武汉理工大学《材料科学基础》考试试卷
第二套试卷
一、填空题（共20分，每个空1分）
1、材料按其化学作用或基本组成可分为（）、（）、高分子材料、复合材料四大类。
2、晶胞是从晶体结构中取出来的反应晶体（）和（）的重复单元。 3、热缺陷形成的一般规律是：当晶体中剩余空隙比较小，如NaCl型结构，容易形成（）缺陷；当晶体中剩余空隙较大时，如萤石CaF2型结构等，容易产生（）缺陷。 4、根据外来组元在基质晶体中所处的位置不同，可分为（）固溶体和间隙型固溶体：按照外来组元在基质晶体中的固溶度，可分为（）固溶体和有限固溶体。
5、硅酸盐熔体中，随着Na2O含量的增加，熔体中聚合物的聚合度（），熔体的粘度（）。
6、当熔体冷却速度很快时，（）增加很快，质点来不及进行有规则排列，晶核形成和晶体长大难以实现，从而形成了（）。
7、粉体在制备过程中，由于反复地破碎，所以不断形成新的表面，而表面例子的极化变形和重排，使表面晶格（），有序性（）。
8、非稳态扩散的特征是空间仟意一点的（）随时间变化，（）随位置变化。 9、动力学上描述成核生长相变，通常以（）、（）、总结晶速率等来描述。 10、温度是影响固相反应的重要外部条件。一般随温度升高，质点热运动动能（），反应能力和扩散能力（）。
二、判断题（共10分，每个题1分）
1、（）位错的滑移模型解释了晶体的实际切变应力与晶体的理论切变强度相差悬殊的内在原因。
2、（）空位扩散机制适用于置换型固溶体的扩散，
3、（）一般来说在均匀晶体中引入杂质，都将使扩算系数增加
4、（）-般来说，扩散粒子性质与扩散成指性质间差异越大，扩散系数也越大。
5、（）成核生长相变中晶体的生长速*与界面结构和原子迁移密切相关，当析出晶体和熔体组成相同
时，晶体长大由扩散控制。
6、（）对于许多物理或化学步骤综合而成的在相反应中，反应速度由反应速度最快的步骤控制。
7、（）在烧结过程中，发生的初次再结晶使大鼎粒长大而小晶粒消失，气孔进入晶粒内部不易排出，烧结速度降低甚至停止。
态。
9、（）当熔体的组成在界线或低共熔点上时，较其他组成容易形成玻璃。
10、（）间隙性固溶体有可能是连续型固溶体。
三、作图题（共6分）
1、作图表示立方晶系的晶体中（221）晶面和[121]晶向（标出坐标系）。
2、做出成核—生长相变中，成核速率I和晶体生长速度U随温度变化图。
四、根据CaTiO3晶胞图（见图2）回答下列问题（14分）：
1、结构中何种离子做密堆积，何种离子填何种空隙，两种空隙的利用率是多少？
2、晶胞分子数是多少？结构中各离子的配位数为多少，写出其配位多面体；
3、结构中O2−电价是否饱和，为什么？
4、已知Ti4+和O2−离子半径之和是0.196 nm。室温下，CaTiO3晶体结构中，a=0.38 nm，钛、氧离子中心间距为0.19 nm，那么，钛酸钙存在自发极化现象吗，为什么？
阀门手轮五、写出下列缺陷反应方程式（共6分）
l、AgBr形成弗伦克尔缺陷
2、非化学计量化合物TiO2由于环境中缺氧，晶体中出现氧空位缺陷；
3、MgCl2溶入LiCl基质中形成置换型固溶体。
六、简答题（共9分，每个题3分）
1、在硅酸盐熔体中加入B2O3，对熔体的粘度和表面张力有何影响？为什么？
2、根据相变的机理可以将相变划分成哪些类型？相变的推动力是什么？
3、为什么固相反应和烧结都需要在高温下才能进行？
七、推导及说明（10分）
1、推导出成核生长相变过程中，均态核化临界晶核半径、相变势垒与过冷度的函数关系式；
2、根据式子分析，其他条件相同时，随着过冷度的增加临界晶核半径的变化趋势如何？
八、计算及讨论（10分）
线切用Al2O3和SiO粉末反应生成莫来石，过程由扩散控制，扩散活化能为209 KJ/mol，1400 °C 下，1 h完成了10%。
1、用杨德方程计算在1500 ℃下反应时，1 h和和4 h各能完成多少？
3、为了加快莫来石的形成，可以采取哪些措施？
八、相图题（15分）
1、判断化合物S1和S2的性质
2、划分副角形并用箭头标出各界线的温度下降方向及性质；
3、指出各无变量点的性质，写出其平衡关系式；
4、写出熔体M1、M2在平衡条件下的冷却结晶过程；
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5、写出组成点M3在完全平衡条件下进行加热时，开始出现液相的温度和完全熔融的温度出完全平衡条件下进行冷却，结晶结束时各物质的白分含量（用线段比表示）
第二套试卷武汉理工大学考试试题答案
一、填空题（共20分，每个空1分）
1、金属材料，无机非金属材料
2、周期性，对称性
3、肖特基，弗伦克尔
4、置换型，连续（或无限）
5、降低，降低
6、粘度，玻璃
7、畸变，降低
8、浓度，扩散通暈
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9、成核速率，生长速度
10、增强（或增加），增大
二、判断题（共10分，每题1分）√
1、√
2、√
3、×
4、√
5、×
6、×
7、×
8、√
9、√ 10、×
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三、作图题（共6分，每个图2分）
1、
2、
四、晶体结构（14分）
1、结构中Ca 2+和O 2−离子一起构成FCC 堆积，Ti 4+位于体心填八面体空隙，八面体空隙的利用率是25%，四面体空隙利用率0。（3分）
2、4：Ca 2+、Ti 4+和O 2−的配位数分别为12、6和6：[CaO 12][TiO 6][OCa 4Ti 2]（3分）
3、饱和，O 2−O 2−离子的电价相等。（3分）
4、不存在。钛酸钙的晶胞参数a=038m ，钛、氧离子中心间距为0.19m ，比钛、氧离子半径之和小0.006nm 。这说明氧八面体空隙比钛离子小得多，钛离子位移后恢复力很大，无法在新位置上固定下来，因此不会出现自发极化。（5分）
五、缺陷反应方程式（共6分，每个2分）
1、•Ag i Ag
Ag Ag +V '→ 2、O O 22Ti 12TiO O 2Ti V 3O 2
'−=++或O O 21O 2V O 2e ⋅⋅'=++↑ 3、2Li Cl Li LiCl MgCl Mg 2Cl V ⨯
'+⎯+⎯⎯→
八、问答题（共9分，每题3分）
1、在N 2O-SiO 2玻璃中加入B 2O 3，粘度先随着B 2O 3的含量先增加，达到最大值后粘度随着含量的增加降低，这是因为当B 2O 3含量较少时，结构中游离氧充足，B 3+以[BO 4]四面体状态进入[SiO 4]树络，使结构紧密，粘度随含量升高而增加；当B 2O 3含量和N 2O 比例约为1时，B 3+形成的四面体最多，粘度达到最大，在继续增加B 2O 3含量，粘度逐步下降这是因为游离氧不足，B 3+处于[BO 3]中，结构趋于疏松，粘度下降。
在硅酸盐熔体中引入B 2O 3使熔体的表面张力减小，这是因为B 3+在熔体表面形成[BO 3]基团，所以使表面张力下降。
2、根据相变的机理不同，可将相变分成成核-生：长相变、连续型相变、有序-无序转变和
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