材料科学基础试卷及答案7套 下载本文

第 1 页 共 23 页

试题1

一. 图1是Na2O的理想晶胞结构示意图,试回答: 1.晶胞分子数是多少;

2.结构中何种离子做何种密堆积;何种离子填充何种空隙,所占比例是多少;

3.结构中各离子的配位数为多少,写出其配位多面体; 4.计算说明O2-的电价是否饱和;

5.画出Na2O结构在(001)面上的投影图。

二. 图2是高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O)结构示意图,试回答: 1.请以结构式写法写出高岭石的化学式; 2.高岭石属于哪种硅酸盐结构类型; 3.分析层的构成和层的堆积方向; 4.分析结构中的作用力;

5.根据其结构特点推测高岭石具有什么性质。

第 2 页 共 23 页

三. 简答题:

1.晶体中的结构缺陷按几何尺寸可分为哪几类? 2.什么是负扩散?

3.烧结初期的特征是什么? 4.硅酸盐晶体的分类原则是什么?

5.烧结推动力是什么?它可凭哪些方式推动物质的迁移?

6.相变的含义是什么?从热力学角度来划分,相变可以分为哪几类?

四. 出下列缺陷反应式: 1.NaCl形成肖特基缺陷;

2.AgI形成弗仑克尔缺陷(Ag+进入间隙);

3.TiO2掺入到Nb2O3中,请写出二个合理的方程,并判断可能成立的方程是哪一种?再写出每个方程的固溶体的化学式。 4.NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体

五. 表面力的存在使固体表面处于高能量状态,然而,能量愈高系统愈不

第 3 页 共 23 页

稳定,那么固体是通过何种方式降低其过剩的表面能以达到热力学稳定状态的。

六.粒径为1μ的球状Al2O3由过量的MgO微粒包围,观察尖晶石的形成,在恒定温度下,第一个小时有20%的Al2O3起了反应,计算完全反应的时间:⑴用杨德方程计算;⑵用金斯特林格方程计算。

七.请分析熔体结构中负离子团的堆积方式、聚合度及对称性等与玻璃形成之关系。

八.试从结构和能量的观点解释为什么D晶界>D晶内?

九.试分析二次再结晶过程对材料性能有何影响?工艺上如何防止或延缓二次再结晶的发生?

十.图3是A-B-C三元系统相图,根据相图回答下列问题: 1.写出点P,R,S的成分;

2.设有2kgP,问需要多少何种成分的合金Z才可混熔成6kg成分为R的合金。

十一.图4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

第 4 页 共 23 页

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在完全平衡条件下的冷却结晶过程;

5.写出组成点H在完全平衡条件下的冷却结晶过程,写出当液相组成点刚刚到达E4点和结晶结束时各物质的百分含量(用线段比表示)。

试题2

一、(1)(12分)根据CaTiO3晶胞图(见图1)回答下列问题: 1.晶面BCGF、DEG的晶面指数;晶向DF、HA的晶向指数。 2.结构中各离子的配位数为多少,写出其配位多面体;

3.晶胞分子数是多少?何种离子添何种空隙,空隙利用率是多少? 4.结构中是否存在TiO3离子,为什么?

(2)(11分)图2是镁橄榄石(Mg2[SiO4])结构示意图,试回答: 1.镁橄榄石属于哪种硅酸盐结构类型; 2.计算说明O2-的电价是否饱和;

2-

第 5 页 共 23 页

3.结构中有几种配位多而体,各配位多面体间的连接方式怎样? 4.镁橄榄石是否容易形成玻璃,为什么?

二、(10分)写出下列缺陷反应式: 1.NaCl形成肖脱基缺陷。

2.AgI形成弗伦克尔缺陷(Ag+进入间隙)

3.TiO2掺入到Nb2O3中,请写出二个合理的方程,写出固溶体的化学式,并判断可能成立的方程是哪一种?

三、(10分)判断下列叙述是否正确?若不正确,请改正。 1.Na2O-SiO2系统中随SiO2含量的增加,熔体的粘度将降低。

2.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。

3.晶粒正常长大是小晶粒吞食大晶粒,反常长大是大晶粒吞食小晶粒。 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形成的单相均匀的固体。

5.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。

图1

图2

第 6 页 共 23 页

四、(6分)什么叫弛豫表面?NaCl单晶表面具有什么样的结构特点?

五、(6分)巳知Zn2+和Cr2+在尖晶石ZnCrO4中的自扩散系数与温度的关系分别为

1.试求1403K时Zn2+和Cr2+在尖晶石ZnCrO4中的扩散系数。

2.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)。根据所得数据判断铂丝将向哪一方向移动?

六、(6分)为什么在成核一生成机理相变中,要有一点过冷或过热才能发生相变?什么情况下需过冷,什么情况下需过热,各举一个例子。

七、(6分)粒径为1μ球状Al2O3由过量的MgO微粒包围,观察尖晶石的形成,在恒定温度下,第一个小时有20%的Al2O3起了反应,分别用扬德方程、金斯特林格方程计算完全反应的时间,对计算结果进行比较并说明为什么?

八、(6分)陶瓷材料中晶粒的大小与什么有关?工艺上如何控制晶粒尺寸(请列出三种途径)?

九、(26分)图3 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、用箭头表示各条界线上温度下降方向及界线的性质;

2.判断化合物D、M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在完全平衡条件下的冷却结晶过程;

第 7 页 共 23 页

5.写出组成点H在完全平衡条件下进行加热时,开始出现液相的温度和完全熔融的温度;写出完全平衡条件下进行冷却,结晶结束时各物质的百分含量(用线段比表示)。

试题3

图3

一、根据CaTiO3晶胞图(见图1)回答下列问题(18):

1、晶面BCGF、HAC的晶面指数;晶向DF、AH的晶向指数。 2、结构中各离子的配位数为多少,写出其配位多面体;

3、晶胞分子数是多少?何种离子添何种空隙,空隙利用率是多少? 4、计算说明O2-的电价是否饱和; 5、结构中是否存在TiO3离子,为什么?

2-

第 8 页 共 23 页

二、下列硅酸盐矿物各属何种结构类型(6): r-Ca2[Si04], K[AISi3O8], CaMg[Si2O6],

Mg3[Si4O10](OH)2, Ca2Al[AlSiO7], Ca2Mg5[Si4O11](OH)2

三、1、写出下列缺陷反应式(10):

(1) CaCl2溶人NaC1中形成空位型固溶体,并写出固溶体的化学式; (2) NaCl形成肖脱基缺陷。

2、为什么间隙型固溶体不能形成无限固溶体?

四、硅酸盐熔体的结构特征是什么?从Na2O—SiO系统出发,随引入B2O3量的增加,系统的粘度如何变化,为什么?(10)

五、固体是如何降低系统的表面能的,为什么相同组成的固体的表面能总是高于液体的表面能?(8)

六、假定碳在α—Fe(体心立方)和γ—Fe(面心立方)中进行扩散,碳在α—Fe中的D0和扩散活化能为0.0079、83600J/mol,碳在γ—Fe中的D0和扩散活化能为0.21和141284J/mol,计算800℃时各自的扩散系数并解释其差别。

图 1

第 9 页 共 23 页

(6)

七、为什么在成核一生成机理相变中,要有一点过冷或过热才能发生相变? 什么情况下需过冷,什么情况下需过热,试证明之。(6)

八、如果要合成镁铝尖晶石,可供选择的原料为Mg(OH)2、MgO、γ-Al2O3、α-Al2O3,从提高反应速率的角度出发,选择什么原料较好?请说明原因。(6)

九、下列过程中哪一个能使烧结体强度增大,而不产生坯体宏观上的收缩? (6分)

(a)蒸发冷凝、 (b) 体积扩散、 (c)粘性流动、 (d)表面扩散、(e)溶解沉淀

十、图2是A-B-C三元系统相图,根据相图回答下列问题(24): 1.在图上划分副三角形、用箭头表示各条界线上温度下降方向及界线的性质;

2.判断化合物S1、S2、S3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在完全平衡条件下的冷却结晶过程;

5.写出组成为H的混合物在完全平衡条件下进行加热时,开始出现液相的温度和完全熔融的温度;写出组成H的混合物在完全平衡条件下进行冷却,结晶结束时各物质的百分含量(用线段比表示)。

第 10 页 共 23 页

试题4

图 2

一、填空题(2×10=20分)

1、依据( )之间关系的不同,可以把所有晶体的空间点阵划归为七类,即( )晶系、单斜晶系、( )晶系、三方晶系、正方晶系、六方晶系和( )晶系。

2、扩散的基本推动力是( ),一般情况下以( )等形式(列出一种即可)表现出来,扩散常伴随着物质的( )。

3、晶面族是指( )的一组晶面,同一晶面族中,不同晶面的指数的( )相同,只是( )不同。

4、向MgO、沸石、TiO2、萤石中,加入同样的外来杂质原子,可以预料形成间隙型固溶体的固溶度大小的顺序将是( )。

5、烧结过程可以分为( )三个阶段,在烧结的中后期,与烧结同时进行的过程是( )。

第 11 页 共 23 页

6、液体表面能和表面张力数值相等、量纲相同,而固体则不同,这种说法( 是/否 )正确,因为( )。

7、驰豫表面是指( ),NaCl单晶的表面是( )。

8、一般的固态反应包括( )两个过程,化学动力学范围是指( )。 9、从熔体结构角度,估计长石、辉石(MgO?SiO2)、镁橄榄石三种矿物的高温熔体表面张力大小顺序( )。

10、刃性位错的柏氏矢量与位错线呈( )关系,而螺位错两者呈( )关系。

二、Zn2+在ZnS中扩散时,563℃时的扩散系数为3×10-14cm2/sec,450℃时的扩散系数为1.0×10-14cm2/sec,(10分) 求:(1) 扩散的活化能和D0; (2) 750℃时的扩散系数。

三、根据Mg2[SiO4]在(110)面的投影图回答(10分):

(1) 结构中有几种配位多面体,各配位多面体间的连接方式怎样? (2) O2-的电价是否饱和? (3) 晶胞的分子数是多少? (4) Si4+和Mg2+所占的四面体空隙和八面体空隙的分数是多少?

图 2

四、铜在过冷的液体中均匀形核,设晶胚为球状,半径为r。已知

黑球

小白

大白

第 12 页 共 23 页

△Gv=—3.6×106J/cm3;液固界面的界面能为σ=0.15J/cm2;铜为面心立方结构,其点阵常数a=0.361nm,1nm=10-7cm。(10分)

求:(1) 根据能量方程导出临界晶核半径r*的表达式,并计算其大小; (2) 求出临界晶核中的原子个数。

五、熔体结晶时(10分):

(1) 讨论温度对总结晶速率的影响;

(2) 指出在哪一温度范围内对形成玻璃有利,为什么?

六、1.写出下列缺陷方应方程式。(5分) 1)TiO2加入到A12O3中(写出两种); 2)NaCl形成肖脱基缺陷。

2.画出体心立方点阵的晶胞结构图,并在图中作出(112)晶面和 晶向。(5分)

3.实验室要合成镁铝尖晶石,可供选择的原料为Mg(OH)2、MgO、Al2O3·3H2O、γ-Al2O3、α-Al2O3。从提高反应速率的角度出发,选择什么原料较好?请说明原因。(5分)

七、如图A-B-C三元系统相图,根据相图回答下列问题(25分): 1.在图上划分副三角形、用箭头表示各条界线上温度下降方向及界线的性质;

2.判断化合物F、G、H 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M1在完全平衡条件下的冷却结晶过程;

5.写出组成点M2在完全平衡条件下进行加热时,开始出现液相的温度和完全熔融的温度;写出完全平衡条件下进行冷却,结晶结束时各物质的百分含量(用线段比表示)。

第 13 页 共 23 页

试题5

图 2

一、填空题(1′10=10分)

1、密排六方结构(等径球堆积)单位晶胞中分子数是( ),配位数是( )。

2、Fick扩散第二定律的一维表达式为( )。 3、当晶核剂和晶核具有( )时,对核化最有利。

4、广义材料腐蚀是指材料由于( )而引起的破坏和变质过程。 5、烧结中后期所伴随的( )等,决定了材料显微结构的形成,也决定了材料最终的性质或性能。

第 14 页 共 23 页

6、固态物质的反应活性通常( ),当反应物之一存在多晶转变时则转变温度通常也是( )。

7、从熔融态向玻璃态转化的过程是可逆的和渐变的,是在( )范围内完成,无固定熔点。

8、刃位错的柏氏矢量与位错线呈( )关系。

二、晶体结构-性质关系(20分)

1、根据下图的萤石结构图回答下列问题(14分): 1)指出萤石结构中正负离子的堆积方式(两种方式); 2)写出结构中正负离子的配位数及其配位多面体; 3)Ca2+离子的配位多面体之间是如何连接的?

4)在结构图中用△和▽标示相互平行的同号离子层,分析萤石晶体的解理性。

2、根据Si/O比例不同划分硅酸盐晶体结构类型。(6分)

第 15 页 共 23 页

三、晶体结构缺陷(10分)

1、晶体A属于体心立方空间点阵,若原子B溶入A晶格的顶点位置形成置换型固溶体(全部取代),那么其成分可能是AB还是AB3?为什么?(4分)

2、Al2O3掺入到MgO中,请写出二个合理的方程,并写出对应的固溶体化学式(6分)。

四、从熔体结构角度,估计长石、辉石(MgO·SiO2)、镁橄榄石三种矿物的高温熔体表面张力

大小顺序,并分析它们形成玻璃的能力。(10分)

五、 1、氧化铝瓷件表面上涂银后,烧到1000℃时,巳知γ(Al2O3,固)=1J/m2;γ(Ag,液)=0.92J/m2;γ(Ag,液/ Al2O3,固)=1.77 J/m2,试问液态银能否润湿氧化铝瓷件表面?可以用什么方法改善它们之间的润湿性?请提出一种最有可能实现的措施。(6分)

2、根据威尔的表面双电层理论,某些化合物表面可能由负离子组成,正离子被负离子所屏蔽。已知PbI2的表面能为1.3×10-5J/cm2,CaF2的表面能为2.5×10-4J/cm2,请判断PbI2和CaF2的表面双电层厚度的大小,并解释产生的原因。(4分)

六、已知铜的熔点Tm=1083℃,熔化热△H=1628J/cm3,固液界面能γ=1.77×10-5J/cm2,铜为面心立方晶体,点阵常数a=0.3615nm。(10分)

第 16 页 共 23 页

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)

七、经过计算可知1000℃下氢在面心立方铁中的扩散系数为-4cm2/s,同等条件下镍在面心立方铁中的扩散系数为11cm2/s,

>>

=1.08×10

=4.27×10-

,请对这种差别进行解释。(5分)

八、实验室要合成镁铝尖晶石,可供选择的原料为MgCO3、MgO、α-Al2O3、γ-Al2O3。从提高反应速率的角度出发,选择什么原料较好?请说明原因。(5分)

九、如图A-B-C三元系统相图,根据相图回答下列问题(20分): 1、在图上划分副三角形、用箭头表示各条界线上温度下降方向及界线的性质;

2、判断化合物D 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M1在完全平衡条件下的冷却结晶过程,结晶结束时各物质的百分含量(用线段比表示);

5、写出组成点M2在完全平衡条件下的冷却结晶过程,在M2熔体的液相组成点刚刚到达J1时,求其相组成(用线段比表示)。在J1的反应哪个晶相先消失,为什么?

第 17 页 共 23 页

试题6

一、填空(0.5╳30=15分)

1、六方最紧密堆积的晶胞中共有( )个原子,配位数为( ),有( )和( )两种空隙。

2、硅酸盐晶体按化学式中( )的不同,可以对其结构进行分类,Al2[Si4O10](OH)2·n H2O属于( )结构类型。

3、( )的大小表征了位错的单位滑移距离,其方向与滑移方向()。

4、小角度晶界相邻两晶粒位向差小,为使原子的排列尽可能接近原来的完整晶格,可用( )模型来描述原子的排列;大角度晶界的晶界能比小角度晶界的晶界能( )(高或低)。 5、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( )。

6、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( )不等于表面自由能。

7、吉布斯相律的数学表达式是( ),研究凝聚系统相平衡的主要方法有差热分析和( )。 8、扩散是固体内物质传递的基本方式,扩散的本质是( ),扩散的基本推动力是( ),负扩散是指( )。

9、从热力学观点,相变可分为( )、( )等,前者举例如( ),后者举例如( )。 10、固体质点间具有很大的作用键力,故固态物质的反应活性低,速度慢,固态反应一般包括( )和( )两个过程。

11、烧结的推动力是( ),它可凭流动传质、( )、( )、( )等四种方式推动物质的迁移。

二、作图题(10分)

1、 作图表示立方晶系的晶体中晶面和晶向(标出坐标系)。 2、作图表示NaCl单晶表面的结构,并说明其结构特点。

三、右图是CaF2的理想晶胞结构示意图(白球是Ca离子,黑球是F离子),试回答(12分):

第 18 页 共 23 页

1、晶胞分子数是多少;

2、结构中何种离子做何种密堆积;结构中有几种空 隙,空隙利用率是多少;

3、结构中各离子的配位数为多少,写出其配位多面体;

4、计算说明F-的电价是否饱和; 5、分析其解理性 四、写出下列缺陷反应式(10分) 1、FeCl3进入CaCl2晶体

2、CaCl2形成肖脱基缺陷 3、非化学计量化合物TiO2-x

五、试述熔体粘度对玻璃形成的影响?在硅酸盐熔体中,分析加入—价碱金属氧化物、B2O3后熔体粘度的变化?为什么?

(10分) 六、粒径为1.5μm球状Al2O3由过量的MgO微粒包围,观察尖晶石的形成,在恒定温度下,反应初期的第1h有15%的Al2O3起了反应。(8分)

1、推导出此阶段的速度方程(属扩散动力学范围) 2、计算完全反应的时间

七、设体积扩散与晶界扩散活化能间关系为Qgb=Qv/2(Qgb、Qv分别为晶界扩散与体积扩散活化能),根据扩散系数的宏观表达式,画出lnD~l/T曲线,并分析在哪个温度范围内,晶界扩散超过体积扩散?(5分)

八、 铜的原子量为63.55,密度为8.94g/cm3,熔点为1112℃,熔化热为1628J/mol,固-液界面能1.77╳10-5 J/ cm2,试求在过冷度为30℃时的临界晶核大小,并估算这些晶核中有多少个铜原子组成。(已知铜为面心立方晶体,a=0.3615nm)(10分) 九、如图A-B-C三元系统相图,根据相图回答下列问题:(20分)

1、在图上划分副三角形、用箭头表示各条界线上温度下降方向及界线的性质; 2、判断化合物D、E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M在完全平衡条件下的冷却结晶过程;

5、写出组成点N在完全平衡条件下进行加热时,开始出现液相的温度和完全熔融的温度;写出完全平衡条件下进行冷却,结晶结束时各物质的百分含量(用线段比表示)

第 19 页 共 23 页

试题7

一、 填空题(共20分,每个空1分)

1、材料科学要解决的问题就是研究材料的( )与( )、( )、材料性质、使用性能以及环境间相互关系及制约规律。

2、晶体结构指晶体中原子或分子的排列情况,由( )+( )而构成,晶体结构的形式是无限多的。

3、热缺陷是由热起伏的原因所产生的,( )缺陷是指点离开正常的个点后进入到晶格间隙位置,其特征是空位和间隙质点成对出现;而( )缺陷是指点有表面位置迁移到新表面位置,在晶体表面形成新的一层,同时在晶体内部留下空位。

4、硅酸盐熔体随着温度升高,低聚物浓度( ),熔体的粘度( )。 5、玻璃的料性是指玻璃的( )变化时( )随之变化的速率。

6、固体的表面粗糙化后,原来能润湿的液体,接触角将( ),原来不能润湿的液体,接触角将( )。

7、克肯达尔(Kirkendall)效应说明了互扩算过程中各组元的( )不同以及置换型扩散的( )机制。

8、按照相变机理可以将相变分成( )、( )、马氏体相变和有序-无序转变。 9、晶体长大时,当析出晶体与熔体组成相同时,晶体长大速率由( )控制,当析出晶体与熔体组成不同时,晶体长大速率由( )控制

10、同一物质处于不同结构状态时,其反应活性相差很大,一般来说,晶格能愈高、结构愈完整和稳定的,其反应活性也( )。

二、 判断题(共10分,每个题1分)

1、( )位错的滑移是指在热缺陷或外力作用下,位错线在垂直其滑移面方向上的运动,结果导致晶体中空位或间隙质点的增殖或减少。

2、( )间隙扩散机制适用于间隙型固溶体中间隙原子的扩散,其中发生间隙扩散的主要是间隙原子,阵点上的原子则可以认为是不动的。

3、( )要使相变自发进行,系统必须过冷(过热)或者过饱和,此时系统温度、浓度和压力与相平衡时温度、浓度和压力之差就是相变过程的推动力。

4、( )扩散系数对温度是非常敏感的,随着温度升高,扩散系数明显降低。 5、( )当晶核与晶核剂的接触角越大时,越有利于晶核的形成。

6、( )固相反应的开始温度,远低于反应物的熔点或者系统的低共融温度。 7、( )烧结过程中的初次再结晶和二次再结晶,其推动力都是晶界过剩的界面能。

第 20 页 共 23 页

8、( )NaCl晶体的表面质点在表面力作用下发生重排,Na+被推向外侧,Cl-拉向内侧而形成了双电层结构。

9、( )硅酸盐熔体中,形成玻璃的倾向大小和熔体中负离子团的聚合程度有关,聚合程度越低,越不容易形成玻璃,聚合程度越高,越容易形成玻璃。

10、( )形成置换型固溶体时,只要原子或离子半径差小于15%,就可以形成连续型固溶体。

三、 作图题(共6分) 1、作图表示立方晶系的晶体中系。

四、根据尖晶石(MgAl2O4)结构示意图回答下列问题(14分): 1、指出结构中各离子的堆积方式及空隙填充情况; 2、写出各离子的配位数及配位多面体;

3、计算说明O的电价是否饱和? 4、计算图(a)中的晶胞分子数; 5、解释正、反尖晶石的含义。

晶面和晶向(标出坐标系)。

2、如果同时考虑本征缺陷和杂质缺陷在晶体中扩散的作用,作图说明扩算系数与温度的关

2-

五、 写出下列缺陷反应方程式(共6分) 1、AgCl形成弗伦克尔缺陷; 2、MgO形成肖特基缺陷;

3、CaO溶入ZrO2基质中形成置换型固溶体。 六、简答题(共9分,每个题3分)

1、Na2O·2SiO2、Na2O·SiO2和NaCl三种物质,那个最容易形成玻璃?哪个最不容易形成玻璃,为什么?

2、烧结过程可分为哪几个阶段?其特种如何?烧结的推动力是什么?

3、α-石英转变成α-磷石英(1000℃)的体积效应为16%,而β-石英转变为α-石英(537℃)的体积效应仅为0.82%,而硅砖的烧制和使用过程中在537℃都要对升温速度进行严格控制,为什么?

第 21 页 共 23 页

七、推导及说明(10分)

1、推导出成核生长相变过程中,均态核化临界晶核半径和形成临界晶核时的相变势垒关系式;

2、作出过冷度与成核速率的关系图,并说明成核速率与过冷度关系。 八、计算及讨论(10分)

粒径为1μm球状Al2O3由过量的MgO颗粒包围,观察尖晶石的形成,在恒定温度下,第1h有20%的Al2O3起了反应,计算完全反应的时间。

1、用杨德方程计算; 2、用金斯特林格方程计算;

3、讨论分析造成两个方程计算结果差异的原因。 八、相图题(15分) 1、判断化合物S的性质;

2、划分副三角形并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,写出其平衡关系式;

4、写出熔体M1、M2在平衡条件下的冷却结晶过程;

第 22 页 共 23 页

5、写出组成点M3在完全平衡条件下进行加热时,开始出现液相的温度和完全熔融的温度;写出完全平衡条件下进行冷却,结晶结束时各物质的百分含量(用线段比表示)

第 23 页 共 23 页