一、名詞解釋（20分）：
1. 一致熔融化合物，三角形規則
2. 非本徵擴散，穩定擴散
3. 非均勻成核, 一級相變，
2. 晶粒生長，二次再結晶
二、選擇題（12分）：
1. 陶瓷經燒結後在巨集觀上的變化表述不正確的是（ ）
a.強度增加 b.體積收縮 c.氣孔率降低 d.致密度減少
2. 在反應溫度下，當固相反應的某一相發生晶型轉變時，反應速度是（ ）
a. 無影響 b. 加快 c. 減慢
3. 表面擴散係數ds，介面擴散係數dg，晶格擴散系db的關係是（ ）
ds﹥db﹥dg
db﹥dg﹥ds
4. 下列屬於逆擴散過程的是（ ）
a. 二次再結晶 b.雜質的富集於晶界 c.布朗運動
5. a，b進行反應生成ambn,為擴散控制的固相反應，若db》da，則在ambn-a介面上，反應物b的濃度cb為（ ）
a.1 b.0 c.不確定
6. 燒結中晶界移動的推動力是（ ）
a.表面能 b.晶界兩側自由焓差 c.空位濃度差
7. 同一種物質在晶體中的擴散係數（ ）在玻璃中的擴散係數
a．大於 b．等於 c．小於 d．不確定
8. 金斯特林格方程採用的反應截面模型為（ ）
a.平板 b.球體 c.球殼 d.圓柱
9. 下列過程中，哪乙個能使燒結體的強度增加而不引起坯體收縮？
a.蒸發-凝聚 b.體積擴散 c.流動傳質 d.溶解-沉澱
10.純固相反應，反應過程是（ ）
a.放熱過程 b.等溫過程 c.吸熱過程
11. 在製造透明al2o3陶瓷材料時，原料粉末的粒度為2μm，在燒結溫度下保溫30分鐘，測得晶粒尺寸為10μm。若在同一燒結溫度下保溫4小時，晶粒尺寸為（ ）, 為抑制晶粒生長加入0.
1％mgo，此時若保溫4小時，晶粒尺寸為（ ）。
a. 16μm b. 20μm c. 24μm d. 28μm
三、填空題（18分）
1. 燒結的主要傳質方式有蒸發-凝聚傳質、擴散傳質、流動傳質和溶解-沉澱傳質四種，產生這四種傳質的原因依次為和
2. 均勻成核的成核速率iv由和因子所決定的。
3. 菲克第一定律的應用條件是菲克第二定律的應用條件是
4. 液-固相變過程的推動力為和
5. 固體內粒子的主要遷移方式有
6. 如雜質的量增加，擴散係數與溫度關係曲線中本徵與非本徵擴散的轉折點
7. 合成鎂鋁尖晶石，可選擇的原料為mgco3 , mgo, γ-al2o3, α-al2o3, 從提高反應速率的角度出發選擇原料較好。
8. 在均勻成核時，臨界成核位壘δgk其值相當於
具有臨界半徑rk的粒子數nk/n
9. 液-固相變時，非均勻成核位壘與接觸角θ有關，當θ為時，非均勻成核位壘為零。
10. 成核生長機理的相變過程需要有一定的過冷或過熱，相變才能發生，在情況下需要過冷。
11. 在制矽磚時，加入氧化鐵和氧化鈣的原因能否加入氧化鋁
12. 在液相線以下的分相區的亞穩區內，其分解機理為新相成
）狀，不穩定區的分解機理為新相成狀。
四、簡答題（30分）
1. 試比較楊德爾方程和金斯特林格方程的優缺點及其適用條件。（8分）
2. 相變過程的推動力是什麼？（8分）
3．晶界移動遇到氣孔時會出現幾種情況，從實現緻密化目的考慮，晶界應如何移動？怎樣控制？ （8分）
4.說明影響擴散的因素？（6分）
六、相圖分析（20分）
下圖為cao-a12o3-sio2系統的富鈣部分相圖，對於矽酸鹽水泥的生產有一定的參考價值。試：
1、畫出有意義的付三角形；
2、用單、雙箭頭表示界線的性質；
3、說明f、h、k三個化合物的性質和寫出各點的相平衡式；
4、分析m#熔體的冷卻平衡結晶過程並寫出相變式；
5、並說明矽酸鹽水泥熟料落在小圓圈內的理由；
6、為何在緩慢冷卻到無變數點k（1455℃）時再要急劇冷卻到室溫？
無機材料科學基礎試卷十標準答案與評分標準
一、 名詞解釋（20分）：
1. 一致熔融化合物，三角形規則
答：一致熔融化合物是一種穩定的化合物，與正常的純物質一樣具有固定的熔點，熔化時，產生的液相與化合物組成相同。（2.5分）
三角形規則：原始熔體組成點所在副三角形的三個頂點表示的物質即為其結晶產物；與這三個物質相應的初初晶區所包圍的三元無變數點是其結晶結束點。（2.5分）
4. 非本徵擴散，穩定擴散
非本徵擴散：受固溶引入的雜質離子的電價和濃度等外界因素所控制的擴散。或由不等價雜質離子取代造成晶格空位，由此而引起的質點遷移。（2.5）
穩定擴散：若擴散物質在擴散層dx內各處的濃度不隨時間而變化，即dc/dt=0。這種擴散稱穩定擴散。（2.5分）
5. 非均勻成核, 一級相變，
非均勻成核：是指借助於表面、介面、微粒裂紋器壁以及各種催化位置等而形成晶核的過程（2.5）
一級相變：體系由一相變為另一相時，如兩相的化學勢相等但化學勢的一級偏微商(一級導數)不相等的稱為一級相變。（2.5）
4. 晶粒生長，二次再結晶
晶粒生長：平衡晶粒尺寸在不改變其分布的情況下，連續增大的過程。（2.5分）
二次再結晶：是少數巨大晶粒在細晶消耗時成核長大的過程。（2.5分）
二、選擇題（12分）：每題1分
1. d 3. a b
三、填空題（18分）（每空0.7分）
1. 壓力差、空位濃度差、應力-應變和溶解度；
2. 受核化位壘影響的成核率因子、受原子擴散影響的成核率因子
3. 穩定擴散、不穩定擴散
4. 過冷度、過飽和濃度、過飽和蒸汽壓
5. 空位機構、間隙機構
6. 向左
7. mgco3、 α-al2o3
8. 1/3akγ、新相介面能的1/3、exp（-δgk/rt）
9. 0
10. 相變過程放熱
11. 作為礦化劑，產生不同晶型石英溶解度不同的液相，不能
12. 成核-生長機理、孤立的球形顆粒、旋節分解區（spinodale）、高度連續性的非球形顆粒、
四、簡答題（30分）
1. 試比較楊德爾方程和金斯特林格方程的優缺點及其適用條件。（8分）
答：楊德爾方程在反應初期具有很好的適應性，但楊氏模型中假設球形顆粒反應截面積始終不變，因而只適用反應初期轉化率較低的情況。（4分）而金氏模型中考慮在反應程序中反應截面積隨反應程序變化這一事實，因而金氏方程適用範圍更廣，可以適合反應初、中期。
兩個方程都只適用於穩定擴散的情況。（4分）
2. 相變過程的推動力是什麼？（8分）
答：總的推動力：相變過程前後自由能的差值
1、相變過程的溫度條件
在等溫等壓下，δg=δh-tδs
在平衡條件下，δg＝0，則δs=δh/t0
式中：t0——相變的平衡溫度；δh——相變熱。
在任意一溫度了的不平衡條件下，則有δg=δh-tδs≠0
若δh與δs不隨溫度而變化，
δg=δh-tδh/t0=δh（t0-t）/t0=δhδt/t0
相變過程放熱δho，t相變過程吸熱δh>o，要使δg<0，須有δtt0,過熱。
因此相平衡理論溫度與系統實際溫度之差即為該相變過程的推動力。 (2分)
2．相變過程的壓力和濃度條件
(1)氣相，恆溫下δg=rtlnp0/p 欲使δg <0，須p>p0 即汽相過飽和。(2分)
(2)溶液 δg=rtlnc0/c 欲使δg <0，須c>c0 即液相過飽和。 (2分)
綜上所述，相變過程的推動力應為過冷度、過飽和濃度、過飽和蒸汽壓。即相變時系統溫度、濃度和壓力與相平衡時溫度、濃度和壓力之差值。(2分)
3．燒結的主要傳質方式有那些?分析產生的原因是什麼? （8分）
答：燒結初期，晶界上氣孔數目很多，此時氣孔阻止晶界移動，vb=0。（1分）燒結中、後期，溫度控制適當，氣孔逐漸減少。
可以出現vb=vp，此時晶界帶動氣孔以正常速度移動，使氣孔保持在晶界上，氣孔可以利用晶界作為空位傳遞的快速通道而迅速匯集或消失。（2分）繼續公升溫導致vb》vp，晶界越過氣孔而向曲率中心移動，氣孔包入晶體內部，只能通過體積擴散排除，這是十分困難的。（2分）
從實現緻密化目的考慮，晶界應帶動氣孔以正常速度移動，使氣孔保持在晶界上，氣孔可以利用晶界作為空位傳遞的快速通道而迅速匯集或消失。（1分）
控制方法：控制溫度，加入外加劑等。（2分）
4．說明影響擴散的因素？（6分）
答：化學鍵：共價鍵方向性限制不利間隙擴散，空位擴散為主。金屬鍵離子鍵以空位擴散為主，間隙離子較小時以間隙擴散為主。（1分）
缺陷：缺陷部位會成為質點擴散的快速通道，有利擴散。（1分）
溫度：d=d0exp（-q/rt）q不變，溫度公升高擴散係數增大有利擴散。q越大溫度變化對擴散係數越敏感。（1分）
雜質：雜質與介質形成化合物降低擴散速度；雜質與空位締合有利擴散；雜質含量大本徵擴散和非本徵擴散的溫度轉折點公升高。（1分）
擴散物質的性質：擴散質點和介質的性質差異大利於擴散。（1分）
擴散介質的結構：結構緊密不利擴散。（1分）
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