【考研类试卷】南京工业大学硕士材料科学基础真题2009年及答案解析.doc

1、南京工业大学硕士材料科学基础真题 2009年及答案解析(总分：180.00，做题时间：90 分钟)一、B是非题/B(总题数：12，分数：12.00)1.在宏观晶体中只存在 32种不同的对称型。（分数：1.00）A.正确B.错误2.在正交晶系中，(001)面必定垂直于(110)面。（分数：1.00）A.正确B.错误3.鲍林规则适用于所有的晶体结构。（分数：1.00）A.正确B.错误4.固溶体是一种溶解了杂质组分的非晶态固体。（分数：1.00）A.正确B.错误5.真实晶体在高于 OK的任何温度下，一定存在有热缺陷。（分数：1.00）A.正确B.错误6.3T图中的临界冷却速度大，则意味着容易形成玻璃

2、，而析晶困难。（分数：1.00）A.正确B.错误7.低价阳离子饱和的粘土，其 一电位高于高价阳离子饱和的粘土。（分数：1.00）A.正确B.错误8.三元相图中的三元无变量点都有可能成为析晶结束点。（分数：1.00）A.正确B.错误9.体系中的质点发生扩散时，质点总是从高浓度处向低浓度处扩散。（分数：1.00）A.正确B.错误10.杨德尔方程比金斯特林格方程的适用范围小。（分数：1.00）A.正确B.错误11.晶胚的临界半径 rk随着T 的增大而减小。（分数：1.00）A.正确B.错误12.有液相存在的烧结过程称为液相烧结。（分数：1.00）A.正确B.错误二、B选择题/B(总题数：12，分数：

3、18.00)13.在七大晶系中属于高级晶族的晶系有_。 a.1个 b.2个 c.3个 d.4个（分数：1.50）A.B.C.D.14.点群为 L66L27PC的晶体结构属于_晶系。 a.立方 b.六方 c.四方 d.正交（分数：1.50）A.B.C.D.15.金刚石的晶体结构为_，其中碳原子的配位数是_。 a面心立方格子 b简单立方格子c体心立方格子 d3 e4 f6 g8（分数：1.50）A.B.C.D.E.F.G.16.高岭石属于_的硅酸盐。 a.链状结构 b.层状结构 c.架状结构 d.岛状结构（分数：1.50）A.B.C.D.17.在下列几类晶体中，形成间隙型固溶体的次序是_。 a.沸

4、石CaF 2TiO 2MgO b.MgOTiO 2CaF 2沸石 c.CaF2TiO2MgO沸石 d.TiO2MgOCaF 2沸石（分数：1.50）A.B.C.D.18.大多数固相反应处于_。 a.化学反应动力学范围 b.扩散动力学范围 c.过渡范围（分数：1.50）A.B.C.19.水型物质在熔融成液态时，其体积发生_现象。 a.膨胀 b.收缩 c.不变（分数：1.50）A.B.C.20.在低温下，一般固体材料中发生的扩散是_。 a.本征扩散 b.非本征扩散 c.无序扩散（分数：1.50）A.B.C.21.与玻璃软化温度 Tf相对应的粘度为_。 a.105dPas b.109dPas c.1

5、011dPas d.1013dPas（分数：1.50）A.B.C.D.22.容易形成玻璃的物质往往具有_之类的键型。 a.离子键 b.金属键 c.极性共价键 d.共价键（分数：1.50）A.B.C.D.23.菲克第一定律可直接用于求解_的问题。 a.稳定扩散 b.不稳定扩散 c.任何扩散（分数：1.50）A.B.C.24.在同一体系和相同的过冷度下，非均匀成核速率总是_均匀成核速率。 a.大于或等于 b.小于或等于 c.等于 d.不一定（分数：1.50）A.B.C.D.三、B/B(总题数：9，分数：28.00)晶体具有U U 1 /U /U、U U 2 /U /U、UU 3 /U /U和U U

6、 4 /U /U等基本性质。（分数：3.20）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_空间群是指U U 5 /U /U，晶体结构中可能出现的空间群有U U 6 /U /U种。（分数：1.60）填空项 1:_填空项 1:_当有少量的 CaO掺杂到 ThO2中时，写出可能存在的缺陷反应方程式及其固溶式，缺陷反应方程式：U U 7 /U /U和U U 8 /U /U；对应的固溶式：U U 9 /U /U和U U 10 /U /U。（分数：3.20）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_熔体是物质在液相温度以上存在的一种高能量状态，熔体在冷却的过程中可以出现U U 1

7、1 /U /U、U U 12 /U /U和U U 13 /U /U三种不同的相变过程。（分数：2.40）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_根据扩散的热力学理论，扩散过程的推动力是U U 14 /U /U，而发生逆扩散的条件是U U 15 /U /U。（分数：1.60）填空项 1:_填空项 1:_润湿是固液界面上的重要行为，改善润湿的方法有U U 16 /U /U、U U 17 /U /U和U U 18 /U /U等。（分数：2.40）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_马氏体相变具有以下的一些特征：U U 19 /U /U、U U20 /U /U、U U 21 /U /U和U U

8、 22 /U /U等。（分数：4.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_(5).可逆多晶转变的特点是：U U /U /U。（分数：0.80）填空项 1:_二次再结晶是指U U 24 /U /U；造成二次再结晶的原因有UU 25 /U /U、U U 26 /U /U和U U 27 /U /U等。（分数：3.20）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_固态烧结的主要伟质方式有U U 28 /U /U、U U 29 /U /U，而液相烧结的主要传质方式有U U 30 /U /U和U U 31 /U /U。这四种传质过程的L/L 与烧结时间的关系依次为U U

9、32 /U /U、U U 33 /U /U、U U 34 /U /U和U U 35 /U /U。（分数：6.40）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_四、B名词解释(任选四题，如果全做只(总题数：6，分数：30.00)25.单位平行六面体（分数：5.00）_26.组分缺陷（分数：5.00）_27.玻璃分相（分数：5.00）_28.切线规则（分数：5.00）_29.正尖晶石结构（分数：5.00）_30.网络形成体（分数：5.00）_五、B计算题(任选三题，如果全做只取(总题数：4，分数：32.00)31.试计算 Na2O

10、CaOAl2O33SiO2玻璃的四个结构参数 Z、R、X 和 Y，以及该玻璃结构中的非桥氧百分数。（分数：8.00）_32.当在 CaF2中加入 20mol%的 YF3并形成固溶体时，实验测得固溶体的密度为 3.64g/cm3，这时的晶格参数为 a=0.55nm，通过计算说明这种固溶体的类型。(其中原子量分别为 Y88.9，Ca40.0，F19.0)（分数：8.00）_33.在非化学计量化合物 FexO中，Fe 3+/Fe2+=0.1，求非化学计量化合物 FexO中的空位浓度以及 x值。（分数：8.00）_34.设有一个平均粒径为 5m 的粉末压块，经 2h烧结后，颈部增长率 x/r=0.1。

11、如果不考虑晶粒生长，将坯体烧结至颈部增长率 x/r=0.2时，试比较分别通过扩散传质和流动传质方式，各需要多少时间。（分数：8.00）_六、B论述题(任选三题，如果全做只取(总题数：4，分数：40.00)35.简述产生非化学计量化合物结构缺陷的原因，并说明四种不同类型非化学计量化合物结构缺陷的形成条件及其特点。（分数：10.00）_36.为什么在立方晶系中存在原始格子、面心格子和体心格子，而没有底心格子存在?（分数：10.00）_37.何为本征扩散和非本征扩散?并讨论两者之间的区别。（分数：10.00）_38.试比较固相烧结与液相烧结之间的相同与不同之处，并讨论产生溶解一沉淀传质的条件与特点。

12、（分数：10.00）_七、B七/B(总题数：1，分数：20.00)A-B-C三元相图如图 15-1所示。（分数：20.00）(1).划分分三角形。（分数：4.00）_(2).标出界线的性质(共熔界线用单箭头，转熔界线用双箭头)。（分数：4.00）_(3).指出化合物 S、D 的性质。（分数：4.00）_(4).说明 E、H、R 点的性质，并列出相变式。（分数：4.00）_(5).分析 M点的析晶路程(表明液、固相组成点的变化，并在液相变化的路径中注明各阶段的相变化和自由度数)。（分数：4.00）_南京工业大学硕士材料科学基础真题 2009年答案解析(总分：180.00，做题时间：90 分钟)一

13、、B是非题/B(总题数：12，分数：12.00)1.在宏观晶体中只存在 32种不同的对称型。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：2.在正交晶系中，(001)面必定垂直于(110)面。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：3.鲍林规则适用于所有的晶体结构。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：4.固溶体是一种溶解了杂质组分的非晶态固体。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：5.真实晶体在高于 OK的任何温度下，一定存在有热缺陷。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：6.3T图中的临界冷却速度大，则意味着容易形成玻璃，而析晶困难。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：7.

14、低价阳离子饱和的粘土，其 一电位高于高价阳离子饱和的粘土。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：8.三元相图中的三元无变量点都有可能成为析晶结束点。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：9.体系中的质点发生扩散时，质点总是从高浓度处向低浓度处扩散。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：10.杨德尔方程比金斯特林格方程的适用范围小。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：11.晶胚的临界半径 rk随着T 的增大而减小。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：12.有液相存在的烧结过程称为液相烧结。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：二、B选择题/B(总题数：12，分数：18

15、.00)13.在七大晶系中属于高级晶族的晶系有_。 a.1个 b.2个 c.3个 d.4个（分数：1.50）A. B.C.D.解析：14.点群为 L66L27PC的晶体结构属于_晶系。 a.立方 b.六方 c.四方 d.正交（分数：1.50）A.B. C.D.解析：15.金刚石的晶体结构为_，其中碳原子的配位数是_。 a面心立方格子 b简单立方格子c体心立方格子 d3 e4 f6 g8（分数：1.50）A. B.C.D.E. F.G.解析：16.高岭石属于_的硅酸盐。 a.链状结构 b.层状结构 c.架状结构 d.岛状结构（分数：1.50）A.B. C.D.解析：17.在下列几类晶体中，形成间

16、隙型固溶体的次序是_。 a.沸石CaF 2TiO 2MgO b.MgOTiO 2CaF 2沸石 c.CaF2TiO2MgO沸石 d.TiO2MgOCaF 2沸石（分数：1.50）A. B.C.D.解析：18.大多数固相反应处于_。 a.化学反应动力学范围 b.扩散动力学范围 c.过渡范围（分数：1.50）A.B. C.解析：19.水型物质在熔融成液态时，其体积发生_现象。 a.膨胀 b.收缩 c.不变（分数：1.50）A.B. C.解析：20.在低温下，一般固体材料中发生的扩散是_。 a.本征扩散 b.非本征扩散 c.无序扩散（分数：1.50）A.B. C.解析：21.与玻璃软化温度 Tf相对

17、应的粘度为_。 a.105dPas b.109dPas c.1011dPas d.1013dPas（分数：1.50）A.B. C.D.解析：22.容易形成玻璃的物质往往具有_之类的键型。 a.离子键 b.金属键 c.极性共价键 d.共价键（分数：1.50）A.B.C. D.解析：23.菲克第一定律可直接用于求解_的问题。 a.稳定扩散 b.不稳定扩散 c.任何扩散（分数：1.50）A. B.C.解析：24.在同一体系和相同的过冷度下，非均匀成核速率总是_均匀成核速率。 a.大于或等于 b.小于或等于 c.等于 d.不一定（分数：1.50）A. B.C.D.解析：三、B/B(总题数：9，分数：2

18、8.00)晶体具有U U 1 /U /U、U U 2 /U /U、UU 3 /U /U和U U 4 /U /U等基本性质。（分数：3.20）填空项 1:_ （正确答案：对称性；）解析：填空项 1:_ （正确答案：结晶均一性；）解析：填空项 1:_ （正确答案：各向异性；）解析：填空项 1:_ （正确答案：自限性(或最小内能性)）解析：空间群是指U U 5 /U /U，晶体结构中可能出现的空间群有U U 6 /U /U种。（分数：1.60）填空项 1:_ （正确答案：晶体结构中一切对称要素的集合；）解析：填空项 1:_ （正确答案：230）解析：当有少量的 CaO掺杂到 ThO2中时，写出可能存

19、在的缺陷反应方程式及其固溶式，缺陷反应方程式：U U 7 /U /U和U U 8 /U /U；对应的固溶式：U U 9 /U /U和U U 10 /U /U。（分数：3.20）填空项 1:_ （正确答案：*；）解析：填空项 1:_ （正确答案：Th 1-xCaxO2-x；）解析：填空项 1:_ （正确答案：*；）解析：填空项 1:_ （正确答案：Th 1-xCa2xO2）解析：熔体是物质在液相温度以上存在的一种高能量状态，熔体在冷却的过程中可以出现U U 11 /U /U、U U 12 /U /U和U U 13 /U /U三种不同的相变过程。（分数：2.40）填空项 1:_ （正确答案：结晶化

20、；）解析：填空项 1:_ （正确答案：玻璃化；）解析：填空项 1:_ （正确答案：分相）解析：根据扩散的热力学理论，扩散过程的推动力是U U 14 /U /U，而发生逆扩散的条件是U U 15 /U /U。（分数：1.60）填空项 1:_ （正确答案：化学位梯度；）解析：填空项 1:_ （正确答案：*或扩散系数的热力学因子小于。）解析：润湿是固液界面上的重要行为，改善润湿的方法有U U 16 /U /U、U U 17 /U /U和U U 18 /U /U等。（分数：2.40）填空项 1:_ （正确答案：降低固一液界面能；）解析：填空项 1:_ （正确答案：提高固体的表面能(去除固体表面吸附膜)

21、；）解析：填空项 1:_ （正确答案：改变表面粗糙度）解析：马氏体相变具有以下的一些特征：U U 19 /U /U、U U20 /U /U、U U 21 /U /U和U U 22 /U /U等。（分数：4.00）填空项 1:_ （正确答案：存在习性平面；）解析：填空项 1:_ （正确答案：取向关系；）解析：填空项 1:_ （正确答案：无扩散性；）解析：填空项 1:_ （正确答案：速度快(或没有特定的相变温度)）解析：(5).可逆多晶转变的特点是：U U /U /U。（分数：0.80）填空项 1:_ （正确答案：多晶转变温度低于两种晶型的熔点）解析：二次再结晶是指U U 24 /U /U；造成二

22、次再结晶的原因有UU 25 /U /U、U U 26 /U /U和U U 27 /U /U等。（分数：3.20）填空项 1:_ （正确答案：在烧结的中、后期，少数巨大的晶粒在细晶粒消耗时的一种异常长大过程；）解析：填空项 1:_ （正确答案：原料粒径不均匀；）解析：填空项 1:_ （正确答案：烧结温度偏高；）解析：填空项 1:_ （正确答案：烧结速率太快）解析：固态烧结的主要伟质方式有U U 28 /U /U、U U 29 /U /U，而液相烧结的主要传质方式有U U 30 /U /U和U U 31 /U /U。这四种传质过程的L/L 与烧结时间的关系依次为U U 32 /U /U、U U 3

23、3 /U /U、U U 34 /U /U和U U 35 /U /U。（分数：6.40）填空项 1:_ （正确答案：蒸发-凝聚传质；）解析：填空项 1:_ （正确答案：扩散传质；）解析：填空项 1:_ （正确答案：流动传质；）解析：填空项 1:_ （正确答案：溶解一沉淀传质；）解析：填空项 1:_ （正确答案：*；）解析：填空项 1:_ （正确答案：*；）解析：填空项 1:_ （正确答案：*；）解析：填空项 1:_ （正确答案：*）解析：四、B名词解释(任选四题，如果全做只(总题数：6，分数：30.00)25.单位平行六面体（分数：5.00）_正确答案：(单位平行六面体：在空间点阵中按选择原则选

24、取的平行六面体，称为单位平行六面体。)解析：26.组分缺陷（分数：5.00）_正确答案：(组分缺陷：由于不等价离子的掺杂，为了保持晶体的电中性，必然会在晶体结构中产生空位或间隙离子的缺陷，这种缺陷称为“组分缺陷”。)解析：27.玻璃分相（分数：5.00）_正确答案：(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，并相互共存，这种现象称为玻璃分相。)解析：28.切线规则（分数：5.00）_正确答案：(切线规则：将界线上某一点所作的切线与相应的连线相交，如交点在连线上，则表示界线上该处具有共熔性质；如交点在连线的延长线上，则表示界线上该处具有转熔性质，

25、远离交点的晶相被转熔。)解析：29.正尖晶石结构（分数：5.00）_正确答案：(正尖晶石结构：属于立方晶系，其中氧离子可以看成是按立方紧密堆积排列，二价阳离子 A填充在八分之一的四面体空隙中，三价阳离子 B填充在二分之一的八面体空隙中。)解析：30.网络形成体（分数：5.00）_正确答案：(网络形成体：单键能335kJ/mol、能单独形成玻璃的物质。)解析：五、B计算题(任选三题，如果全做只取(总题数：4，分数：32.00)31.试计算 Na2OCaOAl2O33SiO2玻璃的四个结构参数 Z、R、X 和 Y，以及该玻璃结构中的非桥氧百分数。（分数：8.00）_正确答案：(Z=4；R=11/5

26、=2.2；X=0.4；Y=3.6 非桥氧百分数=X(X+y/2)100%=0.4/(0.4+1.8)100%=18.2%)解析：32.当在 CaF2中加入 20mol%的 YF3并形成固溶体时，实验测得固溶体的密度为 3.64g/cm3，这时的晶格参数为 a=0.55nm，通过计算说明这种固溶体的类型。(其中原子量分别为 Y88.9，Ca40.0，F19.0)（分数：8.00）_正确答案：(* Ca 0.8Y0.2F2.2 * Ca0.7Y0.2F2 萤石型晶体结构的单位晶胞内有 4个 CaF2， 空 =3.34g/cm3； 间 =3.65g/cm3； 间 与实测 (3.64g/cm 3)相近

27、，所以在该条件下形成的是填隙型固溶体。)解析：33.在非化学计量化合物 FexO中，Fe 3+/Fe2+=0.1，求非化学计量化合物 FexO中的空位浓度以及 x值。（分数：8.00）_正确答案：(* y=1/23，y=0.043，则 x=1-y=0.957，空位浓度为 0.043/(1+0.957)=2.2%。)解析：34.设有一个平均粒径为 5m 的粉末压块，经 2h烧结后，颈部增长率 x/r=0.1。如果不考虑晶粒生长，将坯体烧结至颈部增长率 x/r=0.2时，试比较分别通过扩散传质和流动传质方式，各需要多少时间。（分数：8.00）_正确答案：(扩散：*，将*，r=5m，t=2 代入求

28、k。 再将*，r=5m 及 k代入求 t。扩散传质需64h。 流动：*，将*，r=5m，t=2 代入求 k。 再将*，r=5m 及 k代入求 t。流动传质需 8h。)解析：六、B论述题(任选三题，如果全做只取(总题数：4，分数：40.00)35.简述产生非化学计量化合物结构缺陷的原因，并说明四种不同类型非化学计量化合物结构缺陷的形成条件及其特点。（分数：10.00）_正确答案：(产生原因：含有变价元素，周围气氛的性质发生变化。 阴离子空位型：在还原性气氛下，高价态变成低价态，n 型半导体。 阳离子填隙型：在还原性气氛下，高价态变成低价态，n 型半导体。 阴离子填隙型：在氧化性气氛下，低价态变成

29、高价态，p 型半导体。 阳离子空位型：在氧化性气氛下，低价态变成高价态，p 型半导体。)解析：36.为什么在立方晶系中存在原始格子、面心格子和体心格子，而没有底心格子存在?（分数：10.00）_正确答案：(立方晶系的特点是存在 4L3轴，在立方晶系的原始格子、面心格子和体心格子中存在 4L3轴。如果在立方晶系中有底心格子，但立方晶系的底心格子中 4L3轴不可能存在，因此底心格子不符合立方晶系的对称特点，它不能存在于立方晶系中。)解析：37.何为本征扩散和非本征扩散?并讨论两者之间的区别。（分数：10.00）_正确答案：(本征扩散：是指空位来源于晶体的本征热缺陷而引起的迁移现象。本征扩散的活化能

30、由空位形成能和质点迁移能两部分组成，高温时以本征扩散为主。 非本征扩散：是由不等价杂质离子的掺杂造成空位，由此而引起的迁移现象。非本征扩散的活化能只包含质点迁移能，低温时以非本征扩散为主。)解析：38.试比较固相烧结与液相烧结之间的相同与不同之处，并讨论产生溶解一沉淀传质的条件与特点。（分数：10.00）_正确答案：(固相烧结与液相烧结之间的相同之处：烧结的推动力都是表面能，烧结过程都是由颗粒重排、气孔填充和晶粒生长等阶段组成的。不同之处：由于流动传质速率比扩散速率快，因而液相烧结致密化速率高，烧结温度较低。此外，液相烧结过程的速率还与液相数量、性质(粘度、表面张力等)、液相与固相的润湿情况、固相在液相中的溶解度等因素有关。影响液相烧结的因素比固相烧结更为复杂。 溶解一沉淀传质的条件是：有可观的液相量，固相在液相中的溶解度大，液相能润湿固相；特点是：在颗粒的接触点溶解到平面上沉积，小晶粒溶解到大晶粒处沉积，传质的同时又是晶粒的生长过程。)解析：七、B七/B(总题数：1，分数：20.00)A-B-C三元相图如图 15-1所示。（分数：20.00）(1).划分分三角形。（分数：4.00）_