材科基期末复习题.doc

复习题：

1，氯化钠晶体结构中同种离子等距离相邻的该种离子的数目为 12 个
2，硅酸盐结构中，重复单元为[Si4O11]6-的是 双链
3，含有4根3次轴的晶体属于 立方晶系
4，晶体结构中硅氧四面体[SiO4]通过 公用顶点 的方式连接，而金红石中[TiO6]八面体不仅
可以通过公用顶点的方式连接，还可以通过 共用棱边 的方式连接
5，磁铁矿Fe3O4具有磁性，Fe2+占据八面体间隙位置，而Fe3+则占据8个八面体间隙
和8个四面体间隙
6，晶体结构中多面体相连接时，根据静电价规则，[SiO4]角顶的氧还需连接 2 个[AlO6]才
能稳定
7，高岭土具有典型的双层硅酸盐结构，其中一层为[SiO4]四面体层，另一层为 [AlO2(OH)4]
八面体 层
8，金红石结构属于 四方简单 格子的布拉维点阵形式
9，硅酸盐晶体结构中，Si—O键为 离子和共价混合键 。
10，各向异性 是一切晶体所共有的重要性质。
11，等径球无论是作面心立方紧密堆积还是作六方紧密堆积，球体的空间占有率均为 74.05% 。
12，当n个等径球构成面心立方紧密堆积时,其四面体空隙数与八面体空隙数之比为 2:1 。
13，布拉维点阵体现了晶体内部质点排列的 周期性 特征。
14，金刚石结构的空间群符号为Fd3m，F表示 面心立方 点阵。
15，很多金属晶体如锌、镁、铍等就是以六方密堆结构排列的，在这种ABABAB……的六方密堆方式中可以找出一个属于六方晶系的晶胞来，这个晶胞的a0比c0等于 2/3 。
16，钛酸钙属于立方 简单 格子的布拉维点阵型式。
17，空间点阵中面网密度 大 的面网，其面网间距亦 大 。

1，弗伦克尔缺陷是由于 热运动 而产生的缺陷
2，螺位错的位错线 平行 于滑移方向
3，研究表明，Ni2+和Co2+离子可完全置换MgO晶体中的Mg2+离子，因此可以推测NiO或
CoO可与MgO生成 连续固溶体
4，MgO与Al2O3 不可能 生成连续性固溶体
5，AlN晶格中固溶的氧含量 越低 ，热导率 越高
6，在氩氢混合气氛下烧结主晶相为金红石陶瓷时，会得到灰黑色的金红石(TiO2-x)陶瓷，随
着氢气分压的升高，该陶瓷的密度 变小

1，硅酸盐熔体是 不同聚合程度的各种聚合物 的混合物
2，在硅酸盐熔体中，当O/Si增高时，桥氧数目的变化是 降低
3，在RO-SiO2熔体中，若RO的mol﹪固定不变，一般熔体粘度随R2+离子半径增大而 降
低
4，与玻璃形成温度Tg相对应的粘度为 1012~1013 Pa.s
5，气体通过玻璃的渗透率随玻璃中 网络形成离子 含量的增加而降低
6，Na2O.1/3Al2O3.2SiO2的玻璃结构中，Al3+可视为 网络形成离子 来计算玻璃结构参数
7，在T-T-T图中，由于结晶驱动力随温度降低而增加，而原子迁移率随温度降低而降低，
从而造成3T曲线弯曲而出现头部突出点，3T曲线对应了析出10-6体积分数晶体时所需
的 最短时间

1，离子晶体通常借助表面离子的极化变形和位移重排降低表面能，因此，下列三种离子晶
体的表面能大小顺序为 PbF2 < PbI2 < CaF2
2，离子晶体表面离子位移重排的程度主要取决于 离子极化性能
3，对于具有FCC结构的晶体，真空中各晶面的表面能大小具有如下关系 fcc (110) >fcc (100)
>fcc (111)
4，在固液两相接触式，为了使液相相对固相润湿，在固气(γsv)、液气(γlv)界面张力不变
时，必须使固液界面张力(γsl) 降低
5，蒙脱石荷电的主要原因是 铝氧八面体层中的同晶置换
6，伊利石荷电的主要原因是 硅氧四面体层中的同晶置换
7，粘土颗粒吸附同价阳离子的结合水量随离子半径的增大而 减少
8，粘土泥浆胶溶的条件之一是必须是介质呈 碱性

1，水型物质在固态熔融成液态是，其体积发生 收缩 现象
2，在不可逆多晶转变的单元相图中，其特点是 晶型转变温度高于两个晶相的熔点
3，在常温常压下，100克水中加入10克食盐和10克蔗糖，经过充分搅拌溶解后，体系中
存在几个相 1个
4，在具有一个一致熔化合物的二元相图中，其化合物的组成点在 其相应液相线的组成范围
内
5，在A-B二元系统相图中，当存在某个化合物AmBn时，则在A-B二元系统相图中 不一
定有 与化合物AmBn平衡的液相线
6，在具有一个固相分解二元化合物的三元系统相图中，存在3个三元无变量点，在该三元
相图进行冷却析晶时，析晶结束点可以是这3个三元无变量点中的其中 2个
7，在三元系统相图中某个配料组成点的冷却析晶过程中，液相和固相的总相数是由 相律 来
确定

1，在离子型化合物中晶粒内部扩散系数Db，晶界区域扩散系数Dg和表面区域扩散系数Ds
之间的关系应为 Ds > Dg > Db
2，在UO2+x萤石结构晶体中，O2-的扩散是按 亚间隙 机制进行的
3，在通过玻璃转变区域时，急冷的玻璃种网络变体的扩散系数，一般 高于 相同组成但充
分退火的玻璃中的扩散系数
4，F-在CaF2晶体中的扩散机制为 间隙
5，按间隙机制进行扩散的是 UO2中阴离子的扩散
6，由扩散系数的一般表达式 D=D0exp(-Q/RT)可知，随着温度的升高，扩散活化能Q会 不
变
7，随着不同材料熔点的逐渐升高，其扩散的活化能常常会 变大
8，一般而言，高价阳离子的引入可造成晶格中出现阳离子空位并产生晶格畸变，从而使阳
离子扩散系数 增大

1，在反应温度下，当固相反应的，某一相发生晶型转变时，反应速度会 加快
2，金斯特林格方程采用的反应截面模型为 球壳
3，杨德尔方程适用于 反应初期
4，减小反应物颗粒的半径，会 加快 固相反应速率
5，固相反应中的转化率定义为参与反应的反应物在反应过程中被反应了的 体积分数。

1，液固相变时，非均匀成核位垒与接触角θ有关，当 θ=90°时，非均匀成核位垒比均匀
成核位垒降低一半
2，在相变过程中当发生一级相变时，伴随着相变过程有 相变热的产生
3，发生马氏体转变时，在热力学和动力学上都有其特点，下列特征中不属于马氏体转变特
征的是 (B)
A 存在习性平面 B 有特定的相变温度 C 无扩散性 D 相变速度非常迅速
4，在熔体析晶相变时，存在临界晶核半径，在析晶相变过程中临界晶核半径越小，则析晶
相变过程 越容易进行
5，在熔体冷却析晶相变过程中发生均匀成核时，均匀成核速率的大小除了受核化位垒影响
外，还取决于 质点扩散速率
6，熔体的冷却析晶相变，主要通过成核、晶体生长等二个过程来实现，成核速率和晶体生
长速率都与过冷度△T有关，只有在一定的过冷度下才能有最大的成核和生长速率。与
晶体生长速率曲线的峰值相比，成核速率曲线的峰值一般位于 较大过冷度△T处
7，熔体的冷却析晶相变，主要通过成核、晶体生长等二个过程实现，成核速率与晶体生长
速率两曲线的重叠区通常称为“析晶区”。当析晶热处理温度设在“析晶区”中较低的过
冷度△T处，其析晶现象 晶粒少而粗

1，烧结的目的是把粉状物料转变为致密体，烧结过程是一种 物理过程
2，在烧结模型中，对于中心距离可以缩短的双球烧结模型，其颈部生长速率x/r和烧结收
缩率△L/L0之间的关系为 平方
3，在材料的烧结过程中，凡是有液相存在的烧结过程就称之为液相烧结。这个说法 错误
4，在材料的烧结过程中，当体系中有少量液相存在，并且θLS >90°、C=0，该烧结过程中
的传质方式是 扩散传质
5，在材料的烧结过程中，不会发生晶粒生长的烧结阶段是 烧结初期
6，在固相烧结中，当发生蒸发-凝聚传质的烧结过程时，其颗粒接触面积颈部生长速率为
-2/3t1/3
7, 在材料的烧结过程中，当物质的传质过程机理以扩散方式进行烧结时，其坯体的收缩率
为 △L/L=Kr-6/5t3/5
8，在材料的烧结过程中，到烧结的中后期晶粒要逐渐长大，这种晶粒生长过程是平均晶粒
尺寸在不改变其分布的情况下，连续长大的过程，这种晶粒长大属于 晶界移动的结果
9，在材料的烧结过程发生二次再结晶时，表现出来的特征是 少数晶粒的异常长大
10，在材料的烧结过程中，晶粒的正常生长过程中存在一个极限尺寸D1，这个极限尺寸的
存在是由于 夹杂物和气孔等对晶界移动的牵制

1，CaO加到ZrO2中生成固溶体。在1600摄氏度，该固溶体具有萤石结构，属立方晶系。经X射线分析测定，当1mol ZrO2结构中溶入0.15 mol CaO时，晶胞参数a=0.513nm，实验测定的密度值为D=5.477g/cm3。通过计算和分析说明这种固溶体的类型(其中原子质量分别为Zr:91.22，Ca:40.08，O:16.0)
答：对于CaO-ZrO2固溶体，可以写出两个固溶方程：
（1）
（2）
已知萤石结构中每个晶胞应有4个阳离子和8个阴离子。
当0.15mol CaO溶入1 mol ZrO2结构中时，如按缺陷反应方程（1）形成氧离子空位型固溶体，则固溶式可表示为Zr0.85Ca0.15O1.85。
晶胞质量为：
= 75.18×10-23g
晶胞体积为：V=a3=(0.513×10-7)3=135.1×10-24cm3
密度为： D0=
和实验值D＝5.477g／cm3相比，差0.087g／cm3。
当0.15mol CaO溶入1 mol ZrO2结构中如按缺陷反应方程（2）形成钙填隙型固溶体，则固溶式可表示为Zr0.925Ca0.15O2。
晶胞质量为：81.28×10-23g
晶胞体积为：V=a3=(0.513×10-7)3=135.1×10-24cm3
密度为： D0=
和实验值D＝5.477g／cm3相比，差0.539g／cm3。
说明在1600℃时，固溶式Zr0.85Ca0.15O1.85更合理，即形成空位型固溶体。

2，某NiO样品在氧化气氛中，部分Ni2+被氧化成Ni3+，最后获得的组成为Ni0.97O，试写出其缺陷反应方程式并计算该晶体中Ni3+与Ni2+的离子数之比。
3，非化学计量化合物的缺陷浓度与周围气氛的性质、压力大小相关，如果增大周围氧气的分压，非化学计量化合物Fe1-xO及Zn1+xO的密度将增大还是减小？为什么？
答：氧气分压增大Fe1-xO密度减小，Zn1+xO的密度也会减小。因为Fe1-xO及Zn1+xO分别为阳离子空位及阳离子填隙型，当氧分压增大时，Fe1-xO非化学计量化合物的阳离子空位浓度增加，故密度减小；Zn1+xO非化学计量化合物的阳离子填隙也会随之减小，故密度也随之减小。
4，简述玻璃形成的结晶化学条件
答：①键强：玻璃网络形成体，单键强>335kJ/mol，这类氧化物可以单独形成玻璃。网络变形体，单键强<250kJ/mol，这类氧化物可以改变网络结构与性能。网络中间体是键强介于以上两类之间的氧化物。
②键型：形成玻璃必须具有极性共价键或金属共价键
5，长石和镁橄榄石的熔体哪一种更易形成玻璃？说明原因
答：长石。因为镁橄榄石为岛状结构，不易形成大的阴离子团，熔体冷却时粘度小，容易析晶；而长石为架状结构，容易形成大的阴离子团，熔体粘度大，冷却时质点迁移受阻，故不易析晶而容易形成玻璃。

6，试根据高岭土、伊利土、蒙脱土三种粘土矿物的晶体结构分析，比较三者在阳离子交换能力上的差别？为什么阳离子交换容量波动在一个范围而不是定值？
答:高岭土由硅-氧四面体与铝-氧八面体的1:1堆积而成，层间由氢键结合，同晶置换很少，主要是破键出现部分阳离子交换。伊利土与蒙脱土都是上下硅-氧四面体，中间铝-氧八面体堆积成2:1的三层型，伊利层间结合力较强，只有四面体中Al3+取代Si4+，为平衡电荷层间由K+处于上下四面体的六节环，层间结合力较强。而蒙脱土八面体中有1/3的Al3+被Mg2+取代而平衡电荷，层间由其它水化阳离子进入，层间结合力最弱。因此三种土的阳离子交换容量 蒙脱土 > 伊利土 > 高岭土
粘土阳离子交换容量除了与矿物组成有关，还与粘土细度、含腐殖质量、交换浓度、溶液的pH值等众多因素有关，因此没有定值，而是波动在一个范围。
7，改善固/液界面的润湿有哪些放法？
答：改善固/液界面润湿主要取决于固-液、液-气之间表面张力的相对大小，通过调节固液组成，使固-液之间组成接近；改变固体表面粗糙度，当润湿角θ<90°,粗糙度大，有利于润湿，当θ>90°，粗糙度大，不利于润湿；此外，清洗固体表面等都能够改善固-液界面润湿。
8，泥浆胶溶应具备哪些条件？为什么？
答：①泥浆呈碱性，因为在碱性介质中粘土边面与板面均带负电，增加颗粒间排斥力
②一价阳离子交换原来吸附的阳离子，因为一价阳离子ξ-电位高，增加排斥力
③阴离子作用。阴离子与原土中钙，镁离子形成络合物，使一价离子交换彻底。聚合阴
离子使ξ-电位升高，有利泥浆稀释。
9，根据CaO-SiO2系统相图与Al2O3-SiO2系统相图的特点，说明在硅砖的生产中可以采用CaO作为矿化机，而Al2O3则是硅砖生产中的有害杂质。
10，若由MgO和Al2O3球形颗粒之间的反应生成MgAl2O4是通过产物层的扩散进行的。若在1300摄氏度时，DAl>DMg，O2-基本不动，那么哪一种离子的扩散控制着MgAl2O4的生成？
答：①MgO和Al2O3反应形成MgAl2O4的动力学过程有扩散控制
②动力学过程由扩散快的离子扩散控制
③由于DAl>DMg，所以反应由Al3+的扩散控制
11，如果要合成镁铝尖晶石，可以选择的原料有MgCO3、Mg(OH)2、MgO、Al2O3、Al2O3.3H2O、γ-Al2O3、α-Al2O3，从提高反应速率的角度出发，选择什么原料最好？
答：①MgCO3、γ-Al2O3
②MgCO3分解反应形成活性MgO的晶体结构，MgO晶体缺陷与反应活性的关系
③γ-Al2O3和α-Al2O3的相变；海德尔定律
12，在恒定源条件下820摄氏度时，钢经1h的渗碳，可得到一定厚度的表面渗碳层，若在同样条件下，要得到2倍厚度的渗碳层需要几个小时？
答：设表面渗碳厚度为X，则：X=Kt11/2，2X=Kt21/2；t2=4h
13,何为相变过程中的亚稳区？
14，何为晶粒生长于二次再结晶？简述造成二次再结晶的原因和防止二次再结晶的方法
15，固相烧结与液相烧结的主要传质方式有哪些？发生传质的原因或条件
16，晶粒生长时在烧结的中后期进行的。这个说法是否正确？为什么？
17，相图分析
A-B-C三元相图如图所示
1. 判断化合物N(AmBn)的性质
2. 标出边界曲线的温降方向及性质
3. 指出无变量点的性质，并说明在无变点温度下系统所发生的相变化
分析点1、点2、点3的结晶路程（表明液固相组成点的变化及各阶段的相变化）

1，MgO具有NaCl结构，根据O2-半径为0.132nm和Mg2+半径为0.080nm，计算MgO晶体的离子空间利用率及密度。
2，MgO的密度是3.58g/cm3，其晶格参数0.42nm，计算单位晶胞MgO的肖特基缺陷数。
3，一种用于制造灯泡的苏打-石灰-石英玻璃的脆性点是520℃，软化点是695℃，计算这种玻璃的熔融温度范围和正常温度范围。
4，具有面心立方晶格的晶体，其(110),(100),(111)面上表面原子密度分别为0.555,0.785,0.907，试通过计算说明哪一晶面上固-气表面能将是最低的，为什么？
5，已知MgO多晶材料中Mg2+离子本征扩散系数(Din)和非本征扩散系数(Dex)由下式给出：
Din=0.249exp(-)cm2/s，Dex=1.2×10-6exp(-)cm2/s
(1)分别求出25℃和1000℃时，Mg2+的Din和Dex
(2)试求在Mg2+的lnD-1/T图中，由非本征扩散转变为本征扩散的转折点温度？
(3)若欲使Mg2+在MgO中的扩散直至MgO熔点2800℃时仍是非本征扩散，试求三价杂质；izi应有什么样的浓度？
6，金属铝为面心立方结构，已知铝的相对原子质量为26.97，其原子半径为0.143nm，求铝晶体的晶胞参数和金属铝的体积密度
晶胞参数a=2r=0.405nm ρ==2.969g/cm3
7，MgO具有NaCl型结构，已知镁离子的半径为0.072nm，阳离子的半径为0.140nm，求：(1)氧化镁的晶格常数？(2)氧化镁的密度？
a=2(rMg+r0)=0.424nm ρ==3.51g/cm3
8，已知金刚石晶胞中最邻近的C原子间距为0.1544nm，试求金刚石的晶胞参数
面心立方结构，空间群为Fd3m，晶胞中有8个碳原子。碳原子位于面心立方格子的所有结点位置和集体分布在立方体内的四个小立方体的中心，所以最邻近的两个C原子在体对角线上，时角顶位置的C原子与体对角线1/4处的C原子之间。则：
a=b=c=0.3566nm α=β=γ=90°
9.相图分析
A-B-C三元相图如下图所示
4. 在图中画出副三角，并写出副三角个数。指出D1、D2、D3、D4哪几个是二元哪几个是三元化合物，以及是否是一致熔化合物。(8分)
5. 标出边界曲线的温降方向及性质。（6分）
6. 指出无变量点E、F、G、H的性质，并说明在无变量点温度下系统所发生的相变化。（4分）
7. 分析配料点处于1点的结晶路程（表明液固相组成点的变化及各阶段的相变化）。（7分）