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华南理工大学硕士研究生入学考试

《材料物理化学》试卷

注意事项：1. 考前请将密封线内各项信息填写清楚；

2. 所有答案请直接答在试卷上(或答题纸上)；

3．考试形式：闭卷；

4. 本试卷共二大题，满分150分， 考试时间180分钟。

一、 选择题（40分）

（1）体心立方堆积的的空间利用率为（ C ）

（A）74% （B）52%

（C）68% （D）46%

（2）面心立方晶体中具有最小面间距的晶面是（ C 　 ）：

（A）（100） （B）（110）

（C）（111） （D）（001）

（3）尖晶石（MgAl2O4）型晶体中，O2-做面心立方最紧密堆积，Mg2+填入（ B ）

（A）四面体空隙的半数 （B）四面体空隙的八分之一

（C）八面体空隙的半数 （D）八面体空隙的八分之一

（4）今有AX、BX和CY三种离子化合物，离子半径分别为：

rX=0.181nm，rY=0.130nm，rA=0.095nm，rB=0.169nm，rC=0.034nm。

这三种化合物的阳离子配位数大小顺序排列是（ A ）：

（A）BX>AX>CY （B）AX>CY>BX

（C）BX>CY>AX （D）CY>BX>AX

（5）下列硅酸盐矿物，属于链状结构的是（ D ）

（A）顽火辉石Mg2[Si2O8] （B）绿柱石 Be3Al2[Si6O13]

（C）镁橄榄石Mg2[SiO4] （D）叶腊石Al2[Si4O10](OH)2

（6）一个片状晶体，其化学式为KF·AlF3·BaO·MgO·Al2O3·5MgSiO3，这一结构与哪类晶体有关：B

(A)滑石 （B）白云母

(C)叶蜡石 (D) 高岭石

(7) 非化学计量化合物Cd1+xO，由于在化学组成上偏离化学计量而产生的晶格缺陷类型为（ B ）

（A）负离子空位 （B）间隙正离子

（C）正离子空位 （D）间隙负离子

（8）、对于螺位错，其位错线方向、伯氏矢量方向与位错运动方向是（ D ）

（A）平行，平行 （B）垂直，平行

（C）平行，垂直 （D）垂直，垂直

（9）若有一个变价金属氧化物XO，在还原气氛下形成阴离子缺位型非化学计量化合物，金属元素X和氧原子数之比为X：O=1.1:1,则其化学式应为（ C ）

（A）X1.1O （B）XO0.90

（C）XO0.91 （D）XO1.

（10）一种玻璃的化学组成为24mol%Na2O12%mol%Al2O364mol%SiO2,桥氧分数为（ B ）

（A）2.12 （B）3.73

（C）2.94 （D）0.27

（11）下列性能哪个不是玻璃的特性（ B　 ）

（A）各向同性 （B）熔点确定

（C）介稳性 （D）物理、化学性质随成分连续变化

（12）当液体（L）与固体（S）相接触，固相不被液体所润湿，则两相的表面张力关系为 （ D ）

（A）γSV-γSL >γLV （B）γSV-γSL <γLV

（C）γSV >γSL （D）γSV <γSL

（13）凸表面、平表面和凹表面的饱和蒸汽压存在以下关系（　A　 ）

（A）凸表面最高 （B）凹表面最高

（C）平表面最高 （D）三者一样高

（14）晶界扩散系数Dg，体积扩散系数Db，表面扩散系数Ds间的关系是：（ D ）

（A）Dg>Db>Ds； (B) DS>Db>Dg；

(C) Db > Dg >Ds； (D) Ds>Dg>Db

（15）杨德（Jander）方程式是固相反应（ B ）阶段的动力学方程。

（A）扩散； （B）化学反应；

（C）结晶； （D）熔融

（16）可以以声速进行，没有固定转变温度的相变是： （ C ）

（A）熔体析晶； （B）分相；

（C）马氏体相变； （D）奥氏体相变

（17）烧结过程中，坯体中大晶粒的晶界越过气孔推移，将其周围晶粒吞并，使大晶粒长大更快的现象称为：（ B ）

（A）晶粒正常长大； （B）二次再结晶；

（C）低共熔； （D）溶解沉淀

（18）在BaO和TiO2合成BaTiO3时，在一定条件下可以生成2BaO·TiO2；BaO·TiO2；BaO·2TiO2；BaO·3TiO2；BaO·4TiO2五种化合物，在此系统中独立组元数是（ B ）

（A）1； （B）2； （C）3；

（D）4； （E）5

（19）均匀成核和非均匀成核的活化能相比 （ A ）

（A）均匀成核较大； （B）非均匀成核较大；

（C）两者一样大 （D）不一定

（20）在离子型材料中，影响扩散的缺陷来自两个方面，一方面是热缺陷（弗伦克尔缺陷和肖特基缺陷），一方面是掺杂点缺陷。由热缺陷引起的扩散称本征扩散，而点缺陷引起的扩散称为：（ D ）

（A）自扩散； （B）互扩散；

（C）无序扩散； （D）非本征扩散

二、 问答与计算（80分）

1、（10分）简述玻璃结构微晶学说和无规则网络学说。

P84,晶子学说：晶子学说认为玻璃由一该玻璃成分一致的晶态化合物组成。这个晶态化合物的尺寸远比一般多晶中的晶粒小。晶子不同于一般微晶，带有晶格变化的有序区域，分散在无定型介质中，并且晶子到无定型部分的过渡时逐步完成的，两者无明显界限。揭开了玻璃的微不均匀性和近程有序性。

无规则网络学说：玻璃化合物不可能具有比晶态高得多的内能。推想玻璃中的离子间的结合力也应同晶体相似，玻璃与晶体具有相同的以简单形式链接的负离子多面体，只是玻璃的键强和键角有一定范围变化。玻璃态物质与相应的晶体结构一样，由三维网络所构成，但其规律性比晶体结构差。

1，1个O离子最多和2个A离子结合

2，A离子配位数必须最小

3，O多面体共顶连接，不能共边共面连接

4，每个O多面体必须至少有3个顶角与相邻的多面体连接，构成3维空间网络。

2、（10分）提高陶瓷材料的烧结密度有什么措施？

P323，烧结的影响因素，烧结的本质是传质和气孔的排除。形成致密的固体。

有温度，烧结时间，物料活性，添加剂，气氛，还有压力。

3、（15分）用0.2molYF3加入CaF2中形成固溶体，实验测得固溶体的晶胞参数a=0.55nm，测得固溶体密度ρ=3.64g/cm3，试计算说明固溶体的类型？（元素的相对原子质量：Y=88.90；Ca=40.08；F=19.00）

阴离子间隙：Y0.2Ca0.8F2.2 阳离子空位Y0.2/3Ca0.9F2

CaF2晶格中有8个F离子和4个Ca离子，分别以阳离子和阴离子为基准，把以上两个化学式的质量数数乘以4得到固溶体晶格的质量数。计算可得前者接近后者远小于，所以为阴离子间隙固溶体。

4、（10分）双组分PbO-SiO2玻璃的熔制过程中。常因存在还原气氛而使铅被还原，致使玻璃失透。PbO含有为87％（重量）的玻璃在1323K熔制时，应怎样控制熔炉中气氛不使铅被还原的。

设铅玻璃中，铅的还原反应依下述方式进行：

PbO（玻璃熔体中） ＋ CO（气） ＝Pb（固） + CO2（气）

不知道哦，猜想一下，不使铅还原应该就是要CO的的气体比例小，应该可以把CO氧化为CO2，所以，猜想可能增大O2的比例和增大CO2的比例减小CO的比例让，增大O2的比例让CO氧化为CO2，增CO2的比例让以上反应尽量不往正向进行，猜想完毕OVER。

5、（15分）扩散是材料动力学过程的基础，请说明扩散对固相反应、相变和烧结的影响。

翻书，9,10,11章。固相反应有5步，1，开始相互作用期，2，表面分子形成，第一活化期，3表面分子致密化，第一脱活期。4扩散到内部形成产物分子，第二活化期。5正常晶体的形成，第二脱活期。2到4步都离不开传质和扩散，第一步和第5步就不知道了。

相变：一般指析晶过程，两步，晶核的形成和晶粒的长大。P277,，有一个受原子扩散的形核率因子D，P279上面有个液-晶相界面迁移的频率因子，和扩散有点关系。关于Spinodal分解（玻璃分相）和后面的马氏体和奥氏体相变就不知道了。

6、（15分）请画图表示过冷度对成核速度和晶体生长速度的影响，并说明要生成细晶结构对温度控制的要求。

P281，和P282要生成细晶应该和微晶玻璃差不多，控制温度尽量多形核，不长大。过程是先融化成型，然后急冷，升温到只形核不长大的温度区间处理一段时间。然后快速提高到集体生长速率最大的区间，应该就能得到细晶结构。

7、（10分）已知碳酸钙分解反应CaCO3(S)＝CaO(S)＋CO2（g）及相关热力学数据，计算分解温度。

P133，这章经典应该不是重点，太繁杂太难了，也过时了。

思路应该是求出反应298K时焓变，然后求出反应物和生成物那个不知道怎么打出来的字母的函数的差值。4个温度4中情况，求平均，然后带入算式令G=0就可以了。

三、（25分）图2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、用箭头表示各条线上温度下降方向及界线的性质；

2．判断化合物D、F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、H在完全平衡条件下的冷却结晶过程；

P208和P209几个相图的规则，E4应该是双降点P209下面。E1应该是低共熔点，副三角形ACD，E2双升点三角形CDF，回吸D,析出C和F。E3低共熔点三角形CFB，B阿尔法和B贝塔是B的不同晶型，所以可以划入副三角形BCF中。E5也是低共熔点三角形ADB。后面太难了。太多了，就这样。