材料科学基础期末复习考试.docx
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材料科学基础期末复习考试
安庆师范学院
2010-2011学年度第一学期期末复习考试
《材料科学基础》课程
院系化学化工学院专业材料化学班级
姓名学号□□□□□□□□□
题号
一
二
三
四
五
总分
得分
注 意 事 项
1、本试卷共五大题。
2、考生答题时必须准确填写院系、专业、班级、姓名、学号等栏目,字迹要清楚、工整。
得分
一.选择题:
(本大题共十小题,每小题1分,共10分,将答案填入下面表格中)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
1、右图最可能是哪种晶体的结构()
A.萤石结构 B.尖晶石结构
C.钙钛矿结构 D.金红石结构
2.下列四个选项中,哪项不会影响填隙型固溶体的固溶度……()
A尺寸B离子价
C导电性D电负性
3、下图为六方最密堆积(A3),则其每个原子的配位数为( )个。
A.2B.4C.8D.12
4、在烧结模型中,中心距缩短的双球模型适用于()传质的烧结。
A蒸发-冷凝B溶解-沉淀
C晶格扩散D表面扩散
5、过冷熔体的结晶过程是由两步组成的,它包括()
A.晶核生长和晶体生长B.晶核生长和析出晶体
C.析出晶体和晶体生长D.快速冷却和析出晶体
6、下列图中哪个晶胞最可能是尖晶石晶体结构()
7、阴离子具有立方密堆积,阳离子填满所有四面体空隙的是下列哪种结构()
A.萤石结构B.反萤石结构
C.尖晶石结构D.反尖晶石结构
8、下列缺陷中属于线缺陷的是( )
A.位错B.晶界
C.层错D.空位
9、当硅氧四面体被共用的顶点数S=4时,其形成的结构为()
A.岛状结构B.链状结构
C.层状结构D.骨架结构
10、下图中,高温熔体M缓慢析晶将在()点结束。
A.K点B.P点
C.E点D.D点
得分
得分
二、填空题(本大题共13小题,共27分)
1、烧结是一个过程(1分),(1分)是推动烧结进行的基本动力。
2、在一定的热力学条件下,系统虽未处于最低能量状态,却处于一种可以较长时间存在的状态,称为(1分)。
3、晶体产生Fenkel缺陷时,晶体体积(1分),晶体密度(1分);而有Schottky缺陷时,晶体体积(1分),晶体密度(1分)。
4、关于玻璃结构的两个重要学说是(1分)和(1分)。
5、(1分)是指晶体中原子或分子的排列情况,由空间点阵+结构基元构成的。
6、依据(1分)之间关系的不同,可以把所有晶体的空间点阵划归为七类,即(1分)晶系、单斜晶系、(1分)晶系、三方晶系、正方晶系、六方晶系和(1分)晶系。
7、扩散的基本推动力是(1分),一般情况下以(1分)等形式(列出一种即可)表现出来,扩散常伴随着物质的(1分)。
8、晶面族是指(1分)的一组晶面,同一晶面族中,不同晶面的指数的(1分)相同,只是(1分)不同。
9、向MgO、沸石、TiO2、萤石中,加入同样的外来杂质原子,可以预料形成间隙型固溶体的固溶度大小的顺序将是(1分)。
10、烧结过程可以分为(1分)三个阶段,在烧结的中后期,与烧结同时进行的过程是(1分)。
11、液体表面能和表面张力数值相等、量纲相同,而固体则不同,这种说法(是/否)正确,因为(1分)。
12、从熔体结构角度,估计长石、辉石(MgO·SiO2)、镁橄榄石三种矿物的高温熔体表面张力大小顺序(1分)。
13、刃型位错的柏氏矢量与位错线呈(1分)关系,而螺位错两者呈(1分)关系。
得分
三、简答题(本大题共4小题,共31分)
1、(6分)图1是Na2O的理想晶胞结构示意图,试回答:
(1)晶胞分子数是多少;
(2)结构中何种离子做何种密堆积;何种离子填充何种空隙;
(3)结构中各离子的配位数为多少,写出其配位多面体;
(4)计算说明O2-的电价是否饱和;
(5)画出Na2O结构在(001)面上的投影图。
2、(选做一)TiO2掺入到Nb2O3中,请写出二个合理的方程,写出固溶体的化学式,并判断可能成立的方程是哪一种?
(5分)
(选做二)
(1)写出下列缺陷反应式(5分+5附加分):
CaCl2溶人NaC1中形成空位型固溶体,并写出固溶体的化学式;
NaCl形成肖脱基缺陷。
(2)为什么间隙型固溶体不能形成无限固溶体?
(选做三)写出下列缺陷方应方程式。
(5分)
TiO2加入到A12O3中(写出两种);
NaCl形成肖脱基缺陷。
3、硅酸盐熔体的结构特征是什么?
从Na2O—SiO系统出发,随引入B2O3量的增加,系统的粘度如何变化,为什么?
(10分)
4、熔体结晶时(10分):
(1)讨论温度对总结晶速率的影响;
(2)指出在哪一温度范围内对形成玻璃有利,为什么?
得分
四、计算、作图及问答题(本大题共4小题,共32分)
1、In具有四方结构,其相对原子质量Ar=114.82,原子半径r=0.1625nm,晶格常数a=0.3252,c=0.4946nm,密度ρ=7.286g/cm3,试问In的单位晶胞内有多少个原子?
In的致密度(空间占有率)为多少?
(10分)
2、(选做一)作图表示立方晶体的(12
)、(0
2)晶面及[
02]、[
11]晶向。
(6分)
(选做二)画出立方晶系中的(3
)晶面和[13
]晶向。
(6分)
3、
(1)MgO晶体中,肖脱基缺陷的生成能为6eV,计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度。
(2)如果MgO晶体中,含有百万分之一摩尔的A12O3杂质,则在1600℃时,MgO晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势,说明原因。
(10分)
4、(选做一)如图A-B-C三元系统相图,根据相图回答下列问题(24分):
1)在图上划分副三角形、用箭头表示各条界线上温度下降方向及界线的性质;(6分)
2)判断化合物F、G、H的性质;(3分)
3)写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式;(6分)
4)写出组成点M1在完全平衡条件下的冷却结晶过程;(6分)
5)写出组成点M2在完全平衡条件下进行加热时,开始出现液相的温度和完全熔融的温度;写出完全平衡条件下进行冷却,结晶结束时各物质的百分含量(用线段比表示)。
(3分)
(选做二)
下图是A-B-C三元系统相图,根据相图回答下列各题:
(26分)
1)在图上划分副三角形、用箭头表示各条界线上温度下降方向及界线的性质;(9分)
2)判断化合物D、M的性质;(3分)
3)写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式;(4分)
4)写出组成点G在完全平衡条件下的冷却结晶过程;(5分)
5)写出组成点H在完全平衡条件下进行加热时,开始出现液相的温度和完全熔融的温度;写出完全平衡条件下进行冷却,结晶结束时各物质的百分含量(用线段比表示)。
(5分)
安庆师范学院
2010-2011学年度第一学期期末复习考试
《材料科学基础》课程
参考答案及评分标准
一、选择题(共10题,每题2分,共20分)
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
C
C
D
B
A
D
B
A
D
C
二、填空题(共10题,共27分)
1.自发的不可逆,系统表面能降低;
2.介稳态;3.不变,不变,变大,变小;
4.无规网络学说,微晶学说;
5.晶体结构。
6.晶胞参数,三斜,正交(斜方),立方。
7.化学位梯度,浓度梯度的,定向迁移。
8.原子排列状况相同但位向不同,数字、数序和正负号不同。
9.沸石>萤石>TiO2>MgO。
10.烧结初期、烧结中期和烧结后期,再结晶和晶粒长大。
11.是,固体质点不能自由移动。
12.镁橄榄石>辉石>长石。
13.垂直平行。
三、简答题(共4题,每题5分,共20分)
1、
(1)4;
(2)O2-离子做面心立方密堆积,Na+填全部四面体空隙;
(3)=4CNO2-=8[NaO4][ONa8];
(4)O2-电价饱和,因为O2-的电价=(Na+的电价/Na+的配位数)×O2的配位数;
(5)
2、(选做一)
3TiO2
3TiNb˙+VNb´´´+6OO2TiO2
2TiNb˙+Oi´´+3OO
Nb2-4/3xTixO3可能成立Nb2-xTixO3-x/2
(选做二)
(1)CaCl2VNa′+2ClCl+CaNa′(2分)
NaC1-2xCaxCl (1分)
(2)OVNa′+VCl′(2分)
(3)一是因为晶体中的间隙位置有限,二是因为间隙质点超过一定的限度会不破坏晶体结构的稳定性。
(选做三)1)(2分)
(2分)
2)(1分)
3、[SiO4]为基本结构单元,四面体组成形状不规则大小不同的聚合力子团,络阴离子团之间依靠金属离子连接。
(4分);
从Na2O—SiO2系统出发,随引入B2O3量的增加,[BO3]与游离氧结合,转变为[BO4],使断裂的网络重新连接,系统粘度增加(3分);
继续引入B2O3,B2O3以层状或链状的[BO3]存在,系统的粘度降低(3分)。
4、
(1)如右图,I表示核化速率,u表示晶化速率(5分);
(2)在阴影部分以外的温度对形成玻璃有利,因为此时核化速率与晶化速率都较小或只存在一种情况(5分)。
四、计算、作图及问答题(本大题共4小题,共32分)
1.
故In的单位晶胞中有2个原子。
2.作图如下
(选做一)
图略
(选做二)
图略
3.解:
(1)根据热缺陷浓度公式
n/N=exp(-E/2RT),E=6eV=6×1.602×10-19=9.612×10-19J,
T=298k:
n/N=1.92×10-51,T=1873k:
n/N=8.0×10-9;
(2)在MgO中加入百万分之一的AL2O3,AL2O32ALMg·+VMg’’+3OO,∵[AL2O3]=10-6,∴[杂质缺陷]=3×10-6/2=1.5×10-6,∴比较可知,杂质缺陷占优。
4.(选做一)
1)见图;(6分)
2)G,一致熔融二元化合物;F,不一致熔融二元化合物;H,不一致熔融三元化合物(3分)
3)E1,单转熔点,
E2,低共熔点,
E3,低共熔点,
E4,单转熔点,
E5,单转熔点,
E6,多晶转变点,(6分)
4)
L:
(结晶结束)(B消失)(4分)
S:
(产物A+F+H)(2分)
5)E2温度,M2点所在温度;过M2点做副三角形CGH的
两条边GH、GC的平行线M2X、M2Y,C%=YH/HC×100%,
H%=CX/HC×100%,G%=XY/HC×100%。
(4分)(3分)。
选做二
解:
1)见图,副三角形3分,界线性质2分,界线上温度降低方向4分;
2)D,一致熔融二元化合物,高温稳定、低温分解;(2分)
M,不一致熔融三元化合物;(1分)
3)(4分)E1,单转熔点,
E2,低共熔点,
E3,单转熔点,
E4,过渡点,
4)(4分)
液相点移动路程
(结晶结束)
固相点移动路程
(产物C+B+M)
5)E2温度(1分),H点所在温度(1分);过H点做副三角形BCM的两条边CM、BM的平行线HH1、HH2,C%=BH2/BC×100%,B%=CH1/BC×100%,C%=H1H2/BC×100%(3分)。
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- 材料科学 基础 期末 复习 考试