200720080506111班試卷答案A

1、二00七一一二 00八學(xué)年第二學(xué)期參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)課程名稱：材料科學(xué)根底參考班級(jí)：0506111命題教師：鄧鳳萍答案A或B:A答案制作人：柏朝暉答案審核人:一、填空：每空1分，共15分1、 晶胞是能充分反映整個(gè)晶體結(jié)構(gòu)特征的最小結(jié)構(gòu)單元。2、 粘土荷電的主要原因有：同晶置換、吸附有機(jī)質(zhì)和邊面破鍵。3、 馬氏體相變具有以下的一些特征：存在習(xí)性平面、晶面定向關(guān)系、無擴(kuò)散性和速 度快和沒有特定的相變溫度等。4、 由于不等價(jià)離子的摻雜的結(jié)果，必然會(huì)在晶體結(jié)構(gòu)中產(chǎn)生補(bǔ)償缺陷，補(bǔ)償缺陷的濃 度主要取決于：摻雜量和固溶度。5、 本征擴(kuò)散是由本征熱缺陷所產(chǎn)生的空位而引起的質(zhì)點(diǎn)遷移，本征擴(kuò)散的活化能由空位形

2、成能和質(zhì)點(diǎn)遷移能兩局部組成。二、名詞解釋：每題3分，共15分1、一級(jí)相變相變時(shí)兩相的化學(xué)勢(shì)相等，但化學(xué)勢(shì)的一階偏微商不相等。發(fā)生一級(jí)相變時(shí)有相變潛熱和體積的變化。2、肖特基缺陷當(dāng)晶格熱振動(dòng)時(shí)，一些能量足夠大的原子離開其平衡位置，躍遷到晶體的外表，并在原正常格點(diǎn)上留下空位。3、同質(zhì)多晶化學(xué)組成相同的物質(zhì)，在不同的熱力學(xué)條件下會(huì)形成結(jié)構(gòu)不同的晶體。4、均勻成核是指晶核從均勻的單相熔體中產(chǎn)生的幾率處處相同的成核方式。5、非化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)缺陷某些化合物的組成會(huì)隨著周圍氣氛的性質(zhì)和壓力大小的變化，而偏離其化學(xué)計(jì)量比，這類化合物叫非化學(xué)計(jì)量化合物。由于組成偏離化學(xué)計(jì)量比而產(chǎn)生的缺陷叫非化學(xué)計(jì)量結(jié)構(gòu)缺陷。三、

3、論述題每題 7分，共28分1、試說明BaTiO 3的晶體結(jié)構(gòu)特點(diǎn)并解釋產(chǎn)生鐵電效應(yīng)的原因。BaTiO3屬鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)中Ba2 O2-離子一起構(gòu)成FCC堆積，Ba2+位于頂角，02-位于面心，Ti4+位于體心。當(dāng)溫度稍高于120 C時(shí)，立方BaTiO 3的晶胞參數(shù)較大，Ti4+離子體積比氧八面體空隙體積小，Ti4+離子發(fā)生位移后的恢復(fù)力較小。由于Ti4+電價(jià)高，當(dāng)Ti4+向某一 02-靠近時(shí)，使O2-的電子云變形，發(fā)生強(qiáng)烈的電子位移極化，該電場(chǎng)促使Ti4+進(jìn)一步位移?？赡苁筎i4+在偏離中心的新位置上固定下來，使單位晶胞中正負(fù)電荷中心不重合，產(chǎn)生偶極矩。而且氧八面體以共頂方式連接構(gòu)成氧-高

4、價(jià)陽離子直線B-O-B 。出現(xiàn)自發(fā)極化現(xiàn)象，從而產(chǎn)生鐵電效應(yīng)。2、試述簡(jiǎn)單堿金屬硅酸鹽系統(tǒng)R2O SiO2中堿金屬離子 R+對(duì)粘度的影響R2Omol%當(dāng)R2O含量較低時(shí)O/Si較低，熔體中硅氧負(fù)離子團(tuán)較大，對(duì)粘度起主要作用的是四面體 SiO4間的鍵力。這時(shí)，參加的正離子的半徑越小，降低粘度的作用越大，其次序是Li +>Na + >K +>Rb+>Cs +。這是由于 R*除了能提供"游離氧，打斷硅氧網(wǎng)絡(luò)以外，在網(wǎng)絡(luò)中還對(duì)tSi O Si J鍵有反極化作用，減弱了上述鍵力。Li +離子半徑最小，電場(chǎng)強(qiáng)度最強(qiáng)，反極化作用最大，故它降低粘度的作用最大。當(dāng)熔體中R2O含

5、量較高O/Si比擬高時(shí)，那么熔體中硅氧負(fù)離子團(tuán)接近最簡(jiǎn)單的SiO4形式，同時(shí)熔體中有大量O 2-存在，SiO4四面體之間主要依靠R O鍵力連接，這時(shí)作用力矩最大的Li+就具有較大的粘度。在這種情況下，R2O對(duì)粘度影響的次序是 Li+<Na+<K +。3、說明液相燒結(jié)比固相燒結(jié)更容易的原因。固相燒結(jié)的傳質(zhì)過程包括蒸發(fā)一凝聚傳質(zhì)和擴(kuò)散傳質(zhì)。液相燒結(jié)傳質(zhì)過程除上述二者外，還能發(fā)生流動(dòng)傳質(zhì)、溶解一沉淀傳質(zhì)。在液相存在的燒結(jié)過程中，高溫下產(chǎn)生的液相,可溶解局部組分，加速反響和傳質(zhì)，同時(shí)流動(dòng)傳質(zhì)比擴(kuò)散傳質(zhì)快得多，因此液相燒結(jié)致密化 速率高，可使坯體在比固相燒結(jié)低得多的溫度下獲得致密燒結(jié)體。4、

6、試推出均勻單相熔體中析出晶核并能長(zhǎng)大的熱力學(xué)條件 相變過程的自由能於=AG1+ AG2=V AGv+A 丫Gv單位體積中舊相和新相自由能之差；A新相總面積；V新相總體積；丫新相界面能。設(shè)新相核胚呈球形，那么AG=4/3 n r3?i? AGv+4 n r2?n 丫將 AGv= AH AT/To 代入上式，得 AG=4/3 n r3?nAH AT/T°+4n r2?n 丫2d ( AG) /dr=4 n r ?n AH AT/T o+8 n r?n y=0 rk =-2 Yo/ AH AT=-2 Y AGv AGk=1/3 (16 n n Y/AGv2 )2小“22Ak=4 n rk

7、?n=16 n 門丫/ AGvAGk=(1/3) Ak ? y 須越過新界面能1/3的成核位壘，形成大于臨界晶核半徑的晶核可進(jìn)一步長(zhǎng)大。四、計(jì)算題(共10分)非化學(xué)計(jì)量缺陷的濃度與周圍氣氛的性質(zhì)、壓力大小相關(guān)，如果增大周圍氧氣的分壓，非化學(xué)計(jì)量化合物Fe1-xO及Zn 1+xO的密度將發(fā)生怎樣變化？增大？減少？為什么?解：(a)非化學(xué)計(jì)量化合物Fe1-x O,是由于正離子空位，弓1起負(fù)離子過剩：1 _2Fe Fe+' O2(g)t2Fe“ + V " +Oo1一 <O2(g) t Oo + V* +2h按質(zhì)量作用定律，平衡常數(shù)0oV；.pi*2K=由此可得IW &

8、;Po1/6即：鐵空位的濃度和氧分壓的1/6次方成正比，故當(dāng)周圍分壓增大時(shí)，鐵空位濃度增加，晶體質(zhì)量減小，那么F©-xO的密度也將減小。(b)非化學(xué)計(jì)量化合物Zn 1+xO,由于正離子填隙，使金屬離子過剩:ZnO ： 一 +2e' +O2(g)參考答案及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)根據(jù)質(zhì)量作用定律pl/2K=#e得J P。！-"6即：間隙離子的濃度與氧分壓的1/6次方成反比，故增大周圍氧分壓，間隙離子濃度減小，晶體質(zhì)量減小，那么Zn 1+xO的密度也將減小。五、相圖題共12分A-B-C三元相圖如下圖此題作圖局部直接畫在圖中1. 劃分分三角形。2 標(biāo)出界線的性質(zhì)共熔界線用單箭頭，轉(zhuǎn)熔界線用雙箭頭3.指出三元化合