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标题: 材料试题5 [打印本页]
作者: 蒋金辉 时间: 11-4-20 15:58
标题: 材料试题5
[ post][/hide]一、填空题（1´10=10分）
1、密排六方结构（等径球堆积）单位晶胞中分子数是（ ），配位数是（ ）。
2、Fick扩散第二定律的一维表达式为（ ）。
3、当晶核剂和晶核具有（ ）时，对核化最有利。
4、广义材料腐蚀是指材料由于（ ）而引起的破坏和变质过程。
5、烧结中后期所伴随的（ ）等，决定了材料显微结构的形成，也决定了材料最终的性质或性能。
6、固态物质的反应活性通常（ ），当反应物之一存在多晶转变时则转变温度通常也是（ ）。
7、从熔融态向玻璃态转化的过程是可逆的和渐变的，是在（ ）范围内完成，无固定熔点。
8、刃位错的柏氏矢量与位错线呈（ ）关系。
二、晶体结构-性质关系（20分）
1、根据下图的萤石结构图回答下列问题（14分）：
1）指出萤石结构中正负离子的堆积方式（两种方式）；
2）写出结构中正负离子的配位数及其配位多面体；
3）Ca2+离子的配位多面体之间是如何连接的？
4）在结构图中用△和▽标示相互平行的同号离子层，分析萤石晶体的解理性。
2、根据Si/O比例不同划分硅酸盐晶体结构类型。（6分）
三、晶体结构缺陷（10分）
1、晶体A属于体心立方空间点阵，若原子B溶入A晶格的顶点位置形成置换型固溶体（全部取代），那么其成分可能是AB还是AB3？为什么？(4分)
2、Al2O3掺入到MgO中，请写出二个合理的方程，并写出对应的固溶体化学式(6分)。
四、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，并分析它们形成玻璃的能力。（10分）
五、 1、氧化铝瓷件表面上涂银后，烧到1000℃时，巳知γ(Al2O3，固)＝1J/m2；γ(Ag，液)＝0.92J/m2；γ(Ag，液/ Al2O3，固)＝1.77 J/m2，试问液态银能否润湿氧化铝瓷件表面？可以用什么方法改善它们之间的润湿性？请提出一种最有可能实现的措施。(6分)
2、根据威尔的表面双电层理论，某些化合物表面可能由负离子组成，正离子被负离子所屏蔽。已知PbI2的表面能为1.3×10－5J/cm2，CaF2的表面能为2.5×10－4J/cm2，请判断PbI2和CaF2的表面双电层厚度的大小，并解释产生的原因。(4分)
六、已知铜的熔点Tm＝1083℃，熔化热△H＝1628J/cm3，固液界面能γ＝1.77×10－5J/cm2，铜为面心立方晶体，点阵常数a＝0.3615nm。（10分）
1、当液态金属铜过冷至853℃进行均态形核时，求临界晶核半径和每个临界晶核的原子数（设晶核为球形）。
2、若为非均态形核，求临界球冠的原子数。（设形成球冠的高度为h＝0.2R，球冠体积 ，R为球冠半径）
七、经过计算可知1000℃下氢在面心立方铁中的扩散系数为 ＝1.08×10－4cm2/s，同等条件下镍在面心立方铁中的扩散系数为 ＝4.27×10－11cm2/s， ＞＞ ，请对这种差别进行解释。（5分）
八、实验室要合成镁铝尖晶石，可供选择的原料为MgCO3、MgO、α－Al2O3、γ－Al2O3。从提高反应速率的角度出发，选择什么原料较好？请说明原因。（5分）
九、如图A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题（20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；
2、判断化合物D 的性质；
3、写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；
4、写出组成点M1在完全平衡条件下的冷却结晶过程，结晶结束时各物质的百分含量（用线段比表示）；
5、写出组成点M2在完全平衡条件下的冷却结晶过程，在M2熔体的液相组成点刚刚到达J1时，求其相组成（用线段比表示）。在J1的反应哪个晶相先消失，为什么？
试题五答案
一、填空题（1´10=10分）
1. 6 ，12 。
2. 。
3. 结构相同或相似，或具有相似的原子排列，或接触角为0，或接触角较小。
4. 环境的作用。
5. 晶粒长大和再结晶。
6. 较低，速度较慢；反应开始明显进行的温度或较高。
7.一定的温度。
8. 垂直。
二、晶体结构分析（20分）
1、 1）Ca[sup]2+[/sup]面心立方堆积，简单立方堆积；（4分）
2） 钙的配位数为8，[CaF[sub]8[/sub]]立方体；F的配位数为4，[FCa[sub]4[/sub]]四面体；（4分）
3） [CaF[sub]8[/sub]]立方体之间共棱（共用2个顶点）连接；（2分）
4） 见图（1分），平行（111）面存在同号离子层，外力作用下沿平行（111）面方向有解理现象（3分）。
2、Si/O=1/2，架状结构；Si/O=4/10，层状结构；Si/O=4/11，双链结构；Si/O=2/6，单链结构；Si/O=2/7，组群状（双四面体）结构；Si/O=2/7，组群状（双四面体）结构；Si/O=1/3，组群状（环状）结构；Si/O=1/4，岛状结构；（6分）
三、晶体结构缺陷（10分）
1、都不对(2分)。若B进入顶点位置，则形成固溶体化学式为 ，简化后得 ， x取1到8的整数，全部取代顶点位置的质点，得AB(4分)
2、间隙型固溶体：[sup] [/sup](2分)Al[sub]2x[/sub]Mg[sub]1[/sub][sub]－2x[/sub]O[sub]1[/sub][sub]＋x[/sub][sub] [/sub]或 Al[sub]2x[/sub]Mg[sub]2[/sub][sub]－2x[/sub]O[sub]2[/sub][sub]＋x (1分)
置换型固溶体：[sup] [/sup](2分) Al[sub]2x[/sub]Mg[sub]1[/sub][sub]－3x[/sub]O或Al[sub]2x[/sub]Mg[sub]3[/sub][sub]－3x[/sub]O[sub]3[/sub] [sub] (1分)
四、（10分）
长石<辉石(MgO·SiO[sub]2[/sub])<镁橄榄石（2分）
长石〉辉石(MgO·SiO[sub]2[/sub])〉镁橄榄石（2分）
| 理由：从长石、辉石(MgO·SiO[sub]2[/sub])到镁橄榄石，熔体结构从架状、链状到岛状，络阴离子团尺寸减小，作用力矩减小，因此表面张力增大；同理，长石熔体具有架状结构，氧硅比2，网络连接程度好，冷却过程中不易规则排列而容易形成玻璃，镁橄榄石具有岛状，氧硅比4，硅氧四面体孤立存在，冷却过程中易规则排列而最不容易形成玻璃，辉石形成玻璃的能力居中。（6分）
五（10分）、1、 (2分)
接解角大于90°，所以液态银不能润温氧化铝瓷件表面(2分)
最有可能实现的措施：在液态银中加入表面活性剂，降低γ[sub](Ag[/sub][sub]，液/ Al2O3[/sub][sub]，固)[/sub]，可使其润湿。(2分)
2、PbI[sub]2[/sub]> CaF[sub]2[/sub](2分)。与Ca[sup]2[/sup][sup]＋[/sup]和F[sup]－[/sup]相比，Pb[sup]2[/sup][sup]＋[/sup]与I[sup]－具有较大的极化性能，因此表面双电层的厚度较厚(2分)。
六、（10分）
1、Tm＝1083℃＝1356K 1分
△T＝1356－（853＋273）＝230K 1分
2分
（个） 2分
2、R*＝r*＝1.28×10[sup]－7cm 1[/sup]分
h＝0.2R*=0.2×1.28×10[sup]－7[/sup]=0.256×10[sup]－7cm 1[/sup]分
1分
（个） 1分
七、（5分）
固溶体类型不同，扩散机制不同，导致扩散系数差别很大。1分
氢在面心立方铁中形成间隙固溶体，按间隙扩散机制进行扩散，其扩散活化能比较小，故扩散系数大； 2分
而镍在面心立方铁中形成置换固溶体，按空位扩散机制进行扩散，其扩散活化能比较大，故扩散系数小。2分
或答原子半径小，在相同的扩散基质中进行扩散，阻力小，活化能低，扩散系数大。（5分）
八、（5分）
选择MgCO[sub]3[/sub]、γ－Al[sub]2[/sub]O[sub]3[/sub]较好。 3分
MgCO[sub]3[/sub]在加热到350℃～400℃分解为MgO和CO[sub]2[/sub]，具有比较高的反应活性； 1分
γ－Al[sub]2[/sub]O[sub]3[/sub]在加热到950℃时转变为α－Al[sub]2[/sub]O[sub]3[/sub]，由于发生晶格重排，会使晶格活化，具有比较高的反应活性。 [/sub] 1分
九、（20分）
1． 见图。三个副三角形，各0.5分，计1.5分；温降箭头和性质各0.5分，计3分。合计4.5分；
2． 不一致熔融二元、低温稳定高温分解的化合物，各0.5分，合计1.5分；
3． E：三元低共熔点
J[sub]1[/sub]：过渡点
J[sub]2[/sub]：单转熔点 各1分，合计3分；
4． （液相消失，结晶结束，产物C+B+D），3分。B%=xy/CD, C%=yD/CD, B%=Cx/CD，1.5分。合计4.5分
5． （液相消失，结晶结束，产物C+B+D），3分。L%=fM[sub]2[/sub]/f J[sub]1[/sub], A%= J[sub]1[/sub]M[sub]2[/sub]/f J[sub]1[/sub]*Bf/AB, B%= J[sub]1[/sub]M[sub]2[/sub]/f J[sub]1[/sub]*Af/AB，1.5分。A先消失，因为此时系统中A与B的比小于化合物D中A与B的比，2分。合计6.5分。
作者: 一直无缘 时间: 11-4-22 21:23
感谢楼主~~
作者: barcelona123 时间: 12-7-12 16:03
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