NiCr2O4晶体，假定NiO颗粒包围着Cr2O3 颗粒，反应符合杨德动力学规律。（15分）

1. 请绘出反应初期的反应模型，并推导反应初期的形成速率关系； 2. 在1300度，NiCr2O4中DCr3+>DNi2+>DO2-，试问哪一个离子控制着NiCr2O4的形成速率？为什么？

3. 如将细铂丝涂在两种氧化物NiO和Cr2O3的分界线上，然后将这些压制成型的样

品进行扩散退火(标记物铂丝非常细，不影响离子在不同氧化物之间的扩散)。在保持电中性的前提下，判断铂丝将向哪一方向移动？

九、下图是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：（24分） 1. 判断化合物S1、S2、S3的性质；

2. 用箭头表示相区界线温度变化方向及界线性质；

3. 划分副三角形，并写出各三元无变量点的平衡过程及性质； 4. 用规范化写法写出M点对应组分的平衡结晶过程；

5. N点对应的三元组成点加热时在那一点温度下开始出现液相？哪一点温度下完全熔化？

第9题图

武汉理工大学2005年研究生入学考试试题

课程名称 材料科学基础

一、解释下列基本概念，并简述其与材料（或晶体）性质或性能的关系（36分）

空间利用率 位错滑移 硼反常 驰豫界面 独立析晶 晶界扩散 非均态核化 弥散强化 矿化剂 二次再结晶 应力腐蚀 穿晶断裂

二、钙钛矿ABO3型结构属于立方晶系，其中2价正离子位于立方晶胞顶点位置，4价正离子位于立方晶胞体心位置，2价负离子位于立方晶胞面心位置。（20分） 1.画出钙钛矿型结构的晶胞投影图； 2.指出晶胞中各离子的配位数；

3.根据鲍林规则计算O2-离子电价是否平衡；

4.BaTiO3和CaTiO3都属于钙钛矿结构，其中BaTiO3晶体具有铁电效应而CaTiO3没有，请从结构方面予以解释；

5.证明形成理想钙钛矿结构时，两种阳离子半径rA、 rB与氧离子半径rO之间满足下面的关系式rA+rO =

（rB+rO）

三、计算题（15分）

1.MgO晶体中，Schotiky缺陷的生成能为6eV，计算在25度和1600度时热缺陷的浓度。（1eV=1.6*10-19 J）

2.如果MgO晶体中，含有10-6mol的Al2O3杂质，则在1600度时，MgO晶体中是热缺陷占优还是杂质缺陷占优势，说明原因。

3.此时MgO晶体中的扩散是本征扩散还是非本征扩散占主导地位？

4.如果Al2O3杂质的含量为10-8mol，其ｌｎＤ－1／Ｔ曲线转折点向何方移动，为什么？ 四、请阐述书写缺陷反应方程式时应遵循的基本原则，依据上述原则写出下列缺陷反应方程式，根据书写过程总结出写组成缺陷反应方程式的一般规律。（20分） 1. ZrO2加入Al2O3中； 2.CaF2加入YF3中；

五、在成核-生长相变中，当形成半径为r的球形新相时，整个系统自有焓的变化ΔGr应为体积的自有焓变化、界面能变化和应变能变化的代数和，即

式中：r为球形新相的半径，为液-固界面能，ΔGv、ΔGE分别为除去界面能外单

位体积的自有焓和界面能变化。（12分）

1. 确定新相可以稳定成长的临界半径及相变势垒； 2. 在什么情况下处理问题时可以忽略应变能的影响？ 3. 说明新相形成初期温度起伏与新相形成的关系。

六、下图是CaO-Al2O3-SiO2系统中的富钙部分CaO-C2S-C12A7系统，根据相图解答以下问题。（27分）

1.请将该区域副三角形化；

2.用箭头表示界线温度变化的方向及界线性质； 3.判断化合物C2S、C3S、C3A、C12A7的性质；

4.写出H、K、F点的平衡过程，并指出无变量点的性质； 5.写出P点的平衡结晶过程；

6.比较1、2、3点平衡条件下的结晶产物；

7. P点的组成实际冷却过程中会发生独立析晶现象吗？

七、选择题。在下面6道题中任选2题。（10*2分）

1.烧结中后期的正常晶粒长大与二次再结晶有什么区别？ 2.简述影响扩散的因素。

3.简述影响固相反应速率的因素。 4.论述广义腐蚀对材料性能的影响。

5.分析表面粗糙度对表面力场及润湿的影响。

6.叙述非晶态金属和晶态金属在结构和性质上的差异。

武汉理工大学2004年研究生入学考试试题 课程 材料科学基础

（共3页，共十题，答题时不必抄题，标明题目序号，相图不必重画，直接做在试题纸上）

一、判断下列叙述是否正确？若不正确，请改正（30分）

1. 结晶学晶胞是反映晶体结构周期性的最小重复单元。

2. 热缺陷是温度高于绝对零度时，由于晶体组成上的不纯净性所产生的

一种缺陷。

3. 晶面指数通常用晶面在晶轴上截距的互质整数比来表示。

4. 固溶体是在固态条件下，一种物质以原子尺寸溶解在另一种物质中所形成的单相均匀的固体。

5. 扩散的推动力是浓度梯度，所有扩散系统中，物质都是由高浓度处向低浓度处扩散。

6. 初次再结晶的推动力是晶界过剩的自由焓。

7. 在热力学平衡条件下，二元凝聚系统最多可以3相平衡共存，它们是一个固相、一个液相和一个气相。

8. 临界冷却速率是形成玻璃所需要的最小冷却速率，临界冷却速率越大越容易形成非晶体。

9. 马氏体相变是一种无扩散性相变，相变时成分发生变化但结构不变。 10.在临界温度、临界压力时，化学势及其一阶偏导数连续，二阶偏导数不连续的相变为二级相变，发生二级相变时，体系的体积和热焓发生突变。 11.驰豫表面是指在平行于表面的方向上原子间距不同于该方向上晶格内部原子间距的表面。

12.固态反应包括界面化学反应和反应物通过产物层的扩散等过程，若化学反应速率远大于扩散速率，则动力学上处于化学动力学范围。

二、ZnS的一种结构为闪锌矿型结构，已知锌离子和硫离子半径分别为rZn2+=0.068nm，rs2-0.156nm，原子质量分别为65.38和32.06。 1. 画出其晶胞结构投影图； 2. 计算ZnS的晶格常数；

3. 试计算ZnS的晶体的理论密度。（15分） 三、FeO结构属于NaCl型结构，其中氧的摩尔分数 x0=0.52，晶格常数为0.429nm，

3+

由于存在正离子缺位，所以对应地存在一部分Fe离子。试计算 1.这种氧化铁中Fe2+/Fe3+离子比值 2.这种氧化铁的密度。（10分）

四、陶瓷材料制成的器件在外界温度发生急剧变化时为什么容易发生开裂或破碎？如何提高陶瓷材料抗热震性能？（8分） 五、试述高分子材料老化的类型及原因。（12分） 六、金属材料、陶瓷材料中晶粒的大小与什么有关？晶粒大小对材料的宏观性质有何影响?工艺上如何控制晶粒尺寸？（15分）

七、根据玻璃的形成条件，对下列几种物质形成玻璃的难易程度进行排序，并说明理由。（10分）

Cu SiO2 Na2O SiO2 Na2O 2SiO2 NaCl

八、从材料科学角度分析晶体的实际强度为什么远低于理论强度。（10分）

2+3+

九、已知Zn和Cr在尖晶石ZnCr2O4中的自扩散系数与温度的关系分别为 1. 试求1403K时Zn2+和Cr3+在ZnCr2O4中的扩散系数。 2. 如将细铂丝涂在两种氧化物ZnO和Cr2O3的分界线上，然后将这些压制