（4分）
8、（9分）答：
润湿：
固体与液体接触后，体系（固体+液体）的吉布斯自由能降低时，就称润湿。
（1分）
改善润湿的方法有：
①降低γSLS、V两相组成尽量接近；（2分）
②降低γLV在液相中加表面活性剂；（2分）
③提高γSV去除固体表面吸附膜；（2分）
④改变粗糙度。
（2分）
5、完成下列缺陷反应式（10分）
或
（5分）
或
（5分）
七、计算题（10分）
解：
1#玻璃：
Na2O/Al2O3=10/12<1，所以Al3+在玻璃中起网络变性离子的作用（1分）
R1=（10+12*3+78*2）/78=2.59X1=2*2.59-4=1.18Y1=4-1.18=2.82（3分）
2#玻璃：
Na2O/Al2O3=20/6>1，所以Al3+在玻璃中起网络形成离子的作用（1分）
R2=（20+6*3+74*2）/（74+6*2）=2.16X2=2*2.16-4=0.32Y2=4-0.32=3.68（3分）
因而Y1R2即2#玻璃桥氧分数大于1#,O/Si比小于1#玻璃,所以在高温下1#熔体黏度小于2#.（2分）
无机材料科学基础试卷八
三、名词解释（20分）
1、类质同晶、同质多晶；
2、点缺陷、热缺陷；
3、缩聚、解聚；
4、聚沉值、晶面指数；
二、选择题（10分）
1、依据等径球体的堆积原理得出，立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D、不确定
2、晶体在三结晶轴上的截距分别为2a、3b、6c。
该晶面的晶面指数为（）。
A、（236）B、（326）C、（321）D、（123）
3、下列性质中（）不是晶体的基本性质。
A、自限性B、最小内能性C、有限性D、各向异性
4、在单位晶胞的CaF2晶体中，其八面体空隙和四面体空隙的数量分别为（）。
A、4，8B、8，4C、1，2D、2，4
5、一种玻璃的组成为Na2O.1/3Al2O3.2SiO2，此玻璃中的Al3+可视为（），玻璃结构参数Y=（）。
A、 变性离子；2B、形成离子；2C、变性离子；3.5D、形成离子；3.5
6、金红石晶体中，所有O2-作稍有变形的立方密堆排列，Ti4+填充了（）。
A、全部四面体空隙B、全部八面体空隙C、1/2四面体空隙D、1/2八面体空隙
7、滑石（3MgO·4SiO2·H2O）和高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O）分别属于（）层状结构的硅酸盐矿物。
A、1：
1和2：
1B、2：
1和1：
1C、3：
1和2：
1
8、在硅酸盐熔体中，当R=O/Si减小时，相应熔体组成和性质发生变化，熔体析晶能力（），熔体的黏度（），低聚物数量（）。
A、增大B、减小C、不变D、不确定
9、当固体表面能为1.2J/m2，液体表面能为0.9J/m2，液固界面能为1.1J/m2时增加固体表面光滑度，（ ）润湿性能。
A、降低 B、改善 C、不影响
10、粘土泥浆胶溶必须使介质呈（）
A、酸性B、碱性C、中性
11、晶体结构中一切对称要素的集合称为（）。
A、对称型B、点群C、微观对称的要素的集合D、空间群
12、可以根据3T曲线求出熔体的临界冷却速率。
熔体的临界冷却速率越大，就（）形成玻璃。
A、越难B、越容易C、很快D、缓慢
三、填空（15分）
1、黏土带电荷的主要原因是（）、（）和（），黏土所带静电荷为（）。
2、晶体的对称要素中微观对称要素种类有（）、（）、（）。
3、由于（）的结果，必然会在晶体结构中产生“组分缺陷”，组分缺陷的浓度主要取决于：
（）和（）。
4、UO2+x在氧化气氛中可形成（）型非计量化合物，可形成（）型半导体，缺陷浓度与氧分压的1/6次方成（），如果减少周围氧气的分压，UO2+x的密度将（）。
5、b与位错线（）的位错称为刃位错，可用符号（）表示；b与位错线（）的位错称为螺位错，可用符号（）表示。
6、a=b≠cα=β=900，γ=1200的晶体属（）晶系。
7、立方紧密堆积的原子密排面是晶体中的（）面，六方紧密堆积的原子密排面是晶体中的（）面。
8、为使瘠性料泥浆悬浮，一般常用的两种方法是（）和（）
八、问答题（40分）
1、简述硅酸盐晶体结构分类的原则和各类结构中硅氧四面体的形状。
（12分）
2、试述B2O3中加入Na2O后,结构发生的变化,解释硼酸盐玻璃的硼反常现象？
（9分）
3、用KCl和CaCl2分别稀释同一种黏土泥浆，当电解质加入量相同时，试比较两种泥浆下列性质的差异。
（10分）
（1）泥浆的流动性
（2）泥浆的触变性（3）泥浆的可塑性
（4）坯体的致密度（5）黏土的ζ电位
4、在硅酸盐晶体结构中，[SiO4]四面体或孤立存在，或共顶连接，而不共棱，更不共面，解释之。
（9分）
九、计算题（15分）
CeO2为萤石结构，其中加入0.15molCaO形成固溶体,实验测得固溶体晶胞参数a0=0.542nm,测得固溶体密度ρ=6.54g/cm3,试计算说明固溶体的类型？
（其中Ce=140.12,Ca=40.08,O=16）
无机材料科学基础试卷八答案及评分标准
四、名词解释（20分）
1、类质同晶、同质多晶；
同质多晶：
化学组成相同的物质，在不同的热力学条件下结晶成结构不同的晶体的现象，称为同质多晶现象。
（2.5分）
类质同晶：
物质结晶时，其晶体结构中本应由某种离子或原子占有的配位位置，一部分被介质中性质相似的它种离子或原子占有，共同结晶成均匀的呈单一相的混合晶体，但不引起键性或晶体结构型式发生质变的现象称为类质同晶。
（2.5分）
2、点缺陷、热缺陷；
点缺陷：
三维方向上缺陷尺寸都处于原子大小的数量级上。
（2.5分）
热缺陷：
晶体温度高于绝对0K时，由于热起伏使一部分能量较大的质点（原子或离子）离开平衡位置所产生的空位和/或间隙质点。
（2.5分）
3、缩聚、解聚；
聚合：
由分化过程产生的低聚合物，相互作用，形成级次较高的聚合物，同时释放出部分Na2O，这个过程称为缩聚，也即聚合。
（2.5分）
解聚：
在熔融SiO2中，O/Si比为2：
1，[SiO4]连接成架状。
若加入Na2O则使O/Si比例升高，随加入量增加，O/Si比可由原来的2：
1逐步升高到4：
1，[SiO4]连接方式可从架状变为层状、带状、链状、环状直至最后断裂而形成[SiO4]岛状，这种架状[SiO4]断裂称为熔融石英的分化过程，也即解聚。
（2.5分）
4、聚沉值、晶面指数；
聚沉值：
凡能引起溶胶明显聚沉（如溶胶变色浑浊）所需外加电解质的最小浓度称为聚沉值。
（2.5分）
晶面指数：
结晶学中经常用（hkl）来表示一组平行晶面，称为晶面指数。
数字hkl是晶面在三个坐标轴（晶轴）上截距的倒数的互质整数比。
（2.5分）
五、选择题（10分）
1、A；2、C；3、C；4、A；5、D，D；6、D；7、B；8、B、A、B；9、B；10、B；11、D；12、A
三、填空（15分）（3个2分）
1、黏土晶格内离子的同晶置换、黏土边面断裂、黏土内腐殖质离解、负
2、平移轴、像移面、螺旋轴
3、不等价置换、搀杂量（溶质数量）、固溶度
4、
阴离子间隙型、P、正比、增大
5、垂直、┴、平行、
6、六方
7、（111）、（0001）
8、控制料浆的pH值、有机表面活性物质的吸附
一十、问答题（40分）
3、（12分）答：
硅酸盐晶体结构分类的原则：
结构中硅氧四面体的连接方式。
（2分）
各类结构中硅氧四面体的形状：
岛状结构：
四面体；组群状结构；（2分）双四面体、三节环、四节环和六节环；（2分）链状结构：
单链、双链；（2分）层状结构：
平面层；（2分）架状结构：
三维空间延伸的骨架。
（2分）
4、（9分）答：
B2O3中加入Na2O后,Na2O所提供的氧使[BO3]三角体变成[BO4]四面体，导致B2O3玻璃结构由两度空间的层状结构部分转变为三维的架状结构，从而加强了网络，并使玻璃的各种物理性质变好，这与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，其性质随R2O或RO加入量的变化规律相反，出现硼酸盐玻璃的硼反常现象。
3、（10分）答：
（1）泥浆的流动性KCl>CaCl2（2分）
（2）泥浆的触变性KCl（3）泥浆的可塑性KCll（4）坯体的致密度KCl>CaCl2（2分）
（5）黏土的ζ电位KCll>NCaCl2（2分）
4、（9分）答：
在硅酸盐晶体结构中，[SiO4]四面体中的Si4+是高电价低配位的阳离子，以共棱、共面方式存在时，两个中心阳离子（Si4+）间距离较近、排斥力较大，所以不稳定，而孤立存在，或共顶连接。
一十一、计算题（15分）
（1）（4分）
（2）（4分）
（1）式固溶式为：
（1.5分）
（1.5分）
（2）式固溶式为：
（1.5分）
（1.5分）
实测D＝6.54g/cm3，接近D01，说明方程
（1）合理，（1分）
固溶体化学式：
Ce0.85Ca0.15O1.85为氧空位型固溶体。
无机材料科学基础试卷九
一、名词解释（20分）：
1.不一致熔融化合物，连线规则
2.非本征扩散，稳定扩散
3.非均匀成核,一级相变，
4.晶粒生长，二次再结晶
二、选择题（12分）：
1.据范特荷夫规则,纯固相反应，反应过程是（）
A.放热过程B.等温过程C.吸热过程
2.在反应温度下，当固相反应的某一相发生晶型转变时，反应速度是（）
A.无影响B.加快C.减慢
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﹥Dg
C.Db﹥Ds﹥DgD.Db﹥Dg﹥Ds
4.同一种物质在晶体中的扩散系数（）在玻璃中的扩散系数
A．大于B．等于C．小于D．不确定
5.A，B进行反应生成AmBn,为扩散控制的固相反应，若DB》DA，则在AmBn-A界面上，反应物B的浓度CB为（）
A.1B.0C.不确定
6.烧结中晶界移动的推动力是（）
A.表面能B.晶界两侧自由焓差C.空位浓度差
7.陶瓷经烧结后在宏观上的变化表述不正确的是（）
A.强度增加B.体积收缩C.气孔率降低D.致密度减少
8.金斯特林格方程采用的反应截面模型为（）
A.平板B.球体C.球壳D.圆柱
9.下列过程中，哪一个能使烧结体的强度增加而不引起坯体收缩？
A.蒸发-凝聚B.体积扩散C.流动传质D.溶解-沉淀
10.下列属于逆扩散过程的是（）
A.二次再结晶B.杂质的富集于晶界C.布朗运动
11.在制造透明Al2O3陶瓷材料时，原料粉末的粒度为2μm，在烧结温度下保温30分钟，测得晶粒尺寸为10μm。
若在同一烧结温度下保温4小时，晶粒尺寸为（）,为抑制晶粒生长加入0.1％MgO，此时若保温4小时，晶粒尺寸为（）。
A.16μmB.20μmC.24μmD.28μm
三、填空题（18分）
1.烧结的主要传质方式有蒸发-凝聚传质、扩散传质、流动传质和溶解-沉淀传质四种，产生这四种传质的原因依次为（）、（）、（）和（）。
2.均匀成核的成核速率Iv由（）和（）因子所决定的。
3.菲克第一定律的应用条件是（），菲克第二定律的应用条件是（）。
4.液-固相变过程的推动力为（）、（）和（）。
5. 固体内粒子的主要迁移方式有（）、（）。
6.如晶体纯度降低，扩散系数与温度关系曲线中本征与非本征扩散的转折点（）。
7.合成镁铝尖晶石，可选择的原料为MgCO3,MgO,γ-Al2O3,α-Al2O3,从提高反应速率的角度出发选择（），（）原料较好。
8.在均匀成核时，临界成核位垒ΔGk=（）,其值相当于（）
具有临界半径rk的粒子数nk/N=（）。
9.液-固相变时，非均匀成核位垒与接触角θ有关，当θ为（）时，非均匀成核位垒与均匀成核位垒相等。
10.成核生长机理的相变过程需要有一定的过冷或过热，相变才能发生，在（）情况下需要过冷。
11.在制硅砖时，加入氧化铁和氧化钙的原因（），能否加入氧化铝（）。
12.在液相线以下的分相区的亚稳区内，其分解机理为（），新相成（
）状，不稳定区的分解机理为（），新相成（）状。
四、简答题（32分）
1.影响固相反应的因素有那些？
（6分）
2.从热力学、动力学特性、形貌等对比不稳分解和均匀成核成长这两种相变过程。
如何用实验方法区分这两种过程？
（9分）
3．晶界移动遇到气孔时会出现几种情况，从实现致密化目的考虑，晶界应如何移动？
怎样控制？
（10分）
4.试比较杨德尔方程和金斯特林格方程的优缺点及其适用条件。
（7分）
五、相图分析（18分）
右图为生成一个三元化合物的三元相图，
1.判断三元化合物N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）；
3.指出无变量点的性质（L、K、M）；
4.分析点1，2的结晶路程；
5.
计算2点液相刚到结晶结束点和结晶结束后各相的含量
无机材料科学基础试卷九标准答案与评分标准
一、名词解释（20分）：
1.不一致熔融化合物,连线规则
答：
不一致熔化合物是一种不稳定的化合物，加热到一定温度会发生分解，分解产物是一种液相和一种固相，液相和固相的组成与化合物组成都不相同。
（2.5分）
连线规则：
将一界线（或其延长线）与相应的连线（或其延长线）相交，其交点是该界线上的温度最高点。
（2.5分）
2.非本征扩散，稳定扩散
非本征扩散：
受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制的扩散。
或由不等价杂质离子取代造成晶格空位，由此而引起的质点迁移。
（2.5）
稳定扩散：
若扩散物质在扩散层dx内各处的浓度不随时间而变化，即dc/dt=0。
这种扩散称稳定扩散。
（2.5分）
3.非均匀成核,一级相变，
非均匀成核：
是指借助于表面、界面、微粒裂纹器壁以及各种催化位置等而形成晶核的过程（2.5）
一级相变：
体系由一相变为另一相时，如两相的化学势相等但化学势的一级偏微商（一级导数）不相等的称为一级相变。
（2.5）
4.晶粒生长，二次再结晶
晶粒生长：
平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。
（2.5分）
二次再结晶：
是少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大的过程。
（2.5分）
二、选择题（12分）：
每题1分
1.A2.B3.A4.C5.B6.B7.D8.B9.A10.B11.D,B
三、填空题（18分）（每空0.7分）
1.压力差、空位浓度差、应力-应变和溶解度；
2.受核化位垒影响的成核率因子、受原子扩散影响的成核率因子
3.稳定扩散、不稳定扩散
4.过冷度、过饱和浓度、过饱和蒸汽压
5. 空位机构、间隙机构
6.向左
7.MgCO3、α-Al2O3
8.1/3Akγ、新相界面能的1/3、exp（-ΔGk/RT）
9.180º
10
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