材料科學(xué)基礎(chǔ)考試試卷-資料下載頁
2025-08-03 05:08本頁面
【正文】 結(jié)構(gòu)缺陷（10分） 晶體A屬于體心立方空間點(diǎn)陣，若原子B溶入A晶格的頂點(diǎn)位置形成置換型固溶體（全部取代），那么其成分可能是AB還是AB3？為什么？(4分) Al2O3摻入到MgO中，請寫出二個(gè)合理的方程，并寫出對應(yīng)的固溶體化學(xué)式(6分)。 四、從熔體結(jié)構(gòu)角度，估計(jì)長石、輝石(MgOSiO2)、鎂橄欖石三種礦物的高溫熔體表面張力 大小順序，并分析它們形成玻璃的能力。（10分） 五、氧化鋁瓷件表面上涂銀后，燒到1000℃時(shí)，巳知γ(Al2O3，固)＝1J/m2；γ(Ag，液)＝；γ(Ag，液/Al2O3，固)＝J/m2，試問液態(tài)銀能否潤濕氧化鋁瓷件表面？可以用什么方法改善它們之間的潤濕性？請?zhí)岢鲆环N最有可能實(shí)現(xiàn)的措施。(6分) 根據(jù)威爾的表面雙電層理論，某些化合物表面可能由負(fù)離子組成，正離子被負(fù)離子所屏蔽。10－5J/cm2，10－4J/cm2，請判斷PbI2和CaF2的表面雙電層厚度的大小，并解釋產(chǎn)生的原因。(4分) 六、已知銅的熔點(diǎn)Tm＝1083℃，熔化熱△H＝1628J/cm3，固液界面能γ＝10－5J/cm2，銅為面心立方晶體，點(diǎn)陣常數(shù)a＝。（10分） 當(dāng)液態(tài)金屬銅過冷至853℃進(jìn)行均態(tài)形核時(shí)，求臨界晶核半徑和每個(gè)臨界晶核的原子數(shù)（設(shè)晶核為球形）。 若為非均態(tài)形核，求臨界球冠的原子數(shù)。（設(shè)形成球冠的高度為h＝，球冠體積，R為球冠半徑） 七、經(jīng)過計(jì)算可知1000℃下氫在面心立方鐵中的擴(kuò)散系數(shù)為＝10－4cm2/s，同等條件下鎳在面心立方鐵中的擴(kuò)散系數(shù)為＝10－11cm2/s，＞＞，請對這種差別進(jìn)行解釋。（5分） 八、實(shí)驗(yàn)室要合成鎂鋁尖晶石，可供選擇的原料為MgCOMgO、α－Al2Oγ－Al2O3。從提高反應(yīng)速率的角度出發(fā)，選擇什么原料較好？請說明原因。（5分） 九、如圖ABC三元系統(tǒng)相圖，根據(jù)相圖回答下列問題（20分）： 在圖上劃分副三角形、用箭頭表示各條界線上溫度下降方向及界線的性質(zhì)； 判斷化合物D的性質(zhì)； 寫出各三元無變量點(diǎn)的性質(zhì)及其對應(yīng)的平衡關(guān)系式； 寫出組成點(diǎn)M1在完全平衡條件下的冷卻結(jié)晶過程，結(jié)晶結(jié)束時(shí)各物質(zhì)的百分含量（用線段比表示）； 寫出組成點(diǎn)M2在完全平衡條件下的冷卻結(jié)晶過程，在M2熔體的液相組成點(diǎn)剛剛到達(dá)J1時(shí)，求其相組成（用線段比表示）。在J1的反應(yīng)哪個(gè)晶相先消失，為什么？ 試題五答案一、填空題（1180。10=10分）1. 6 ，12 。2. 。3. 結(jié)構(gòu)相同或相似，或具有相似的原子排列，或接觸角為0，或接觸角較小。4. 環(huán)境的作用。5. 晶粒長大和再結(jié)晶。6. 較低，速度較慢；反應(yīng)開始明顯進(jìn)行的溫度或較高。8. 垂直。二、晶體結(jié)構(gòu)分析（20分） 1）Ca2+面心立方堆積，簡單立方堆積；（4分）2） 鈣的配位數(shù)為8，[CaF8]立方體；F的配位數(shù)為4，[FCa4]四面體；（4分）3） [CaF8]立方體之間共棱（共用2個(gè)頂點(diǎn)）連接；（2分）4） 見圖（1分），平行（111）面存在同號離子層，外力作用下沿平行（111）面方向有解理現(xiàn)象（3分）。Si/O=1/2，架狀結(jié)構(gòu)；Si/O=4/10，層狀結(jié)構(gòu)；Si/O=4/11，雙鏈結(jié)構(gòu)；Si/O=2/6，單鏈結(jié)構(gòu)；Si/O=2/7，組群狀（雙四面體）結(jié)構(gòu)；Si/O=2/7，組群狀（雙四面體）結(jié)構(gòu)；Si/O=1/3，組群狀（環(huán)狀）結(jié)構(gòu)；Si/O=1/4，島狀結(jié)構(gòu)；（6分）三、晶體結(jié)構(gòu)缺陷（10分）都不對(2分)。若B進(jìn)入頂點(diǎn)位置，則形成固溶體化學(xué)式為，簡化后得， x取1到8的整數(shù)，全部取代頂點(diǎn)位置的質(zhì)點(diǎn)，得AB(4分)間隙型固溶體： (2分)Al2xMg1－2xO1＋x 或 Al2xMg2－2xO2＋x (1分)置換型固溶體： (2分) Al2xMg1－3xO或Al2xMg3－3xO3 (1分)四、（10分）長石輝石(MgOSiO2)鎂橄欖石（2分） 長石〉輝石(MgOSiO2)〉鎂橄欖石（2分）| 理由：從長石、輝石(MgOSiO2)到鎂橄欖石，熔體結(jié)構(gòu)從架狀、鏈狀到島狀，絡(luò)陰離子團(tuán)尺寸減小，作用力矩減小，因此表面張力增大；同理，長石熔體具有架狀結(jié)構(gòu)，氧硅比2，網(wǎng)絡(luò)連接程度好，冷卻過程中不易規(guī)則排列而容易形成玻璃，鎂橄欖石具有島狀，氧硅比4，硅氧四面體孤立存在，冷卻過程中易規(guī)則排列而最不容易形成玻璃，輝石形成玻璃的能力居中。（6分）五（10分）、(2分) 接解角大于90176。，所以液態(tài)銀不能潤溫氧化鋁瓷件表面(2分)最有可能實(shí)現(xiàn)的措施：在液態(tài)銀中加入表面活性劑，降低γ(Ag，液/ Al2O3，固)，可使其潤濕。(2分) PbI2 CaF2(2分)。與Ca2＋和F－相比，Pb2＋與I－具有較大的極化性能，因此表面雙電層的厚度較厚(2分)。六、（10分）Tm＝1083℃＝1356K 1分 △T＝1356－（853＋273）＝230K 1分 2分 （個(gè)） 2分R*＝r*＝10－7cm 1分 h＝*=10－7=10－7cm 1分 （個(gè)） 1分七、（5分）固溶體類型不同，擴(kuò)散機(jī)制不同，導(dǎo)致擴(kuò)散系數(shù)差別很大。1分氫在面心立方鐵中形成間隙固溶體，按間隙擴(kuò)散機(jī)制進(jìn)行擴(kuò)散，其擴(kuò)散活化能比較小，故擴(kuò)散系數(shù)大； 2分而鎳在面心立方鐵中形成置換固溶體，按空位擴(kuò)散機(jī)制進(jìn)行擴(kuò)散，其擴(kuò)散活化能比較大，故擴(kuò)散系數(shù)小。2分或答原子半徑小，在相同的擴(kuò)散基質(zhì)中進(jìn)行擴(kuò)散，阻力小，活化能低，擴(kuò)散系數(shù)大。（5分）八、（5分）選擇MgCOγ－Al2O3較好。 3分MgCO3在加熱到350℃～400℃分解為MgO和CO2，具有比較高的反應(yīng)活性； 1分γ－Al2O3在加熱到950℃時(shí)轉(zhuǎn)變?yōu)棣粒瑼l2O3，由于發(fā)生晶格重排，會使晶格活化，具有比較高的反應(yīng)活性。 1分九、（20分）1． 見圖。三個(gè)副三角形，；，計(jì)3分。；2． 不一致熔融二元、低溫穩(wěn)定高溫分解的化合物，；3． E：三元低共熔點(diǎn) J1：過渡點(diǎn) J2：單轉(zhuǎn)熔點(diǎn) 各1分，合計(jì)3分； 4．（液相消失，結(jié)晶結(jié)束，產(chǎn)物C+B+D），3分。B%=xy/CD, C%=yD/CD, B%=Cx/CD。5．（液相消失，結(jié)晶結(jié)束，產(chǎn)物C+B+D），3分。L%=fM2/f J1, A%= J1M2/f J1*Bf/AB, B%= J1M2/f J1*Af/AB。A先消失，因?yàn)榇藭r(shí)系統(tǒng)中A與B的比小于化合物D中A與B的比，2分。28 / 28
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