材料科学基础030406真题.doc

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1、武汉理工大学2003年研究生入学考试试题课程材料科学基础（共3页，共十一题，答题时不必抄题，标明题目序号，相图直接做在试卷上）一、解释下列基本概念（1.5×20=30分）    初次再结晶；二次再结晶；上坡扩散；扩散通量；高分子的链结构；高分子的聚集态结构；位错滑移，位错爬移；结晶学晶胞；弥勒指数；玻璃转变温度；非晶态结构弛豫；金属固溶体；金属间化合物；重构表面；弛豫表面；一级相变；重构型转变；广义固相反应；矿化剂二、白云母的理想化学式为KAl2[AlSi3O10](OH)2，其结构如下图所示，试分析白云母的结构类型、层的构成及结构特点、层内电性及层间结合。（15分）第2

2、题图三、BaTiO3和CaTiO3均为钙钛矿型结构但BaTiO3晶体具有铁电性而CaTiO3却没有，请给予解释。（10分）四、分析小角度晶界和大角度晶界上原子排列特征以及对材料动力学的扩散过程有何影响？（8分）五、在制造ZrO2耐火材料时通常会加入一定量的CaO以改善耐火材料的性能，试解释其作用原理，并写出杂质进入基质的固溶方程式。（10分）六、从金属、硅酸盐、高聚物材料的结构、熔体特征等方面分析这三类材料的结晶有什么共性及个性。（15分）七、已知新相形成时除过界面能以外单位体积自由焓变化为1×108J/m3，比表面能为1J/m2，应变能可以忽略不计。试计算界面能为体积自

3、由能的1%时球形新相的半径。与临界半径比较，此时的新相能否稳定长大？形成此新相时系统自由焓变化为多少？（12分）八、写出下图三元无变量点的平衡过程，指出无变量点的性质，画出三元无变量点与对应的副三角形的几何分布关系。（8分）第8题图九、根据下面的三元系统相图回答问题（22分）     1.指出图中化合物S1、S2、S3的性质     2.用箭头在图中标出界线温度变化方向及界线性质     3.写出组成点1的平衡冷却过程     4.组成点2冷却时最先析出种晶相？在哪一点结晶结束?最终产物是什么？     5.组成点3加热时在哪一点开始出现液相？在哪一点完全熔化？第9题图十

4、、根据碱金属、碱土金属、过渡金属、贵金属的能带结构之差异分析各种金属导电性的差别。（10分）十一、选作题（下列3题任选1题，10分）     1.从组成、结合健、原子排列等方面阐述金属材料的结构特征及主要性质。     2.从组成、结合健、原子排列等方面阐述陶瓷材料的结构特征及主要性质。     3.从组成、结合健、原子排列等方面阐述高分子材料的结构特征及主要性质。第11题图武汉理工大学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

5、.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

6、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+=0.068

7、nm，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，由于存在正离子缺位，所以对应地存在一部分Fe3+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