无机材料科学基础题库_选择题
选择题
1.NaCl 型结构中,Cl - 按立方最紧密方式堆积,Na +充填于( B )之中。
A 、全部四面体空隙
B 、全部八面体空隙
C 、1/2四面体空隙
D 、1/2八面体空隙
2.在析晶过程中,若?T 较大,则获得的晶粒为( A )
A 、数目多而尺寸小的细晶
B 、数目少而尺寸大的粗晶
C 、数目多且尺寸大的粗晶
D 、数目少且尺寸小的细晶
3.在熔体中加入网络变性体会使得熔体的析晶能力( c ):
a.不变
b. 减弱
c. 增大
4.在烧结过程的传质方式中,不会使坯体致密的是( a )
a. 扩散传质
b. 溶解-沉淀传质
c. 蒸发-凝聚传质
d. 流动传质
5.过冷度愈大,临界晶核半径( c )相应的相变( e )
a. 不变
b. 愈大
c. 愈小
d. 愈难进行
e. 愈易进行
f. 不受影响
6.从防止二次再结晶的角度考虑,起始粒径必须( c )
a. 细
b. 粗
c. 细而均匀
d. 粗但均匀
7.根据晶界两边原子排列的连贯性来划分,在多晶体材料中主要是( B )
A 、共格晶界
B 、非共格晶界
C 、半共格晶界
8.玻璃结构参数中的Z 一般是已知的,请问硼酸盐玻璃的Z =( B )
A 、2
B 、3
C 、4
D 、5
9.石英晶体结构属于( d )
a. 岛状结构
b. 链状结构
c. 层状结构
d. 架状结构
10. 在离子型化合物中,晶粒内部扩散系数D b ,晶界区域扩散系数D g 和表面区域扩散系数D s 三者中( C )最大
A 、D b
B 、D g
C 、
D s
11. 系统2222CaO + SiO 2CaO SiO + CaO SiO + 3CaO 2SiO →???中的独立组分数为( d )
a. 5
b. 4
c. 3
d. 2
12. 熔体系统中组成越简单,则熔体析晶( B )
A 、不受影响
B 、越容易
C 、越难
13. 过冷度越大,相应的成核位垒( b ),临界晶核半径( b ),析晶能力( a )
a. 越大
b. 越小
c. 不变
14. 下列选项中不属于马氏体相变的特征的是( B )
A 、相变后存在习性平面
B 、属扩散型相变
C 、新相与母相间有严格的取向关系
D 、在一个温度范围内进行
E 、速度很快
15. 颗粒不同部位的空位浓度存在差异,下列区域中( b )处的空位浓度最大
A 、晶粒内部
B 、颈部表面张应力区
C 、受压应力的颗粒接触中心
16. 塑性泥团中颗粒之间最主要的吸力为( B )
A 、范德华力
B 、毛细管力
C 、局部边-面静电引力
17. CaTiO 3(钛酸钙)型结构中,Ca 2+和O 2-共同组成立方紧密堆积,Ca 2+占据立方面心的角顶位置,O 2-占据立方面
心的面心位置,Ti4+充填于( d )之间。
a. 全部八面体空隙
b. 1/8四面体空隙
c. 1/2八面体空隙
d. 1/4八面体空隙
18. 在下列几类晶体中,形成间隙型固溶体的难易次序(由易到难)是( B )。
A、NaCl>TiO2>CaF2
B、CaF2>TiO2>NaCl
C、CaF2>NaCl>TiO2
19. 一晶面在三晶轴上的截距分别为3a,3b,2c,该晶面的晶面指数为(d )
a.(332) b. (112) c. (321) d. (223)
20. 从防止二次再结晶的角度考虑,起始原料的粒径应当( a )
a. 细而均匀
b. 粗而均匀
c. 细而不均匀
d. 粗而不均匀
21. 下列质点迁移微观机构中,( B )最适用于置换型固溶体的扩散。
A、易位机构
B、空位机构
C、亚间隙机构
D、间隙机构
22. 在晶粒生长过程中晶界(a )
a. 向凸面曲率中心移动
b. 背离凸面曲率中心移动
c. 不移动
23. 当O/Si比趋近于2时,Li2O-SiO2、Na2O-SiO2、K2O-SiO2三种熔体的粘度大小次序为( a )
a.Li2O-SiO2 b. K2O-SiO2 c. Li2O-SiO2 d. Na2O-SiO2< Li2O-SiO2 24. 划分单位平行六面体时,在满足对称性关系之后应考虑( B ) A、体积最小 B、棱间直角关系最多 C、结点间距最小 25. 根据开尔文方程,固体颗粒越小,其熔化温度( A ) A、越低 B、越高 C、不变 26. 若有一个变价金属氧化物XO,在还原气氛下形成阴离子缺位型非化学计量化合物,金属元素X和氧原子数之 比为X:O=1.1:1,则其化学式应为( c ) a. X1.1O b. XO0.90 c. XO0.91 d. XO1.1 27. K2O.Al2O3.4SiO2-SiO2系统的独立组分数为( c ) a. 4 b. 3 c. 2 d. 1 28. 一晶面的晶面指数为(220),则其与c轴的关系为( B ) A、垂直 B、平行 C、相交(非90°) 29. 若有n个等大球体作最紧密堆积,就必有( a )个八面体空隙。 a. n个 b. 2n个 c. 3n个 d. 4n个 30. 烧结过程中,只改变气孔形状不引起坯体致密化的传质方式是( C ) A、扩散传质 B、流动传质 C、蒸发-凝聚传质 D、溶解-沉淀传质 31. 当O/Si比趋近于4时,Li2O-SiO2、Na2O-SiO2、K2O-SiO2三种熔体的粘度大小次序为() a.Li2O-SiO2 b. K2O-SiO2 c. Li2O-SiO2 d. Na2O-SiO2< Li2O-SiO2 给出了六种可能的划分方式,若根据划分平行六面体的原则中第一条进行选取,被排除的有(def) a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e.5 f. 6 33. 下列选项中不属于晶体的基本性质的是( B ) A、最小内能性 B、各向同性 C、对称性 D、自限性 34. 根据开尔文方程,固体颗粒越小,其溶解度( a ) a. 越小 b. 越大 c. 不变 35. 若有一个变价金属氧化物XO,在氧化气氛下形成阳离子空位型非化学计量化合物,金属元素X和氧原子数之比为X:O=1:1.1,则其化学式应为() a. XO1.1 b. X0.90O c. X0.91O d. X1.1O 36. 从工艺的角度考虑,下列选项中不是造成二次再结晶的原因的是(B ) A、原始粒度不均匀 B、烧结温度过低 C、烧结速率太快 D、坯体成型压力不均匀 37、二元化合物A m B n若正离子的配位数为6,负离子的配位数为( B ) A、m/n B、6m/n C、n/m D、n/6m 38、下列矿物中,属于架状结构的是( D ) A、Mg2[SiO4] B、Ca2Mg2[Si4O11] C、Be3Al2[Si6O18] D、Ca[Al2Si2O8] 39、在氧化气氛下,FeO形成非化学计量化合物,铁空位浓度与氧分压关系为( A ) A、1/6 B、-1/6 C、1/4 D、-1/4 40、在1850℃,15mol%CaO的添加到ZrO2中,形成的固溶体的化学式为( C ) A、Zr0.925Ca0.15O2 B、Zr0.85Ca0..3O2 C、Zr0.85Ca0.15O1.85 D、Zr0.85Ca0.15O2 41、2Na2O·CaO·Al2O3·2SiO2的玻璃中,结构参数Y( C ) A、2.25 B、2.5 C、3 D、3.5 42、O2-在UO2晶体中的扩散机制为( B ) A、空位 B、间隙 C、易位 43、刃位错位错线与柏格斯矢量关系( B ) A、平行 B、垂直 C、相交 44、离子晶体中的空位扩散,扩散活化能随材料的熔点升高() A、增加 B、减小 C、不变 45、为提高陶瓷坯釉的附着力,应降低(A、C ) A、γSL B、γSV C、γLV 46、P42晶系属于( B ) A、三方 B、四方 C、立方 D、正交 47、Pm3m晶系属于( C ) A、三方 B、四方 C、立方 D、正交 48.下列晶体结构缺陷中缺陷浓度主要受气氛分压影响的是( C ) A、肖特基缺陷 B、弗伦克尔缺陷 C、非化学计量化合物 d. 固溶体49.下列质点迁移微观机构中,(b )最适用于置换型固溶体的扩散Array a. 间隙机构 b. 空位机构 c. 亚间隙机构 d. 易位机构 50.右图为具有L44P对称的一个平面点阵,现要选取此平面点阵的基本单位, 图中给出了六种可能的划分方式,若根据划分平行六面体的原则中第一条进行选取,不被排除的有(d,e )a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e.5 f. 6 51.在晶粒生长过程中晶界( a ) a. 向凸面曲率中心移动 b. 背离凸面曲率中心移动 c. 不移动 52.K2O.Al2O3.4SiO2-SiO2系统的独立组分数为( C ) A、4 B、3 C、2 D、1 53.在析晶过程中,若△T较大,则获得的晶粒为( a ) a. 数目多而尺寸小的细晶 b. 数目少而尺寸大的粗晶 c. 数目多且尺寸大的粗晶 d. 数目少且尺寸小的细晶 54.目前常用γGB晶界能和γSV表面能之比值来衡量烧结的难易,若材料γGB/ γSV越大,则( a ) a. 愈容易烧结 b. 对烧结无影响 c. 愈难烧结 55.伯格斯矢量与位错线垂直的位错称为( b ) a. 螺型位错 b. 刃型位错 c. 混合位错 56.在熔体中加入网络变性体会使得熔体的析晶能力( c ): a.不变 b. 减弱 c. 增大 57.塑性泥团中颗粒之间最主要的吸引力为( c ) a. 范德华力 b. 静电引力 c. 毛细管力 58.在7个晶系中,晶体几何常数为:a=b=c,α=β=γ≠90°的是(c ) a. 六方晶系 b. 四方晶系 c. 三方晶系 d. 正交晶系 59.NaCl型结构中,Cl- 按立方最紧密方式堆积,Na+ 充填于( b )之中 a.全部四面体空隙b. 全部八面体空隙 c. 1/2四面体空隙 d. 1/2八面体空隙 60.下列质点迁移微观机构中,( a )最适用于间隙型固溶体的扩散 a. 间隙机构 b. 空位机构 c. 亚间隙机构 d. 易位机构 61.划分单位平行六面体时,在满足对称性关系之后应考虑(b ) a. 体积最小 b. 棱间直角关系最多 c. 结点间距最小 62.在烧结过程中,只改变气孔形状不引起坯体收缩的传质方式是( c ) a. 扩散传质 b. 溶解-沉淀传质 c. 蒸发-凝聚传质 d. 流动传质 63.过冷度越大,相应的成核位垒( b ),临界晶核半径( b ),析晶能力( a ) a. 越大 b. 越小 c. 不变 64.在离子型化合物中晶粒内部扩散系数D b,晶界区域扩散系数D g和表面区域扩散系数D s之间的关系应为( b )。 a. D b>D g>D s b. D s > D g > D b c. D g > D s > D b 65.均匀成核与非均匀成核相比( b )更容易进行? a. 均匀成核 b. 非均匀成核 c. 二者一样 66.在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子,这样的缺陷称为( b ) a. 肖特基缺陷 b. 弗伦克尔缺陷 c. 间隙缺陷 67.在质点迁移的空位机构中,当温度较高时以( b )为主 a. 非本征扩散 b. 本征扩散 c. 非化学计量空位扩散 L 44P 68.过冷度愈大,临界晶核半径( c ) 相应地相变( e ) a. 不变 b. 愈大 c. 愈小 d. 愈难进行 e. 愈易进行 f. 不受影响 69.若有一个变价金属氧化物XO ,在还原气氛下形成阴离子缺位型非化学计量化合物,金属元素X 和氧原子数之比为X :O =1.2:1,则其化学式应为( b ) a. X 1.2O b. XO 0.83 c. XO 0.91 d. XO 1.2 70.立方结构的(112)与(113)晶面同属于( a )晶带轴。 a. [110] b. [111] c. [211] 71.下列关于电动电位的描述错误的是( b ) a. 由一价阳离子饱和的粘土其δ-电位大于由三价阳离子饱和的同种粘土 b. 对于同价阳离子饱和的粘土而言,随着离子半径增大δ-电位增大 c. 由同种阳离子饱和的粘土,随着离子浓度增大δ-电位减小 72.菲克第一定律描述了稳态扩散的特征,即扩散物质的浓度不随( b )变化。 a. 距离 b. 时间 c. 温度 73.划分单位平行六面体时,在满足对称性关系之后应考虑( b ) a. 体积最小 b. 棱间直角关系最多 c. 结点间距最小 74. 在硅酸盐熔体中,当R =O/Si 减小时,相应熔体组成和性质的变化是:非桥氧百分数( b ),熔体粘度( a ),熔体析晶倾向( b ) a. 增大 b. 减小 c. 不变 75. 下列质点迁移微观机构中,( b )最适用于置换型固溶体的扩散 a. 间隙机构 b. 空位机构 c. 亚间隙机构 d. 易位机构 76. 晶核生长速率u 与温度的关系为( C ) A 、随温度的升高而增大 B 、随温度的升高而减小 C 、随温度的升高先增大后减小 D 、随温度的升高先减小后增大 77. 在烧结过程中不会引起坯体致密化的传质方式是( d ) a. 溶解-沉淀传质 b. 扩散传质 c. 流动传质 d. 蒸发-凝聚传质 79. 晶体结构中所存在的一切对称要素的集合称为( c ) a. 聚形 b. 点群 c. 空间群 d. 平移群 80. 右图为具有L 44P 对称的一个平面点阵,现要选取此平面点阵的 基本单 位,图中给出了六种可能的划分方式,若根据划分平行六面体的原则中第一条进行选取,不被排除的有( a, b ) a. 1 b. 2 c. 3 d. 4 e.5 f. 6 81. 同价阳离子饱和的粘土,其δ-电位随着离子半径增大而( b ) a. 增大 b. 减小 c. 不变 82. Si:O 趋近于1/2时硅酸盐晶体的结构类型为( d ) a. 岛状 b. 链状 c. 层状 d. 架状 83.玻璃结构参数中的z 一般是已知的,其中硼酸盐玻璃的z =( b ) a. 2 b. 3 c. 4 d. 5 84.在晶粒生长过程中晶界( c ) a. 不移动 b. 背离凸面曲率中心移动 c. 向凸面曲率中心移动 85.塑性泥团中颗粒之间最主要的吸引力为( c ) a. 范德华力 b. 静电引力 c. 毛细管力 86.在晶核形成过程中,临界晶核半径愈大,则相变( c ) a. 愈易进行 b. 不受影响 c. 愈难进行 87.Na2O.Al2O3.4SiO2-SiO2系统的独立组分数为( c ) a. 4 b. 3 c. 2 d. 1 88.立方晶体中的[001]方向是( b ) a.二次对称轴 b. 四次对称轴 c. 六次对称轴 89.粘土颗粒周围存在附着定向的水分子层和水化阳离子,这部分水称为(b ) a. 结构水 b. 结合水 c. 自由水 90.宏观晶体中所有对称要素的集合称为( a ) a. 空间群 b. 平移群 c. 点群 91.在置换型固溶体中,原子扩散的方式一般为( c ) a. 原子互换机制 b. 间隙机制 c. 空位机制 92.α-石英与α-方石英之间的晶型转变属于( a ) a. 重建型相变 b. 位移型相变 c. 扩散型相变 1、极化会对晶体结构产生显著影响,可使键性由(B )过渡,最终使晶体结构类型发生变化。 A: 共价键向离子键B: 离子键向共价键 C: 金属键向共价键D: 键金属向离子键 2、离子晶体中,由于离子的极化作用,通常使正负离子间的距离(B ),离子配位数()。 A: 增大,降低B: 减小,降低 C: 减小,增大D: 增大,增大 3、氯化钠具有面心立方结构,其晶胞分子数是(C )。 A: 5 B: 6 C: 4 D: 3 4、NaCl单位晶胞中的―分子数‖为4,Na+填充在Cl-所构成的( B )空隙中。 A: 全部四面体B: 全部八面体 C: 1/2四面体D: 1/2八面体 5、CsCl单位晶胞中的―分子数‖为1,Cs+填充在Cl-所构成的( C )空隙中。 A: 全部四面体B: 全部八面体 C: 全部立方体D: 1/2八面体 6、MgO晶体属NaCl型结构,由一套Mg的面心立方格子和一套O的面心立方格子组成,其一个单位晶胞中有( B )个MgO分子。 A: 2 B: 4 C: 6 D: 8 7、萤石晶体可以看作是Ca2+作面心立方堆积,F-填充了( D )。 A: 八面体空隙的半数B: 四面体空隙的半数 C: 全部八面体空隙D: 全部四面体空隙 8、萤石晶体中Ca2+的配位数为8,F-配位数为( B )。 A: 2 B: 4 C: 6 D: 8 9、CsCl晶体中Cs+的配位数为8,Cl-的配位数为( D )。 A: 2 B: 4 C: 6 D: 8 10、硅酸盐晶体的分类原则是(B )。 A: 正负离子的个数B: 结构中的硅氧比 C:化学组成D:离子半径 11、锆英石Zr[SiO4]是( A )。 A: 岛状结构B: 层状结构 C: 链状结构D: 架状结构 12、硅酸盐晶体中常有少量Si4+被Al3+取代,这种现象称为( C )。 A: 同质多晶B: 有序—无序转变 C: 同晶置换D: 马氏体转变 13. 镁橄榄石Mg2[SiO4]是( A )。 A: 岛状结构B: 层状结构 C: 链状结构D: 架状结构 14、对沸石、萤石、MgO三类晶体具有的空隙体积相比较,其由大到小的顺序为( A )。 A: 沸石>萤石>MgO B: 沸石>MgO>萤石 C: 萤石>沸石>MgO D: 萤石>MgO>沸石 15、根据鲍林(Pauling)规则,离子晶体MX2中二价阳离子的配位数为8时,一价阴离子的配位数为( B )。 A: 2 B: 4 C: 6 D: 8 16、构成硅酸盐晶体的基本结构单元[SiO4]四面体,两个相邻的[SiO4]四面体之间只能(A )连接。 A: 共顶B: 共面 C: 共棱D: A+B+C 17、点缺陷与材料的电学性质、光学性质、材料的高温动力学过程等有关,以下点缺陷中属于本征缺陷的是( D )。 A:弗仑克尔缺陷B:肖特基缺陷 C:杂质缺陷D:A+B 18、位错的(A)是指在热缺陷的作用下,位错在垂直滑移方向的运动,结果导致空位或间隙原子的增值或减少。 A: 攀移B: 攀移 C: 增值D: 减少 19、对于形成杂质缺陷而言,低价正离子占据高价正离子位置时,该位置带有负电荷,为了保持电中性,会产生( D )。 A: 负离子空位B: 间隙正离子 C: 间隙负离子D: A或B 20、对于形成杂质缺陷而言,高价正离子占据低价正离子位置时,该位置带有正电荷,为了保持电中性,会产生( D )。 A: 正离子空位B: 间隙负离子 C: 负离子空位D: A或B 21、形成固溶体后对晶体的性质将产生影响, 主要表现为( D )。 A: 稳定晶格B: 活化晶格 C: 固溶强化D: A+B+C 22、固溶体的特点是掺入外来杂质原子后原来的晶体结构不发生转变,但点阵畸变,性能变化。固溶体有有限和无限之分,其中( B )。 A: 结构相同是无限固溶的充要条件 B: 结构相同是无限固溶的必要条件,不是充分条件 C: 结构相同是有限固溶的必要条件 D: 结构相同不是形成固溶体的条件 23、缺陷对晶体的性能有重要影响,常见的缺陷为( D )。 A: 点缺陷B: 线缺陷 C: 面缺陷D: A+B+C 24、按照晶体结构缺陷形成的原因,可将晶体结构缺陷的类型分为( D )。 A: 热缺陷B: 杂质缺陷 C: 非化学计量缺陷D: A+B+C 25、晶体中的热缺陷的浓度随温度的升高而增加,其变化规律是(B )。 A:线性增加B:呈指数规律增加 C:无规律D:线性减少 26、间隙式固溶体亦称填隙式固溶体,其溶质原子位于点阵的间隙中。讨论形成间隙型固溶体的条件须考虑( D )。 A: 杂质质点大小B: 晶体(基质)结构 C: 电价因素D: A+B+C 27、位错的滑移是指位错在(A )作用下,在滑移面上的运动,结果导致永久形变。 A: 外力B: 热应力 C: 化学力D: 结构应力 28、柏格斯矢量(Burgers Vector)与位错线垂直的位错称为(A ),其符号表示为( )。 A:刃位错;⊥B: 刃位错;VX C: 螺位错;D:刃位错; 29、热缺陷亦称为本征缺陷,是指由热起伏的原因所产生的空位或间隙质点(原子或离子)。当离子晶体生成肖特基缺陷(Schottky defect)时,( B )。 A: 正离子空位和负离子空位是同时成对产生的,同时伴随晶体体积的缩小 B: 正离子空位和负离子空位是同时成对产生的,同时伴随晶体体积的增加 C: 正离子空位和负离子间隙是同时成对产生的,同时伴随晶体体积的增加 D: 正离子间隙和负离子空位是同时成对产生的,同时伴随晶体体积的增加 30、热缺陷亦称为本征缺陷,是指由热起伏的原因所产生的空位或间隙质点(原子或离子)。生成弗仑克尔缺陷(Frenkel defect)时,(A )。 A: 间隙和空位质点同时成对出现 B: 正离子空位和负离子空位同时成对出现 C: 正离子间隙和负离子间隙同时成对出现 D: 正离子间隙和位错同时成对出现 31、位错的具有重要的性质,下列说法不正确的是(C)。 A: 位错不一定是直线B: 位错是已滑移区和未滑移区的边界 C: 位错可以中断于晶体内部D: 位错不能中断于晶体内部 32、位错的运动包括位错的滑移和位错的攀移,其中(A)。 A: 螺位错只作滑移,刃位错既可滑移又可攀移 B: 刃位错只作滑移,螺位错只作攀移 C: 螺位错只作攀移,刃位错既可滑移又可滑移 D: 螺位错只作滑移,刃位错只作攀移 33、硅酸盐熔体中各种聚合程度的聚合物浓度(数量)受(D)因素的影响。 A: 组成B: 温度 C: 时间D: A+B+C 34、当熔体组成不变时,随温度升高,低聚物数量(C ),粘度()。 A: 降低;增加B: 不变;降低 C: 增加;降低D: 增加;不变 35、当温度不变时,熔体组成的O/Si比高,低聚物(C ),粘度()。 A: 降低;增加B: 不变;降低 C: 增加;降低D: 增加;不变 36、硅酸盐熔体的粘度随O/Si升高而(B),随温度下降而()。 A: 增大,降低B: 降低,增大 C: 增大,增大D: 降低,降低 37、由结晶化学观点知,具有(A )的氧化物容易形成玻璃。 A: 极性共价键B: 离子键 C: 共价键D: 金属键 38、Na2O·Al2O3·4SiO2熔体的桥氧数为(D)。 A: 1 B: 2 C: 3 D: 4 39、Na2O?CaO?Al2O3?SiO2玻璃的桥氧数为( B )。 A: 2.5 B: 3 C: 3.5 D:4 40、如果在熔体中同时引入一种以上的R2O时,粘度比等量的一种R2O高,这种现象为(B)。 A:加和效应B:混合碱效应 C:中和效应D:交叉效应 41、对普通硅酸盐熔体,随温度升高,表面张力将(A )。 A: 降低B: 升高 C: 不变D: A或B 42、熔体的组成对熔体的表面张力有很重要的影响,一般情况下,O/Si减小,表面张力将(A)。 A: 降低B: 升高 C: 不变D: A或B 43、由熔融态向玻璃态转变的过程是(C )的过程。 A: 可逆与突变B: 不可逆与渐变 C: 可逆与渐变D: 不可逆与突变 44、当组成变化时,玻璃的物理、化学性质随成分变化具有( C )。 A: 突变性B: 不变性 C: 连续性D: A或B 45、熔体组成对熔体的表面张力有重要的影响,一般情况下,O/Si减小,表面张力将( A )。 (A)降低(B)升高(C)不变(D)A或B 46、不同氧化物的熔点T M和玻璃转变温度T g的比值(T g/T M)接近( B )易形成玻璃。 A: 二分之一B: 三分之二 C: 四分之一D: 五分之一 47、可用三T(Time-Temperature-Transformation)曲线来讨论玻璃形成的动力学条件,三T曲线前端即鼻尖对应析出10-6体积分数的晶体的时间是最少的,由此可得出形成玻璃的临界冷却速率,通常,该临界冷却速率愈大,则系统形成玻璃(A)。 A: 愈困难B: 愈容易 C: 质量愈好D: 质量愈差 48、不同O/Si比对应着一定的聚集负离子团结构,形成玻璃的倾向大小和熔体中负离子团的聚合程度有关。聚合程度越低,形成玻璃( A )。 A: 越不容易B: 越容易 C: 质量愈好D: 质量愈差 49、当熔体中负离子集团以( C )的歪曲链状或环状方式存在时,对形成玻璃有利。 A: 低聚合B: 不聚合 C: 高聚合D: A或C 25、桥氧离子的平均数Y是玻璃的结构参数,玻璃的很多性质取决于Y值。在形成玻璃范围内,随Y的增大,粘度(D),膨胀系数()。 A: 增大;不变B: 降低;增大 C: 不变;降低D: 增大;降低 50、对于实际晶体和玻璃体,处于物体表面的质点,其境遇和内部是不同的,表面的质点处于( A )的能阶,所以导致材料呈现一系列特殊的性质。 A: 较高B: 较低 C: 相同D: A或C 51、由于固相的三维周期性在固体表面处突然中断,表面上原子产生的相对于正常位置的上、下位移,称为(B)。 A: 表面收缩B: 表面弛豫 C: 表面滑移D: 表面扩张 52、固体的表面能与表面张力在数值上不相等,一般说来,同一种物质,其固体的表面能(B)液体的表面能。 A: 小于B: 大于 C: 小于等于D: 等于 53、重构表面是指表面原子层在水平方向上的周期性与体内(),垂直方向的层间距与体内( A )。 A:不同;相同B:相同;相同 C:相同;不同D:不同;不同 54、粘附剂与被粘附体间相溶性(C ),粘附界面的强度()。 A:越差;越牢固B:越好;越差 C:越好;越牢固D:越好;不变 55、离子晶体MX在表面力作用下,极化率小的正离子应处于稳定的晶格位置,易极化的负离子受诱导极化偶极子作用而移动,从而形成表面(C,这种重排的结果使晶体表面能量趋于稳定。 A: 收缩B: 弛豫 C: 双电层D: B+C 56、表面微裂纹是由于晶体缺陷或外力作用而产生,微裂纹同样会强烈地影响表面性质,对于脆性材料的强度这种 影响尤为重要,微裂纹长度(),断裂强度( A )。 A: 越长;越低B: 越长;越高 C: 越短;越低D: 越长;不变 57、界面对材料的性质有着重要的影响,界面具有(D )的特性。 A: 会引起界面吸附B: 界面上原子扩散速度较快 C: 对位错运动有阻碍作用D: A+B+C 58、只要液体对固体的粘附功(B )液体的内聚功,液体即可在固体表面自发展开。 A: 小于B: 大于 C: 小于等于D: 等于 59、当液体对固体的润湿角θ<90°时,即在润湿的前提下,表面粗糙化后,液体与固体之间的润湿(C)。 A: 更难B: 不变 C: 更易D: A或B 60、当液体对固体的润湿角θ>90°时,即在不润湿的前提下,表面粗糙化后,液体与固体之间的润湿(A )。 A: 更难B: 不变 C: 更易D: A或B 61、粘附功数值的大小,标志着固-液两相辅展结合的牢固程度,粘附功数值(B ),固-液两相互相结合();相反,粘附功越小,则越易分离。 A: 越大;越松散B: 越大;越牢固 C: 越小;越牢固D: 越大;不变 62、为了提高液相对固相的润湿性,在固-气和液-气界面张力不变时,必须使液-固界面张力(B)。 A: 降低B: 升高 C: 保持不变D: 有时升高,有时降低 63、对于附着润湿而言,附着功表示为W=γSV+γLV-γSL,根据这一原理,( A ) 才能使陶瓷釉在坯体上附着牢固。 A: 尽量采用化学组成相近的两相系统 B: 尽量采用化学组成不同的两相系统 C: 采用在高温时不发生固相反应的两相系统 D: 前三种方法都不行 64、将高表面张力的组分加入低表面张力的组分中去,则外加组分在表面层的浓度(C)体积内部的浓度。 A: 等于B: 大于 C: 小于D: A或B 65、表面微裂纹是由于晶体缺陷或外力作用而产生,微裂纹同样会强烈地影响表面性质,对于脆性材料的强度这种影响尤为重要,微裂纹长度( A ),断裂强度()。 A:越长;越低B:越长;越高 C: 越短;越低D: 越长;不变 66、吸附膜使固体表面张力(B)。 A: 增大B: 减小 C: 不变D: A或B 67、粗糙度对液固相润湿性能的影响是:C A: 固体表面越粗糙,越易被润湿 B: 固体表面越粗糙,越不易被润湿 C: 不一定 D: 粗糙度对润湿性能无影响 68、下列关于晶界的说法哪种是错误的。A A: 晶界上原子与晶体内部的原子是不同的 B: 晶界上原子的堆积较晶体内部疏松 C: 晶界是原子、空位快速扩散的主要通道 D: 晶界易受腐蚀 69、相平衡是指在多相体系中,物质在各相间分布的平衡。相平衡时,各相的组成及数量均不会随时间而改变,是( C )。 A:绝对平衡B:静态平衡 C:动态平衡D:暂时平衡 70、二元凝聚系统平衡共存的相数最多为3,而最大的自由度数为( A )。 A:2 B:3 C:4 D:5 71、热分析法是相平衡的研究方法之一,其原理是根据系统在冷却过程中温度随时间的变化情况来判断系统中是否发生了相变化,该方法的特点是( D )。 A: 简便B: 测得相变温度仅是一个近似值 C: 能确定相变前后的物相D: A+B 72、淬冷法是相平衡的研究的动态方法,其特点是(D)。 A: 准确度高B: 适用于相变速度慢的系统 C: 适用于相变速度快的系统D: A+B 73、可逆多晶转变是一种同质多晶现象,多晶转变温度(A )两种晶型的熔点。 A: 低于B: 高于 C: 等于D: A或B 74、不可逆多晶转变的多晶转变温度(B种晶型的熔点。 A: 低于B: 高于 C: 等于D: A或B 75、在热力学上,每一个稳定相有一个稳定存在的温度范围,超过这个范围就变成介稳相。在一定温度下,稳定相具有( C )的蒸汽压。 A: 最高B: 与介稳相相等 C: 最低D: A或B 76、多晶转变中存在阶段转变定律,系统由介稳状态转变为稳定态不是直接完成的,而是依次经过中间的介稳状态,最后变为该温度下的稳定状态。最终存在的晶相由( D )决定。 A: 转变速度B: 冷却速度 C: 成型速度D: A与B 77、二元凝聚系统的相图中,相界线上的自由度为(C)。 A: 3 B: 2 C: 1 D: 0 78、根据杠杠规则,在二元凝聚系统的相图中,如果一个总质量为M的相分解为质量G1和G2的两个相,则生成两个相的质量与原始相的组成到两个新生相的组成点之间线段(B。 A: 成正比B: 成反比 C: 相等D: A或C 79、三元相图中,相界线上的自由度为(C)。 A: 3 B: 2 C: 1 D: 0 80、固体中质点的扩散特点为:( D )。 A: 需要较高温度B: 各向同性 C: 各向异性D: A+C 81、在离子型材料中,影响扩散的缺陷来自两个方面:热缺陷与不等价置换产生的点缺陷,后者引起的扩散为 ( C )。 A:互扩散B:无序扩散 C:非本征扩散D:本征扩散 82、固体中质点的扩散特点为:D A: 需要较高温度B: 各向同性 C: 各向异性D: A+C 83、扩散之所以能进行,在本质上是由于体系内存在(A )。 A: 化学位梯度B: 浓度梯度 C: 温度梯度D: 压力梯度 84、固溶体的类型及溶质的尺寸对溶质扩散的活化能有较大影响。则H、C、Cr在γ-Fe中扩散的活化能的大小顺序为( B )。 A: Q H>Q C>Q Cr B: Q Cr> Q C >Q H C: Q C >Q H>Q Cr D: Q Cr> Q H >Q C 85、晶体的表面扩散系数D s、界面扩散系数D g和体积扩散系数D b之间存在( A )的关系。 A: D s> D g> D b B: D b< D g< D s C: D g> D s> D b D: D g< D s< D b 86、在离子型材料中,影响扩散的缺陷来自两个方面:热缺陷和掺杂点缺陷。由它们引起的扩散分别称为(B )。 A: 自扩散和互扩散B: 本征扩散和非本征扩散 C: 无序扩散和有序扩散D: 稳定扩散和不稳定扩散 87、稳定扩散(稳态扩散)是指在垂直扩散方向的任一平面上,单位时间内通过该平面单位面积的粒子数(B )。 A: 随时间而变化B: 不随时间而变化 C: 随位置而变化D: A或B 88、不稳定扩散(不稳态扩散)是指扩散物质在扩散介质中浓度随(A)。 A: 随时间和位置而变化B: 不随时间和位置而变化 C: 只随位置而变化D: 只随时间而变化 89、菲克(Fick)第一定律指出,扩散通量与浓度梯度成正比,扩散方向与浓度梯度方向(C)。 A: 相同B: 无关 C: 相反D: 前三者都不是 90、由于处于晶格位置和间隙位置的粒子势能的不同,在易位扩散、间隙扩散和空位扩散三种机制中,其扩散活化能的大小为( C )。 A: 易位扩散=间隙扩散>空位扩散B: 易位扩散>间隙扩散=空位扩散 C: 易位扩散>间隙扩散>空位扩散D: 易位扩散<间隙扩散<空位扩散 91、一般晶体中的扩散为(D )。 A: 空位扩散B: 间隙扩散 C: 易位扩散D: A和B 92、由肖特基缺陷引起的扩散为(A ) A:本征扩散B:非本征扩散 C:正扩散D:负扩散 93、空位扩散是指晶体中的空位跃迁入邻近原子,而原子反向迁入空位,这种扩散机制适用于(C )的扩散。 A: 各种类型固溶体B: 间隙型固溶体 C: 置换型固溶体D: A和B 94、扩散过程与晶体结构有密切的关系,扩散介质结构(A ),扩散()。 A: 越紧密;越困难B: 越疏松;越困难 C: 越紧密;活化能越小D: 越疏松;活化能越大 95、不同类型的固溶体具有不同的结构,其扩散难易程度不同,间隙型固溶体比置换型(D )。 A: 难于扩散B: 扩散活化能大 C: 扩散系数小D: 容易扩散 96、扩散相与扩散介质性质差异越大,(B)。 A: 扩散活化能越大B: 扩散系数越大 C: 扩散活化能不变D: 扩散系数越小 97、在晶体中存在杂质时对扩散有重要的影响,主要是通过(D),使得扩散系数增大。 A: 增加缺陷浓度B: 使晶格发生畸变 C: 降低缺陷浓度D: A和B 98、通常情况下,当氧化物在杂质浓度较低时,其在高温条件下引起的扩散主要是( A )。 A: 本征扩散B: 非本征扩散 C: 互扩散D: A+B 99、按热力学方法分类,相变可以分为一级相变和二级相变,一级相变是在相变时两相化学势相等,其一阶偏微熵不相等,因此一级相变( B )。 A: 有相变潜热,无体积改变 B: 有相变潜热,并伴随有体积改变 C: 无相变潜热,并伴随有体积改变 D: 无相变潜热,无体积改变 100、二级相变是指在相变时两相化学势相等,其一阶偏微熵也相等,而二阶偏微熵不等,因此二级相变(D )。 A: 有相变潜热,无体积的不连续性,有居里点 B: 无相变潜热,有体积的不连续性,有居里点 C: 无相变潜热,无体积的不连续性,无居里点 D: 无相变潜热,无体积的不连续性,有居里点 101、晶体由一相转化为另一相时,如该相变为一级相变,则在相变温度时,该过程(C )。 A: 自由焓相等,等压热容不等B: 自由焓不相等,体积相等 C: 自由焓相等,体积不等D: 自由焓不相等,等压热容相等 102、若某一体系进行二级相变,则在相变温度下,二相的(C)。 A: 自由焓相等,体积不相等B: 自由焓不相等,体积相等 C: 自由焓和体积均相等D: 自由焓和体积均不相等 103、成核-长大型相变是材料中常见的一种相变,如结晶釉的形成。成核-长大型相变是由(A)的浓度起伏开始发生相变,并形成新相核心。 A: 程度大,范围小B: 程度小,范围小 C: 程度大,范围大D: 以上均不正确 104、对于吸热的相变过程,要使相变过程能自发进行,则必须( A )。 A: 过热B: 过冷 C: 过饱和D: 在相平衡温度保温 105、对于放热的相变过程,要使相变过程能自发进行,则必须:A A: 过冷B: 过热 C: 过饱和D: 在相平衡温度保温 106、临界晶核是能够稳定存在的且能成长为新相的核胚,临界晶核的半径越大,晶核的形成(C )。 A:越容易B:需要更低的能量 C:越困难D:不受影响 107、在相同条件下,非均匀成核与均匀成核比较,非均匀成核( D )。 A: 晶核数目更多B: 晶核大小更均匀 C: 需要更大的过冷度D: 均不对 108、在成核-生长机制的液-固相变过程中,其成核过程有非均匀成核与均匀成核之分。将非均匀成核与均匀成核过程的成核势垒相比较,有如下关系(B)。 A: 非均匀成核势垒≥均匀成核势垒 B: 非均匀成核势垒≤均匀成核势垒 C: 非均匀成核势垒=均匀成核势垒 D: 视具体情况而定,以上三种均可能。 1、熔体的概念:不同聚合程度的各种聚合物的混合物 硅酸盐熔体的粘度与组成的关系(决定硅酸盐熔体粘度大小的主要因素就是硅氧四面体网络连接程度) 在熔体中加入LiO2、Na2O 、K2O 与BaO 、PbO 等,随加入量增加,粘度显著下降。 在含碱金属的硅酸盐熔体中,当Al2O3/Na2O ≤1时,用Al2O3代替SiO2可以起“补网”作用,从而提高粘度。一般加入Al2O3、SiO2与ZrO2有类似的效果。 流动度为粘度的倒数,Φ= 粘度的理论解释:绝对速度理论η=η0exp(ΔE/kT) 自由体积理论η=B exp [ ]=Aexp( ) 过剩熵理论η = Cexp [ = Cexp( ) 2、非晶态物质的特点 :近程有序,远程无序 3、玻璃的通性 (1)各向同性(若有应力,为各向异性) (2)介稳性 (3)熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性 (4)、熔融态向玻璃态转化时其物化性质随温度变化的连续性 4、 Tg 、Tf , 相对应的粘度与特点 钠钙硅酸盐熔体粘度与温度关系表明:熔融温度范围内,粘度为50~500dPa·s 。工作温度范围粘度较高,约103~107dPa·s 。退火温度范围粘度更高,约1012、5~1013、5 dPa·s 。 Tg-脆性温度、退火温度,Tf-软化温度、可拉丝的最低温度 5、 单键强度 > 335 kJ/mol(或80 kcal/mol)的氧化物——网络形成体。 单键强度 < 250 kJ/mol(或60 kcal/mol)的氧化物——网络变性体。 在250~335 kJ/mol 为——中间体,其作用介于玻璃的网络形成体与网络变性体之间。 6、玻璃形成的热力学观点: 熔体就是物质在TM 以上存在的一种高能状态。据随温度降低,熔体释放能量大小不同,冷却途径分为结晶化,玻璃化,分相 ΔGv 越大析晶动力越大,越不容易形成玻璃。 ΔGv 越小析晶动力越小,越容易形成玻璃。 玻璃形成的动力学观点: 过冷度增大,熔体质点动能降低,有利于质点相互吸引而聚结与吸附在晶核表面,有利于成核。 过冷度增大,熔体粘度增加,使质点移动困难,难于从熔体中扩散到晶核表面,不利于晶核长大。 过冷度与成核速率Iv 与晶体生长速率u 必有一个极值。 玻璃形成的结晶化学观点: (1)、键强(孙光汉理论) 熔点低的氧化物易于形成玻璃 (2)、键型 三种纯键型在一定条件下都不能形成玻璃。 )(00T T KV -α0T T B -)(0T T C D P -?0T T B -η1 1螺位错:柏格斯矢量与位错线平行的位错。 2同质多晶:同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 3晶胞:指晶体结构中的平行六面体单位,其形状大小与对应的空间格子中的单位平行六面体一致。 4肖特基缺陷:如果正常格点上的原子,热起伏过程中获得能量离开平衡位置,迁移到晶体的表面,在晶格内正常格点上留下空位,即为肖特基缺陷。肖特基缺陷:如果正常格点上的原子,热起伏过程中获得能量离开平衡位置,迁移到晶体的表面,在晶格内正常格点上留下空位,即为肖特基缺陷。 5聚合:由分化过程产生的低聚合物,相互作用,形成级次较高的聚合物,同时释放出部分Na2O,这个过程称为缩聚,也即聚合。 6非均匀成核:借助于表面、界面、微粒裂纹、器壁以及各种催化位置而形成晶核的过程。7稳定扩散:扩散质点浓度分布不随时间变化。 8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(或液相),并相互共存的现象称为玻璃的分相(或称液相不混溶现象)。 9不一致熔融化合物:是一种不稳定的化合物。加热这种化合物到某一温度便发生分解,分解产物是一种液相和一种晶相,两者组成与化合物组成皆不相同,故称不一致熔融化合物。10晶粒生长: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。 11非本征扩散:受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制的扩散。或由不等价杂质离子取代造成晶格空位,由此而引起的质点迁移。(2.5)本征扩散:空位来源于晶体结构中本征热缺陷,由此而引起的质点迁移。 12稳定扩散:若扩散物质在扩散层dx内各处的浓度不随时间而变化,即dc/dt=0。不稳定扩散:扩散物质在扩散层dx内的浓度随时间而变化,即dc/dt≠0。这种扩散称为不稳定扩散。(2.5分) (2.5分) 13可塑性:粘土与适当比例的水混合均匀制成泥团,该泥团受到高于某一个数值剪应力作用后,可以塑造成任何形状,当去除应力泥团能保持其形状,这种性质称为可塑性。(2.5晶胞参数:表示晶胞的形状和大小可用六个参数即三条边棱的长度a、b、c和三条边棱的夹角α、β、γ即为晶胞参数。 14一级相变:体系由一相变为另一相时,如两相的化学势相等但化学势的一级偏微商(一级导数)不相等的称为一级相变。 15二次再结晶:是液相独立析晶:是在转熔过程中发生的,由于冷却速度较快,被回收的晶相有可能会被新析出的固相包裹起来,使转熔过程不能继续进行,从而使液相进行另一个单独的析晶过程,就是液相独立析晶。(2.5) 16泰曼温度:反应物开始呈现显著扩散作用的温度。(2.5) 17晶子假说:苏联学者列别捷夫提出晶子假说,他认为玻璃是高分散晶体(晶子)的结合体,硅酸盐玻璃的晶子的化学性质取决于玻璃的化学组成,玻璃的结构特征为微不均匀性和近程有序性。无规则网络假说:凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样,也是由一个三度空间网络所构成。这种网络是由离子多面体(三角体或四面体)构筑起来的。晶体结构网是由多面体无数次有规律重复构成,而玻璃中结构多面体的重复没有规律性。 18正尖晶石;二价阳离子分布在1/8四面体空隙中,三价阳离子分布在l/2八面体空隙的尖晶石。 19液相独立析晶:是在转熔过程中发生的,由于冷却速度较快,被回收的晶相有可能会被 第一章晶体几何基础 1-1 解释概念: 等同点:晶体结构中,在同一取向上几何环境和物质环境皆相同的点。 空间点阵:概括地表示晶体结构中等同点排列规律的几何图形。 结点:空间点阵中的点称为结点。 晶体:内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。 对称:物体相同部分作有规律的重复。 对称型:晶体结构中所有点对称要素(对称面、对称中心、对称轴和旋转反伸轴)的集合为对称型,也称点群。 晶类:将对称型相同的晶体归为一类,称为晶类。 晶体定向:为了用数字表示晶体中点、线、面的相对位置,在晶体中引入一个坐标系统的过程。 空间群:是指一个晶体结构中所有对称要素的集合。 布拉菲格子:是指法国学者 A.布拉菲根据晶体结构的最高点群和平移群对称及空间格子的平行六面体原则,将所有晶体结构的空间点阵划分成14种类型的空间格子。 晶胞:能够反应晶体结构特征的最小单位。 晶胞参数:表示晶胞的形状和大小的6个参数(a、b、c、α 、β、γ ). 1-2 晶体结构的两个基本特征是什么?哪种几何图形可表示晶体的基本特征? 解答:⑴晶体结构的基本特征: ①晶体是内部质点在三维空间作周期性重复排列的固体。 ②晶体的内部质点呈对称分布,即晶体具有对称性。 ⑵14种布拉菲格子的平行六面体单位格子可以表示晶体的基本特征。 1-3 晶体中有哪些对称要素,用国际符号表示。 解答:对称面—m,对称中心—1,n次对称轴—n,n次旋转反伸轴—n 螺旋轴—ns ,滑移面—a、b、c、d 1-5 一个四方晶系的晶面,其上的截距分别为3a、4a、6c,求该晶面的晶面指数。 解答:在X、Y、Z轴上的截距系数:3、4、6。 截距系数的倒数比为:1/3:1/4:1/6=4:3:2 晶面指数为:(432) 补充:晶体的基本性质是什么?与其内部结构有什么关系? 解答:①自限性:晶体的多面体形态是其格子构造在外形上的反映。 ②均一性和异向性:均一性是由于内部质点周期性重复排列,晶体中的任何一部分在结构上是相同的。异向性是由于同一晶体中的不同方向上,质点排列一般是不同的,因而表现出不同的性质。 ③对称性:是由于晶体内部质点排列的对称。 ④最小内能和最大稳定性:在相同的热力学条件下,较之同种化学成分的气体、液体及非晶质体,晶体的内能最小。这是规则排列质点间的引力和斥力达到平衡的原因。 晶体的稳定性是指对于化学组成相同,但处于不同物态下的物体而言,晶体最为稳定。自然界的非晶质体自发向晶体转变,但晶体不可能自发地转变为其他物态。 2-1 名词解释(a )弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷;(b )刃型位错和螺型位错 (c )类质同象与同质多晶 解:(a )当晶体热振动时,一些能量足够大的原子离开平衡位置而挤到晶格点的间隙中,形成间隙原子,而原来位置上形成空位,这种缺陷称为弗伦克尔缺陷。如果正常格点上原子,热起伏后获得能量离开平衡位置,跃迁到晶体的表面,在原正常格点上留下空位,这种缺陷称为肖特基缺陷。(b )滑移方向与位错线垂直的位错称为刃型位错。位错线与滑移方向相互平行的位错称为螺型位错。(c )类质同象:物质结晶时,其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有,共同组成均匀的、呈单一相的晶体,不引起键性和晶体结构变化的现象。同质多晶:同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 2-6(1)在CaF 2晶体中,弗仑克尔缺陷形成能为2.8eV ,肖特基缺陷的生成能为5.5eV ,计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度?(k =1.38×10-23J/K ) (2)如果CaF 2晶体中,含有百万分之一的YF 3杂质,则在1600℃时,CaF 2晶体中时热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势?说明原因。 解:(1)弗仑克尔缺陷形成能为2.8eV ,小于肖特基缺陷形成能5.5eV ,所以CaF 2晶体中主要是弗仑克尔缺陷,肖特基缺陷可忽略不计。-----------1分 当T =25℃=298K 时,热缺陷浓度为: 242319298 1006.2)2981038.1210602.18.2exp()2exp(---?=?????-=?-=??? ??kT G N n f ----2分 当T =1600℃=1873K 时,热缺陷浓度为: 423191873 107.1)18731038.1210602.18.2exp()2exp(---?=?????-=?-=??? ??kT G N n f -----2分 (2)CaF 2中含百万分之一(10- 6)的YF 3时的杂质缺陷反应为: Ca F Ca CaF V F Y YF ''++??→??62223 由此可知:[YF3]=2[Ca V ''],所以当加入10- 6YF3时,杂质缺陷的浓度为: 73105][2 1][-?==''YF V Ca 杂--------------------1分 此时,在1600℃下的热缺陷计算为: Ca i Ca V Ca Ca ''+→?? x x +5×10- 7 则:8241089.2)107.1()exp(][]][[--???=?=?-==''kT G k Ca V Ca f Ca Ca i 即:871089.21 )105(--?=?+x x ,x ≈8.1×10-4 热缺陷浓度: 4101.8][-?=≈''x V Ca 热------------------1分 第九章习题与答案 一、判断正误 1、烧结中始终可以只有一相是固态。(对) 2、液相烧结与固相烧结的推动力都是表面能。(对) 3、二次再结晶对坯体致密化有利。(错) 4、扩散传质中压应力区空位浓度<无应力区空位浓度<张应力区空位浓度。(对) 5、晶粒长大源于小晶体的相互粘结。(错) 6、一般来说,晶界是气孔通向烧结体外的主要扩散通道。一般来说,晶界是杂质的富集之 地。(对) 二、填空 1、烧结的主要传质方式有:蒸发-凝聚传质、扩散传质、流动传质和溶解-沉淀传质四种,这四种传质过程的坯体线收缩ΔL/L与烧结时间的关系依次为ΔL/L=0、ΔL/L~t2/5、ΔL/L~t和ΔL/L~t1/3。 三、选择 1、在烧结过程中,只改变气孔形状不引起坯体收缩的传质方式是(a、c)。 a.表面扩散 b.流动传质 c.蒸发-凝聚 d.晶界扩散 2、在烧结过程中只改变坯体中气孔的形状而不引起坯体致密化的传质方式是(b)。 a. 流动传质 b. 蒸发—凝聚传质 c. 溶解—沉淀 d. 扩散传质 四、问答题 1、典型的传质过程有哪些?各采用什么烧结模型?分析产生的原因是什么? 答:典型的传质过程有:固相烧结的蒸发-凝聚传质、扩散传质,液相烧结的流动传质、溶解-沉淀传质。 固相烧结的蒸发-凝聚传质过程采用中心距不变的双球模型。 固相烧结的扩散传质、液相烧结的流动传质、溶解-沉淀传质过程采用中心距缩短的双球模型。 原因:蒸发—冷凝:压力差ΔP;扩散传质:空位浓度差ΔC;流动传质:应力—应变; 溶解—沉淀:溶解度ΔC(大、小晶粒溶解度不同;自由表面与点接触溶解度)。 2、试述烧结的推动力和晶粒生长的推动力。并比较两者的大小。 答:烧结推动力是粉状物料的表面能(γsv)大于多晶烧结体的晶界能(γgb),即γsv>γgb。 晶粒生长的推动力是晶界两侧物质的自由焓差,使界面向晶界曲率半径小的晶粒中心推进。 烧结的推动力较大,约为4~20J/g。晶粒生长的推动力较小,约为0.4~2J/g,因而烧结推动力比晶粒生长推动力约大十倍。 3、在制造透明Al2O3材料时,原始粉料粒度为2μm,烧结至最高温度保温0.5h,测得晶粒尺寸为10μm,试问保温2h,晶粒尺寸多大?为抑制晶粒生长加入0.1%MgO,此时若保温2h,晶粒尺寸又有多大? 解:1、G 2-G02 = kt = 2 μm, G = 10 μm, t = 0.5 h,得 代入数据:G 第二章、晶体结构缺陷 1、缺陷的概念 2、热缺陷(弗伦克尔缺陷、肖特基缺陷) 热缺陷是一种本征缺陷、高于0K就存在,热缺陷浓度的计算 影响热缺陷浓度的因数:温度和热缺陷形成能(晶体结构) 弗伦克尔缺陷肖特基缺陷 3、杂质缺陷、固溶体 4、非化学计量化合物结构缺陷(半导体) 种类、形成条件、缺陷的计算等 5、连续置换型固溶体的形成条件 6、影响形成间隙型固溶体的因素 7、组分缺陷(补偿缺陷):不等价离子取代 形成条件、特点(浓度取决于掺杂量和固溶度) 缺陷浓度的计算、与热缺陷的比较 幻灯片6 8、缺陷反应方程和固溶式 9、固溶体的研究与计算 写出缺陷反应方程→固溶式、算出晶胞的体积和重量→理论密度(间隙型、置换型)→和实测密度比较 10、位错概念 刃位错:滑移方向与位错线垂直,伯格斯矢量b与位错线垂直 螺位错:滑移方向与位错线平行,伯格斯矢量b与位错线平行 混合位错:滑移方向与位错线既不平行,又不垂直。 幻灯片7 第三章、非晶态固体 1、熔体的结构:不同聚合程度的各种聚合物的混合物 硅酸盐熔体的粘度与组成的关系 2、非晶态物质的特点 3、玻璃的通性 4、 Tg 、Tf ,相对应的粘度和特点 5、网络形成体、网络改变(变性)体、网络中间体 玻璃形成的结晶化学观点:键强,键能 6、玻璃形成的动力学条件 (相变),3T图 7、玻璃的结构学说(二种玻璃结构学说的共同之处和不同之处) 8、玻璃的结构参数 Z可根据玻璃类型定,先计算R,再计算X、Y 注意网络中间体在其中的作用。 9、硅酸盐晶体与硅酸盐玻璃的区别 10、硼的反常现象 幻灯片8 第四章、表面与界面 1、表面能和表面张力,表面的特征 2、润湿的概念、定义、计算;槽角、二面角的计算 改善润湿的方法:去除表面吸附膜(提高固体表面能)、 6-1 略。 6-2 什么是吉布斯相律?它有什么实际意义? 解:相律是吉布斯根据热力学原理得出的相平衡基本定律,又称吉布斯相律,用于描述达到相平衡时系统中自由度数与组分数和相数之间的关系。一般形式的数学表达式为F=C-P+2。其中F为自由度数,C为组分数,P为相数,2代表温度和压力两个变量。应用相率可以很方便地确定平衡体系的自由度数。 6-3 固体硫有两种晶型,即单斜硫、斜方硫,因此,硫系统可能有四个相,如果某人实验得到这四个相平衡共存,试判断这个实验有无问题? 解:有问题,根据相律,F=C-P+2=1-P+2=3-P,系统平衡时,F=0 ,则P=3 ,硫系统只能是三相平衡系统。 图 6-1 图6-2 6-4 如图6-1是钙长石(CaAl2Si2O)的单元系统相图,请根据相图回解:(1)六方、正交和三斜钙长石的熔点各是多少?(2)三斜和六方晶型的转变是可逆的还是不可逆的?你是如何判断出来的?(3)正交晶型是热力学稳定态?还是介稳态? 解:(1)六方钙长石熔点约1300℃(B点),正钙长石熔点约1180℃(C点),三斜钙长石的熔点约为1750℃(A点)。 (2)三斜与六方晶型的转变是可逆的。因为六方晶型加热到转变温度会转变成三斜晶型,而高温稳定的三斜晶型冷却到转变温度又会转变成六方晶型。 (3)正交晶型是介稳态。 6-5 图6-2是具有多晶转变的某物质的相图,其中DEF线是熔体的蒸发曲线。 KE是晶型 I的升华曲线;GF是晶型II的升华曲线;JG是晶型III的升华曲线,回答下列问题:(1)在图中标明各相的相区,并写出图中各无变量点的相平衡关系;(2)系统中哪种晶型为稳定相?哪种晶型为介稳相?(3)各晶型之间的转变是可逆转变还是不可逆转变? 解:(1)KEC为晶型Ⅰ的相区,EFBC 过冷液体的介稳区,AGFB晶型Ⅱ的介稳区, JGA晶型Ⅲ的介稳区,CED是液相区,KED是气相区; (2)晶型Ⅰ为稳定相,晶型Ⅱ、Ⅲ为介稳相;因为晶型Ⅱ、Ⅲ的蒸汽压高于晶型Ⅰ的,即它们的自由能较高,有自发转变为自由能较低的晶型Ⅰ的趋势; (3)晶型Ⅰ转变为晶型Ⅱ、Ⅲ是单向的,不可逆的,多晶转变点的温度高于两种晶型的熔点;晶型Ⅱ、Ⅲ之间的转变是可逆的,双向的,多晶转变点温度低于Ⅱ、Ⅲ的熔点。 6-6 在SiO2系统相图中,找出两个可逆多晶转变和两个不可逆多晶转变的例子。 解:可逆多晶转变:β-石英←→α-石英α-石英←→α-鳞石英 不可逆多晶转变:β-方石英←→β-石英γ-鳞石英←→β-石英 6-7 C2S有哪几种晶型?在加热和冷却过程中它们如何转变?β-C2S为什么能自发地转变成γ-C2S?在生产中如何防止β-C2S 转变为γ-C2S? 解:C2S有、、、四种晶型,它们之间的转变如右图所示。由于β-C2S 是一种热力学非平衡态,没有能稳定存在的温度区间,因而在相图上没有出现β-C2S的相区。C3S和β-C2S 是硅酸盐水泥中含量最高的两种水硬性矿物,但当水泥熟料缓慢冷却时,C3S将会分解,β-C2S将转变为无水硬活性的γ-C2S。为了避免这种情况的发生,生产上采取急冷措施,将C3S和β-C2S迅速越过分解温度或晶型转变温度,在低温下以介稳态保存下来。 1. 不一致熔融化合物,连线规则 答:不一致熔化合物是一种不稳定的化合物,加热到一定温度会发生分解,分解产物是一种液相和一种固相,液相和固相的组成与化合物组成都不相同。(2.5分) 连线规则:将一界线(或其延长线)与相应的连线(或其延长线)相交,其交点是该界线上的温度最高点。(2.5分) 2. 非本征扩散,稳定扩散 非本征扩散:受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制的扩散。或由不等价杂质离子取代造成晶格空位,由此而引起的质点迁移。(2.5) 稳定扩散:若扩散物质在扩散层dx内各处的浓度不随时间而变化,即dc/dt=0。这种扩散称稳定扩散。(2.5分) 3. 非均匀成核, 一级相变 非均匀成核:是指借助于表面、界面、微粒裂纹器壁以及各种催化位置等而形成晶核的过程一级相变:体系由一相变为另一相时,如两相的化学势相等但化学势的一级偏微商(一级导数)不相等的称为一级相变。(2.5) 4. 晶粒生长,二次再结晶 晶粒生长:平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下,连续增大的过程。(2.5分) 二次再结晶:是少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大的过程。(2.5分) 5. 一致熔融化合物,三角形规则 答:一致熔融化合物是一种稳定的化合物,与正常的纯物质一样具有固定的熔点,熔化时,产生的液相与化合物组成相同。(2.5分) 三角形规则:原始熔体组成点所在副三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物;与这三个物质相应的初初晶区所包围的三元无变量点是其结晶结束点。(2.5分) 6. 晶粒生长,二次再结晶 晶粒生长:平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下,连续增大的过程。(2.5分) 二次再结晶:是少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大的过程。(2.5分) 7.液相独立析晶,切线规则 答:液相独立析晶:是在转熔过程中发生的,由于冷却速度较快,被回收的晶相有可能会被新析出的固相包裹起来,使转熔过程不能继续进行,从而使液相进行另一个单独的析晶过程,就是液相独立析晶。(2.5) 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,远离交点的晶相被回吸。 8.本征扩散,不稳定扩散, .答:本征扩散:空位来源于晶体结构中本征热缺陷,由此而引起的质点迁移。(2.5)不稳定扩散:扩散物质在扩散层dx内的浓度随时间而变化,即dc/dt≠0。这种扩散称为不稳定扩散。(2.5分) 9.均匀成核,二级相变, 答:均匀成核是晶核从均匀的单相熔体中产生的过程。(2.5分) 相变时两相化学势相等,其一级偏微商也相等,但二级偏微商不等的相变。(2.5分)10.烧结,泰曼温度 答:烧结:由于固态中分子(或原子)的相互吸引,通过加热,使粉末体产生颗粒粘结,经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶的过程。(2.5) 泰曼温度:反应物开始呈现显著扩散作用的温度。(2.5) 选择题 1.NaCl 型结构中,Cl - 按立方最紧密方式堆积,Na +充填于( B )之中。 A 、全部四面体空隙 B 、全部八面体空隙 C 、1/2四面体空隙 D 、1/2八面体空隙 2.在析晶过程中,若?T 较大,则获得的晶粒为( A ) A 、数目多而尺寸小的细晶 B 、数目少而尺寸大的粗晶 C 、数目多且尺寸大的粗晶 D 、数目少且尺寸小的细晶 3.在熔体中加入网络变性体会使得熔体的析晶能力( c ): a.不变 b. 减弱 c. 增大 4.在烧结过程的传质方式中,不会使坯体致密的是( a ) a. 扩散传质 b. 溶解-沉淀传质 c. 蒸发-凝聚传质 d. 流动传质 5.过冷度愈大,临界晶核半径( c )相应的相变( e ) a. 不变 b. 愈大 c. 愈小 d. 愈难进行 e. 愈易进行 f. 不受影响 6.从防止二次再结晶的角度考虑,起始粒径必须( c ) a. 细 b. 粗 c. 细而均匀 d. 粗但均匀 7.根据晶界两边原子排列的连贯性来划分,在多晶体材料中主要是( B ) A 、共格晶界 B 、非共格晶界 C 、半共格晶界 8.玻璃结构参数中的Z 一般是已知的,请问硼酸盐玻璃的Z =( B ) A 、2 B 、3 C 、4 D 、5 9.石英晶体结构属于( d ) a. 岛状结构 b. 链状结构 c. 层状结构 d. 架状结构 10. 在离子型化合物中,晶粒内部扩散系数D b ,晶界区域扩散系数D g 和表面区域扩散系数D s 三者中( C )最大 A 、D b B 、D g C 、 D s 11. 系统2222CaO + SiO 2CaO SiO + CaO SiO + 3CaO 2SiO →???中的独立组分数为( d ) a. 5 b. 4 c. 3 d. 2 12. 熔体系统中组成越简单,则熔体析晶( B ) A 、不受影响 B 、越容易 C 、越难 13. 过冷度越大,相应的成核位垒( b ),临界晶核半径( b ),析晶能力( a ) a. 越大 b. 越小 c. 不变 14. 下列选项中不属于马氏体相变的特征的是( B ) A 、相变后存在习性平面 B 、属扩散型相变 C 、新相与母相间有严格的取向关系 D 、在一个温度范围内进行 E 、速度很快 15. 颗粒不同部位的空位浓度存在差异,下列区域中( b )处的空位浓度最大 A 、晶粒内部 B 、颈部表面张应力区 C 、受压应力的颗粒接触中心 16. 塑性泥团中颗粒之间最主要的吸力为( B ) A 、范德华力 B 、毛细管力 C 、局部边-面静电引力 17. CaTiO 3(钛酸钙)型结构中,Ca 2+和O 2-共同组成立方紧密堆积,Ca 2+占据立方面心的角顶位置,O 2-占据立方面 第三章练习题 一、填空题 1.玻璃具有下列通性:、态转化时物理、化学性能随温度变化的连续性。 2.在硅酸盐熔体中,当以低聚物为主时,体系的粘度 3.物质在熔点时的粘度越越容易形成玻璃,大于,等于,小于)时容易形成玻璃。 4.熔体是物质在液相温度以上存在的一种高能量状态,在冷却的过程中可以出现和分相三种不同的相变过程。 5.当SiO2含量比较高时,碱金属氧化物降低熔体粘度的能力是Li2Na22O。 6. 2Na2O·CaO·Al2O3·2SiO2的玻璃中,结构参数Y为 3 。 7. 从三T曲线可以求出为避免析出10-6分数的晶体所需的临界冷却速率,该速率越小,越容易形成玻璃。 8.NaCl和SiO2两种物质中SiO2 容易形成玻璃,因其具有极性共价键结构。 9.在Na2O-SiO2熔体中,当Na2O/Al2O3<1时,加入Al2O3使熔体粘度降低。 10. 硅酸盐熔体中聚合物种类,数量与熔体组成(O/Si)有关,O/Si比值增大,则熔体中的高聚体[SiO4]数量减少。 11. 硅酸盐熔体中同时存在许多聚合程度不等的负离子团,其种类、大小和复杂程度随熔体的组成和温度而变。当温度不变时,熔体中碱性氧化物含量增加, O/Si比值增大,这时熔体中高聚体数量减少。 二、问答题 1.试述熔体粘度对玻璃形成的影响?在硅酸盐熔体中,分析加入—价碱金属氧化物、二价金属氧化物或B2O3后熔体粘度的变化?为什么? 答:1) 熔体粘度对玻璃形成具有决定性作用。熔体在熔点时具有很大粘度,并且粘度随温度降低而剧烈地升高时,容易形成玻璃。 2) 在硅酸盐熔体中,加入R2O,随着O/Si比增加,提供游离氧,桥氧数减小,硅氧网络断裂,使熔体粘度显著减小。加入RO,提供游离氧,使硅氧网络断裂,熔体粘度降低,但是由于R的场强较大,有一定的集聚作用,降低的幅度较小。加入B2O3,加入量少时,B2O3处于三度空间连接的[BO4]四面体中,使结构网络聚集紧密,粘度上升。随着B2O3含量增加,B开始处于[BO3]三角形中使结构网络疏松,粘度下降。 3+2+ 1当我排队等着站上小便池的时候有人已经在大便池先尿了■■■■■■■■■■■■张为政整理■■■■■■■■■■■■勿删■■■■■■■■■■■■ 2.试阐述网络形成体和网络变性体。 玻璃网络形成体:其单键强度>335KJ/MOL。这类氧化物能单独形成玻璃。 网络变性体:其单键强度<250KJ/MOL。这类氧化物不能形成玻璃,但能改变网络结构,从而使玻璃性质改变。 无机材料科学基础试卷六 一、名词解释(20分) 1、反萤石结构、晶胞; 2、肖特基缺陷、弗伦克尔缺陷; 3、网络形成体、网络改变体; 4、触变性、硼反常现象; 二、选择题(8分) 1、粘土泥浆胶溶必须使介质呈() A、酸性 B、碱性 C、中性 2、硅酸盐玻璃的结构是以硅氧四面体为结构单元形成的()的聚集体。 A、近程有序,远程无序 B、近程无序,远程无序 C、近程无序,远程有序 3、依据等径球体的堆积原理得出,六方密堆积的堆积系数()体心立方堆积的堆积系数。 A、大于 B、小于 C、等于 D、不确定 4、某晶体AB,A—的电荷数为1,A—B键的S=1/6,则A+的配位数为()。 A、4 B、12 C、8 D、6 5、在单位晶胞的CaF2晶体中,其八面体空隙和四面体空隙的数量分别为()。 A、4,8 B、8,4 C、1,2 D、2,4 6、点群L6PC属()晶族()晶系。 A、高级等轴 B、低级正交 C、中级六方 D、高级六方 7、下列性质中()不是晶体的基本性质。 A、自限性 B、最小内能性 C、有限性 D、各向异性 8、晶体在三结晶轴上的截距分别为1/2a、1/3b、1/6c。该晶面的晶面指数为()。 A、(236) B、(326) C、(321) D、(123) 9、非化学计量化合物Cd1+xO中存在()型晶格缺陷 A、阴离子空位 B、阳离子空位 C、阴离子填隙 D、阳离子填隙 10、可以根据3T曲线求出熔体的临界冷却速率。熔体的临界冷却速率越大,就()形成玻璃。 A、越难 B、越容易 C、很快 D、缓慢 11、晶体结构中一切对称要素的集合称为()。 A、对称型 B、点群 C、微观对称的要素的集合 D、空间群 12、在ABO3(钙钛矿)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、三方柱空隙晶体 三、填空(17分) 1、在玻璃形成过程中,为避免析晶所必须的冷却速率的确定采用()的方法。 2、a=b≠c α=β=γ=900的晶体属()晶系。 3、六方紧密堆积的原子密排面是晶体中的()面,立方紧密堆积的原子密排面是晶体中的 6-1 说明熔体中聚合物形成过程? 答:聚合物的形成是以硅氧四面体为基础单位,组成大小不同的聚合体。 可分为三个阶段初期:石英的分化; 中期:缩聚并伴随变形; 后期:在一定时间和一定温度下,聚合和解聚达到平衡。6-2 简述影响熔体粘度的因素? 答:影响熔体粘度的主要因素:温度和熔体的组成。 碱性氧化物含量增加,剧烈降低粘度。 随温度降低,熔体粘度按指数关系递增。 6-3 名词解释(并比较其异同) ⑴晶子学说和无规则网络学说 ⑵单键强 ⑶分化和缩聚 ⑷网络形成剂和网络变性剂 答:⑴晶子学说:玻璃内部是由无数“晶子”组成,微晶子是带有晶格变形的有序区域。它们分散在无定形介中质,晶子向无 定形部分过渡是逐渐完成时,二者没有明显界限。 无规则网络学说:凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样,也是由一个三度空间网络所构成。这种网络是由离子 多面体(三角体或四面体)构筑起来的。晶体结构网 是由多面体无数次有规律重复构成,而玻璃中结构多 面体的重复没有规律性。 ⑵单键强:单键强即为各种化合物分解能与该种化合物配位数的商。 ⑶分化过程:架状[SiO4]断裂称为熔融石英的分化过程。 缩聚过程:分化过程产生的低聚化合物相互发生作用,形成级次较高的聚合物,次过程为缩聚过程。 ⑷网络形成剂:正离子是网络形成离子,对应氧化物能单独形成玻 璃。即凡氧化物的单键能/熔点﹥0.74kJ/mol.k 者称为网 络形成剂。 网络变性剂:这类氧化物不能形成玻璃,但能改变网络结构,从而使玻璃性质改变,即单键强/熔点﹤0.125kJ/mol.k者称 为网络变形剂。 6-4 试用实验方法鉴别晶体SiO2、SiO2玻璃、硅胶和SiO2熔体。它们的结构有什么不同? 答:利用X—射线检测。 晶体SiO2—质点在三维空间做有规律的排列,各向异性。 SiO2熔体—内部结构为架状,近程有序,远程无序。 SiO2玻璃—各向同性。 硅胶—疏松多孔。 6-5 玻璃的组成是13wt%Na2O、13wt%CaO、74wt%SiO2,计算桥氧分数? 解: Na2O CaO SiO2 wt% 13 13 74 mol 0.21 0.23 1.23 mol% 12.6 13.8 73.6 R=(12.6+13.8+73.6 ×2)/ 73.6=2.39 ∵Z=4 ∴X=2R﹣Z=2.39×2﹣4=0.72 Y=Z﹣X= 4﹣0.72=3.28 氧桥%=3.28/(3.28×0.5+0.72) =69.5% 6-1 说明熔体中聚合物形成过程?答:聚合物的形成是以硅氧四面体为基础单位,组成大小不同的聚合体。 可分为三个阶段初期:石英的分化; 中期:缩聚并伴随变形; 后期:在一定时间和一定温度下,聚合和解聚达到平衡。 6-2 简述影响熔体粘度的因素? 答:影响熔体粘度的主要因素:温度和熔体的组成。 碱性氧化物含量增加,剧烈降低粘度。 随温度降低,熔体粘度按指数关系递增。 6-3 名词解释(并比较其异同) ⑴ 晶子学说和无规则网络学说 ⑵ 单键强 ⑶ 分化和缩聚 ⑷ 网络形成剂和网络变性剂答:⑴晶子学说:玻璃内部是由无数“晶子”组成,微晶子是带有晶 格变形的有序区域。它们分散在无定形介中质,晶子向无定形部 分过渡是逐渐完成时,二者没有明显界限。 无规则网络学说:凡是成为玻璃态的物质和相应的晶体结构一样,也是由 一个三度空间网络所构成。这种网络是由离子多面体(三 角体或四面体)构筑起来的。晶体结构网是由多面体无数次 有规律重复构成,而玻璃中结构多面体的重复没有规律 性。 ⑵单键强:单键强即为各种化合物分解能与该种化合物配位数的商。 ⑶分化过程:架状[SQ4]断裂称为熔融石英的分化过程。 缩聚过程:分化过程产生的低聚化合物相互发生作用,形成级次较 高的聚合物,次过程为缩聚过程。 ⑷网络形成剂:正离子是网络形成离子,对应氧化物能单独形成玻 璃。即凡氧化物的单键能/熔点〉0.74kJ/molk者称为网 络形成剂。 网络变性剂:这类氧化物不能形成玻璃,但能改变网络结构,从而 使玻璃性质改变,即单键强/熔点< 0.125kJ/molk者称 为网络变形剂。 6-4试用实验方法鉴别晶体 Si。?、SQ2玻璃、硅胶和SiO2熔体。它们的 结构有什么不同? 2015-2016学年无机材料科学基础试题名词解释() 1.晶体: 2.固溶体: 3.粘度: 4.热缺陷: 5.对称:物体中相同部分之间的有规律重复。P3 6.木征扩散 7.非木征扩散 &马氏体相变 二?填空题()为填空所填 0.硅酸盐种类繁多,是水泥,(),(),耐火材料。 1晶体的基本性质有;结晶均一性,(),(),(),最小内能性。P3 2晶体结构的基木特征,包括()种晶系,()种不拉维格了。P15 3.热缺陷有两种基木形式:()缺陷和()缺陷P59 4.哥尔徳希密特定律:一个晶体的结构,取决于其组成单位的数目,()以及() 5.硅酸盐晶体结构:岛状结构,组群状结构,(),(),() 6.玻璃的通性:(),(,熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性,和熔融态向玻璃态转化时物理化学性质随温度变化的连续性 7.晶体的微观对称要素有:(),像移面和()P18 )的宏观规律9.引起扩散的推动&菲克第一定律与第二定律分别描述了()和( 力是(),()是扩散的驱动力 10.原了或离了的迁移机构分()和() 11.影响扩散的因素有()()()、() 12.析晶过稈是由()过稈和()过程所共同构成的。 13.由相变过稈屮质点的迁移请况,可以将相变分为()和()两大类。 14.影响村「晶能力的因素侑熔体组成,(),()和外加剂。 三.简答 1简述鲍林规则P26 2影响置换固体中溶质原子溶解度的因素是什么?P67 3聚合物形成过程 4?浓度差会引起扩散,扩散是否总是从高浓度处向低浓度处进行?为什么? 四,将题 1 ?假定碳在a -Fe(体心立方)和Y -Fe (面心立方)屮的扩散系数分别为:D a 二0. 0079exp[-83600 (J/mol/RT)cm2/sec; D Y二0. 21exp[-141284(J/mol/RT)cm2/sec HW-800o C时备白的扩散系数并解释其差别 T二800+273二1073K Da 二0. 0079exp[-83600/RT]=6. 77*1 (T (-7)cm2/s D Y二0. 21exp[-141284/RT]二2.1*1(T (-8) cm2/s Da >D Y 扩散介质结构对扩散有很大的煤响,结构疏松,扩散阻力小而扩散系数犬,体心较血心疏松; a -Fe体心立方Y _Fe面心立方 3朴也比帀、址珂并s眸(吉“疾埒理用字珞^J z 土却 W勿柯*)-債你j线屈歸社.cq 3绘煲应八&冋糾七折j甘门巧折禺i步角晚旳彳-.e他0筑遥力2qZ人禺知 4 % p仙兰W今%Z 岔c,氽乙和琢智,在纽乙、冬陀龙少、十H 究唸声歹 爪辰-蒂可j翌仏氏了狂i略心r,从、衣丙国屮、十柿力*)羽斗侈壤:和声-?讨■円■域二界忌/,-打> 第七章 扩散与固相反应 1、名词解释: 非稳定扩散:扩散过程中任一点浓度随时间变化; 稳定扩散:扩散质点浓度分布不随时间变化。 无序扩散:无化学位梯度、浓度梯度、无外场推动力,由热起伏引起的扩散。 质点的扩散是无序的、随机的。 本征扩散:主要出现了肖特基和弗兰克尔点缺陷,由此点缺陷引起的扩散为 本征扩散(空位来源于晶体结构中本征热缺陷而引起的质点迁 移); 非本征扩散:空位来源于掺杂而引起的质点迁移。 正扩散和逆扩散: 正扩散:当热力学因子时,物质由高浓度处流向低浓度处,扩散结果使溶质 趋于均匀化,D i >0。 逆扩散:当热力学因子 时,物质由低浓度处流向高浓度处,扩散结果使溶质 偏聚或分相,D i <0。 2、简述固体内粒子的迁移方式有几种? 答 易位,环转位,空位扩散,间隙扩散,推填式。 3、说明影响扩散的因素? 化学键:共价键方向性限制不利间隙扩散,空位扩散为主。金属键离子键以 空位扩散为主,间隙离子较小时以间隙扩散为主。 缺陷:缺陷部位会成为质点扩散的快速通道,有利扩散。 温度:D=D 0exp (-Q/RT )Q 不变,温度升高扩散系数增大有利扩散。Q 越大 温度变化对扩散系数越敏感。 杂质:杂质与介质形成化合物降低扩散速度;杂质与空位缔合有利扩散;杂 质含量大本征扩散和非本征扩散的温度转折点升高。 扩散物质的性质:扩散质点和介质的性质差异大利于扩散; 扩散介质的结构:结构紧密不利扩散。 4、在KCl 晶体中掺入10-5mo1%CaCl 2,低温时KCl 中的K +离子扩散以非本征 扩散为主,试回答在多高温度以上,K +离子扩散以热缺陷控制的本征扩散为主?(KCl 的肖特基缺陷形成能ΔH s =251kJ/mol ,R=8.314J/mo1·K ) 解:在KCl 晶体中掺入10-5mo1%CaCl 2,缺陷方程为: 则掺杂引起的空位浓度为'710K V -??=?? 欲使扩散以热缺陷为主,则''K K V V ????>????肖 即7exp()102s H RT -?-> 10-1 名词解释:烧结烧结温度泰曼温度液相烧结固相烧结初次再结晶晶粒长大二次再结晶 (1)烧结:粉末或压坯在低于主要组分熔点的温度下的热处理,目的在于通过颗粒间的冶金结合以提高其强度。 (2)烧结温度:坯体在高温作用下,发生一系列物理化学反应,最后显气孔率接近于零,达到致密程度最大值时,工艺上称此种状态为"烧结",达到烧结时相应的温度,称为"烧结温度"。 (3)泰曼温度:固体晶格开始明显流动的温度,一般在固体熔点(绝对温度)的2/3处的温度。在煅烧时,固体粒子在塔曼温度之前主要是离子或分子沿晶体表面迁移,在晶格内部空间扩散(容积扩散)和再结晶。而在塔曼温度以上,主要为烧结,结晶黏结长大。 (4)液相烧结:烧结温度高于被烧结体中熔点低的组分从而有液相出现的烧结。 (5)固相烧结:在固态状态下进行的烧结。 (6)初次再结晶:初次再结晶是在已发生塑性变形的基质中出现新生的无应变晶粒的成核和长大过程。 (7)晶粒长大:是指多晶体材料在高温保温过程中系统平均晶粒尺寸逐步上升的现象. (8)二次再结晶:再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。 10-2 烧结推动力是什么?它可凭哪些方式推动物质的迁移,各适用于何种烧结机理? 解:推动力有:(1)粉状物料的表面能与多晶烧结体的晶界能的差值, 烧结推动力与相变和化学反应的能量相比很小,因而不能自发进行,必须加热!! (2)颗粒堆积后,有很多细小气孔弯曲表面由于表面张力而产生压力差, (3)表面能与颗粒之间形成的毛细管力。 传质方式:(1)扩散(表面扩散、界面扩散、体积扩散);(2)蒸发与凝聚;(3)溶解与沉淀;(4)黏滞流动和塑性流动等,一般烧结过程中各不同阶段有不同的传质机理,即烧结过程中往往有几种传质机理在起作用。 10-3 下列过程中,哪一个能使烧结体强度增大,而不产生坯体宏观上的收缩? 试说明理由。 (1)蒸发-冷凝;(2)体积扩散;(3)粘性流动;(4)晶界扩散;(5)表面扩散;(6)溶解-沉淀 无机材料科学基础试卷7 一、名词解释(20分) 1、正尖晶石、反尖晶石; 2、线缺陷、面缺陷; 3、晶子学说、无规则网络学说; 4、可塑性、晶胞参数; 二、选择题(10分) 1、下列性质中()不是晶体的基本性质。 A、自限性 B、最小内能性 C、有限性 D、各向异性 2、晶体在三结晶轴上的截距分别为2a、3b、6c。该晶面的晶面指数为()。 A、(236) B、(326) C、(321) D、(123) 3、依据等径球体的堆积原理得出,六方密堆积的堆积系数()立方密堆积的堆积系数。 A、大于 B、小于 C、等于 D、不确定 4、某晶体AB,A—的电荷数为1,A—B键的S=1/6,则A+的配位数为()。 A、4 B、12 C、8 D、6 5、在单位晶胞的CaF2晶体中,其八面体空隙和四面体空隙的数量分别为 ()。 A、4,8 B、8,4 C、1,2 D、2,4 6、在ABO3(钙钛矿)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、三方柱空隙晶体 7、在硅酸盐熔体中,当R=O/Si减小时,相应熔体组成和性质发生变化,熔体析晶能力(),熔体的黏度(),低聚物数量()。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 8、当固体表面能为1.2J/m2,液体表面能为0.9 J/m2,液固界面能为1.1 J/m2时, 降低固体表面粗糙度,()润湿性能。 A、降低 B、改善 C、不影响 9、一种玻璃的组成为32.8%CaO,6.0 Al2O3%,61.2 SiO2%,此玻璃中的Al3+可视为网络(),玻璃结构参数Y=()。 A、变性离子,3.26 B、形成离子,3.26 C、变性离子,2.34 D、形成离子,2.34 10、黏土泥浆胶溶必须使介质呈()。 A、酸性 B、碱性 C、中性 11、可以根据3T曲线求出熔体的临界冷却速率。熔体的临界冷却速率越小,就 ()形成玻璃。 A、越难 B、越容易 C、很快 D、缓慢 1、熔体的概念:不同聚合程度的各种聚合物的混合物 硅酸盐熔体的粘度与组成的关系(决定硅酸盐熔体粘度大小的主要因素是硅氧四面体网络连接程度) 在熔体中加入LiO2、Na2O 、K2O 和BaO 、PbO 等,随加入量增加,粘度显著下降。 在含碱金属的硅酸盐熔体中,当Al2O3/Na2O ≤1时,用Al2O3代替SiO2可以起“补 网”作用,从而提高粘度。一般加入 Al2O3、SiO2和ZrO2有类似的效果。流动度为粘度的倒数,Φ=粘度的理论解释:绝对速度理论 η=η0exp(ΔE/kT) 自由体积理论 =B exp []=Aexp( ) 过剩熵理论=Cexp []=Cexp ()2、非晶态物质的特点 :近程有序,远程无序3、玻璃的通性 (1)各向同性(若有应力,为各向异性) (2)介稳性 (3)熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性 (4)、熔融态向玻璃态转化时其物化性质随温度变化的连续性 4、Tg 、Tf , 相对应的粘度和特点 钠钙硅酸盐熔体粘度与温度关系表明:熔融温度范围内,粘度为 50~500dPa ·s 。工作温度范围粘度较高,约103~107dPa ·s 。退火温度范围粘度更高,约 1012.5~1013.5 dPa ·s 。 Tg-脆性温度、退火温度,Tf-软化温度、可拉丝的最低温度5、 单键强度 > 335 kJ/mol(或80 kcal/mol)的氧化物——网络形成体。单键强度< 250 kJ/mol(或60 kcal/mol)的氧化物——网络变性体。 在250~335 kJ/mol 为——中间体,其作用介于玻璃的网络形成体和网络变性体之间。 6、玻璃形成的热力学观点: 熔体是物质在 TM 以上存在的一种高能状态。据随温度降低,熔体释放能量大小不同,冷却途径分为结晶化,玻璃化,分相 ΔGv 越大析晶动力越大,越不容易形成玻璃。 ΔGv 越小析晶动力越小,越容易形成玻璃。 玻璃形成的动力学观点:=单键强度正离子的配位数 氧化物分解能 )(00T T KV 0T T B )(0T T C D P 0 T T B 1无机材料科学基础答案
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