武漢理工大材料科學基礎

武漢理工大材料科學基礎武漢理工大學材料科學基礎研究生入學考試試題課程材料科學基礎（共3頁，共十題，答題時不必抄題，標明題目序號，相圖不必重畫，直接做在試卷上）一、填空題（1.5x20=30分）結晶學晶胞是（）。擴散的基本推動力是（），一般情況下以（）形式表現(xiàn)出來，擴散常伴隨著物質的（）。晶面族是指（）的一組晶面，同一晶面族中，不同晶面的（）。向MgO、沸石、TiO2、螢石中，加入同樣的外來雜質原子，可以預料形成間隙型固溶體的固溶度大小的順序將是（）。根據(jù)燒結時有無液相出現(xiàn)，燒結可分為（），在燒結的中后期，與燒結同時進行的過程是（）。依據(jù)硅酸鹽晶體化學式中（）不同，硅酸鹽晶體結構類型主要有（）。液體表面能和表面張力數(shù)值相等、量綱相同，而固體則不同，這種說法是（）的，因為（）。二級相變是指（），發(fā)生二級相變時，體系的（）發(fā)生突變。馳豫表面是指（），NaCl單晶的表面屬于是（）。固態(tài)反應包括（），化學動力學范圍是指（）。11.從熔體結構角度，估計a長石、b輝石（MgO?SiO2）、c鎂橄欖石三種礦物的高溫熔體表面張力大小順序（）。二CaTiO3結構中，已知鈦離子、鈣離子和氧離子半徑分別為0.068nm,0.099nm,0.132nmo（15分）晶胞中心的鈦離子是否會在八面體空隙中〃晃動”；計算TiCaO3的晶格常數(shù)；鈦酸鈣晶體是否存在自發(fā)極化現(xiàn)象，為什么？三、在還原氣氛中燒結含有TiO2的陶瓷時，會得到灰黑色的TiO2-x:（15分）寫出產生TiO2-x的反應式；隨還原氣氛分壓的變化，該陶瓷材料的電導率和密度如何變化？從化學的觀點解釋該陶瓷材料為什么是一種n型半導體。四、 選擇題：下列2題任選1題（12分）簡述金屬材料、無機非金屬材料以及高分析材料腐蝕的特點。試述材料疲勞失效的含義及特點。五、 現(xiàn)有三種陶瓷材料，它們的主要使用性能如下：（15分）材料最佳性能用途Y2O3透明，光線傳遞光學激光桿Si3N4高溫強度，抗蠕變燃氣輪機部件含Co鐵氧體較頑力高能量永久磁鐵在燒結過程中希望材料獲得預期的顯微結構以使材料最佳性能充分發(fā)揮，在控制顯微結構因素和工藝條件上應主要考慮哪些相關因素？六、熔體結晶時：（1）圖示核化速率-溫度、晶化速率-溫度關系及其對總結晶速率的的影響；（2）核化速率與晶化速率的不同對新相的顯微結構有何影響，為什么？（3）指出在哪一溫度范圍內對形成玻璃有利，為什么？（12分）七、 X射線給出立方MgO的晶胞參數(shù)是0.4211nm，它的密度是3.6g/cm3°（Mg2+和O2-、AI3+摩爾質量分別是24.3和16、27）（12分）求單位晶胞中有多少Mg2+和O2-;若有0.05moIAI2O3溶解于晶格中，計算密度改變百分數(shù)是多少？八、 當反應物通過產物層的擴散控制速率時，由NiO和Cr2O3的球形顆粒形成NiCr2O4晶體，假定NiO顆粒包圍著Cr2O3顆粒，反應符合楊德動（15分）請繪出反應初期的反應模型，并推導反應初期的形成速率關系；在1300度，NiCr2O4中DCr3+>DNi2+>DO2-，試問哪一個離子控制著NiCr2O4的形成速率？為什么？如將細鉑絲涂在兩種氧化物NiO和Cr2O3的分界線上，然后將這些壓制成型的樣品進行擴散退火（標記物鉑絲非常細，不影響離子在不同氧化物之間的擴散）。在保持電中性的前提下，判斷鉑絲將向哪一方向移動？九、下圖是A-B-C三元系統(tǒng)相圖，根據(jù)相圖回答下列問題：（24分）判斷化合物S1、S2、，3的性質；用箭頭表示相區(qū)界線溫度變化方向及界線性質；劃分副三角形，并寫出各三元無變量點的平衡過程及性質；用規(guī)范化寫法寫出M點對應組分的平衡結晶過程；N點對應的三元組成點加熱時在那一點溫度下開始出現(xiàn)液相？哪一點溫度下完全熔化？第9題圖武漢理工大學2004年研究生入學考試試題課程材料科學基礎（共3頁，共十題，答題時不必抄題，標明題目序號，相圖不必重畫，直接做在試題紙上）一、判斷下列敘述是否正確？若不正確，請改正（30分）結晶學晶胞是反映晶體結構周期性的最小重復單元。熱缺陷是溫度高于絕對零度時，由于晶體組成上的不純凈性所產生的一種缺陷。晶面指數(shù)通常用晶面在晶軸上截距的互質整數(shù)比來表示。固溶體是在固態(tài)條件下，一種物質以原子尺寸溶解在另一種物質中所形成的單相均勻的固體。擴散的推動力是濃度梯度，所有擴散系統(tǒng)中，物質都是由高濃度處向低濃度處擴散。初次再結晶的推動力是晶界過剩的自由焓。在熱力學平衡條件下，二元凝聚系統(tǒng)最多可以3相平衡共存，它們是一個固相、一個液相和一個氣相。臨界冷卻速率是形成玻璃所需要的最小冷卻速率，臨界冷卻速率越大越容易形成非晶體。馬氏體相變是一種無擴散性相變，相變時成分發(fā)生變化但結構不變。在臨界溫度、臨界壓力時，化學勢及其一階偏導數(shù)連續(xù)，二階偏導數(shù)不連續(xù)的相變?yōu)槎壪嘧?，發(fā)生二級相變時，體系的體積和熱焓馳豫表面是指在平行于表面的方向上原子間距不同于該方向上晶格內部原子間距的表面。固態(tài)反應包括界面化學反應和反應物通過產物層的擴散等過程，若化學反應速率遠大于擴散速率，則動力學上處于化學動力學范圍二ZnS的一種結構為閃鋅礦型結構，已知鋅離子和硫離子半徑分別為rZn2+=0.068nm，rs2-0.156nm，原子質量分別為65.38和32.06。畫出其晶胞結構投影圖；計算ZnS的晶格常數(shù)；試計算ZnS的晶體的理論密度。（15分）三、 FeO結構屬于NaCl型結構，其中氧的摩爾分數(shù)x0=0.52,晶格常數(shù)為0.429nm，由于存在正離子缺位，所以對應地存在一部分Fe3+離子。試這種氧化鐵中Fe2+/Fe3+離子比值這種氧化鐵的密度。（10分）四、 陶瓷材料制成的器件在外界溫度發(fā)生急劇變化時為什么容易發(fā)生開裂或破碎？如何提高陶瓷材料抗熱震性能？（8分）五、 試述高分子材料老化的類型及原因。（12分）六、 金屬材料、陶瓷材料中晶粒的大小與什么有關？晶粒大小對材料的宏觀性質有何影響?工藝上如何控制晶粒尺寸？（15分）七、 根據(jù)玻璃的形成條件，對下列幾種物質形成玻璃的難易程度進行排序，并說明理由。（10分）CuSiO2Na2OSiO2Na2O2SiO2八、 從材料科學角度分析晶體的實際強度為什么遠低于理論強度。（10分）九、 已知Zn2+和Cr3+在尖晶石ZnCr2O4中的自擴散系數(shù)與溫度的關系分別為試求1403K時Zn2+和Cr3+在ZnCr2O4中的擴散系數(shù)。如將細鉑絲涂在兩種氧化物ZnO和Cr2O3的分界線上，然后將這些壓制成型的樣品進行擴散退火。（標記物鉑絲非常細，不影響離子化物之間的擴散）。根據(jù)所得數(shù)據(jù)判斷鉑絲將向哪一方向移動？畫出ZnO和Cr2O3接觸、反應并形成ZnCr2O4的反應模型，并寫出接觸界面上的化學反應。（16分）十、下圖是A-B-C三元系統(tǒng)相圖，根據(jù)相圖回答下列問題：1.在圖上劃