華南理工大學2017年845材料物理化學考研真題

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845

華南理工大學

2017年攻讀碩士學位研究生入學考試試卷

（試卷上做答無效，請在答題紙上做答，試后本卷必須與答題紙一同交回）

科目名稱：材料物理化學

適用專業(yè)：生物醫(yī)學工程（理學）；材料學；材料工程（專碩)；生物醫(yī)學工程（專碩）

共頁

一、選擇題（每題2分，共30分）

1.空間點陣是對晶體結(jié)構(gòu)中的（）抽象而得的。

A.原子B.離子C.幾何點D.等同點

2.鈣鈦礦結(jié)構(gòu)中，Ca2+、Ti4+的靜電鍵強度分別為（）

A.1/6,2/3B.1/4,1/2

C.1/2,2/3D.1/4,2/3

3.Al、Mg、O元素電負性分別為1.5、1.2和3.5，則MgO和Al2O3晶體的離子鍵成

分為（）

A.50%,63%B.73%,82%

C.73%,63%D.50%,44%

4.關(guān)于化合物A（KF·AlF3·BaO·6MgO·Al2O3·5SiO2）和B（3MgO·4SiO2·H2O）

的結(jié)構(gòu)，下列說法正確的是（）

A.兩者都屬于層狀結(jié)構(gòu)

B.兩者都與云母結(jié)構(gòu)有關(guān)

C.兩者屬于類質(zhì)同晶體

D.化合物A與云母有關(guān)，而B與高嶺石有關(guān)

+

5.在簡單堿金屬硅酸鹽熔體R2O-SiO2中，正離子R含量對熔體粘度有影響，當O/Si

值較低時，粘度按Li+>Na+>K+次序增加，這是因為（）

A.(SiO4)連接方式接近島狀，四面體基本靠R-O鍵力相連

+

B.因為rLi+<rNa+<rK+,Li鍵力最強

+

C.R半徑愈小，對(SiO4)間的Si-O鍵削弱能力增加

D.由于離子極化使離子變形，共價鍵成分增加，減弱了Si-O鍵力

6.離子晶體通常借助表面離子的極化變形和重排來降低其表面能，對于下列離子晶

體的表面能，最小的是（）

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A.CaF2B.PbF2C.PbI2D.CaCl2

7.將高表面能的組分加入低表面能的組分中，則前者在表面層的濃度將（）其在

體系內(nèi)部的濃度。

A.低于B.高于C.等于D.無明確關(guān)系

8.在小角度晶界上測得位錯腐蝕坑的間距為6.87μm，晶界夾角為0.084o，則伯氏矢

量的長度是（）

A.8?B.10?C.15?D.10?

9.當用焊錫焊接銅絲時，往往先用挫刀除去表面層，這樣做的目的不包括（）

A.降低表面能

B.增加表面能

C.增加粗糙度

D.增加吸附牢固度

10.MgO、Al2O3、Cr2O3的正負離子半徑比分別為0.47、0.36和0.40，下列說法正確

的是（）

A.MgO和Al2O3可以形成連續(xù)固溶體

B.Cr2O3和Al2O3可以形成連續(xù)固溶體

C.MgO和Cr2O3可以形成連續(xù)固溶體

D.Cr2O3和Al2O3可以形成有限固溶體

11.合成鎂鋁尖晶石，選擇以下（）組原料反應(yīng)速度最快。

A.MgCO3，-Al2O3B.MgO，-Al2O3

C.MgCO3，-Al2O3D.MgCO3，Al2O3·3H2O

12.從熔體中析晶的相變通常發(fā)生在（）

A.平衡相變溫度B.低于平衡相變溫度

C.高于平衡相變溫度D.沒有一定規(guī)律

13.在BaO和TiO2合成BaTiO3時，在一定條件下可以生成2BaO·TiO2、BaO·TiO2、

BaO·2TiO2、BaO·3TiO2、BaO·4TiO2五種化合物，在此系統(tǒng)中獨立組元數(shù)是（）

A.2B.3C.4D.5

14.在燒結(jié)中、后期，往往伴隨著晶粒生長過程，晶粒的長大對物料燒結(jié)致密的影響

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是（）

A.沒有影響B(tài).阻礙燒結(jié)致密

C.促進燒結(jié)致密D.先促進、后阻礙燒結(jié)致密

15.為了促進Si3N4的燒結(jié)，常在配料中加入3%的MgO和2%的Y2O3，這時的燒結(jié)機

理是（）

A.蒸發(fā)-凝聚B.溶解-沉淀

C.擴散傳質(zhì)D.粘性流動

二、填空題（每空1分，共30分）

+

1.反尖晶石型晶體（B(AB)O3）中A離子填充了空隙，CsCl晶體中Cs

離子占據(jù)的是空隙，螢石中F-離子占據(jù)全部空隙。

2.在硅酸鹽結(jié)構(gòu)分類中，礦物Ca(Al2Si2O8)、CaMg(Si2O6)、β-Ca2SiO4和Ca2Al(AlSiO7)

分別屬于、、和結(jié)構(gòu)類型。

3.氧化物的鍵強是形成玻璃的重要條件，根據(jù)單鍵強度的大小可以把氧化物的正離子

分為三類：、和，其單鍵強度數(shù)值范圍

分別為、和。

4.一種玻璃的化學組成為15.5wt%Na2O、14wt%CaO、25.5wt%Al2O3和45wt%SiO2，

這種玻璃的結(jié)構(gòu)參數(shù)R和Y分別為和。

5.有一個變價金屬氧化物XO，在還原氣氛下形成非化學計量化合物，X和O原子數(shù)

之比為1.1：1，則其化學式應(yīng)為，產(chǎn)生的晶格缺陷類型為，

缺陷反應(yīng)方程式為，隨氧分壓

增大，晶體的電導率是，這類晶體的導電機理為。

6.菲克第一定律適用于求解；

菲克第二定律適用于求解。

7.固相反應(yīng)一般由擴散過程控制，描述其動力學過程的方程眾多，其中拋物線方程、

楊德方程和金斯特林格方程最具代表性，拋物線方程的表達式為；

楊德方程的表達式為；金斯特林格方程的

表達式為。

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8.在相變的成核-生長模式中，均勻成核是指

；其臨界半徑為；

其臨界勢壘為。

非均勻成核是指，其勢壘表達式是為

。

三、問答與計算（共7題，70分）

1.Si和Al的原子量非常接近（分別為28.09和26.98），但是SiO2和Al2O3的密度相差

很大（分別為2.65和3.98）。請描述兩者的晶體結(jié)構(gòu)特征，并說明密度差異的原因。

2.Al2O3在MgO中形成固溶體，在低共熔溫度1995℃時，約有18wt%（質(zhì)量分數(shù)）

Al2O3溶入MgO中，假設(shè)MgO單位晶胞尺寸變化可以忽略不計，請通過計算說明下

列情況下密度的變化。

（1）Al3+為填隙離子

（2）Al3+為置換離子

3.將氧化鋁粉和石英粉以Al2O3:SiO2=3:2配比混合組成原始物料，用以合成莫來石

3Al2O3·2SiO2(A3S2),若反應(yīng)以純固相反應(yīng)的形式進行，此反應(yīng)開始的溫度是多少？

某研究人員用高純氧化鋁粉和高純石英砂，在ZnO作為礦化劑的條件下，升溫至

1580?C才可獲得完全反應(yīng)產(chǎn)物莫來石。請問實際反應(yīng)溫度與你的計算結(jié)果有區(qū)別嗎？

為什么？

熱力學函數(shù)ΔfH298ΔΦT’(J/mol)

物質(zhì)(kJ/mol)800K1000K1200K1400K1600K

Al2O3(S)-1675.27486.012102.154117.084130.818143.462

SiO2(S)-910.85761.23070.66779.31187.18294.391

A3S2(S)-6819.209418.230484.434545.753602.121653.993

4.下圖是冷卻程度對成核-生長速率的影響，試分析之。

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5.在Al2O3燒結(jié)中，加入少量Cr2O3或TiO2可促進燒結(jié)，且后者效果更好，請說明原

因。

6.摻入少量Li2O的CdO的氧離子擴散系數(shù)與溫度的關(guān)系如圖，請分析：（1）氧離子

擴散系數(shù)出現(xiàn)折線的原因；（2）各段折線的擴散系數(shù)表達式及擴散激活能的差異。

7.脆性是無機材料主要的性能特征，材料的結(jié)構(gòu)決定性能，請說明無機材料呈現(xiàn)脆性

的原因，并舉例說明如何通過顯微結(jié)構(gòu)設(shè)計改善無機材料的脆性。