写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；（4分）4）写出组成点G在完全平衡条件下的冷却结晶过程；（5分）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）。（5分）安庆师范学院2010-2011学年度第一学期期末复习考试材料科学基础课程参考答案及评分标准一、选择题 (共1

10、0题，每题2分，共20分)12345678910CCDBAD BA DC二、填空题 (共10题，共27分)1.自发的不可逆， 系统表面能降低；2.介稳态；3.不变，不变，变大，变小；4.无规网络学说，微晶学说；5. 晶体结构。6.晶胞参数，三斜，正交（斜方），立方。7. 化学位梯度，浓度梯度的，定向迁移。8. 原子排列状况相同但位向不同，数字、数序和正负号不同。9. 沸石萤石TiO2MgO。10. 烧结初期、烧结中期和烧结后期，再结晶和晶粒长大。11. 是，固体质点不能自由移动。12. 镁橄榄石辉石长石。13. 垂直 平行。三、简答题( 共4题，每题5分，共20分 )1、（1）4；（2）O2-

11、离子做面心立方密堆积，Na+填全部四面体空隙；（3）=4CN O2-=8 NaO4ONa8；（4）O2-电价饱和，因为O2-的电价=（Na+的电价/Na+的配位数）O2的配位数；（5）2、（选做一）3TiO23TiNb+VNb+6OO 2TiO22TiNb+Oi+3OONb2-4/3xTixO3 可能成立 Nb2-xTixO3-x/2（选做二）（1）CaCl2VNa+2ClCl+CaNa(2分) NaC1-2xCaxCl(1分)（2）OVNa +VCl(2分)（3）一是因为晶体中的间隙位置有限，二是因为间隙质点超过一定的限度会不破坏晶体结构的稳定性。（选做三）1）（2分） （2分） 2）（1分

12、）3、SiO4为基本结构单元，四面体组成形状不规则大小不同的聚合力子团，络阴离子团之间依靠金属离子连接。（4分）；从Na2OSiO2系统出发，随引入B2O3量的增加， BO3与游离氧结合，转变为BO4，使断裂的网络重新连接，系统粘度增加（3分）；继续引入B2O3，B2O3以层状或链状的BO3存在，系统的粘度降低（3分）。4、（1）如右图，I表示核化速率，u表示晶化速率（5分）；（2）在阴影部分以外的温度对形成玻璃有利，因为此时核化速率与晶化速率都较小或只存在一种情况（5分）。四、计算、作图及问答题（本大题共4小题，共32分）1. 故In的单位晶胞中有2个原子。2.作图如下（选做一）图略（选做二

13、）图略3. 解:（1）根据热缺陷浓度公式 n/N=exp(-E/2RT)，E=6eV=61.60210-19=9.61210-19J,T=298k：n/N=1.9210-51，T=1873k：n/N=8.010-9；（2）在MgO中加入百万分之一的AL2O3，AL2O32ALMg + VMg + 3OO，AL2O3= 10-6，杂质缺陷=310-6/2=1.510-6，比较可知，杂质缺陷占优。4.(选做一) 1）见图；（6分） 2）G，一致熔融二元化合物； F，不一致熔融二元化合物；H，不一致熔融三元化合物 （3分）3）E1，单转熔点， E2，低共熔点， E3，低共熔点， E4，单转熔点， E

14、5，单转熔点， E6，多晶转变点，（6分）4） L： (结晶结束)（B消失）（4分） S： （产物A+F+H）（2分）5）E2温度，M2点所在温度；过M2点做副三角形CGH的 两条边GH、GC的平行线M2X、M2Y，C%=YH/HC100%， H%=CX/HC100%，G%=XY/HC100%。（4分）（3分）。选做二解：1)见图，副三角形3分，界线性质2分，界线上温度降低方向4分；2)D，一致熔融二元化合物，高温稳定、低温分解；(2分) M，不一致熔融三元化合物；（1分）3)（4分）E1，单转熔点，E2，低共熔点，E3，单转熔点，E4，过渡点，4)（4分）液相点移动路程 (结晶结束)固相点移动路程 （产物C+B+M）5)E2温度（1分），H点所在温度（1分）；过H点做副三角形BCM的两条边CM、BM的平行线HH1、HH2，C%=BH2/BC100%，B%=CH1/BC100%，C%=H1H2/BC100%（3分）。