武汉理工大学《材料科学基础》2009-2013年期末试卷及详细答案剖析

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武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第7套

第七套试卷武汉理工大学考试试题（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．热缺陷是溢度高于绝对零度时，由于晶体组成上的不纯净性所产生的种缺陷。

3．晶面指数通常用晶面在晶轴上截距的质整数比来表示。

4．固溶体是在固态条件下，种物质以原子尺寸溶解在另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9．马氏体相变是种无扩散性相变，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，化学势及其阶偏导数连续，“阶偏导数不连续的相变为级相变，发生：一级相变时，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的种结构为闪锌矿型结构，已知锌离子和硫离子半径分别为2+Zn 0.068nmr=2 S 0.156nmr−=，原子质量分别为65.38和32.06。

1．画出其品胞结构投影图2．计算ZnS的晶格常数3．试计算ZnS的晶体的理论密度。

（15分）武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案第七套试卷参考答案及评分标准一、2.5×12=301．不正确。

结晶学晶胞是反映晶体结构周期性和对称性的最小重复单元。

2．不正确。

热缺陷是温度高于绝对岺度时，由于晶体晶格热振动（或热起伏或温度波动）所产生的种缺陷3．不正确。

武汉理工大学材料科学基础历年期末考卷答案

31.2、解：根据lnη=A+B/T，727℃时，η=108P0，1156℃时，η=104P0，∴A=-5.32，B=13324，当η=107P0时，则t=80℃。

3、解：Na2O-SiO2系统中， SiO2含量增加，η增大，σ减小；因为SiO2含量增加，聚合离子团尺寸增大，迁移阻力增大，η增大，e/r减小，相互作用力减小，σ减小；RO-SiO2系统中，SiO2含量增加，η增大，σ减小；因为无SiO2时RO-O2系统η很低，表面张力大；加入SiO2，系统中出现聚合离子团，SiO2增加，聚合离子团尺寸增大，数目增大，η增大，σ减小。

4、解：玻璃的介稳性：熔体转变为玻璃过程中，是快速冷却，使玻璃在低温下保留了高温时的结构状态，玻璃态是能量的介稳态，有自发放热而转变为晶体的趋势；玻璃无固定熔点：熔体的结晶过程中，系统必有多个相出现，有固定熔点；熔体向玻璃体转变时，其过程是渐变的，无多个相出现，无固定的熔点，只有一个转化温度范围。

5.6、解：在熔体结构中，不O/Si比值对应着一定的聚集负离子团结构，如当O/Si比值为2时，熔体中含有大小不等的歪扭的[SiO2]n聚集团（即石英玻璃熔体）；随着O/Si比值的增加，硅氧负离子集团不断变小，当O/Si比值增至4时，硅-氧负离子集团全部拆散成为分立状的[SiO4]4-，这就很难形成玻璃。

7、解：网络变体 Na2O CaO K2O BaO中间体 Al2O3网络形成体 SiO2 B2O3 P2O59、解：微晶学说：玻璃结构是一种不连续的原子集合体，即无数“晶子”分散在无定形介质中；“晶子”的化学性质和数量取决于玻璃的化学组成，可以是独立原子团或一定组成的化合物和固溶体等微晶多相体，与该玻璃物系的相平衡有关；“晶子”不同于一般微晶，而是带有晶格极度变形的微小有序区域，在“晶子”中心质点排列较有规律，愈远离中心则变形程度愈大；从“晶子”部分到无定形部分的过渡是逐步完成的，两者之间无明显界限。

武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第3套

武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案第三套试卷一、金红石是四方晶系，其单胞结构如图 1 所示。

单胞中各离子坐标如下：Ti 4+:（0，0，0）和（0.5，0.5，0.5），O 2−的坐标则是：（0.3，0.3，0）：（0.7，0.7，0）；（0.8，0.2，0.5）。

回答下列问题：1．画出金红石单胞在（001）面上的投影图；2．阴离子若视作准六方最密堆积，指出阳离子填入空隙的种类和空隙填充率； 3．阳离子配位数为多少？这与按离子半径比预测的结构是否相符？已知阴离子半径 0.132 nm ，阳离子半径0.068 nm ； 4．计算氧离子电价是否饱和。

二、1．在一个立方单胞内画出指数为（011）的晶面以及指数为[011]的晶向。

2．下列硅酸盐矿物按照硅氧四面体连接方式分类，各属何种结构类型：[]24Mg SiO ，[]38Na AISi O ，[]32618Be Al Mg Si O ，[]27Ca Al AlSiO ，[]2541122Ca Mg Si O (OH)三、写出下列缺陷反应式；1．NaCl 形成肖脱基缺陷。

2．AgI 形成弗伦克尔缺陷3．TiO 2掺入到Nb 2O 3中，请写出二个合理的方程，指出各得到什么类型的固溶体，写出两种固溶体的化学式四、简单回答下列问题：1．22Na O SiO −系统熔体组成对衣面张力的影响如图所小，请解释其产生原因。

2．种物质表面能按山小到大的顺序为：PbI 2 > PbF 2 < CaF 2，试用清洁表面的离子重排及表面双电层模型解释之。

五、简单回答下列问题1．扩散是否总是从高浓度处向低浓度处进行？为什么？2．烧结的推动力是什么？烧结过程分为几个阶段，各阶段的特征是什么？六、金属铜为面心立方晶体，0.3615a nm =。

已知铜的熔点m T 1385k =，31628/cm H J ∆=、521.7710J /cm γ−=⨯，在过冷度m T 0.2T =的温度下，通过均相成核得到晶体铜。

武汉理工大材料科学基础

武汉理工大材料科学基础武汉理工大学材料科学基础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,直接做在试卷上）一、填空题（1.5×20=30分）1. 结晶学晶胞是（）。

2. 扩散的基本推动力是（），一般情况下以（）形式表现出来，扩散常伴随着物质的（）。

3. 晶面族是指（）的一组晶面，同一晶面族中，不同晶面的（）。

4. 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（）。

5. 根据烧结时有无液相出现，烧结可分为（），在烧结的中后期，与烧结同时进行的过程是（）。

6. 依据硅酸盐晶体化学式中（）不同，硅酸盐晶体结构类型主要有（）。

7. 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（）的，因为（）。

8. 二级相变是指（），发生二级相变时，体系的（）发生突变。

9. 驰豫表面是指（），NaCl单晶的表面属于是（）。

10. 固态反应包括（），化学动力学范围是指（）。

11．从熔体结构角度，估计a长石、b辉石(MgO?SiO2)、c镁橄榄石三种矿物的高温熔体表面张力大小顺序（）。

二、CaTiO3结构中，已知钛离子、钙离子和氧离子半径分别为0.068nm，0.099nm， 0.132nm。

（15分）1. 晶胞中心的钛离子是否会在八面体空隙中“晃动”；2. 计算TiCaO3的晶格常数；3. 钛酸钙晶体是否存在自发极化现象，为什么？三、在还原气氛中烧结含有TiO2的陶瓷时，会得到灰黑色的TiO2-x：（15分）1．写出产生TiO2-x的反应式；2．随还原气氛分压的变化，该陶瓷材料的电导率和密度如何变化？3．从化学的观点解释该陶瓷材料为什么是一种n型半导体。

四、选择题：下列2题任选1题（12分）1. 简述金属材料、无机非金属材料以及高分析材料腐蚀的特点。

2. 试述材料疲劳失效的含义及特点。

武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第二套试题

武汉理工大学《材料科学基础》考试试卷第二套试卷一、填空题（共20分，每个空1分）1、材料按其化学作用或基本组成可分为（）、（）、高分子材料、复合材料四大类。

2、晶胞是从晶体结构中取出来的反应晶体（）和（）的重复单元。

3、热缺陷形成的一般规律是：当晶体中剩余空隙比较小，如NaCl型结构，容易形成（）缺陷；当晶体中剩余空隙较大时，如萤石CaF2型结构等，容易产生（）缺陷。

4、根据外来组元在基质晶体中所处的位置不同，可分为（）固溶体和间隙型固溶体：按照外来组元在基质晶体中的固溶度，可分为（）固溶体和有限固溶体。

5、硅酸盐熔体中，随着Na2O含量的增加，熔体中聚合物的聚合度（），熔体的粘度（）。

6、当熔体冷却速度很快时，（）增加很快，质点来不及进行有规则排列，晶核形成和晶体长大难以实现，从而形成了（）。

7、粉体在制备过程中，由于反复地破碎，所以不断形成新的表面，而表面例子的极化变形和重排，使表面晶格（），有序性（）。

8、非稳态扩散的特征是空间仟意一点的（）随时间变化，（）随位置变化。

9、动力学上描述成核生长相变，通常以（）、（）、总结晶速率等来描述。

10、温度是影响固相反应的重要外部条件。

一般随温度升高，质点热运动动能（），反应能力和扩散能力（）。

二、判断题（共10分，每个题1分）1、（）位错的滑移模型解释了晶体的实际切变应力与晶体的理论切变强度相差悬殊的内在原因。

2、（）空位扩散机制适用于置换型固溶体的扩散，3、（）一般来说在均匀晶体中引入杂质，都将使扩算系数增加4、（）-般来说，扩散粒子性质与扩散成指性质间差异越大，扩散系数也越大。

5、（）成核生长相变中晶体的生长速*与界面结构和原子迁移密切相关，当析出晶体和熔体组成相同时，晶体长大由扩散控制。

6、（）对于许多物理或化学步骤综合而成的在相反应中，反应速度由反应速度最快的步骤控制。

7、（）在烧结过程中，发生的初次再结晶使大鼎粒长大而小晶粒消失，气孔进入晶粒内部不易排出，烧结速度降低甚至停止。

武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第4套

第四套试卷武汉理工大学考试试卷一、根据Na 2O 晶胞图（见右图）回答下列问题： 1．画出Na 2O 晶胞图{100}面族的投影图。

2．根据晶胞结构指出正、负离子的配位数？3．阴离子作何种堆积，阳离子作何种填隙，填隙率是多少？ 4．计算说明O 2−的电价是否饱和二．1．在立方单胞内画出指数为（112）的晶面及指数为[112]的晶向。

2．下列硅酸盐矿物按照硅氧四面体连接方式分类，各属何种结构类型；[][][][][]243832618272541122Mg SiO ,Na AISi O ,Be Al Mg Si O ,Ca Al AlSiO ,Ca Mg Si O (OH)三．写出缺陷反应方程式，每组写两个合理方程，并写出相应的固溶体化学式。

1．Al 2O 3加入到MgO 中 2．TiO 2加入到Nb 2O 3中武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案四.1．在简单碱金属硅酸盐系统（22R O SiO −）中，碱金属离子+R 系统粘度的影响如图所示。

说明为什么产生这种现象。

2．种物质表面能按由小到大的顺序为：222PbI >PbF >CaF ，试用清洁表面的离子重排及表面双电层模型解释之。

五．简单回答下列问题1．Al/Au 焊接接头处克肯达尔效应造成的紫灾可以用什么法延缓或消除？为什么？ 2．烧结的推动力是什么？烧结过程分为几个阶段，各阶段的特征是什么？六．在液-固相变时，产生球形固相粒子，系统自由焓的变化为32443V G r G r ππσ∆=∆+。

设KG ∆为临界自由焓，K V 为临界晶核的体积。

试证明：12K K V G V G ∆=∆（只证明在均匀成核的条件下）。

七．粒径为l μ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，对计算结果进行比较并说明为什么？八．如图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M1在完全平衡条件下的冷却结晶过程，结晶结束时各物质的百分含量（用线段比表示）；5．写出组成点M2在完全平衡条件下的冷却结晶过程，在M2熔体的液相组成点刚刚到达J1时，求其相组成（用线段比表示）。

材料科学基础-武汉理工出版(部分习题答案)[1]

材料科学基础-武汉理工出版（部分习题答案）[1]第一章结晶学基础第二章晶体结构与晶体中的缺陷1名词解释：配位数与配位体，同质多晶、类质同晶与多晶转变，位移性转变与重建性转变，晶体场理论与配位场理论。

晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、离子极化、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.答：配位数：晶体结构中与一个离子直接相邻的异号离子数。

配位体：晶体结构中与某一个阳离子直接相邻、形成配位关系的各个阴离子中心连线所构成的多面体。

同质多晶：同一化学组成在不同外界条件下（温度、压力、pH值等），结晶成为两种以上不同结构晶体的现象。

多晶转变：当外界条件改变到一定程度时，各种变体之间发生结构转变，从一种变体转变成为另一种变体的现象。

位移性转变：不打开任何键，也不改变原子最邻近的配位数，仅仅使结构发生畸变，原子从原来位置发生少许位移，使次级配位有所改变的一种多晶转变形式。

重建性转变：破坏原有原子间化学键，改变原子最邻近配位数，使晶体结构完全改变原样的一种多晶转变形式。

晶体场理论：认为在晶体结构中，中心阳离子与配位体之间是离子键，不存在电子轨道的重迭，并将配位体作为点电荷来处理的理论。

配位场理论：除了考虑到由配位体所引起的纯静电效应以外，还考虑了共价成键的效应的理论图2-1MgO晶体中不同晶面的氧离子排布示意图2面排列密度的定义为：在平面上球体所占的面积分数。

（a）画出MgO（NaCl型）晶体（111）、（110）和（100）晶面上的原子排布图；（b）计算这三个晶面的面排列密度。

解：MgO晶体中O2-做紧密堆积，Mg2+填充在八面体空隙中。

（a）（111）、（110）和（100）晶面上的氧离子排布情况如图2-1所示。

（b）在面心立方紧密堆积的单位晶胞中，a022r（111）面：面排列密度=2r2/4r23/2/2/230.907（110）面：面排列密度=2r2/4r22r/420.555（100）面：面排列密度=2r2+22/22r/40.7853、已知Mg半径为0.072nm，O半径为0.140nm，计算MgO晶体结构的堆积系数与密度。

武汉理工大学2009年研究生入学考试真题及答案--材料科学基础

武汉理工材料科学基础2009年真题参考答案一、填空题1，[SiO 4]四面体之间的结合方式；岛状，组群装，链状，层状，架状，层状2，)1510(o o o o ≤≤<θθθ ；倾斜晶界；刃错位3，组成和温度，可逆和渐变的4，在数值上，弹性能5，平衡状态影响平衡的因素，动态法，静态法6，质点的无规则运动，化学位梯度，低浓度向高浓度的扩散7，超导体转变8，接触界面上的化学反应，反应物通过产物层的扩散9，流动传质，气相传质，溶解-沉淀传质10，全面腐蚀，局部腐蚀，高分子材料的腐蚀二、1:，高分子链的近程结构：依据结构单元化学组成不同，高分子链有碳链高分子，杂链高分子，元素有机高分子，无机高分子等类型。

远程结构是指单个高分子的结构，包括高分子的大小和形态，决定高分子的柔顺性。

2，不一致，非均态核化的形核功小，大多数相变是非均态核化在异界面上，这种表面可以通过表面能地作用使核化势垒减少而促进核化进行。

3，相变要自发进行必须 0/<∆∙∆=∆O T T H G当0<∆H 时，为使0<∆G ，必须0>∆T 由此可知0>-T T O 即在相变过程放热的情况下，系统必须“过冷”才能使相变得以进行当0>∆H 时，0<∆T ，0<-T T O ，系统必须“过热”4，适用于稳态扩散，杨德方程在反应初期具有很好的适应性，其在计算产物质时考虑了接触界面的变化，但在产物产物层厚度x 带入抛物线方程式又保留了扩散面积恒定的假设。

三、图略四，1，因为在层与层之间没有较强的化学键来连接，滑石层与层之间依靠较弱的分子间力来结合，蒙脱石层间由于Al 3+可被Mg 2+取代，使复网层带少量负电荷，白云母K +进行层间平衡电荷，但其较硅氧层的结合力弱的多。

2，因为滑石层与层之间只能依靠较弱的分子间力来结合致使层间易相对滑动，而白云母层与层之间是是K +与硅氧层结合，虽然比层内化学键弱得多，但比分子间结合力大得多。

2002,2010,2013年武汉理工大学高分子基础考研试题答案

武汉理工材料科学基础2010真题参考答案一、基本概念1，空间利用率：晶胞中原子体积与晶胞体积比值。

空隙利用率：填充某种空隙的原子占该种空隙的比值。

2，位错滑移：在外力作用下，位错线在其滑移面上的运动，结果导致晶体的永久变形。

位错爬移：在热缺陷或外力作用下，位错线在垂直其滑移面方向上的运动，其结果导致空隙或间隙质点的增殖或减少。

3，玻璃网络形成体：是容易在工艺过程中形成玻璃的具有高粘度和强度的氧化物。

玻璃网络改变体：指加入玻璃时，能够破坏玻璃网络并最终导致结晶的氧化物。

4，穿晶断裂：指通过晶粒内部而不是沿晶界发生的材料断裂。

蠕变断裂：指高温下材料发生的过度变形或扭曲，但不断裂。

5，应力腐蚀：金属材料在特定的腐蚀介质和拉应力共同作用下发生脆性断裂。

晶间腐蚀：金属材料在特定的腐蚀介质中沿材料晶界发生的一种局部腐蚀。

6，初次再结晶：从塑性变形的，具有应变的基质中，生长出新的无应变晶粒的成核和长大过程。

二次再结晶：是胚体中少数大晶粒尺寸的异常增加，其结果是个别晶粒尺寸的增加，这是区别于正常的晶粒长大的。

7，均态核化：熔体内部自发成核，称为均态核化。

非均态核化：由表面、界面效应、杂质或引入晶核剂等各种因素支配的成核过程。

8，矿化剂：在烧结过程中以某种形式加入的能降低烧结温度的物质。

二、作图题略三、1，O/Si=3组群状结构2，Be 2+与两个标高为65，2个标高为25的O 2-配位，形成[BeO 4]四面体，Al 3+与三个标高为65，3个标高为85的O 2-配位，形成[AlO 6]八面体，[BeO4]四面体和[AlO 6]八面体之间公用标高为65，85的2个O 2-离子，即共棱连接。

3，标高为65的O 2-同时与一个Be 2+，1个Al 3+，1个Si 4+相连。

静电强度=2144163142=⨯+⨯+⨯=O 2-的电荷数，所以电价饱和。

4，绿宝石结构中的六节环内没有其他例子存在，使晶体结构中存在大的环形空腔，当有电价低，半径小的Na +离子存在时，在直流电场中会表现出显著离子导电，当晶体受热时，质点热振动振幅增大，大的空腔使晶体不会有明显的膨胀，因而表现出较小的膨胀系数。

2009年武汉理工大学833材料科学基础考研试题

武汉理工大学武汉理工大学 ⒛09年研究生人学考试试题
课程代码
Bs3
课程名称材料科学基础
(共 3页 ,共七题 ,答题时不必抄题 ,标明题目序号
即可
;
相平衡题目直接做在试卷上 ,不必另外画图
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一、填空题 (30分
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武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第6套

第六套试卷武汉理工大学考试试卷一、右图是CaF2的理想晶胞结构示意图，试回答：1．画出其投影示意图。

2．晶胞分子数是多少？结构中何种离子做何种密堆积？何种离子填充何种空隙，所占比例是多少？3．结构中正负离子的配位数是多少？4．萤石的结构决定了其具有哪种特殊的性能？请说明。

二、1．α-Fe为体心立方结构，试画出晶胞中质点在（001）晶面上的投影图。

2．在立方单胞内画出指数为（112）的晶面及指数为[112]的晶向。

3．下列硅酸盐矿物按照硅氧四面体连接方式分类，各属何种结构类型：[][][][][]Mg SiO,Na AISi O,Be Al Mg Si O,Ca Al AlSiO,Ca Mg Si O(OH) 243832618272541122三、1．写出下列缺陷方应方程式1）TiO2加入到A12O3中（写出两种）；2）AgI形成弗伦克尔缺陷（Ag+进入间隙）2．实验室要合成镁铝尖晶石，可供选择的原料为Mg（OH）2、MgO、Al2O3·3H2O、γ-A12O3、α-A12O3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。

四．A12O3和过量MgO粉末进行反应形成尖晶石，反应在温度保持不变的条件下进行且由扩散控制。

反应进行1 h时测得有20%的反应物发生了反应。

分别用杨德方程和金斯特林格方程计算完全反应的时间，并说明两者产生差异的原因。

五．简单回答下列问题1．Al/Au焊接接头处克肯达尔效应造成的紫灾可以用什么方法延缓或消除？为什么？2．烧结的推动力是什么？烧结过程分为几个阶段，各阶段的特征是什么？六．在熔融态的R2O-SiO2中，增加SiO2的含量，熔体的粘度和表面张力将如何变化？为什么？七．按相变机理不同可将相变分为四类，最常见是的成核-生长相变，另外三类分别是什么？对于成核生长相变，假定在恒温恒压下，从过冷液体形成的新相呈球形，且不考虑应变能，请推导均态核化情况下形成的临界晶核的半径及相变势垒。

武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第一套试题

武汉理工大学《材料科学基础》考试试题第一套试卷一、填空题（共20分，每个空1分）1、村料科学要解决的问题就是研究材料的（）与（）、（）、材料性质、使用性能以及环境间相互关系及制约规律。

2、晶体结构指晶体中原子或分子的排列情况，由（）+（）而构成。

晶体结构的形式是无限多的。

3、热缺陷是由热起伏的原因所产生的，（）缺陷是指点离开正常的个点后进入到晶格间隙位置，其特征是空位和间隙质点成对出现：而（）缺陷是指点有表面位置迁移到新表面位置，在晶体表面形成新的一层，向时在晶体内部留下空位。

4、硅酸盐熔体随着温度升高，低聚物浓度（），熔体的粘度（）。

5、玻璃的料性是指玻璃的（）变化时（）随之变化的速率6、固体的表面粗糙化后，原来能润湿的液体，接触角将（），原来不能润湿的液体，接触角将（）。

7、克肯达尔（Kirkendall）效应说明了互扩算过程中各组元的（）不同以及置换型扩散的（）机制。

8、按照相变机理可以将相变分成（）、（）、乃氏体相变和有序-无序转变9、晶体长大时，当析出晶体与熔体组成相同时，晶体长大速率由（）控制，当析出晶体与熔体组成不同时，晶体长大速率由（）控制10、同一物质处于不同结构状态时，其反应活性相差很大，一般来说，晶格能愈高、结构愈完整和稳定的，其反应活性也（）。

二、判断题（共10分，每个题1分）1、（）位错的滑移是指在热缺陷或外力作用下，位错线在垂直其滑移面方向上的运动，结果导致晶体中空位或间隙质点的增殖或减少。

2、（）间隙扩散机制适用于间隙型固溶体中间隙原子的扩散，其中发生间隙扩散的主要是间隙原子，阵点上的原子则可以认为是不动的。

3、（）要使相变自发进行，系统必须过冷（过热）或者过饱和，此时系统温度、浓度和压力与相平衡时温度、浓度和压力之差就是相变过程的推动力。

4、（）扩散系数对温度是非常敏感的，随着温度升高，扩散系数明显降低。

5、（）当晶核与晶核剂的接触角越大时，越有利于晶核的形成。

6、（）固相反应的开始温度，远低于反应物的熔点或者系统的低共融温度。

材料科学基础_武汉理工出版(部分习题答案)[1]51页word文档

第一章结晶学基础第二章晶体结构与晶体中的缺陷
死记硬背是一种传统的教学方式,在我国有悠久的历史。但随着素质教育的开展,死记硬背被作为一种僵化的、阻碍学生能力发展的教学方式,渐渐为人们所摒弃;而另一方面,老师们又为提高学生的语文素养煞费苦心。其实,只要应用得当,“死记硬背”与提高学生素质并不矛盾。相反,它恰是提高学生语文水平的重要前提和基础。1名词解释：配位数与配位体，同质多晶、类质同晶与多晶转变，位移性转变与重建性转变，晶体场理论与配位场理论。晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、离子极化、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.
答：配位数：晶体结构中与一个离子直接相邻的异号离子数。
配位体：晶体结构中与某一个阳离子直接相邻、形成配位关系的各个阴离子中心连线所构成的多面体。
同质多晶：同一化学组成在不同外界条件下（温度、压力、pH值等），结晶成为两种以上不同结构晶体的现象。
多晶转变：当外界条件改变到一定程度时，各种变体之间发生结构转变，从一种变体转变成为另一种变体的现象。
面心：原子数4，配位数6，堆积密度74.04%；
六方：原子数6，配位数6，堆积密度74.04%。
7设原子半径为R，试计算体心立方堆积结构的（100）、（110）、（111）面的面排列密度和晶面族的面间距。
解：在体心立方堆积结构中：
（100）面：面排列密度=
面间距=
（110）面：面排列度=
面间距=
（111）面：面排列密度=
2面排列密度的定义为：在平面上球体所占的面积分数。
（a）画出MgO（NaCl型）晶体（111）、（110）和（100）晶面上的原子排布图；
（b）计算这三个晶面的面排列密度。

武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第5套

武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案第五套试卷武汉理工大学考试试卷一、钙钛矿ABO3型结构属于立方晶系，其中2价正离子位于立方晶胞顶点，4价正离子位于立方晶胞体心位置，2价负离子位于立方晶胞而心位置。

请回答下列问题；1．画出钙钛矿型结构的晶胞立体图2．根据晶胞结构指出晶胞中各离子的配位数；3．根据鲍林规则计算负离子电价是否平衡；4．BaTiO3属钙钛矿型结构，是典型的铁电材料。

请给出铁电晶体的定义，铁电性能出现的根本原因是什么？二．1．Au为面心立方结构，试画出晶胞中质点在（001）晶面上的投影图。

2．三种物质表面能按由小到大的顺序为：Pbl2>PbF2>CaF2，试用清洁表面的离子重排及表面双电层模型解释之。

3．硅酸盐晶体的分类原则是什么？4．烧结推动力是什么？它可凭哪些方式推动物质的迁移（至少写出两种具体的方式）？5．从热力学角度来划分，相变可以分为哪几类？三．写出缺陷反应方程式，每组写两个合理方程，并写出相应的固溶体化学式。

1．Al2O3加入到MgO中2．TiO2加入到Nb2O3中四．Na2O-SiO2系统熔体组成对表面张力的影响如图所示，请解释其产生的原因。

五．下表列出少量NaCl 可使不同颗粒尺寸Na 2CO 3与Fe 2O 3反应的加速作用。

请给出至少三种合理的解释。

六．设有以直径为3 cm 的厚壁管道，被厚度为0.00l cm 的铁膜片隔开，在膜片的一边，每l cm 3中含有3510⨯个氮原子，该气体不断地通过管道。

在膜片的另一边的气体中，每l cm 3中含有3210⨯个氮原子。

假设700℃时氮在α-Fe （体心立方）中的扩散系数是72410cm /s −⨯，在γ-Fe （面心立方）中的扩散系数是82310cm /s −⨯，试分别计算通过两种铁膜片的氮原子总数。

根据计算结果，试讨论影响扩散的因素。

七．在液-固相变时，产生球形固相粒子，系统自由焓的变化为32443V G r G r ππσ∆=∆+。

武汉理工大学材料概论期末考试试卷

and a paste composed of Portland cement and water. The aggregates generally used are sand and gravel or crushed stone. These aggregates have no cementing value of their own; their function in concrete is to serve as a filler. The cement-water paste changes from a semifluid substance into a solid binder as a result of chemical reactions between the water and the various compounds in the cement. The final quality of the concrete depends upon the effectiveness of the hardened paste binding the aggregate particles together and in filling the voids between the particles.How many types of raw materials involving in concrete production? And what are their functions, respectively?Analyze the major factors affecting concrete quality.strain plots are shown in Figure 1. One of the lines shows the character of fiber. Strain, △L /LS t r e s s , (N ·c m -2)Fiber(1) (2)(3)标准答案（B卷）一、Fill in the blanks (1’×10 = 10’)1.The advantage of microwave heating is that it is extremely rapid .2.The mechanical properties of ceramics are good in compression , The greatest weakness is brittleness .3.Ferrous Alloys normally contains major phases, called austenite, cementite, graphite, martensitic.4.The components as well as the interface between them can usually be physically identified.5.Surface treatment of reinforcing materials is done to improve the adhesion of fillers and fibers tomatrix resin by modifying the surface of the solid.6.The properties of materials are defined by the nature of their chemical bonds, their atomic ordering andtheir microstructure.二、True or false (indicate with “√” or “×”, 1’×10 = 10’)1.(×) All amorphous materials are glasses.2.(×) Aluminum alloys offer superior specific strength in high temperatures.3.(√) The properties of crystals are different in various crystallographic directions.4.(√) Titanium alloys have lower density and high strength.5.(√) Most of life and industrial glass are made from silica and silicate glasses.6.(√) Magnesium is the lightest of all structural metals.7.(√) Glasses is made from elements, simple chemical compounds, complex organic molecules, salt mixturesand alloys.8.(√) Glass when newly formed, with a perfect surface, is very strong about five times as strong as steel.9.(×) MMC、PMC、CMC are all composite, and matrix are metal, ceramic and organic polymer.10.(√) 玻璃化温度和熔点是表征聚合物热性能的重要指标。

（完整版）武汉理工大学材料概论期末试卷

（完整版）武汉理工大学材料概论期末试卷一、Fill in the blanks (1’×10 = 10’)1. The four basic types of bonding arrangements which hold atoms togeth er are the _________ bond,_________ bond, ionic bond and the van der Waals forces.2. One of the main factors on the brittle nature of glass is the _________.3. The small molecules in polymers are termed _________, the reactions by which they combine aretermed _________.4. A property of a material is determined by analyzing the _________ of t he material to some outsideinfluence, generally by means of a _________ standard test.5. Hardened concrete should be _________, strong, watertight and resista nt to abrasion.6. It is the behavior and properties of the _________ that generally contro l the properties of composites.7. _________ is not only one of the most a bundant elements in the earth’s crust, but it is also the mostabundant metal in the earth’s crust.二、True or false (indicate with “√” or “×”, 1’×10 = 10’)1. All amorphous materials are glasses.2. Magnesium is the lightest of all structural metals.3. Al2O3 纤维和Al 基体组成颗粒增强复合材料。

武汉理工大学材料科学基础历年期末考卷

31．试述石英晶体、石英熔体、Na2O•2SiO2熔体结构和性质上的区别。

2．某熔体粘度在727℃时是108泊，1156℃时是104泊，要获得粘度为107泊的熔体，要加热到什么温度?3．在Na2O—SiO2系统及RO—SiO2系统中随着SiO2含量的增加，熔体的粘度将升高而表面张力则降低，说明原因。

4．说明在一定温度下同组成的玻璃比晶体具有较高的内能及晶体具有一定的熔点而玻璃体没有固定熔点的原因。

5．某窗玻璃含14Na2O－14CaO－72SiO2(重量百分数)，求非桥氧百分数。

6．网络外体(如Na2O)加到SiO2熔体中，使氧硅比增加，当O/Si≈2.5～3时，即达到形成玻璃的极限，O/Si>3时，则不能形成玻璃，为什么?7．按照在形成氧化物玻璃中的作用，把下列氧化物分为网络变体，中间体和网络形成体：SiO2，Na2O，B2O3，CaO，Al2O3，P2O5，K2O，BaO。

8．以B203为例解释具有混合键氧化物容易形成玻璃的原因。

9．试述微晶学说与无规则网络学说的主要观点，并比较两种学说在解释玻璃结构上的共同点和分歧。

10．什么是硼反常现象? 为什么会产生这些现象?11．已知石英玻璃的密度为2.3g/cm3，假定玻璃中原子尺寸与晶体SiO2相同，试计算该玻璃的原于堆积系数是多少?12．根据教材的T—T—T曲线，计算A、B、C三种物质的临界冷却速度，哪一种物质易形成玻璃?哪一种难形成玻璃?41 ．什么叫表面张力和表面能? 在固态下和液态下这两者有何差别?2 ．一般说来，同一种物质，其固体的表面能要比液体的表面能大，试说明原因。

3 ．什么叫吸附、粘附? 当用焊锡来焊接铜丝时，用锉刀除去表面层，可使焊接更加牢固，请解释这种现象。

4 ．方镁石的表面能为1000尔格/cm2，如果密度为3.68克/cm3，求将其粉碎为1u颗粒时，每克需能量多少卡?5 ．试说明晶界能总小于两个相邻晶粒的表面能之和的原因。

武汉理工大学材料科学基础历年考研真题

武汉理工大学武汉理工大学2010年研究生入学考试试题课程名称材料科学基础一、基本概念（30分）空间利用率和空隙填充率；位错滑移和位错爬移；玻璃网络形成体和玻璃网络外体；穿晶断裂和蠕变断裂；应力腐蚀和晶间腐蚀；初次在结晶和二次在结晶；均态核化和非均态核化；矿化剂。

二、作图题（10分）1. 在面心立方晶胞中标示出质点以ABCABC。

规律重复的堆积方式。

（5分）2.画出面心立方晶胞中质点在（111）晶面上的投影图。

（5分）三、绿宝石Be3Al2[Si6O18]上半个晶胞在（0001）面上的投影图如图1所示，整个晶胞的结构按照标高50处的镜面经反映即可得到。

根据图1回答下列问题：（20分）1.绿宝石的硅氧比为多少？硅氧四面体组成的是什么结构？（4分）2.Be和Al分别与周边什么标高的几个氧配位？构成的配位多面体是什么？它们之间又是如何连接的？（8分）3.用Pauling的连接规则说明标高65的氧电价是否平衡？（4分）4.根据结构说明绿宝石热膨胀系数不高、当半径小的Na+存在时，在直流电场下具有显著离子电导的原因。

（4分）图1 绿宝石晶胞四、A-B-C三元系统相图如图1所示。

根据相图回答下列问题：（25分）1.在图上划分副三角形、用剪头表示界线上温度下降方向方向及界线的性质；（8分）2.判断化合物S1S2的性质；（2分）3.写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；（5分）4.写出熔体1、2在完全平衡冷却下的冷却结晶过程；（10分）第4题图五、假设自组成为18Na2O10CaO72SiO2(wt%)和8Na2O4CaO88SiO2(wt%)两种熔体中，均态成核析出石英相。

（15分）1.设形成晶核为球形，两者相变时除去界面能外单位体积自由焓ΔGv的变化相同，请推导熔体结晶时的核化势垒和临界晶核半径；（5分）2.考虑到两熔体组成及表面张力的差异，试比较两者的临界晶核半径的大小并解释其原因；（5分）3.假设新相的晶核形成后，新相长大的速率均取决于溶质原子在熔体中的扩散，在外界条件均相同的情况下，试比较两种熔体石英相的长大速率，并解释其原因；（5分）六、晶体结构缺陷（15分）1.CaO形成肖特基缺陷，写出其缺陷反应方程式，并计算单位晶胞CaO的肖特基缺陷数（已知CaO的密度是3.0克/厘米3，其晶格参数是0.481nm）；（4分）2.CsCl溶入MgCl2中形成空位固溶体，并写出固溶体的化学式；（3分）3.Al2O3掺入到MgO中，写出二个合理的方程，并判断可能成立的方程是哪一个？写出其固溶体的化学式；（5分）4.根据2和3总结杂质缺陷形成规律。

武汉理工大学材料科学基础答案

试题一答案一、1：4；2：O2-离子做面心立方密堆积，Na+填全部四面体空隙；3：=4CN O2-=8 [NaO4][ONa8]；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；5：二、1：Al4[Si4O10](OH)8；2：单网层状结构；3：一层硅氧层一层水铝石层且沿C轴方向堆积；4：层内是共价键，层间是氢键；5：片状微晶解理。

三、1：点缺陷，线缺陷，面缺陷；2：由低浓度向高浓度的扩散；3：坯体间颗粒重排，接触处产生键合，大气孔消失，但固-气总表面积变化不大；4：按硅氧比值分类或按硅氧聚和体的大小分类；5：表面能的降低，流动传质、扩散传质、气相传质和溶解-沉淀传质；6：随自由能的变化而发生的相的结构的变化，一级相变、二级相变和三级相变。

四、 1：O←→VNa ′+VCl˙2：AgAg→Agi˙+VAg′3：3TiO23TiNb˙+VNb˙+6OO2TiO22TiNb˙+Oi′′+3ONb2-x Ti3xO3可能成立Nb2-2xTi2xO3+x4：NaCl NaCa′+ClCl+VCl˙五、一是通过表面质点的极化、变形、重排来降低表面能，二是通过吸附来降低表面能。

1：t=195h2：t=68h七、当O/Si由2→4时，熔体中负离子团的堆积形式由三维架状转化为孤立的岛状，负离子团的聚合度相应的降至最低。

一般情况下，熔体中负离子团的聚合度越高，特别是形成三维架状的空间网络时，这些大的聚合离子团位移、转动、重排都比较困难，故质点不易调整成规则排列的晶体结构，易形成玻璃。

熔体中负离子团的对称性越好，转变成晶体越容易，则形成玻璃愈难，反之亦然。

八、晶界上质点排列结构不同于内部，较晶体内疏松，原子排列混乱，存在着许多空位、位错、键变形等缺陷，使之处于应力畸变状态，具有较高能量，质点在晶界迁移所需活化能较晶内为小，扩散系数为大。

九、二次再结晶出现后，由于个别晶粒异常长大，使气孔不能排除，坯体不在致密，加之大晶粒的晶界上有应力存在，使其内部易出现隐裂纹，继续烧结时坯体易膨胀而开裂，使烧结体的机械、电学性能下降。

《材料科学基础》期末试卷及答案

《材料科学基础》期末试卷及答案一. 选择题：（共15小题，每小题2分，共30分）。

1. 根据相律在不考虑压强影响的情况下，三元系相图中二相平衡区的自由度f为（）。

A. 0B. 1C. 2D. 32. 在六节环硅酸盐结构中非桥氧的个数为（）。

A. 6B. 8C. 10D. 123. 氢键的形成对物质的物理性能影响很大，分子内氢键的存在会引起物质（）。

A. 熔点升高，沸点降低B. 熔点降低，沸点升高C. 熔点、沸点都升高D. 熔点、沸点都降低4. 密排六方的配位数，四面体空隙数及晶胞原子数分别为（）。

A. 12，3n，6B. 12，2n，6C. 8，6n，2D. 12，2n，65. 下列说法正确的是（）。

A. 点缺陷是热力学稳定缺陷B. 两位错交割必形成割阶C. 线缺陷也是热力学稳定缺陷D. 空位形成能大于间隙形成能6. 在高岭石Al4[Si4O10](OH)8结构中每个O2-可连1个[SiO4]和几个[AlO2(OH)4]( )。

A. 1B. 2C. 3D. 47. 在单元系相图中，温度一定，增加压力会使摩尔体积大的相在相图上稳定存在的区域（）。

A. 缩小B. 扩大C. 没影响D. 无法判断8. 结晶性高聚物由熔体中结晶，可得到（）。

A. 单晶B. 球晶C. 纤维状晶体D. 串晶9. 某位错的位错线与柏氏矢量平行且反向，则此位错为（）。

A. 正刃型位错B. 右螺型位错C. 左螺型位错D. 负刃型位错10. 在铁碳合金中可锻性最好的是（）。

A. 亚共析钢B. 共析钢C. 过共析钢D. 共晶铸铁11. 在吴氏网上直径的刻度可度量（）。

A. 极距角B. 方位角C. 晶面的面角D. 园心角12. 在平衡条件下，溶质原子在晶界处的浓度偏离平均浓度的现象称为晶界偏析，若溶质原子的固溶度（C m）愈大，则晶界处溶质的浓度（）。

A. 愈大B. 愈小C. 不变D. 无法判断13. 第二相若在晶粒内部析出，固溶体中各组元的原子直径之差超过5%时，决定因素是弹性应变能，则第二相的形状接近于（）。