无机非金属材料试题(闭卷)

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1、中南大学考试答卷2008年上学期无机非金属材料课程时间塑^w®^Kk专业班级得分评卷人得分评卷人礬肃«湖址一、解释五个名词（15分）1、材料：具有使用价值的物质。2玻璃：具有转变温度的非晶态材料。i陶瓷：配合料经高温烧结而获得的多晶多相聚集体。4水泥：水硬性胶凝材料。＞化学键：因电子相互作用而形成的结合键。二、说明四个现象（28分）1、离子与CT离子可以形成配位体，Si原子与Si原子也可以形成配位体，并月N才离子的配位数高于Si原子的配位数。1）、N才离子通过静电引力作用与离子形成配位体，Si原

2、子与Si原子通过电子共有形成配位体。2）曲离子可在从各个方向上吸引（t离子，而Si原子与Si原子间的成键是有方向性的，因此，N5离子的配位数高于Si原子的配位数。2在硅酸盐制品屮，RO的含量越高，熔体的粘度越小、材料的热膨胀系数越大、绝缘性能越差。在硅酸盐制品屮，RS勺含量越高，引入的CT离子越多，使Si:O比减少，导致RiQ]四面体复合大阴离子团的解聚，90]间的联接程度变差，于是:1）在熔融状态下，质点移动更容易，所以，熔体的粘度减小。2）在固化状态下，制品的网络结构相对松散，所以，热膨胀系

3、数增大。3）相对松散的网络结构，有利于离子的迁移，所以，绝缘性能变差。艮通常，当温度低于徳拜温度时，材料的热容随温度的降低而降低；可是，当温度高于徳拜温度吋，材料的热容并不随温度的升高而变化。1）在不计电了对热容的贡献的情况下，材料的热容主要源于晶格振动，而晶格振动又相当于声了啲激发，在德拜温度下，能激发出能量最高、频率最大的声子。2）当温度低于德拜温度时，只能激发出能量较低的声子，而且，温度越低，激发出的声子数量越少，所以，材料的热容随温度的降低而降低。3）当温度高于德拜温度时，所有频率的声子

4、都能被激发岀，并且，当温度达到某一定值时，晶体中全部声子都已被激发岀，此时再升温，没有可供激发的声子，因此，材料的热容趋近于常数。4晶态物质表现出近程有序、远程也有序的结构特征，而非晶态物质的结构则可以用近程有序、远程无序来表征。1）近程结构指的是原子在数埃以内微小范围的排列，可看成为基本结构基团；远程结构是指数埃到数十埃范围的结构，可视为结构基团间的联接。2）无论是晶态物质还是非晶态物质，数埃范围内质点的排列都是有序的，基本保持离子价、第一配位圈的配位数、键角及键距等结构因素不变。得分评卷人3

5、）可是，对于晶态物质，结构基团间的联接是有序的，宏观上看，质点排列显示出不均匀性;而对于非晶态物质，结构基团间的联接是无序的，宏观上看，质点排列显示出统计均匀性。三、绘出三种图形（21分）1、金属玻璃、有机玻璃、石英玻璃的结构示意图。1）金属玻璃一的无序排列；2）有机玻璃Tg的无序排列;3）石英玻璃一面的无序排列。Z晶态物质的x射线衍射谱和非品态物质的x射线散射谱。S1.5方石葵的X石貫9（31、硅胶的X2本课程所讲授知识的基本框架。将下述内容绘成框架图。1）结构基础：无机非金属材料中的结合键、

6、静电吸引理论、晶体场理论、传统价键理论、现代价键理论、分子轨道理论、无机化合物晶体结构、硅酸盐晶体结构、晶体结构缺陷、非晶态结构、硅酸盐熔体结构。2）无机非金属材料的性能：晶格振动与热学性能，包括比热的爱因斯坦模型、德拜模型，晶格振动与热膨胀，声子激发与热传导，吸热与热反射原理等；载流子运动与材料的电磁性能,包括离子导电、电子导电、介电性、磁性、法拉第效应等；质点间结合强度与材料的力学行为，包括弹性变形机理、弹性变形机理、材料断裂原理与特征；材料屮的基本光学现象，包括光折射、光反射、光吸收、光弹

7、性质、热光性质、非线性光学效应、发光与受激发射、光损伤等；材料化学稳定性的表征、化学组成、结构与化学稳定性的关系等。3）陶瓷与玻璃材料：陶瓷的组成、制备工艺原理与工艺、结构与性能特征，传统陶瓷与新型陶瓷等；玻璃的形成、玻璃的结构理论、玻璃的制备工艺、传统玻璃、新型玻璃等。4）水泥、耐火材料和无机非金属基复合材料。得分评卷人1）2个原子;四、计算两个问题（16分）3)2xrr，3=0.681、对于休心立方晶休：写出1个晶胞所包含的原子个数，导出晶体点阵常数与原子半径的关系式，算出晶休的致密度。2

8、在烧结过程屮，胸瓷可能出现1软Na?。1%力7瞬©2（摩尔百分数）组成的液相，B陶瓷可能出现（1Wa2Ql%aQ7%iC）2（摩尔百分数）组成的液相，通过计算结构参数来比较两种陶瓷烧成温度的高低（设陶瓷中其它组成相同，且要求的致密度相同）。1）2）沪.44,Y=3.14得分评卷人3）两种陶瓷都有液相参与烧结，在陶瓷的其它组成和致密度相同的悄况下，因Y大于矗B陶瓷中的质点更容易扩散迁移，因此，B陶瓷的烧成温度比A陶瓷低。五、讨论一个话题（任选下列三个话题中的一个展开讨论，20分）1、讨论所讲过的各