1、2007年南京工业大学材料科学基础真题试卷及答案与解析 一、判断题 1 在正交晶系中 (011)面是平行于 a轴的晶面。 2 存在 4根 3次轴的晶体必定属于立方晶系。 3 鲍林规则适用于共价键的晶体结构。 4 硅酸盐晶体结构中，按硅氧四面体排列方式的变化，桥氧数可由 1 4变化。 5 刃位错的位错线垂直于滑移方向。 6 一般能够实际进行的纯固相反应是放热的。 7 在写缺陷反应方程时必须保持正确的位置关系。 8 非化学计量化合物结构缺陷也是一种杂质缺陷。 9 菲克扩散定律是根据微 观扩散特点与规律而总结得出的。 10 3T图中的临界冷却速度越大，则意味着熔体越容易形成玻璃。 11 粘土泥浆的触
2、变性是由于粘土泥浆中存在不完全胶溶。 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。 13 相变过程是一个物理过程。 14 杨德尔方程比金斯特林格方程的适用范围大。 15 固相反应速度与反应物的浓度成正比。 16 晶粒生长与再结晶过程与烧结过程 (即烧结一开始 )是同时进行的。 二、选择题 17 空间点阵是对晶体结构中的 _抽象而得到的。 （ A）原子 （ B）离子 （ C）几何点 （ D）等同点 18 根据整数定律，晶体结构中的坐标轴应该选取 _的方向。 （ A）相互垂直 （ B）密排面 （ C）晶体中行列 19 空间群为 Fm3m的晶体结构属于 (A)晶族， (B)晶系。
3、 （ A）高级 （ B）中级 （ C）低级 （ D）等轴 20 在非化学计量化合物 ZrO2-x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 21 abc， =90的晶体属于 晶系。 （ A）立方 （ B）六方 （ C）四方 （ D）正交 22 熔体是 _的混合物。 （ 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 在 UO2晶体中， O2-的扩散是按 _机制进行的。 （ A）空位 （ B）间隙 （ C）掺杂点缺陷 24 液固相变时，非均匀成核位垒与接触角 有关，当 _
4、时，非均匀成核位垒比均匀成核位垒降低一半。 （ A） =0 （ B） =45 （ C） =90 （ D） =180 25 三元系统相图中，若存在有 n条界线，则此系统相图中能连接出 _条连线。 （ A） 3 （ B） n-1 （ C） n （ D） n+1 26 在烧结过程中，只使坯体的强度逐渐增加，而坯体不发生收缩的传质方式是_。 （ A）晶格扩散 （ B）流动传质 （ C）蒸发 -凝聚 （ D）溶解 -沉淀 27 在扩散系数的热力学关系中， 称为扩散系数的热力学因子。在非理想混合体系中： 当扩散系数的热力学因子 0时，扩散结果使溶质 _； 当扩散系数的热力学因子 0时，扩散结果使溶 质 _
5、。 （ A）发生偏聚 （ B）浓度不改变 （ C）浓度趋于均匀 28 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 三、填空题 28 晶胞是 (2)，其 (3)和 (4)与对应的单位平行六面体一致。 29 (2) 30 (3) 31 (4) 31 在等大球体的最紧密堆积中，立方紧密堆积的排列方式是 (5)，其密排面应平行于 (6)。当由 n个球构成立方紧密堆积时，其四面体空隙数为 (7)，八面体空隙数为(8)。 32 (5) 33 (6) 34 (7) 35 (8) 36 立方晶系中不可能存在底心格子的原因是 (9)。 36 晶体结构与它的 (
6、10)、 (11)和 (12)有关。 37 (10) 38 (11) 39 (12) 39 当有 6mol%的 MgO加入到 UO2晶格中形成置换型固溶体，试写出其缺陷反应方程式 (13)和固溶式 (14)。 40 (13) 41 (14) 42 玻璃具有各向同性的原因是 (15)。 42 在玻璃性质随温度变化的曲线上有两个特征温度 (16)和 (17)，与 这两个特征温度相对应的粘度分别为 (18)和 (19)。 43 (16) 44 (17) 45 (18) 46 (19) 46 在固一液界面的润湿中，改善润湿的方法有 (20)、 (21)和 (22)。 47 (20) 48 (21) 4
7、9 (22) 49 斜长石 Na(AlSi3O8)与钙长石 Ca(Al2Si2O8)可以形成 (23)型固溶体，其中斜长石中的 (24)和钙长石中的 (25)可以相互替代。 50 (23) 51 (24) 52 (25) 52 马氏体相变的结晶 学特征表现为： (26)、 (27)和 (28)等。 53 (26) 54 (27) 55 (28) 55 有一原始粒径为 5m的坯体，烧结 2h后 x/r=0.1，若烧结至 x/r=0.2(不考虑晶粒生长 )，则分别由四种典型的传质方式 (29)、 (30)、 (31)和 (32)进行烧结时，各需要烧结时间 (33)、 (34)、 (35)和 (36
8、)。 56 (29) 57 (30) 58 (31) 59 (32) 60 (33) 61 (34) 62 (35) 63 (36) 64 对应于七个晶系可能存在的空间格子形式有 (1)种。 四、名词解释 65 同质多晶 66 一级相变 67 组分缺陷 68 粘土胶体的电动电位 69 反尖晶石结构 70 相图中的自由度 71 一种玻璃的化学组成为： 24mol%Na2O、 12mol%Al2O3、 64mol%SiO2，试计算该玻璃的四个结构参数 Z、 R、 X和 Y。 72 Pb是面心立方结构，原子半径为 0.1750nm，求它的单位晶胞体积。 73 非化学计量化合物缺陷浓度与周围气氛的性质
9、、分压有关，当增大氧气分压时，通 过计算说明 Zn1+xO和 TiO2-x的密度将发生什么样的变化。 74 在制造 Al2O3陶瓷时，原料的粒度为 2m。在烧结温度下保温 30min，测得晶粒尺寸为 10m，则在同一烧结温度下保温 2h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 2h，则晶粒尺寸为多少 m? 五、论述题 75 简述泥浆胶溶的机理，以及泥浆胶溶必须具备的条件。 76 试从结构上比较硅酸盐晶体与硅酸盐玻璃的区别。 77 何为本征扩散与非本征扩散 ?并讨论两者的扩散系数、扩散活 化能和特点。 78 78.何为晶粒生长与二次再结晶
10、?简述晶粒生长与二次再结晶的区别，并根据晶粒的极限尺寸讨论晶粒生长的过程。 六、综合分析题 78 A-B-C三元相图如图 13-1所示。79 划分三角形。 80 标出界线的性质 (共熔界线用单箭头，转熔界线用双箭头 )。 81 指出化合物 S的性质。 82 说明 E、 F、 H点的性质，并列出相变式。 83 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 )。 2007年南京工业大学材料科学基础真题试卷答案与解析 一、判断题 1 【正确答案】 A 2 【正确答案】 A 3 【正确答案】 B 4 【正确答案】 B 5 【正确答案】 A 6 【正
11、确答案】 A 7 【正确答案】 A 8 【正确答案】 B 9 【正确答案】 B 10 【正确答案】 B 11 【正确答案】 A 12 【正确答案】 B 13 【正确答案】 A 14 【正确答案】 B 15 【正确答案】 B 16 【正确答案】 B 二、选择题 17 【正确答案】 D 18 【正确答案】 C 19 【正确答案】 A,D 20 【正确答案】 A 21 【正确答案】 D 22 【正确答案】 B 23 【正确答案】 B 24 【正确答案】 C 25 【正确答案】 C 26 【正确答案】 C 27 【正确答案】 C,A 28 【正确答案】 B 三、填空题 29 【正确答案】 能充分反映晶
12、体结构特征的最小单位； 30 【正确答案】 形状； 31 【正确答案】 大小 32 【正确答案】 ABCABC； 33 【正确答案】 (111)； 34 【正确答案】 2n； 35 【正确答案】 n 36 【正确答案】 在立方晶系中若存在底心格子，则立方晶系所特有的 4L3状将不再存在，不符合立方晶系的对称特点。 37 【正确答案】 化学组成； 38 【正确答案】 质点的相对大小； 39 【正确答案】 极化性质 40 【正确答案】 41 【正确答案】 U0.94Mg0.06O1.94 42 【正确答案】 玻璃结构的远程无序，宏观上表现出统计均质 43 【正确答案】 Tg； 44 【正确答案】
13、Tf； 45 【正确答案】 1013dPa.s； 46 【正确答案】 108dPa.s 47 【正确答案】 降低固液界面能； 48 【正确答案】 提高固体的表面能； 49 【正确答案】 改变固体的表面粗糙度 50 【正确答案】 连续置换型固溶体； 51 【正确答案】 Na+和 Si4+； 52 【正确答案】 Ca2+和 Al3+ 53 【正确答案】 存在习性平面； 54 【正确答案】 严格的取向关系； 55 【正确答案】 维持共格关系 56 【正确答 案】 蒸发一凝聚传质； 57 【正确答案】 扩散传质； 58 【正确答案】 流动传质； 59 【正确答案】 溶解 -沉淀传质； 60 【正确答案
14、】 16h； 61 【正确答案】 64h； 62 【正确答案】 8h； 63 【正确答案】 128h 64 【正确答案】 14； 四、名词解释 65 【正确答案】 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。 66 【正确答案】 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。 67 【正确答案】 在不等价置换的固溶体中，为了保持晶体的电中性，必然会在晶体中产生空位或间隙离子，这种晶体缺陷就称为组分缺陷。 68 【正确答案】 带电粘土胶体分散在水中时，在胶体颗粒和液相的界面上会有扩散双电层出现，吸附层与扩散层各带相反电荷，相对移动时
15、两者之间存在的电位差称为电动电位。 69 【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填充在八面体空隙中，三价阳离子 B一半填充在八面体空隙中，一半填充在四面体空隙中。 70 【正确答案】 在 相平衡系统中，在一定范围内可以任意改变而不引起旧相消失或新相产生的独立变量称为自由度。 71 【正确答案】 转换成 6Na2O?3Al2O3?16SiO2； Z=4； R=2.17； Y=3.66； X=0.34。 72 【正确答案】 73 【正确答案】 ；锌的间隙离子浓度与氧分压成反比，当氧分压增加时， Zn1+xO中的 x值减小，则其密度降低；同理，TiO2-x
16、中的 x值增大，则其密度也同样降低。 74 【正确答案】 d1=20m(D2=kt)； d2=16m(D3=kt) 五、论述题 75 【正 确答案】 泥浆胶溶的机理：由于片状粘土边面、板面带电的不同，而产生面面、边一面或边一边结合，泥浆形成一定的结构使流动阻力增加，泥浆胶溶过程就是拆开泥浆的内部结构，使边 -面、边 -边结合转变为面 -面排列。泥浆胶溶必须具备的条件： 介质呈碱性， 必须有一价碱金属阳离子交换粘土中原来吸附的高价离子， 阴离子的聚合作用。 76 【正确答案】 硅酸盐晶体与硅酸盐玻璃的区别： 硅酸盐晶体中硅氧骨架按一定的对称规律有序排列；在硅酸盐玻璃中硅氧骨架排列是无序的。 在硅
17、酸盐晶体中骨架外的金属离子占据了点阵的一定位置；而在 硅酸盐玻璃中网络变性离子统计地分布在骨架的空隙内，使氧的负电荷得以平衡。 在硅酸盐晶体中只有当外来阳离子半径与晶体中阳离子半径相近时，才能发生同晶置换；在硅酸盐玻璃中则不论半径如何，骨架外阳离子均能发生置换，只要求遵守电中性。 在晶体中原始组成(氧化物 )相互问有简单的固定数量比例；而在玻璃中氧化物几乎以任意比例混合。 77 【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
18、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。 78 【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，晶粒生长时气孑L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。晶粒生长过程略。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。 六、综合分析题 79 【正确答案】 1划分成两个分三角形，如图 13-2所示。80 【正确答案】 如图 13-2所示。 81 【正确答案】 S：不一致熔三元化合物。 82 【正确答案】 H：双转熔点 LH+A+BS 2E：低共熔点 LEA+C+S 2 F：低共熔点 LFC+S 1+S2 83 【正确答案】 液相：固相： AbcSfM
