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。（3分）

七、根据玻璃的形成条件，对SiO2、K2O SiO2、 K2O2 SiO2三种物质形成玻璃的难易程度、热膨胀系数、电导率和熔融温度的大小进行排序，并说明理由。（15分）

八、选做题：下列3题中任选1题（20分）

1.试简要说明原始粉料的粒度、物料活性、添加物、气氛、压力等因素对烧结的影响规律。 2.已知Al2O3和SiO2粉末形成莫来石反应由扩散控制，实验在恒定温度下进行，当反应进行1小时的时候，测知已有15%的反应物起了反应。（1）分别用杨德方程、金斯特林格方程计算完全反应的时间。（2）试判断哪个结果更接近实际情况？为什么？（3）若要加速莫来石的生产可以采取什么有利措施？至少举出一种措施。

3.金属表面的渗碳属于恒定源扩散，其浓度分布曲线为 。 已知碳在800度时扩散进入钢表面一下0.1厘米深度出需要10小时。已知碳原子在面心立方铁中的扩散活化能为137522J/mol。（1）如果希望在5小时内达到同样的深度，该渗碳过程应在多少温度下进行？（2）现希望在钢表面以下0.2厘米深度处具有相同的碳原子浓度，有人建议在相同的热处理温度下延长时间至20小时，这种方法可行吗？为什么？（3）如果热处理时间保持10小时不变，你还能提出什么措施达到与（2）同样的目的？具体该如何进行？

武汉理工大学2009年研究生入学考试试题

课程名称 材料科学基础

一、填空题（30分）

1.硅酸盐晶体按化学式中硅氧比的不同，或按结构中基本结构单元（ ）的不同，可以对其结构进行分类，结构方式有（ ）等五种方式，Kai2[AlSi3O10](OH)2属于（）类型。

2.小角度晶界是相邻两晶粒的位相差（ ）的晶界，它可分为（ ）和扭转晶界两种基本类型，前者是由（）位错构成的，后者是又螺位错构成的。

3.硅酸盐熔体中各种聚合程度的聚合物浓度受（）和（）的影响。玻璃体由熔融态向玻璃态

转化的过程是（ ），在一定温度范围完成，无固定熔点。

4.液体的比表面自由能与表面张力（ ）是一致的，而对于固体来说，由于固体的表面自由能中包含了（ ），表面张力在数值上不等以表面自由能。

5.相平衡主要研究多相系统的（ ）与（ ）之间的变化规律，研究凝聚系统相平衡的主要方法有（ ）和（ ）。

6.扩散是物质内质点运动的基本方式，扩散的本质是（ ），扩散的基本推动力是（ ），负扩散是指（ ）。

7.从热力学观点，相变可分为（ ）、（ ）等，前者如熔体结晶等，后者如（ ）。

8.固态反应一般包括（ ）和（ ）两个过程。由于固体质点间具有很大的作用键力，故固态物质的反应活性（ ），速度慢。

9.烧结的推动力是系统的表面能降低，它可以通过扩散传质、（ ）、（ ）、（ ）等四种方式推动物质的迁移。

10.金属腐蚀可分为（ ）和（ ）两大类；高分子材料在加工、储存和使用过程中，由于外界因素的综合作用，其物理化学性质和机械性能逐渐变坏，已至最后丧失使用价值，这称为（ ）。

二、简要回答下列问题（20分）

1.高分子链结构分为近程结构和远程结构，他们各自包含哪些内容？（5分） 2.纯金属凝固时，均态核化和非均态核化的形核功大小是否一致？一般情况下两者哪个大？为什么？（5分）

3.为什么在成核-生长机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变？什么情况下需要过冷，什么情况下需要过热？（5分） 4.简述杨德方程的优点和局限性。（5分）

三、作图题

1.作图表示立方晶系的晶体中

晶面和

晶向（标出坐标系）。（5分）

2.已知钙钛矿晶体结构属于立方晶系，其中钛离子位于晶胞体心位置、钙离子位于晶胞顶点

位置、氧离子位于晶胞面心位置，请构造钙钛矿结构的晶胞。（5分）

四、参见滑石、蒙脱石、白云母的结构图，回答下列问题（20分） 1.说明为什么这些矿物易在垂直c轴方向解理？（5分） 2.为什么滑石粉末有滑腻感而白云母粉末没有？（5分）

3.解释为什么蒙脱石易吸水，而滑石比较不易吸水？（5分）

4.用电价

规则说明Al3+置换骨架中的Si4+时，通常不超过一半，否则将使结构不稳定。（5分）