2010～2011學年第一學期《材料科學基礎》試卷2
一、填空題（共20分，每空1分）
1、高嶺石、長石和石英分別屬於型矽酸鹽晶
體結構2、若晶體結構中產生了點缺陷，晶格中會出現和雜
質原子。
3、按潤濕的程度，潤濕可分為三種情況 。
4、離子配位數主要與有關。陽離子配位數主要取決於
5、矽酸鹽三大專業相圖分別是
6、固體內粒子的遷移方式有
五種7、對於非化學計量化合物中發生的擴散，擴散係數明顯依賴於環境中氧
分壓的大小，若結構中發生了正離子空位，則擴散係數與氧分壓的大
小成 ，若結構中發生了氧離子空位，則擴散係數與氧分壓成
。二、名詞解釋（共16分，每題4分）
1、 獨立組分
2、 泥漿的穩定性
3、 一級相變
4、 臨界晶胚半徑
三、問答和計算（共50分，每題10分）
1、硼酸鹽玻璃存在乙個極為特殊的硼反常現象，請簡述何為硼反常現象。
2、試從微觀質點的排列狀態和表面的幾何狀態來描述固體表面的結構特點。
3、fe2o3中混入了雜質feo後形成了有限型固溶體，，寫出對應的缺陷
方程及形成的固溶體的分子式。
4、詳細論述粘土帶負電的主要原因。
5、 moo3和caco3反應時，反應機理受到caco3顆粒大小的影響，當moo3 : caco3 ＝1 : 1；rmoo3=0.
036mm，r caco3 =0.13mm時，反應由擴散控制。當moo3：
caco3 ＝1 : 15； r caco3 <0.03mm時，反應由moo3昇華控制，試解釋這種現象。
四、相圖分析（共14分）
1、劃分副三角形（1分）
2、標出界線的溫降方向（共熔界線用單箭頭，轉熔界線用雙箭頭）（2分）
3、指出化合物s的性質（1分）
4、說明e1、e2無變數點的性質，並列出對應的相變式（2分）
5、分析熔體1和熔體2的析晶路程（8分）
2010～2011學年第一學期《材料科學基礎》試卷2答案
一、填空題（共20分，每空1分）
1、層狀、架狀、架狀
2、空位、填隙原子（離子）
3、附著、鋪展、浸漬
4、極化性質、正負離子半徑比值
5、k-al-si、mg-al-si、ca-al-si
6、空位、填隙、推填、易位、環轉位
7、正比、反比
二、名詞解釋（共16分，每題4分）
1、 獨立組分：構成乙個平衡系統的各相所必須的最少組分數。
2、 泥漿的穩定性：泥漿不隨時間變化而聚沉，長時間保持初始的流動度的性質。
3、 一級相變：相變時兩相化學勢相等，但化學勢的一級偏微商不相等。發生一級相
變時有潛熱和體積的變化。
4、 臨界晶胚半徑：新相可以長大而不消失的最小晶胚半徑
三、問答和計算（共50分，每題10分）
1、硼酸鹽玻璃存在乙個極為特殊的硼反常現象，請簡述何為硼反常現象。
解：在b2o3中引入數量不多的r2o時，鹼金屬所提供的氧會增加硼配位數，使部分硼氧三角體[bo3]轉變為由橋氧組成的硼氧四面體[bo4]，致使b2o3玻璃從原來兩度空間的層狀結構部分轉變為三度空間的架狀結構，從而加強了網路結構並使玻璃的各種物理效能變好。這與相同條件下的矽酸鹽玻璃相比，其效能隨鹼金屬或鹼土金屬加入量的變化規律相反。
（8分）當r2o含量達到15%～16%時，橋氧又開始減少，熱膨脹係數重新上公升，這些現象稱為硼反常。（2分）
2、試從微觀質點的排列狀態和表面的幾何狀態來描述固體表面的結構特點。
解：從微觀質點的排列來說，表面質點會通過極化、變形和重排引起原來晶格的畸變來降低固體表面的表面能，最終，表面的負離子被推向外側，正離子被拉向內側從而形成了表面的雙電層的結構（6分）。從表面的幾何結構來說，固體的實際表面是不規則和粗糙的，存在著無數台階、裂鍵和凹凸不平的峰谷，這些不同的幾何狀態會對表面性質產生影響（4分）。
3、fe2o3中混入了雜質feo後形成了有限型固溶體，，寫出對應的缺陷方程及形成的固溶體的分子式。
（6分）固溶體分子式：（4分）
4、詳細論述粘土帶負電的主要原因。
解：粘土帶負電的主要原因是：
① 晶格取代（4分）
晶格取代是蒙脫石類和伊利石型別的粘土帶負電的最主要的原因，這是因為四面體中的si離子和八面體中的al離子經常被低價的其他陽離子取代導致晶體帶負電。
② 腐殖質物質的解離（3分）
腐殖質物質吸附在粘土表面，-oh和-cooh基團的解離使得粘土表面帶負電。
③ 邊面斷鍵（3分）
在邊面，質點的週期性排列被打斷，使得顆粒邊面帶負電，這是高嶺石類粘土帶負電的主要原因。
5、 moo3和caco3反應時，反應機理受到caco3顆粒大小的影響，當moo3 : caco3 ＝1 : 1；rmoo3=0.
036mm，r caco3 =0.13mm時，反應由擴散控制。當moo3：
caco3 ＝1 : 15； r caco3 <0.03mm時，反應由moo3昇華控制，試解釋這種現象。
解：當caco3 : moo3由1:
1公升高到15:1以及caco3顆粒逐漸變細後，moo3昇華到caco3表面反應所生成的產物擴散層很薄，故擴散極為迅速。因此整個反應的速度將由moo3昇華到caco3表面的速度決定。
反應的動力學過程由如下方程描述：。
四、相圖分析（共14分）
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1 試分析形成枝晶偏析的原因，如何消除？固熔體不平衡結晶時，從液體中先後結晶出來的固相成分不同，造成的晶 粒內枝幹含高熔點組元較多，而晶枝間含低組元較多，導致晶粒內部化學成分不均勻的現象。3分 可用擴散退火 或均勻化退火 消除，即將鑄件加熱至低於固相線100 200 長時間保溫，使偏析元素充分擴散。...
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