1、 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（ ）。（ 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
2、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 Mg2Si2O6，（ b）绿宝石 Be3Al2Si6O18，（ c）镁橄榄石 Mg2SiO4，（ d） K2O Al2O3 6SiO2，（ e）叶腊石 Al2Si4O10（ 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） M1.1O，（ b） MO0.91，（ c） MO1.1。 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（
3、）。 （ 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） SV SL，（ b） 0润湿角 90，（ c） =0，（ d） SV SL+LV 7、扩散字数可表达为 D= 261 rf ，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）。 8、粘土的带电性与介质的 pH 值有关，在酸性介质 中，边面常（ ）电荷，在碱性介质中边面带（ ）电荷。（ a）
4、+2，（ b） 2，（ c） +1，（ d） 1 9、非均态成核时，成核势垒与润湿角又有关，当为（ ）时， f（） = 21 。 （ a） 180 ,（ b） 90 ,（ c） 0，（ d） 0。 10、下列哪种传质方式（ ），在烧结过程中对材料的致密度改变最小。 （ a）晶格扩散，（ b）表面扩散，（ c）流动传质，（ d）蒸发 凝聚。 二、填空（ 20 分） 1、晶体热缺陷的形式有 和 两类，其浓度随温度变化的关系式为 。 2、写出下列缺陷方程式（选做一个方程，每个方程写两种可能性） MgOOAl 32 ； YF3 2CaF 3、 Na2O 2SiO2 玻璃的四个结构参数为 R= 、 、
5、和 。 4、润湿角 90时，固体表面粗糙度大，则表面接触角 n ，对润湿 性的影响是 。 5、晶体生长速 率可表述为2oV RTHB T，就是说晶体生长速率与过程参数 呈线性关系。 6、粘土带电的主要原因有 、 和 。 7、液相烧结的典型传质机理有 与 两种形式。 三、问答与计算（ 40 分） 1、简述扩散、相变、固相反应与烧结推动力的具体表现形式。 2、简述非计量化合物与固溶体的异同。 3、 Al2O3+SiO2 3Al2O3 2SiO2 为扩散控制的固相反应，若活化能E=210kJ/mol， 1400下反应 1h反应完成 10%，求 1500反应 4h反应速度（已知 1（ 1 G） 1/3
6、2=kt， k=A exp（ E/RT）。 共 3 页第 2 页 四、（ 1， 2 题中选做一题）（ 20）分 1、图例（相图）说明低共熔点与转熔点的异同。 2、如图示，分析熔体 M 的析晶过程，并做说明。 共 3 页第 3 页 试卷编号 MSE09-2 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 、名词解释（ 20 分） 1、非化学计量化合物： 2、无规则网络学说： 3、非均态成核： 4、固相烧结： 5、二级相变： 二、填空（ 2
7、0 分） 1、稳定的晶体结构中，阳离子周围形成一个 多面体，阳离子的配位数（ CN）取决于 。根据不同的 CN，从几何关系可计算出 +/ 值的上、下限。 2、粘土粒子周围的定向水分子层称之为 水，而层内的 OH 可视作 。 3、等径球体密堆方式有 和 两种，前者对应的结构为 ，后者对应于 结构。 4、写出缺陷方程式 TiO2 32OAL （两个方程） 5、熔体是不同聚合度的 的混合物，其 、 和 随溶体的组成和温度而变化。 6、析晶的推动力是 ，均态成核时， Gk= ，相当 于 。（ 2 分） 共 3 页第 1 页 7、固相反应包括 和反应两个过程。 三、问题与计算（ 40 分） 1、简述硅酸
8、晶体的结构分类特点，并写出 O/Si的值。 2、以晶体与玻璃为例，说明无机材料的组成、结构与性能之间的简要关系。 3、已知熔体的密度 d=2200kg/m3，表面张力为 D=0.29N/m，大气压力是 1.01105Pa。求在熔体深处 20cm，形成 =5 10 8m的小气泡时，气泡内的最小压力值。 四、（ 二题中任选一题）（ 20 分） 1、如图 (1)示，为三元系统化合物相图。 (补考时不做 ) （ 1）说明化合物 D1、 D2、 D3和 D4的性质。 （ 2）分析 E、 F、 G 及 H 点的性质；写出相变方程。 （ 3）分析熔体 1 的析晶过程。 图（ 1） 2、如图 (2)示， （
9、1）完成相图。 共 3 页第 2 页 （ 2）分析熔体 M 的析晶过程。 （ 3）分析讨论穿相区现象。 图（ 2） 共 3 页第 3 页 试卷编号 MSE09-3 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 1、比较高岭石与蒙脱石结构与特性异同。（ 7 分） 2、写出形成连续固溶体的条件。（ 8 分） 3、写出 Fick 定律的表达式，并说明什么是非稳定扩散。（ 10 分） 4、解释下列现象：在 H+粘土中引入 Ca（ OH） 2，开始在
10、水系统中出现絮凝，随着 Ca（ OH） 2引入量的增加，相继又解凝和再次絮凝。（ 10 分） 5、比较无规则网络学说和晶子学说的异同。（ 10 分） 6、计算 Na2O CaO Al2O3 2SiO2和 Na2O Al2O3 2SiO2的玻璃结构参数。（ 10 分） 7、在 CaF2 中引入 0.2mol 分数的 YF3，测得晶胞参数 ao=0.55nm，固溶体密度d=3.64g/cm3；已知 MY=88.90， MCa=40.08， MF=19.00。试计算说明形成固溶体的类型。（ 10 分） 8、讨论烧结助剂对材料烧结的作用。（ 10 分） 9、分析液 -固相变的推动力。（ 5 分） 10
11、、（ 10、 11 中选做一题）（ 20 分） 图例说明低共熔点与转熔点的异同。 11、如下图示的三元相图： （ 1）说明化合物 D1、 D2、 D3、 D4 的性质。 （ 2）分析 E、 F、 G 与 H 点的性质并写出相平衡方程。 （ 3）分析熔体 2 的析晶过程。 共 2 页第 1 页 共 2 页第 2 页 试卷编号 MSE09-4 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 I、选择题 （ 20 分） 1、晶体结构中一切对称要素的
12、集合称为（ ）。（ a）对称型，（ b）点群，（ c）微观对称要素的集合，（ d）空间群。 2、金红石晶体中，所有 O2 作稍有变形的六方密堆， Ti4+填充了（ ） （ a）全部四面体空隙 ,（ b）全部八面体空隙 ,（ c）四面体空隙的半数 ,（ d）八面体空隙的半数。 3、下列硅酸盐矿物质属于层状结构的是（ ），属链状结构的是（ ），属于岛状结构的是（ ） （ a）顽火辉石 Mg2Si2O6，（ b）绿宝石 Be3Al2Si6O18，（ c）镁橄榄石 Mg2SiO4，（ d）石英 SiO2，（ e）叶腊石 Al2Si4O10（ OH） 2 4、若有一个变价金属氧化物 XO，在还原气氛下形
13、成阴 离子缺位型非化学计量化合物，金属元素 X 和氧原子数之比为 X： O=1.1： 1，则其化学式应为（ ） （ a） X1.1O，（ b） XO0.90，（ c） XO0.91，（ d） XO1.1 5、在硅酸盐熔体中，当 R=O/Si 增高时，相应熔体组成和性质的变化是： （ 1）熔体中碱性氧化物含量（ ）。 （ 2）非桥氧百分数（ ）。 （ 3）低聚物数量（ ）。 （ 4）熔体粘度（ ）。 （ 5）熔体析晶倾向（ ）。 （ a）不变，（ b）降低，（ c）升高 6、在固 -液两相接触时，为了使液相对固相润湿。 在固 -气（ SV）、液 -气（LV）界面张力不变时，必须使液 -固（ LS
14、）界面张力（ ）。 （ a） LS= SV，（ b）降低，（ c）升高 7、在 UO2 晶体中， O2的扩散是按（ ）机制进行的。 （ a）掺杂点缺陷，（ b）空位， （ c）间隙 8、粘土的两性电荷与介质的 pH 值有关，当高岭在酸性介质中边面带（ ）电荷。在碱笥介质中边面带（ ）电荷。 共 3 页第 3 页 （ a） +1，（ b） 1，（ c） +2，（ d） 2，（ e） 0 9、液 -固相变时，非均匀 成核位垒与接触角有关。当为（ ）时，核化方垒下降一半。 （ a） =0，（ b） =45，（ c） =90，（ d） =180 10、在烧结过程中，只改变气孔形状而不引起坯体致密化的传
15、质方式有（ ） （ a）晶格扩散，（ b）表面扩散，（ c）晶界扩散，（ d）流动传质，（ e）颗粒重排，（ f）蒸发 -凝聚，（ g）非本征扩散 II、填空 （ 20分） 1、晶体的热缺陷有 和 两类。热缺陷浓度与温度的关系式为 。 2、试写出下列反应的缺陷方程： NiO 32OCr MnO2 32OFe 3、斜长石 Na（ AlSi3O8）与钙长石 Ca（ Al2Si2O8）可以形成 型固溶体，其中 和 可以 相互取代。 4、 Na2O CaO Al2O3 2SiO2 玻璃的四个结构参数为 、 、 和 。 5、在均匀成核时，晶核形成速率 Iv由 和 两项决定。 6、在 1000的 Al2O
16、3 基片上涂有银浆，若保温时间由 1h增强到 3h，银层渗透深度将由原来 1mm 增加到 mm。 7、粘土荷电原因主要由 、 和 引起的。 8、属于固相烧结的典型传质有 和 两种，液相烧结的典型传质有 和 。这四种传质颈增长 x/r 与烧结时间关系分别为 、 、 和 。 9、固相反应中最重要的一类是 反应，举一实例是 。 III、名词解释 （ 20 分） 1、非化学计量化合 物 2、同质多晶与类质同晶 3、热力学热函数 4、杨德尔方程 IV、问答与计算 （ 40分） 1、试简述形成连续置换型固溶体的条件是什么？ 2、已知某晶体的多晶转变式为 (相、相 )，转变的 GV= 418J/mol，900时为 2090J/mol，并假设 GV与温度之间呈线性关系。试计算（ a） 1025（ b） 850时的临界半径 rk 和 GV。 3、为了促进 Al2O3 材料的致密化，当加入 0.002 0.005molMgO 作烧结助剂，其 共 3 页第 2 页
