《无机材料科学基础》课程教学资源（试卷习题）材料科学基础B卷（答案）

材料科学基础试题B卷参考答案及评分标准审核人：考试时间：拟题教师：徐研一填空题（每空1分，共30分）1.内部质点在三维空间按周期性重复排列的固体。2.NaCl3.立方最紧密堆积，六方最紧密堆积4.0.732-15.原始式，体心式，面心式，底心式6.离子被极化的难易程度（离子被极化的能力），一种离子极化其它离子的能力7肖特基缺陷，弗伦克尔缺陷8.连续固溶体，有限固溶体9.四配位】［AIO4]，六配位/［AIO]10.D=fa2，为几何因子，f为跃迁频率，a为质点间距（最短网间距、质点迁移自由程)11.晶核从均匀的单相熔体中产生的几率处处相同，△G*=△Gkf（0）（为接触角）12.相变时两相化学势相等，化学势的一阶偏微商不相等（不指明两相无分）13.四14.小角度晶界，大角度晶界15.质点浓度分布不随时间变化的扩散，J=-DdC/dX或J=-（C/x+C/Φy+C/z）二判断题（每小题1分，共10分）91234567810xAxVXVXXN三单选题（每小题3分，共30分）23456789101BDBDTATocBc1四1.解：（1)X+Y=ZZ=4(1分）X+1/2Y=RR=玻璃中氧离子总数/网络形成离子总数(1分)对于玻璃组成1R=（10+18×3+72×2）/72=2.89Y=2.22(1分）X= 1.781

1 材料科学基础试题 B 卷参考答案及评分标准 拟题教师： 徐研 审核人： 考试时间： 一 填空题（每空 1 分，共 30 分） 1. 内部质点在三维空间按周期性重复排列的固体。 2. NaCl 3. 立方最紧密堆积，六方最紧密堆积 4. 0.732-1 5. 原始式，体心式，面心式，底心式 6. 离子被极化的难易程度（离子被极化的能力），一种离子极化其它离子的能力 7 肖特基缺陷， 弗伦克尔缺陷 8. 连续固溶体，有限固溶体 9. 四配位/［AlO4］， 六配位/［AlO6］ 10. D =γf a2， γ为几何因子，f 为跃迁频率， a 为质点间距（最短网间距、质点迁移自 由程） 11. 晶核从均匀的单相熔体中产生的几率处处相同，ΔGk*=ΔGk f（θ）（θ为接触角） 12. 相变时两相化学势相等，化学势的一阶偏微商不相等 （不指明两相无分） 13. 四 14. 小角度晶界， 大角度晶界 15. 质点浓度分布不随时间变化的扩散， J=-DdC/dX或 J=-（ψC/ψx+ψC/ψy+ψC/ψz） 二 判断题 （每小题 1 分，共 10 分） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 × √ × × √ × √ √ × √ 三 单选题（每小题 3 分，共 30 分） 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 D A C B D B A C B C 四 1. 解：（1）X+Y=Z X+1/2Y=R Z=4 （1 分） R=玻璃中氧离子总数/网络形成离子总数 对于玻璃组成 1 R =（10+18×3+72×2）/ 72 =2.89 （1 分） X= 1.78 Y=2.22 （1 分）

(1分)对于玻璃组成2R=（18+10X3+72X2）/（72+10X2）=2.09(1分)X=0.18Y=3.82(1分）（2）玻璃组成2的膨胀系数比玻璃组成1的膨胀系数要小。(1分)这是因为玻璃组成2的结构参数Y较大，结构紧密，故膨胀系数小。注：不解释参数Y所表示的意义，只比较数值大小，不得分。（2分）2．解：根据接触角判据公式cos0=(0sg-Osl)/0ig(1分)cos0=（9×10-5-2.3×10-4）/1.72×10-+=-0.8139(1分)0~144.5°(1分)因为0>90°，所以液态铁不能润湿Al2O3。加入合适的表面活性剂，改变氧化铝与液态铁之间的表面张力；对氧化铝表面抛光，使润湿角(2 分)减小，就可以改善润湿性。五（1）具有一个不一致熔融三元化合物的三元系统相图。(1分）(4分）（2见图（每个无变点各一分，三角形三条边共一分）(3分）（3）M低共熔点，L低共熔点，K单转熔点或双升点（4）析晶路程分析C?2CA?12L+NLN+C-L (L→>N+C+B)（2分）1点液相f=of-2ENt+BNNK（2分）1点固相* (LtAB)0s L (L+B(+C)2--F L+B+A（2分）2点液相fro三fo于-2DBm_L BtAtl-G BtN H BttC-2（2分）2点固相注：1、2点液、固相析晶路程有一步正确加1分，出现一处错误扣1分。2

2 对于玻璃组成 2 R=（18+10×3+72×2）/（72+10×2）= 2.09 （1 分） X= 0.18 Y=3.82 （1 分） （2）玻璃组成 2 的膨胀系数比玻璃组成 1 的膨胀系数要小。 （1 分） 这是因为玻璃组成 2 的结构参数 Y 较大，结构紧密，故膨胀系数小。 （1 分） 注：不解释参数 Y 所表示的意义，只比较数值大小，不得分。 2. 解：根据接触角判据公式 cosθ=(σsg-σsl)/ σlg， （2 分） cosθ=（9×10-5 -2.3×10-4）/1.72×10-4= -0.8139 （1 分） θ≈144.5° （1 分） 因为θ＞90°， 所以液态铁不能润湿 Al2O3。 （1 分） 加入合适的表面活性剂，改变氧化铝与液态铁之间的表面张力；对氧化铝表面抛光，使润湿角 减小，就可以改善润湿性。 （2 分） 五（1） 具有一个不一致熔融三元化合物的三元系统相图。 （1 分） （2 见图（每个无变点各一分，三角形三条边共一分） （4 分） （3）M 低共熔点，L 低共熔点， K 单转熔点或双升点 （3 分） （4） 析晶路程分析 注：1、2 点液、固相析晶路程有一步正确加 1 分，出现一处错误扣 1 分

试卷重难点析：重点分析：AX、AX2型晶体结构，热缺陷与固溶体，硅酸盐熔体与玻璃体结构玻璃结构参数计算，晶体表面结构，润湿，三元相图，菲克第一、二定律，扩散的微观结构，液-固和液-液相变。难点分析：鲍林规则中的静电价规则最易出现错误，会导致结构判断失误，难度在于静电键强度的理解是否正确。尖晶石结构正反尖晶石的划分易出现错误，二价、三价离子在空隙中的分布要清楚。热缺陷形成反应要在充分理解弗伦克尔缺陷和肖特基缺陷概念的基础掌握反应形成式的写法，由此对应产生的缺陷浓度计算，固溶体的概念一定要明确，分清主晶体与杂质的关系，这样固溶体形成反应式、化学式及缺陷浓度的计算才不会出错。化学组成对硅酸盐熔体粘度的影响主要针对一价金属氧化物加入量的多少引起的不同，关键还是从结构分析，找出不同点。晶体表面结构难点在于离子双电层的形成，了解形成原因，才能清楚双电层厚度与表面能大小的关系。掌握表观接触角和真实接触角概念，从而掌握粗糙度对润湿的影响。关于晶界，注意强调结构相同取向不同。相律、杠杆规则和判读相图的几条规则是掌握三元相图的核心内容，必须通过做题分析才能掌握。关于不同机构的扩散系数，要清楚随看结构变化引起的儿何因子变化，围绕儿何因子的不同推出的不同机构扩散系数的表达式。关于互扩散，要明确随着相互扩散的进行，扩散系数归于一致。液-液分相的难度在于分相区的结构、变化特点，从热力学和结晶化学角度进行分析，从而比较出两种分相的不同。3

3 试卷重难点剖析： 重点分析：AX、AX2 型晶体结构，热缺陷与固溶体，硅酸盐熔体与玻璃体结构， 玻璃结构参数计算，晶体表面结构，润湿，三元相图，菲克第一、二定律，扩散 的微观结构，液-固和液-液相变。 难点分析：鲍林规则中的静电价规则最易出现错误，会导致结构判断失误， 难度在于静电键强度的理解是否正确。 尖晶石结构正反尖晶石的划分易出现错误，二价、三价离子在空隙中的分布要清 楚。 热缺陷形成反应要在充分理解弗伦克尔缺陷和肖特基缺陷概念的基础掌握反应形 成式的写法，由此对应产生的缺陷浓度计算， 固溶体的概念一定要明确，分清主晶体与杂质的关系，这样固溶体形成反应式、 化学式及缺陷浓度的计算才不会出错。 化学组成对硅酸盐熔体粘度的影响主要针对一价金属氧化物加入量的多少引起的 不同，关键还是从结构分析，找出不同点。 晶体表面结构难点在于离子双电层的形成，了解形成原因，才能清楚双电层厚度 与表面能大小的关系。 掌握表观接触角和真实接触角概念，从而掌握粗糙度对润湿的影响。 关于晶界，注意强调结构相同取向不同。 相律、杠杆规则和判读相图的几条规则是掌握三元相图的核心内容，必须通过做 题分析才能掌握。 关于不同机构的扩散系数，要清楚随着结构变化引起的几何因子变化，围绕几何 因子的不同推出的不同机构扩散系数的表达式。 关于互扩散，要明确随着相互扩散的进行，扩散系数归于一致。 液-液分相的难度在于分相区的结构、变化特点，从热力学和结晶化学角度进行 分析，从而比较出两种分相的不同