材料科学基础

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A C
2 3 D 1 B
第二章 固 相 反 应
1. 镍(Ni)在 0.1 大气压的氧气中氧化,测得其重量增量(g)如下表: 时 间 温度 0C 1hr 2hr 3hr 4hr 550 9 13 15 10 600 17 23 29 36 650 29 41 50 65 700 56 75 88 106 (1) 推导出合适的反应方程; (2)计算活化能 2. 试比较杨得方程、卡特方程和金斯特林格方程的优缺点及适用条件。 3. 为观察尖晶石的形成,用过量的 MgO 粉包围 1的 Al2O3 球形颗粒。在固定 温度实验中的第一个小时有 20%的 Al2O3 反应成尖晶石。试根据(1)无球 形几何校正; (2)用杨得方程作球形校正,计算完全反应的时间。 4. 要合成镁铝尖晶石, 可供选择原料为 MgCO3、 Mg(OH)2、 MgO、 Al2O33H2O、 -Al2O3、-Al2O3。从提高反应速率角度出发,应选择什么原料?
第四章 熔融态与玻璃通性
1. 试用 lg=E+F/(T-T0)方程式,绘出下列两种熔体在 13500C ~5000C 间的粘度温度曲线(lg~1/T): E F T0 No.1 1.631 4229 219 No.2 1.769 4690 216 2. 一种熔体在 13000C 的粘度是 3100 泊, 在 8000C 是 108 泊, 在 10500C 时其粘 度是多少?在此粘度下急冷,是否形成玻璃? 3. 决定玻璃熔体中复合阴离子团大小和结构的主要因素是什么?试从熔体结 构概念比较以下玻璃成分的粘度大小顺序:


第一章 相 平 衡
1. 简述 SiO2 的多晶转变现象,为什么在硅酸盐产品中 SiO2 经常以介稳状态存 在? 2. 图 1-1 示意表示出生成一个不一致熔融化合物 AmBn 和形成固溶体 SB(A)的二 元系统,试完成此相图的草图。 3. 对于图 1-2 所示的相图,试进行: (1)标出初晶区; (2)画出温度下降方向; (3)确定相界线性质; (4)确定无变量点性质; (5)分析 1,2,3 点的结 晶过程。
急冷试样
经退火试样
7. 试比较下列玻璃在某一温度下的粘度大小,并说 明原因。玻璃成分如下表所示 SiO2 Na2O CaO 玻璃 1 82.0 18.0 2 78.0 18.0 4.0 3 78.0 18.0 4 78.0 18.0 -
温度
MgO 4.0 -
BaO 4.0
28 分 子 体 积 cm3/mol 27 26 25 0 B2O3 8 16 24 32 Al2O3
R2O3
mol%
5. 试述石英晶体、石英熔体、Na2O2SiO2 熔体结构的区别,如何用实验方法区 分它们? 6. 如右图所示同一组成的玻璃经退火处理(a)和急冷 (b),两种试样测得的膨胀曲线,两者明显不同, 试说明原因。
1 2 3
SiO2 75 75 75
玻 璃 Al2O3 0.5 2.0 2.0

分 CaO 8.5 8.0 9.0
Na2O 16.0 15.0 14.0
4. 实验获得 Na2O-Al2O3-SiO2 和 Na2O-B2O3-SiO2 系统玻璃的分子体积随组成中 R2O3 含量变化如下图,试解释其原因。
AC 1
BC 2 3
A
AB 图 1-3
B
6. 氧化源自文库 AO 和 SiO2 以一定配比混合成均匀的粉状配合物,加热至熔融状态, 并按不同方式冷却,所得的试样经过观察得到以下结果
冷却方式 (1)迅速冷却 (2)熔融态保留 1 小时, 在液相线以下 800C 保温 2 小时,然后淬冷 (3)熔融态保留 3 小时, 在液相线以下 800C 保温 2 小时,然后淬冷 (4)熔融态保留 2 小时,迅速冷却到液相 线以下 2000C 保温 1 小时,在迅速冷 却至室温
观察结果 单相,无析晶迹象 表面有析晶,初晶相是 SiO2,还有玻璃相 表面有析晶,初晶相是 AOSiO2,同时有玻 璃相 没有析晶,但所得玻璃体呈雾状
请解释观察到的现象。 7. 右 图 为 含 有 一 个 三 元 化 合 物 D (AmBnCq)的三元系统相图,试判断: ( 1 )图中各界线的温度走向和性质; (2)该三元化合物是一致熔融还是不 一致熔融化合物?(3)确定各无变量 点的性质; (4)分析图中 1、2、3 点的 析晶过程。 8. 为什么在硅砖生产中 Al2O3 是很有害 的杂质,而加入少量 CaO 能促进鳞石 英的形成而又不明显降低其耐火度。
C 熔点 液相 熔点 1 低共熔点 2 A 图 1-1 AmBn B A AmBn 图 1-2 C 3 B 固溶体
4. 对于图 1-3 所示的相图,试进行: ( 1) 标出初晶区; (2) 画出温度下降方向; (3) 确定相界线性质; (4)确定无变量点性 质; (5)分析 1,2,3 点的结晶过程。 5. 某种陶瓷制品以长石 K2OAl2O36SiO2 和 高 岭 土 Al2O32SiO22H2O 配 料 , 在 12000C 烧成。 观察烧成制品的显微结构, 发现由莫来石晶体和玻璃相组成, 问: (1) 配料中,长石和高岭土各为多少?(2) 制品结构中,莫来石和玻璃相各为多 少?
5. 设固相反应 CaO+SiO2=2CaOSiO2 符合杨得方程,并测得不同温度下的反应 速度常数(K)如下,试求该反应的活化能。 反应温度 0C K值 800 6.1 x 10-4 1200 4.1 x 10-2 1400 3.1 x 10-1
第三章
烧 结 过 程
1. 烧结的推动力是什么?晶体生长的推动力是什么?试比较两者的大小。 2. 烧结过程中, 晶粒生长能使陶瓷致密吗?为什么?晶粒生长能影响烧结速率 吗?为什么? 3. 在 15000CMgO 正常晶粒长大期间,观察到晶体在 1 小时内从 1m 直径长大 到 10m。已知晶界扩散能为 60Kcal/mol,试预测在 16000C 下 4 小时后晶粒 的大小。你估计杂质对 MgO 晶粒生长速率会有什么影响,为什么? 4. 试解释下列名词: (1)熔融温度,烧结温度; (2)烧结与烧成; (3)液相烧 结与固相烧结; (4)晶粒生长与二次再结晶。 5. 晶界移动遇到夹杂物时会出现几种情况,从实现烧结致密化目的考虑,晶界 应如何移动,工艺上应采取什么措施? 6. 有两个相同试样分别加热到 6000C 和 7000C,第一个试样加热到 6000C 经过 30 小时后其晶粒从 0.05mm 增加一倍变化到 0.10mm,第二个试样加热到 7000C 发生同样变化用了 30 分钟, 试问加热到 7500C 时晶粒尺寸发生这样的 变化需要多少时间?
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