1、自主整理资料 qq877466156 版权所有 请不要外传 中国科学技术大学 2010 年硕士学位研究生入学考试试题参考答案 （材料科学基础） 一 、 单项选择题 1、 C *玻璃淬火时表面降温快先定型，之后内部继续冷却并收缩因而 牵拉着表面使表面受到压应力。 2、 B *裂纹拓展时释放弹性应变能用来形成新的裂纹表面，所以当然要大于表面能了（详见清华版材料物理性能 p33#以下用 “ 清物 ” 代表此书 ） 3、 B 4、 B *体积膨胀是由 于非简谐振动引起的不对称力使质点平衡位置移动，质点平均距离增大 ，简谐振动不引起体积膨胀。 （详见清物 p97） 5、 B 6、 B *常见物质硬度比较
2、：金刚石 SiCAl2O3SiO2。 7、 B 8、 A 9、 B 10、 B *热导率受化学组成等因素的影响，质点原子质量越小，密度越小，杨氏模量 E越大，德拜温度高，热导率大， Be 原子质量比 Zr 小 ，所以 BeO 热导率 大 。 （ 详 见清物p113、 p116） 11、 B 12、 C *根据公式 = （ ） m， 敏感系数 m 越小，屈服应力 越小，越容易屈服。 13、 C 14、 C 15、 C *抗热应力损伤因子 R = E22(1;)。 E：弹性模量， ：表面能。 16、 B *柔度 = P，：形变量， P：载荷，柔度大即 同样载荷下更容易变形，单向压缩要比扭转难变形因
3、而柔度小。 （见清物 p50） 17、 B 18、 B *相同体积的材料，气孔率高的密度小、质量小、热容小。 19、 C *表面热传递系数小热量不易散失，则材料表面与内部温度均匀，热稳定性好。 20、 B 自主整理资料 qq877466156 版权所有 请不要外传 二 、 三、 （ 1） X 射线衍射实验，电子显微分析。 （ 2） L1、 L2 、 L4、 P。 （ 3） 金刚石立方晶体结构， 石墨晶体六边形层状结构， 石墨烯单原子层二维晶体结构， C60。 （ 4） 立方、 面心立方结构、 6/6。 四、 （ 1）不可以 （ 2） II 型 TiO2 的密度大， 根据 Clapeyron(克
4、拉贝龙 )方程： = ， 从 II 型 TiO2到金红石 ，两相共存线的斜率 0 0 金红石 五、 （ 1） 1840， 是 （ 2） 多晶转变 ： L 1727 共晶转变： L 1670 TiO2 + Al2TiO5 （ 3） 当两者形成固溶体时 ， 由于 Al2O3中的 原子加入到 TiO2， 使 TiO2得晶体结构遭到破坏， 晶格内发生点阵畸变，导致体系能量增大，稳定性降低 ，熔点降低 。 （ 4） Al2O3 TiO2 2AlTi + V0 + 3Oo *关于缺陷平衡方程式的书写，建议参考武汉理工版材科基 p97-99， p149-159 六、 （ 1） Al2O3与 TiO2液相区分
5、界线 ， L SiO2+Al2O3 （ 2）三元共晶点。 （ 3） Al2O3 *由 Mul 的化学式 Al6Si2O13得，其中 Al2O3与 SiO2的比为 3:2，故 Mul 成分点与 Al2O3和 SiO2点 的 距离 比 为 2:3， (成分点距哪点越近，那个点代表的成分就越多 )。 七 、 （ 1）根据 Griffith 微裂纹理论，实际材料中存在微裂纹，当受到应力时，这些微裂纹自主整理资料 qq877466156 版权所有 请不要外传 处会产生应力集中导致裂纹扩展，因而材料断裂强要低于理论断裂强度。 （ 2）强度提高措施：微晶，提高密度和纯度，对材料预加应力，各种增韧 。 八、
6、（ 1）根据公式： (， )= (;24) = 24 由题： 14 = 1 4Dt=1 = 14 = 4.1710;5/ （ 2）根据公式： D=P = = 8.3410 九、 *详 见北工大版材料科学基础 p85-86。 十、 1、 多晶硅（太阳能电池材料） ， 制备：气相沉积法（用 SiH4 +H2制膜） 2、 Li2Mn2O4（锂电极材料），制备：固相法（ Li2CO3与 MnO2按 1:4 混合，分段加热焙烧） 自主整理资料 qq877466156 版权所有 请不要外传 中国科学技术大学 2011 年硕士学位研究生入学考试试题参考答案 （材料科学基础） 一、判断题 1、 F *人工制备
7、的准晶体有五次对称轴。 2、 F *石墨晶体 层与层之间由范德华力连接。 3、 F 4、 F *氢气 可穿过 （粒子半径超小） 。 5、 T 6、 F 7、 F *主要通过晶格振动导热。 8、 F 9、 T 10、 T 二、名词解释 1、晶格滑移：晶体的一部分相对于另一部分发生的平移滑动。 2、霍尔效应：沿式样 x 轴方向通入电流， Z 轴方向加一磁场，那么在 Y 轴方向将产生一电场，这一现象称为霍尔效应。 3、铁电体：在一定温度范围内含有能自发极化，并且极化方向可随外加电场作可逆转动的晶体。 4、反铁磁性：指由于交换作用为负值，电子自旋反向平行排列，在同一子晶格中有自发磁化强度，电子磁距是同
8、向排列，在不同晶格中， 电子磁距反向排列， 两个子晶格中自发磁化强度大小相同，方向相反，整个晶体磁化率接近于 0。 5、热稳定性：指材料承受温度急剧变化而不致破坏的能力。 三、 1、 1） 2710、 2899 2） Css、 Tss、 Mss 3） 1-CaZr4O9， 2-Ca6Zr19O14， O-CaZrO3， C-CaZrO3 4） C-CaZrO3 O-CaZrO3 5）共晶反应， L C-CaZrO3+CaOss 6）包析反应， 产物是 2-Ca6Zr19O14 自主整理资料 qq877466156 版权所有 请不要外传 7）在 1140-1236， 将 CaO 与 ZrO2按照
9、质量比 2:8 混合均匀，升温到 1236以上，保温，然后缓慢降温到 1236， 1200 以后快速降温， 防止 1-CaZr4O9 分解。 8） x mol， CaO ZrO2 CaZr +Oo+ Vo x mol x mol 2、 *作点阵示意图即找出整个结构中占据相同位置且具有相同环境的点。（ 详见北工大版材科基 p25） 3、 4、 答：利用多晶多相陶瓷的某些成分在不同温度的相变， 达到增韧德效果， 统称为相变增韧。 （ 1） 在裂尖相变引起的体积膨胀造成的应力本身就有闭合裂尖的作用。 （ 2） 裂尖的断裂能量有一部分被用于诱发相变了。 （ 3） 裂纹尖端区的膨胀受到周围基体材料的反作
10、用， 因此颗粒受到压应力， 当裂尖扩展到颗粒上时， 这种压应力对裂尖的扩展也有阻碍作用。 自主整理资料 qq877466156 版权所有 请不要外传 5、 要点一： Co1;xO 中 Co 的扩散为空位机制， Co1;xO中 Co 空位缺陷浓度 VCo 越高， Co 的扩散系数越大。 要点二：根据 Co1;xO的非化学计量缺陷反应 12O2(g)= Oo +VCo + 2h K = OoVCo h2O21/2 Oo基本为常数（ *因为量比较大所以反应对它的影响小）， 又由电中性条件 VCo =2h。 于是 VCo O21/6 要点三： 所以， Co1 XO 中 Co 的扩散系数 D 随气氛氧分
11、压得升高而增大。 6、 要点一： 在无其他应力场影响的条件， 物质扩散的驱动力是化学位（ 或化学势） 梯度， 即物质扩散总沿着化学位降低的方向进行。 要点二：假定物质 i 沿 x 方向扩散， x 除 i 的浓度为 ，则 i 沿 x 方向的扩散通量， = 式中 为物质 i 的迁移率， 即单位扩散驱动力作用下物质 i 粒子的迁移速率； 为物质 i 在沿 x 方向的化学势梯度。 要点三： 物质 i 的化学势： = 0+ = 0+ () 所以， = = (1+) 要点四： 所以， 当 (1+ ) 0时，发生下坡扩散；当 (1 +) n玻璃 （结构疏松的 n 小） 自主整理资料 qq877466156
12、版权所有 请不要外传 三、填空题（每空 1 分，共 15 分） 【 1】、【 2】：空位机制、间隙机制和填隙机制中的任何 2 种均可。 【 3】立方； 【 4】面心立方； 【 5】 -【 8】： （ 000）（ 12 12 0）（ 12 0 12）（ 0 12 12） ， 【 9】 -【 12】： （ 12 0 0）（ 0 12 0）（ 0 0 12）（ 12 12 12） ； 【 13】立方紧密（或 ABCABC 或 A1）； 【 14】八面体； 【 15】面心立方。 四、 问答题（总分 40 分） 1、（ 7 分） *见 2011 年第三、 6 题。 2、（ 8 分） *见 2011 年第
13、三、 5 题。 3、（ 15 分）答： 零电阻效应（ 2 分）， Meissner 效应（完全抗磁性）（ 2分），和 Josephson 效应（ 1 分）； 测量电阻 -温度曲线以验证零电阻效应（ 5 分），测量磁化率 -温度曲线以证明 Meissner效应（ 5 分）。 4、 （画出每个晶面给 2 分） 五、相图题（共 45 分） 1、（ 15 分）参考答案（各 5 分） （ 1）不可以，只有当氧分压大于 1.7 大气压是，才能够稳定存在。 （ 2） PbO2的相对密度大， 根据 Clapeyron(克拉贝龙 )方程： = ， 从 II 型 PbO2到自主整理资料 qq877466156 版
14、权所有 请不要外传 Pb12O19，两相共存线的斜率 0 0 Pb12O19 （ 3）不可以，当 PbO2与 Pb3O4共加热时，会生成 Pb12O19。 2、（ 30 分）参考答案 （ 1）（ 5 分）相与相，共 2 各固相，相（约 540-740），相（约 740-840）。 （ 2）（ 10 分） 575-610，将 SiO3与 PbO 按照摩尔比 3:2 混合均匀，升温到 610以上，保温，然后缓慢降温到 610以下， 600以后快速降温，防止 3Bi2O3:2PbO分解。 （ 3）（ 15 分）先后经过液相、液相 +二相区、 +二相区、 +6:1 二相区、 6:1+3：2 二相区、
15、6:1+4:5 二相区。 725， 包晶反应： L+ = 690， 共析反应： = +6Bi2O3:PbO 610 ，包析反应： +6Bi2O3:PbO= 3Bi2O3:2PbO 575 ，共析反应： 3Bi2O3:2PbO= 6Bi2O3:PbO4Bi2O3:5PbO 六、 *见 2010 年 第十题 。 自主整理资料 qq877466156 版权所有 请不要外传 中国科学技术大学 2013 年硕士学位研究生入学考试试题参考答案 （材料科学基础） 一、单项选择题（共 30 分，每题 2 分） 1.C 2.C 3.B 4.C *倍频晶体具有光学倍频效应，即使光的波长变短频率提高。 5.C *玻
16、璃是介稳态的，含有过剩的内能，有通过析晶降低内能的倾向。晶化后的玻璃由于晶界的散射和反射，透光率降低。（可参考北工大材科基 p68 及清物 p141-143） 6.A 7.A 8.B *高温超导，即超导的临界转变温度在液氮温度（ 77K）以上。 9.B *滑移所需的力更小，更容易进行。 10.B 11.B 12.B 13.B 14.B 15.B 二、判断题（共 10 分） 1.F *NaCl 晶胞中有 4 个 Na 和 4 个 Cl。（见北工大材科基 p51） 2.T *离子性制不同原子间电子的得失性质，离子的电负性差越大，键的离子性越强。 3.F *金属单质的传导性需要用能带理论解释。（见北工大材科基 p20） 4.T *离子极化后电子云较多的分布在正负离子之间，增加了键的共价性，随着离子极化的加强，离子键也向共价键过渡。一般晶体共价成分增加时溶解度降低，如：AgFAgClAgBrAgI。 5.T *金属键无饱合性。 三、 解：立方晶系，立方体心 1 个， 2 个 = 34 = 2.27
