武漢理工大學(xué)2002至2011年最清版研究生入學(xué)考試試題

1、武漢理工大學(xué)2011年研究生入學(xué)考試試題課程名稱 材料科學(xué)基礎(chǔ) 一、（30分）立方ZnS是立方晶系，根據(jù)其晶胞圖（圖1）回答下列問(wèn)題：1、畫出ZnS晶胞在(001)面上的投影圖；在晶胞圖上畫出（111）晶面和111晶向（建立坐標(biāo)系）；2、何種離子做何種密堆積？晶胞中有哪幾種空隙，空隙利用率分別是多少？何種離子填何種空隙？3、晶胞分子數(shù)是多少？結(jié)構(gòu)中各離子的配位數(shù)為多少，寫出其配位多面體；4、結(jié)構(gòu)中S2-電價(jià)是否飽和，為什么？5、對(duì)于大多數(shù)晶體來(lái)說(shuō)，結(jié)合力的性質(zhì)是屬于綜合性的，請(qǐng)指出Zn-S鍵的鍵性并說(shuō)明原因；6、像立方ZnS這類晶體（質(zhì)點(diǎn)的堆積可以近似地認(rèn)為是剛性球體的堆積，服從最緊密堆積原理

2、），如何揭示、理解晶體的微觀結(jié)構(gòu)及其與晶體性質(zhì)的關(guān)系？圖1 立方ZnS晶胞結(jié)構(gòu) 圖2 成核速率和生長(zhǎng)速率與過(guò)冷度的關(guān)系 二、（10分）圖2為晶體的成核速率和生長(zhǎng)速率與過(guò)冷度的關(guān)系，請(qǐng)根據(jù)圖解釋玻璃形成的動(dòng)力學(xué)條件。并針對(duì)成核速率u解釋u-T之間的關(guān)系，說(shuō)明為何會(huì)有極值的出現(xiàn)。 三、（15分）比較PbF2，PbI2和CaF2的表面能大小，當(dāng)用Ca2+和F-依次置換PbI2中的Pb2+和I-離子時(shí)，相應(yīng)的表面能和硬度及表面雙電層的厚度該如何變化，為什么？ 四、（10分）在AB二元系中，組元A具有體心立方結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)為1000；組元B具有面心立方結(jié)構(gòu)，熔點(diǎn)為800。在500存在一個(gè)恒溫轉(zhuǎn)變：設(shè)室溫下A

3、、B二個(gè)組元互不溶解，試回答：1、繪出概略的相圖。2、指出SA(B)、SB(A)固溶體的晶體結(jié)構(gòu)類型。 五、（25分）根據(jù)圖3所示ABC三元系統(tǒng)投影圖回答下列問(wèn)題：1、指出化合物S的性質(zhì)。2、用箭頭標(biāo)出各界線的溫度下降方向及性質(zhì)。3、指出各無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)，并寫出其平衡關(guān)系。4、分析熔體M在平衡條件下的冷卻結(jié)晶過(guò)程（用路徑圖表示）。5、圖中哪個(gè)組成的三元混合物熔點(diǎn)最低？并用線段比表示出其組成。 圖3 ABC三元系統(tǒng)相圖 六、（15分）試討論從室溫到熔融溫度范圍內(nèi)，氯化鋅添加劑（10-6mol%）對(duì)NaCl單晶中所有離子（Na和Cl）擴(kuò)散能力的影響。在什么溫度范圍內(nèi)Na的本征擴(kuò)散占優(yōu)勢(shì)？（NaCl

4、的Schttky缺陷形成能E=2.3eV） 七、（10分）已知銅的熔點(diǎn)Tm1083，熔化熱H1628J/cm3，固液界面能1.77105J/cm2，銅為面心立方晶體，點(diǎn)陣常數(shù)a0.3615nm。1、當(dāng)液態(tài)金屬銅過(guò)冷至853進(jìn)行均態(tài)形核時(shí)，求臨界晶核半徑和每個(gè)臨界晶核的原子數(shù)（設(shè)晶核為球形）。2、若為非均態(tài)形核，求臨界球冠的原子數(shù)。（設(shè)形成球冠的高度為h0.2R，球冠體積，R為球冠半徑） 八、（10分）實(shí)踐證明，少量添加物常會(huì)明顯地改變燒結(jié)速度，其中原因之一可能是因?yàn)樘砑游锱c燒結(jié)物形成固溶體。為什么與燒結(jié)物能生成固溶體的添加物能促進(jìn)燒結(jié)？在Al2O3燒結(jié)中，通常加入少量TiO2或Cr2O3促進(jìn)燒

5、結(jié)。當(dāng)加入TiO2時(shí)，燒結(jié)溫度可以更低。請(qǐng)解釋原因（用缺陷方程來(lái)表示）。 九、（15分）MgO和Al2O3反應(yīng)制備MgAl2O4時(shí)，預(yù)先在界面上埋入標(biāo)志物然后讓其進(jìn)行反應(yīng)。已知nm，nm。1、如果反應(yīng)是由Mg2+和Al3+互擴(kuò)散進(jìn)行的，而氧離子不發(fā)生遷移，標(biāo)志物的位置將如何變化？2、當(dāng)只有Al3+向MgO擴(kuò)散時(shí)，情況又如何？3、假設(shè)熱力學(xué)條件允許，在哪些情況下標(biāo)志物將向MgO移動(dòng)？（至少答出一種） 十、（10分）對(duì)于MX型離子晶體（大球?yàn)閄離子，1價(jià)），由于熱起伏可能產(chǎn)生如圖4所示的 2 種缺陷，請(qǐng)指出這2種缺陷分別是何種缺陷，各自的特征是什么？寫出缺陷反應(yīng)方程式。 （a） （b）圖4 熱缺陷

6、產(chǎn)生示意圖 武漢理工大學(xué)2010年研究生入學(xué)考試試題課程名稱 材料科學(xué)基礎(chǔ)一、基本概念（30分）空間利用率和空隙填充率；位錯(cuò)滑移和位錯(cuò)爬移；玻璃網(wǎng)絡(luò)形成體和玻璃網(wǎng)絡(luò)外體；穿晶斷裂和蠕變斷裂；應(yīng)力腐蝕和晶間腐蝕；初次在結(jié)晶和二次在結(jié)晶；均態(tài)核化和非均態(tài)核化；礦化劑。 二、作圖題（10分）1. 在面心立方晶胞中標(biāo)示出質(zhì)點(diǎn)以ABCABC。規(guī)律重復(fù)的堆積方式。（5分）2.畫出面心立方晶胞中質(zhì)點(diǎn)在（111）晶面上的投影圖。（5分） 三、綠寶石Be3Al2Si6O18上半個(gè)晶胞在（0001）面上的投影圖如圖1所示，整個(gè)晶胞的結(jié)構(gòu)按照標(biāo)高50處的鏡面經(jīng)反映即可得到。根據(jù)圖1回答下列問(wèn)題：（20分）1.綠寶石

7、的硅氧比為多少？硅氧四面體組成的是什么結(jié)構(gòu)？（4分）2.Be和Al分別與周邊什么標(biāo)高的幾個(gè)氧配位？構(gòu)成的配位多面體是什么？它們之間又是如何連接的？（8分）3.用Pauling的連接規(guī)則說(shuō)明標(biāo)高65的氧電價(jià)是否平衡？（4分）4.根據(jù)結(jié)構(gòu)說(shuō)明綠寶石熱膨脹系數(shù)不高、當(dāng)半徑小的Na+存在時(shí)，在直流電場(chǎng)下具有顯著離子電導(dǎo)的原因。（4分） 圖1 綠寶石晶胞四、A-B-C三元系統(tǒng)相圖如圖1所示。根據(jù)相圖回答下列問(wèn)題：（25分）1.在圖上劃分副三角形、用剪頭表示界線上溫度下降方向方向及界線的性質(zhì)；（8分）2.判斷化合物S1S2的性質(zhì)；（2分）3.寫出各三元無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)及其對(duì)應(yīng)的平衡關(guān)系式；（5分）4.寫出熔

8、體1、2在完全平衡冷卻下的冷卻結(jié)晶過(guò)程；（10分） 第4題圖 五、假設(shè)自組成為18Na2O10CaO72SiO2(wt%)和8Na2O4CaO88SiO2(wt%)兩種熔體中，均態(tài)成核析出石英相。（15分）1.設(shè)形成晶核為球形，兩者相變時(shí)除去界面能外單位體積自由焓Gv的變化相同，請(qǐng)推導(dǎo)熔體結(jié)晶時(shí)的核化勢(shì)壘和臨界晶核半徑；（5分）2.考慮到兩熔體組成及表面張力的差異，試比較兩者的臨界晶核半徑的大小并解釋其原因；（5分）3.假設(shè)新相的晶核形成后，新相長(zhǎng)大的速率均取決于溶質(zhì)原子在熔體中的擴(kuò)散，在外界條件均相同的情況下，試比較兩種熔體石英相的長(zhǎng)大速率，并解釋其原因；（5分） 六、晶體結(jié)構(gòu)缺陷（15分）

9、1.CaO形成肖特基缺陷，寫出其缺陷反應(yīng)方程式，并計(jì)算單位晶胞CaO的肖特基缺陷數(shù)（已知CaO的密度是3.0克/厘米3，其晶格參數(shù)是0.481nm）；（4分）2.CsCl溶入MgCl2中形成空位固溶體，并寫出固溶體的化學(xué)式；（3分）3.Al2O3摻入到MgO中，寫出二個(gè)合理的方程，并判斷可能成立的方程是哪一個(gè)？寫出其固溶體的化學(xué)式；（5分）4.根據(jù)2和3總結(jié)雜質(zhì)缺陷形成規(guī)律。（3分） 七、根據(jù)玻璃的形成條件，對(duì)SiO2、K2O SiO2、 K2O2 SiO2三種物質(zhì)形成玻璃的難易程度、熱膨脹系數(shù)、電導(dǎo)率和熔融溫度的大小進(jìn)行排序，并說(shuō)明理由。（15分） 八、選做題：下列3題中任選1題（20分）1

10、.試簡(jiǎn)要說(shuō)明原始粉料的粒度、物料活性、添加物、氣氛、壓力等因素對(duì)燒結(jié)的影響規(guī)律。2.已知Al2O3和SiO2粉末形成莫來(lái)石反應(yīng)由擴(kuò)散控制，實(shí)驗(yàn)在恒定溫度下進(jìn)行，當(dāng)反應(yīng)進(jìn)行1小時(shí)的時(shí)候，測(cè)知已有15%的反應(yīng)物起了反應(yīng)。（1）分別用楊德方程、金斯特林格方程計(jì)算完全反應(yīng)的時(shí)間。（2）試判斷哪個(gè)結(jié)果更接近實(shí)際情況？為什么？（3）若要加速莫來(lái)石的生產(chǎn)可以采取什么有利措施？至少舉出一種措施。 3.金屬表面的滲碳屬于恒定源擴(kuò)散，其濃度分布曲線為 。已知碳在800度時(shí)擴(kuò)散進(jìn)入鋼表面一下0.1厘米深度出需要10小時(shí)。已知碳原子在面心立方鐵中的擴(kuò)散活化能為137522J/mol。（1）如果希望在5小時(shí)內(nèi)達(dá)到同樣的

11、深度，該滲碳過(guò)程應(yīng)在多少溫度下進(jìn)行？（2）現(xiàn)希望在鋼表面以下0.2厘米深度處具有相同的碳原子濃度，有人建議在相同的熱處理溫度下延長(zhǎng)時(shí)間至20小時(shí)，這種方法可行嗎？為什么？（3）如果熱處理時(shí)間保持10小時(shí)不變，你還能提出什么措施達(dá)到與（2）同樣的目的？具體該如何進(jìn)行？ 武漢理工大學(xué)2009年研究生入學(xué)考試試題課程名稱 材料科學(xué)基礎(chǔ)一、填空題（30分）1.硅酸鹽晶體按化學(xué)式中硅氧比的不同，或按結(jié)構(gòu)中基本結(jié)構(gòu)單元（ ）的不同，可以對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行分類，結(jié)構(gòu)方式有（ ）等五種方式，Kai2AlSi3O10(OH)2屬于（）類型。2.小角度晶界是相鄰兩晶粒的位相差（ ）的晶界，它可分為（ ）和扭轉(zhuǎn)晶界兩種基

12、本類型，前者是由（）位錯(cuò)構(gòu)成的，后者是又螺位錯(cuò)構(gòu)成的。3.硅酸鹽熔體中各種聚合程度的聚合物濃度受（）和（）的影響。玻璃體由熔融態(tài)向玻璃態(tài)轉(zhuǎn)化的過(guò)程是（ ），在一定溫度范圍完成，無(wú)固定熔點(diǎn)。4.液體的比表面自由能與表面張力（ ）是一致的，而對(duì)于固體來(lái)說(shuō)，由于固體的表面自由能中包含了（ ），表面張力在數(shù)值上不等以表面自由能。5.相平衡主要研究多相系統(tǒng)的（ ）與（ ）之間的變化規(guī)律，研究凝聚系統(tǒng)相平衡的主要方法有（ ）和（ ）。6.擴(kuò)散是物質(zhì)內(nèi)質(zhì)點(diǎn)運(yùn)動(dòng)的基本方式，擴(kuò)散的本質(zhì)是（ ），擴(kuò)散的基本推動(dòng)力是（ ），負(fù)擴(kuò)散是指（ ）。7.從熱力學(xué)觀點(diǎn)，相變可分為（ ）、（ ）等，前者如熔體結(jié)晶等，后者如（

13、）。8.固態(tài)反應(yīng)一般包括（ ）和（ ）兩個(gè)過(guò)程。由于固體質(zhì)點(diǎn)間具有很大的作用鍵力，故固態(tài)物質(zhì)的反應(yīng)活性（ ），速度慢。9.燒結(jié)的推動(dòng)力是系統(tǒng)的表面能降低，它可以通過(guò)擴(kuò)散傳質(zhì)、（ ）、（ ）、（ ）等四種方式推動(dòng)物質(zhì)的遷移。10.金屬腐蝕可分為（ ）和（ ）兩大類；高分子材料在加工、儲(chǔ)存和使用過(guò)程中，由于外界因素的綜合作用，其物理化學(xué)性質(zhì)和機(jī)械性能逐漸變壞，已至最后喪失使用價(jià)值，這稱為（ ）。 二、簡(jiǎn)要回答下列問(wèn)題（20分）1.高分子鏈結(jié)構(gòu)分為近程結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)，他們各自包含哪些內(nèi)容？（5分）2.純金屬凝固時(shí)，均態(tài)核化和非均態(tài)核化的形核功大小是否一致？一般情況下兩者哪個(gè)大？為什么？（5分）3.為

14、什么在成核-生長(zhǎng)機(jī)理相變中，要有一點(diǎn)過(guò)冷或過(guò)熱才能發(fā)生相變？什么情況下需要過(guò)冷，什么情況下需要過(guò)熱？（5分）4.簡(jiǎn)述楊德方程的優(yōu)點(diǎn)和局限性。（5分） 三、作圖題1.作圖表示立方晶系的晶體中晶面和晶向（標(biāo)出坐標(biāo)系）。（5分）2.已知鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)屬于立方晶系，其中鈦離子位于晶胞體心位置、鈣離子位于晶胞頂點(diǎn)位置、氧離子位于晶胞面心位置，請(qǐng)構(gòu)造鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的晶胞。（5分） 四、參見(jiàn)滑石、蒙脫石、白云母的結(jié)構(gòu)圖，回答下列問(wèn)題（20分）1.說(shuō)明為什么這些礦物易在垂直c軸方向解理？（5分）2.為什么滑石粉末有滑膩感而白云母粉末沒(méi)有？（5分）3.解釋為什么蒙脫石易吸水，而滑石比較不易吸水？（5分）4.用電價(jià)規(guī)

15、則說(shuō)明Al3+置換骨架中的Si4+時(shí)，通常不超過(guò)一半，否則將使結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定。（5分） 滑石 蒙脫石 白云母 五、如圖A-B-C三元系統(tǒng)相圖，根據(jù)相圖回答下列問(wèn)題（20分）1.在相圖上劃分副三角形，用箭頭表示各條界線上溫度下降的方向及界線的性質(zhì)；2.判斷化合物S的性質(zhì)；3.寫出各三元無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)及其對(duì)應(yīng)的相平衡關(guān)系式；4.寫出組成點(diǎn)M在平衡條件下的冷卻結(jié)晶過(guò)程，結(jié)晶結(jié)束時(shí)各相的百分含量（用線段比表示）。 六、根據(jù)金紅石（TiO2）晶胞圖回答下列問(wèn)題（30分）1.結(jié)構(gòu)中何種離子作密堆積，何種離子填空隙，空隙利用率是多少？寫出正、負(fù)離子的配位多面體。（8分）2.晶胞分子數(shù)是多少？（2分）3.在什么樣

16、的氣氛下燒結(jié)，才能獲得TiO2-x，寫出反應(yīng)方程式；TiO2-x是半導(dǎo)體，實(shí)際生產(chǎn)中如何控制其電導(dǎo)率，為什么？（10分）4.在Al2O3燒結(jié)中，加入少量的TiO2可以明顯降低燒結(jié)溫度，促進(jìn)燒結(jié)，請(qǐng)用缺陷理論分析其原因。（10分） 七、選做題：下列4題任選其中2題（20分）1.試述玻璃轉(zhuǎn)變與結(jié)構(gòu)調(diào)整速率、冷卻速率的相互關(guān)系。2.燒結(jié)基于顆粒間的接觸和鍵和、以及物理的傳遞完成的，那么顆粒間是怎樣鍵和的？以擴(kuò)散傳質(zhì)為例，說(shuō)明燒結(jié)的基本推動(dòng)力是表面張力。3.金屬或合金材料的實(shí)際斷裂強(qiáng)度往往遠(yuǎn)低于其理論強(qiáng)度，原因是什么？舉例說(shuō)明金屬材料強(qiáng)化的機(jī)理。4. Al2O3陶瓷為什么易于發(fā)生脆性斷裂？舉例說(shuō)明其強(qiáng)

17、化的機(jī)理。 武漢理工大學(xué)2008年研究生入學(xué)考試試題課程名稱 材料科學(xué)基礎(chǔ)一、填空題（每空1分，共20分）1.等徑球面心立方結(jié)構(gòu)的單位晶胞中分子數(shù)是（ ），配位數(shù)是（ ）。2.形成弗侖克爾缺陷時(shí)，其特征是（ ）和（ ）成對(duì)出現(xiàn)。3.固溶體是在固態(tài)條件下，一種物質(zhì)以原子尺寸（ ）在另一種基體中所形成的單相均勻的（ ）。4.Fick擴(kuò)散第一定律的一維表達(dá)式為（ ），是一個(gè)（ ）表達(dá)式。5.重構(gòu)表面是指在（ ）質(zhì)點(diǎn)間距不同于晶體內(nèi)部的表面，形成重構(gòu)表面會(huì)導(dǎo)致晶體的（ ）增加。6.材料或構(gòu)件在（ ）作用下發(fā)生的破壞稱為疲勞破壞或疲勞失效，柑橘疲勞周次大小分為（ ）和（ ）。7.燒結(jié)的中后期，正常晶粒長(zhǎng)

18、大的推動(dòng)力為（ ），它是指（ ）。8.不同的固態(tài)反應(yīng)在反應(yīng)機(jī)理上可能相差很大，但都包含（ ）和（ ）這兩個(gè)基本的過(guò)程。9.從熔融態(tài)向玻璃態(tài)的轉(zhuǎn)化取決于（ ）速率和（ ）。10.螺位錯(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)呈（ ）關(guān)系。 二、晶體結(jié)構(gòu)分析（20分）1.根據(jù)纖鋅礦（六方ZnS）結(jié)構(gòu)圖回答下列問(wèn)題（12分）：（1）指出結(jié)構(gòu)中正負(fù)離子的堆積方式；（2）寫出正負(fù)離子的配位數(shù)及配位多面體；（3）分別計(jì)算立方柱晶胞和平行六面體晶胞的晶胞分子數(shù)；（4）纖鋅礦結(jié)構(gòu)為何具有熱釋電性？2.簡(jiǎn)述硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)（8分）。 三、晶體結(jié)構(gòu)缺陷（20分）1.將CaO中摻入到ZrO2中，請(qǐng)寫出二個(gè)可能的方程，并寫出對(duì)應(yīng)的固

19、溶體化學(xué)式。（12分2.對(duì)于MgO、Al2O3和Cr2O3，其正、負(fù)離子的半徑分別為0.47、0.36和0.40，則Al2O3和Cr2O3形成連續(xù)固溶體。（8分）（1）這個(gè)結(jié)果可能嗎，為什么？（2）試預(yù)計(jì)，MgO- Cr2O3系統(tǒng)中的固溶度是有限的還是無(wú)限的，為什么？ 四、1.已知CaF2的表面能和硬度均大于PbI2，請(qǐng)判斷CaF2 、PbI2表面雙電層的厚度的大小，為什么會(huì)產(chǎn)生上述現(xiàn)象。（8分）2.在真真空下的氧化鋁表面張力約為0.9J/m2，液態(tài)鐵的表面張力為1.72J/m2，同樣條件下的表面張力（液態(tài)鐵-氧化鋁）約為2.3J/m2，液態(tài)鐵能否潤(rùn)濕氧化鋁？（7分） 五、分析熔體Na2O2S

20、iO2、Na2OSiO2、2Na2OSiO2的粘度以及表面張力的大小，并比較其形成玻璃的能力。（20分） 六、假設(shè)液-固相變中晶核為球形。（10分）1.寫出均態(tài)形核時(shí)的能量方程，推導(dǎo)相變勢(shì)壘Gr*和臨界晶核半徑r*表達(dá)式。2.證明相變勢(shì)壘Gr*和臨界晶核體積Vc之間的關(guān)系為：(試中Gv為單位體積液-固兩相自由能差) 七、燒結(jié)MgO時(shí)加入少量FeO，在氫氣氛和氧分壓低時(shí)都不能促進(jìn)燒結(jié)，只有在氧分壓高的氣氛下才促進(jìn)燒結(jié)。試分析其原因。（10分） 八、已知碳在面心立方鐵中的擴(kuò)散活化能為Qc=140*103J/mol，鎳在面心立方鐵中的擴(kuò)散活化能為QNi=283*103J/mol，據(jù)此判斷碳和鎳在面心

21、立方鐵中的擴(kuò)散系數(shù)大小，說(shuō)明原因。（10分） 九、根據(jù)A-B-C三元系統(tǒng)相圖回答下列問(wèn)題（25分）1.在相圖上劃分副三角形，用箭頭表示各條界線上溫度下降的方向及界線的性質(zhì)；2.判斷化合物D、F的性質(zhì)；3.寫出各三元無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)及其對(duì)應(yīng)的相平衡關(guān)系式；4.寫出組成點(diǎn)R在平衡條件下的冷卻結(jié)晶過(guò)程；5.用線段比表示R點(diǎn)結(jié)晶結(jié)束時(shí)各相的百分含量。 武漢理工大學(xué)2007年研究生入學(xué)考試試題課程名稱 材料科學(xué)基礎(chǔ)一、（30分）解釋下列基本概念同質(zhì)多晶、重建型轉(zhuǎn)變、熱釋電效應(yīng)、位錯(cuò)的爬移、大角度晶界、網(wǎng)絡(luò)形成體、表面化學(xué)力、凝聚系統(tǒng)、穩(wěn)定擴(kuò)散、非擴(kuò)散型相變、礦化劑、晶粒長(zhǎng)大、廣義材料腐蝕、蠕變、鐵彈性效應(yīng)

22、二、（20分）鎂鋁尖晶石MgAl2O4晶體結(jié)構(gòu)中，氧離子作面心立方堆積，結(jié)構(gòu)中A塊和B塊的質(zhì)點(diǎn)配置見(jiàn)圖。1.A塊、B塊主要反映的是哪種離子的配位情況？寫出其配位多面體和配位數(shù)；（4分）2.指出結(jié)構(gòu)中氧離子的配位數(shù)和配位多面體，并判斷其電價(jià)是否飽和；（4分）3.若尖晶石的晶胞分子數(shù)為8，且A塊、B塊在空間交替出現(xiàn)，請(qǐng)構(gòu)造尖晶石的單位晶胞；（4分）4.計(jì)算結(jié)構(gòu)中空隙填充率；5.分析該結(jié)構(gòu)是正尖晶石還是反尖晶石。（4分） 三、（20分）1.硅酸鹽晶體滑石的化學(xué)式為Mg3Si4O10（OH）2，判斷其結(jié)構(gòu)類型，用氧化物寫法表征滑石的分子式，分析其結(jié)晶習(xí)性。2.在鈉硅酸鹽玻璃中，分析Na2O對(duì)熔體粘度的

23、影響，并說(shuō)明理由。3.為什么相同組成的固體的表面能總是高于液體的表面能？ 四、（20分）1、CaO形成肖特基缺陷，寫出其缺陷反應(yīng)方程式，并計(jì)算單位晶胞CaO的肖特基缺陷數(shù)（CaO的密度是3.2克/厘米3，晶格參數(shù)是0.481nm，分子量56）；2.CsCl溶入MgCl2中形成空位型固溶體，寫出固溶體的化學(xué)式；3.Al2O3摻入到MgO中，請(qǐng)寫出二個(gè)合理的方程及其固溶體的化學(xué)式。 五、（10分）已知Mg2+、Al3+和O2-在尖晶石MgAl2O4中的自擴(kuò)散系數(shù)與溫度的關(guān)系分別為 1. 試求出1282K時(shí)Mg2+、Al3+和O2-在尖晶石MgAl2O4中的擴(kuò)散系數(shù)。2. 若在此溫度下，O2-基本不

24、動(dòng)，哪種離子控制著MgAl2O4的生成，為什么？ 六、（10分）銅的熔點(diǎn)Tm=1385K，在過(guò)冷度T=0.3Tm時(shí)，通過(guò)均相成核得到晶體銅，計(jì)算該溫度下的臨界核坯半徑及臨界核坯原子數(shù)。（M=63.54，密度=9.0克/厘米3，H=1628J/mol，=1.77*10-5J/cm3DNi2+DO2-，試問(wèn)哪一個(gè)離子控制著NiCr2O4的形成速率？為什么？ 3. 如將細(xì)鉑絲涂在兩種氧化物NiO和Cr2O3的分界線上，然后將這些壓制成型的樣品進(jìn)行擴(kuò)散退火(標(biāo)記物鉑絲非常細(xì)，不影響離子在不同氧化物之間的擴(kuò)散)。在保持電中性的前提下，判斷鉑絲將向哪一方向移動(dòng)？九、下圖是A-B-C三元系統(tǒng)相圖，根據(jù)相圖回

25、答下列問(wèn)題：（24分） 1. 判斷化合物S1、S2、S3的性質(zhì)； 2. 用箭頭表示相區(qū)界線溫度變化方向及界線性質(zhì)； 3. 劃分副三角形，并寫出各三元無(wú)變量點(diǎn)的平衡過(guò)程及性質(zhì)； 4. 用規(guī)范化寫法寫出M點(diǎn)對(duì)應(yīng)組分的平衡結(jié)晶過(guò)程； 5. N點(diǎn)對(duì)應(yīng)的三元組成點(diǎn)加熱時(shí)在那一點(diǎn)溫度下開始出現(xiàn)液相？哪一點(diǎn)溫度下完全熔化？第9題圖武漢理工大學(xué)2005年研究生入學(xué)考試試題課程名稱 材料科學(xué)基礎(chǔ)一、解釋下列基本概念，并簡(jiǎn)述其與材料（或晶體）性質(zhì)或性能的關(guān)系（36分）空間利用率 位錯(cuò)滑移 硼反常 馳豫界面 獨(dú)立析晶 晶界擴(kuò)散 非均態(tài)核化 彌散強(qiáng)化 礦化劑 二次再結(jié)晶 應(yīng)力腐蝕 穿晶斷裂 二、鈣鈦礦ABO3型結(jié)構(gòu)屬

26、于立方晶系，其中2價(jià)正離子位于立方晶胞頂點(diǎn)位置，4價(jià)正離子位于立方晶胞體心位置，2價(jià)負(fù)離子位于立方晶胞面心位置。（20分）1.畫出鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)的晶胞投影圖；2.指出晶胞中各離子的配位數(shù)；3.根據(jù)鮑林規(guī)則計(jì)算O2-離子電價(jià)是否平衡；4.BaTiO3和CaTiO3都屬于鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，其中BaTiO3晶體具有鐵電效應(yīng)而CaTiO3沒(méi)有，請(qǐng)從結(jié)構(gòu)方面予以解釋；5.證明形成理想鈣鈦礦結(jié)構(gòu)時(shí)，兩種陽(yáng)離子半徑rA、 rB與氧離子半徑rO之間滿足下面的關(guān)系式rA+rO =（rB+rO） 三、計(jì)算題（15分）1.MgO晶體中，Schotiky缺陷的生成能為6eV，計(jì)算在25度和1600度時(shí)熱缺陷的濃度。（1eV=

27、1.6*10-19 J）2.如果MgO晶體中，含有10-6mol的Al2O3雜質(zhì)，則在1600度時(shí)，MgO晶體中是熱缺陷占優(yōu)還是雜質(zhì)缺陷占優(yōu)勢(shì)，說(shuō)明原因。3.此時(shí)MgO晶體中的擴(kuò)散是本征擴(kuò)散還是非本征擴(kuò)散占主導(dǎo)地位？4.如果Al2O3雜質(zhì)的含量為10-8mol，其1曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)向何方移動(dòng)，為什么？ 四、請(qǐng)闡述書寫缺陷反應(yīng)方程式時(shí)應(yīng)遵循的基本原則，依據(jù)上述原則寫出下列缺陷反應(yīng)方程式，根據(jù)書寫過(guò)程總結(jié)出寫組成缺陷反應(yīng)方程式的一般規(guī)律。（20分）1. ZrO2加入Al2O3中；2.CaF2加入YF3中； 五、在成核-生長(zhǎng)相變中，當(dāng)形成半徑為r的球形新相時(shí)，整個(gè)系統(tǒng)自有焓的變化Gr應(yīng)為體積的自有焓變化、

28、界面能變化和應(yīng)變能變化的代數(shù)和，即 式中：r為球形新相的半徑，為液-固界面能，Gv、GE分別為除去界面能外單 位體積的自有焓和界面能變化。（12分）1. 確定新相可以穩(wěn)定成長(zhǎng)的臨界半徑及相變勢(shì)壘；2. 在什么情況下處理問(wèn)題時(shí)可以忽略應(yīng)變能的影響？3. 說(shuō)明新相形成初期溫度起伏與新相形成的關(guān)系。 六、下圖是CaO-Al2O3-SiO2系統(tǒng)中的富鈣部分CaO-C2S-C12A7系統(tǒng)，根據(jù)相圖解答以下問(wèn)題。（27分）1.請(qǐng)將該區(qū)域副三角形化；2.用箭頭表示界線溫度變化的方向及界線性質(zhì)；3.判斷化合物C2S、C3S、C3A、C12A7的性質(zhì)；4.寫出H、K、F點(diǎn)的平衡過(guò)程，并指出無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)；5.寫

29、出P點(diǎn)的平衡結(jié)晶過(guò)程；6.比較1、2、3點(diǎn)平衡條件下的結(jié)晶產(chǎn)物；7. P點(diǎn)的組成實(shí)際冷卻過(guò)程中會(huì)發(fā)生獨(dú)立析晶現(xiàn)象嗎？ 七、選擇題。在下面6道題中任選2題。（10*2分）1.燒結(jié)中后期的正常晶粒長(zhǎng)大與二次再結(jié)晶有什么區(qū)別？2.簡(jiǎn)述影響擴(kuò)散的因素。3.簡(jiǎn)述影響固相反應(yīng)速率的因素。4.論述廣義腐蝕對(duì)材料性能的影響。5.分析表面粗糙度對(duì)表面力場(chǎng)及潤(rùn)濕的影響。6.敘述非晶態(tài)金屬和晶態(tài)金屬在結(jié)構(gòu)和性質(zhì)上的差異。 武漢理工大學(xué)2004年研究生入學(xué)考試試題課程 材料科學(xué)基礎(chǔ)（共3頁(yè)，共十題，答題時(shí)不必抄題，標(biāo)明題目序號(hào)，相圖不必重畫，直接做在試題紙上）一、判斷下列敘述是否正確？若不正確，請(qǐng)改正（30分） 1.

30、 結(jié)晶學(xué)晶胞是反映晶體結(jié)構(gòu)周期性的最小重復(fù)單元。 2. 熱缺陷是溫度高于絕對(duì)零度時(shí)，由于晶體組成上的不純凈性所產(chǎn)生的一種缺陷。 3. 晶面指數(shù)通常用晶面在晶軸上截距的互質(zhì)整數(shù)比來(lái)表示。 4. 固溶體是在固態(tài)條件下，一種物質(zhì)以原子尺寸溶解在另一種物質(zhì)中所形成的單相均勻的固體。 5. 擴(kuò)散的推動(dòng)力是濃度梯度，所有擴(kuò)散系統(tǒng)中，物質(zhì)都是由高濃度處向低濃度處擴(kuò)散。 6. 初次再結(jié)晶的推動(dòng)力是晶界過(guò)剩的自由焓。 7. 在熱力學(xué)平衡條件下，二元凝聚系統(tǒng)最多可以3相平衡共存，它們是一個(gè)固相、一個(gè)液相和一個(gè)氣相。 8. 臨界冷卻速率是形成玻璃所需要的最小冷卻速率，臨界冷卻速率越大越容易形成非晶體。 9. 馬氏體

31、相變是一種無(wú)擴(kuò)散性相變，相變時(shí)成分發(fā)生變化但結(jié)構(gòu)不變。 10.在臨界溫度、臨界壓力時(shí)，化學(xué)勢(shì)及其一階偏導(dǎo)數(shù)連續(xù)，二階偏導(dǎo)數(shù)不連續(xù)的相變?yōu)槎?jí)相變，發(fā)生二級(jí)相變時(shí)，體系的體積和熱焓發(fā)生突變。 11.馳豫表面是指在平行于表面的方向上原子間距不同于該方向上晶格內(nèi)部原子間距的表面。 12.固態(tài)反應(yīng)包括界面化學(xué)反應(yīng)和反應(yīng)物通過(guò)產(chǎn)物層的擴(kuò)散等過(guò)程，若化學(xué)反應(yīng)速率遠(yuǎn)大于擴(kuò)散速率，則動(dòng)力學(xué)上處于化學(xué)動(dòng)力學(xué)范圍。二、ZnS的一種結(jié)構(gòu)為閃鋅礦型結(jié)構(gòu)，已知鋅離子和硫離子半徑分別為rZn2+=0.068nm，rs2-0.156nm，原子質(zhì)量分別為65.38和32.06。 1. 畫出其晶胞結(jié)構(gòu)投影圖； 2. 計(jì)算ZnS

32、的晶格常數(shù)； 3. 試計(jì)算ZnS的晶體的理論密度。（15分）三、FeO結(jié)構(gòu)屬于NaCl型結(jié)構(gòu)，其中氧的摩爾分?jǐn)?shù) x0=0.52，晶格常數(shù)為0.429nm，由于存在正離子缺位，所以對(duì)應(yīng)地存在一部分Fe3+離子。試計(jì)算 1.這種氧化鐵中Fe2+/Fe3+離子比值 2.這種氧化鐵的密度。（10分）四、陶瓷材料制成的器件在外界溫度發(fā)生急劇變化時(shí)為什么容易發(fā)生開裂或破碎？如何提高陶瓷材料抗熱震性能？（8分）五、試述高分子材料老化的類型及原因。（12分）六、金屬材料、陶瓷材料中晶粒的大小與什么有關(guān)？晶粒大小對(duì)材料的宏觀性質(zhì)有何影響?工藝上如何控制晶粒尺寸？（15分）七、根據(jù)玻璃的形成條件，對(duì)下列幾種物質(zhì)形

33、成玻璃的難易程度進(jìn)行排序，并說(shuō)明理由。（10分） Cu SiO2 Na2O SiO2 Na2O 2SiO2 NaCl八、從材料科學(xué)角度分析晶體的實(shí)際強(qiáng)度為什么遠(yuǎn)低于理論強(qiáng)度。（10分）九、已知Zn2+和Cr3+在尖晶石ZnCr2O4中的自擴(kuò)散系數(shù)與溫度的關(guān)系分別為 1. 試求1403K時(shí)Zn2+和Cr3+在ZnCr2O4中的擴(kuò)散系數(shù)。 2. 如將細(xì)鉑絲涂在兩種氧化物ZnO和Cr2O3的分界線上，然后將這些壓制成型的樣品進(jìn)行擴(kuò)散退火。(標(biāo)記物鉑絲非常細(xì)，不影響離子在不同氧化物之間的擴(kuò)散)。根據(jù)所得數(shù)據(jù)判斷鉑絲將向哪一方向移動(dòng)？ 3.畫出ZnO和Cr2O3接觸、反應(yīng)并形成ZnCr2O4的反應(yīng)模型，

34、并寫出接觸界面上的化學(xué)反應(yīng)。（16分）十、下圖是A-B-C三元系統(tǒng)相圖，根據(jù)相圖回答下列問(wèn)題： 1在圖上劃分副三角形、用箭頭表示各條線上溫度下降方向及界線的性質(zhì)； 2判斷化合物D、F的性質(zhì)； 3寫出各三元無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)及其對(duì)應(yīng)的平衡關(guān)系式； 4寫出組成點(diǎn)G在完全平衡條件下的冷卻結(jié)晶過(guò)程； 5寫出組成點(diǎn)H在完全平衡條件下的冷卻時(shí)，液相組成點(diǎn)剛到達(dá)E4點(diǎn)和結(jié)晶結(jié)束時(shí)各相的百分含量（用線段比表示）。（24分）武漢理工大學(xué)2003年研究生入學(xué)考試試題課程 材料科學(xué)基礎(chǔ)（共3頁(yè)，共十一題，答題時(shí)不必抄題，標(biāo)明題目序號(hào)，相圖直接做在試卷上）一、解釋下列基本概念（1.520=30分） 初次再結(jié)晶；二次再結(jié)晶

35、；上坡擴(kuò)散；擴(kuò)散通量；高分子的鏈結(jié)構(gòu)；高分子的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)；位錯(cuò)滑移，位錯(cuò)爬移；結(jié)晶學(xué)晶胞；彌勒指數(shù)；玻璃轉(zhuǎn)變 溫度；非晶態(tài)結(jié)構(gòu)弛豫；金屬固溶體；金屬間化合物；重構(gòu)表面；弛豫表面；一級(jí)相變；重構(gòu)型轉(zhuǎn)變；廣義固相反應(yīng)；礦化劑二、白云母的理想化學(xué)式為KAl2AlSi3O10(OH)2，其結(jié)構(gòu)如下圖所示，試分析白云母的結(jié)構(gòu)類型、 層的構(gòu)成及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、層內(nèi)電性及層間結(jié)合。（15分）第2題圖三、BaTiO3和CaTiO3均為鈣鈦礦型結(jié)構(gòu)但BaTiO3晶體具有鐵電性而CaTiO3卻沒(méi)有，請(qǐng)給予解釋。（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對(duì)材料動(dòng)力學(xué)的擴(kuò)散過(guò)程有何影響？（8分）五、在制造Z

36、rO2耐火材料時(shí)通常會(huì)加入一定量的CaO以改善耐火材料的性能，試解釋其作用原理，并寫出雜質(zhì)進(jìn)入基質(zhì)的固溶方程式。（10分）六、從金屬、硅酸鹽、高聚物材料的結(jié)構(gòu)、熔體特征等方面分析這三類材料的結(jié)晶有什么共性及個(gè)性。（15分）七、已知新相形成時(shí)除過(guò)界面能以外單位體積自由焓變化為1108J/m3，比表面能為1 J/m2，應(yīng)變能可以忽略不計(jì)。試計(jì)算界面能為體積自由能的1%時(shí)球形新相的半徑。與臨界半徑比較，此時(shí)的新相能否穩(wěn)定長(zhǎng)大？形成此新相時(shí)系統(tǒng)自由焓變化為多少？（12分）八、寫出下圖三元無(wú)變量點(diǎn)的平衡過(guò)程，指出無(wú)變量點(diǎn)的性質(zhì)，畫出三元無(wú)變量點(diǎn)與對(duì)應(yīng)的副三角形的幾何分布關(guān)系。（8分）第8題圖九、根據(jù)下面的三元系統(tǒng)相圖回答問(wèn)題（22分） 1. 指出圖中化合物S1、S2、S3的性質(zhì) 2. 用箭頭在圖中標(biāo)出界線溫度變化方向及界線性質(zhì) 3. 寫出組成點(diǎn)1的平衡冷卻過(guò)程 4. 組成點(diǎn)2冷卻時(shí)最先析出種晶