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SA(B)、SB(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。在什么温度范围内Na的本征扩散占优势？（NaCl的Schttky缺陷形成能E=2.3eV） 七、（10分）已知铜的熔点Tm＝1083℃，熔化热△H＝1628J/cm3，固液界面能γ＝1.77×10
－5
J/cm2，铜为面心立方晶体，点阵常数a＝0.3615nm。
1、当液态金属铜过冷至853℃进行均态形核时，求临界晶核半径和每个临界晶核的原子数
（设晶核为球形）。
2、若为非均态形核，求临界球冠的原子数。（设形成球冠的高度为h＝0.2R，球冠体积
，R为球冠半径）
八、（10分）实践证明，少量添加物常会明显地改变烧结速度，其中原因之一可能是因为添
加物与烧结物形成固溶体。为什么与烧结物能生成固溶体的添加物能促进烧结？在Al2O3烧结中，通常加入少量TiO2或Cr2O3促进烧结。当加入TiO2时，烧结温度可以更低。请解释原因（用缺陷方程来表示）。 九、（15分）MgO和Al2O3反应制备MgAl2O4时，预先在界面上埋入标志物然后让其进行反
应。已知
nm，
nm。
1、如果反应是由Mg2+和Al3+互扩散进行的，而氧离子不发生迁移，标志物的位置将如何变化？
2、当只有Al3+向MgO扩散时，情况又如何？
3、假设热力学条件允许，在哪些情况下标志物将向MgO移动？（至少答出一种）
十、（10分）对于MX型离子晶体（大球为X离子，1价），由于热起伏可能产生如图4所示
的 2 种缺陷，请指出这2种缺陷分别是何种缺陷，各自的特征是什么？写出缺陷反应方程式。
（a） （b）
图4 热缺陷产生示意图
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）