无机材料科学基础试卷
无机材料科学基础套题
第一套一、判断题1、离子极化的结果，往往使配位数下降。
（）2、杨德尔方程可适用于粉状物料固相反应的全过程。
（）3、在固液界面的润湿中，增加固体表面的粗糙度一定有利于润湿。
（）4、一般来说，晶界是气孔通向烧结体外的主要扩散通道。
（）5、临界晶坯半径R k随△T的增大而减小，相变愈易进行。
（）6、晶界扩散>表面扩散>晶格扩散。
（）7、化合物的离子键性愈强愈容易形成玻璃。
（）8、扩散进行的方向一定是物质从高浓度处流向低浓度处。
（）9、固溶体是一种溶解了杂质原子的非晶态固体。
（）10、在烧结初期，任何扩散传质过程均可导致坯体的收缩。
（）11、n个等径球体作密堆积时，形成2n个四面体空隙，n个八面体空隙。
（）12、金斯特林格方程只适用于粉状料物固相反应初期。
（）13、固体和液体接触后，若润湿则体系的自由能降低。
（）14、一般来说，晶界是杂质的富集之地。
（）15、非均匀成核比均匀成核容易。
（）16、常用r GB/r SV（r GB：晶界能，r SV：表面能）来衡量烧结的难易，若r GB/r SV愈大愈容易烧结。
（）17、化合物的共价键性愈强愈容易形成玻璃。
（）18、扩散进行的方向是从高化学位流向低化学位。
（）19、固溶体可以从溶液、熔体中析晶时形成，但不能通过烧结过程中原子的扩散而形成。
（）20、二次再结晶对材料的性能有利。
（）二、选择题1、高岭石、蒙脱石、伊利石三种粘土矿物的阳离子交换容量顺序是（）。
A 高岭石>蒙脱石>伊利石B蒙脱石>伊利石>高岭石C伊利石>高岭石>蒙脱石D伊利石>蒙脱石>高岭石2、烧结过程中，只改变气孔形状而不引起坯体致密化的传质方式是（）。
A 流动传质B 蒸发—凝聚传质C 溶解—沉淀传质D 扩散传质3、粘土吸附下列阳离子，其§电位最大的是（）。
A、H+B、NH+C、Li+D、Na+4、在硅酸盐晶体结构中硅氧四面体只能以（）相连，否则不稳定。
无机材料科学基础学习试题及解答完整版
第一章晶体几何根底1-1 解释概念：等同点：晶体结构中，在同一取向上几何环境和物质环境皆相同的点。
空间点阵：概括地表示晶体结构中等同点排列规律的几何图形。
结点：空间点阵中的点称为结点。
晶体：内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。
对称：物体相同局部作有规律的重复。
对称型：晶体结构中所有点对称要素〔对称面、对称中心、对称轴和旋转反伸轴〕的集合为对称型，也称点群。
晶类：将对称型相同的晶体归为一类，称为晶类。
晶体定向：为了用数字表示晶体中点、线、面的相对位置，在晶体中引入一个坐标系统的过程。
空间群：是指一个晶体结构中所有对称要素的集合。
布拉菲格子：是指法国学者 A. 布拉菲根据晶体结构的最高点群和平移群对称及空间格子的平行六面体原那么，将所有晶体结构的空间点阵划分成 14 种类型的空间格子。
晶胞：能够反响晶体结构特征的最小单位。
晶胞参数：表示晶胞的形状和大小的 6 个参数〔 a、b、 c、α 、β、γ〕.1-2 晶体结构的两个根本特征是什么？哪种几何图形可表示晶体的根本特征？解答：⑴晶体结构的根本特征：① 晶体是内部质点在三维空间作周期性重复排列的固体。
② 晶体的内部质点呈对称分布，即晶体具有对称性。
⑵ 14 种布拉菲格子的平行六面体单位格子可以表示晶体的根本特征。
1-3 晶体中有哪些对称要素，用国际符号表示。
解答：对称面— m，对称中心— 1，n 次对称轴— n，n 次旋转反伸轴— n螺旋轴— ns ，滑移面— a、b、c、d1-5 一个四方晶系的晶面，其上的截距分别为3a、4a、6c，求该晶面的晶面指数。
解答：在 X、Y、 Z 轴上的截距系数： 3、4、6。
截距系数的倒数比为： 1/3:1/4:1/6=4:3:2晶面指数为：〔432〕补充：晶体的根本性质是什么？与其内部结构有什么关系？解答：① 自限性：晶体的多面体形态是其格子构造在外形上的反映。
②均一性和异向性：均一性是由于内部质点周期性重复排列，晶体中的任何一局部在结构上是相同的。
无机材料科学基础试卷(6-10章)
无机材料科学基础试卷一、名词解释液相独立析晶：是在转熔过程中发生的，由于冷却速度较快，被回收的晶相有可能会被新析出的固相包裹起来，使转熔过程不能继续进行，从而使液相进行另一个单独的析晶过程，就是液相独立析晶。
二次再结晶：少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大过程。
晶粒生长：平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。
本征扩散：是指空位来源于晶体结构中本征热缺陷而引起质点的迁移。
非本征扩散：受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制的扩散。
或由不等价杂质离子取代造成晶格空位，由此而引起的质点迁移。
一级相变：体系由一相变为另一相时，如两相的化学势相等但化学势的一级偏微商(一级导数)不相等的称为一级相变二级相变：相变时两相化学势相等，其一级偏微商也相等，但二级偏微商不等的称为二级相变。
液相烧结：凡有液相参加的烧结过程称为液相烧结。
固相烧结：固态粉末在适当的温度、压力、气氛和时间条件下，通过物质与气孔之间的传质，变为坚硬、致密烧结体的过程。
均匀成核：晶核从均匀的单相熔体中产生的过程。
非均匀成核：是指借助于表面、界面、微粒裂纹器壁以及各种催化位置等而形成晶核的过程稳定扩散：若扩散物质在扩散层dx内各处的浓度不随时间而变化，即dc/dt=0。
这种扩散称稳定扩散。
不稳定扩散：扩散物质在扩散层dx内的浓度随时间而变化，即dc/dt≠0。
这种扩散称为不稳定扩散。
三角形规则：原始熔体组成点所在副三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物；与这三个物质相应的初初晶区所包围的三元无变量点是其结晶结束点。
连线规则：将一界线（或其延长线）与相应的连线（或其延长线）相交，其交点是该界线上的温度最高点。
一致熔融化合物：是一种稳定的化合物。
它与正常的纯物质一样具有固定的熔点，熔化时，所产生的液相与化合物组成相同，故称一致熔融化合物。
不一致熔化合物：是一种不稳定的化合物，加热到一定温度会发生分解，分解产物是一种液相和一种固相，液相和固相的组成与化合物组成都不相同。
无机材料科学基础试卷4
无机材料科学基础试卷四一、名词解释（20分）（8*2.5分）点群、晶子假说、正尖晶石、网络变性剂、液相独立析晶、本征扩散、二级相变、液相烧结二、问答题（70分）1、试比较伊利石和蒙脱石的结构特点。
（8分）2、试解释说明为什么在硅酸盐结构中Al3+经常取代[SiO4]中Si4+，但Si4+一般不会置换[AlO6]中的Al3+？（（配位数为6时，S14＋、A13＋和O2－的离子半径分别为0.40Å、0.53Å和1.40Å；配位数为4时，一离子半径依次为0.26Å、0.40Å和1.38Å））。
（7分）3、网络变性体（如Na2O）加到石英玻璃中，使硅氧比增加。
实验观察到当O/Si=2.5~3时，即达到形成玻璃的极限，根据结构解释为什么在2<O/Si<2.5的碱和硅石混合物可以形成玻璃,而O/Si=3的碱和硅石混合物结晶而不形成玻璃? （7分）4、什么是润湿？改善润湿的方法有那些？（8分）5、说明影响扩散的因素？（6分）6、MoO3和CaCO3反应时，反应机理受到CaCO3颗粒大小的影响。
当MoO3：CaCO3＝1：1，MoO3的粒径r1为0.036mm，CaCO3的粒径r2为0.13mm时，反应是扩散控制的；而当CaCO3：MoO3＝15：1，r2＜0.03mm时，反应由升华控制，试解释这种现象。
（7分）7、试写出少量MgO掺杂到A12O3中和少量YF3掺杂到CaF2中的缺陷反应方程与对应的固溶式。
（7分）8、下图为CaO-A12O3-SiO2系统的富钙部分相图，对于硅酸盐水泥的生产有一定的参考价值。
试：（1）画出有意义的付三角形；（2）用单、双箭头表示界线的性质；（3）说明F、H、K三个化合物的性质和写出各点的相平衡式；（4）分析M#熔体的冷却平衡结晶过程并写出相变式；（5）并说明硅酸盐水泥熟料落在小圆圈内的理由；（6）为何在缓慢冷却到无变量点K（1455℃）时再要急剧冷却到室温？（20分）三、计算题（10分）在制造透明Al2O3材料时，原始粉料粒度为2μm，烧结至最高温度保温半小时，测得晶粒尺寸为10μm，试问保温2小时，晶粒尺寸多大？为抑制晶粒生长加入0.1％MgO，此时若保温2小时，晶粒尺寸又有多大？无机材料科学基础试卷四标准答案及评分标准一、名词解释（20分）（8*2.5分）点群、晶子假说、正尖晶石、网络变性剂、液相独立析晶、本征扩散、二级相变、液相烧结点群：又名对称型，是指宏观晶体中对称要素的集合。
无机材料科学基础试题及答案
1螺位错：柏格斯矢量与位错线平行的位错。
2同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。
3晶胞：指晶体结构中的平行六面体单位，其形状大小与对应的空间格子中的单位平行六面体一致。
4肖特基缺陷：如果正常格点上的原子，热起伏过程中获得能量离开平衡位置，迁移到晶体的表面，在晶格内正常格点上留下空位，即为肖特基缺陷。
肖特基缺陷：如果正常格点上的原子，热起伏过程中获得能量离开平衡位置，迁移到晶体的表面，在晶格内正常格点上留下空位，即为肖特基缺陷。
5聚合：由分化过程产生的低聚合物，相互作用，形成级次较高的聚合物，同时释放出部分Na2O，这个过程称为缩聚，也即聚合。
6非均匀成核：借助于表面、界面、微粒裂纹、器壁以及各种催化位置而形成晶核的过程。
7稳定扩散：扩散质点浓度分布不随时间变化。
8玻璃分相：一个均匀的玻璃相在一定的温度和组成范围内有可能分成两个互不溶解或部分溶解的玻璃相(或液相)，并相互共存的现象称为玻璃的分相(或称液相不混溶现象)。
9不一致熔融化合物：是一种不稳定的化合物。
加热这种化合物到某一温度便发生分解，分解产物是一种液相和一种晶相，两者组成与化合物组成皆不相同，故称不一致熔融化合物。
10晶粒生长：无应变的材料在热处理时，平均晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。
11非本征扩散：受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制的扩散。
或由不等价杂质离子取代造成晶格空位，由此而引起的质点迁移。
（2.5）本征扩散：空位来源于晶体结构中本征热缺陷，由此而引起的质点迁移。
12稳定扩散：若扩散物质在扩散层dx内各处的浓度不随时间而变化，即dc/dt=0。
不稳定扩散：扩散物质在扩散层dx内的浓度随时间而变化，即dc/dt≠0。
这种扩散称为不稳定扩散。
（2.5分）（2.5分）13可塑性：粘土与适当比例的水混合均匀制成泥团，该泥团受到高于某一个数值剪应力作用后，可以塑造成任何形状，当去除应力泥团能保持其形状，这种性质称为可塑性。
无机材料科学基础23页
材料综合知识竞赛试题集——无机材料科学基础1.由晶体对称定律可知晶体中不可能出现几次对称轴（ C ）A 2次B 3次C 5次D 6次2.下列哪个晶系不属于低级晶族（ B ）A三斜 B三方 C单斜 D正交3.宏观晶体中可能存在的对称型有几种（ C ）A 7B 23C 32D 474.哪个晶系的晶体对称性最高（ D ）A正交B三斜C六方D等轴5.哪个晶系的晶体对称性最低（ B ）A正交B三斜C六方D等轴6.四方晶系的晶体几何常数应满足的条件（A）Ａa=b≠c α=β=γ=90°Ｂa=b=c α=β=γ=90°Ｃa=b=c α=β=γ≠90°Ｄa≠b≠c α=β=γ=90°7.NaCl晶体属于哪种布拉维格子（ C ）A立方体心 B四方体心 C立方面心 D正交面心8.下列哪个不是晶体的基本性质（C）A对称性 B自限性 C各向同性 D最小内能性9.下列哪个晶系属于中级晶族（ B ）A三斜 B三方 C单斜 D正交10.宏观晶体中可能存在的晶系有几种（A）A 7B 23C 32D 4711.等轴晶系的晶体几何常数应满足的条件（B）A a=b≠c α=β=γ=90°B a=b=c α=β=γ=90°C a=b=cα=β=γ≠90°D a≠b≠cα=β=γ=90°12.三斜晶系的晶体几何常数应满足的条件（D）A a=b≠c α=β=γ=90°B a=b=c α=β=γ=90°C a=b=cα=β=γ≠90°D a≠b≠cα=β=γ=90°13.正交晶系的晶体几何常数应满足的条件（D）A a=b≠c α=β=γ=90°B a=b=c α=β=γ=90°C a=b=cα=β=γ≠90°D a≠b≠cα=β=γ=90°14.共有多少个空间群（C）第 1 页A 23B 32C 230D 32015. 共有多少个点群（B ）A 23B 32C 230D 32016. 共有多少种布拉维格子（B ）A 7B 14C 23D 3217. 晶体初基平移矢量为=3i =3j =23(i+j+k)它属于何种布拉维格子（A ）A 体心立方B 体心四方C 面心立方D 面心正交 18. 以下哪个为晶体初基平移矢量为=3i =3j =23(i+j+k)最密集的{h k l}（D ） A {001} B {010} C {011} D {110}19. 晶体初基平移矢量为=3i =3j =23 (i+j+k)晶胞的体积（D ） A 9 B 13.5 C 18 D 27 20. 晶体初基平移矢量为=3i =3j =23(i+j+k)原胞的体积（B ） A 9 B 13.5 C 18 D 2721. NaCl 中Na 离子的配位数为（C ）A ４B ５C ６D ８22. AgI 的实际配位数为（A ）A ４B ５C ６D ８23. NaCl 晶体单位晶胞中的“分子”数为（B ）A 2B 4C 6D 824. 在ＣsCl 中，如果取单位晶胞时把坐标原点取在Cs 离子的位置，那么Cl-的坐标为（C ） A 000 B 0021 C 212121 D 2100 25. 在晶体缺陷理论中进入晶体正常结点之间的间隙位置的原子称为（D ）A 取代原子B 空位原子C 杂质原子D 填隙原子26.在晶体缺陷理论中外来原子进入晶格就成为晶体中的杂质，这种杂质原子如果取代原来晶体中的原子而进入正常结点的位置称为（A ）A 取代原子B 空位原子C 杂质原子D 填隙原子 27. 当晶体的温度高于绝对0K 时，由于晶体内原子热震动，使一部分能量较大的原子离开平衡位置造成的缺陷称为（B ）A 杂质缺陷B 热缺陷C 点缺陷D 面缺陷28. 硅氧四面体通过公用氧离子相连，在一维方向延伸成链状，链与链之间是通过其他阳离子按一定的配位关系连接起来。
无机材料考试题目及答案
无机材料考试题目及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 以下哪种材料不属于无机非金属材料？A. 玻璃B. 陶瓷C. 塑料D. 水泥答案：C2. 硅酸盐材料中，硅酸盐矿物的晶体结构主要由哪些元素组成？A. 硅、铝、氧B. 硅、铁、氧C. 硅、钙、氧D. 硅、钠、氧答案：C3. 玻璃的主要成分是什么？A. 二氧化硅B. 三氧化二铝C. 氧化钙D. 氧化镁答案：A4. 陶瓷材料的烧结过程通常在哪个温度范围内进行？A. 室温至300°CB. 300°C至600°CC. 600°C至900°CD. 900°C以上5. 水泥熟料的主要化学成分包括哪些？A. 三氧化二铝、氧化钙、氧化镁B. 三氧化二铝、氧化钙、二氧化硅C. 二氧化硅、氧化钙、氧化镁D. 二氧化硅、氧化钙、三氧化二铁答案：B6. 以下哪种材料通常用于制造耐火材料？A. 石墨B. 氧化铝C. 氧化镁D. 所有上述选项答案：D7. 玻璃的制造过程中，通常需要添加哪种物质以降低熔点？A. 碳酸钠B. 碳酸钙C. 二氧化硅D. 石英答案：A8. 陶瓷材料的硬度通常比金属材料高，这是因为：A. 陶瓷材料的晶体结构更紧密B. 陶瓷材料的原子间键合力更强C. 陶瓷材料含有更多的金属元素D. 陶瓷材料的表面更光滑答案：B9. 以下哪种材料不是通过熔融工艺制造的？B. 陶瓷C. 水泥D. 钢铁答案：B10. 以下哪种材料具有很好的电绝缘性？A. 铜B. 铝C. 玻璃D. 铁答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 陶瓷材料的烧结过程中，_______是形成陶瓷材料强度和硬度的关键因素。
答案：晶粒生长2. 玻璃的制造过程中，通常需要添加的助熔剂包括_______和_______。
答案：碳酸钠、碳酸钙3. 水泥熟料的主要成分是_______、_______和少量的_______。
答案：氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝4. 耐火材料的制造过程中，通常需要添加的结合剂是_______。
无机材料科学基础考研模拟试卷1-11
专业课原理概述部分一、选择题（每题1分，共5分）1. 下列哪种材料属于无机非金属材料？A. 金属B. 塑料C. 玻璃D. 木材2. 无机材料的主要成分是什么？A. 有机化合物B. 无机化合物C. 金属元素D. 碳氢化合物A. 金属B. 陶瓷C. 塑料D. 木材4. 无机材料的硬度通常比有机材料高，这是由于无机材料的什么结构特点导致的？A. 分子结构B. 晶体结构C. 纤维结构D. 网状结构5. 无机材料通常具有较高的熔点，这是由于无机材料的什么结构特点导致的？A. 分子间力较弱B. 晶体结构较紧密C. 纤维结构较松散D. 网状结构较松散二、判断题（每题1分，共5分）1. 无机材料的硬度通常比有机材料低。
（×）3. 无机材料通常具有较高的熔点。
（√）4. 无机材料的主要成分是有机化合物。
（×）5. 陶瓷是一种无机非金属材料。
（√）三、填空题（每题1分，共5分）1. 无机材料的主要成分是______。
2. 无机材料的硬度通常比有机材料______。
4. 无机材料通常具有较高的______。
5. 陶瓷是一种______材料。
四、简答题（每题2分，共10分）1. 请简述无机材料的主要成分。
2. 请简述无机材料的硬度与有机材料的硬度之间的关系。
3. 请简述无机材料的电绝缘性能。
4. 请简述无机材料的熔点特点。
5. 请简述陶瓷材料的分类。
五、应用题（每题2分，共10分）1. 请举例说明无机材料在建筑领域的应用。
2. 请举例说明无机材料在电子领域的应用。
3. 请举例说明无机材料在能源领域的应用。
4. 请举例说明无机材料在环保领域的应用。
5. 请举例说明无机材料在生物医学领域的应用。
六、分析题（每题5分，共10分）1. 分析无机材料在现代社会中的重要性。
2. 分析无机材料在可持续发展中的作用。
七、实践操作题（每题5分，共10分）1. 设计一个实验方案，用于测试无机材料的硬度。
2. 设计一个实验方案，用于测试无机材料的电绝缘性能。
江苏工业大学考研真题—无机材料科学基础
1、(12分)蒙脱土具有片层结构，他可以提高高分子材料的阻隔性能，在蒙脱土泥浆的干燥过程中出现一种假凝固现象，假凝固时只要适当搅动，它就会变软而有一定的流动性，请你用所学的理论解释这一现象。
2、(12分)在室温下，用X-射线测得PbTiO3晶体的晶胞参数如下表：a (Å)b (Å)c (Å)α(°) β(°) γ(°)20 3.899 3.899 4.15 90 90 90（1）该晶体属于哪个晶系。
（2）已知室温下PbTiO3的密度为7978kg/m3，铅、钛、氧的原子量分别为：207.2、47.90、16.00。
根据晶胞体积求算晶胞中所含的各元素离子的数目。
（1Å＝10－10m, 啊弗加德罗常数6.022x1023）3、(10分)下图为25℃时正硅酸乙酯－水－乙醇三元相图。
已知正硅酸乙酯和水不互溶。
（1）请指出各相区的自由度、相数。
（2）在配制二氧化硅溶胶时，如果要配制水/正硅酸乙酯=30/70的均相初始溶液，需要加入多少乙醇？4、(10分)氯化铯晶体中取出最小单元如下图（a = b = c, α = β = γ = 90°）。
（1）请问这样选取是否合理？（2）晶格种包含的点阵点数目是多少？（3）请指出它属于14种Bravais.A结晶格子的那一种？5、(13分)晶体学中点阵缺陷一般分为点缺陷和线缺陷（位错）。
简述位错的基本类型和特点。
（可以用图示注解）。
6、(15分)铁电、压电功能陶瓷在很多领域都有应用。
通常用掺杂的办法形成固溶体，以改善陶瓷的性能。
请简述当多种离子形成离子型置换固溶体时，影响固溶体形成的因素。
7、(10分)汽车工业中，用渗工艺提高黑色金属材料的强度和耐磨性能。
如果将氨在高温下分解形成含氮元素的稳定蒸气压并向钢管中扩散。
请问该过程是否属于稳定扩散，解释之。
8、(15分)硼化钛材料具有很高的熔点和强度，且密度较小，在航天航空领域有很高的应用价值。
09无机材料科学基础题库(原)
……………………………………………………………………………………………………… 试卷编号 MSE09-1 拟题教研室（或教师）签名 徐协文 教研室主任签名………………………………………………………………………………………………………长沙理工大学考试试卷………………………………………………………………………………………………………课程名称（含档次）无机材料科学基础/考试 课程代号专业： 无机材料工程 层次（本部、城南）： 本部 考试方式（开、闭卷）闭一、选择题（在括号中填空相应字母）（20分）1、晶体结构中宏观对称要素的（组）集合称（ C ）。
（a ）点群，（b ）微观对称要素，（c ）对称型，（d ）空间群。
2、反尖晶石中三价阳离子的一半填在（ ）空隙中，而另（ ）填在八面体空隙中。
（a ）四面体，四分之一；（b ）变形的四面体，一半；（c ）八面体，一半；（d ）四面体，二分之一。
3、下列硅酸盐矿物属于层状结构的是（ ），属链状结构的有（ ），属岛状结构的为（ ）。
（a ）顽火辉石Mg 2[Si 2O 6]，（b ）绿宝石Be 3A l2[Si 6O 18]，（c ）镁橄榄石Mg 2[SiO 4]，（d ）K 2O ·Al 2O 3·6SiO 2，（e ）叶腊石Al 2[Si 4O 10]（OH ）2。
4、金属氧化物MO ，在还原气氛下M 与O 之比为M ：O=1.1：1，则其化学式为（ ）。
（a ）M 1.1O ，（b ）MO 0.91，（c ）MO 1.1。
5、硅酸盐熔体中，O/Si 减小时，下列变化分别是： （1）碱性氧化物含量（ ）。
（2）非桥氧（ ）。
（3）熔体粘度（ ）。
（4）析晶倾向（ ）。
（5）聚合度（ ）。
（a ）不变，（b ）降低，（c ）增加。
6、下列情况哪种情形（条件）液体在固相表面自由铺展最快（ ）。
（a ）γSV ＜νSL ，（b ）0°＜润湿角θ＜90°，（c ）θ=0°，（d ）γSV ＞γSL +γLV7、扩散字数可表达为D=261r f ，则它的物理含义可解释为（ ） （a ）宏观上扩散通量与有效质点跃过频率成正比；共 3 页第 1 页（b ）原子或空位的距离大，则扩散通量大； （c ）跃迁势垒小则扩散系数大； （d ）（a ）和（b ）。
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无机材料科学基础试卷一
一、名词解释（20分）（8*2.5分）
点群、晶子假说、正尖晶石、网络变性剂、液相独立析晶、本征扩散、二级相变、液相烧结
二、问答题（70分）
1、试写出少量MgO掺杂到A1
2O
3
中和少量YF
3
掺杂到CaF
2
中的缺陷反应方
程与对应的固溶式。
（7分）
2、试比较杨德尔方程和金斯特林格方程的优缺点及其适用条件。
（8分）
3、MoO
3和CaCO
3
反应时，反应机理受到CaCO
3
颗粒大小的影响。
当MoO
3
：
CaCO
3＝1：1，MoO
3
的粒径r
1
为0.036mm，CaCO
3
的粒径r
2
为0.13mm时，
反应是扩散控制的；而当CaCO
3：MoO
3
＝15：1，r
2
＜0.03mm时，反应
由升华控制，试解释这种现象。
（7分）
4、什么是润湿？改善润湿的方法有那些？（8分）
5、为什么等轴晶系有原始、面心、体心格子，而没有单面心格子？（4分）
6、二次再结晶与晶粒生长有何异同？生产中避免二次再结晶的方法有哪些？
（6分）
7、说明高岭石和蒙脱石的结构特点，并解释为什么蒙脱石具有膨胀性和高的阳离子交换容量，而高岭石则不具有膨胀性、阳离子交换容量也很低。
（10分）
8、相图分析（20分）
右图为生成一个三元化合物的三元相图，
（1）判断三元化合物D的性质，说明理由？
（2）标出边界曲线的温降方向
（转熔界限用双箭头）；
（3）指出无变量点的性质（E、F、G）；
（4）分析点M
1，M
2
的结晶路程；
(5) 计算M
2
点液相刚到结晶结束点和结晶结束后各相的含量。
三、计算题（10分）
在制造透明Al
2O
3
材料时，原始粉料粒度为2μm，烧结至最高温度保
温半小时，测得晶粒尺寸为
10μm，试问保温2小时，晶粒尺寸多大？为抑制晶粒生长加入0.1％MgO，此时若保温2小时，晶粒尺寸又有多大？
无机材料科学基础试卷一答案及评分标准
一、名词解释（20分）（8*2.5分）
点群、晶子假说、正尖晶石、网络变性剂、液相独立析晶、本征扩散、二级相变、液相烧结
点群：又名对称型，是指宏观晶体中对称要素的集合。
晶子假说：苏联学者列别捷夫提出晶子假说，他认为玻璃是高分散晶体（晶子）的结合体，硅酸盐玻璃的晶子的化学性质取决于玻璃的化学组成，玻璃的结构特征为微不均匀性和近程有序性。
正尖晶石；二价阳离子分布在1／8四面体空隙中，三价阳离子分布在l／2八面体空隙的尖晶石。
网络变性剂：单键强度＜250KJ/mol。
这类氧化物不能形成玻璃，但能改变网络结构，从而使玻璃性质改变。
液相独立析晶：是在转熔过程中发生的，由于冷却速度较快，被回收的晶相有可能会被新析出的固相包裹起来，使转熔过程不能继续进行，从而使液相进行另一个单独的析晶过程，就是液相独立析晶。
本征扩散：是指空位来源于晶体结构中本征热缺陷而引起质点的迁移。
二级相变：相变时两相化学势相等，其一级偏微商也相等，但二级偏微商不等的称为二级相变。
液相烧结：凡有液相参加的烧结过程称为液相烧结。
二、问答题（70分）
1、试写出少量MgO掺杂到A12O3中和少量YF3掺杂到CaF2中的缺陷反应方程与对应的固溶式。
（7分）
解：少量MgO掺杂到A12O3中缺陷反应方程及固溶式为：
，（3.5分）少量YF3掺杂到CaF2中缺陷反应方程及固溶式如下：
，（3.5分）
2、试比较杨德尔方程和金斯特林格方程的优缺点及其适用条件。
（8分）
答：杨德尔方程在反应初期具有很好的适应性，但杨氏模型中假设球形颗粒反应截面积始终不变，因而只适用反应初期转化率较低的情况。
（4分）而金氏模型中考虑在反应进程中反应截面积随反应进程变化这一事实，因而金氏方程适用范围更广，可以适合反应初、中期。
两个方程都只适用于稳定扩散的情况。
（4分）3、MoO3和CaCO3反应时，反应机理受到CaCO3颗粒大小的影响。
当MoO3 ：CaCO3＝1：
1，MoO3的粒径r1为0.036mm，CaCO3的粒径r2为0.13mm时，反应是扩散控制的；
而当CaCO3：MoO3＝15：1，r2＜0.03mm时，反应由升华控制，试解释这种现象。
（7分）
答：当MoO3的粒径r1为0.036mm，CaCO3的粒径r2为0.13mm时, CaCO3颗粒大于MoO3，由于产物层较厚，扩散阻力较大，反应由扩散控制，反应速率随着CaCO3
颗粒度减小而加速，（3.5分）当r2<r1时存在过量CaCO3，，反应由MoO3粒径升华控制，并随着MoO3粒径减小而加剧。
（3.5分）
4、什么是润湿？改善润湿的方法有那些？（8分）
答：润湿：固体与液体接触后，体系（固体+液体）的吉布斯自由能降低时，就称润湿。
（2分）
改善润湿的方法有：①降低γSL S、V 两相组成尽量接近；（1.5分）
②降低γLV在液相中加表面活性剂；（1.5分）
③提高γSV去除固体表面吸附膜；（1.5分）
④改变粗糙度。
（1.5分）
5、为什么等轴晶系有原始、面心、体心格子，而没有单面心格子？（4分）
答：因为从结构分布看，单面心格子不符合立方格子所固有的4L3的对称性。
（4分）6、二次再结晶与晶粒生长有何异同？生产中避免二次再结晶的方法有哪些？（6分）答：相同点:（1）两者推动力均为界面两侧质点的吉布斯自由能之差；（2）进行方式都是通过界面迁移。
（1分）
不同点：（1）前者是个别晶粒异常生长，后者是晶粒尺寸均匀生长；（2）前者气孔被包裹到晶粒内部，后者气孔维持在晶界交汇处。
（2分）
生产中避免二次再结晶的方法有：（1）合理选择原料的细度，提高粉料粒度的均匀性；（2）控制温度；（3）引入添加剂。
（3分）
7、说明高岭石和蒙脱石的结构特点，并解释为什么蒙脱石具有膨胀性和高的阳离子
交换容量，而高岭石则不具有膨胀性、阳离子交换容量也很低。
（10分）
答：高岭石的阳离子交换容量较小，而蒙脱石的阳离子交换容量较大。
因为高岭石是1:1型结构，离子的取代很少，单网层与单网层之间以氢键相连，氢键强于范氏键，水化阳离子不易进入层间，因此阳离子交换容量较小。
（5分）而蒙脱石是为2:1型结构，铝氧八面体层中大约1/3的Al3+被Mg2+取代，为了平衡多余的负电价，在结构单位层之间有其它阳离子进入，而且以水化阳离子的形式进人结构。
水化阳离子和硅氧四面体中O2-离子的作用力较弱，因而，这种水化阳离子在一定条件下容易被交换出来。
C轴可膨胀以及阳离子交换容量大，是蒙脱石结构上的特征。
（5分）
8、相图分析（20分）
右图为生成一个三元化合物的三元相图，
(1)判断三元化合物D的性质，说明理由？
不一致熔融三元化合物，因其组成点不在其初晶区内。
（2分）
(2)标出边界曲线的温降方向（转熔界限用双箭头）；
见图（3分）
(3)指出无变量点的性质（E、F、G）；（3分）
E ：单转熔点
F ：低共溶点
G ：单转熔点
(4)分析点M1，M2的结晶路程；（6分）
(5)计算M2点液相刚到结晶结束点和结晶结束后各相的含量。
M2点液相刚到结晶结束点时存在C、D、液相L
L%= fM2/Ff C%=（FM2/Ff）（Df/DC） D%=（FM2/Ff）（Cf/DC）（3
分）
结晶结束后存在A、D、C，各相的含量过M2点作平行线或用双线法求得，
C%=Ag A%=Ch D%=gh （3分）
四、计算题（10分）
在制造透明Al2O3材料时，原始粉料粒度为2μm，烧结至最高温度保温半小时，
测得晶粒尺寸为10μm，试问保温2小时，晶粒尺寸多大？为抑制晶粒生长加入0.1％
MgO，此时若保温2小时，晶粒尺寸又有多大？
解：（1）G2-G02=kt 102-22 =k.0.5 得k＝192
G2-22=192*2 G»20μm（4分）
(2) G3-G03=kt k=1984
G3 –8=1984*2 G»15.84μm（4分）
（注：素材和资料部分来自网络，供参考。
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