【考研类试卷】(南京工业大学)材料科学基础真题2005年及答案解析.doc

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1、(南京工业大学)材料科学基础真题 2005 年及答案解析(总分：150.00，做题时间：90 分钟)一、是非题(总题数：15，分数：15.00)1.在正交晶系中，(001)面必定与(110)面垂直。（分数：1.00）A.正确B.错误2.金刚石、石墨和纳米碳管是碳的同素异性体。（分数：1.00）A.正确B.错误3.在立方晶系中可能存在的空间格子类型有 F、I、C 三种。（分数：1.00）A.正确B.错误4.立方晶系的对称特点是具有 4 根 3 次轴。（分数：1.00）A.正确B.错误5.在宏观晶体中所存在的对称要素都必定通过晶体的中心。（分数：1.00）A.正确B.错误6.固溶体是一种溶解了杂质

2、组分的非晶态固体。（分数：1.00）A.正确B.错误7.只要在 OK 以上晶体中总是存在着点缺陷。（分数：1.00）A.正确B.错误8.CVD 法制备的非晶态硅也具有玻璃的四个通性。（分数：1.00）A.正确B.错误9.菲克第一定律适用于求解不稳定扩散问题。（分数：1.00）A.正确B.错误10.有序无序转变是指晶体与非晶体之间的转变。（分数：1.00）A.正确B.错误11.晶胚的临界半径 rk随着 T 的增大而减小，相变愈易进行。（分数：1.00）A.正确B.错误12.在固液界面的润湿中，增加固体表面的粗糙度，就一定有利于润湿。（分数：1.00）A.正确B.错误13.在晶体的生长过程中，必须

3、要有过冷度存在。（分数：1.00）A.正确B.错误14.对于相同的体系，非均匀成核位垒均匀成核位垒。（分数：1.00）A.正确B.错误15.液相烧结是指有液相存在的一种烧结过程。（分数：1.00）A.正确B.错误二、选择题(总题数：10，分数：15.00)16.晶体结构中一切对称要素的集合称为_。A对称型 B点群 C微观对称的要素的集合 D空间群（分数：1.50）A.B.C.D.17.螺位错的位错线与滑移方向之间_。A相互平行 B相互垂直 C没有一定的关系（分数：1.50）A.B.C.18.高岭石属于层状硅酸盐结构，其结构特征是_。A二层型三八面体结构 B三层型三八面体结构C二层型二八面体结构

4、 D三层型二八面体结构（分数：1.50）A.B.C.D.19.在正尖晶石型结构中，二价阳离子占据_。A四面体空隙 B八面体空隙C立方体空隙 D三方柱空隙（分数：1.50）A.B.C.D.20.长石属于_类型的硅酸盐结构。A岛状硅酸盐结构 B层状硅酸盐结构C链状硅酸盐结构 D架状硅酸盐结构（分数：1.50）A.B.C.D.21.在非化学计量化合物 UO2+x中存在的晶格缺陷是_。A阴离子空位 B阳离子空位 C阴离子填隙 D阳离子填隙（分数：1.50）A.B.C.D.22.在面心立方晶体结构中，密排面是_。A001 面 B011 面 C111 面（分数：1.50）A.B.C.23.大多数固相反应处

5、于_。A化学反应动力学范围 B扩散动力学范围 C过渡范围（分数：1.50）A.B.C.24.在 CaO-Al2O3-SiO2系相图中有低共熔点 8 个、双升点 7 个、鞍形点 9 个，按相平衡规律该系统可划分成_分三角形。(鞍形点为界线与连线的交点)A8 个 B7 个 C9 个 D15 个 E22 个（分数：1.50）A.B.C.D.E.25.当由 n 个球构成立方紧密堆积时，在密堆结构中四面体空隙数为_。An 个 B2n 个 C4n 个 D8n 个（分数：1.50）A.B.C.D.三、填充题(总题数：12，分数：24.00)26.晶胞是 1。（分数：2.00）填空项 1:_27.空间群为 F

6、m3m 的晶体结构属于 1 晶族， 2 晶系。（分数：2.00）填空项 1:_填空项 1:_28.硅酸盐晶体分类的依据是 1。按此分类法可将硅酸盐矿物分为： 2 结构、 3 结构、 4 结构和 5 结构。（分数：2.00）填空项 1:_29.在金红石晶体结构中，所有的 O2-按 1 方式进行排列，其中 Ti4+填充了 2。（分数：2.00）填空项 1:_填空项 1:_30.粘土荷电的主要原因有： 1、 2 和 3。（分数：2.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_31.粘土泥浆发生触变性的主要原因是： 1。（分数：2.00）填空项 1:_32.玻璃具有下列通性： 1、 2、 3 和

7、4。（分数：2.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_33.本征扩散是由 1 而引起的质点迁移，本征扩散的活化能由 2 和 3 两部分组成，扩散系数与温度的关系式为： 4。（分数：2.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_34.在(1)MgO-SiO 2；(2)CaO-SiO 2；(3)SrO-SiO 2；(4)BaO-SiO 2这四个系统中，最容易分相、分相区范围较大的是 1。（分数：2.00）填空项 1:_35.熔体中析晶的过程分二步完成，首先是 1，然后就是 2 过程。均匀成核的成核速率是由 3 因子和 4因子所决定的。（分数：2.00）填

8、空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_36.在水的相图中，与其他一元相图相比的特点是： 1。（分数：2.00）填空项 1:_37.马氏体相变具有以下的一些特征： 1、 2、 3 和 4 等。（分数：2.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_四、名词解释(总题数：8，分数：24.00)38.网络形成体（分数：3.00）_39.一级相变（分数：3.00）_40.肖特基(Schottky)缺陷（分数：3.00）_41.二次再结晶（分数：3.00）_42.反尖晶石结构（分数：3.00）_43.同质多晶（分数：3.00）_44.点间点阵（分数：3.00）_45.烧

9、结（分数：3.00）_五、计算题(总题数：4，分数：24.00)46.5wt%Na2O、14wt%CaO、22.5wt%Al 2O3和 45wt%SiO2玻璃的四个结构参数 Z、R、X 和 Y。(其中原子量分别为 Na:23，O:16，Ca:40，Al:27，Si:28)。（分数：6.00）_47.CeO2为萤石型的结构，当在 CeO2中加入 15mol%的 CaO 形成固溶体时，测得固溶体的密度为6.54g/cm3，这时的晶格参数为 a=0.5417nm，通过计算说明这种固溶体的类型。(其中相对原子质量分别为O:16，Ca:40，Ce:140)。（分数：6.00）_48.在 MgO 晶体中，

10、肖特基缺陷的生成能为 9.61210-19J。如果在 MgO 晶体中含有百万分之一的 Al2O3杂质，则在 1600时，MgO 晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？(k=1.3810 -23)。（分数：6.00）_49.正硅酸铅 PbSiO4玻璃的密度为 7.36g/cm3，求这种铅玻璃中氧的密度为多少？如果将它与熔融石英玻璃(密度为 2.2g/cm3)中的氯密度相比较，试指出在这种铅玻璃中铅离子所在的位置。(其中相对原子质量分别为 O:16，Si:28，Pb:207)。（分数：6.00）_六、论述题(总题数：4，分数：28.00)50.简述晶粒生长与二次再结晶的特点，以及造成二次再结晶的

11、原因和防止二次再结晶的方法。（分数：7.00）_51.非化学计量化合物结构缺陷的浓度与周围气氛的性质、压力大小有关。试分析如果增大周围氧气氛的分压，非化学计量化合物 Fe1-xO、Zn 1+xO 的密度将发生怎么样的变化？（分数：7.00）_52.简述固相烧结和液相烧结的主要类型与特点，以及固相烧结与液相烧结之间有何相同与不同之处？（分数：7.00）_53.简述无扩散型相变的特点是什么？（分数：7.00）_七、相图分析(总题数：1，分数：20.00)54.(A-B-C 三元相图如图所示)1划分分三角形。2标出界线的性质(共熔界线用单箭头，转熔界线用双箭头)。3指出化合物 S1和 S2的性质。4

12、说明 E、F、H 点的性质，并列出相变式。5分析 M 点的析晶路程(表明液、固相组成点的变化，并在液相变化的路径中注明各阶段的相变化和自由度数)。（分数：20.00）_(南京工业大学)材料科学基础真题 2005 年答案解析(总分：150.00，做题时间：90 分钟)一、是非题(总题数：15，分数：15.00)1.在正交晶系中，(001)面必定与(110)面垂直。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：2.金刚石、石墨和纳米碳管是碳的同素异性体。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：3.在立方晶系中可能存在的空间格子类型有 F、I、C 三种。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：4.立

13、方晶系的对称特点是具有 4 根 3 次轴。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：5.在宏观晶体中所存在的对称要素都必定通过晶体的中心。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：6.固溶体是一种溶解了杂质组分的非晶态固体。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：7.只要在 OK 以上晶体中总是存在着点缺陷。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：8.CVD 法制备的非晶态硅也具有玻璃的四个通性。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：9.菲克第一定律适用于求解不稳定扩散问题。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：10.有序无序转变是指晶体与非晶体之间的转变。（分数：1.00）A.正

14、确B.错误 解析：11.晶胚的临界半径 rk随着 T 的增大而减小，相变愈易进行。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：12.在固液界面的润湿中，增加固体表面的粗糙度，就一定有利于润湿。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：13.在晶体的生长过程中，必须要有过冷度存在。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：14.对于相同的体系，非均匀成核位垒均匀成核位垒。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：15.液相烧结是指有液相存在的一种烧结过程。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：二、选择题(总题数：10，分数：15.00)16.晶体结构中一切对称要素的集合称为_。A对称型 B点群

15、 C微观对称的要素的集合 D空间群（分数：1.50）A.B.C.D. 解析：17.螺位错的位错线与滑移方向之间_。A相互平行 B相互垂直 C没有一定的关系（分数：1.50）A. B.C.解析：18.高岭石属于层状硅酸盐结构，其结构特征是_。A二层型三八面体结构 B三层型三八面体结构C二层型二八面体结构 D三层型二八面体结构（分数：1.50）A.B.C. D.解析：19.在正尖晶石型结构中，二价阳离子占据_。A四面体空隙 B八面体空隙C立方体空隙 D三方柱空隙（分数：1.50）A. B.C.D.解析：20.长石属于_类型的硅酸盐结构。A岛状硅酸盐结构 B层状硅酸盐结构C链状硅酸盐结构 D架状硅酸

16、盐结构（分数：1.50）A.B.C.D. 解析：21.在非化学计量化合物 UO2+x中存在的晶格缺陷是_。A阴离子空位 B阳离子空位 C阴离子填隙 D阳离子填隙（分数：1.50）A.B.C. D.解析：22.在面心立方晶体结构中，密排面是_。A001 面 B011 面 C111 面（分数：1.50）A.B.C. 解析：23.大多数固相反应处于_。A化学反应动力学范围 B扩散动力学范围 C过渡范围（分数：1.50）A.B. C.解析：24.在 CaO-Al2O3-SiO2系相图中有低共熔点 8 个、双升点 7 个、鞍形点 9 个，按相平衡规律该系统可划分成_分三角形。(鞍形点为界线与连线的交点)

17、A8 个 B7 个 C9 个 D15 个 E22 个（分数：1.50）A.B.C.D. E.解析：25.当由 n 个球构成立方紧密堆积时，在密堆结构中四面体空隙数为_。An 个 B2n 个 C4n 个 D8n 个（分数：1.50）A.B. C.D.解析：三、填充题(总题数：12，分数：24.00)26.晶胞是 1。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：能充分反映晶体结构特征的最小单位）解析：27.空间群为 Fm3m 的晶体结构属于 1 晶族， 2 晶系。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：高级）填空项 1:_ （正确答案：立方）解析：28.硅酸盐晶体分类的依据是 1。按此分类

18、法可将硅酸盐矿物分为： 2 结构、 3 结构、 4 结构和 5 结构。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：SiO 4连接方式；岛状；组群状；链状；层状或架状）解析：29.在金红石晶体结构中，所有的 O2-按 1 方式进行排列，其中 Ti4+填充了 2。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：立方密堆）填空项 1:_ （正确答案：1/2 的八面体空隙）解析：30.粘土荷电的主要原因有： 1、 2 和 3。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：同晶置换）填空项 1:_ （正确答案：腐殖质离解）填空项 1:_ （正确答案：边面破键）解析：31.粘土泥浆发生触变性的主要原因是：

19、 1。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：粘土泥浆的不完全胶溶）解析：32.玻璃具有下列通性： 1、 2、 3 和 4。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：各向同性）填空项 1:_ （正确答案：介稳性）填空项 1:_ （正确答案：转换过程是可逆与渐变的）填空项 1:_ （正确答案：转化时性质变化连续）解析：33.本征扩散是由 1 而引起的质点迁移，本征扩散的活化能由 2 和 3 两部分组成，扩散系数与温度的关系式为： 4。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：本征热缺陷所产生的空位）填空项 1:_ （正确答案：空位形成能）填空项 1:_ （正确答案：质点迁移能）填空

20、项 1:_ （正确答案：*）解析：34.在(1)MgO-SiO 2；(2)CaO-SiO 2；(3)SrO-SiO 2；(4)BaO-SiO 2这四个系统中，最容易分相、分相区范围较大的是 1。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：MgO-SiO 2）解析：35.熔体中析晶的过程分二步完成，首先是 1，然后就是 2 过程。均匀成核的成核速率是由 3 因子和 4因子所决定的。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：成核）填空项 1:_ （正确答案：晶体生长）填空项 1:_ （正确答案：P 因子）填空项 1:_ （正确答案：D 因子）解析：36.在水的相图中，与其他一元相图相比的特点

21、是： 1。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：冰的熔化曲线的斜率 ）解析：37.马氏体相变具有以下的一些特征： 1、 2、 3 和 4 等。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：存在习性平面）填空项 1:_ （正确答案：取向关系）填空项 1:_ （正确答案：无扩散性）填空项 1:_ （正确答案：速度快。）解析：四、名词解释(总题数：8，分数：24.00)38.网络形成体（分数：3.00）_正确答案：(其单键能335kJ/mol，能单独形成玻璃的物质。)解析：39.一级相变（分数：3.00）_正确答案：(相变时两相的化学势相等，但化学势的一阶偏微商不相等。发生一级相变时有相变潜

22、热和体积的变化。)解析：40.肖特基(Schottky)缺陷（分数：3.00）_正确答案：(当晶格热振动时，一些能量足够大的原子离开其平衡位置，跃迁到晶体的表面，并在原正常格点上留下空位。)解析：41.二次再结晶（分数：3.00）_正确答案：(是少数巨大晶粒在细晶消耗时的一种异常长大过程。)解析：42.反尖晶石结构（分数：3.00）_正确答案：(属于立方晶系，其中氧离子可以看成是按立方紧密堆积排列，二价阳离子 A 填充在八面体空隙中，三价阳离子 B 一半填充在八面体空隙中，一半填充在四面体空隙中。)解析：43.同质多晶（分数：3.00）_正确答案：(化学组成相同的物质，在不同的热力学条件下会形

23、成结构不同的晶体。)解析：44.点间点阵（分数：3.00）_正确答案：(从晶体结构中找出的一系列等同点，必定在三维空间成周期性重复排列，由一系列在三维空间按周期性重复排列的几何点称为一个空间点阵。)解析：45.烧结（分数：3.00）_正确答案：(一种或多种固体粉末经过成型，在加热到一定温度后开始收缩，在低于熔点温度下变成致密、坚硬的烧结体，这种过程称为烧结。或：由于固体中分子(或原子)的相互吸引，通过加热，使粉末体产生颗粒粘结，经过物质的迁移、扩散使粉末体产生强度，并导致密化和再结晶的过程称为烧结。)解析：五、计算题(总题数：4，分数：24.00)46.5wt%Na2O、14wt%CaO、22

24、.5wt%Al 2O3和 45wt%SiO2玻璃的四个结构参数 Z、R、X 和 Y。(其中原子量分别为 Na:23，O:16，Ca:40，Al:27，Si:28)。（分数：6.00）_正确答案：(；Z=4；R=2.2；Y=3.6；X=0.4。 )解析：47.CeO2为萤石型的结构，当在 CeO2中加入 15mol%的 CaO 形成固溶体时，测得固溶体的密度为6.54g/cm3，这时的晶格参数为 a=0.5417nm，通过计算说明这种固溶体的类型。(其中相对原子质量分别为O:16，Ca:40，Ce:140)。（分数：6.00）_正确答案：( ；)解析：48.在 MgO 晶体中，肖特基缺陷的生成能

25、为 9.61210-19J。如果在 MgO 晶体中含有百万分之一的 Al2O3杂质，则在 1600时，MgO 晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势？(k=1.3810 -23)。（分数：6.00）_正确答案：( ；298K：n/N=1.9210 -51；1873K：n/N=810 -9；)解析：49.正硅酸铅 PbSiO4玻璃的密度为 7.36g/cm3，求这种铅玻璃中氧的密度为多少？如果将它与熔融石英玻璃(密度为 2.2g/cm3)中的氯密度相比较，试指出在这种铅玻璃中铅离子所在的位置。(其中相对原子质量分别为 O:16，Si:28，Pb:207)。（分数：6.00）_正确答案：(PbSi

26、O 4相对分子质量=283；SiO 2相对分子质量=60；PbSiO4中氧密度 ；SiO2中氧密度 )解析：六、论述题(总题数：4，分数：28.00)50.简述晶粒生长与二次再结晶的特点，以及造成二次再结晶的原因和防止二次再结晶的方法。（分数：7.00）_正确答案：(晶粒生长的特点：晶粒生长是无应变的材料在热处理时，平均晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。在坯体内晶粒尺寸均匀地生长；晶粒生长时气孔都维持在晶界上或晶界交汇处。二次再结晶的特点：是少数巨大晶粒在细晶消耗时的一种异常长大过程。是个别晶粒的异常生长；二次再结晶时气孔被包裹到晶粒内部；二次再结晶还与原料粒径有关。造成二次再结

27、晶的原因：原料粒径不均匀，烧结温度偏高，烧结速率太快。防止二次再结晶的方法：控制烧结温度、烧结时间，控制原料粒径的均匀性，引入烧结添加剂。)解析：51.非化学计量化合物结构缺陷的浓度与周围气氛的性质、压力大小有关。试分析如果增大周围氧气氛的分压，非化学计量化合物 Fe1-xO、Zn 1+xO 的密度将发生怎么样的变化？（分数：7.00）_正确答案：(如果增大周围氧气氛的分压，非化学计量化合物 Fe1-xO 中 x 增加，阳离子空位浓度就增加，这时非化学计量化合物 Fe1-xO 的密度将变小；如果增大周围氧气氛的分压，非化学计量化合物 Zn1+xO 中 x减小，阳离子间隙浓度就减小，这样非化学计

28、量化合物 Zn1+xO 的密度将变小。)解析：52.简述固相烧结和液相烧结的主要类型与特点，以及固相烧结与液相烧结之间有何相同与不同之处？（分数：7.00）_正确答案：(固相烧结的主要类型与特点：蒸发，凝聚传质，原因是不同部位的蒸气压差，蒸发一凝聚传质的烧结过程坯体不发生收缩。扩散传质，原因是颗粒不同部位的空位浓度差，扩散传质是大多数固体材料烧结传质的主要方式。液相烧结的主要类型与特点：流动传质，是大多数硅酸盐材料烧结的主要传质方式，可分为粘性流动和塑性流动。溶解，沉淀传质，存在有固、液二相，固相在液相中有可溶性。固相烧结与液相烧结之间的相同之处：烧结的推动力都是表面能，烧结过程都是由颗粒重排

29、、气孔填充和晶粒生长等阶段组成。不同之处：由于流动传质速率比扩散速率快，因而液相烧结致密化速率高，烧结温度较低。此外，液相烧结过程的速率还与液相数量、性质(粘度、表面张力等)、液相与固相的润湿情况、固相在液相中的溶解度等因素有关。影响液相烧结的因素比固相烧结更为复杂。)解析：53.简述无扩散型相变的特点是什么？（分数：7.00）_正确答案：(无扩散型相变的特点：存在均匀切变而引起的形状变化(晶体外形的变化)；新相与母相的化学成分相同；可以在低温下进行，相变速度快；新相与母相之间有一定的位向关系。)解析：七、相图分析(总题数：1，分数：20.00)54.(A-B-C 三元相图如图所示)1划分分三角形。2标出界线的性质(共熔界线用单箭头，转熔界线用双箭头)。3指出化合物 S1和 S2的性质。4说明 E、F、H 点的性质，并列出相变式。5分析 M 点的析晶路程(表明液、固相组成点的变化，并在液相变化的路径中注明各阶段的相变化和自由度数)。（分数：20.00）_正确答案：(1划分成 4 个分三角形(ACS 2、CS 1S2、BS 1S2、ABS 2)。2见下图。3. S1：固相分解二元化合物；S 2：不一致熔三元化合物。4H：双转熔点 LH+A+BS 2E：低共熔点 LEA+C+S 2F：低共熔点 LFC+S 1+S25M 点析晶路程见下图。液相：固相：AbcS 2fM)解析：