晶体化学12 华理
华东理工812材料科学基础
812【材料科学基础】大纲
第一部分金属与合金的晶体结构金属原子间的结合；金属的晶体结构；合金相结构；金属晶体的缺陷
第二部分纯金属的结晶金属的结晶现象；金属结晶的热力学条件；金属结晶的结构条件；晶核的形成；5晶核的长大
第三部分二元合金相图和合金的凝固二元合金相图的建立；匀晶相图及固溶体的结晶；共晶相图及其合金的结晶；包晶相图及其合金的结晶；其它类型的二元合金相图；二元相图的分析和使用；铸锭的组织与缺陷
第四部分铁碳合金相图和合金的凝固铁碳合金的组元及基本相；Fe-Fe3C相图分析；铁碳合金的平衡结晶过程及组织；含碳质量分数量对铁碳平衡组织和性能的影响；钢中的杂质元素及钢锭组织：钢中的杂质元素及其影响、钢锭的组织及其宏观缺陷
第五部分三元合金相图三元合金相图的表示方法；三元系平衡相的定量法则；三元匀晶相图第六部分金属的塑性变形和再结晶金属的变形特性；单晶体的塑性变形；多晶体的塑性变形；塑性变性对金属组织与性能的影响；冷变形金属的回复与再结晶；金属的热加工
第七部分钢在加热和冷却时的转变钢的热处理与钢的临界温度；钢在加热时的转变；钢的过冷奥氏体转变曲线；珠光体转变；马氏体转变；贝氏体转变
第八部分钢的回火转变及合金时效钢的回火转变；合金的时效
第九部分钢的热处理工艺钢的退火和正火；钢的淬火；钢的淬透性；钢的回火。
材料科学基础复习题及答案
一、填空题1. 每个面心立方晶胞中的原子数为 4 ，其配位数为12 。
3a, 配2.晶格常数为a的体心立方晶胞, 其原子数为 2 , 原子半径为4/位数为 8 ，致密度为 0.68 。
3. 刃型位错的柏氏矢量与位错线互相垂直 , 螺型位错的柏氏矢量与位错线互相平行。
4. 螺型位错的位错线平行于滑移方向，位错线的运动方向垂直于位错线。
5. 在过冷液体中，晶胚尺寸小于临界尺寸时不能自发长大。
6. 均匀形核既需要结构起伏，又需要能量起伏。
7. 纯金属结晶时，固液界面按微观结构分为光滑界面和粗糙界面。
8.纯金属的实际开始结晶温度总是低于理论结晶温度，这种现象称为过冷，理论结晶温度与实际开始结晶温度之差称为过冷度。
9．合金中的基本相结构，有固溶体和金属化合物两类，其中前者具有较高的综合机械性能，适宜做基体相；后者具有较高的熔点和硬度，适宜做强化相。
10. 间隙相和间隙化合物主要受组元的原子尺寸因素控制。
11.相律是分析相图的重要工具，当系统的压力为常数时，相律的表达式为f＝c－p＋1。
12.根据相律，二元合金结晶时，最多可有 3 个相平衡共存，这时自由度为0 。
13.根据相区接触法则可以推定，两个单相区之间必定有一个两相区，两个两相区之间必须以单相区或三相共存水平线隔开。
二元相图的三相区是一条水平线，该区必定与两相区以点接触，与单相区以线接触。
14.铸锭的宏观组织是由表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区三个区组成。
15.莱氏体是共晶转变所形成的奥氏体和渗碳体组成的混合物。
16. 相变反应式L（液）→α（固）+β（固）表示共晶反应；γ（固）→α（固）+β（固）表示共析反应。
17. 固溶体合金结晶时，其平衡分配系数K o 表示固液两平衡相中的 溶质浓度之比。
18. 铁碳合金中，一次渗碳体由 液相 产生，二次渗碳体由 奥氏体 产生，三次渗碳体由 铁素体 产生。
19. 一个滑移系是由 滑移面 和 滑移方向 组成。
20. 面心立方晶格的滑移系有 12 个，体心立方晶格的滑移系有 12 个。
天津理工大学2024年硕士研究生招生考试复试大纲 材料：《材料综合》复试大纲
材料综合复试大纲（复试分为三部分内容，考生可以选择其中任一部分作答。
）第一部分无机化学参考书目：《无机化学》,大连理工大学无机化学教研室编,高等教育出版社。
第三章化学动力学基础掌握活化分子和活化能的概念，并能用其说明浓度、温度、催化剂对化学反应速率的影响；掌握化学反应速率、反应速率方程、反应级数等概念；熟悉Arrhenius 方程。
第五章酸碱平衡掌握酸碱质子理论基本要点；掌握同离子效应和缓冲溶液的概念、一元强弱酸、Lewis酸碱的相关内容；掌握配位化合物的基本概念。
第六章沉淀溶解平衡掌握相关理论并解释沉淀析出的实验现象。
第七章氧化还原反应电化学基础掌握电极电势的基本概念及应用；熟悉氧化还原反应的基本概念。
第八章原子结构掌握核外电子排布的基本原理；掌握周期表中元素的分区、结构特征；熟悉原子半径、电离能、电子亲和能和电负性的变化规律。
第十章固体结构熟悉晶体的类型、特征和组成晶体的微粒间的作用力；能用相关知识点解释结构对物性的影响。
元素部分（s、p、d区元素）,掌握性质递变规律。
第二部分物理学参考书目：《物理学》上、下册，东南大学等七所工科院校编，马文尉改编，高等教育出版社。
第五章静电场理解电场强度，掌握场强叠加原理，了解电荷连续分布的带电体的场强，理解电场线、电通量，掌握高斯定理，理解环路定理，了解电势，电势差及电势叠加原理。
第六章静电场中的导体与电介质了解静电场中加入导体和电解质后电场发生的变化，了解电容器的概念。
第七章恒定磁场理解磁感应强度，掌握毕奥-萨伐尔定律，理解磁感线、磁通量，掌握磁场中的高斯定理和安培环路定理；理解洛沦兹力，了解霍尔效应。
第八章电磁感应电磁场理解电动势的概念，掌握法拉第电磁感应定律，理解动生电动势、感生电动势的本质。
第十一章光学理解光的相干条件及获得相干光的基本原理和一般方法；了解光程概念以及光程差与相位差的关系，了解反射时产生半波损失的条件；了解杨氏双缝干涉的基本装置和实验规律；了解干涉条纹的分布特点及其应用；了解薄膜干涉原理在实际中的应用。
考生-专业上岗硕导名单(华理化工)
研究方向 主要研究方向 1 化工产品分离提纯工艺技术和 设备研究。 2 超临界流体萃取理论、技术与设 1、催化剂材料及工程；2、聚合物材料及工程； 3、有机-无机复合材料及工程；4、工业化学反 生物反应器和大型石化反应器为背景的搅拌和混 合技术研究开发及CFD模拟 1. 抗生素、蛋白质等生物技术产品的分离提取 抗生素的萃取、吸附、层析、控制结晶技术及分 多相催化：氧化、还原的反应过程和机理，甲烷 吸附与转化利用，光催化反应 超临界流体、微 1、化学工程：(1)多相催化反应器的开发、设计 和理论研究；(2)酶与生物膜的固定化及相关反 化工流变学，血液流变学，石油工程流变学、食 品流变学 主要研究方向:催化反应动力学研究及催化反应 工程与工艺研究. 多相反应工程、催化反应工程、清洁化工生产工 艺、精细化工、皮革化工、环境与化学工程等。 化工过程的开发 能源与环境催化、催化反应动力学、水处理 固体废弃物的资源化再生利用、超临界流体降解 聚酯的研究、基于单元操作的化工分离过程、化 传质与分离，包括生物下游产品的分离技术及工 艺，传统分离技术的强化，矿物资源开发利用及 化学工程，生物医学工程
从事石油化工催化新材料和新技术的研究开发， 在分子筛合成、改性和苯气相烷基化催化剂研制 分离工程及反应工程,先进塔设备技术 化学反应工程；计算化学工程；超临界流体反应 技术 化学反应工程 一、 膜科学与技术： 探索生物膜在物质传递或 交换方面的特性，以肺泡为对象，通过研究磷脂 分离工程流程开发； 实验教学仪器和科研仪器 开发。 1电化学反应工程:开展有机合成的应用研究，探 求有机添加物在电极过程中的作用机理。研究三 1.工业反应过程和反应器的工程开发研究 聚合 反应过程和新型聚合反应器研究；氧化、烷基化 研究新型气液传质设备，导向浮阀塔板、组合导 向浮阀塔板、十字旋阀塔板和波纹导向浮阀塔板 主要研究方向为化工热力学。应用现代统计理论 （包括经典密度泛函，积分方程理论等）研究流 催化反应工程 纳米炭材料的制备、结构控制及 表面改性 加氢催化剂的开发及设计 炭材料负载 多相、多组分聚合物材料的界面，聚合物材料的 改性，聚合物基复合材料的制备及成型技术，生 催化反应工程：纳米碳纤维制备、生长动力学、 表面改性及催化性能，反应动力学，反应器模型 化学反应工程（非均相催化剂的设计、制备和评 价，反应动力学研究，反应器设计与优化），主 传质与分离工程.包括生物技术产品的大规模分 离提取和纯化技术，发酵物的分离提取，萃取、 多孔固体材料，多相催化，纳米催化材料， 甲 烷催化转化，甲缩醛羰基化等。近期研究主要集 1. 基于密度泛函理论的第一性原理计算，主要 包括表面催化反应的动力学与机理研究，以及催 生物过程与生物反应器工程； 动物细胞大规模 培养技术研究与应用； 干细胞生物工程； 组织 主要从事化工过程建模,优化与控制的研究。 催化材料的量子化学计算 化学工程，分子热力学与分子传递 化学工程，分子热力学与分子传递; 物理化学， 胶体与界面化学 分子热力学与分子传递 胶体与界面化学 化工热 力学 研究领域：熔盐电化学和有色金属冶金和材料的 制备 研究方向：1、电化学冶金提取活性金属铝 主要从事资源高效循环利用与废弃物资源化处理 相关理论研究与技术开发的教学与科研工作。 （1）盐湖钠、钾、镁、锂、硼及矿山锶资源综 合循环利用工程化关键技术与理论 （2）固体废 1.无机纳米颗粒的合成及应用； 2.固/液界面科 学及聚合物分散剂； 3.体育运动材料的设计及 1、中药制药工程 2、传质与分离工程 主要涉 及: (1)中药有效成分的提取、纯化 (2)中药提
华理--高分子物理课后习题答案--高分子科学教程(第二版)--韩哲文
高分子科学教程(第二版)—高分子物理部分第7章 聚合物的结构 P2371.试述聚合物的结构特点2.简述聚合物的结构层次答：高分子结构的内容可分为链结构与聚集态结构两个组成部分。
链结构又分为近程结构和远程结构。
近程结构包括构造与构型，构造是指链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等。
构型是指某一原子的取代基在空间的排列。
近程结构属于化学结构，又称一级结构。
远程结构包括分子的大小与形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。
远程结构又称二级结构。
聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构以及织态结构。
前四者是描述高分子聚集体中的分子之间是如何堆砌的，又称三级结构。
织态结构则属于更高级的结构。
3．写出聚异戊二稀的各种可能的构型和名称（只考虑头－尾键接方式）。
解：（1）1，2－聚合：全同立构1，2－聚异戊二稀；间同立构1，2－聚异戊二稀；无规立构1，2－聚异戊二稀。
（2）3，4－聚合：全同（间同，无规）立构－聚3，4－聚异戊二稀。
（3）1，4聚合：顺式（反式）1，4－聚异戊二稀。
注意：一般来说，顺式、反式聚合都是在特定的催化剂下进行的，当催化剂一定时，产物结构就一定，所以不存在无规的几何异构体。
4．已知聚乙烯试样的聚合度为4105⨯，C-C 键长为0.154nm ，键角为109.5︒，试求：（1）若把聚乙烯看作自由旋转链时的聚乙烯试样的均方末端距；（2）若聚乙烯的末端距符合高斯分布时聚乙烯试样的平均末端距和最可几末端距。
解：54101052=⨯⨯=n ；nm l 154.0=； 5.109=θ（1）22522222.4743)154.0(10225.109cos 15.109cos 1cos 1cos 1nm nl nl nl r =⨯⨯==+-⋅=+-⋅=θθ （2）由于聚乙烯的末端距符合高斯分布，因此它应该是自由结合链)(87.44154.014159.33108385nm l n r =⨯⨯⨯=⋅=π)(76.39154.03102325nm l n r =⨯⨯=⋅=*注意：末端距复合高斯分布的链为高斯链，自由结合链和等效自由结合链都是高斯链。
华南理工大学金属学及热处理考研试卷
4、重结晶和再结晶都是在固态下的形核与长大的过程，两者没有本质区别。
5、在立方晶系中， 与 是互相平行的两个晶面。
6、对于截面尺寸大，需要大变形，且材料在常温下硬脆性较大的金属制品，应采用热加工主意成型。
7、与纯金属结晶相比，固溶体结晶时除了需要结构起伏和能量起伏外还需要浓度起伏。
A. 与A相同 B. 与B相同 C. 与A、B都不相同
2、符号<u v w>表示_________。
A. 晶面族 B. 晶面 C. 晶向族D.晶向
3、在非匀称形核中，外来杂质形状对形核效果有重要影响，其中________对形核最为有利。
A. 凹曲面状 B. 平面状 C. 凸曲面状
4、因晶体转动而使本来有利于滑移的晶面滑移到一定程度后变成不利于滑移的晶面的现象称为_________。
19、固态金属蔓延最可能按_________举行。
A. 间隙蔓延机理 B. 换位蔓延机理 C. 空位蔓延机理
20、以下四种铝合金中强度最高的是_________。
A．LF6B.LY12C.LC4 D. LD10
三、是非题(每小题1分,共15分)
1、间隙固溶体和置换固溶体均可形成无限固溶体。
2、金属铸件可通过再结晶退火来细化晶粒。
18、QT450-10是的牌号，其中，450表示，10表示。
19、20CrMnTi钢是钢，Cr、Mn的主要作用是，Ti的主要作用是，其总算热处理工艺是。
20、刃型位错的柏氏矢量与位错线互相＿＿＿＿＿＿＿,螺型位错的柏氏矢量与位错线互相＿＿＿＿＿。
二、挑选题(每小题1分,共20分)
1、若A、B两组元形成电子化合物，但是该化合物中A组元所占的质量分数超过了60%，则该相晶体结构_________。
上海市2020年(东华杯)高三化学竞赛(“华理一化工杯”)初赛试题
2020年上海市高中学生化学竞赛(“华理一化工杯”)初赛试题可能用到的相对原予质量(原子量)：H一1、C—12、N—l4、O—l6、F一19、Na一23、K一39、Ca一40、Mn一55、Fe一56、Cu一64、Zn一65、Ag一108、Pb～207。
一、选择题（共70分；每小题只有一个正确答案）1．下列食品添加剂与类别对应错误的是……………………………………………( )A．亚硝酸钠——调味剂 B．苯甲酸钠——防腐剂C．碳酸氢钠——疏松剂 D．叶绿素——着色剂2．全国科学技术名词审定委员会于2020年3月21日宣布：lll号元素(符号为Rg)的中文名称为“錀”(读音为伦)。
下列说法正确的是………………………………( )A．111号元素的质量数为lll B．1ll号元素是过渡元素C．111号元素是非金属元素 D．111号元素位于第六周期、第ⅣA族3．化学反应经常伴随着颜色变化，下列有关反应显示的颜色正确的有…………( )①蛋白质遇浓硝酸一黄色；②淀粉溶液遇单质碘一蓝色；③溴化银见光分解一银白色；④热的氧化铜遇乙醇一绿色；⑤新制氯水久置后一无色；⑥苯酚在空气中氧化一粉红色。
A．2个 B．3个 C．4个 D．5个4．下列过程属于化学变化的有……………………………………………………·( )①白色的硫酸铜粉末久置于空气中变成蓝色；③同素异形体之间的互变；③福尔马林用来浸制标本；④同分异构体之间的互变；⑤蜂蚁螫咬处涂稀氨水或小苏打溶液可以减轻痛苦；⑥氯化钠溶液通电后导电。
A．3个 B．4个 C．5个D．6个5．化学概念在逻辑上存在如下几种关系：包含关系并列关系交叉关系对下列概念的说法正确的是………………………………………………………( )A．纯净物与混合物属于包含关系 8．单质与化合物属丁．交叉关系C．化合物与碱性氧化物属于包含关系 D．氧化还原反应与分解反应属于并列关系6．下表为元素周期表短周期的一部分。
华理--高分子物理课后习题答案--高分子科学教程(第二版)--韩哲文
高分子科学教程(第二版)—高分子物理部分第7章 聚合物的结构 P2371.试述聚合物的结构特点2.简述聚合物的结构层次答：高分子结构的内容可分为链结构与聚集态结构两个组成部分。
链结构又分为近程结构和远程结构。
近程结构包括构造与构型，构造是指链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、单体单元的排列顺序、支链的类型和长度等。
构型是指某一原子的取代基在空间的排列。
近程结构属于化学结构，又称一级结构。
远程结构包括分子的大小与形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。
远程结构又称二级结构。
聚集态结构是指高分子材料整体的内部结构，包括晶态结构、非晶态结构、取向态结构、液晶态结构以及织态结构。
前四者是描述高分子聚集体中的分子之间是如何堆砌的，又称三级结构。
织态结构则属于更高级的结构。
3．写出聚异戊二稀的各种可能的构型和名称（只考虑头－尾键接方式）。
解：（1）1，2－聚合：全同立构1，2－聚异戊二稀；间同立构1，2－聚异戊二稀；无规立构1，2－聚异戊二稀。
（2）3，4－聚合：全同（间同，无规）立构－聚3，4－聚异戊二稀。
（3）1，4聚合：顺式（反式）1，4－聚异戊二稀。
注意：一般来说，顺式、反式聚合都是在特定的催化剂下进行的，当催化剂一定时，产物结构就一定，所以不存在无规的几何异构体。
4．已知聚乙烯试样的聚合度为4105⨯，C-C 键长为0.154nm ，键角为109.5︒，试求：（1）若把聚乙烯看作自由旋转链时的聚乙烯试样的均方末端距；（2）若聚乙烯的末端距符合高斯分布时聚乙烯试样的平均末端距和最可几末端距。
解：54101052=⨯⨯=n ；nm l 154.0=； 5.109=θ（1）22522222.4743)154.0(10225.109cos 15.109cos 1cos 1cos 1nm nl nl nl r =⨯⨯==+-⋅=+-⋅=θθ （2）由于聚乙烯的末端距符合高斯分布，因此它应该是自由结合链)(87.44154.014159.33108385nm l n r =⨯⨯⨯=⋅=π)(76.39154.03102325nm l n r =⨯⨯=⋅=*注意：末端距复合高斯分布的链为高斯链，自由结合链和等效自由结合链都是高斯链。
武汉理工材料考研03-09真题
能为 蜘 =zs3× lO。J/mol,据 此判断碳和镍在面心立万铁中的圹敬系数人小:衤 叩原因。(Iq
分)p⒎ 9。 泖丨('济骨∷) ‘之c》 -Q~f 口。 >Pw氵 四 烤馅饣笤丿%纟乃∷啕 饣夕钩呜扛
九 、根据 A-Bˉ C三 元系统相 图回答下列 问题 (zs分 ):
纠/lx阀
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咿导相变,。势垒/%△tGFr‘之和l崛挽ˇ严界L晶景∶髡核垄鸟豸巧r·J.··表Δ达Cc式r
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第 9 题图 十、根据碱金属、碱土金属、过渡金属、贵金属的能带结构之差异分析各种金属 导电性的差别。（10 分） 十一、选作题（下列 3 题任选 1 题，10 分）
1. 从组成、结合健、原子排列等方面阐述金属材料的结构特征及主要性 质。
2. 从组成、结合健、原子排列等方面阐述陶瓷材料的结构特征及主要性 质。
3. 从组成、结合健、原子排列等方面阐述高分子材料的结构特征及主要 性质。
武汉理工大学 2004 年研究生入学考试试题 课程 材料科学基础 （共 3 页，共十题，答题时不必抄题，标明题目序号，相图不必重画，直接做在 试题纸上） 一、判断下列叙述是否正确？若不正确，请改正（30 分）
1. 结晶学晶胞是反映晶体结构周期性的最小重复单元。 2. 热缺陷是温度高于绝对零度时，由于晶体组成上的不纯净性所产生的 一种缺陷。 3. 晶面指数通常用晶面在晶轴上截距的互质整数比来表示。 4. 固溶体是在固态条件下，一种物质以原子尺寸溶解在另一种物质中所 形成的单相均匀的固体。 5. 扩散的推动力是浓度梯度，所有扩散系统中，物质都是由高浓度处向 低浓度处扩散。 6. 初次再结晶的推动力是晶界过剩的自由焓。 7. 在热力学平衡条件下，二元凝聚系统最多可以 3 相平衡共存，它们是 一个固相、一个液相和一个气相。 8. 临界冷却速率是形成玻璃所需要的最小冷却速率，临界冷却速率越大 越容易形成非晶体。 9. 马氏体相变是一种无扩散性相变，相变时成分发生变化但结构不变。 10.在临界温度、临界压力时，化学势及其一阶偏导数连续，二阶偏导数 不连续的相变为二级相变，发生二级相变时，体系的体积和热焓发生突变。 11.驰豫表面是指在平行于表面的方向上原子间距不同于该方向上晶格内 部原子间距的表面。 12.固态反应包括界面化学反应和反应物通过产物层的扩散等过程，若化 学反应速率远大于扩散速率，则动力学上处于化学动力学范围。 二、ZnS的一种结构为闪锌矿型结构，已知锌离子和硫离子半径分别为 rZn2+=0.068nm，rs2-0.156nm，原子质量分别为 65.38 和 32.06。 1. 画出其晶胞结构投影图；
无机材料物理化学(贺蕴秋) 答案
第一章几何结晶学基础1-1. 晶体,晶胞的定义;空间格子构造的特点;晶体的基本性质. 1-2. 参网页上的模型,运用对称要素组合定律,写出四方柱,六方柱,四方四面体,斜方双锥,六八面体,三方柱,复三方三角面体,四六面体的点群符号, 并写出其所属的晶系和晶族. 1-3. 参阅网页上的模型,请确定单型中的六八面体,复三方偏三角面体,复六方双锥,和聚型中2,3,4 号模型在晶体定向中,各晶体的晶轴分别与哪些对称轴重或晶棱方向平行? 1-4. 请写出单型三方柱,四方柱,四方双锥,六方柱,菱面体,斜方双锥各晶面的主要晶面符号. 1-5. 请写出下列聚型模型各晶面的晶面符号:1,2,3,4.两个对称面相互成1)60°,2)90°,3)45°,4)30°,可组合成什么点群? 1-6. 由两根相交的二次轴互成1)90°,2)60°,3)45°,4)30°,可以组合成什么点群? 1-7. 试在面心立方格子中画出菱面体格子一晶面在X,Y,Z 轴分别截得2,4,6 个轴单位,请写出此晶面符号. 1-8. 作图表示立方晶体的(123),(012),(421)晶面. 1-9. 在六方晶体中标出晶面(0001),(2110),(1010),(1120),(1210) 的位置. 1. 答:晶体最本质的特点是其内部的原子,离子,或原子集团在三维空间以一定周期性重复排列而成, 晶体的空间格子构造有如下特点: 结点空间格子中的点,在实际晶体中它们可以代表同种质点占有的位置,因此也称为晶体结构中的等同点位置. 行列结点在一维方向上的排列 . 空间格子中任意两个结点连接的方向就是一个行列方向.面网结点在平面上的分布构成面网.空间格子中,不在同一行列上的任意三个结点就可联成一个面网.平行六面体空间格子中的最小单位.它由六个两两平行且大小相等的面组成. 晶体的基本性质是指一切晶体所共有的性质, 这些性质完全来源于晶体的空间格子构造.晶体的基本性质主要包括以下五点: 1 ) . 自限性(自范性),指晶体在适当条件下自发形成封闭几何多面体的性质. 晶体的的多面体形态是其格子构造在外形上的反映. 暴露在空间的晶体外表, 如晶面,晶棱与角顶分别对应其晶体空间格子中的某一个面网,行列和结点. 2 ) . 结晶均一性,指同一晶体的各个不同部分具有相同的性质.因为以晶体的格子构造特点衡量,晶体不同部分质点分布规律相同,决定了晶体的均一性. 3 ) . 对称性,指晶体中的相同部分在不同方向上或不同位置上可以有规律地重复出现.这些相同部位可以是晶面,晶棱或角顶.晶体宏观上的对称性反映了其微观格子构造的几何特征. 4 ) . 各向异性,指晶体的性质因方向不同而具有差异.如云母的层状结构显示了在不同方向上的结合强度不同.从微观结构角度考虑,代表云母晶体的空间格子在不同方向上结点位置的排列不同.5 ) . 稳定性(最小内能),指在相同的热力学条件下,具有相同化学组成的晶体与气相,液相,非晶态相比,晶体具有最小内能,因此也是稳定的结构. 2. 答: 点群运用组合定律晶系晶族四方柱L 4 4L 2 5PC 1,2,3 四方中级六方中级六方柱L6 6L 2 7PC 1.2.3 四方四面体Li 4 2L 2 2P 4,5 四方中级斜方双锥3L 2 3PC 1,2,3 正交低级六八面体3L 4 4L 3 6L 25 等轴高级9PC 三方中级复三方三角面L 3 3L 2 3PC 1,2,3 体四六面体3L 4 4L 3 6L 25 等轴高级9PC 六方中级三方柱Li 6 3L 2 3P 4 3 答:略4. 答: 三方柱晶面1(2110) 晶面2( 1210) 晶面3(1120) 晶面4(0001) 晶面5(0001) 四方柱晶面1(100) 晶面2(010) 晶面3(100) 晶面4(010) 晶面5(001) 晶面6(001) 四方双锥晶面1(h0l) 晶面2(0kl) 晶面3(h0l) 晶面4(0kl) 晶面5(h0l) 晶面6(0kl) 晶面7(h0l) 晶面8(0kl) 六方柱晶面1(10l0) 晶面2(01l0) 晶面3(l100) 晶面4(l010) 晶面5(0l01) 晶面6(1l00) 晶面7(0001) 晶面8(000l) 菱面体晶面1(h00l) 晶面2(0k0l) 晶面3(h00l) 晶面4(0l0l) 晶面5(00il) 晶面6(00il) 斜方双锥晶面1(hkl) 晶面2(hkl) 晶面3(hkl) 晶面4(hkl) 晶面5(hk l ) 晶面6(hk l ) 晶面7 (hkl) 晶面8(hkl) 5. 答: 60°L33P 90°L22P 45°L44P 30°L66P 6. 答: 90°3L 2 60°L33L2 45°L 4L 30°L 6L 6 4 2 2 7. 答:略.(632) 8. 答:略9. 答:略第二章晶体化学基础和无机化合物晶体结构1-1. 晶格能与哪些因素有关?已知MgO 晶体具有氯化钠的结构型, 其晶格常数 a 为0.42nm,试计算MgO 的晶格能. 1-2. 计算具有简单立方(SC)和体心立方(BCC)结构金属(单质)晶胞的堆积密度(空间利用率). 1-3. 金属钼具有BCC 结构,其晶格常数 a 为0.3146nm,试计算钼原子的半径. 金属铬的晶格常数 a 为0.2884nm,密度为7.19g/cm3,通过计算确定铬是简单立方,体心立方还是面心立方结构.(Cr 52.00) 1-4. 在氧离子面心立方紧密堆积中,画出适合正离子填充的空隙形状和位置, 并分析八面体空隙和四面体空隙数分别与氧离子数有什么关系? 1-5. 比较面心立方最紧密堆积和六方最紧密堆积的异同点. 1-6. ThO2 具有萤石结构:Th4+离子半径为0.100nm,O2-离子半径为0.140nm,试问1)实际结构中的Th4+正离子配位数与预计配位数是否一致?2)结构是否满足鲍林规则. 1-7. 从负离子的立方密堆积出发,说明以下情况各产生什么结构类型:1)正离子填满所有四面体空隙位置;2)正离子填满一半四面体空隙位置;3)正离子填满所有八面体空隙位置. 1-8. 在萤石晶体中Ca2+半径为0.112nm,F-半径为0.131nm,求萤石晶体的堆积密度?萤石晶体a=0.547nm,求萤石的密度. 1-9. 根据教材中的萤石结构图,画出萤石晶胞的投影图,并注明Ca2+离子和F离子的标高. 1-10. 下列硅酸盐矿结构各属何种结构类型?(有Al3+离子的要说明其在结构中所处的位置): CaMg[Si2O6] Ca2Al[AlSiO7] Mg[Si4O10](OH)2 K[AlSi3O8] 1.答:因素为(1)离子的电子结构(2)离子的晶体结构类型(3)正负离子平衡距离.MgO 的晶格能为3955.5 KJ mol . 2.答:SC 堆积密度为52.36%,BCC 堆积密度为68.02%. 3.答:钼原子半径为0.1362nm.铬是体心立方BCC 结构. 4.答:四面体数:氧离子数=2:1,八面体数:氧离子数=1:1. 5.答:略. 6.答: (1)半径计算得出Th4+应为六配位,由于ThO2 为萤石结构,故不一致. (2) 不满足多面体规则,电价规则可满足. 7.答:1)反萤石结构.2)闪锌矿结构.3)NaCl 型结构. 8.答:堆积密度为60.41%,萤石的密度为 3.17g cm3. 9.答:图略. 10. 答:CaMg[Si2O6] 单链状. Ca2Al[AlSiO7] 组群状,双四面体.Al3+离子一部分位于氧八面体空隙, 另一部分位于四面体空隙. Mg[Si4O10](OH)2 层状. K[AlSi3O8] 架状.Al3+离子位于氧四面体空隙.第三章晶体的结构缺陷.3-1 方镁石(MgO)的密度是 3.58g/cm3,其晶格常数是0.42nm,计算MgO 中每个晶胞中肖特基缺陷的数目. 3-2 1)在CaF2 晶体中,弗兰克尔缺陷形成能为2.8eV,肖特基缺陷的生成能为 5.5eV, 计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度? 2)如果CaF2 晶体中,含有百万分之一的YF3 杂质,则在1600℃时,CaF2 晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势?请说明原因. 3-3 在下述晶体中,你认为何类缺陷占优势?1)用MgCl2 掺杂的NaCl;2)用Y2O3 掺杂的ZrO2;3)用YF3 掺杂的CaF2;4)在一种还原性气氛中加热的WO3. 3-4 试写出下列缺陷方程: 1) 3) 2) 4) 3-5 当ZrO2 添加到Y2O3 中,为保持结构的电中性,在形成置换型固溶体的同时, 还产生正离子空位,写出其缺陷反应方程式. 3-6 高温结构材料Al2O3 可以用ZrO2 来实现增韧,也可以用MgO 来促进Al2O3 的烧结:1)如加入0.2mol%ZrO2,试写出缺陷反应式和固溶体分子式;2)如加入0.3mol%ZrO2 和Xmol%MgO 对Al2O3 进行复合取代,试写出缺陷反应式,固溶体分子式,并求出X 值. 3-7 ZnO 属六方晶系,a=0.3242nm,c=0.5195nm,每个晶胞中含有2 个ZnO 分3 子,测得晶体密度分别为5.74,5.606g/cm ,求两种情况下各产生什么型式的固溶体? 3-8 非化学计量化合物FexO 中,Fe3+/Fe2+=0.1,求FexO 中空位浓度及x 值. 1.答:平均每个晶胞0.0082 对肖特基缺陷. 2.答:⑴T1=298K,弗兰克缺陷浓度2.21×10-24 ,肖特基缺陷浓度为1.374×10-31;T2=1873K, 弗兰克缺陷浓度 1.72×10-4,肖特基缺陷浓度为 1.4×10-5;⑵T=1600℃,热缺陷1.72×10-4,杂质缺陷1×10-6,热缺陷占优势3.答: 4.答:略5. 答: 6.答:①Al1.997Zr0.002O3 ②Zr0.003Mg0.003Al1.994O3 7.答:略8.答:Fe0.957O,空位浓度[ ]=0.0435第四章非晶态固体4-1 试分析影响熔体粘度的因素有哪些? 4-2 名词解释:晶子学说和无规则网络学说,单键强度,网络形成剂和网络变性剂4-3 玻璃的组成是13mol%Na2O,13mol%CaO,74mol%SiO2,计算非桥氧分数. 有两种不同配比的玻璃,其组成如下: 序号1 2 Na2O( mol%) 8 12 CaO( mol%) 12 8 SiO2( mol%) 80 80 试用玻璃结构参数说明两种玻璃高温下粘度的大小. 4-4 有一组二元硅酸盐熔体,其R 志变化规律如下,写出熔体一系列性质的变化规律:R = 2 , 2.5, 3, 3.5, 4 游离碱含量的变化; O/Si 比的变化; 低聚物数量; 熔体粘度; 形成玻璃的能力; 析晶能力. 4-5 什么是硼反常现象?为什么会产生硼反常现象. 1. 答:溶体组成,质点活化能,温度等. 2. 答:略. 3. 答:R 值为2.35.X 值为0.7.非桥氧分数为17.5%.两种玻璃结构参数相同,但(1)的钙含量高,所以(1)粘度大. 4.答:游离碱含量的变化增大; O/Si 比的变化增大; 低聚物数量增多; 熔体粘度递减; 形成玻璃的能力递减; 析晶能力递增. 5.答:略.第五章固体的表面与界面行为5-1 名词解释: 表面能,表面张力,吸附,接触角,晶界结构,润湿角. 5-2 试说明晶界能总小于两个相邻晶粒的表面能之和的原因. 5-3 MgO-Al2O3-SiO2 系统的低共熔物放在Si3N4 陶瓷片上,在低共熔温度下, 液相的表面张力为900×10-3N/m,而液体与固体的界面能为600×10- 3 N/m,测得接触角为70.52°. (1) (2) 求Si3N4 的表面张力; 把Si3N4 在低共熔温度下进行热处理,测试其热腐蚀的槽角为60°,求Si3N4 的晶界能. 5-4 生产氧化铅瓷件过程中需要镀银,已知1000℃时γAl2O3 s=1.0×10-3N/m, γAg L=0.92×10-3N/m,γAg L/Al2O3 s=1.77×10-3N/m,问液态银能否润湿氧化铅瓷件表面?可以用什么方法改善它们之间的润湿性? 5-5 5-6 5-7 5-8 影响润湿效果的主要因素有哪些? 大块状的石英材料经煅烧后易于破碎,这是为什么? 试说明晶粒之间的晶界应力大小对晶体性能的影响. 在真空中和在空气中将云母片剥落后再合上,会出现什么现象?说明理由? 5-9 5-10 什么是粘附功?粘附性越好是否就意味着粘附功越小,为什么? 1 克石英当它粉碎(在湿空气中)成每颗粒半径为1μm 的粉末时质量增加至 1.02 克,它的吸附水膜厚度为多少?(石英密度是2.65g/cm3) 1. 3. 答:略2. 答:略答:⑴900×10-3N/M ⑵1559×10-3N/M 4. 答:θ=147°>90°,液态银不能润湿氧化铅表面,可以通过以下方法改善它们之间的润湿性:增大瓷件表面粗糙度;设法除去表面吸附膜等. 5. 略6. 略7. 略8. 略9. 略10. 答:膜厚度为0.0177um第六章相图及其相平衡6-1 名词解释: 凝聚系统;介稳平衡;无变量点;低共熔点;双升点;双降点;液相独立析晶. 6-2 简述SiO2 的多晶转变现象,说明为什么在硅酸盐产品中SiO2 经常是以介稳状态存在. 6-3 具有不一致熔融二元化合物的二元相图(图6-11 所示),在低共熔点E 发生如下析晶过程: .已知 E 点 B 含量为20%,化合物AmBn 的 B 含量为64%.现有C1 和C2 二种配合料,已知C1 中的 B 含量为C2 中 B 含量的 1.5 倍,且在高温熔融冷却析晶时,从该二配合料中析出的初相(即到达低共熔温度前析出的第一种晶体)含量相等.试计算C1 和C2 配合料的组成. 6-4 今通过实验测得如图所示的各相图,试判断这些实验结果的正确性,若有错误,予以修正,并说明理由. 6-5 已知 A 和 B 两组份构成具有低共熔点的有限固溶体二元系统(图6-17). 试根据下列实验数据绘制概略相图: 的熔点为1000℃, 的熔点为700℃. A B 含B25%的试样在500℃完全凝固, 其中含73.3.%初相SA(B)和26.7%SA(B)+SB(A) 共生体.含B50%的试样在同一温度下凝固完毕,其中含40%初相SA(B) 和60%SA(B)+SB(A) 共生体,而SA(B)相总量占晶相总量的50%,实验数据均在达到平衡状态时测定. 6-6 试完成下图中的配料点1,2,3 的结晶路程(表明液,固相组成点的变化及其结晶过程各阶段系统中发生的相变化). 6-7 下图所示为一个三元化合物的三元相图. (1) (2) (3) (4) 判断三元化合物N 的性质; 标出边界曲线的降温方向(转熔界线用双箭头); 指出无变点K,L,M 的性质分析点1,2 的结晶路程(表明液固相组成的变化及各阶段的相变化) 6-8 如图6-43,配合料P 的液相在无变点K 发生独立析晶,最终在低共熔点 F 结束结晶.试问此时所获得的C3S,C2S,C3A 和C12A7 四种晶相的含量各为多少?,如果在F 点仍未达到平衡,残留液相能否离开F 点向其它无变点继续转移?为什么? 6-9 如图6-43,今取配合料成分恰好如无变点h 的组成,在充分平衡条件下, 问: (1) (2) (3) 加热该配合料,什么温度开始出现液相? 要使物料全部熔融,至少要加热到多高温度? 写出配合料加热到开始出现液相时和全部熔融时的反应过程. 6-10 如图6-43,若原始液相组成位于配合料圈内,并恰好在CaO 和C3S 初相区的边界曲线上: (1) (2) 说明此液相的结晶路程在缓慢冷却到无变点K 的温度1455℃时急剧冷却到室温,则最终获得哪些相? 各相含量如何? 1.答:名词解释略. 2.答:略,提示从动力学角度说明. 3.答:C1 配料组成为 A 74.1%,B 25.9%;C2 配料组成为 A 82.7%,B 17.3%. 4.答:(A)B 的熔点温度只有一个,两点应该重合.(B)液相组成不应该存在范围.(C)低共熔温度不应该是一条倾斜的直线,应该是水平的.(D)(E)均为二元系统,P 最大为3,不应该出现四相点和四相区域. 5.答:图略,提示低共熔温度线上三点的B%分别为5%,80%,95%. 6.答:略. 7.答:(1)N 为不一致熔融三元化合物.(2)略.(3)L 点位于△BNC 内部,为低共熔点, 点位于△ANB 交叉位, K 为双升点, 点位于△ANC 内部, M 为低共熔点. (4)略. 8.答:C3S,C2S,C3A 和C12A7 四种晶相的含量略,残留液相不能离开F 向其它无变量点转移,因为三元系统最多存在四相,在F 点已有四相. 9.答:(1)加热该配合料,1335 度开始出现液相.(2)要使物料全部熔融,至少要加热到2570 度.(3)略. 10. 答:最终获得C3S,C2S,玻璃相.第七章扩散与固相反应7-1 名词解释: 无序扩散,晶界扩散,表面扩散,本征扩散,非本征扩散,自扩散,互扩散,稳定扩散,不稳定扩散,扩散活化能,扩散通量. 7-2 已知CaO 的肖特基缺陷生成能为6ev,欲使Ca2+在CaO 中的扩散直至CaO 的熔点(2600 ℃)都是非本征扩散,要求三价杂质离子的浓度是多少? 7-3 设有一条内径为30mm 的厚壁管道,被厚度为0.1mm 的铁膜隔开.通过管子的一端向管内输送氮气,以保持膜片一侧氮气浓度为1 200mol/m ,而另一侧的氮气浓度为100 mol/m3.如在700℃下测得通过管道的氮气流量为 2.8×10-8mol/s,求此时氮气在铁中的扩散系数. 7-4 在二根金晶体圆棒的端点涂上示踪原子Au,并把棒的两端如图所示连接. 在920℃下加热100 小时,Au 示踪原子的扩散分布如图所示,并满足下列关系: 3 M 为实验中示踪原子总量,求此时金的自扩散系数. 7-5 试定性地分析和讨论从室温到熔融温度范围内,氯化锌添加剂(10-4mol%) 对氯化纳单晶中所有离子(Zn,Na,Cl)的扩散能力的影响. 7-6 试从扩散介质的结构,性质,晶粒尺寸,扩散物浓度,杂质等方面分析影响扩散的主要因素. 7-7 根据ZnS 烧结的数据测定了扩散系数,在450℃和563℃时,分别测得扩散系数为1.0 ×10 cm /s 和3.0×10 cm /s.(1)确定激活能和D0;(2)根据你对结构的了解, 试从运动的观点和缺陷的产生来推断激活能的含义;(3)根据ZnS 和ZnO 相互类似的特点,预测D 随硫的分压而变化的关系. 7-8 试分析碳原子在面心立方和体心立方铁八面体空隙间跳跃情况并以D=λ Pг形式写出其扩散系数(设点阵常数为a).式中λ为跃迁自由程,P 为跃迁几率,而г为跃迁频率. 7-9 指出以下概念中的错误: (1) (2) (3) 如果固体中不存在扩散流,则说明原子没有扩散; 因固体原子每次跳动方向是随机的,所以在任何情况下扩散流量为零; 晶界上原子排列混乱,不存在空位,所以以空位机制扩散的原子在晶界处无法扩散; -4 2 -4 2 (4) 间隙固溶体中溶质浓度较高,则溶质所占据的间隙越多,供扩散的空余间隙越少,即Z 值越小,越容易导致扩散系数的降低. 7-10 以空位机制进行扩散时,原子每次跳动一次就相当于空位反向跳动一次, 并未形成新的空位,而扩散活化能中却包含着空位形成能,此说法正确吗?请给出说明. 1. 2. 3. 4. 答:略答:1.1×10-5mol/m3 答:D=3.6×10 m /s 答:根据表中数据,以-ln ,求D 为2.33×10-7m2/s 对x2 作图,得一直线,求斜率K,t=360000s,D= -12 2 5. 答:低温时,以杂质扩散为主,ZnCl2 的加入对Na 离子的扩散能力有扩散作用, 而对氯离子的扩散能力影响不大,在高温条件下,本征扩散为主要形式, ZnCl2 的加入影响可忽略. 6. 略7. 答:①Q=48.9kJ,D0=0.39cm2/s ②质点处于其他质点作用的三位势阱中作周期性振动,若要摆脱其他质点的束缚,必须具有克服势阱作用的能量,这部分能量称为激活能,激活能包括迁移能和缺陷形成能. ③D∝PS2-1/4,硫分压越小,D 越大,硫分压增大,D 减小. 8. 9. 答:面心立方(fcc), = ,P= ,D= ,体心立方(bcc),D= 答:①扩散流的产生需要一个推动力,但在宏观上不存在扩散流,只要有一定温度,原子之间存在杂乱无章的自扩散. ②当有外力作用,如处于电场中,扩散流量不为零,只有在平衡状态下,扩散流量为零. ③晶界上原子所受束缚力低,其能量/振动频率搞,迁移能力强,其原子迁移到内部相党羽空位的反向扩散,不仅存在扩散,其扩散能力还比内部强. ④对扩散系数的影响可以忽略. 10.答:不正确.扩散系数是宏观值不是单个原子跳动机理的简单叠加.第八章固相反应8-1 MgO 和SiO2 固相反应生成Mg 2SiO4,反应时扩散离子是什么?写出界面反应方程. 8-2 MoO3 和CaCO3 反应时, 反应机理受到CaCO3 颗粒大小的影响. MoO3 : 当CaCO3 =1:1,MoO3 的粒径r1 为0.036mm,CaCO3 的粒径r2 为0.13mm 时,反应是扩散控制的;而当CaCO3 :MoO3=15:1,r2<0.03 时,反应由升华控制, 试解释这种现象. 8-3 试比较杨德方程和金斯特林格方程的优缺点及其适用条件. 8-4 当测量氧化铝-水化物的分解速率时,发现在等温试验期间,质量损失随时间线性增加到50%左右,超过50%时,质量损失的速率就小于线性规律.线性等温速率随温度指数地增加,温度从451℃增大到493℃时速率增大10 倍,试计算激活能,并说明这是一个扩散控制的反应?还是一般反应或是界面控制的反应. 8-5 1 平均粒径为1μm 的MgO 粉料与Al2O3 粉料以1: 摩尔比配料并均匀混合. 将原料在1300℃恒温3600h 后,有0.3mol 的粉料发生反应生成Mg Al2O4, 该固相反应为扩散控制的反应.试求在300h 后,反应完成的摩尔分数以及反应全部完成所需的时间. 答:扩散离子是Mg2+和Si4+,界面反应方程为: g 2+ +SiO4 Mg2SiO4+Si4+ Si4++4MgO Mg2SiO4+2 Mg2+ 2.答:当MoO3 的粒径r1 为0.036mm,CaCO3 的粒径r2 为0.13mm 时, CaCO3 颗粒大于MoO3,反应由扩散控制,反应速率随着CaCO3 颗粒度减小而加速,当r2<r1 时存在过量CaCO3,由于产物层变薄,扩散阻力减小,反应由MoO3 粒径升华控制, 并随着MoO3 粒径减小而加剧. 3.答:略. 4.答:1):. 由阿累尼乌斯公式: K=Aexp(-Q/RT)得: Q=R In k2/k1 (T1T2/T2-T1)=In10 *R*776*724/(493-451)=257.189KJ/mol R 故反应激活能为257.189kJ/mol 2):此反应为热分解反应,反应是在反应物与产物层的界面处进行的.由题中所述,反应进行到一定程度后质量损失速率小于线性规律,由此可推测该反应由扩散控制, 即后期由于反应物表层已被先前生成的大量产物层所包裹,导致新产生的气体无法扩散到外界去,从而减缓反应进行. 5.答:由于该固相反应为扩散控制反应,且粉料可视为均状大小球形,故用金斯特林格方程得: 1-2/3G-(1-G) 2/3 =kt G1=0.3/(1+1)=0.15 代入得K=7.45×10 -7 由题中所给条件;t1=3600h 所以当t2=300h 时,G2=0.045 令G=1,则T=1/3k=4.47×10 h 5第九章相变9-1 名词解释: 一级相变,二级相变,玻璃析晶,玻璃分相,均态成核,非均态成核,马氏体相变,亚稳分解,不稳分解. 9-2 为什么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, 在什么情况下需要过冷, 什么情况下需要过热?一般物质具有的最大成核速率的过冷度应该如何求得? 9-3 当一个球形晶核在液态中形成时,其自由能的变化△G=4πr2γ+ 4/3 r3△GV.式中r 为球形晶核的半径;γ为液态中晶核的表面能;△GV 为单位体积晶核形成时释放的体积自由能,求临界半径rk 和临界核化自由能△Gk. 8-4 如果液态中形成一个边长为a 的立方体晶核时, 其自由能△G 将写出什么形式?求出此时晶核的临界立方体边长ak 和临界核化自由能△Gk, 并比较球状晶核时,哪一种形状的△G 值更大,为什么? 9-5由 A 向 B 转变的相变过程中, 单位体积能变化△GV 在1000℃时为-419J/cm3, 在900℃时为-2093J/cm3,设A-B 间界面能为5×10-5J/ cm3,求: (1) (2) 在900℃和1000℃时的临界半径; 在1000℃进行相变时所需的能量. 9-6 试从热力学,动力学和形貌等方面比较亚稳分解和不稳分解这两种分相过程的特点. 9-9 某物质从熔体析晶,当时间分别为1s 和5s 时,测得晶相的体积分数分别为0.1%与11.8%,试用Vβ/V=1-exp(-Ktn)式计算Avrami 指数及其速率常数K. 9-10 如果直径为20μm 的液滴,测得成核速率IV=10 S cm ,如果锗能够过冷227℃,试计算锗的晶-液界面能?(TM=1231K,△H=34.8kJ/mol,ρ =5.35g/cm ) 9-11 举例说明相变理论在科学研究和生产实际中的应用. 1. 2. 答:略答: ,当,过热,过冷度为扩散活化能. 3. 4. 答: 答: , , ,显然立方体晶核形成, ,球形晶核较大. ,过冷;当, 3 -1 -1 -3 5. 答:900℃, ×10-17J =4.778, 1000℃, =2.387nm, 6. 9. 10. 11. 答:略答:n=3,K=10-3 答: 答:略第十章烧结过程10-1 名词解释: 熔融温度,烧结温度,烧结,烧成,液相烧结,固相烧结,晶粒生长,二次再结晶,晶粒极限尺寸,晶粒平均尺寸. 10-2 烧结的模型主要有哪几种?各适用于哪些典型的传质过程? 10-3 若固-气界面能为0.1J/m ,如果用直径为1μm 的粒子组成压块的体积为1cm ,试计算由烧结推动力而产生的能量是多少? 10-4 设有粉料粒度为5μm,若经2h 烧结后,x/r=0.1.如果不考虑晶粒的生长,若烧结至x/r=0.2.并分别通过蒸发-凝聚;体积扩散;粘性流动; 溶解-沉淀传质,则各需要多少时间?若烧结8h,则各传质过程的颈部增长x/r 又是多少? 10-5 如上题粉料的粒度改为16μm,烧结至x/r=0.2,各传质需要多少时间? 若烧结时间为8h,各个过程的x/r 又是多少?从两题计算的结果,讨论粒度与烧结时间对四种传质过程的影响程度? 10-6 下列过程中, 哪些能使烧结强度增加, 而不产生致密化过程?试说明理由.(1) 蒸发-凝聚(2)体积扩散(3)粘性流动(4)晶界扩散(5)表面扩散(6)溶解-沉淀. 10-7 制造透明Al2O3 材料时, 原始粉料粒度为2μm, 烧结至最高温度保温0.5h, 测得晶粒尺寸10μm,试问若保温时间为2h,晶粒尺寸多大?为抑制晶粒生长加入0.1%MgO,此时若保温时间为2h,晶粒尺寸又有多大? 10-8 晶界遇到夹杂物时会出现几种情况,从实现致密化目的考虑,晶界应该如何移动?怎样控制? 10-9 在烧结时,晶粒生长能够促进坯体致密化吗?晶粒生长会影响烧结速率吗?试说明之. 10-10 影响烧结的因素有哪些?最易控制的因素是哪几个? 1.答:名词解释略. 2.答:略. 3.答:烧结推动力而产生的能量是0.6J.提示,先算出粒子个数,再算出气固界面消失的面积. 4.答:根据查得各传质方式公式可得: 时间分别为16h,64h,8h,128h,若只烧结8h,则X/R 分别为0.1×41/3,0.1×4 1/5,0.2,0.1×41/6. 5.答:略6.答:略. 7.答:略3 2。
2024全国高考真题化学汇编：几种简单的晶体结构模型
2024全国高考真题化学汇编几种简单的晶体结构模型一、单选题1．（2024甘肃高考真题）2β-MgCl 晶体中，多个晶胞无隙并置而成的结构如图甲所示，其中部分结构显示为图乙，下列说法错误的是A ．电负性：Mg<ClB ．单质Mg 是金属晶体C ．晶体中存在范德华力D ．2+Mg 离子的配位数为32．（2024山东高考真题）下列物质均为共价晶体且成键结构相似，其中熔点最低的是A ．金刚石(C)B ．单晶硅(Si )C ．金刚砂(SiC )D ．氮化硼(BN ，立方相)3．（202432234QR+YW +XZ +W Z QWXZ +YW R ，其中W 、X 、Y 、Z 、Q 、R 分别代表相关化学元素。
下列说法正确的是A ．原子半径：W<X<Y B ．第一电离能：X Y Z C ．单质沸点：Z<R<QD ．电负性：W<Q<R4．（2024吉林高考真题）下列化学用语或表述正确的是A ．中子数为1的氦核素：12He B ．2SiO 的晶体类型：分子晶体C ．2F 的共价键类型：p-p σ键D ．3PCl 的空间结构：平面三角形5．（2024贵州高考真题）我国科学家首次合成了化合物[K(2，2，2-crypt)][K@Au 12Sb 20]。
其阴离子[K@Au 12Sb 20]5-为全金属富勒烯(结构如图)，具有与富勒烯C 60相似的高对称性。
下列说法错误的是A ．富勒烯C 60是分子晶体B ．图示中的K +位于Au 形成的二十面体笼内C ．全金属富勒烯和富勒烯C 60互为同素异形体D ．锑(Sb)位于第五周期第ⅤA 族，则其基态原子价层电子排布式是5s 25p 36．（2024河北高考真题）从微观视角探析物质结构及性质是学习化学的有效方法。
下列实例与解释不符的是选项实例解释A 原子光谱是不连续的线状谱线原子的能级是量子化的B224CO CH O l CC 、、键角依次减小孤电子对与成键电子对的斥力大于成键电子对之间的斥力CCsCl 晶体中+Cs 与8个-Cl 配位，而NaCl 晶体中+Na 与6个-Cl 配位+Cs 比+Na 的半径大D 逐个断开4CH 中的C-H 键，每步所需能量不同各步中的C-H 键所处化学环境不同A ．AB ．BC ．CD ．D7．（2024浙江高考真题）X 、Y 、Z 、M 四种主族元素，原子序数依次增大，分别位于三个不同短周期，Y 与M 同主族，Y 与Z 核电荷数相差2，Z 的原子最外层电子数是内层电子数的3倍。
东华理工大学812分析化学(含仪器分析)2016-2018年考研专业课真题试卷
(C) 1.0×10-14
(D) 2.6×10-11
3. 以下银量法测定需采用返滴定方式的是--------------------------------------------------( )
(A)莫尔法测 Cl-
(B)吸附指示剂法测 Cl-
(C)佛尔哈德法测 Cl-
(D)AgNO3 滴定 CN-(生成 Ag[Ag(CN)2]指示终点
11. （4分）以下滴定应采用的滴定方式分别是:(填A， B ，C ，D)
(1) 佛尔哈#43;
____
(3) KMnO4 法测定 Ca2+ (4) 莫尔法测定 Cl-
____ ____
（A）直接法 （B）回滴法 （C）置换法 （D）间接法
12. 对某一组分来说，在一定的柱长下，色谱峰的宽或窄主要决定于组分在色谱柱中的
(A)保留值
(B)扩散速度
(C)分配比
(D)理论塔板数
13. 在重量分析中，如果杂质沉淀量在沉淀放置过程中随着放置时间而增大，则这种污 染是由于---------------------------------------------------------------------------------------( ) (A) 形成混晶 (B) 表面吸附 (C) 形成双电层 (D) 继沉淀
2. 微溶化合物 A2B3 在溶液中的解离平衡是: A2B3==2A + 3B。今已测得 B 的浓度为
3.0×10-3mol/L,则该微溶化合物的溶度积 Ksp 是------------------------------------------( )
(A) 1.1×10-13
(B) 2.4×10-13
上海交通大学-材料科学与工程学院
材料科学与工程学院“材料科学与工程”专业学术型博士研究生培养方案（201309版）一、学科简介上海交通大学材料科学与工程一级学科为首批国家一级重点学科，涵盖了材料学、材料加工工程和材料物理与化学三个二级学科，其中"材料学"和"材料加工工程"均系全国重点学科，分布在材料科学与工程学院、化学化工学院、微纳科学技术研究院等部门，具有一级学科博士学位授予权，并设有一级学科博士后流动站，是我国首批被列入"世行贷款"、"211工程"、"985工程"和设立长江计划特聘教授岗位的重点建设学科点。
一级学科师资力量雄厚，现有博士生导师60余名，其中包括在国内外享有很高声誉的著名学者徐祖耀院士、周尧和院士、阮雪榆院士和潘健生院士以及一批在国内外有一定影响的中青年专家。
材料科学与工程一级学科依托金属基复合材料国家重点实验室、模具CAD国家工程研究中心、轻合金精密成型国家工程研究中心、激光加工及材料改性上海市重点实验室、上海镁材料及应用工程技术研究中心、中国机械工业联合会先进热处理与表面改性工程技术研究中心、上海焊接技术研究所和高分子材料实验室,以材料热力学与动力学、材料科学基础、材料加工原理等为理论基础，运用现代材料制备加工技术和分析测试新技术，长期以来承担国家重点工程项目、国家重大科技攻关、国家自然科学基金、"863"、"973"、省部级科研项目和大中型骨干企业横向课题，并与国内外著名大学和公司建立了广泛的科技合作和学术交流，定期选派部分优秀学生通过校际交流的方式前往美、英、法、德、日、韩等国的知名院校攻读硕士、博士学位或短期交流。
二、培养目标博士学位获得者应能系统性地掌握材料科学与工程学科坚实宽广的基础理论知识，深入了解学科的进展、动向和最新发展前沿；具有独立从事科学研究的能力，并在本学科领域取得理论或实践上的创造性研究成果；能熟练阅读本专业的外文资料，具有一定的写作能力和进行国际学术交流的能力；能胜任高等院校教学、科学研究、工程技术或科技管理等工作。
大连理工无机化学习题答案
大连理工无机化学习题答案无机化学是化学学科的一个重要分支，对于理解物质的组成、结构和性质有着至关重要的作用。
大连理工大学的无机化学教材在众多高校中被广泛使用，其配套的习题也具有一定的难度和深度。
以下是为您提供的一份大连理工无机化学习题答案，希望能对您的学习有所帮助。
首先，让我们来看第一章的习题。
第一章主要涉及原子结构和元素周期表的相关内容。
例如，有一道习题是这样的：计算一个氢原子从 n=3 能级跃迁到n=2 能级时所释放的光子的频率。
我们知道，根据玻尔的原子模型，氢原子能级跃迁时释放或吸收的能量是由能级差决定的。
所以，先计算出能级差：ΔE ＝ E₃ E₂。
然后，根据光子能量公式 E ＝hν（其中 h 是普朗克常数，ν 是光子频率），可以得到ν ＝ΔE ／ h 。
经过计算，得出具体的频率数值。
再来看第二章，关于化学键和分子结构的习题。
比如，有这样一个问题：比较氮气（N₂）和一氧化碳（CO）分子的化学键类型和键能大小。
氮气分子中存在的是三键，而一氧化碳分子中是一个三键和一个配位键。
由于氮气分子中的键是同种原子间形成的，键能较大。
通过分析它们的电子结构和原子轨道重叠方式，可以得出详细的比较结果。
第三章的化学热力学基础部分，也有一些具有挑战性的习题。
像这样一道题：在一定温度下，反应 A ＋ B ＝ C 的焓变ΔH ＜ 0，熵变ΔS ＞0，判断该反应在该温度下的自发性。
根据热力学第二定律，当ΔG ＝ΔH TΔS ＜ 0 时，反应自发进行。
由于ΔH ＜ 0 ，ΔS ＞ 0 ，所以在温度不是极低的情况下，ΔG 一定小于 0 ，该反应是自发的。
第四章化学反应速率部分的习题，往往需要对反应速率的影响因素有深入的理解。
例如：有一个反应，增加反应物浓度，反应速率加快，而升高温度，反应速率也加快。
请解释这两种情况加快反应速率的原因。
增加反应物浓度，使得单位体积内的活化分子数增多，有效碰撞的几率增加，从而加快反应速率。
升高温度，则增加了分子的能量，更多的分子具有了达到活化能的能力，活化分子百分数增加，有效碰撞频率增大，反应速率加快。
华东理工大学考研工程材料(今年复试考了好几道原题,答案在最后)
复习题1一、填空题1．通过晶体中原子中心的平面叫。
2．晶体中原子（离子或分子）规则排列的方式称为。
3．晶格中与任一个原子相距最近且距离相等的原子的数目叫做。
4.在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面是。
在面心立方晶格中，原子密度最大的晶面是。
5. 在体心立方晶格中，原子密度最大的晶向是。
在面心立方晶格中，原子密度最大的晶向是。
6. 体心立方晶胞的致密度为。
面心立方晶胞的致密度为。
7 ．一种金属元素同另一种或几种其它元素，通过熔化或其它方法结合在一起所形成的具有金属特性的物质叫做。
8．组成合金独立的、最基本的单元叫做。
9.在金属或合金中，具有一定化学成分、具有一定晶体结构的均匀组成部分叫做。
10．合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀、且结构与组元之一相同的固相称为。
11．合金组元相互作用形成晶格类型和特性完全不同于任一组元的新相叫。
12.固态合金中有两类基本相，它们是和。
13.金属材料的组织取决于它的和。
二、选择题1．某晶面在x、y、z三个坐标轴上的截距分别为2,1, ∞，则该晶面的晶面指数为：a. （1 2 0）b. （2 1 0）c. (0 1 2)2．金属化合物的特性一般是：a. 熔点较高、硬度高、脆性大b. 熔点较低、硬度低、脆性低c. 熔点较低、硬度高、脆性低3．固溶体的晶体结构与：a. 溶剂的晶体结构相同b. 溶质的晶体结构相同c. 与溶质和溶剂的晶体结构都不同三、是非题1．致密度越大原子排列紧密程度就越大。
2. 面心立方晶体的致密度大于体心立方的致密度。
3. 配位数越大原子排列紧密程度就越小。
4. 面心立方晶体的配位数小于体心立方的配位数。
5. 在立方晶系中，晶面指数(hkl)实际表示一组原子排列相同的垂直晶面。
6. 在立方晶系中，晶向指数[uvw]实际表示一组原子排列相同的垂直晶向。
7. 在立方晶系中，晶面族{hkl}表示许多原子排列相同但空间位向不同（即不平行）的晶面。
8. 在立方晶系中，晶向族<uvw>表示许多原子排列相同但空间位向不同（即不平行）的晶向。
2024全国高考真题化学汇编：认识晶体
2024全国高考真题化学汇编认识晶体一、单选题1．（2024吉林高考真题）某锂离子电池电极材料结构如图。
结构1是钴硫化物晶胞的一部分，可代表其组成和结构；晶胞2是充电后的晶胞结构；所有晶胞均为立方晶胞。
下列说法错误的是A ．结构1钴硫化物的化学式为98Co SB ．晶胞2中S 与S 的最短距离为当3a 2C ．晶胞2中距Li 最近的S 有4个D ．晶胞2和晶胞3表示同一晶体2．（2024安徽高考真题）下列各组物质的鉴别方法中，不可行．．．的是A ．过氧化钠和硫黄：加水，振荡B ．水晶和玻璃：X 射线衍射实验C ．氯化钠和氯化钾：焰色试验D ．苯和甲苯：滴加溴水，振荡3．（2024安徽高考真题）研究人员制备了一种具有锂离子通道的导电氧化物(x y 3Li La TiO )，其立方晶胞和导电时+Li 迁移过程如下图所示。
已知该氧化物中Ti 为+4价，La 为3 价。
下列说法错误的是A ．导电时，Ti 和La 的价态不变B ．若1x=3，+Li 与空位的数目相等C ．与体心最邻近的O 原子数为12D ．导电时、空位移动方向与电流方向相反二、解答题4．（2024北京高考真题）锡(Sn )是现代“五金”之一，广泛应用于合金、半导体工业等。
(1)Sn 位于元素周期表的第5周期第IVA 族。
将Sn 的基态原子最外层轨道表示式补充完整：。
(2)2SnCl 和4SnCl 是锡的常见氯化物，2SnCl 可被氧化得到。
①2SnCl 分子的VSEPR 模型名称是。
②4SnCl 的Sn Cl —键是由锡的轨道与氯的3p 轨道重叠形成σ键。
(3)白锡和灰锡是单质Sn 的常见同素异形体。
二者晶胞如图：白锡具有体心四方结构；灰锡具有立方金刚石结构。
①灰锡中每个Sn 原子周围与它最近且距离相等的Sn 原子有个。
②若白锡和灰锡的晶胞体积分别为31v nm 和32v nm ，则白锡和灰锡晶体的密度之比是。
(4)单质Sn 的制备：将2SnO 与焦炭充分混合后，于惰性气氛中加热至800C ，由于固体之间反应慢，未明显发生反应。
二工大材料科学基础答案
材料科学基础思考题1. 解释下列名词的含义：晶体:固态下原子或分子在空间呈有序排列，则称之为晶体非晶体:固态下原子或分子在空间呈无序排列，则称之为非晶体晶格:用于描述原子在晶体当中排列形式的空间格架（点阵）晶胞:反映该晶体结构(点阵)的特点的最小组成单元称为晶胞晶格常数:晶胞的几何特征可以用晶胞的三条棱边长a、b、c和三条棱边之间的夹角α、β、γ等六个参数来描述。
称为点阵常数（晶格常数）致密度:晶胞中包含的原子所占有的体积与该晶胞体积之比称为致密度(也称密排系数)。
晶面指数:实际表示一组原子排列相同的平行晶面。
晶向指数:实际表示一组原子排列相同的平行晶向。
晶体的各向异性:在晶体中, 不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同, 它们之间的结合力的大小也不相同, 因而金属晶体不同方向上的性能不同。
这种性质叫做晶体的各向异性。
点缺陷:是指在三维尺度上都很小的, 不超过几个原子直径的缺陷。
线缺陷:指两维尺度很小而第三维尺度很大的缺陷。
面缺陷:是指二维尺度很大而第三维尺度很小的缺陷亚晶粒: 在多晶体的每一个小晶粒内，晶格位向也并非完全一致，而是存在着许多尺寸很小，位向差很小的小晶块，它们相互镶嵌形成晶粒，称为亚晶粒亚晶界:亚晶粒之间的边界叫亚晶界。
亚晶界是位错规则排列的结构, 可以把它看成是一种位错线的堆积或称位错壁; 亚晶界是晶粒内的一种面缺陷位错:由晶体中原子平面的错动引起的缺陷。
单晶体：一块晶体中，其内部的晶格位向完全一致时称这块晶体为多晶体（由多晶粒组成的晶体结构）；固溶体:合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的、且结构与组元之一相同的固相称为固溶体金属间化合物: 在化合物中，有些具有相当程度的金属键及一定程度的金属性质，是一种金属化合物，称为金属间化合物；固溶强化:通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化结合键: 是指由原子结合成分子,是指由原子结合成分子或固体的方式和结合力的大小密排面:在体心立方晶格中，原子密度最大的晶面为{110}, 称为密排面;2. 金属键、离子键、共价键及分子键结合的材料其性能有何特点。
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第十二章纳米材料晶体化学
主讲人: 张华
Email: zhanghjy@
著名的诺贝尔奖获得者Feyneman在20世纪60年代曾经预言：
如果我们对物体微小规模上的排列加以某种控制的话，我们就能使物体得到大量的异乎寻常的特性，就会看到材料的性能产生丰富的变化
2
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自我洁净
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量子点, quantum dot
纳米材料的应用
o生物学中
o医学中
o环保中：水，气，固体垃圾
o军事、药物等
9
11
1. 纳米晶体
2. 纳米晶体的多面体形态
3. 纳米晶体的自组装
4. 粒子的溶液相自组装
5. 纳米自组装技术
6. 自组装的纳米晶体性能
7. 模板辅助纳米自组装
12
1. 纳米晶体
o
纳米的概念o
颗粒与界面o
纳米结构体系构筑方式：人工组装与自组装o
维度与结构单元o 基本特性：小尺寸效应；表面与界面效应；量子尺寸效应；宏观量子隧道效应o 物理与化学性质
1 nm = 10-9m = 10埃
13纳米粒子尺寸与表面原子数的关系
14
由于量子尺寸效应，量子点材料显示出分裂能级，半导体纳米材料的能带随着粒子尺寸的减少而增加
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一系列尺寸的CdSe 纳米晶
的紫外吸收和荧光发射光谱
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2. 纳米晶体的多面体形态
o 高晶面指数的晶面具有更高的表面能。
为提高低指数表面的比例，降低体系总能量，粒子表面往往会形成多面体形态。
o 在面心立方结构中，对角线的长度是
[111] > [100] > [110]
o 表面能一般地(111) < (100) < (110)
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R[100]/R[111]的值将影响多面体形态
立方八面体八面体
平截八面体
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正四面体、正六面体、正八面体、正十二面体和正二
十面体从不同方位投影的图。
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3 纳米晶体的自组装
纳米颗粒可以作为结构单元来构筑纳米晶体阵列，从而为材料的优化、协调和性能的提高提供了新的方法。
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构筑纳米晶体阵列的四个关键步骤：
1）制备形状和尺寸可控的纳米微粒；
2）控制自组装过程以制备大尺寸有序的阵列；
3）结构表征；
4）模拟体系的动力学行为。
纳米晶体的有序自组装需要的条件：
1）构造单元；2）钝化层；
3）可控的缓慢的干燥过程
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阵列结构类型：单分子层；薄膜；超晶格阵列结构的性能:取决于单个粒子和粒子间相互作用，单个粒子被有机分子修饰过。
纳米粒子的表面钝化：裸露的纳米晶体比表面积大，活性高，需要用表面活性剂形成化学键来稳定晶体表面。
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自组装
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双层自组装
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纳米粒子间的键合：范德华力
纳米粒子的溶液相自组装：金属，半导体，磁性等，
对结构单元的控制：
尺寸和形状选择，表面修饰
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不同尺寸粒子也可自组装形成混合相阵列结构0.482<r A /r B <0.624, 形成稳定的结构; r A /r B »0.58时,形成稳定的AB 2结构; 0.458< r A /r B <0.482时, 发生相分离不同尺寸粒子还可以相互分离, 分别形成自组装
35
模板辅助纳米自组装
模板作为形成有序结构的主体基质,可以制备出大尺寸、结构可控制的自组装结构。
模板在物质内部或周围作为框架，限制着晶体生长的空间，从而使所得产物具有与模板相似的形貌。
36
模板种类及特点
根据模板自身的特点可分为软模板和硬模板。
硬模板主要是指一些具有相对刚性结构的模板，如阳极氧化铝膜、碳纳米管等。
软模板则主要包括两亲分子形成的各种有序聚合物，如液晶、胶团、微乳状液、LB 膜等，以及高分子的自组织结构和生物大分子等。
37
阳极氧化铝膜模板法(AAO)：
把厚度为0.05mm 或0.1mm 的铝箔在三氯乙烯溶液中超声清洗后，在乙醇和高氯酸混合液中电解抛光2-3分钟，用Na 2CO 3溶液腐蚀1分钟以去除表面氧化层，最后放在酸性电解质，如硫酸、草酸或磷酸中，用石墨电极阳极化，即可得到多孔的阳极氧化铝膜。
膜的厚度与孔径大小与阳极化条件密切相关，包括电压、温度和时间，以及所用的电解质。
用所得Al/AAO 和石墨作电极，CdCl 2和S 粉溶解在二甲亚砜中所得溶液作电解质，进行电化学沉积，最后用NaOH 溶液腐蚀膜，即可观察到CdS 纳米线阵列。
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纳米晶体的形貌多样性
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Si -ZnS 同轴结构
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制备方法
o 液相法
一、溶剂热(Solvo-thermal)
Polymer-assistant ，Surfactant-assistant ，Reduction ，
Precursor
二、辐射化学法(Chemical Irradiation)
三、模板法(Template)
AAO template ，CNTs template ，1D nanomaterials ，
Polymer, Macromolecular template ，
四、溶胶—凝胶法
(Sol-Gel)
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o 气相法
一、化学气相沉积法（CVD ）
二、热蒸发（Thermal Evaporation ）
三、氧辅助法（Oxide-assisted ）
四、碳热法（Carbothermal ）
制备方法
45
VLS 生长机制
20世纪60年代，
R. S. Wagner
VLS 纳米线生长机制示意图，它包含三个过程，
Ⅰ) 合金化Ⅱ) 生核Ⅲ) 轴向生长
46
Ge 纳米线生长的原位TEM 照片(a) 500℃时的固态Au 纳米团簇；
(b) 800℃开始合金化，此时大部分Au 仍为固态；
(c) 液态Au/Ge 合金；(d) Ge 纳米晶在合金表面生核；
(e) Ge 凝聚使得(f)Ge 长大成纳米线
47VS 生长机制
前驱物通过热蒸法、激光烧蚀、化学反应或其它方法变成蒸气后，被载气运输到下游的低温区，在衬底表面冷却，凝聚成固体。