1、2008年南京工业大学材料科学基础真题试卷及答案解析(总分：154.00，做题时间：90 分钟)一、判断题(总题数：15，分数：30.00)1.在宏观晶体中进行对称操作时晶体的中心点是不动的。（分数：2.00）A.B.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：2.00）A.B.3.微观对称要素的核心是平移轴。（分数：2.00）A.B.4.螺位错的位错线平行于滑移方向。（分数：2.00）A.B.5.玻璃在常温下能长期稳定存在，因而它是热力学稳定态。（分数：2.00）A.B.6.化学组成不同的晶体其结构也一定不同。（分数：2.00）A.B.7.相图表示的是体系的热力学平衡状态。
2、（分数：2.00）A.B.8.有序一无序转变是指晶体与非晶体之间的转变。（分数：2.00）A.B.9.大多数固相反应是由界面上的化学反应速度所控制的。（分数：2.00）A.B.10.烧结是一个包含了多种物理和化学变化的过程。（分数：2.00）A.B.11.在低温时，一般固体材料中发生的扩散是本征扩散。（分数：2.00）A.B.12.在固液界面的润湿中，增加固体表面的粗糙度，就一定有利于润湿。（分数：2.00）A.B.13.扩散过程的推动力是浓度梯度。（分数：2.00）A.B.14.硅酸盐熔体的粘度随碱金属氧化物含量的增加而迅速增大。（分数：2.00）A.B.15.烧结过程的推动力是晶界能大于表
3、面能。（分数：2.00）A.B.二、选择题(总题数：12，分数：24.00)16.在尖晶石(MgAl 2 O 3 )结构中，O 2- 作立方密堆，Mg 2+ 离子填入_。（分数：2.00）A.1/2的四面体空隙B.1/2的八面体空隙C.1/8的四面体空隙D.1/8的八面体空隙17.在正交晶系中，可能存在的空间格子类型为_。（分数：2.00）A.P，ICB.P，I，FC.P，C，FD.P，F，I，C18.高岭石属于层状硅酸盐结构，其结构特征是_。（分数：2.00）A.二层型三八面体结构B.三层型三八面体结构C.二层型二八面体结构D.三层型二八面体结构19.在非化学计量化合物 Cd 1+x O中存
4、在的非化学计量结构缺陷类型是_。（分数：2.00）A.阴离子空位B.阳离子空位C.阴离子填隙D.阳离子填隙20.在各种层状硅酸盐结构中，晶胞参数相近的是_。（分数：2.00）A.a O 和 b OB.a O 和 c OC.c O 和 b OD.c O21.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_。（分数：2.00）A.CaF 2B.PbF 2C.Pbl 2D.BaSO 4E.SrSO 4 E22.熔体是_的混合物。（分数：2.00）A.相同聚合度的聚合物和游离碱B.不同聚合程度的各种聚合物C.各种低聚物D.各种高聚物23.与玻璃形成温度 T
5、g 相对应的粘度为_。（分数：2.00）A.10 8 dPa.sB.10 10 dPa.sC.10 11 dPa.sD.10 13 dPa.s24.在扩散系数的热力学关系中， （分数：2.00）A.发生偏聚B.浓度不改变C.浓度趋于均匀25.在烧结过程中，只改变气孔形状而不引起坯体收缩的传质方式是_。（分数：2.00）A.扩散传质B.流动传质C.蒸发一凝聚传质D.晶界扩散26.在固相反应的计算中，金斯特林格方程比杨德尔方程的适用范围宽，两者最大的差别是_。（分数：2.00）A.计算方法不同B.前者以不稳定扩散方程求解C.几何模型不同27.在三元凝聚系统相图中，若存在有 n条界线，则此相图中存在
6、的连线数必是_。（分数：2.00）A.(n+1)条B.(n-1)条C.n条D.没有三、填空题(总题数：13，分数：62.00)粘土泥浆胶溶的条件是(6)、(7)和(8)。（分数：6.00）(1).(6)（分数：2.00）填空项 1:_(2).(7)（分数：2.00）填空项 1:_(3).(8)（分数：2.00）填空项 1:_菲克第一定律适用于求解(9)；菲克第二定律适用于求解(10)。（分数：4.00）(1).(9)（分数：2.00）填空项 1:_(2).(10)（分数：2.00）填空项 1:_玻璃具有下列通性：(12)、(13)、(14)和(15)。（分数：8.00）(1).(12)（分数：
7、2.00）填空项 1:_(2).(13)（分数：2.00）填空项 1:_(3).(14)（分数：2.00）填空项 1:_(4).(15)（分数：2.00）填空项 1:_本征扩散是由(16)而引起的质点迁移，本征扩散的活化能由(17)和(18)两部分组成，扩散系数与温度的关系式为：(19)。（分数：8.00）(1).(16)（分数：2.00）填空项 1:_(2).(17)（分数：2.00）填空项 1:_(3).(18)（分数：2.00）填空项 1:_(4).(19)（分数：2.00）填空项 1:_由于(20)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：(21)和(22)
8、。（分数：6.00）(1).(20)（分数：2.00）填空项 1:_(2).(21)（分数：2.00）填空项 1:_(3).(22)（分数：2.00）填空项 1:_烧结的主要传质方式有(23) 、(24)、(25)和(26)四种。这四种传质过程的L/L 与烧结时间的关系依次为(27)、(28)、(29)和(30)。（分数：16.00）(1).(23)（分数：2.00）填空项 1:_(2).(24)（分数：2.00）填空项 1:_(3).(25)（分数：2.00）填空项 1:_(4).(26)（分数：2.00）填空项 1:_(5).(27)（分数：2.00）填空项 1:_(6).(28)（分数：
9、2.00）填空项 1:_(7).(29)（分数：2.00）填空项 1:_(8).(30)（分数：2.00）填空项 1:_28.鲍林规则适用于(1)晶体结构。（分数：2.00）填空项 1:_29.晶体的本质是(2)。（分数：2.00）填空项 1:_30.选取空间点阵的单位平行六面体时，其首要原则是(3)。（分数：2.00）填空项 1:_31.同质多晶现象是指(4)。（分数：2.00）填空项 1:_32.空间群为 Fm3m的晶体具有(5)结构。（分数：2.00）填空项 1:_33.粘土泥浆胶溶的条件是(6)、(7)和(8)。（分数：2.00）填空项 1:_34.扩散的空位机构是指(11)。（分数：
10、2.00）填空项 1:_四、名词解释(总题数：14，分数：28.00)晶胞_36.一级相变（分数：2.00）_37.弗仑克尔(Frenker)缺陷（分数：2.00）_38.连线规则（分数：2.00）_39.均匀成核（分数：2.00）_烧结_41.试计算 Na 2 O.caO.Al 2 O 3 .2SiO 2 玻璃的四个结构参数 Z、R、X 和 Y。（分数：2.00）_42.试写出 20mol%YF 3 掺杂到 CaF 2 中的缺陷反应方程式，并从结晶化学的观点讨论其合理性；同时写出对应的固溶式。（分数：2.00）_43.具有面心立方结构的 AB型化合物晶体，该 AB化合物的分子量为 26，测得
11、其密度为 2.6g/cm 3 ，据此计算 AB晶体的晶胞参数。（分数：2.00）_44.某一粉末压块，其粉末平均粒径为 2m，烧结至最高温度保温 0.5h，测得晶粒尺寸为 10m，试问若保温 2h，晶粒尺寸多大?为抑制晶粒生长加入 0.1%晶粒生长抑制剂，若也保温 2h，晶粒尺寸有多大?（分数：2.00）_45.简述形成连续置换型固溶体的条件是什么，并举两个例子。（分数：2.00）_46.试以 NaCl晶胞为例，说明面心立方密堆中的八面体空隙和四面体空隙的位置和数量。（分数：2.00）_47.何为马氏体相变?并简述马氏体相变的结晶学特征。（分数：2.00）_48.何为晶粒生长与二次再结晶?简述
12、造成二次再结晶的原因和防止二次再结晶的方法。（分数：2.00）_五、综合分析题(总题数：1，分数：10.00)A-B-C三元相图如图 14-1所示。 （分数：10.00）(1).划分分三角形。（分数：2.00）_(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：2.00）_(3).指出化合物 S的性质。（分数：2.00）_(4).说明 E、H 点的性质，并列出相变式。（分数：2.00）_(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：2.00）_2008年南京工业大学材料科学基础真题试卷答案解析(总分：15
13、4.00，做题时间：90 分钟)一、判断题(总题数：15，分数：30.00)1.在宏观晶体中进行对称操作时晶体的中心点是不动的。（分数：2.00）A. B.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：2.00）A. B.解析：3.微观对称要素的核心是平移轴。（分数：2.00）A. B.解析：4.螺位错的位错线平行于滑移方向。（分数：2.00）A. B.解析：5.玻璃在常温下能长期稳定存在，因而它是热力学稳定态。（分数：2.00）A.B. 解析：6.化学组成不同的晶体其结构也一定不同。（分数：2.00）A.B. 解析：7.相图表示的是体系的热力学平衡状态。（分数：2.00
14、）A. B.解析：8.有序一无序转变是指晶体与非晶体之间的转变。（分数：2.00）A.B. 解析：9.大多数固相反应是由界面上的化学反应速度所控制的。（分数：2.00）A.B. 解析：10.烧结是一个包含了多种物理和化学变化的过程。（分数：2.00）A.B. 解析：11.在低温时，一般固体材料中发生的扩散是本征扩散。（分数：2.00）A.B. 解析：12.在固液界面的润湿中，增加固体表面的粗糙度，就一定有利于润湿。（分数：2.00）A.B. 解析：13.扩散过程的推动力是浓度梯度。（分数：2.00）A.B. 解析：14.硅酸盐熔体的粘度随碱金属氧化物含量的增加而迅速增大。（分数：2.00）A.
15、B. 解析：15.烧结过程的推动力是晶界能大于表面能。（分数：2.00）A.B. 解析：二、选择题(总题数：12，分数：24.00)16.在尖晶石(MgAl 2 O 3 )结构中，O 2- 作立方密堆，Mg 2+ 离子填入_。（分数：2.00）A.1/2的四面体空隙B.1/2的八面体空隙C.1/8的四面体空隙 D.1/8的八面体空隙解析：17.在正交晶系中，可能存在的空间格子类型为_。（分数：2.00）A.P，ICB.P，I，FC.P，C，FD.P，F，I，C 解析：18.高岭石属于层状硅酸盐结构，其结构特征是_。（分数：2.00）A.二层型三八面体结构B.三层型三八面体结构C.二层型二八面体
16、结构 D.三层型二八面体结构解析：19.在非化学计量化合物 Cd 1+x O中存在的非化学计量结构缺陷类型是_。（分数：2.00）A.阴离子空位B.阳离子空位C.阴离子填隙D.阳离子填隙 解析：20.在各种层状硅酸盐结构中，晶胞参数相近的是_。（分数：2.00）A.a O 和 b O B.a O 和 c OC.c O 和 b OD.c O解析：21.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_。（分数：2.00）A.CaF 2B.PbF 2C.Pbl 2 D.BaSO 4E.SrSO 4 E解析：22.熔体是_的混合物。（分数：2.00）A.相同
17、聚合度的聚合物和游离碱B.不同聚合程度的各种聚合物 C.各种低聚物D.各种高聚物解析：23.与玻璃形成温度 T g 相对应的粘度为_。（分数：2.00）A.10 8 dPa.sB.10 10 dPa.sC.10 11 dPa.sD.10 13 dPa.s 解析：24.在扩散系数的热力学关系中， （分数：2.00）A.发生偏聚 B.浓度不改变C.浓度趋于均匀 解析：25.在烧结过程中，只改变气孔形状而不引起坯体收缩的传质方式是_。（分数：2.00）A.扩散传质B.流动传质C.蒸发一凝聚传质 D.晶界扩散解析：26.在固相反应的计算中，金斯特林格方程比杨德尔方程的适用范围宽，两者最大的差别是_。（
18、分数：2.00）A.计算方法不同B.前者以不稳定扩散方程求解C.几何模型不同 解析：27.在三元凝聚系统相图中，若存在有 n条界线，则此相图中存在的连线数必是_。（分数：2.00）A.(n+1)条B.(n-1)条C.n条 D.没有解析：三、填空题(总题数：13，分数：62.00)粘土泥浆胶溶的条件是(6)、(7)和(8)。（分数：6.00）(1).(6)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：介质呈碱性；）解析：(2).(7)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：一价碱金属阳离子交换原来的阳离子；）解析：(3).(8)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答
19、案：正确答案：阴离子的聚合作用）解析：菲克第一定律适用于求解(9)；菲克第二定律适用于求解(10)。（分数：4.00）(1).(9)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：稳态扩散；）解析：(2).(10)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：不稳定扩散）解析：玻璃具有下列通性：(12)、(13)、(14)和(15)。（分数：8.00）(1).(12)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：各向同性；）解析：(2).(13)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：介稳性；）解析：(3).(14)（分数：2.00）填空项 1:_
20、（正确答案：正确答案：转换过程是可逆与渐变的；）解析：(4).(15)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：转化时性质变化连续）解析：本征扩散是由(16)而引起的质点迁移，本征扩散的活化能由(17)和(18)两部分组成，扩散系数与温度的关系式为：(19)。（分数：8.00）(1).(16)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：本征热缺陷所产生的空位；）解析：(2).(17)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：空位形成能；）解析：(3).(18)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：质点迁移能；）解析：(4).(19)（分
21、数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案： ）解析：由于(20)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：(21)和(22)。（分数：6.00）(1).(20)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：不等价离子的掺杂；）解析：(2).(21)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：掺杂量；）解析：(3).(22)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：固溶度）解析：烧结的主要传质方式有(23) 、(24)、(25)和(26)四种。这四种传质过程的L/L 与烧结时间的关系依次为(27)、(28)、(29)和(3
22、0)。（分数：16.00）(1).(23)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：蒸发一凝聚传质；）解析：(2).(24)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：扩散传质；）解析：(3).(25)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：流动传质；）解析：(4).(26)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：溶解一沉淀传质；）解析：(5).(27)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案： ）解析：(6).(28)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案： ）解析：(7).(29)（分数：2.00）填空
23、项 1:_ （正确答案：正确答案： ）解析：(8).(30)（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案： ）解析：28.鲍林规则适用于(1)晶体结构。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：离子）解析：29.晶体的本质是(2)。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：质点在三维空间成周期性重复排列）解析：30.选取空间点阵的单位平行六面体时，其首要原则是(3)。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：单位平行六面体的对称性应符合整个空间点阵的对称性）解析：31.同质多晶现象是指(4)。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确
24、答案：化学组成相同的物质在不同的热力学条件下，形成结构不同的晶体）解析：32.空间群为 Fm3m的晶体具有(5)结构。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：面心立方结构）解析：33.粘土泥浆胶溶的条件是(6)、(7)和(8)。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：）解析：34.扩散的空位机构是指(11)。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正确答案：晶格中存在空位时，以空位迁移作为媒介的质点扩散方式）解析：四、名词解释(总题数：14，分数：28.00)晶胞_正确答案：(正确答案：晶胞：晶胞是指能充分反映晶体结构特征的最小结构单位。)解析：36.一级
25、相变（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：一级相变：相变时两相的化学势相等，但化学势的一阶偏微商不相等，发生一级相变时有相变潜热和体积的变化。)解析：37.弗仑克尔(Frenker)缺陷（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：弗仑克尔(Frenker)缺陷：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，形成问隙原子，并在原正常格点上留下空位。)解析：38.连线规则（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：连线规则：在三元系统中如果相邻两个相区(初晶区)的界线(或其延长线)与其相应的连线(或其延长线)相交，则此交点是该界线上的温度最高点。)解析：39.均匀成核（分
26、数：2.00）_正确答案：(正确答案：均匀成核：是指晶核从均匀的单相熔体中产生的几率处处相同。)解析：烧结_正确答案：(正确答案：烧结：一种或多种固体粉末经过成形，在加热到一定温度后开始收缩，在低于熔点温度下变成致密、坚硬的烧结体，这种过程称为烧结。或：由于固体中分子(或原子)的相互吸引，通过加热，使粉末体产生颗粒粘结，经过物质的迁移、扩散使粉末体产生强度，并导致密化和再结晶的过程称为烧结。)解析：41.试计算 Na 2 O.caO.Al 2 O 3 .2SiO 2 玻璃的四个结构参数 Z、R、X 和 Y。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：Z=4；R=9/4=2.25；X=0.5；Y=
27、3.5。)解析：42.试写出 20mol%YF 3 掺杂到 CaF 2 中的缺陷反应方程式，并从结晶化学的观点讨论其合理性；同时写出对应的固溶式。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案： Ca 0.8 Y 0.2 F 2.2 )解析：43.具有面心立方结构的 AB型化合物晶体，该 AB化合物的分子量为 26，测得其密度为 2.6g/cm 3 ，据此计算 AB晶体的晶胞参数。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：晶胞中 Z=4，1mol 中 AB数为 2.6/26N0=6.0210 22 ； 晶胞数=6.02/410 22 =1.510 22 ； 1.510 22 V=1.510 22 a
28、3=1021nm 3 ，因此 a=0.41nm。)解析：44.某一粉末压块，其粉末平均粒径为 2m，烧结至最高温度保温 0.5h，测得晶粒尺寸为 10m，试问若保温 2h，晶粒尺寸多大?为抑制晶粒生长加入 0.1%晶粒生长抑制剂，若也保温 2h，晶粒尺寸有多大?（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：根据 D 2 =kt，d 1 =20m；根据 D 3 =kt，d 2 =16m。)解析：45.简述形成连续置换型固溶体的条件是什么，并举两个例子。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：形成连续置换型固溶体的条件是：离子尺寸因素，相互替代的两种离子的半径差(r 1 -r 2 )/r 1 15%
29、；两个组分必须具有完全相同的晶体结构类型；只有离子价相同或复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。例：PbTiO 3 -PbZrO 3 、钠长石一钾长石、MgO-NiO 等。)解析：46.试以 NaCl晶胞为例，说明面心立方密堆中的八面体空隙和四面体空隙的位置和数量。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：在 NaCl结构中 Cl - 为面心立方密堆，Na+处于全部的八面体空隙中。如 NaCl晶胞中心的 Na + 处于 6个 Cl - 的八面体中心，NaCl 晶胞中全部的八面体的位置和数量：晶胞中心 1个，每条棱的中点处也为八面体空隙位置，共有 12个，属于
30、该晶胞的这种空隙数为 121/4=3个，因此 NaCl晶胞中共有 4个八面体空隙。NaCl 晶胞中的四面体空隙处于晶胞的体对角线方向上，由角顶 Cl - 和相邻三条棱中的点 Cl - 构成四面体空隙，也就是 8个小立方体的中心，共有 8个四面体空隙。)解析：47.何为马氏体相变?并简述马氏体相变的结晶学特征。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：晶体在外加应力的作用下通过晶体的一个分立体积的剪切作用，以极其迅速的速度而进行的相变称为马氏体相变，马氏体相变是固态相变的基本形式之一。马氏体相变的结晶学特征有：相变时新相与母相之间具有严格的取向关系，靠切变维持共格关系，并存在一个习性平面，在相变
31、前后保持既不扭曲变形也不旋转的状态，在宏观上是连续的。)解析：48.何为晶粒生长与二次再结晶?简述造成二次再结晶的原因和防止二次再结晶的方法。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：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
32、粒径的均匀性，引入烧结添加剂。)解析：五、综合分析题(总题数：1，分数：10.00)A-B-C三元相图如图 14-1所示。 （分数：10.00）(1).划分分三角形。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：划分成 2个分三角形，如图 14-2所示。 )解析：(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：2.00）_正确答案：(正确答案：如图 14-2所示。)解析：(3).指出化合物 S的性质。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：S：不一致熔二元化合物。)解析：(4).说明 E、H 点的性质，并列出相变式。（分数：2.00）_正确答案：(正确答案：E：低共熔点 L E A+C+S f=0 H：单转熔点 L H +BS+C f=0)解析：(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：2.00）_正确答案：(正确答案：液相： )解析：
