無機材料物理化學(xué)試題

1、-WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -無機材料物理化學(xué)試題1一、填空題（每空1 分，共 20 分）1. 晶體結(jié)構(gòu)中的熱缺陷有和二類。2.三 T 圖中三個 T 代表、和。3. 玻璃具有下列通性：、和。4. 固體中質(zhì)點擴散的推動力是，液固相變過程的推動力是，燒結(jié)過程的推動力是。5. 試驗測得 NaCl 的擴散系數(shù)與溫度關(guān)系如圖所logDLnD (1)示，直線（ 1 ）屬擴散，直線（ 2 ）(2)屬擴散；如果提高NaCl 的純度，1000/T(非化學(xué)計量擴兩直線的轉(zhuǎn)折點向方向移動。F6.組成 Na 2 O . 1/2Al2O 3 . 2SiO 2 的玻璃中氧多面體平1/T均非橋氧數(shù)為 。7在硅酸

2、鹽熔體中，當(dāng)以低聚物為主時，體系的粘度、析晶能力。8. 寫出缺陷反應(yīng)式（負(fù)離子空位） 。- 學(xué)習(xí)資料分享 -（負(fù)離子間隙） 。-WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -CeO2La 2 O3ZrO 2Y2 O3二（ 10 分）已知 O2 溶解在 FeO 晶體中形成貧鐵氧化物Fe 1-X的反應(yīng)如下：2Fe1 O(g) OV2FeFe2 2oFeFe試用擴散的微觀理論推導(dǎo)Fe 2 的擴散系數(shù)D Fe2 與氧分壓PO2 的關(guān)系式。三（ 10 分）寫出楊德爾模型要點及動力學(xué)關(guān)系式，為什么在轉(zhuǎn)化率高時出現(xiàn)偏差？金斯特林格主要在楊德爾模型的基礎(chǔ)上考慮了什么影響？四 （15 分）說明影響擴散的因素？五 （

3、15 分）試述熔體粘度對玻璃形成的影響？在硅酸鹽熔體中，分析加入價堿金屬氧化物、 二價金屬氧化物或 B 2 O3 后熔體粘度的變化？為什么？六（ 10 分）簡要說明：（ 1 ）材料燒結(jié)時四種最基本的傳質(zhì)機理是什么？少量添加劑能促進(jìn)燒結(jié)，其原因是什么？（ 2 ）說明晶粒長大和二次再結(jié)晶這兩種過程的主要區(qū)別，在工藝上如何防止晶粒異常長大？七 （20 分）分析下列相圖- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -1. 劃分副三角形； 2. 用箭頭標(biāo)出界線上溫度下降的方向及界線的性質(zhì)； 3. 判斷化合物 S 的性質(zhì)； 4. 寫出各無變量點的性質(zhì)及反應(yīng)式； 5. 分析點 1、2 熔體的析晶

4、路程。 ( 注： S、1 、E 3 在一條直線上 )無機材料物理化學(xué)試題 1 答案一、填空題（每空 1 分，共 20 分）1. 晶體結(jié)構(gòu)中的熱缺陷有弗倫克爾缺陷和肖特基缺陷二類。2. 三 T 圖中三個 T 代表 溫度 、時間 和 轉(zhuǎn)變。3. 玻璃具有下列通性：各向同性、介穩(wěn)性、熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化的可逆與漸變性和熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化時物理、化學(xué)性質(zhì)隨溫度變化的連續(xù)性。4. 固體質(zhì)點擴散的推動力是化學(xué)位梯度， 液固相變過程的推動力是過冷度，燒結(jié)過程的推動力是粉狀物料的表面能與多晶燒結(jié)體的能量差。5. 試驗測得 NaCl 的擴散系數(shù)與溫度關(guān)系如圖所logDLnD (1)(2)- 學(xué)習(xí)資料分享 -100

5、0/T-WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -示，直線（ 1 ）屬本征擴散，直線（ 2 ）屬非本征擴散；如果提高 NaCl 的純度，兩直線的轉(zhuǎn)折點向左方向移動。F6. 固體質(zhì)點擴散的推動力是化學(xué)位梯度。1/T7在硅酸鹽熔體中，當(dāng)以低聚物為主時，體系的粘度 小 、析晶能力 大 。8. 寫出缺陷反應(yīng)式La2 O3CeO22LaCeVO3OOZrO2Y2O32 ZrYOi3OO二（ 10 分）已知 O2 溶解在 FeO 晶體中形成貧鐵氧化物Fe 1-X的反應(yīng)如下：1(非化學(xué)計量擴散 )2FeO(g) OV2Fe2Fe2oFeFe試用擴散的微觀理論推導(dǎo) Fe 2 的擴散系數(shù) D Fe2 與氧分壓 P

6、O2 的關(guān)系式。2FeF e1O2(g) OoVF e2FeF e2平衡常數(shù) VF e FeF e2K0PO1exp(- G/R T)2231h 2VFe4VFeP2 exp(G / RT )O 211(1)3VFeP6 exp(G/3RT)4O21或 DFe2 / Fe1 xOPO2 6三（ 10 分）寫出楊德爾模型要點及動力學(xué)關(guān)系式，為什么在轉(zhuǎn)化率高時出現(xiàn)偏差？金斯特林格主要在楊德爾模型的基礎(chǔ)上考慮了什么影響？答：1楊德爾方程： FJ (G) 1 (1 G)3 2K Jt22金斯特林格方程：FK (G)1G(1G) 3K K t- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -楊

7、德爾方程在反應(yīng)初期具有很好的適應(yīng)性，但楊氏模型中假設(shè)球形顆粒反應(yīng)截面積始終不變，因而只適用反應(yīng)初期轉(zhuǎn)化率較低的情況。而金氏模型中考慮在反應(yīng)進(jìn)程中反應(yīng)截面積隨反應(yīng)進(jìn)程變化這一事實，因而金氏方程適用范圍更廣，可以適合反應(yīng)初、中期。兩個方程都只適用于穩(wěn)定擴散的情況。四 （15 分）說明影響擴散的因素？答：化學(xué)鍵：共價鍵方向性限制不利間隙擴散，空位擴散為主。金屬鍵離子鍵以空位擴散為主，間隙離子較小時以間隙擴散為主。缺陷：缺陷部位會成為質(zhì)點擴散的快速通道，有利擴散。溫度： D=D 0 exp （ -Q/RT ） Q 不變，溫度升高擴散系數(shù)增大有利擴散。 Q 越大溫度變化對擴散系數(shù)越敏感。雜質(zhì)：雜質(zhì)與介質(zhì)

8、形成化合物降低擴散速度；雜質(zhì)與空位締合有利擴散； 雜質(zhì)含量大本征擴散和非本征擴散的溫度轉(zhuǎn)折點升高。擴散物質(zhì)的性質(zhì)： 擴散質(zhì)點和介質(zhì)的性質(zhì)差異大利于擴散擴散介質(zhì)的結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)緊密不利擴散。五 （ 15 分）試述熔體粘度對玻璃形成的影響？在硅酸鹽熔體中，分析加入價堿金屬氧化物、 二價金屬氧化物或 B 2 O3 后熔體粘度的變化？為什么？答：1) 熔體粘度對玻璃形成具有決定性作用。熔體在熔點時具有很大粘度，并且粘度隨溫度降低而劇烈地升高時，容易形成玻璃。2) 在硅酸鹽熔體中，加入 R2 O，隨著 O/Si 比增加，提供游離氧，橋氧數(shù)減小，硅氧網(wǎng)絡(luò)斷裂，使熔體粘度顯著減小。加入 RO ，提供游離氧，使硅

9、氧網(wǎng)絡(luò)斷裂，熔體粘- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -度降低，但是由于R2+ 的場強較大，有一定的集聚作用，降低的幅度較小。加入B 2O3，加入量少時， B 2O3 處于三度空間連接的 BO4 四面體中，使結(jié)構(gòu)網(wǎng)絡(luò)聚集緊密，粘度上升。隨著B 2 O3 含量增加， B 3+ 開始處于 BO3 三角形六（ 10 分）簡要說明：（1 ）材料燒結(jié)時四種最基本的傳質(zhì)機理是什么？少量添加劑能促進(jìn)燒結(jié)，其原因是什么？答： 固相燒結(jié)的主要傳質(zhì)方式有蒸發(fā) - 凝聚傳質(zhì)和擴散傳質(zhì)，液相燒結(jié)的主要傳質(zhì)方式有溶解 - 沉淀傳質(zhì)和流動傳質(zhì)。1) 外加劑與燒結(jié)主體形成固溶體使主晶格畸變，缺陷增加，

10、有利結(jié)構(gòu)基元移動而促進(jìn)燒結(jié)。 2) 外加劑與燒結(jié)主體形成液相，促進(jìn)燒結(jié)。 3) 外加劑與燒結(jié)主體形成化合物，促進(jìn)燒結(jié)。 4) 外加劑阻止多晶轉(zhuǎn)變，促進(jìn)燒結(jié)。 5) 外加劑起擴大燒結(jié)范圍的作用。（ 2 ）說明晶粒長大和二次再結(jié)晶這兩種過程的主要區(qū)別，在工藝上如何防止晶粒異常長大？答：兩者的比較見表格：二次再結(jié)晶晶粒長大不均勻生長均勻生長不符合 D l=d/f符合 D l=d/f氣孔被晶粒包氣孔排除裹界面上有應(yīng)力界面無應(yīng)力當(dāng)達(dá)到 V b =V p 時，應(yīng)適當(dāng)保溫，避免出現(xiàn)Vb V p 的情況。七 （20 分）分析下列相圖1. 劃分副三角形；2. 用箭頭標(biāo)出界線上溫度下降的方向及界線的性質(zhì)；3. 判

11、斷化合物 S 的性質(zhì)；- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -4. 寫出各無變量點的性質(zhì)及反應(yīng)式；5. 分析點 1、2 熔體的析晶路程。 ( 注： S、1、E3 在一條直線上 )dabg答：1 ）如圖所示；2 ）溫度下降方向如圖所示；界線性質(zhì)：單箭頭所示為共熔線，雙箭頭所示為轉(zhuǎn)熔線。3 ）不一致熔融三元化合物；4 ） E1: 三元低共熔點， L A+S+C ；E2 ：三元低共熔點，L C+S+B ；E3 ：雙轉(zhuǎn)熔點， L+A+B S；5)熔體 1L1A ， (A)LACA,A+(B)LA BE3a,A+B+(S)f=3f=2f=1LA B SL SL SBf=0E3s,(A

12、+B) 消失 SdS,S+(B)f=2f=1E2e,S+B+(C)L SCBE2(L 消失 )1,S+B+Cf=0熔體 2L2B ，(B)LBfB,B+(A)LA BE3g,A+B+(S)f=3f=2f=1LA BSL+B SL SBf=0iI,S+B3E h,(A 消失 )B Sf=2f=1E2k,S+B+(C)LSABE2(L 消失 )2,S+B+Cf=0- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -無機材料物理化學(xué)試題 2 一、填空題（每空 1 分，共 25 分）1. 物質(zhì)在熔點時的粘度越越容易形成玻璃，Tg/Tm2/3( 大于，等于，小于 )時容易形成玻璃。2. 熔體是物

13、質(zhì)在液相溫度以上存在的一種高能量狀態(tài)，在冷卻的過程中可以出現(xiàn)、和三種不同的相變過程。3. 從熔體中析晶的過程分二步完成，首先是，然后就是過程。均勻成核的成核速率由因子和因子所決定的。4. 固體中質(zhì)點擴散的推動力是；液固相變過程的推動力是、；燒結(jié)過程的推動力是、。5. 燒結(jié)的主要傳質(zhì)方式有、LnD和四種。6. 一般說來，是氣孔通向燒結(jié)體外的主要擴散通道。- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -7由點缺陷（肖特基和弗蘭克爾缺陷）引起的擴散為擴散，空位來源于摻雜而引起的擴散為擴散。8.CaOZ rO2（低溫）。CaOZ rO2寫（高溫）。出缺陷反應(yīng)式二（ 10 分） CeO 2

14、為螢石結(jié)構(gòu)，其中加入15mol%CaO形成固溶體，測得固溶體密度=6.45g/cm3 ，晶格參數(shù)a0 5.417?，問：主要缺陷形式如何？三（ 10 分）有兩種不同配比的玻璃，其組成如下：序號Na 2OAl 2O 3 wt SiO 2 wt wt 11020702201070試用玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)說明兩種玻璃高溫下粘度的大??？- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -四（ 10分）寫出楊德爾方程動力學(xué)關(guān)系式，試比較楊德爾方程和金斯特林格方程的優(yōu)缺點及其適用條件。五 （ 15 分）從熱力學(xué)和動力學(xué)角度對比不穩(wěn)分解和均勻成核成長這兩種相變過程，并說明如何用實驗方法區(qū)分這兩種過程？在玻璃

15、工業(yè)中，分相有何作用？請舉例說明。六 （ 10 分）氧化鋁燒結(jié)到接近理論密度時，可使可見光幾乎透過 100 ，用它來裝鈉蒸氣（在超過大氣壓的壓力下）作為路燈。為通過燒結(jié)實現(xiàn)這一點，請你列出研究方案。七（ 20 分）下圖為 CaO-A1 2O 3-SiO 2 系統(tǒng)的富鈣部分相圖，對于硅酸鹽水泥的生產(chǎn)有一定的參考價值。試：1、畫出有意義的付三角形；2、用單、雙箭頭表示界線的性質(zhì)；3、說明 F、H 、K 三個化合物的性質(zhì)和寫出各點的相平衡式；4、寫出 M 熔體的冷卻平衡結(jié)晶過程；5、為何在緩慢冷卻到無變量點 K（ 1455 ）時再要急劇冷卻到室溫？- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)

16、資料 -無機材料物理化學(xué)試題 2 答案一、填空題（每空 1 分，共 25 分）1. 物質(zhì)在熔點時的粘度越 高 越容易形成玻璃， Tg/Tm 大于 2/3( 大于，等于，小于 )時容易形成玻璃。2. 熔體是物質(zhì)在液相溫度以上存在的一種高能量狀態(tài)， 在冷卻的過程中可以出現(xiàn) 結(jié)晶化 玻璃化 和 分相 三種不同的相變過程。3. 從熔體中析晶的過程分二步完成，首先是成核，然后就是晶體生長過程。均勻成核的成核速率由受核化位壘影響的成核率因子和受原子擴散影響的成核率因子所決定的。4. 固體中質(zhì)點擴散的推動力是化學(xué)位梯度；液固相變過- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -程的推動力是 過冷

17、度， 過飽和蒸氣壓、 過飽和濃度；燒結(jié)過程的推動力是能量差、空位差、壓力差 。5. 燒結(jié)的主要傳質(zhì)方式有蒸發(fā)凝LnD聚 、擴散傳質(zhì) 、流動傳質(zhì)和1/T溶解沉淀四種。6. 一般說來， 晶界 是氣孔通向燒結(jié)體外的主要擴散通道。7由點缺陷（肖特基和弗蘭克爾缺陷）引起的擴散為本征擴散，空位來源于摻雜而引起的擴散為非本征擴散。8. 寫出缺陷反應(yīng)式CaO2CaOZ r O 2Z rO2（低溫）。（高溫）。二（ 10 分） CeO 2 為螢石結(jié)構(gòu)，其中加入15mol%CaO形成固溶體，測得固溶體密度=6.45g/cm3 ，晶格參數(shù)a0 5.417?，問：主要缺陷形式如何？解： CaO 溶入 CeO 2 中可

18、能有兩種固溶型式：- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -1 、生成氧離子空位置換型固溶體：（2 分）缺陷反應(yīng)： CaO 固溶體分子式：CeO 2V OO OCa CeCe1 x Cax O2 x2 、生成陽離子間隙型固溶體：（2 分）缺陷反應(yīng)： 2CaOCeO2Ca Ce +Ca i +2O O固溶體分子式： Ce1x Ca2 x O2當(dāng) CaO 溶入量為 15%mol 時，則氧離子空位置換型固溶體的分子式為：Ce 0.85 Ca 0.15 O 1.85陽離子間隙型固溶體的分子式為：Ce 0.85 Ca 0.3 O 2已知 a=0.5417nm，按分別計算氧離子空位置換型

19、和間隙型固溶體的密度為：1= 4 0.85140.1240.15 40.08 8 (1.85 / 2)16 =6.467 （ g/cm 3）6.021023(5.41710 8)3（2 分）2= 4 0.85140.1240.340.088 (2/ 2) 16=6.819（ g/cm3）6.02 10 23(5.417 10 8 ) 3（2 分）顯然1=6.467（ g/cm 3）與實測密度 =6.45g/cm3 相近，故該固溶體的主要缺陷型式為氧離子空位置換型固溶體。（2 分）三（ 10 分）有兩種不同配比的玻璃，其組成如下：序號Na 2OAl 2O 3 wt SiO 2 wt wt 110

20、20702201070試用玻璃結(jié)構(gòu)參數(shù)說明兩種玻璃高溫下粘度的大??？- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -答：序號Na 2OAl 2 O3 molSiO 2 molmol 110.5712.8676.57220.36.1773.49（2 分）對于 1：Na 2O/Al 2 O3 1, 所以 Al 2 O3 為網(wǎng)絡(luò)形成體（1分）Z=4 R2 =（ 20.3+3 6.17+2 73.49）/ （26.17+73.49） =2.17 Y2 = 3.66（2分） Y1 Y2序號 1的玻璃組成的粘度比序號2 的玻璃小。（ 2分）四（ 10分）寫出楊德爾方程動力學(xué)關(guān)系式，試比較楊德爾

21、方程和金斯特林格方程的優(yōu)缺點及其適用條件。解：楊德爾方程動力學(xué)關(guān)系式：- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -（2 分）1楊德爾方程： FJ (G)1(1 G) 3 2K J t楊德爾方程在反應(yīng)初期具有很好的適應(yīng)性，但楊氏模型中假設(shè)球形顆粒反應(yīng)截面積始終不變，因而只適用反應(yīng)初期轉(zhuǎn)化率較低的情況。（3 分）而金氏模型中考慮在反應(yīng)進(jìn)程中反應(yīng)截面積隨反應(yīng)進(jìn)程變化這一事實， 因而金氏方程適用范圍更廣，可以適合反應(yīng)初、中期。（3 分）兩個方程都只適用于穩(wěn)定擴散的情況。（2 分）五 （ 15 分）從熱力學(xué)和動力學(xué)角度對比不穩(wěn)分解和均勻成核成長這兩種相變過程，并說明如何用實驗方法區(qū)分這兩

22、種過程？在玻璃工業(yè)中，分相有何作用？請舉例說明。答：不穩(wěn)分解：在此區(qū)域內(nèi)，液相會自發(fā)分相，不需要克服熱力學(xué)勢壘； 無成核 - 長大過程， 分相所需時間極短， 第二相組成隨時間連續(xù)變化。在不穩(wěn)分解分相區(qū)內(nèi)，隨著溫度的降低、時間的延長，析出的第二相在母液中相互貫通，形成蠕蟲狀結(jié)構(gòu)。（5 分）成核 - 生成：在此區(qū)域內(nèi)， 在熱力學(xué)上， 系統(tǒng)對微小的組- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -成起伏是亞穩(wěn)的，形成新相需要做功，即存在成核勢壘，新相形成如同結(jié)晶過程的成核- 長大機理， 分相所需時間長， 分出的第二相組成不隨時間變化。隨著溫度的降低、時間的延長，析出的第二相在母液中逐漸長

23、大，形成孤立球狀結(jié)構(gòu)。（ 5 分）用 TEM 觀察分相以后形貌，若兩相無明顯的連續(xù)性，第二相呈孤立球狀， 則為成核 - 生長分相； 若兩相形成互相交織的 蠕蟲狀 ，則為不穩(wěn)分解相變過程。（2 分）在玻璃工業(yè)中，利用玻璃分相可以改進(jìn)結(jié)構(gòu)和玻璃性能，制備新型玻璃。例如通過硼硅酸鹽玻璃分相制備微孔玻璃、高硅氧玻璃，通過分相促進(jìn)鋰鋁硅微晶玻璃的核化和晶化，通過磷硅酸鹽玻璃的分相制備乳濁玻璃等。（3 分）六 （ 10 分）氧化鋁燒結(jié)到接近理論密度時，可使可見光幾乎透過 100 ，用它來裝鈉蒸氣（在超過大氣壓的壓力下）作為路燈。為通過燒結(jié)實現(xiàn)這一點，請你列出研究方案。答：制備透明氧化鋁陶瓷的主要技術(shù)措施是

24、： （ 1 ）采用高純氧化鋁原料， Al2O399.9% ，無雜質(zhì)和玻璃相； （2 ）添加 0.1 0.5%MgO ，在晶粒表面生成鎂鋁尖晶石， 降低晶界移- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -動速度，抑制晶粒生長； （3）在氫氣或真空中燒結(jié)，促進(jìn)氣孔擴散；（4）采用熱壓燒結(jié)，提高制品致密度。（每條 2.5 分）七 1、畫出有意義的付三角形；（如圖所示）；（4 分）2、用單、雙箭頭表示界線的性質(zhì)；（如圖所示）；（4 分）3、說明 F、H 、K 三個化合物的性質(zhì)和寫出各點的相平衡式；（4 分）F 點低共熔點， LF C 3A+C 12 A7+C 2S H 點單轉(zhuǎn)熔點， LH

25、+CaO C 3 A+C 3S K 點單轉(zhuǎn)熔點， LK+C 3S C3A+C 2S4 、分析 M #熔體的冷卻平衡結(jié)晶過程并寫出相變式；（4 分）M 點：LL223S熔體 M2C S23L CSC/23Sp=1MD ， (CS)ab,C S(CS)Jb,CSCf=3p=2 f=2p=3 f=1L C2S C3Skd, C 2S+C3S (C3A)L+C 3SC2S+C3Ap=3 f=1p=4 f=0K( 液相消失 )M, C 3S+C2S+C3A5、為何在緩慢冷卻到無變量點K （1455 ）時再要急劇冷卻到室溫？（4 分）因為緩慢冷卻到K 點，可以通過轉(zhuǎn)熔反應(yīng)L+C2S C3S 得到盡可能多的

26、C3S 。到達(dá) K 點后，急劇冷卻到室溫，可以（ 1 ）防止 C3S 含量降低，因為 K 點的轉(zhuǎn)熔反應(yīng)LK+C3S C2S+C3A ；（2 ）使 C2S 生成水硬性的 -C2S ，而不是非水硬性的 -C2S ；（3 ）液相成為玻璃相，可以提高熟料- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -的易磨性。無機材料物理化學(xué)試題 3 一、 選擇題（每題 2 分 , 共 20 分）1 當(dāng) SiO 2 含量比較高時，堿金屬氧化物降低熔體粘度的能力是。ALi 2 ONa 2 OK 2OBK 2ONa 2 OLi 2OCNa 2OLi 2 OK 2OD K 2 OLi 2 ONa 2O2 離子型

27、化合物中， D s、 D g、 D b 分別為表面擴散系數(shù)、晶界擴散系數(shù)和晶格擴散系數(shù)，一般規(guī)律是。A D sD bD gB D s D gD bC D b D g D sD D bD sD g3 今有原料Mg （ OH ）2 、MgO 、-Al 2O 3、-Al 2 O3 用于合成鎂鋁尖晶石，從提高反應(yīng)速率的角度出發(fā)，選擇。AMg （ OH ） 2 和-Al 2 O3B Mg （OH ） 2 和-Al 2O 3C MgO和-Al 2O 3D MgO和-Al 2O 3- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -4 在燒結(jié)過程中， 只改變氣孔形狀而不引起坯體收縮的傳質(zhì)方式是。A擴

28、散傳質(zhì)B蒸發(fā)凝聚傳質(zhì)C流動傳質(zhì)D 溶解沉淀傳質(zhì)5 二元凝聚系統(tǒng)的相律為。AF=1-PBF=2-PCF=3-PD F=4-P6 從熱力學(xué)的角度討論玻璃分相，把分相區(qū)域推算出來是依據(jù)。A 過冷度成核速率曲線B 過冷度自由焓曲線C 溫度時間轉(zhuǎn)變曲線D 自由焓組成曲線7 結(jié)晶相變過程，形成臨界半徑大小的新相，需物系做功，其值等于新界面能的。A2/3B 1/3C 1/2D1/48 ZrO 2 加 入 Al 2 O3 中 對 其 進(jìn) 行 增 韌 ， 固 熔 體 化 學(xué)式。AAl 2-2x Zr x O3BAl 2-x Zr 3x/4 O3CAl 2-x Zr 2x/3 O3DAl 2-2x Zr x/3

29、O3- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -9 在氧化氣氛下， FeO 形成非化學(xué)計量化合物，鐵空位濃度與氧分壓關(guān)系為。A1/6B-1/6C1/4D-1/4102Na 2O CaO Al 2O 3 2SiO 2 的玻璃中，結(jié)構(gòu)參數(shù)Y 為。A2.25B 2.5C 3D3.5二、名詞解釋（每題3 分，共 15 分）1 肖特基缺陷2 本征擴散3 燒結(jié)4 二次再結(jié)晶5 固相反應(yīng)中的海德華定律三、簡略回答下列問題 (每題 5 分，共 20 分 )1 MgO 和 FeO 同為 NaCl 型，氧化條件下， Mg 2+ 在 MgO中擴散活化能為348KJ/mol， Fe 2+ 在 FeO

30、中擴散活化能為 96KJ/mol，后者擴散活化能異常的低，為什么？2 試比較楊德方程和金斯特林格方程的優(yōu)缺點及其適用條- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -件。3 燒結(jié)過程中， 晶界遇到夾雜物時會出現(xiàn)幾種情況？從實現(xiàn)致密化目的的考慮，晶界應(yīng)如何移動，怎樣控制？4 試從熱力學(xué)、動力學(xué)和形貌等方面比較亞穩(wěn)分解和不穩(wěn)分解這兩種分相過程的特點。四、計算題 (10 分 )設(shè)體積擴散與晶界擴散活化能間關(guān)系為Q=1/2Q（Q、gbvgbQ v 分別為晶界擴散與體積擴散激活能），試畫出 lnD 1/T曲線，并分析在哪個溫度范圍內(nèi)，晶界擴散超過體積擴散?五、在如圖所示的相圖中完成下面各個問

31、題。（25 分）1. 直接在給定圖中劃分副三角形；2. 直接在給定圖中用箭頭標(biāo)出界線上溫度下降的方向及界線的性質(zhì)；3. 判斷化合物 D 和 M 的性質(zhì)；4. 寫出各無變量點的性質(zhì)及反應(yīng)式；5. 寫出 G 點的析晶路程；- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -6. 組成為 H 的液相在完全平衡條件下進(jìn)行冷卻，寫出結(jié)晶結(jié)束時各物質(zhì)的百分含量（用線段比表示） 。六、詳細(xì)說明影響燒結(jié)的因素。（ 10 分）無機材料物理化學(xué)試題 3 答案一、 選擇題（每題 2 分 , 共 20 分）1 當(dāng) SiO 2 含量比較高時，堿金屬氧化物降低熔體粘度的能力是A。ALi 2 ONa 2 OK 2O

32、BK 2ONa 2 OLi 2OCNa 2OLi 2 OK 2OD K 2 OLi 2 ONa 2O2 離子型化合物中， D s、 D g、 D b 分別為表面擴散系數(shù)、晶界擴散系數(shù)和晶格擴散系數(shù)，一般規(guī)律是B。A D s D b D gB D s D gD bC D b D g D sD D bD sD g3 今有原料Mg （ OH ）2 、MgO 、-Al 2O 3、-Al 2 O3 用于合成鎂鋁尖晶石， 從提高反應(yīng)速率的角度出發(fā)，選擇A。AMg （ OH ） 2 和-Al 2 O3B Mg （OH ） 2 和-Al 2O 3C MgO和-Al 2O 3D MgO和-Al 2O 34 在燒

33、結(jié)過程中， 只改變氣孔形狀而不引起坯體收縮的傳質(zhì)- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -方式是B。A擴散傳質(zhì)B蒸發(fā)凝聚傳質(zhì)C流動傳質(zhì)D 溶解沉淀傳質(zhì)5 二元凝聚系統(tǒng)的相律為C。AF=1-PBF=2-PCF=3-PD F=4-P6 從熱力學(xué)的角度討論玻璃分相，把分相區(qū)域推算出來是依據(jù)D。A 過冷度成核速率曲線B 過冷度自由焓曲線C 溫度時間轉(zhuǎn)變曲線D 自由焓組成曲線7 結(jié)晶相變過程，形成臨界半徑大小的新相，需物系做功，其值等于新界面能的B。A2/3B1/3C 1/2D1/48ZrO 2 加入 Al 2 O3 增韌，固熔體化學(xué)式B。AAl 2-2x Zr xO 3BAl 2-x

34、 Zr 3x/4O 3CAl 2-x Zr 2x/3 O3DAl 2-2x Zr x/3 O39 在氧化氣氛下，F(xiàn)eO 形成非化學(xué)計量化合物，鐵空位濃度與氧分壓關(guān)系為A。- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -A1/6B-1/6C1/4D-1/4102Na 2O CaO Al 2O 3 2SiO 2 的玻璃中，結(jié)構(gòu)參數(shù)Y 為C。A2.25B 2.5C 3D3.5二 名詞解釋（每題3 分，共 15 分）1 肖特基缺陷：正常晶格上的原子遷移到晶體表面，在正常結(jié)點上留下空位。2 本征擴散：空位來源于晶體結(jié)構(gòu)中本征熱缺陷而引起的質(zhì)點遷移。3 燒結(jié)：粉體在一定溫度作用下， 發(fā)生團(tuán)結(jié)，

35、 使氣孔率下降，致密度提高，強度增大，晶粒增長，這種現(xiàn)象即為燒結(jié)。4 二次再結(jié)晶 : 少數(shù)巨大晶粒在細(xì)晶消耗時成核長大過程。5 固相反應(yīng)中的海德華定律： 當(dāng)反應(yīng)物之一存在有多晶轉(zhuǎn)變時，則此轉(zhuǎn)變溫度也往往是反應(yīng)開始變得顯著的溫度。三、簡略回答下列問題 (每題 5 分，共 20 分 )1 MgO 和 FeO 同為 NaCl 型，氧化條件下， Mg 2+ 在 MgO中擴散活化能為348KJ/mol，F(xiàn)e 2+ 在 FeO 中擴散活化能為 96KJ/mol，后者擴散活化能異常的低，為什么？- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -答：因為缺陷濃度為本征空位、非本征空位及由氣氛引起的空

36、位三者之和， MgO 僅存在前兩者， 后者存在三者， 顯然，后者擴散活化能低。2 試比較楊德方程和金斯特林格方程的優(yōu)缺點及其適用條1楊德爾方程： FJ (G)1(1 G)32K J t件。2G (12金斯特林格方程： FK (G )1G) 3K K t3楊德爾方程在反應(yīng)初期具有很好的適應(yīng)性，但楊氏模型中假設(shè)球形顆粒反應(yīng)截面積始終不變，因而只適用反應(yīng)初期轉(zhuǎn)化率較低的情況。而金氏模型中考慮在反應(yīng)進(jìn)程中反應(yīng)截面積隨反應(yīng)進(jìn)程變化這一事實，因而金氏方程適用范圍更廣，可以適合反應(yīng)初、中期。兩個方程都只適用于穩(wěn)定擴散的情況。3 燒結(jié)過程中， 晶界遇到夾雜物時會出現(xiàn)幾種情況？從實現(xiàn)致密化目的的考慮，晶界應(yīng)如何

37、移動，怎樣控制?答：三種情況： （ 1） V b =0(2)V b=V p(3)V b V p (V b、 V p 分別為晶界與氣孔的移動速度 )。從實現(xiàn)致密化目的的考慮， 在燒結(jié)中、后期，應(yīng)控制燒結(jié)升溫速度，使晶界帶動氣孔以正常的速度運動，使氣孔保持在晶界上，并以晶界作為空位傳遞的- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -快速通道而迅速匯集或消失，當(dāng)達(dá)到 V b =V p 時，應(yīng)適當(dāng)保溫，避免出現(xiàn) V b V p 的情況。4 試從熱力學(xué)、動力學(xué)和形貌等方面比較亞穩(wěn)分解和不穩(wěn)分解這兩種分相過程的特點。答：不穩(wěn)分解：在此區(qū)域內(nèi)，液相會自發(fā)分相，不需要克服熱力學(xué)勢壘；無成核長大過

38、程，分相所需時間極短，第二相組成隨時間連續(xù)變化。在不穩(wěn)分解分相區(qū)內(nèi)，隨著溫度的降低、時間的延長，析出的第二相在母液中相互貫通，形成蠕蟲狀結(jié)構(gòu)。成核生成：在此區(qū)域內(nèi)，系統(tǒng)對微小的組成起伏是亞穩(wěn)的，形成新相需要做功，即存在成核勢壘，新相形成如同結(jié)晶過程的成核長大機理，分相所需時間長，分出的第二相組成不隨時間變化。隨著溫度的降低、時間的延長，析出的第二相在母液中逐漸長大，形成孤立球狀結(jié)構(gòu)。四、計算題 (10 分 )設(shè)體積擴散與晶界擴散活化能間關(guān)系為Q=1/2Q（Q、gbvgbQ v 分別為晶界擴散與體積擴散激活能），試畫出 lnD 1/T曲線，并分析在哪個溫度范圍內(nèi)，晶界擴散超過體積擴散?解：晶界擴散有DD 0 exp(Q RT ) 或ln Dln D 0Q RTln Dgbln Dgb0Qgb RT- 學(xué)習(xí)資料分享 -WORD格式- 可編輯 - 專業(yè)資料 -體積擴散有欲使ln Dvln Dv0Qv RTD gbDv即ln Dgb0QgbRTln Dv0 Qv RT又D gb1 Dv2lnD gb0Qv0則Dv02RT移項得：Qv或TQgbT002R ln( D0v )R ln( D0v)D gbD gbT0QvDv02R ln()令D gb0則當(dāng) T D v ；當(dāng) TT 0 時以體積擴散為主，即D