最新武汉理工大学考研习题及答案材料科学基础科目Word下载.docx
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（2）各液相面下降的陡势如何?
那一个最陡?
那一个最平坦?
（3）指出组成为65％A，15％B，20％C的系统的相组成点，此系统在什么温度下开始结晶?
结晶过程怎样?
（表明液、固相组成点的变化及结晶过程各阶段中发生的变化过程）。
（4）计算第一次析晶过程析出晶相的百分数是多少?
第二次析晶过程结束时，系统的相组成如何?
结晶结束时系统的相组成又如何?
8．图（3）为生成二个一致熔融二元化合物的三元系统，据图回答下列问题：
（1）可将其划分为几个简单的三元系统?
（2）标出图中各边界及相区界线上温度下降方向，
（3）判断各无变量点的性质，并将它们的平衡特征式子表示出来。
9．图（４）是生成一致熔融二元化合物（BC）的三元系统投影图。
设有组成为：
A：
35％，B：
35％，C：
30％的熔体，试确定其在图中的位置。
冷却时该熔体在何温度下开始析出晶体。
10．如图（5）A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：
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；
2．判断化合物D、M的性质；
3．写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；
4．写出组成点G在完全平衡条件下的冷却结晶过程；
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）。
11．根据图（6）回答下列问题：
（1）说明化合物S1、S2的性质；
（2）在图中划分分三元系统及用箭头指示出各界线的温度下降方向及性质；
（3）指出各无变点的性质并写出各点的平衡关系；
（4）写出1、3组成的熔体的冷却结晶过程（表明液、固相组成点的变化及结晶过程各阶段系统中发生的变化过程）。
并总结判断结晶产物和结晶过程结束点的规律；
（5）计算熔体l结晶结束时各相百分含量，若在第三次结晶过程开始前将其急冷却（这时液相凝固成为玻璃相）各相的百分含量又如何?
（用线段表示即可）；
（6）加热组成2的三元混合物将于哪一点温度开始出现液相?
在该温度下生成的最大液相量是多少?
在什么温度下完全熔融?
写出它的加热过程。
12．下图为具有化合物生成的三元系统相图，根据此三元系统相图解答下列问题
（1）判断各化合物的性质；
（2）用箭头表示相区界线温度变化方向及界线性质；
（3）划分副三角形，并写出各三元无变量点的平衡过程及性质；
（4）用规范化写法写出M点对应组分的平衡结晶过程；
（5）N点对应的三元组成点加热时在那一点温度下开始出现？
哪一点温度下完全熔化？
13．根据图（7）回答下列问题：
（1）用箭头标出各界线的温度下降方向及性质；
（2）指出各无变点的性质，并写出其平衡关系；
（3）写出熔体M的结晶过程，说明液相离开R点的原因；
（4）画出AB、BC二元系统相图。
14．比较各种三元无变量点（低共熔点，双升点，双降点，过渡点和多晶转变点）的特点。
写出它们的相平衡关系。
15．对课本的MgO-Al2O3-Si02系统和K2O—Al2O3-SiO2系统相图划分副三角形。
16．参看CaO-Al2O3-Si02系统相图，回答下列问题：
（1）组成为66％CaO，26％Si02，8％Al2O3，即书中3点的水泥配料将于什么温度开始出现液相?
这时生成的最大液相量是多少（根据详6图CaO-C2S-C12A4部分系统计算）。
（2）为了得到较高的C2S含量，题
（1）组成的水泥烧成后急冷好，还是缓冷让其充分结晶好?
（3）欲得到题
（1）组成的水泥，若只用高岭土和石灰石（Al2O3·
2Si02·
2H20和CaCO3）配料，能否得到该水泥的组成点?
为什么?
若不能，需要加入何种原料?
并计算出所需各种原料的百分含量。
17．根据Na2O-CaO-SiO2系统相图回答：
（1）组成为13％Na2O，13％CaO，74％SiO2玻璃配合料将于什么温度熔化?
在什么温度完全熔融?
（2）上面组成的玻璃，当加热到1050℃，1000℃，900℃，800℃时，可能会析出什么晶体?
（3）NC2S6晶体加热时是否会不一致熔化?
分解出什么晶体，熔化温度如何?
18．在陶瓷生产中一般出现35％液相就足以使瓷坯玻化。
而当液相达到45％时，将使瓷坯变形，成为过烧。
根据课本MgO-Al2O3-SiO2具体计算含10％偏高岭，90％偏滑石的配料的烧成温度范围。
19．计算含50％高岭石，30％长石，20％石英的一个瓷器配方在1250℃烧成达到平衡时的相组成及各相的相对量。
20．根据课本图K20-Al2O3-SiO2系统相图。
如果要使瓷器中仅含有40％莫来石晶相及60％的玻璃相、原料中应含K2O若干?
若仅从长石石中获得，K2O原料中长石的配比应是多少?
21．高铝水泥的配料通常选择在CA相区范围内，生产时常烧至熔融后冷却制得，高铝水泥主要矿物CA，而C2AS没有水硬性，因此希望水泥中不含C2AS。
这样在CA相区内应取什么范围的配料才好，为什么（注意生产时不可能完全平衡．而会出现独立结晶过程）?
复习提纲
（1）基本概念：
相图、自由度、组元数与独立组元数、吉布斯向律、杠杆规则、初晶区规则、三角形规则、背向线规则、切线规则；
（2）掌握相图的表示方法，包括单元系统相图、二元系统相图、三元系统相图；
对于单元系统相图，要求掌握点、线、区间的性质，会写无变量点的平衡式子；
对于二元系统相图，要求掌握点、线、区间的性质，会写无变量点的平衡式子，掌握冷却结晶过程的分析以及过程量的计算；
对于三元系统相图，要求掌握点、线、区间的性质，会写无变量点的平衡式子，掌握冷却结晶过程的分析以及过程量的计算。
图
（1）
图
（2）
图（3）
图（4）
图（5）
图（6）
图（7）
图（8）
6
1．解释并区分下列概念：
（1）稳定扩散与不稳定扩散；
（2）本征扩散与非本征扩散；
（3）自扩散与互扩散；
（4）扩散系数与扩散通量。
2．浓度差会引起扩散，扩散是否总是从高浓度处向低浓度处进行?
3．当锌向铜内扩散时，已知在x点处锌的含量为2.5×
1017个锌原子/cm3，300℃时每分钟每mm2要扩散60个锌原子，求与x点相距2mm处锌原子的浓度。
（已知锌在铜内的扩散体系中D0=0.34×
10-14m2／s；
Q=4.5kcal／mol）
4．在钢棒的表面，每20个铁的晶胞中含有一个碳原子，在离表面1mm处每30个铁的晶胞中含有一个碳原子，知铁为面心立方结构（a=0.365nm）,1000℃时碳的扩散系数为3×
10-1m2／s，求每分钟内因扩散通过单位晶胞的碳原子数是多少?
5．在恒定源条件下820℃时，刚经1小时的渗碳，可得到一定厚度的表面渗碳层，若在同样条件下，要得到两倍厚度的渗碳层需要几个小时?
6．在不稳定扩散条件下800oC时，在钢中渗碳100分钟可得到合适厚度的渗碳层，若在1000oC时要得到同样厚度的渗碳层，需要多少时间（D0=2.4×
10-12m2／sec；
D1000℃=3×
10-11m2／sec）?
7．在制造硅半导体器体中，常使硼扩散到硅单晶中，若在1600K温度下，保持硼在硅单晶表面的浓度恒定（恒定源半无限扩散），要求距表面10-3cm深度处硼的浓度是表面浓度的一半，问需要多长时间（已知D1600℃=8×
10-12cm2/sec；
当
时，
）？
8．Zn2+在ZnS中扩散时，563℃时的扩散系数为3×
10-14cm2/sec;
450℃时的扩散系数为1.0×
10-14cm2/sec，求：
（1）扩散的活化能和D0；
（2）750℃时的扩散系数。
9．实验册的不同温度下碳在钛中的扩散系数分别为2×
10-9cm2/s（736℃）、5×
10-9cm2/s（782℃）、1.3×
10-8cm2/s（838℃）。
（a）请判断该实验结果是否符合
，
（b）请计算扩散活化能（J/mol℃），并求出在500℃时碳的扩散系数。
10．在某种材料中,某种粒子的晶界扩散系数与体积扩散系数分别为Dgb=2.00×
10-10exp（-19100/T）和Dv=1.00×
10-4exp（-38200/T），是求晶界扩散系数和体积扩散系数分别在什么温度范围内占优势？
11．假定碳在α-Fe（体心立方）和γ-Fe（面心立方）中的扩散系数分别为：
Dα=0.0079exp[-83600（J/mol/RT）cm2/sec；
Dγ=0.21exp[-141284（J/mol/RT）cm2/ssec
计算800?
C时各自的扩散系数并解释其差别。
12．MgO、Ca、PeO均具NaCl结构，在各晶体中它们的阳离子扩散活化能分别为：
Na+在NaCI中为41Kcal／mol、Mg2+在MgO中为83Kcal／mol、Ca2+在CaO中为77Kcal／mol、Fe3+在FeO中为23Kcal／mol，试解释这种差异的原因。
13．试分析离子晶体中,阴离子扩散系数－般都小于阳离子扩散系数的原因?
14．试从结构和能量的观点解释为什么D表面>
D晶面>
D晶内
复习提纲
（1）基本概念：
扩散、扩散的本质、扩散的结果，扩散动力，正扩散和负扩散，自扩散和互扩散极其特点，扩散通量，稳定扩散和非稳定扩散，无序扩散及特点。
（2）固体扩散的微观机构有哪几种，哪些是实际存在的，为什么？
•
菲克第一定律和菲克第二定律的一维表达式，各自的物理意义是什么，会运用菲克第一定律和菲克第二定律解决实际问题。
（3）无序扩散系数D=1/6×
qd2中，d和q的物理意义；
通过分析影响q的因素以及以体心立方晶体为例，得出无序扩散系数的数学表达式Dr=αa02Ndγ，由此得出空位扩散系数的表达式Dv=αa02γ0exp[（ΔS*+ΔSf）/R]exp[-（ΔH*+ΔHf）/RT]，再进一步得出空位扩散系数的宏观表达式D=D0exp（-Q/RT）。
（4）自扩散系数D*=fDr。
（5）间隙扩散系数的表达式。
（6）一个扩散系统中，扩散系数与温度的关系（D——1/T），为什么？
（7）克肯达尔效应得含义及其应用意义。
（8）分析影响扩散系数的因素。
7
1．什么叫相变？
按照机理来划分，可分为哪些机理?
2．马氏体相变具有什么特征？
它和成核－生成机理有何差别?
3．当一种纯液体过冷到平衡凝固温度（T0）以下时：
，固相与液相间的自由焓差越来越负。
试证明在温度T0附近随温度变化的关系近似地为：
4．在纯液体平衡凝固温度T0以下，△Gr*临界相变势垒随温度下降而减小，于是有一个使热起伏活化因子exp（-△Gr*/KT）为极大值的温度。
试证明当T=T0/3时，exp（-△Gr*/KT）有极大植。
5．为什么在成核一生成机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变?
什么情况下需过冷，什么情况下需过热。
6．何谓均匀成核?
何谓不均匀成核?
晶核剂对熔体结晶过程的临界晶核半径r*有何影响?
7．在不均匀成核的情况下，相变活化能与表面张力有关，试讨论不均匀成核的活化能△Gr*与接触角θ的关系，并证明当θ=90。
时，△Gr*是均匀成核活化能的一半。
8．铁的原子量为55.84，密度为7.32克/cm3，熔点为1593℃，熔化热为2750卡／克原子，固液界面能为204尔格/cm2，试求在过冷度为10℃、100℃时的临界晶核大小并估计这些晶核分别由多少个晶胞所组成（已知铁为体心立方晶格，晶格常数a=3.05?
）
9．熔体析晶过程在1000℃时，单位体积自由熔变化△GV=100cal/cm3；
在900℃时是500cal／cm3。
设固－液界面能γSL=500erg/cm2，求：
（1）在900℃和1000℃时的，临界晶核半径；
（2）在900℃和1000℃时进行相变所需的能量．
10．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ΔG*。
为什么立方体的ΔG*大于球形ΔG*?
11．铜的熔点Tm＝1385k，在过冷度△T=0.2Tm的温度下，通过均相成核得到晶体铜。
计算这温度下的临界核胚半径及临界核胚的原子数。
（?
H=1628×
107尔格/cm3、γ=177尔格/cm2，设铜为面心立方晶体，a=3.615?
）
12．如下图为晶核的半径r与△G间的关系，现有不同温度的三条曲线，请指出哪条温度最高?
哪条温度最低?
你的根据是什么？
13．什么叫斯宾那多分解?
它和成核－生成机理有何差别?
14．什么叫登山扩散?
为什么在散宾那多分解中能产生这种扩散，在成核－生长相变中则不能?
15．在最后的形态中，成核－生长机理相变和斯宾那多相变都有可能形成三维连贯的结构，在实验上能否区别是哪种机理？
1.什么是相变、相变过程，相变过程的分类，相变推动力，相变过程的温度条件。
2.析晶的两个过程，均态核化和非均态核化的含义；
会推导均态核化的临界半径和相变活化能；
了解影响均态核化速率的因素；
掌握非均态核化的相变活化能与均态核化的相变活化能的关系，能从理论上进行解释；
掌握核化速率和晶化速率与温度的关系，画图说明，并指出形成晶体或玻璃有利的温度区间。
总的结晶速率用什么表征。
3.分析影响结晶速率的因素。
8
1．若由MgO和Al2O3球形颗粒之间的反应生成MgAl2O4是通过产物层的扩散进行的：
（1）画出其反应的几何图形并推导出反应初期的速度方程。
（2）若1300℃时DAl3+>
DMg2+0-2:
基本不动，那么哪一种离子的扩散控制着MgAl2O4的生成？
为什么？
2．镍（Ni）在0.1大气压的氧气中氧化，测得其重量增量（μg/cm2）如下表：
温度
时间
1（h）
2（h）
手工艺制品是我国一种传统文化的象征，它品种多样，方式新颖，制作简单，深受广大学生朋友的喜欢。
当今大学生的消费行为表现在追求新颖，追求时尚。
追求个性，表现自我的消费趋向：
购买行为有较强的感情色彩，比起男生热衷于的网络游戏，极限运动，手工艺制品更得女生的喜欢。
3（h）
4（h）
成功秘诀：
好市口＋个性经营1（h）
550℃
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喜欢□一般□不喜欢□13
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1、你一个月的零用钱大约是多少？
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营销环境信息收集索引650℃
我们大学生没有固定的经济来源，但我们也不乏缺少潮流时尚的理念，没有哪个女生是不喜欢琳琅满目的小饰品，珠光宝气、穿金戴银便是时尚的时代早已被推出轨道，简洁、个性化的饰品成为现代时尚女性的钟爱。
因此饰品这一行总是吸引很多投资者的目光。
然而我们女生更注重的是感性消费，我们的消费欲望往往建立在潮流、时尚和产品的新颖性上，所以要想在饰品行业有立足之地，又尚未具备雄厚的资金条件的话，就有必要与传统首饰区别开来，自制饰品就是近一两年来沿海城市最新流行的一种。
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（2）物品的独一无二50
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大学生购买力有限，即决定了要求商品能价廉物美，但更注重的还是在购买过程中对精神文化爱好的追求，满足心理需求。
600℃
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动漫书籍□化妆品□其他□700℃
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（1）导出合适的反应速度方程；
（2）计算其活化能。
3．由Al2O3和SiO2粉末反应生成莫来石，过程由扩散控制，扩散活化能为50千卡/摩尔，1400℃下，一小时完成10%，求1500℃下，一小时和四小时各完成多少？
（应用扬德方程计算）
4．粒径为1μ球状Al2O3由过量的MgO微粒包围，观察尖晶石的形成，在恒定温度下，第一个小时有20%的Al2O3起了反应，计算完全反应的时间。
（1）用扬德方程计算
（2）用金斯特林格方程计算
（3）比较扬德方程、金斯特林格方程优缺点及适用条件。
5．当测量氧化铝－水化物的分解速率时，发现在等温反应期间，重量损失随时间线性增加到50%左右，超过50%时重量损失的速率就小于线性规律。
速率随温度指数增加，这是一个由扩散控制的反应还是由界面一级控制的反应？
当温度从451℃增至493℃时，速率增大到10倍，计算此过程的活化能（利用表9-1及图22进行分析）
6．由Al2O3和SiO2粉末形成莫来石反应，由扩散控制并符合扬德方程，实验在温度保持不变的条件下，当反应进行1小时的时候，测知已有15%的反应物起反应而作用掉了。
（1）将在多少时间内全部反应物都生成产物？
（2）为了加速莫来石的生产应采取什么有效措施？
7．试分析影响固相反应的主要因素。
8．如果要合成镁铝尖晶石，可供选择的原料为MgCO3、Mg（OH）2、MgO、Al2O33H2O、γ-Al2O3、α-Al2O3。
从提高反应速率的角度出发，选择什么原料较好？
请说明原因。
复习提纲
1．广义固相反应的共同特点；
固相反应机理；
固相界面上的化学反应的三个过程。
2．固相反应的一般动力学关系及其意义；
解释化学动力学范围；
解释扩散动力学范围的特点，扩散动力学范围的三个动力学方程的表达式、各自所采用的模
型极其适用范围、有何优缺点。
3．分析影响固相反应的因素。
夏日的街头，吊带装、露背装、一步裙、迷你裙五彩缤纷、争妍斗艳。
爱美的女孩们不仅在服饰搭配上费尽心机，饰品的选择也十分讲究。
可惜在商店里买的项链、手链、手机挂坠等往往样式平淡无奇，还容易出现雷同现象。
9
1．烧结推动力是什么?
它可凭哪些方式推动物质的迁移，各适用于何种烧结机理?
2．烧结过程是怎样产生的，各阶段的特征是什么?
3．下列过程中哪一个能使烧结体强度增大，而不产生坯体宏观上的收缩?
试说明之。
（a）蒸发冷凝；
（b）体积扩散；
（c）粘性流动；
（d）表面扩散；
（e）溶解沉淀
4．某氧化物粉末的表面能是1000erg/cm2，烧结后晶界能是550erg/cm2今用粒径为1μm的粉料（假定为立方体）压成1cm3的压块进行烧结，试计算烧结时的推动力。
5．试就（a）推动力来源；
（b）推动力大小；
（c）在陶瓷系统的重要性来区别初次再结晶，晶粒长大和二次再全结晶。
6．有人试图用延长烧结时间来提高产品致密度，你以为此法是否可行,为什么了？
7．假如直径为5μm的气封闭在表而张力为280达因／厘米的玻璃内，气孔内氮气压力是0.8大气压，当气体压力与表面张力产生的负压平衡时，气孔尺寸是多少?
8.在1500℃，MgO正常的晶粒长大期间．观察到晶体在1小时内从直径从1μm长大到10μm，在此条件下，要得到直径20μm的晶粒，需烧结多长时间?
如已知晶界扩散活化能为60KCal／mol，试计算在1600℃下4小时后晶粒的大小，为抑制晶粒长大，加入少量杂质，在1600℃下保温4小时，晶粒大小又是多少?
9．假定NiCr2O4的表面能为600erg／cm2，由半径0.5μm的NiO和Cr2O3粉末合成尖晶石。
在1200℃和1400℃时Ni2+和Cr3+离子的扩散系数分别为：
Ni2+在NiO中D1473=1×
10-11；
D1673=3×
10-10cm2/s；
Cr3+在Cr2O3中D1473=7×
D1673=10-10cm2/s，求在1200℃和1400℃烧结时，开始1秒的线收缩率是多少？
（假定扩散粒子的半径为0.59?
10．材料的许多性能如强度、光
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