1、(南京工业大学)材料科学基础真题 2004年及答案解析(总分：150.00，做题时间：90 分钟)一、是非题 lilist-style-typ(总题数：15，分数：15.00)1.在四方晶系中，(100)面必定与(110)面相交成 45角。（分数：1.00）A.正确B.错误2.晶面在三个坐标轴上的截距之比一定为一简单的整数比。（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.晶体结构中存在着无数多根平移轴。（分数：1.00）A.正确B.错误5.刃位错的位错线平行于滑移方向。（分数：1.00）A.正确B.错误6.非化学计量结构缺陷是由于掺杂
2、而产生的一种杂质缺陷。（分数：1.00）A.正确B.错误7.长石是属于层状结构的硅酸盐晶体。（分数：1.00）A.正确B.错误8.对于有的材料来说，不管冷却速率多么快，都不可能形成玻璃。（分数：1.00）A.正确B.错误9.大多数固相反应是由扩散速度所控制的。（分数：1.00）A.正确B.错误10.粘土泥浆的流动属于塑性流动。（分数：1.00）A.正确B.错误11.一般来说，晶界是气孔通向烧结体外的主要扩散通道。（分数：1.00）A.正确B.错误12.在低温时，一般晶体中发生的扩散是非本征扩散。（分数：1.00）A.正确B.错误13.熔体在冷却过程中，过冷度越大总的析晶速率也越大。（分数：1.
3、00）A.正确B.错误14.杨德尔方程比金斯特林格方程的适用范围大。（分数：1.00）A.正确B.错误15.狭义上讲，相变过程是一个物理变化过程。（分数：1.00）A.正确B.错误二、选择题(总题数：10，分数：17.00)16.空间点阵是由_在空间作有规律的重复排列。 A.原子 B.离子 C.几何点 D.分子（分数：2.00）A.B.C.D.17.在等轴晶系中，可能存在的空间格子类型为_。 A.P，I，C B.P，I，F C.P，C，F D.F，I，C（分数：2.00）A.B.C.D.18.点群为 Fm3m的晶体结构属于_晶系。 A.等轴 B.六方 C.四方 D.正交（分数：2.00）A.B
4、.C.D.19.ABO3(钙铁矿)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（分数：2.00）A.B.C.D.20.蒙脱石属于_类型的硅酸盐结构。 A.岛状硅酸盐结构 B.层状硅酸盐结构 C.链状硅酸盐结构 D.架状硅酸盐结构（分数：2.00）A.B.C.D.21.在非化学计量化合物 Cd1+xO中存在的晶格缺陷是_。 A.阴离子空位 B.阳离子空位 C.阴离子填隙 D.阳离子填隙（分数：2.00）A.B.C.D.22.泥浆胶溶必须使介质呈_，还必须有_价阳离子交换粘土中原来吸附的阳离子。 A.酸性 B.碱性 C.中性 D.一价 E.二价 F.三
5、价（分数：2.00）A.B.C.D.E.F.23.离子晶体通常借助表面离子的极化变形和重排来降低其表面能，对于下列离子晶体的表面能，最小的是_。 A.CaF2 B.PbF2 C.Pbl2 D.BaSO4 E.SrSO4（分数：1.00）A.B.C.D.E.24.在下列几类晶体中，形成间隙型固溶体的次序是_。 A.沸石CaFnTiO 2MgO B.MgOTiO 2CaF 2沸石 C.CaF2TiO 2MgO沸石 D.TiO2MgOCaF 2沸石（分数：1.00）A.B.C.D.25.在 RO-SiO2的系统中：(1)MgO-SiO 2；(2)CaO-SiO 2；(3)SrO-SiO 2；(4)B
6、aO-SiO 2的分相区范围的大小次序为_。 A.(1)(2)(3)(4) B.(4)(3)(2)(1) C.(2)(1)(3)(4) D.(3)(4)(2)(1)（分数：1.00）A.B.C.D.三、填充题(总题数：12，分数：24.00)26.晶体的本质 1。（分数：2.00）填空项 1:_27.在等大球体的最紧密堆积中有 1 和 2 二种排列方式，前者的堆积方式是 3，后者的堆积方式是 4。（分数：2.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_28.硅酸盐晶体分类的依据是 1。（分数：2.00）填空项 1:_29.在面心立方晶体结构中，密排面是 1。（分数：2.00）
7、填空项 1:_30.水和粘土作用后，在粘土胶粒周围随距离的增大可为： 1、 2 和 3。（分数：2.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_31.在玻璃性质随温度变化的曲线上有二个特征温度 1 和 2，与这二个特征温度相对应的粘度分别为 3 和 4。（分数：2.00）填空项 1:_32.由于 1 的结果，必然会在晶体结构中产生“组分缺陷”，组分缺陷的浓度主要取决于： 2 和 3。（分数：2.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_33.在扩散系数的热力学关系中， （分数：2.00）填空项 1:_34.熔体中析晶的过程分二步完成，首先是 1，然后就是 2 过程。均匀成核的成核速率
8、是由 3 因子和 4因子所决定的。（分数：2.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_35.烧结的主要传质方式有 1、 2、 3 和 4 四种。这四种传质过程的坯体线收缩 L/L 与烧结时间的关系依次为 5、 6、 7 和 8。（分数：2.00）填空项 1:_36.可逆多晶转变的特点是： 1。（分数：2.00）填空项 1:_37.在 CaO-Al2O3-SiO2系相图中，有低共熔点 8个、双升点 7个、鞍形点 9个，按相平衡规律该三元系统可划分成 1 分三角形。(注：鞍形点是界线与相应连线的交点)（分数：2.00）填空项 1:_四、名词解释(总题数：8，分数：24.00)
9、38.网络变性体（分数：3.00）_39.二级相变（分数：3.00）_40.弗仑克尔(Frenker)缺陷（分数：3.00）_41.热力学势函数( （分数：3.00）_42.尖晶石结构（分数：3.00）_43.同质多晶（分数：3.00）_点群_45.独立组分（分数：3.00）_五、计算题(总题数：4，分数：20.00)46.试计算 Na2OCaOAl2O33SiO2玻璃的四个结构参数 Z、R、X 和 Y。（分数：5.00）_47.当有 10mol%的 CaO加入到 ThO2晶格中形成固溶体时，试写出可能的缺陷反应方程式，并求出其相应的固溶式。（分数：5.00）_48.在制造 Al2O3陶瓷材料
10、时，原料粉末的粒度为 2m。在烧结温度下保温 30分钟，测得晶粒尺寸为10m，则在同一烧结温度下保温 2小时后，晶粒尺寸为多少 m？为抑制晶粒生长在原料粉末中加入0.2%MgO，并在同样的烧结温度下保温 2小时，则晶粒尺寸为多少 m?（分数：5.00）_49.非化学计量化合物 FexO中，Fe 3+/Fe2+=0.1，求 FexO中的 x值和空位缺陷的浓度。（分数：5.00）_六、论述题(总题数：4，分数：32.00)50.简述晶粒生长与二次再结晶的特点，以及造成二次再结晶的原因和防止二次再结晶的方法。（分数：8.00）_51.何为本征扩散和非本征扩散？本征扩散和非本征扩散各有什么特点？（分数
11、：8.00）_52.固相烧结与液相烧结之间有何相同与不同之处？（分数：8.00）_53.简述形成连续置换型固溶体的条件是什么？（分数：8.00）_七、B相图分析/B(总题数：1，分数：18.00)54.(A-B-C三元相图如图所示)1划分分三角形。2标出界线的性质(共熔界线用单箭头，转熔界线用双箭头)。3指出化合物 S1和 S2的性质。4说明 E、F、H 点的性质，并列出相变式。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：18.00）_(南京工业大学)材料科学基础真题 2004年答案解析(总分：150.00，做题时间：90 分钟
12、)一、是非题 lilist-style-typ(总题数：15，分数：15.00)1.在四方晶系中，(100)面必定与(110)面相交成 45角。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：2.晶面在三个坐标轴上的截距之比一定为一简单的整数比。（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.晶体结构中存在着无数多根平移轴。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：5.刃位错的位错线平行于滑移方向。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：6.非化学计量结构缺陷是由于掺杂而产生的一种杂质缺陷。（分数：1.00）A.正确B.错误
13、 解析：7.长石是属于层状结构的硅酸盐晶体。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：8.对于有的材料来说，不管冷却速率多么快，都不可能形成玻璃。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：9.大多数固相反应是由扩散速度所控制的。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：10.粘土泥浆的流动属于塑性流动。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：11.一般来说，晶界是气孔通向烧结体外的主要扩散通道。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：12.在低温时，一般晶体中发生的扩散是非本征扩散。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：13.熔体在冷却过程中，过冷度越大总的析晶速率也越大。（分数：1.
14、00）A.正确B.错误 解析：14.杨德尔方程比金斯特林格方程的适用范围大。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：15.狭义上讲，相变过程是一个物理变化过程。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：二、选择题(总题数：10，分数：17.00)16.空间点阵是由_在空间作有规律的重复排列。 A.原子 B.离子 C.几何点 D.分子（分数：2.00）A.B.C. D.解析：17.在等轴晶系中，可能存在的空间格子类型为_。 A.P，I，C B.P，I，F C.P，C，F D.F，I，C（分数：2.00）A.B. C.D.解析：18.点群为 Fm3m的晶体结构属于_晶系。 A.等轴 B.六方 C
15、.四方 D.正交（分数：2.00）A. B.C.D.解析：19.ABO3(钙铁矿)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（分数：2.00）A.B. C.D.解析：20.蒙脱石属于_类型的硅酸盐结构。 A.岛状硅酸盐结构 B.层状硅酸盐结构 C.链状硅酸盐结构 D.架状硅酸盐结构（分数：2.00）A.B. C.D.解析：21.在非化学计量化合物 Cd1+xO中存在的晶格缺陷是_。 A.阴离子空位 B.阳离子空位 C.阴离子填隙 D.阳离子填隙（分数：2.00）A.B.C.D. 解析：22.泥浆胶溶必须使介质呈_，还必须有_价阳离子交换粘土中原来
16、吸附的阳离子。 A.酸性 B.碱性 C.中性 D.一价 E.二价 F.三价（分数：2.00）A.B. C.D. E.F.解析：23.离子晶体通常借助表面离子的极化变形和重排来降低其表面能，对于下列离子晶体的表面能，最小的是_。 A.CaF2 B.PbF2 C.Pbl2 D.BaSO4 E.SrSO4（分数：1.00）A.B.C. D.E.解析：24.在下列几类晶体中，形成间隙型固溶体的次序是_。 A.沸石CaFnTiO 2MgO B.MgOTiO 2CaF 2沸石 C.CaF2TiO 2MgO沸石 D.TiO2MgOCaF 2沸石（分数：1.00）A. B.C.D.解析：25.在 RO-SiO
17、2的系统中：(1)MgO-SiO 2；(2)CaO-SiO 2；(3)SrO-SiO 2；(4)BaO-SiO 2的分相区范围的大小次序为_。 A.(1)(2)(3)(4) B.(4)(3)(2)(1) C.(2)(1)(3)(4) D.(3)(4)(2)(1)（分数：1.00）A. B.C.D.解析：三、填充题(总题数：12，分数：24.00)26.晶体的本质 1。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：是质点在三维空间成周期性重复排列）解析：27.在等大球体的最紧密堆积中有 1 和 2 二种排列方式，前者的堆积方式是 3，后者的堆积方式是 4。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确
18、答案：立方密堆）填空项 1:_ （正确答案：六方密堆）填空项 1:_ （正确答案：ABCABC）填空项 1:_ （正确答案：ABAB）解析：28.硅酸盐晶体分类的依据是 1。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：SiO 4之间的连接方式）解析：29.在面心立方晶体结构中，密排面是 1。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：111面）解析：30.水和粘土作用后，在粘土胶粒周围随距离的增大可为： 1、 2 和 3。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：牢固结合水）填空项 1:_ （正确答案：松结合水）填空项 1:_ （正确答案：自由水）解析：31.在玻璃性质随温度变化的曲线
19、上有二个特征温度 1 和 2，与这二个特征温度相对应的粘度分别为 3 和 4。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：T g；T f；10 13dPas；10 8dPas）解析：32.由于 1 的结果，必然会在晶体结构中产生“组分缺陷”，组分缺陷的浓度主要取决于： 2 和 3。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：不等价离子的掺杂）填空项 1:_ （正确答案：掺杂量）填空项 1:_ （正确答案：固溶度）解析：33.在扩散系数的热力学关系中， （分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：浓度趋于均匀化；发生偏聚）解析：34.熔体中析晶的过程分二步完成，首先是 1，然后就是 2 过
20、程。均匀成核的成核速率是由 3 因子和 4因子所决定的。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：成核）填空项 1:_ （正确答案：晶体生长）填空项 1:_ （正确答案：P）填空项 1:_ （正确答案：D）解析：35.烧结的主要传质方式有 1、 2、 3 和 4 四种。这四种传质过程的坯体线收缩 L/L 与烧结时间的关系依次为 5、 6、 7 和 8。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：蒸发，凝聚传质；扩散传质；流动传质；溶解-沉淀传质；*；*；*；*；）解析：36.可逆多晶转变的特点是： 1。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：多晶转变的温度低于二个晶相的熔点）解析：
21、37.在 CaO-Al2O3-SiO2系相图中，有低共熔点 8个、双升点 7个、鞍形点 9个，按相平衡规律该三元系统可划分成 1 分三角形。(注：鞍形点是界线与相应连线的交点)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：15 个。）解析：四、名词解释(总题数：8，分数：24.00)38.网络变性体（分数：3.00）_正确答案：(其单键能250kJ/mol，不能单独形成玻璃的物质，但它能改变玻璃的结构，从而改变玻璃的性质。)解析：39.二级相变（分数：3.00）_正确答案：(相变时两相的化学势相等，其一阶偏微商也相等，但化学势的二阶偏微商不相等。发生二级相变时无相变潜热和体积的变化，只有热容量
22、、膨胀系数和压缩系数的变化。)解析：40.弗仑克尔(Frenker)缺陷（分数：3.00）_正确答案：(当晶格热振动时，一些能量足够大的原子离开其平衡位置，而挤到晶格的间隙中，形成间隙原子，并在原正常格点上留下空位。)解析：41.热力学势函数( （分数：3.00）_正确答案：(热力学势函数是热力学基本函数的一种组合，热力学势函数也是一种连续的状态函数。)解析：42.尖晶石结构（分数：3.00）_正确答案：(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：43.同质多晶（分数：3.00）_正确答
23、案：(化学组成相同的物质，在不同的热力学条件下会形成结构不同的晶体。)解析：点群_正确答案：(宏观晶体中对称要素的集合。)解析：45.独立组分（分数：3.00）_正确答案：(决定一个相平衡系统的成分所必须的最少物种(组分)数，称为独立组分数。)解析：五、计算题(总题数：4，分数：20.00)46.试计算 Na2OCaOAl2O33SiO2玻璃的四个结构参数 Z、R、X 和 Y。（分数：5.00）_正确答案：(Z=4、R=2.2、Y=3.6、X=0.4。)解析：47.当有 10mol%的 CaO加入到 ThO2晶格中形成固溶体时，试写出可能的缺陷反应方程式，并求出其相应的固溶式。（分数：5.00
24、）_正确答案：(*；Th 0.9Ca0.1O1.9*；Th 0.95Ca0.1O2)解析：48.在制造 Al2O3陶瓷材料时，原料粉末的粒度为 2m。在烧结温度下保温 30分钟，测得晶粒尺寸为10m，则在同一烧结温度下保温 2小时后，晶粒尺寸为多少 m？为抑制晶粒生长在原料粉末中加入0.2%MgO，并在同样的烧结温度下保温 2小时，则晶粒尺寸为多少 m?（分数：5.00）_正确答案：(d 1=20m(D 2=kt)；d 2=16m(D 3=kt)解析：49.非化学计量化合物 FexO中，Fe 3+/Fe2+=0.1，求 FexO中的 x值和空位缺陷的浓度。（分数：5.00）_正确答案：(*，y
25、=1/23=0.043，则 x=1-y=0.957，空位浓度为 0.043/(1+0.957)=2.2%)解析：六、论述题(总题数：4，分数：32.00)50.简述晶粒生长与二次再结晶的特点，以及造成二次再结晶的原因和防止二次再结晶的方法。（分数：8.00）_正确答案：(晶粒生长的特点：晶粒生长是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。在坯体内晶粒尺寸均匀地生长；晶粒生长时气孔都维持在晶界上或晶界交汇处。 二次再结晶的特点：是少数巨大晶粒在细晶消耗时的一种异常长大过程。是个别晶粒的异常生长；二次再结晶时气孔被包裹到晶粒内部；二次再结晶还与原料粒径有关。 造成
26、二次再结晶的原因：原料粒径不均匀，烧结温度偏高，烧结速率太快。 防止二次再结晶的方法：控制烧结温度、烧结时间，控制原料粒径的均匀性，引入烧结添加剂。)解析：51.何为本征扩散和非本征扩散？本征扩散和非本征扩散各有什么特点？（分数：8.00）_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。本征扩散的活化能由空位形成能和质点迁移能二部分组成，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：52.固相烧结与液相烧结之间有何相同与不同之处？（分数：8.00）_正确答案
27、：(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。 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。)解析：53.简述形成连续置换型固溶体的条件是什么？（分数：8.00）_正确答案：(简述形成连续置换型固溶体的条件是：离子尺寸因素，相互替代的二种离子的半径差(r 1-r2)/r115%；两个组分必需具有完全相同的晶体结构类型；只有离子价相同或复
28、合取代离子价总和相同时，才能形成连续置换型固溶体；电负性与极化性质相近。)解析：七、B相图分析/B(总题数：1，分数：18.00)54.(A-B-C三元相图如图所示)1划分分三角形。2标出界线的性质(共熔界线用单箭头，转熔界线用双箭头)。3指出化合物 S1和 S2的性质。4说明 E、F、H 点的性质，并列出相变式。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：18.00）_正确答案：(1三个分三角形(ACS 1、AS 1S2、BS 1S2)。2见下图。3S 1为二元一致熔化合物；S 2为二元不一致熔化合物。4H：单转熔点 LH+BS 2+S1E：低共熔点 LEA+C+S 1F：低共熔点 LFA+S 1+S25M 点析晶路程见下图(有穿 S2的相区)。*液相：*固相：BS 2dM)解析：
