无机材料科学基础综合测试8
无机材料科学基础学习试题及解答完整版
第一章晶体几何根底1-1 解释概念：等同点：晶体结构中，在同一取向上几何环境和物质环境皆相同的点。
空间点阵：概括地表示晶体结构中等同点排列规律的几何图形。
结点：空间点阵中的点称为结点。
晶体：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。
对称：物体相同局部作有规律的重复。
对称型：晶体结构中所有点对称要素〔对称面、对称中心、对称轴和旋转反伸轴〕的集合为对称型，也称点群。
晶类：将对称型相同的晶体归为一类，称为晶类。
晶体定向：为了用数字表示晶体中点、线、面的相对位置，在晶体中引入一个坐标系统的过程。
空间群：是指一个晶体结构中所有对称要素的集合。
布拉菲格子：是指法国学者 A. 布拉菲根据晶体结构的最高点群和平移群对称及空间格子的平行六面体原那么，将所有晶体结构的空间点阵划分成 14 种类型的空间格子。
晶胞：能够反响晶体结构特征的最小单位。
晶胞参数：表示晶胞的形状和大小的 6 个参数〔 a、b、 c、α 、β、γ〕.1-2 晶体结构的两个根本特征是什么？哪种几何图形可表示晶体的根本特征？解答：⑴晶体结构的根本特征：① 晶体是内部质点在三维空间作周期性重复排列的固体。
② 晶体的内部质点呈对称分布，即晶体具有对称性。
⑵ 14 种布拉菲格子的平行六面体单位格子可以表示晶体的根本特征。
1-3 晶体中有哪些对称要素，用国际符号表示。
解答：对称面— m，对称中心— 1，n 次对称轴— n，n 次旋转反伸轴— n螺旋轴— ns ，滑移面— a、b、c、d1-5 一个四方晶系的晶面，其上的截距分别为3a、4a、6c，求该晶面的晶面指数。
解答：在 X、Y、 Z 轴上的截距系数： 3、4、6。
截距系数的倒数比为： 1/3:1/4:1/6=4:3:2晶面指数为：〔432〕补充：晶体的根本性质是什么？与其内部结构有什么关系？解答：① 自限性：晶体的多面体形态是其格子构造在外形上的反映。
②均一性和异向性：均一性是由于内部质点周期性重复排列，晶体中的任何一局部在结构上是相同的。
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测试四一、名词解释（本题30分，每小题3分）1．结构水2．压电效应3．弗仑克尔缺陷4．硼反常现象5．非均态核化6．Tg转变温度7．驰豫表面8．触变性9．矿化剂10．不一致熔融化合物二、填空（本题20分，每小题2分）1．若将离子晶体中的质点视为球体，则等径球的最紧密堆积方式有和两种，这两种堆积方式中都存在空隙，它们的空间利用率都为。
2．在闪锌矿（立方ZnS）结构中，S2-作密堆积，Zn2+填充的空隙，Zn2+的配位数为，S2-的配位数为，单位晶胞内含有个分子。
3．硅酸盐晶体2MgO·2Al2O3·5SiO2的结构式为，属于结构。
4．对某MO晶体的空位形成能为4ev，则该晶体在1600℃时的空位浓度为。
5．在Al2O3中掺杂少量NiO生成黄宝石，经分析认为是形成置换型固溶体，则缺陷反应方程为，固溶体分子式为。
6．将以下物质形成玻璃的难易程度排列一次序（由易至难用编号排列）。
（1）50%GeO2+50%SiO2熔体100℃/min冷却（2）50%GeO2+50%SiO2气化到一个0℃的薄板上（3）Na2O·2SiO2熔体100℃/min 冷却（4）ZnCl2熔体100℃/min 冷却（5）Na2O·A12O3·2SiO2熔体100℃/min 冷却（6）Na2O·SiO2熔体100℃/min 冷却7．一种玻璃的摩尔组成为10mol％Na2O·20mol％Al2O3·70mol％SiO2，则四个基本结构参数分别为Z=，R=，X=，Y=。
8．真空中，Al2O3瓷片的表面张力为0.90N/m，液态铁的表面张力为1.72 N/m，而Al2O3－液态铁的界面张力为2.30 N/m，则接触角为。
液态铁能否润湿Al2O3瓷片？。
9．PbZrO3和PbTiO3均属于型结构，其中Zr4+离子半径为0.079nm，Ti4+离子半径为0.068nm，它们之间能形成型固溶体，原因是。
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测试九问答与计算1．（5分）Si和Al的原子量非常接近（分别为28.09和26.98），但SiO2及Al2O3的密度相差很大（分别为 2.65 g/cm3及 3.96 g/cm3）试运用晶体结构及鲍林规则说明这一差别。
2．（15分）石墨、云母和高岭石具有相似的结构，请分析它们结构的区别以及由此引起的性质上的差异。
3．（1）（5分）在MgO晶体中，肖特基缺陷的生成能为6 ev，分别计算 25 ℃和 1600℃时热缺陷的浓度。
（2）（5分）如果MgO晶体中，含有百万分之一的Al2O3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？请说明原因。
4．（15分）非化学计量缺陷的浓度与周围气氛的性质、压力大小相关，如果增大周围氧气的分压，非化学计量化合物的密度将发生怎样的变化？为什么？5．（10分）在组成为16Na2O.xB2O3.(84-x)SiO2的熔体中，当x<15 mol％时，增加B2O3的含量使粘度升高；当x> 15mol％时，增加B2O3的含量，反而会使粘度降低，为什么？6．（10分）用Na2CO3和Na2SiO3分别稀释同一粘土泥浆，试比较电解质加入量相同时，两种泥浆的流动性、触变性和坯体致密度的大小。
7．（10分）试说明中各项所代表的意义，并解释同样是间隙扩散机构，为什么在相同的温度下，杂质在介质中的扩散系数比介质本身形成间隙离子的扩散系数大？8．（10分）扩散系数与哪些因素有关？为什么？为什么可以认为浓度梯度大小基本上不影响D值，但浓度梯度大则扩散得快又如何解释？9．（1）（8分）当测量氧化铝－水化物的分解速率时，一个学生发现在等温实验期间，重量损失随时间线性增加到50％左右。
超出50％时重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℃增加到 493℃时速率增大10倍，试计算反应活化能。
（2）（7分）何谓矿化剂？在固相反应中加入少量矿化剂可促进反应加速进行，解释其原因。
智慧树知到《无机材料科学基础(上)》章节测试答案
智慧树知到《无机材料科学基础(上)》章节测试答案绪论1、人类历史上第一种人工合成品（）。
水泥玻璃陶器合金答案: 陶器2、人类使用材料的历史经历了哪些时代（）？石器时代青铜器时代铁器时代水泥时代E:钢铁时代F:硅时代G:新材料时代答案: 石器时代,青铜器时代,铁器时代,水泥时代,钢铁时代,硅时代,新材料时代3、材料的四个基本要素（）。
组织结构材料性能合成与制备使用效能答案: 组织结构,材料性能,合成与制备,使用效能4、新型材料是（）的一类新兴产业。
知识密集劳动力密集技术密集资金密集答案: 知识密集,技术密集,资金密集5、组成材料科学与工程的四要素的核心是（）。
组织结构材料性能合成与制备使用效能答案: 组织结构6、组成材料科学与工程的四要素中（）是研究工作的落脚点。
组织结构材料性能合成与制备使用效能答案: 材料性能7、无机材料科学基础是一门（）课程。
专业方向专业基础课公共通识答案: 专业基础课8、按照材料的组成，可将材料分为（）。
有机高分子材料金属材料无机非金属材料复合材料答案: 有机高分子材料,金属材料,无机非金属材料,复合材料9、按照材料来源可将材料分为（）。
功能材料结构材料天然材料人工材料答案: 天然材料,人工材料10、材料是人类社会、用来制造构件、器件的物质（）。
可接受的、可容易的、有用的可接受的、可经济的、有用的可接受的、可经济的、功能的常见的、可经济的、有用的答案: 可接受的、可经济的、有用的第一章1、离子键通过（）成键？静电偶极吸引力共用电子对电子共有化价电子转移答案: 价电子转移2、共价键的特点（）?方向性饱和性键合强键合弱答案: 方向性,饱和性,键合强3、氢键无方向性。
对错答案: 错4、描述电子状态需要那些参数（）。
主量子数角量子数磁量子数自旋量子数答案: 主量子数,角量子数,磁量子数,自旋量子数5、下列是共价键晶体的有。
金刚石石墨NaCl晶体铜答案: 金刚石6、n=2的L电子层最多可容纳多少个电子（）。
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测试十一、名词解释（共60分，每小题3分）1．色散力2．静电键强度3．类质同晶现象4．反结构5．压电效应6．铁电效应7．结构水8．触变性9．本征缺陷10．色心11．螺型位错12．混合碱效应13．逆性玻璃14．不一致熔融化合物15．穿相区现象16．矿化剂17．二级相变18．非均态成核19．初次再结晶20．扩散传质二、计算（共40分）1．氯化铯（CsCl）结构中，已知离子半径：Cs＋为0.182nm，Cl－为0.155nm；原子量：Cs为132.91，Cl为35.45。
请计算球状离子所占据的空间分数（堆积系数）及CsCl晶体的密度。
假设Cs＋和Cl－离子沿立方对角线接触。
（10分）2．ZnO为六方晶系，a＝0.324nm，c＝0.520nm，每个晶胞中含2个 ZnO分子，测得两种情况下ZnO晶体的密度分别为 5.740 g/cm3和 5.606g/cm3，求这两种情况下各产生什么型式的固溶体？已知原子量：Zn为65.39，O为16.00。
（10分）3．MgO熔点T M＝ 2800℃，空位形成能E＝6ev。
欲使Mg2＋在MgO中的扩散直至MgO的熔点都是非本征扩散，要求MgO中三价杂质离子有什么样的浓度？（10分）4．由SiO2和Al2O3粉反应生成莫来石的过程是由扩散控制的反应，符合杨德方程，如果活化能为209kJ/mol，反应在 1400℃进行1小时，只完成10%，那么 1600℃进行3小时反应将完成多少？（10分）三、分析与问答（共50分）1．（10分）请从结构上解释造成图1所示不同聚集状态SiO2的X射线衍射图谱差别的原因。
2．（20分）图2为Al2O3料浆粘度和ζ电位与pH值的关系，请分析该实验结果并说明在实际Al2O3陶瓷生产中的意义。
图1 图23．（20分）图3为ABC三元系统相图。
（1）说明化合物D1、D2和D3的性质；（2）划分副三角形，判断各三元无变量点E、F、G、H、I的性质，并写出相平衡方程；（3）用箭头标出DABC边上及各界线上的温降方向，并判断各界线性质；（4）写出组成为M熔体的析晶过程相平衡表达式，并计算液相组成点刚达到结晶结束点时所存在的各相的百分含量（用线段表示）；（5）请画出AB、BC、AC二元系统相图，并注明各相区。
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无机材料科学基础试卷7一、名词解释（20分）1、正尖晶石、反尖晶石；2、线缺陷、面缺陷；3、晶子学说、无规则网络学说；4、可塑性、晶胞参数；二、选择题（10分）1、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、依据等径球体的堆积原理得出，六方密堆积的堆积系数（）立方密堆积的堆积系数。
A、大于B、小于C、等于D、不确定4、某晶体AB，A—的电荷数为1，A—B键的S=1/6，则A+的配位数为（）。
A、4B、12C、8D、65、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、2，46、在ABO3(钙钛矿)型结构中，B离子占有（）。
A、四面体空隙B、八面体空隙C、立方体空隙D、三方柱空隙晶体7、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8、当固体表面能为1.2J/m2，液体表面能为0.9 J/m2，液固界面能为1.1 J/m2时，降低固体表面粗糙度，（）润湿性能。
A、降低B、改善C、不影响9、一种玻璃的组成为32.8%CaO，6.0 Al2O3%，61.2 SiO2%，此玻璃中的Al3+可视为网络（），玻璃结构参数Y=（）。
A、变性离子，3.26B、形成离子，3.26C、变性离子，2.34D、形成离子，2.3410、黏土泥浆胶溶必须使介质呈（）。
A、酸性B、碱性C、中性11、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小，就（）形成玻璃。
A、越难B、越容易C、很快D、缓慢12、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、空间群三、填空（15分）1、a=b≠c α=β= 900，γ=1200的晶体属（）晶系。
无机材料科学基础试题及答案
1螺位错：柏格斯矢量与位错线平行的位错。
2同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。
3晶胞：指晶体结构中的平行六面体单位，其形状大小与对应的空间格子中的单位平行六面体一致。
4肖特基缺陷：如果正常格点上的原子，热起伏过程中获得能量离开平衡位置，迁移到晶体的表面，在晶格内正常格点上留下空位，即为肖特基缺陷。
肖特基缺陷：如果正常格点上的原子，热起伏过程中获得能量离开平衡位置，迁移到晶体的表面，在晶格内正常格点上留下空位，即为肖特基缺陷。
5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。
6非均匀成核：借助于表面、界面、微粒裂纹、器壁以及各种催化位置而形成晶核的过程。
7稳定扩散：扩散质点浓度分布不随时间变化。
8玻璃分相：一个均匀的玻璃相在一定的温度和组成范围内有可能分成两个互不溶解或部分溶解的玻璃相(或液相)，并相互共存的现象称为玻璃的分相(或称液相不混溶现象)。
9不一致熔融化合物：是一种不稳定的化合物。
加热这种化合物到某一温度便发生分解，分解产物是一种液相和一种晶相，两者组成与化合物组成皆不相同，故称不一致熔融化合物。
10晶粒生长：无应变的材料在热处理时，平均晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。
11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）本征扩散：空位来源于晶体结构中本征热缺陷，由此而引起的质点迁移。
12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。
不稳定扩散：扩散物质在扩散层dx内的浓度随时间而变化，即dc/dt≠0。
这种扩散称为不稳定扩散。
（2.5分）（2.5分）13可塑性：粘土与适当比例的水混合均匀制成泥团，该泥团受到高于某一个数值剪应力作用后，可以塑造成任何形状，当去除应力泥团能保持其形状，这种性质称为可塑性。
无机材料科学基础试卷(6-10章)
无机材料科学基础试卷一、名词解释液相独立析晶：是在转熔过程中发生的，由于冷却速度较快，被回收的晶相有可能会被新析出的固相包裹起来，使转熔过程不能继续进行，从而使液相进行另一个单独的析晶过程，就是液相独立析晶。
二次再结晶：少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大过程。
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。
本征扩散：是指空位来源于晶体结构中本征热缺陷而引起质点的迁移。
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。
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二级相变：相变时两相化学势相等，其一级偏微商也相等，但二级偏微商不等的称为二级相变。
液相烧结：凡有液相参加的烧结过程称为液相烧结。
固相烧结：固态粉末在适当的温度、压力、气氛和时间条件下，通过物质与气孔之间的传质，变为坚硬、致密烧结体的过程。
均匀成核：晶核从均匀的单相熔体中产生的过程。
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。
不稳定扩散：扩散物质在扩散层dx内的浓度随时间而变化，即dc/dt≠0。
这种扩散称为不稳定扩散。
三角形规则：原始熔体组成点所在副三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物；与这三个物质相应的初初晶区所包围的三元无变量点是其结晶结束点。
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。
一致熔融化合物：是一种稳定的化合物。
它与正常的纯物质一样具有固定的熔点，熔化时，所产生的液相与化合物组成相同，故称一致熔融化合物。
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。
无机材料科学基础_陕西科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
无机材料科学基础_陕西科技大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.按材料尺寸分类，陶瓷纤维属于（）。
答案:一维材料2.不符合晶体的对称条件，但呈一定的周期性有序排列的类似于晶态的固体，属于（）。
答案:准晶态材料3.由原子或分子远程无序排列的固体材料，属于（）。
答案:非晶态材料4.下列选项中不属于材料科学与工程四要素的是（）。
答案:材料复合5.材料按用途可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。
答案:错误6.工程性的研究十分重要，材料的合成与制备就等同于工艺研究。
答案:错误7.硅酸盐熔体中聚合物种类，数量与熔体组成（O/Si）有关，O/Si比值增大，则熔体中的。
答案:8.逆扩散的推动力是浓度梯度。
（）答案:错误9.菲克定律是从宏观统计的角度，定量描述了质点的扩散行为。
（）答案:正确10.严格地说，结构材料也是一类功能材料，是属于力学功能型的一个大类。
答案:正确11.物质在相转变温度附近质点可动性显著增大。
晶格松解、结构内部缺陷增多，故而反应和扩散能力增加，有利于固相反应的进行。
答案:正确12.按材料结晶状态分类。
可分为单晶质材料、多晶质材料、非晶态材料、准晶态材料。
答案:正确13.生成固溶体时，在固溶限度以内固溶体是________相。
答案:114.对扩散系数D0的影响因素主要是温度及扩散激活能。
（）答案:正确15.下列关于逆扩散描述错误的是（）答案:逆扩散使溶质浓度趋于均匀化16.不同扩散机制下的扩散系数都可以用D＝D0exp(－Q /RT) 来表示，以下Q值正确的是（）。
答案:间隙机制下，Q=Hm17.在质点迁移的空位机构中，当温度较高时以（）为主。
答案:本征扩散18.表面扩散活化能Qs，界面扩散活化能Qg，晶格扩散活化能Qb，下列关系中正确的是（）答案:Qb﹥Qg﹥Qs19.固体质点扩散的推动力是（）答案:化学位梯度20.对于置换型固溶体仅从离子尺寸考虑，当Δ=(r1-r2)/r1<15%时，生成________。
无机材料科学基础试卷
无机材料科学基础试卷第一篇：无机材料科学基础试卷一、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）5.一致熔融化合物，三角形规则答：一致熔融化合物是一种稳定的化合物，与正常的纯物质一样具有固定的熔点，熔化时，产生的液相与化合物组成相同。
（2.5分）三角形规则：原始熔体组成点所在副三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物；与这三个物质相应的初初晶区所包围的三元无变量点是其结晶结束点。
（2.5分）6.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）7.液相独立析晶，切线规则答：液相独立析晶：是在转熔过程中发生的，由于冷却速度较快，被回收的晶相有可能会被新析出的固相包裹起来，使转熔过程不能继续进行，从而使液相进行另一个单独的析晶过程，就是液相独立析晶。
无机材料科学基础_中南大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
无机材料科学基础_中南大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.在n个球构成的六方或面心立方最紧密堆积中，存在八面体空隙数为（）个。
答案:n2.有M1X、M2X、M3Y三种离子化合物，离子半径分别为：r X＝0.181nm，r Y＝0.13nm，r M1＝0.095nm，r M2＝0.169nm，r M3＝0.034nm，这三种化合物中阳离子配位数（CN）的大小顺序排列是（）。
答案:M2X＞M1X＞M3Y3.MgAl2O4尖晶石晶体中，O2-面心立方最紧密堆积，Al3+填充（）。
答案:八面体空隙的二分之一4.下面四种说法中哪个是正确（）。
答案:α-鳞石英结构中有对称面5.下列硅酸盐矿物中属于链状结构的是（）。
答案:顽火辉石Mg2[Si2O6]6.在Al2O3中掺加0.5mol％NiO和0.02mol％Cr2O3所制成的金黄色人造黄玉，经分析认为是形成了置换型固溶体，于是此人造黄玉的化学式可写成（）。
答案:Al1.9946Ni0.005Cr0.0004O2.99757.非化学计量化合物Cd1+xO，由于在化学组成上偏离化学计量而产生的晶格缺陷是（）。
答案:间隙正离子8.在简单碱金属硅酸盐熔体R2O-SiO2中，正离子R+的含量对熔体的黏度颇具影响。
当R2O含量较高，即O/S比值较大时，降低黏度的次序为：K+>Na+>Li+，这是因为（）。
答案:[SiO4]连接方式已接近岛状，四面体基本靠R-O键相连，R+半径越大，R-O 键力越弱9.从键型考虑，形成玻璃的理想键型为（）。
答案:极性共价键10.高分散度固体表面吸附气体后，可使固体表面能（）。
答案:降低11.为了获得稳定致密的硅砖制品，希望硅砖中有尽可能多的（）。
答案:鳞石英12.在离子型材料中，由热缺陷（肖特基缺陷和弗仑克尔缺陷）引起的扩散称为（）。
答案:本征扩散13.CaCO3-CaO-SiO2系统中所发生的CaCO3＋SiO2＝CaO∙SiO2＋CO2化学反应，在不同温度的自由焓变化（∆G T0）计算值如下，由此可得上述反应的开始温度是（）。
无机材料科学基础第八章扩散
第7章扩散一、名词解释1．扩散：2．扩散系数与扩散通量：3．本征扩散与非本征扩散：4．自扩散与互扩散：5．稳定扩散与不稳定扩散：名词解释答案：一、扩散是指在梯度的作用下，由于热运动而使粒子定向移动的过程二、扩散通量：单位时间内通过单位面积粒子的数目扩散系数：单位浓度梯度下的扩散同俩个三、本征扩散：由热缺陷所引起的扩散非本征扩散：由于杂质粒子的电引入而引起的扩散四、自扩散：原子或粒子在本身结构中的扩散互扩散：两种的扩散通量大小相等，方向相反的扩散五、稳定扩散：单位时间内通过单位面积的粒子数一定不稳定扩散：单位面积内通过单位面积的粒子数不一定二、填空与选择1.晶体中质点的扩散迁移方式有：、、、和。
2．当扩散系数的热力学因子为时，称为逆扩散。
此类扩散的特征为，其扩散结果为使或。
3．扩散推动力是。
晶体中原子或离子的迁移机制主要分为两种：和。
4．恒定源条件下，820℃时钢经1小时的渗碳，可得到一定厚度的表面碳层，同样条件下，要得到两倍厚度的渗碳层需小时.5．本征扩散是由而引起的质点迁移，本征扩散的活化能由和两部分组成，扩散系数与温度的关系式为。
6．菲克第一定律适用于，其数学表达式为；菲克第二定律适用于，其数学表达式为。
7．在离子型材料中，影响扩散的缺陷来自两个方面：（1）肖特基缺陷和弗仑克尔缺陷（热缺陷），（2）掺杂点缺陷。
由热缺陷所引起的扩散称，而掺杂点缺陷引起的扩散称为。
（自扩散、互扩散、无序扩散、非本征扩散）8．在通过玻璃转变区域时，急冷的玻璃中网络变体的扩散系数，一般相同组成但充分退火的玻璃中的扩散系数。
（高于、低于、等于）9．在UO 2晶体中，O 2－的扩散是按 机制进行的。
（空位、间隙、掺杂点缺陷）填空题答案：1、易位扩散、环形扩散、空位扩散、间隙扩散、准间隙扩散2、1+（δln γi ）/（δlnNi ）＜0、由低浓度向高浓度扩散、偏聚、分相3、化学位梯度、空位机制、间隙机制4、45、热缺陷、空位形成能、空位迁移能、）（RT Q D D -=e0 6、稳定扩散 、 x C D J ∂∂-= 、不稳定扩散、22x C D tC ∂∂=∂∂ 7、本征扩散、非本征扩散8、高于9、间隙四、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。
无机材料科学基础习题答案
无机材料科学基础习题答案无机材料科学基础习题答案无机材料科学是一门研究无机材料的结构、性质和制备方法的学科。
它在材料科学领域中占据重要地位，广泛应用于电子、能源、催化、生物医学等领域。
在学习无机材料科学的过程中，习题是不可或缺的一部分。
下面将针对一些常见的无机材料科学基础习题给出详细的解答。
1. 无机材料的分类有哪些？无机材料可以根据其化学成分和结构特点进行分类。
根据化学成分，无机材料可分为金属材料、陶瓷材料、玻璃材料和复合材料等。
根据结构特点，无机材料可分为晶体材料和非晶体材料。
晶体材料又可细分为单晶体、多晶体和纤维晶体等。
2. 什么是晶体？晶体是指具有规则、有序的周期性排列结构的物质。
晶体的结构由晶格和晶胞组成。
晶格是指由无限多个点构成的空间点阵，晶胞则是晶格的最小重复单元。
晶体的结构决定了其特定的物理和化学性质。
3. 什么是晶体的晶格常数？晶格常数是指晶体晶格中相邻两个晶格点之间的距离。
晶格常数可以用来描述晶体的结构特征，常用的单位是埃（Å）或纳米（nm）。
4. 什么是晶体的晶胞参数？晶胞参数是指晶胞的尺寸和形状参数。
晶胞参数包括晶胞的长度、角度和对称性等。
晶胞参数可以通过X射线衍射等实验手段来确定。
5. 什么是晶体的晶系？晶系是指晶体的晶胞对称性。
常见的晶系包括立方晶系、四方晶系、正交晶系、单斜晶系、三斜晶系、六方晶系和三角晶系等。
6. 什么是晶体的晶面？晶面是指晶体表面的平面。
晶面可以用晶体的晶面指数来表示，晶面指数是由晶面与坐标轴相交的长度比值的倒数。
晶面的不同排列和组合决定了晶体的外观和性质。
7. 什么是晶体的晶体结构？晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的排列方式。
晶体结构可以通过X射线衍射等实验手段来确定。
常见的晶体结构包括离子晶体、共价晶体和金属晶体等。
8. 什么是无机材料的晶体缺陷？晶体缺陷是指晶体中存在的原子、离子或分子的缺失、插入、替代或位错等不完整性。
晶体缺陷对晶体的物理和化学性质有着重要影响，可以改变晶体的导电性、热导性和光学性质等。
无机材料科学基础试题
1. 典型金属的晶体结构主要有：_面心立方结构______、_体心立方结构_______和___六方密堆积_结构____，其中__面心立方结构______和___六方密堆积结构_____称为最紧密排列。
2. 位错最重要、最基本的形态有：_刃型位错_______和_螺型位错_______两种，以及它们组成的___混合位错_____。
3. 在置换型固溶体中，从离子半径、晶体结构类型和离子电价3个因素考虑，生成连续型固溶体的条件是：__Δr<15%____、晶体结构类型相同、离子价相同或同号离子价总和相同；r Al3+=0.054nm，r Ti4+=0.061nm，Al2O3-TiO2二元体系生成_连续_型固溶体，判断依据是：______Δr<15%__。
不生成固溶体的决定性条件是：_______Δr>30%__________________。
4. 聚合物在不同条件下得到的结晶有多种形态，包括：__晶态_____、__非晶态__、___取向态_______、___液晶态________和___混态____，其中___晶态__的力学强度最高。
5. 高分子液晶根据液晶分子的聚集排列方式不同，可分为：______、______和______三类；以制备方法分，高分子液晶一般都属于______液晶体系。
6. 高分子链的空间构型从其旋光性分，可分为：__________、__________和__________三种。
7. PVD法包括：__________、__________和__________三种。
二、单项选择题（2×10=20分）：1. 材料科学的核心内容是：（D ）A．成分B．理论C．工艺设计D．结构与性能2. 晶体的本质特征是：（A ）A．内部质点在三维空间周期排列B．具有规则的几何外形C．具有对称性D．具有各向异性3. 斜方晶系的晶体常数特征为：（D ）A．a≠b≠c , α=β=γ=90°B．a=b≠c , α=β=γ=90°C．a=b=c , α=β=γ=90°D．a≠b≠c , α≠β≠γ≠90°4. 按照晶体宏观对称性可将各种外形的晶体分为____个晶系。
无机材料科学基础复习题
无机材料科学基础复习题一、选择题1. 无机材料的分类包括以下哪些选项？A. 金属材料B. 陶瓷材料C. 玻璃材料D. 所有以上选项答案：D2. 陶瓷材料的主要成分是什么？A. 金属元素B. 非金属元素C. 有机元素D. 金属和非金属元素答案：B3. 玻璃材料的制造过程中，以下哪个步骤是必不可少的？A. 熔融B. 冷却C. 固化D. 所有以上步骤答案：D二、填空题1. 无机材料的强度通常与其______结构有关。
答案：晶体2. 陶瓷材料的硬度通常比金属材料______。
答案：高3. 玻璃材料的透光性是由其______结构决定的。
答案：无定形三、简答题1. 简述无机材料的一般特性。
答案：无机材料通常具有高硬度、高熔点、良好的化学稳定性和热稳定性等特点。
2. 描述陶瓷材料在现代工业中的应用。
答案：陶瓷材料在现代工业中广泛应用于电子、化工、航空航天、医疗等领域，如电子器件的绝缘体、化工设备的耐腐蚀材料、航空航天器的热防护材料以及医疗领域的人工骨骼等。
3. 阐述玻璃材料的制造过程。
答案：玻璃材料的制造过程主要包括原料的混合、高温熔融、成型、退火和冷却等步骤。
四、论述题1. 论述无机材料科学在新材料研究中的重要性。
答案：无机材料科学是研究无机材料的组成、结构、性能及其加工工艺的科学，它在新材料研究中具有重要的地位。
无机材料的广泛应用推动了材料科学的发展，同时新材料的不断涌现也为无机材料科学提供了新的研究领域和挑战。
2. 分析无机材料在环境友好型材料开发中的作用。
答案：无机材料在环境友好型材料开发中起着至关重要的作用。
例如，陶瓷材料和玻璃材料可以替代一些对环境有害的材料，减少污染。
此外，无机材料的回收和再利用也是环境友好型材料开发的重要组成部分。
无机材料科学基础答案
1、熔体的概念：不同聚合程度的各种聚合物的混合物硅酸盐熔体的粘度与组成的关系（决定硅酸盐熔体粘度大小的主要因素是硅氧四面体网络连接程度）在熔体中加入LiO2、Na2O 、K2O 和BaO 、PbO 等，随加入量增加，粘度显着下降。
在含碱金属的硅酸盐熔体中，当Al2O3/Na2O ≤1时，用Al2O3代替SiO2可以起“补网”作用，从而提高粘度。
一般加入Al2O3、SiO2和ZrO2有类似的效果。
流动度为粘度的倒数，Φ＝粘度的理论解释：绝对速度理论η＝η０exp(ΔE/kT)自由体积理论＝B exp ［ ］＝Ａexp( )过剩熵理论 ＝ Cexp ［ ］ ＝ Cexp （ ）2、非晶态物质的特点 ：近程有序，远程无序3、玻璃的通性(1)各向同性（若有应力，为各向异性） （2）介稳性（3）熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性(4)、熔融态向玻璃态转化时其物化性质随温度变化的连续性4、 Tg 、Tf , 相对应的粘度和特点钠钙硅酸盐熔体粘度与温度关系表明：熔融温度范围内，粘度为50~500dPa·s 。
工作温度范围粘度较高，约103~107dPa·s 。
退火温度范围粘度更高，约~ dPa·s 。
Tg-脆性温度、退火温度，Tf-软化温度、可拉丝的最低温度 5、单键强度 > 335 kJ/mol(或80 kcal/mol)的氧化物——网络形成体。
单键强度 < 250 kJ/mol(或60 kcal/mol)的氧化物——网络变性体。
在250～335 kJ/mol 为——中间体，其作用介于玻璃的网络形成体和网络变性体之间。
6、玻璃形成的热力学观点：熔体是物质在TM 以上存在的一种高能状态。
据随温度降低，熔体释放能量大小不同，冷却途径分为结晶化,玻璃化，分相ΔGv 越大析晶动力越大，越不容易形成玻璃。
ΔGv 越小析晶动力越小，越容易形成玻璃。
玻璃形成的动力学观点：)(00T T KV -α0T T B-)(0T T C D P -∆0T T B-η1过冷度增大，熔体质点动能降低，有利于质点相互吸引而聚结和吸附在晶核表面，有利于成核。
无机材料科学基础综合测试8
测试八一、名词解释（每小题3分，共18分）1．弗仑克尔缺陷2．结构弛豫3．阳离子交换容量4．本征扩散5．非均态成核6．二次再结晶二、填空（每小题2分，共24分）1．根据三元系统相图上等温线分布的疏密可以判断液相面的徒势。
等温线分布越密，说明液相面越_________，则温度变化时，液相量变化越_________。
2．在O2－作面心立方密堆积的晶体中，为获得稳定结构，正离子将所有八面体空隙均填满的晶体有__________；将所有四面体空隙均填满的晶体有___________（请各举一例）。
它们分别属于__________和__________型结构。
3．MgAl2O4尖晶石结构中，Mg2+填充1/8的________空隙，Al3+填充______的_______空隙，单位晶胞内含有_______个分子。
4．下列硅酸盐晶体矿物：Ca[Al2Si2O8]、KAl2[AlSi3O10](OH)2、Be3Al2[Si6O18]、Ca2Mg5[Si4O11](OH)2分别属于________、________、________和_______结构。
5．在TiO2中引入高价氧化物V2O5形成置换型固溶体，其缺陷反应方程式为___________________________，固溶体分子式为____________________。
6．化合物TiO2－X由于在组成上偏离化学计量而产生的晶格缺陷是________________，缺陷形成反应式为_____________________________，属于_________型非化学计量化合物，应在_________气氛下形成。
7．一种玻璃的摩尔组成为24mol％Na2O，12mol％Al2O3，64mol％SiO2，其四个基本结构参数为Z＝__________，R＝___________, X＝___________, Y＝_________。
8．三种典型离子化合物PbI2、PbF2、CaF2的比表面能分别为1.3×10－5J/m2、9.0×10－5J/m2、25.0×10－5J/m2，由此可以预计这三种化合物的表面双电层厚度的大小次序为_________________________________。
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测试八一、名词解释（每小题3分，共18分）1．弗仑克尔缺陷2．结构弛豫3．阳离子交换容量4．本征扩散5．非均态成核6．二次再结晶二、填空（每小题2分，共24分）1．根据三元系统相图上等温线分布的疏密可以判断液相面的徒势。
等温线分布越密，说明液相面越_________，则温度变化时，液相量变化越_________。
2．在O作面心立方密堆积的晶体中，为获得稳定结构，正离子将所有八面体空隙均填满的晶体有__________；将所有四面体空隙均填满的晶体有___________（请各举一例）。
它们分别属于__________和__________型结构。
3．MgAl O尖晶石结构中，Mg填充1/8的________空隙，Al填充______的_______空隙，单位晶胞内含有_______个分子。
4．下列硅酸盐晶体矿物：Ca[Al Si O]、KAl[AlSi O](OH)、Be Al[Si O]、Ca Mg[Si O](OH)分别属于________、________、________和_______结构。
5．在TiO中引入高价氧化物V O形成置换型固溶体，其缺陷反应方程式为___________________________，固溶体分子式为____________________。
6．化合物TiO由于在组成上偏离化学计量而产生的晶格缺陷是________________，缺陷形成反应式为_____________________________，属于_________型非化学计量化合物，应在_________气氛下形成。
7．一种玻璃的摩尔组成为24mol％Na O，12mol％Al O，64mol％SiO，其四个基本结构参数为Z＝__________，R＝___________, X＝___________, Y＝_________。
8．三种典型离子化合物PbI、PbF、CaF的比表面能分别为1.3×10J/m、9.0×10J/m、25.0×10J/m，由此可以预计这三种化合物的表面双电层厚度的大小次序为_________________________________。
9．粘土粒子破键引起的荷电与介质的pH值有关，高岭土在酸性介质中边棱带______电荷；在碱性介质中边棱带____电荷。
10．某物质在 800°C时扩散系数为10cm/s，在 1200°C时为10cm/s，则该物质的扩散活化能为__________________kJ/mol。
11．固液相变时，非均态成核势垒与接触角q有关。
当q角分别为__________、_________和_________时，（1）非均态成核势垒与均态成核势垒相等；（2）不存在非均态成核势垒；（3）非均态成核势垒为均态成核势垒的一半。
12．烧结是基于粉体颗粒间的_____________，以及在___________作用下的______________而完成致密化过程。
三、选择（每小题2分，共28分）1．三元系统相图中，若存在n条边界曲线，则此系统相图中能连接出的连结线数目必是A. (n－1)条B. n条C. (n+1)条D. 数目不定2．在几个球构成的六方或面心立方最紧密堆积中，存在的八面体空隙数为A. 个B. 个C. n个D. 2n个3．某离子分合物的正、负离子半径在r/ r＝0.573，则正离子的配位数为A. 3B. 4C. 6D. 84．萤石（CaF）晶体结构中，所有Ca作面心立方密堆积，F填充A. 全部四面体空隙B. 全部八面体空隙C. 四面体空隙D. 八面体空隙5．钙钛矿(CaTiO)结构中，正、负离子配位数Ca∶Ti∶O=12∶6∶6，其中与每个O配位的正离子为A. 4个Ti，2个CaB. 4个Ca, 2个TiC. 3个Ca, 3个TiD. 6个Ca6．在Al O中掺入0.5mol%NiO和0.02mol%Cr O所制成的金黄色人造黄玉，经分析认为是形成了置换型固溶体，于是此人造黄玉的化学式可写成A. Al Ni Cr OB. Al Ni Cr OC. Al Ni Cr OD. Al Ni Cr O7．若有一个变价金属氧化物MO，在还原性气氛下形成缺氧型非化学计量化合物，金属正离子M和氧离子数之比为M:O=1.1∶1，则：其化学式为A. MOB. M OC. MOD. MO8．多种聚合程度不等的负离子团同时并存而不是一种独存，是硅酸盐熔体结构远程无序的实质。
当熔体的组成不变时，熔体中各级聚合体的数量与温度的关系是：温度升高A. 高聚体的数量多于低聚体的数量B. 高聚体的数量少于低聚体的数量C. 高聚体的数量增加D. 高聚体的数量减少9．在简单碱金属硅酸盐熔体R O－SiO中，正离子R的含量对熔体的粘度颇具影响。
当R O含量较高，即O/Si比值较大时，降低粘度的次序为：K>Na>Li，这是因为A. K O引入的游离氧最多，则降低粘度的作用最大B. [SiO]连接方式已接近岛状，四面体基本上靠R－O键相连，R半径越大，R－O键力越弱。
C. 因r<r<r，Li极化能力最强D. [SiO]间的Si－O键是粘度的主要表征，R半径越小，对Si－O键的削弱能力越强10．粘土的许多性能与所吸附的阳离子种类有关。
当粘土吸附不同阳离子后，其性能的变化规律以箭头（大®小）表示的是A. 泥浆的稳定性B. 泥浆的流动性C. 泥浆的滤水性D. 泥浆的ζ电位11．当液体（L）与固体（S）相接触，固体不被液体所润湿，则两相表面张力关系应为A. B.C. D.12．在不稳定扩散条件下，描述介质中各点作为时间函数的扩散物质聚积过程的菲克第二定理，其基本数学表达式为A. B. J=C. D.13．气体通过玻璃的渗透率随玻璃中以下物质含量的增加而增加A. 网络形成离子B. 网络中间离子C. 网络改变离子D. 杂质离子14．以体积扩散传质为主的烧结过程，烧结初期线收缩率与时间t的（）次方成正比A. B. C. D.四、计算（共40分）1.（10分）MgO具有NaCl结构。
根据O半径为 0.140 nm和 Mg半径为 0.072nm，（1）计算MgO晶体的空间利用率；（2）计算MgO晶体的密度。
（已知：原子量Mg 24.31；O 16.00）2.（10分）用20mol%¡F加入到CaF中形成固溶体，实验测得固溶体的晶胞常数a=55.0nm，密度d=3.64g/cm，试通过计算判断是形成置换型还是形成间隙型固溶体。
（已知：原子量 Y 88.90，F 19.00，Ca 40.08）3.（10分）由A向B的液固相变中，单位体积自由焓变化DG在 1000℃时是－4.18×10J/m，在 900℃时是－20.9×10J/m，设A－B间的界面能为0.5J/m，求：（1）在 900℃和 1000℃时的临界半径；（2）在 1000℃时进行相变时所需的能量。
4.（10分）由SiO和Al O粉反应生成莫来石的过程是由扩散控制的反应，符合杨德方程，如果活化能为209kJ/mol，反应在 1400℃进行1小时，只完成10％，那么 1500℃下进行4小时，反应将完成多少？为加快反应进程可采取哪些有效措施？（气体常数R＝8.314J/mol·k）五、问答（（共40分））1．（10分）试比较两类粘土矿物：高岭石Al[Si O](OH)和蒙脱石Al[Si O](OH)·nH O的结构和性质的异同。
2．（5分）在组成为16Na O·xB O·（84－x）SiO的熔体中，当x<15mol%时，增加B O的含量，使粘度增大；当x>15mol%时，增加B O的含量，则反而会使粘度降低，请解释原因。
3．（5分）玻璃与金属封接，为什么要预先在金属表面作氧化处理，其作用如何？4．（15分）如图为ABC三元系统相图。
（1）说明化合物D、D和D的性质；（2）划分副三角形，判断各三元无变量点E、F、G、H、I的性质，并写出相平衡方程；（3）用箭头标出DABC边上及各界线上的温降方向，并判断各界线性质；（4）写出组成为M熔体的析晶过程相平衡表达式，并计算液相组成点刚达到结晶结束点时所存在的各相的百分含量（用线段表示）。
答案八一、名词解释（每小题3分，共18分）1．弗仑克尔缺陷解：晶体中的正常晶格结点上的质点获取能量后，离开结点位置，进入晶格间隙位置，原来的位置上形成空位。
2．结构弛豫解：熔体在冷却时，熔体内的质点（分子、原子、离子）进行位移、重排、结构调整以达到该温度下的平衡态，并放出能量。
3．阳离子交换容量解：表征阳离子交换能力的指标，以pH＝7时，100克干粘土吸附某种阳离子的毫克当量数表示。
4．本征扩散解：依靠热缺陷（即：弗仑克尔缺陷与肖特基缺陷所产生的空位）进行的扩散。
5．非均态成核解：在异相界面（如：表面、容器壁、气泡杂质及晶核剂表面）上进行的成核过程。
6．二次再结晶解：当正常晶粒长大过程被杂质或气孔阻止后，若基质相中存在一些晶粒大得多，晶面多得多的晶粒，以致晶粒可以越过杂质或气孔继续推移，从而大晶粒为晶核不断吞并周围小晶粒，而迅速长大成更大晶粒的过程。
二、填空（每小题2分，共24分）1．根据三元系统相图上等温线分布的疏密可以判断液相面的徒势。
等温线分布越密，说明液相面越陡，则温度变化时，液相量变化越小。
2．在O作面心立方密堆积的晶体中，为获得稳定结构，正离子将所有八面体空隙均填满的晶体有CaO ；将所有四面体空隙均填满的晶体有Na O （请各举一例）。
它们分别属于氯化钠和反萤石型结构。
3．MgAl O尖晶石结构中，Mg填充1/8的四面体空隙，Al填充1/2的八面体空隙，单位晶胞内含有8 个分子。
4．下列硅酸盐晶体矿物：Ca[Al Si O]、KAl[AlSi O](OH)、Be Al[Si O]、Ca Mg[Si O](OH)分别属于架状、层状、组群状（六节环）和链状（双链）结构。
5．在TiO中引入高价氧化物V O形成置换型固溶体，其缺陷反应方程式为V O2V＋5O＋ 1/2V，固溶体分子式为Ti V2O。
6．化合物TiO由于在组成上偏离化学计量而产生的晶格缺陷是，缺陷形成反应式为2Ti + 4O 2Ti′+Vo+3Oo，属于缺氧型非化学计量化合物，应在还原性气氛下形成。
7．一种玻璃的摩尔组成为24mol％Na O，12mol％Al O，64mol％SiO，其四个基本结构参数为Z＝ 4 ，R＝ 2.14 , X＝ 0.27 , Y ＝ 3.73 。
8．三种典型离子化合物PbI、PbF、CaF的比表面能分别为1.3×10J/m、9.0×10J/m、25.0×10J/m，由此可以预计这三种化合物的表面双电层厚度的大小次序为PbI > PbF > CaF。