武汉理工大学材料科学基础06研究生入学考试试题

武汉理工大学2002年研究生入学考试试题第一部分必做题一、下图是立方晶胞示意图，其中I位于HA的中点，J、K、L分别是BCFE、CDGF、EFGH 三个面的中心：（12分）1.请你在图上标出或分别写出BCFE CDGF EFGH BCI BDGE ACG 六个晶面的晶面指数（密勒指数）。

2.写出AB AC AE AF AG AJ AK AL 八个晶向的晶向指数。

3.写出{111}晶面族的所有等价晶面。

二、Na2O晶体结构属于萤石型结构。

（15分）1.试画出Na2O的晶胞结构图。

2.根据晶胞结构指出3离子的配位数。

3.该结构存在解理现象吗？请说明理由。

4. Na2O晶体在扩散温度范围进行扩散处理时，结构中易出现何种机制的扩散？为什么？5.在Na2OcaOSiO2系统玻璃中，Na2O对该体系玻璃的电导率和化学稳定性有什么影响？怎样抑制其不利影响？三、（16分）1.写出如下杂质进入基质晶体后可能出项的典型的缺陷反应方程式（即对应典型的置换型固溶体和间隙型固溶体的形成过程的方程式）。

（1）MgO加入Al2O3中；（2）TiO2加入Al2O3中；2.据此总结书写组成缺陷反应方程式的规律性。

3.烧结Al2O3陶瓷时经常加入MgO或TiO2以降低烧结温度，根据缺陷化学原理说明加入哪一种外加剂更能促进烧结。

四、下图是ABC三元系统相图，其中有二个二元化合物D F及一个三元化合物G。

根据此相图完成下列问题：（20分）1.划分副三角形，用剪头表示界线上温度下降的方向（包括各二元系统）。

2.写出M点配料的熔体平衡冷却析晶时固、液相组成的变化过程。

3.计算熔体M结晶结束时，各相的百分含量（以线段比表示）。

若液相组成刚到达该结晶结束点时，各相的百分含量又为若干（同样以线段表示）？4.加热组成为P Q 的物料，在什么温度下开始出现液相，到什么温度时完全熔融？五、叙述相变的总体分类方法：从热力学分来，可以细分为哪几类？并举例说明。

第七套试卷武汉理工大学考试试题（材料科学基础）共3页，共十题，答题时不必抄题，标明题目序号，相图不必重画，直接做在试题纸上）一、判断下列叙述是否正确？若不正确，请改正（30分）1．结晶学晶胞是反映晶体结构周期性的最小重复单元。

2．热缺陷是溢度高于绝对零度时，由于晶体组成上的不纯净性所产生的种缺陷。

3．晶面指数通常用晶面在晶轴上截距的质整数比来表示。

4．固溶体是在固态条件下，种物质以原子尺寸溶解在另种物质中所形成的单相均匀的固体5．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。

6．初次再结晶的推动力是晶界过剩的自由焓。

7．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，它们是一个相、一个液相和一个气相。

8．临界冷却速率是形成玻璃所需要的最小冷却速率，临界冷却速率越大越容易形成非9．马氏体相变是种无扩散性相变，相变时成分发生变化但结构不变10．在临界温度、临界压力时，化学势及其阶偏导数连续，“阶偏导数不连续的相变为级相变，发生：一级相变时，体系的体积和热焓发生突变。

11．驰豫表面是指在平行于表面的方向上原子间距不同于该方向上晶格内部原子间距的表面。

12．固态反应包括界面化学反应和反应物通过产物层的扩散等过程，若化学反应速率远大于扩散速率，则动力学上处于化学动力学范围。

二、ZnS的种结构为闪锌矿型结构，已知锌离子和硫离子半径分别为2+Zn 0.068nmr=2 S 0.156nmr−=，原子质量分别为65.38和32.06。

1．画出其品胞结构投影图2．计算ZnS的晶格常数3．试计算ZnS的晶体的理论密度。

（15分）武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案第七套试卷参考答案及评分标准一、2.5×12=301．不正确。

结晶学晶胞是反映晶体结构周期性和对称性的最小重复单元。

2．不正确。

热缺陷是温度高于绝对岺度时，由于晶体晶格热振动（或热起伏或温度波动）所产生的种缺陷3．不正确。

武汉理工大学武汉理工大学2010年研究生入学考试试题课程名称材料科学基础一、基本概念（30分）空间利用率和空隙填充率；位错滑移和位错爬移；玻璃网络形成体和玻璃网络外体；穿晶断裂和蠕变断裂；应力腐蚀和晶间腐蚀；初次在结晶和二次在结晶；均态核化和非均态核化；矿化剂。

二、作图题（10分）1. 在面心立方晶胞中标示出质点以ABCABC。

规律重复的堆积方式。

（5分）2.画出面心立方晶胞中质点在（111）晶面上的投影图。

（5分）三、绿宝石Be3Al2[Si6O18]上半个晶胞在（0001）面上的投影图如图1所示，整个晶胞的结构按照标高50处的镜面经反映即可得到。

根据图1回答下列问题：（20分）1.绿宝石的硅氧比为多少？硅氧四面体组成的是什么结构？（4分）2.Be和Al分别与周边什么标高的几个氧配位？构成的配位多面体是什么？它们之间又是如何连接的？（8分）3.用Pauling的连接规则说明标高65的氧电价是否平衡？（4分）4.根据结构说明绿宝石热膨胀系数不高、当半径小的Na+存在时，在直流电场下具有显著离子电导的原因。

（4分）图1 绿宝石晶胞四、A-B-C三元系统相图如图1所示。

根据相图回答下列问题：（25分）1.在图上划分副三角形、用剪头表示界线上温度下降方向方向及界线的性质；（8分）2.判断化合物S1S2的性质；（2分）3.写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；（5分）4.写出熔体1、2在完全平衡冷却下的冷却结晶过程；（10分）第4题图五、假设自组成为18Na2O10CaO72SiO2(wt%)和8Na2O4CaO88SiO2(wt%)两种熔体中，均态成核析出石英相。

（15分）1.设形成晶核为球形，两者相变时除去界面能外单位体积自由焓ΔGv的变化相同，请推导熔体结晶时的核化势垒和临界晶核半径；（5分）2.考虑到两熔体组成及表面张力的差异，试比较两者的临界晶核半径的大小并解释其原因；（5分）3.假设新相的晶核形成后，新相长大的速率均取决于溶质原子在熔体中的扩散，在外界条件均相同的情况下，试比较两种熔体石英相的长大速率，并解释其原因；（5分）六、晶体结构缺陷（15分）1.CaO形成肖特基缺陷，写出其缺陷反应方程式，并计算单位晶胞CaO的肖特基缺陷数（已知CaO的密度是3.0克/厘米3，其晶格参数是0.481nm）；（4分）2.CsCl溶入MgCl2中形成空位固溶体，并写出固溶体的化学式；（3分）3.Al2O3掺入到MgO中，写出二个合理的方程，并判断可能成立的方程是哪一个？写出其固溶体的化学式；（5分）4.根据2和3总结杂质缺陷形成规律。

武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案 第三套试卷一、金红石是四方晶系，其单胞结构如图 1 所示。

单胞中各离子坐标如下：Ti 4+:（0，0，0）和（0.5，0.5，0.5），O 2−的坐标则是：（0.3，0.3，0）：（0.7，0.7，0）；（0.8，0.2，0.5）。

回答下列问题：1．画出金红石单胞在（001）面上的投影图；2．阴离子若视作准六方最密堆积，指出阳离子填入空隙的种类和空隙填充率； 3．阳离子配位数为多少？这与按离子半径比预测的结构是否相符？已知阴离子半径 0.132 nm ，阳离子半径0.068 nm ； 4．计算氧离子电价是否饱和。

二、1．在一个立方单胞内画出指数为（011）的晶面以及指数为[011]的晶向。

2．下列硅酸盐矿物按照硅氧四面体连接方式分类，各属何种结构类型：[]24Mg SiO ，[]38Na AISi O ，[]32618Be Al Mg Si O ，[]27Ca Al AlSiO ，[]2541122Ca Mg Si O (OH)三、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3．TiO 2掺入到Nb 2O 3中，请写出二个合理的方程，指出各得到什么类型的固溶体，写出两种固溶体的化学式四、简单回答下列问题：1．22Na O SiO −系统熔体组成对衣面张力的影响如图所小，请解释其产生原因。

2．种物质表面能按山小到大的顺序为：PbI 2 > PbF 2 < CaF 2，试用清洁表面的离子重排及表面双电层模型解释之。

五、简单回答下列问题1．扩散是否总是从高浓度处向低浓度处进行？为什么？2．烧结的推动力是什么？烧结过程分为几个阶段，各阶段的特征是什么？六、金属铜为面心立方晶体，0.3615a nm =。

已知铜的熔点m T 1385k =，31628/cm H J ∆=、521.7710J /cm γ−=⨯，在过冷度m T 0.2T =的温度下，通过均相成核得到晶体铜。

Test of Fundamentals of Materials Science 材料科学基础试题库武汉理工大学材料科学与工程学院一、填空题0001.烧结过程的主要传质机制有_____、_____、_____ 、_____，当烧结分别进行四种传质时，颈部增长x/r与时间t的关系分别是_____、_____、_____ 、_____。

0002.晶体的对称要素中点对称要素种类有_____、_____、_____ 、_____ ，含有平移操作的对称要素种类有_____ 、_____ 。

0003.晶族、晶系、对称型、结晶学单形、几何单形、布拉菲格子、空间群的数目分别是_____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。

0004.晶体有两种理想形态，分别是_____和_____。

0005.晶体是指内部质点排列的固体。

0006.以NaCl晶胞中（001）面心的一个球（Cl-离子）为例，属于这个球的八面体空隙数为，所以属于这个球的四面体空隙数为。

0007.与非晶体比较晶体具有自限性、、、、和稳定性。

0008.一个立方晶系晶胞中，一晶面在晶轴X、Y、Z上的截距分别为2a、1/2a 、2/3a，其晶面的晶面指数是。

0009.固体表面粗糙度直接影响液固湿润性，当真实接触角θ时，粗糙度越大，表面接触角，就越容易湿润；当θ，则粗糙度，越不利于湿润。

0010.硼酸盐玻璃中，随着Na2O（R2O）含量的增加，桥氧数，热膨胀系数逐渐下降。

当Na2O含量达到15%—16%时，桥氧又开始，热膨胀系数重新上升，这种反常现象就是硼反常现象。

0011.晶体结构中的点缺陷类型共分、和三种，CaCl2中Ca2+进入到KCl间隙中而形成点缺陷的反应式为。

0012.固体质点扩散的推动力是________。

0013.本征扩散是指__________，其扩散系数D＝_________,其扩散活化能由________和_________ 组成。

武汉理工大学《材料科学基础》考试试卷第二套试卷一、填空题（共20分，每个空1分）1、材料按其化学作用或基本组成可分为（）、（）、高分子材料、复合材料四大类。

2、晶胞是从晶体结构中取出来的反应晶体（）和（）的重复单元。

3、热缺陷形成的一般规律是：当晶体中剩余空隙比较小，如NaCl型结构，容易形成（）缺陷；当晶体中剩余空隙较大时，如萤石CaF2型结构等，容易产生（）缺陷。

4、根据外来组元在基质晶体中所处的位置不同，可分为（）固溶体和间隙型固溶体：按照外来组元在基质晶体中的固溶度，可分为（）固溶体和有限固溶体。

5、硅酸盐熔体中，随着Na2O含量的增加，熔体中聚合物的聚合度（），熔体的粘度（）。

6、当熔体冷却速度很快时，（）增加很快，质点来不及进行有规则排列，晶核形成和晶体长大难以实现，从而形成了（）。

7、粉体在制备过程中，由于反复地破碎，所以不断形成新的表面，而表面例子的极化变形和重排，使表面晶格（），有序性（）。

8、非稳态扩散的特征是空间仟意一点的（）随时间变化，（）随位置变化。

9、动力学上描述成核生长相变，通常以（）、（）、总结晶速率等来描述。

10、温度是影响固相反应的重要外部条件。

一般随温度升高，质点热运动动能（），反应能力和扩散能力（）。

二、判断题（共10分，每个题1分）1、（）位错的滑移模型解释了晶体的实际切变应力与晶体的理论切变强度相差悬殊的内在原因。

2、（）空位扩散机制适用于置换型固溶体的扩散，3、（）一般来说在均匀晶体中引入杂质，都将使扩算系数增加4、（）-般来说，扩散粒子性质与扩散成指性质间差异越大，扩散系数也越大。

5、（）成核生长相变中晶体的生长速*与界面结构和原子迁移密切相关，当析出晶体和熔体组成相同时，晶体长大由扩散控制。

6、（）对于许多物理或化学步骤综合而成的在相反应中，反应速度由反应速度最快的步骤控制。

7、（）在烧结过程中，发生的初次再结晶使大鼎粒长大而小晶粒消失，气孔进入晶粒内部不易排出，烧结速度降低甚至停止。

第四套试卷 武汉理工大学考试试卷一、根据Na 2O 晶胞图（见右图）回答下列问题： 1．画出Na 2O 晶胞图{100}面族的投影图。

2．根据晶胞结构指出正、负离子的配位数？3．阴离子作何种堆积，阳离子作何种填隙，填隙率是多少？ 4．计算说明O 2−的电价是否饱和二．1．在立方单胞内画出指数为（112）的晶面及指数为[112]的晶向。

2．下列硅酸盐矿物按照硅氧四面体连接方式分类，各属何种结构类型；[][][][][]243832618272541122Mg SiO ,Na AISi O ,Be Al Mg Si O ,Ca Al AlSiO ,Ca Mg Si O (OH)三．写出缺陷反应方程式，每组写两个合理方程，并写出相应的固溶体化学式。

1．Al 2O 3加入到MgO 中 2．TiO 2加入到Nb 2O 3中武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案四.1．在简单碱金属硅酸盐系统（22R O SiO −）中，碱金属离子+R 系统粘度的影响如图所示。

说明为什么产生这种现象。

2．种物质表面能按由小到大的顺序为：222PbI >PbF >CaF ，试用清洁表面的离子重排及表面双电层模型解释之。

五．简单回答下列问题1．Al/Au 焊接接头处克肯达尔效应造成的紫灾可以用什么法延缓或消除？为什么？ 2．烧结的推动力是什么？烧结过程分为几个阶段，各阶段的特征是什么？六．在液-固相变时，产生球形固相粒子，系统自由焓的变化为32443V G r G r ππσ∆=∆+。

设KG ∆为临界自由焓，K V 为临界晶核的体积。

试证明：12K K V G V G ∆=∆（只证明在均匀成核的条件下）。

七．粒径为l μ球状Al2O3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Al2O3起了反应，计算完全反应的时间。

1．用扬德方程计算2．用金斯特林格方程计算，对计算结果进行比较并说明为什么？八．如图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）。

第六套试卷武汉理工大学考试试卷一、右图是CaF2的理想晶胞结构示意图，试回答：1．画出其投影示意图。

2．晶胞分子数是多少？结构中何种离子做何种密堆积？何种离子填充何种空隙，所占比例是多少？3．结构中正负离子的配位数是多少？4．萤石的结构决定了其具有哪种特殊的性能？请说明。

二、1．α-Fe为体心立方结构，试画出晶胞中质点在（001）晶面上的投影图。

2．在立方单胞内画出指数为（112）的晶面及指数为[112]的晶向。

3．下列硅酸盐矿物按照硅氧四面体连接方式分类，各属何种结构类型：[][][][][]Mg SiO,Na AISi O,Be Al Mg Si O,Ca Al AlSiO,Ca Mg Si O(OH) 243832618272541122三、1．写出下列缺陷方应方程式1）TiO2加入到A12O3中（写出两种）；2）AgI形成弗伦克尔缺陷（Ag+进入间隙）2．实验室要合成镁铝尖晶石，可供选择的原料为Mg（OH）2、MgO、Al2O3·3H2O、γ-A12O3、α-A12O3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。

四．A12O3和过量MgO粉末进行反应形成尖晶石，反应在温度保持不变的条件下进行且由扩散控制。

反应进行1 h时测得有20%的反应物发生了反应。

分别用杨德方程和金斯特林格方程计算完全反应的时间，并说明两者产生差异的原因。

五．简单回答下列问题1．Al/Au焊接接头处克肯达尔效应造成的紫灾可以用什么方法延缓或消除？为什么？2．烧结的推动力是什么？烧结过程分为几个阶段，各阶段的特征是什么？六．在熔融态的R2O-SiO2中，增加SiO2的含量，熔体的粘度和表面张力将如何变化？为什么？七．按相变机理不同可将相变分为四类，最常见是的成核-生长相变，另外三类分别是什么？对于成核生长相变，假定在恒温恒压下，从过冷液体形成的新相呈球形，且不考虑应变能，请推导均态核化情况下形成的临界晶核的半径及相变势垒。

武汉理工大学《材料科学基础》考试试题第一套试卷一、填空题（共20分，每个空1分）1、村料科学要解决的问题就是研究材料的（）与（）、（）、材料性质、使用性能以及环境间相互关系及制约规律。

2、晶体结构指晶体中原子或分子的排列情况，由（）+（）而构成。

晶体结构的形式是无限多的。

3、热缺陷是由热起伏的原因所产生的，（）缺陷是指点离开正常的个点后进入到晶格间隙位置，其特征是空位和间隙质点成对出现：而（）缺陷是指点有表面位置迁移到新表面位置，在晶体表面形成新的一层，向时在晶体内部留下空位。

4、硅酸盐熔体随着温度升高，低聚物浓度（），熔体的粘度（）。

5、玻璃的料性是指玻璃的（）变化时（）随之变化的速率6、固体的表面粗糙化后，原来能润湿的液体，接触角将（），原来不能润湿的液体，接触角将（）。

7、克肯达尔（Kirkendall）效应说明了互扩算过程中各组元的（）不同以及置换型扩散的（）机制。

8、按照相变机理可以将相变分成（）、（）、乃氏体相变和有序-无序转变9、晶体长大时，当析出晶体与熔体组成相同时，晶体长大速率由（）控制，当析出晶体与熔体组成不同时，晶体长大速率由（）控制10、同一物质处于不同结构状态时，其反应活性相差很大，一般来说，晶格能愈高、结构愈完整和稳定的，其反应活性也（）。

二、判断题（共10分，每个题1分）1、（）位错的滑移是指在热缺陷或外力作用下，位错线在垂直其滑移面方向上的运动，结果导致晶体中空位或间隙质点的增殖或减少。

2、（）间隙扩散机制适用于间隙型固溶体中间隙原子的扩散，其中发生间隙扩散的主要是间隙原子，阵点上的原子则可以认为是不动的。

3、（）要使相变自发进行，系统必须过冷（过热）或者过饱和，此时系统温度、浓度和压力与相平衡时温度、浓度和压力之差就是相变过程的推动力。

4、（）扩散系数对温度是非常敏感的，随着温度升高，扩散系数明显降低。

5、（）当晶核与晶核剂的接触角越大时，越有利于晶核的形成。

6、（）固相反应的开始温度，远低于反应物的熔点或者系统的低共融温度。

试题一一. 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，所占比例是多少；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。

二. 图2是高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O)结构示意图，试回答：1．请以结构式写法写出高岭石的化学式；2．高岭石属于哪种硅酸盐结构类型；3．分析层的构成和层的堆积方向；4．分析结构中的作用力；5．根据其结构特点推测高岭石具有什么性质。

三. 简答题：1.晶体中的结构缺陷按几何尺寸可分为哪几类？2.什么是负扩散？3．烧结初期的特征是什么？4.硅酸盐晶体的分类原则是什么？5.烧结推动力是什么？它可凭哪些方式推动物质的迁移？6.相变的含义是什么？从热力学角度来划分，相变可以分为哪几类？四. 出下列缺陷反应式：1.NaCl形成肖特基缺陷；2.AgI形成弗仑克尔缺陷（Ag+进入间隙）；3.TiO2掺入到Nb2O3中，请写出二个合理的方程，并判断可能成立的方程是哪一种？再写出每个方程的固溶体的化学式。

4.NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体五. 表面力的存在使固体表面处于高能量状态，然而，能量愈高系统愈不稳定，那么固体是通过何种方式降低其过剩的表面能以达到热力学稳定状态的。

六.粒径为1μ的球状Al2O3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Al2O3起了反应，计算完全反应的时间：⑴用杨德方程计算；⑵用金斯特林格方程计算。

七.请分析熔体结构中负离子团的堆积方式、聚合度及对称性等与玻璃形成之关系。

八.试从结构和能量的观点解释为什么D晶界>D晶内？九.试分析二次再结晶过程对材料性能有何影响？工艺上如何防止或延缓二次再结晶的发生？十.图3是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：1．写出点P，R，S的成分；2．设有2kgP，问需要多少何种成分的合金Z才可混熔成6kg成分为R的合金。

武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案第五套试卷武汉理工大学考试试卷一、钙钛矿ABO3型结构属于立方晶系，其中2价正离子位于立方晶胞顶点，4价正离子位于立方晶胞体心位置，2价负离子位于立方晶胞而心位置。

请回答下列问题；1．画出钙钛矿型结构的晶胞立体图2．根据晶胞结构指出晶胞中各离子的配位数；3．根据鲍林规则计算负离子电价是否平衡；4．BaTiO3属钙钛矿型结构，是典型的铁电材料。

请给出铁电晶体的定义，铁电性能出现的根本原因是什么？二．1．Au为面心立方结构，试画出晶胞中质点在（001）晶面上的投影图。

2．三种物质表面能按由小到大的顺序为：Pbl2>PbF2>CaF2，试用清洁表面的离子重排及表面双电层模型解释之。

3．硅酸盐晶体的分类原则是什么？4．烧结推动力是什么？它可凭哪些方式推动物质的迁移（至少写出两种具体的方式）？5．从热力学角度来划分，相变可以分为哪几类？三．写出缺陷反应方程式，每组写两个合理方程，并写出相应的固溶体化学式。

1．Al2O3加入到MgO中2．TiO2加入到Nb2O3中四．Na2O-SiO2系统熔体组成对表面张力的影响如图所示，请解释其产生的原因。

五．下表列出少量NaCl 可使不同颗粒尺寸Na 2CO 3与Fe 2O 3反应的加速作用。

请给出至少三种合理的解释。

六．设有以直径为3 cm 的厚壁管道，被厚度为0.00l cm 的铁膜片隔开，在膜片的一边，每l cm 3中含有3510⨯个氮原子，该气体不断地通过管道。

在膜片的另一边的气体中，每l cm 3中含有3210⨯个氮原子。

假设700℃时氮在α-Fe （体心立方）中的扩散系数是72410cm /s −⨯，在γ-Fe （面心立方）中的扩散系数是82310cm /s −⨯，试分别计算通过两种铁膜片的氮原子总数。

根据计算结果，试讨论影响扩散的因素。

七．在液-固相变时，产生球形固相粒子，系统自由焓的变化为32443V G r G r ππσ∆=∆+。

武汉理工大学2011年研究生入学考试试题课程名称材料科学基础一、（30分）立方ZnS是立方晶系，根据其晶胞图（图1）回答下列问题：1、画出ZnS晶胞在(001)面上的投影图；在晶胞图上画出（111）晶面和[111]晶向（建立坐标系）；2、何种离子做何种密堆积？晶胞中有哪几种空隙，空隙利用率分别是多少？何种离子填何种空隙？3、晶胞分子数是多少？结构中各离子的配位数为多少，写出其配位多面体；4、结构中S2-电价是否饱和，为什么？5、对于大多数晶体来说，结合力的性质是属于综合性的，请指出Zn-S键的键性并说明原因；6、像立方ZnS这类晶体（质点的堆积可以近似地认为是刚性球体的堆积，服从最紧密堆积原理），如何揭示、理解晶体的微观结构及其与晶体性质的关系？图1 立方ZnS晶胞结构图2 成核速率和生长速率与过冷度的关系二、（10分）图2为晶体的成核速率和生长速率与过冷度的关系，请根据图解释玻璃形成的动力学条件。

并针对成核速率u解释u-T之间的关系，说明为何会有极值的出现。

三、（15分）比较PbF2，PbI2和CaF2的表面能大小，当用Ca2+和F-依次置换PbI2中的Pb2+和I-离子时，相应的表面能和硬度及表面双电层的厚度该如何变化，为什么？四、（10分）在A－B二元系中，组元A具有体心立方结构，熔点为1000℃；组元B具有面心立方结构，熔点为800℃。

在500℃存在一个恒温转变：设室温下A、B二个组元互不溶解，试回答：1、绘出概略的相图。

2、指出S A(B)、S B(A)固溶体的晶体结构类型。

五、（25分）根据图3所示A－B－C三元系统投影图回答下列问题：1、指出化合物S的性质。

2、用箭头标出各界线的温度下降方向及性质。

3、指出各无变量点的性质，并写出其平衡关系。

4、分析熔体M在平衡条件下的冷却结晶过程（用路径图表示）。

5、图中哪个组成的三元混合物熔点最低？并用线段比表示出其组成。

图3 A－B－C三元系统相图六、（15分）试讨论从室温到熔融温度范围内，氯化锌添加剂（10-6mol%）对NaCl单晶中所有离子（Na和Cl）扩散能力的影响。

课程材料科学基础（共3页，共十题，答题时不必抄题，标明题目序号，相图不必重画,直接做在试卷上）一、填空题（1.5×20=30分）1. 结晶学晶胞是（）。

2. 扩散的基本推动力是（），一般情况下以（）形式表现出来，扩散常伴随着物质的（）。

3. 晶面族是指（）的一组晶面，同一晶面族中，不同晶面的（）。

4. 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（）。

5. 根据烧结时有无液相出现，烧结可分为（），在烧结的中后期，与烧结同时进行的过程是（）。

6. 依据硅酸盐晶体化学式中（）不同，硅酸盐晶体结构类型主要有（）。

7. 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（）的，因为（）。

8. 二级相变是指（），发生二级相变时，体系的（）发生突变。

9. 驰豫表面是指（），NaCl单晶的表面属于是（）。

10. 固态反应包括（），化学动力学范围是指（）。

11．从熔体结构角度，估计a长石、b辉石(MgO·SiO2)、c镁橄榄石三种矿物的高温熔体表面张力大小顺序（）。

二、CaTiO3结构中，已知钛离子、钙离子和氧离子半径分别为0.068nm，0.099nm，0.132nm。

（15分）1. 晶胞中心的钛离子是否会在八面体空隙中“晃动”；2. 计算TiCaO3的晶格常数；3. 钛酸钙晶体是否存在自发极化现象，为什么？三、在还原气氛中烧结含有TiO2的陶瓷时，会得到灰黑色的TiO2-x：（15分）1．写出产生TiO2-x的反应式；2．随还原气氛分压的变化，该陶瓷材料的电导率和密度如何变化？3．从化学的观点解释该陶瓷材料为什么是一种n型半导体。

四、选择题：下列2题任选1题（12分）1. 简述金属材料、无机非金属材料以及高分析材料腐蚀的特点。

2. 试述材料疲劳失效的含义及特点。

五、现有三种陶瓷材料，它们的主要使用性能如下：（15分）在烧结过程中希望材料获得预期的显微结构以使材料最佳性能充分发挥，在控制显微结构因素和工艺条件上应主要考虑哪些相关因素？六、熔体结晶时：（1）图示核化速率-温度、晶化速率-温度关系及其对总结晶速率的的影响；（2）核化速率与晶化速率的不同对新相的显微结构有何影响，为什么？（3）指出在哪一温度范围内对形成玻璃有利，为什么？（12分）七、X射线给出立方MgO的晶胞参数是0.4211nm，它的密度是3.6g/cm3。

武汉理工大学考研习题及答案材料科学基础科目武汉理工大学考研习题及答案--材料科学基础科目第1页共27页第1页共27页材料科学基础习题1．固体硫有两种晶型(单斜硫、斜方硫)，因此硫系统可能有四个相，如果某人实验得到这四个相平衡共存，试判断这个实验有无问题。

2．图（1）就是具备多晶转型的某物质的波谱，其中def线就是熔体的冷却曲线。

ke 就是晶型i的升华曲线；gf就是晶型ii的升华曲线；jg就是晶型ⅲ的升华曲线，提问以下问题：(1)在图中标明各相的相区，并把图中各无变点的平衡特征用式子表示出来。

(2)系统中哪种晶型为稳定相?那种晶型为介稳相?(3)各晶型之间的转变是单向转变还是双向转变?3．在sio2系统波谱中，找到两个对称多晶转型和两个不可逆多晶转型的例子。

4．根据al2o3―sio2系统波谱表明：(1)铝硅质耐火材料，硅砖(含sio2>98％)、粘土砖(含al2o335～50％)、高铝砖(含al2o360～90％)、刚玉砖(含al2o3>90％)内，各有哪些主要的晶相。

(2)为了保持较高的耐火度，在生产硅砖时应注意什么?(3)若耐火材料出现40％液相便软化不能使用，试计算含40(mol)al2o3的粘土砖的最高使用温度。

5．在cao-sio2系统与al2o3-sio2系统中sio2的液相线都很陡峭，为什么在硅砖中可以拌人约2％的cao作矿化剂而不能减少硅砖的耐火度，但在硅砖中却必须严苛避免原料中混进al2o3否则可以并使硅砖耐火度大大上升。

6．冷却粘土矿物高岭石(al2o32sio22h2o)至600℃时，高岭石水解为水蒸气和al2o32sio2，稳步冷却至1595℃时会出现什么变化？在这温度下长时间保温达至均衡，系统的二者共同组成如何？当系统生成40％液相时，应当达至什么温度？在什么温度下用粘土全然熔融?7．图（２）就是最简单的三元系统投影图，图中等温线从高温至低温的次序就是t6>t5>t4>t3>t2>t1根据此投影图提问：(1)三个组分a、b、c熔点的高低次序是怎样排列的。

武汉理工大学2002年研究生入学考试试题课程名称材料科学基础第一部分必做题一、下图是立方晶胞示意图，其中I位于HA的中点，J、K、L分别是BCFE、CDGF、EFGH三个面的中心：（12分）1.请你在图上标出或分别写出BCFE CDGF EFGH BCI BDGE ACG 六个晶面的晶面指数（密勒指数）。

2.写出AB AC AE AF AG AJ AK AL 八个晶向的晶向指数。

3.写出{111}晶面族的所有等价晶面。

二、Na2O晶体结构属于萤石型结构。

（15分）1.试画出Na2O的晶胞结构图。

2.根据晶胞结构指出3离子的配位数。

3.该结构存在解理现象吗？请说明理由。

4. Na2O晶体在扩散温度范围进行扩散处理时，结构中易出现何种机制的扩散？为什么？5.在Na2OcaOSiO2系统玻璃中，Na2O对该体系玻璃的电导率和化学稳定性有什么影响？怎样抑制其不利影响？三、（16分）1.写出如下杂质进入基质晶体后可能出项的典型的缺陷反应方程式（即对应典型的置换型固溶体和间隙型固溶体的形成过程的方程式）。

（1）MgO加入Al2O3中；（2）TiO2加入Al2O3中；2.据此总结书写组成缺陷反应方程式的规律性。

3.烧结Al2O3陶瓷时经常加入MgO或TiO2以降低烧结温度，根据缺陷化学原理说明加入哪一种外加剂更能促进烧结。

四、下图是ABC三元系统相图，其中有二个二元化合物D F及一个三元化合物G。

根据此相图完成下列问题：（20分）1.划分副三角形，用剪头表示界线上温度下降的方向（包括各二元系统）。

2.写出M点配料的熔体平衡冷却析晶时固、液相组成的变化过程。

3.计算熔体M结晶结束时，各相的百分含量（以线段比表示）。

若液相组成刚到达该结晶结束点时，各相的百分含量又为若干（同样以线段表示）？4.加热组成为P Q 的物料，在什么温度下开始出现液相，到什么温度时完全熔融？五、叙述相变的总体分类方法：从热力学分来，可以细分为哪几类？并举例说明。

Test of Fundamentals of Materials Science 材料科学基础试题库武汉理工大学材料科学与工程学院一、填空题0001.烧结过程的主要传质机制有_____、_____、_____ 、_____，当烧结分别进行四种传质时，颈部增长x/r与时间t的关系分别是_____、_____、_____ 、_____。

0002.晶体的对称要素中点对称要素种类有_____、_____、_____ 、_____ ，含有平移操作的对称要素种类有_____ 、_____ 。

0003.晶族、晶系、对称型、结晶学单形、几何单形、布拉菲格子、空间群的数目分别是_____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。

0004.晶体有两种理想形态，分别是_____和_____。

0005.晶体是指内部质点排列的固体。

0006.以NaCl晶胞中（001）面心的一个球（Cl-离子）为例，属于这个球的八面体空隙数为，所以属于这个球的四面体空隙数为。

0007.与非晶体比较晶体具有自限性、、、、和稳定性。

0008.一个立方晶系晶胞中，一晶面在晶轴X、Y、Z上的截距分别为2a、1/2a 、2/3a，其晶面的晶面指数是。

0009.固体表面粗糙度直接影响液固湿润性，当真实接触角θ时，粗糙度越大，表面接触角，就越容易湿润；当θ，则粗糙度，越不利于湿润。

0010.硼酸盐玻璃中，随着Na2O（R2O）含量的增加，桥氧数，热膨胀系数逐渐下降。

当Na2O含量达到15%—16%时，桥氧又开始，热膨胀系数重新上升，这种反常现象就是硼反常现象。

0011.晶体结构中的点缺陷类型共分、和三种，CaCl2中Ca2+进入到KCl间隙中而形成点缺陷的反应式为。

0012.固体质点扩散的推动力是________。

0013.本征扩散是指__________，其扩散系数D＝_________,其扩散活化能由________和_________ 组成。