|
12分[ post][/hide]）根据CaTiO[sub]3[/sub]晶胞图（见图1）回答下列问题：
1.晶面BCGF、DEG的晶面指数；晶向DF、HA的晶向指数。
2.结构中各离子的配位数为多少，写出其配位多面体；
3.晶胞分子数是多少？何种离子添何种空隙，空隙利用率是多少？
4.结构中是否存在TiO[sub]3[/sub][sup]2-[/sup]离子，为什么？
(2)（11分）图2是镁橄榄石(Mg2[SiO4])结构示意图，试回答：
1．镁橄榄石属于哪种硅酸盐结构类型；
2．计算说明O[sup]2-[/sub]的电价是否饱和；
3．结构中有几种配位多而体，各配位多面体间的连接方式怎样?
4．镁橄榄石是否容易形成玻璃，为什么？
二、（10分）写出下列缺陷反应式：
1.NaCl形成肖脱基缺陷。
2.AgI形成弗伦克尔缺陷（Ag[sup]+[/sup]进入间隙）
3.TiO[sub]2[/sub]掺入到Nb[sub]2[/sub]O[sub]3[/sub]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？
三、（10分）判断下列叙述是否正确？若不正确，请改正。
1.Na[sub]2[/sub]O-SiO[sub]2[/sub]系统中随SiO[sub]2[/sub]含量的增加，熔体的粘度将降低。
2.扩散的推动力是浓度梯度，所有扩散系统中，物质都是由高浓度处向低浓度处扩散。
3.晶粒正常长大是小晶粒吞食大晶粒，反常长大是大晶粒吞食小晶粒。
4.固溶体是在固态条件下，一种物质以原子尺寸溶解在另一种物质中形成的单相均匀的固体。
5.在热力学平衡条件下，二元凝聚系统最多可以3相平衡共存，它们是一个固相、一个液相和一个气相。
四、（6分）什么叫弛豫表面？NaCl单晶表面具有什么样的结构特点？
五、（6分）巳知Zn[sup]2+[/sup]和Cr[sup]2+[/sup]在尖晶石ZnCrO[sub]4[/sub]中的自扩散系数与温度的关系分别为
1.试求1403K时Zn[sup]2+[/sup]和Cr[sup]2+[/sup]在尖晶石ZnCrO[sub]4[/sub]中的扩散系数。
2.将细铂丝涂在两种氧化物ZnO和Cr[sub]2[/sub]O[sub]3[/sub]的分界线上，然后将这些压制成型的样品进行扩散退火。（标记物铂丝非常细，不影响离子在不同氧化物之间的扩散）。根据所得数据判断铂丝将向哪一方向移动？
六、（6分）为什么在成核一生成机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变?什么情况下需过冷，什么情况下需过热，各举一个例子。
七、（6分）粒径为1μ球状Al[sub]2[/sub]O[sub]3[/sub]由过量的MgO微粒包围，观察尖晶石的形成，在恒定温度下，第一个小时有20%的Al[sub]2[/sub]O[sub]3起了反应，分别用扬德方程、金斯特林格方程计算完全反应的时间，对计算结果进行比较并说明为什么？
八、（6分）陶瓷材料中晶粒的大小与什么有关？工艺上如何控制晶粒尺寸（请列出三种途径）？
九、（26分）图3 是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：
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、M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G在完全平衡条件下的冷却结晶过程；
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）。
试题二答案
一、(1)1、（010）（111） [111][101] ；(4分)
3、1；Ti[sup]4+[/sup]添八面体空隙，八面体空隙利用率1/4，四八面体空隙全；(3分)
4、否，因为Ti[sup]4+[/sup]和O[sup]2-[/sup]间没有明显的共价键成分。(2分)
(2)1、岛状结构；(1分)；
2、O[sup]2-[/sup]与一个[SiO[sub]4[/sub]]、三个 [MgO[sub]6[/sub]]配位：4/4×1+2／6×3=2= O[sup]2-[/sup]的电价，O[sup]2-[/sup]的电价(2分)；
3、结构中有两种配位多面体[SiO[sub]4[/sub]]、[MgO[sub]6[/sub]] (2分)；[SiO[sub]4[/sub]]呈孤立的岛状，中间被[MgO[sub]6[/sub]]隔开，SiO[sub]4[/sub]]与 [MgO[sub]6[/sub]]之间共顶或共棱连接，同层的[MgO[sub]6[/sub]]之间共棱、不同层的[MgO[sub]6[/sub]]之间共顶连接；(4分)
4、不易，因为镁橄榄石的Si/O=1/4，最低，网络连接程度弱，结构中络阴离子团尺寸小，迁移阻力小，熔体的粘度低，冷却过程中结构调整速率很快。(2分)
二、写出下列缺陷反应式（10）：
1、O?VNa ′+VCl˙
2、Ag[sub]Ag[/sub]→A[sub]Ai[/sub]+V[sub]Ag′[/sub]
3、3TiO[sub]2[/sub] 3Ti[sub]Nb˙[/sub]+V[sub]Nb′′′[/sub]+6O[sub]0[/sub] 2TiO[sub]2[/sub] 2Ti[sub]Nb˙[/sub]+O[sub]i′′[/sub]+3O[sub]0[/sub]
Nb[sub]2-x[/sub]Ti[sub]3x[/sub]O[sub]3[/sub]可能成立Nb[sub]2-2x[/sub]Ti[sub]2x[/sub]O[sub]3+x[/sub]
三、1．(2分)粘度增加；
2．(2分)扩散也可以从低浓度向高浓度进行；
3．(2分)都是晶界移动的结果。正常长大是晶粒平均尺寸增加，反常长大是个别大晶粒尺寸异常增加。
4．(2分)正确
5．(2分)两个固相和一个液相
四、表面上的原子产生相对于正常位置的上、下位移，称为表面弛豫。(2分)
NaCl单晶中处于表面层的负离子只受到上下和内侧正离子的作用，而外侧是不饱和的。电子云将被拉向内侧的正离子一方而变形，使该负离子诱导成偶极子。这样就降低了晶体表面的负电场。接着，表面层离子开始重排以使之在能量上趋于稳定。为此，表面的负离子被推向外侧，正离子被拉向内侧从而形成了表面双电层。(4分)
五、
(2分)
(2分)
因为 < ,所以铂丝向Cr[sub]2[/sub]O[sub]3[/sub]方向移动。(2分)
六、由热力学可知，在等温、等压下有
在平衡条件下， ，则有
式中：Ｔ0是相变的平衡温度； 为相变热。
若在任意温度 的不平衡条件下，则有
若 与 不随温度而变化，将上式代入上式得：
可见，相变过程要自发进行，必须有 ，则 。
(1)若相变过程放热（如凝聚、结晶等） 。要使 ，必须有 ， ，即 ，这表明系统必须“过冷”。
(2)若相变过程吸热（如蒸发、熔融等） ，要满足 这一条件则必须 ，即 ，这表明系统要自发相变则必须“过热”。
七、扬德方程[1—（1—G）[sup]1/3[/sup]][sup]2[/sup]=K[sub]4[/sub][sup]t [/sup][sup] [/sup]t=194.6h(2分)
金斯特林格方程1—2/3G—（1-G）[sup]2/3[/sup]=K[sub]6[/sub][sup]t[/sup] t=68.1t=68.1(2分)
扬德方程假设反应过程中扩散截面不变，而金斯特林格方程考虑了反应中扩散截面的变化。随反应的进行，反应物体积减小，扩散截面变小，所需反应时间要比扬德假设所计算出的时间短。(2分)
八、陶瓷材料中晶粒的大小与物料的原始粒度、烧结温度和时间等因素有关；(3分)
控制晶粒尺寸方法：控制原始粒度均匀细小，控制烧结温度和时间，添加剂等。(3分)
九、1、见图，付三角形3分，界线性质1分，界线上温度降低的方向4.5分；
2、D，一致熔融二元化合物，高温稳定、低温分解；(1.5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、（6分）
L (结晶结束)
S （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HH[sub]1[/sub]、HH[sub]2[/sub]，
C%=BH[sub]2[/sub]/BC×100%，B%=CH[sub]1[/sub]/BC×100%，C%=H[sub]1[/sub]H[sub]2[/sup]/BC×100%（3分）。
| 
收藏
点赞!
反对!