材料科学基础期末复习考试

安庆师范学院2010-2011学年度第一学期期末复习考试《材料科学基础》课程院系 化学化工学院 专业 材料化学 班级注 意 事 项1、本试卷共五大题。

2、考生答题时必须准确填写院系、专业、班级、姓名、学号等栏目，字迹要清楚、工整。

一．选择题：(本大题共十小题，每小题1分，共10分，将答案填入下面表格中） 1、右图最可能是哪种晶体的结构（ ）A ．萤石结构B ．尖晶石结构C ．钙钛矿结构D ．金红石结构2.下列四个选项中，哪项不会影响填隙型固溶体的固溶度……（ ） A 尺 寸 B 离子价 C 导电性 D 电负性3、下图为六方最密堆积(A3)，则其每个原子的配位数为( )个。

A ．2B ．4C ．8D ．124、在烧结模型中，中心距缩短的双球模型适用于( )传质的烧结。

C 晶格扩散D 表面扩散5、过冷熔体的结晶过程是由两步组成的，它包括( ) A ．晶核生长和晶体生长 B ．晶核生长和析出晶体 C ．析出晶体和晶体生长 D ．快速冷却和析出晶体6、下列图中哪个晶胞最可能是尖晶石晶体结构（ ）7、阴离子具有立方密堆积，阳离子填满所有四面体空隙的是下列哪种结构（ ）A ．萤石结构B ．反萤石结构C ．尖晶石结构D ．反尖晶石结构 8、下列缺陷中属于线缺陷的是( ) A ．位错 B ．晶界 C ．层错 D ．空位9、当硅氧四面体被共用的顶点数S=4时，其形成的结构为（ ） A ．岛状结构 B ．链状结构 C ．层状结构 D ．骨架结构10、下图中，高温熔体M 缓慢析晶将在（ ）点结束。

A ．K 点B ．P 点C ．E 点D ．D 点 二、填空题（本大题共13小题，共27分） 1、烧结是一个 过程（1 分）， （1分）是推动烧结进行的基本动力。

2、在一定的热力学条件下，系统虽未处于最低能量状态，却处于一种可以较长时间存在的状态，称为（1分）。

3、晶体产生Fenkel缺陷时，晶体体积（1分），晶体密度（1分）；而有Schottky缺陷时，晶体体积（1分）,晶体密度（1分）。

4、关于玻璃结构的两个重要学说是（1分）和（1分）。

5、（1分）是指晶体中原子或分子的排列情况，由空间点阵+结构基元构成的。

6、依据（1分）之间关系的不同，可以把所有晶体的空间点阵划归为七类，即（1分）晶系、单斜晶系、（1分）晶系、三方晶系、正方晶系、六方晶系和（1分）晶系。

7、扩散的基本推动力是（1分），一般情况下以（1分）等形式（列出一种即可）表现出来，扩散常伴随着物质的（1分）。

8、晶面族是指（1分）的一组晶面，同一晶面族中，不同晶面的指数的（1分）相同，只是（1分）不同。

9、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（1分）。

10、烧结过程可以分为（1分）三个阶段，在烧结的中后期，与烧结同时进行的过程是（1分）。

11、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 / 否）正确，因为（1分）。

12、从熔体结构角度，估计长石、辉石(MgO·SiO2)、镁橄榄石三种矿13、刃型位错的柏氏矢量与位错线呈（1分）关系，而螺位错两者呈（1分）关系。

三、简答题（本大题共4小题，共31分）1、（6分）图1是Na2O的理想晶胞结构示意图，试回答：（1）晶胞分子数是多少；（2）结构中何种离子做何种密堆积；何种离子填充何种空隙；（3）结构中各离子的配位数为多少，写出其配位多面体；（4）计算说明O2-的电价是否饱和；（5）画出Na2O结构在（001）面上的投影图。

2、（选做一）TiO2掺入到Nb2O3中，请写出二个合理的方程，写出固溶体的化学式，并判断可能成立的方程是哪一种？（5分）（选做二） (1)写出下列缺陷反应式（5分+5附加分）：○1CaCl2溶人NaC1中形成空位型固溶体，并写出固溶体的化学式；○2NaCl形成肖脱基缺陷。

(2)为什么间隙型固溶体不能形成无限固溶体？（选做三）写出下列缺陷方应方程式。

（5分）○1TiO2加入到A12O3中（写出两种）；○2NaCl形成肖脱基缺陷。

3、硅酸盐熔体的结构特征是什么？从Na2O—SiO系统出发，随引入B2O3量的增加，系统的粘度如何变化，为什么？（10分）4、熔体结晶时（10分）：(1) 讨论温度对总结晶速率的影响；(2) 指出在哪一温度范围内对形成玻璃有利，为什么？四、计算、作图及问答题（本大题共4小题，共32分）1、In具有四方结构，其相对原子质量Ar=114.82，原子半径r=0.1625nm，晶格常数a=0.3252，c=0.4946nm，密度ρ=7.286g/cm3，试问In的单位晶胞内有多少个原子？In的致密度（空间占有率）为多少？（10分）2、（选做一）作图表示立方晶体的（123-）、（01-2）晶面及[1-02]、[2-11]晶向。

（6分）（选做二）画出立方晶系中的（31-2-）晶面和[132-]晶向。

（6分）3、(1)MgO晶体中，肖脱基缺陷的生成能为6eV，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度。

(2)如果MgO晶体中，含有百万分之一摩尔的A12O3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，说明原因。

（10分）4、（选做一）如图A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题（24分）：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；（6分）2）判断化合物F、G、H 的性质；（3分）3）写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；（6分）4）写出组成点M1在完全平衡条件下的冷却结晶过程；（6分）5）写出组成点M2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）。

（3分）（选做二）下图是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列各题：（26分）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；（9分）2）判断化合物D、M的性质；（3分）3）写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；（4分）4）写出组成点G在完全平衡条件下的冷却结晶过程；（5分）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）。

（5分）安庆师范学院2010-2011学年度第一学期期末复习考试《材料科学基础》课程参考答案及评分标准一、选择题 (共10题，每题2分，共20分)二、填空题 (共10题，共27分)1.自发的不可逆，系统表面能降低；2.介稳态；3.不变，不变，变大，变小；4.无规网络学说，微晶学说；5.晶体结构。

6.晶胞参数，三斜，正交（斜方），立方。

7.化学位梯度，浓度梯度的，定向迁移。

8.原子排列状况相同但位向不同，数字、数序和正负号不同。

9.沸石>萤石>TiO2>MgO。

10.烧结初期、烧结中期和烧结后期，再结晶和晶粒长大。

11.是，固体质点不能自由移动。

12.镁橄榄石>辉石>长石。

13.垂直平行。

三、简答题( 共4题，每题5分，共20分 )1、（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）考试答案不得超过此线2、（选做一）3TiO223Nb O−−−→3Ti N b˙+V N b´´´+6O O 2TiO2−−→−32ONb2TiN b˙+O i´´+3O O Nb2-4/3x Ti x O3可能成立 Nb2-x Ti x O3-x/2（选做二）（1）CaCl2V N a′+2Cl C l+CaNa′(2分)NaC1-2x Ca x Cl (1分)（2）O V N a′+V C l′(2分)（3）一是因为晶体中的间隙位置有限，二是因为间隙质点超过一定的限度会不破坏晶体结构的稳定性。

（选做三）1）（2分）（2分）2）（1分）3、[SiO4]为基本结构单元，四面体组成形状不规则大小不同的聚合力子团，络阴离子团之间依靠金属离子连接。

（4分）；从Na2O—SiO2系统出发，随引入B2O3量的增加， [BO3]与游离氧结合，转变为[BO4]，使断裂的网络重新连接，系统粘度增加（3分）；继续引入B2O3，B2O3以层状或链状的[BO3]存在，系统的粘度降低（3分）。

4、（1）如右图，I表示核化速率，u表示晶化速率（5分）；（2）在阴影部分以外的温度对形成玻璃有利，因为此时核化速率与晶化速率都较小或只存在一种情况（5分）。

四、计算、作图及问答题（本大题共4小题，共32分） 1.○12828323a 7.286(3.25210)(4.94610) 6.02310n 114.82Arc N A ρ--⨯⨯⨯⨯⨯⨯⨯==1.9991=≈故In 的单位晶胞中有2个原子。

○233224422(0.1625)33K 0.6873(0.3252)0.4946r a c ππ⨯⨯⨯===⨯2.作图如下 （选做一）（选做二）3. 解:（1）根据热缺陷浓度公式考试答案不得超过此线 n/N=exp(-E/2RT)，E=6eV=6×1.602×10-19=9.612×10-19J,T=298k：n/N=1.92×10-51，T=1873k：n/N=8.0×10-9；（2）在MgO中加入百万分之一的AL2O3，AL2O32AL M g·+ VM g’’+ 3OO，∵[AL2O3]= 10-6，∴[杂质缺陷]=3×10-6/2=1.5×10-6，∴比较可知，杂质缺陷占优。

4.(选做一)1）见图；（6分）2）G，一致熔融二元化合物； F，不一致熔融二元化合物；H，不一致熔融三元化合物（3分）3）E1，单转熔点，E2，低共熔点，E3，低共熔点，E4，单转熔点，E5，单转熔点，E 6，多晶转变点，（6分）4） L ：(结晶结束)（B 消失）（4分） S ：（产物A+F+H ）（2分）5）E 2温度，M 2点所在温度；过M 2点做副三角形CGH 的 两条边GH 、GC 的平行线M 2X 、M 2Y ，C%=YH/HC×100%， H%=CX/HC×100%，G%=XY/HC×100%。

（4分）（3分）。

选做二解：1)见图，副三角形3分，界线性质2分，界线上温度降低方向4分；2)D ，一致熔融二元化合物，高温稳定、低温分解；(2分) M ，不一致熔融三元化合物；（1分） 3)（4分）E1，单转熔点，M C A L +↔+ E2，低共熔点，M B C L ++↔ E3，单转熔点，M B A L +↔+E4，过渡点，B A D L+−→←4)（4分） 液相点移动路程22331E E E E G MC B L B M L M B A L B A L A L −−−−→−−−−→−−−−→−−−−→−−−→−++→+→+→++→→(结晶结束)考试答案不得超过此线固相点移动路程GBB→→→→→432（产物C+B+M）5)E2温度（1分），H点所在温度（1分）；过H点做副三角形BCM的两条边CM、BM的平行线HH1、HH2，C%=BH2/BC×100%，B%=CH1/BC×100%，C%=H1H2/BC×100%（3分）。