材料科学基础题型整理及答案

无机材料科学基础题型整理一、名词解释晶体：由原子、分子或离子等微粒在空间按一定规律、周期性重复排列所构成的固体物质。晶胞：晶体结构的基本重复单元称为晶胞。点群：又名对称型，是指宏观晶体中对称要素的集合。空间群：空间群：指在一个晶体结构中所存在的一切对称要素的集合。布拉菲点阵：若晶体有完全相同的一种原子组成，则结构基元就只有一个原子，点阵点的位置即是这种原子的位置，由这种原子构成的点阵即是布拉菲点阵。晶体：晶体是内部质点在三维空间做周期性重复排列的固体，或具有格子构造的固体，长程有序。非晶体：非晶体内部质点排列远程无序，近程有序的固体。熔体：液态气态和固态之间的中间态，兼具气态的流动性和各向同性，固体的很大的凝聚力和很小的可压缩性。玻璃体：熔体由于冷却速度快，粘度增大太快，质点没来得及做有规则排列就已经固化形成的物质称为玻璃体。玻璃形成温度Tg（脆性温度）：是熔体开始固化的温度，它是一个随冷却速度而变化的温度范围，是区分玻璃与其他非晶态固体（如硅胶、树脂、非熔融法制得的新型玻璃）的重要特征。玻璃软化温度Tf:是玻璃开始出现液体状态典型性质的温度,Tf温度对应的玻璃黏度约为109dPa.s,是玻璃可以拉成丝的最低温度。桥氧：在熔体中，与两个Si相连的O称为桥氧非桥氧：在熔体中，与一个Si相连的O称为非桥氧对称性：物体几何结构或其他属性在空间的一种内在联系，它可以通过对物体的某种操作使其结构完全重复的 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 现出来。晶子学说：苏联学者列别捷夫提出晶子假说，他认为玻璃是高分散晶体（晶子）的结合体，硅酸盐玻璃的晶子的化学性质取决于玻璃的化学组成，玻璃的结构特征为微不均匀性和近程有序性。无规则网络学说：凡是成为玻璃态的物质与相应的晶体结构一样，也是由一个三度空间网络所构成。这种网络是由离子多面体（三角体或四面体）构筑起来的。晶体结构网是多面体无数次有规律的重复，而玻璃结构中多面体的重复没有规律性。正尖晶石；二价阳离子分布在1/8四面体空隙中，三价阳离子分布在1/2八面体空隙的尖晶石。反型尖晶石：二价阳离子分布在八面体空隙中，三价阳离子一半在四面体空隙中，另一半在八面体空隙中的尖晶石。网络改变体：单键强度＜250KJ/mo1。这类氧化物不能形成玻璃，但能改变网络结构，从而使玻璃性质改变。网络形成体：这类氧化物单键强度大于335KJ/mo1,其正离子为网络形成离子，可单独形成玻璃。网络中间体：单键强度在250〜335KJ/mol之间，这类氧化物的特点介于网络形成体与网络改变体之间液相独立析晶：是在转熔过程中发生的，由于冷却速度较快，被回收的晶相有可能会被新析出的固相包裹起来，使转熔过程不能继续进行，从而使液相进行另一个单独的析晶过程，就是液相独立析晶。本征扩散：是指空位来源于晶体结构中本征热缺陷而引起质点的迁移。非本征扩散：空位来源于掺杂而引起的质点迁移。稳定扩散：扩散过程中扩散物质的浓度分布不随时间变化的扩散过程。不稳定扩散：扩散过程中扩散物质的浓度分布随时间变化的扩散过程。自扩散：扩散物质不依赖它本身的浓度梯度，而仅仅是由于热振动而产生的原子迁移过程。（一种原子或离子通过该原子或离子所构成的晶体中的扩散）互扩散：置换式固溶体，溶质溶剂原子大小相近，具有相近迁移率，在扩散中溶质溶剂原子同时扩散。无序扩散：假定系统中不存在定向推动力的条件下，由于热振动而使质点不是沿着一定趋向跃迁而是一种无规则的迁移扩散过程，称为"无序扩散"。晶格扩散：完整晶体中，原子的扩散是在晶格的间隙或者代位式进行的，称为晶格扩散。一级相变：体系由一相变为另一相时，如两相的化学势相等但化学势的一级偏微商（一级导数）不相等的称为一级相变二级相变：相变时两相化学势相等，其一级偏微商也相等，但二级偏微商不等的称为二级相变。液相烧结：凡有液相参加的烧结过程称为液相烧结。固相烧结：固态粉末在适当的温度、压力、气氛和时间条件下，通过物质与气孔之间的传质，变为坚硬、致密烧结体的过程萤石型：CaF2型结构中，Ca2+按面心立方紧密排列，F-占据晶胞中全部四面体空隙。反萤石型：阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反，即碱金属离子占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。二八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体型结构三八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体型结构。同晶取代：杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变晶体结构类型的现象。阳离子交换：在粘土矿物中，当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时，一些电价低、半径大的阳离子（如K+、Na+等）将进入晶体结构来平衡多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固，在一定条件下可以被其它阳离子交换。晶胞：从晶体结构中取出来的以反映晶体周期性和对称性的最小重复单元触变性：是泥浆从稀释流动状态到稠化的凝聚状态之间存在的介于两者之间的中间状态。即泥浆静止不动时似凝固体，一经扰动或摇动，凝固的泥浆又重新获得流动。如再静止又重新凝固，可重复无数次。硼反常现象：硼酸盐玻璃与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，其性质随RO或ROffl入量的变化规律相反，这种现象称硼反常现象线缺陷：指在一维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列所产生的缺陷。面缺陷：指在两维方向上偏离理想晶体中的周期性、规则性排列所产生的缺陷。弗仑克尔（Frenkel）缺陷：热振动中，能量较大的原子离开平衡位置进入晶格空隙形成间隙原子而在原来位置上留下空位，而形成的缺陷。肖特基（Schottky）缺陷：能量较大的结点原子迁移到晶体表面结点，在晶体内部正常结点留下空位，而形成缺陷。反肖特基（Schottky）缺陷：晶体表面的正常原子脱离格点并迁移进入晶体内部成为间隙原子。可塑性：粘土与适当比例的水混合均匀制成泥团，该泥团受到高于某一个数值剪应力作用后，可以塑造成任何形状，当去除应力泥团能保持其形状，这种性质称为可塑性。晶胞参数：表示晶胞的形状和大小可用六个参数即三条边棱的长度a、b、c和三条边棱的夹角第&丫即为晶胞参数。聚沉值：凡能引起溶胶明显聚沉（如溶胶变色浑浊）所需外加电解质的最小浓度称为聚沉值。晶面指数：结晶学中经常用（hkl）来表示一组平行晶面，称为晶面指数。数字hkl是晶面在三个坐标轴（晶轴）上截距的倒数的互质整数比。聚合：由分化过程产生的低聚合物，相互作用，形成级次较高的聚合物，同时释放出部分NaO,这个过程称为缩聚，也即聚合。解聚：在熔融SiO2中，O/Si比为2：1,［SiO4］连接成架状。若加入NaO则使O/Si比例升高，随加入量增加，O/Si比可由原来的2:1逐步升高到4:1,［SiO4］连接方式可从架状变为层状、带状、链状、环状直至最后断裂而形成［SiO4］岛状，这种架状［SiO4］断裂称为熔融石英的分化过程，也即解聚。点缺陷：三维方向上缺陷尺寸都处于原子大小的数量级上。热缺陷：晶体温度高于绝对0K时，由于热起伏使一部分能量较大的质点（原子或离子）离开平衡位置所产生的空位和/或间隙质点。均匀成核：晶核从均匀的单相熔体中产生，各处成核几率相等。非均匀成核：借助于表面、界面、微粒裂纹、器壁以及各种催化位置而形成晶核的过程。玻璃分相：一个均匀的玻璃相在一定的温度和组成范围内有可能分成两个互不溶解或部分溶解的玻璃相（或液相）,并相互共存的现象称为玻璃的分相（或称液相不混溶现象）。玻璃析晶：由于玻璃的内能较同组成的晶体高，所以玻璃处于介稳状态，在一定条件下存在着自发地析出晶体的倾向，这种出现晶体的现象叫做析晶。晶粒生长：无应变的材料在热处理时，平均晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。二次再结晶：少数巨大晶体（晶粒异常生长或晶粒不连续生长）在细晶消耗时成核-长大过程。泰曼温度：反应物开始呈现显著扩散作用的温度。刃型位错：切应力作用下，晶体内部发生局部滑移后，晶体内在垂直方向出现一个多余的半原子面。螺旋位错：滑移面与未滑移面上的原子成螺旋形。位错的滑移：位错沿着滑移面的移动位错的攀移：位错垂直滑移面的移动一致熔融化合物：熔融液相的组成与固相组成一致的化合物，叫一致熔融化合物不一致熔融化合物：不稳定化合物，加热到某一温度便发生分解,其产物是一种液相和一种晶相，二者组成与化合物皆不相同，称为不一致熔融化合物。重建型相变：相变过程发生化学键的断裂与重建，形成新的结构。位移型相变：相变过程不涉及化学键的断裂与重建，只有质点的微小位移或键角的微小转动。烧结:一种或多种固体粉末经过成型，在一定温度下开始收缩，排除气孔致密化，在低于熔点温度下变成致密、坚硬的烧结体的过程称为烧结。烧成：烧成是将硅酸盐制品在一定条件下进行热处理，使之发生一系列物理化学变化，形成预期的矿物组成和显微结构，从而达到固定外形并获得所要求性能的工序。二、问答题1、试写出少量MgO掺杂到AI2O3中和少量YF3掺杂到CaE中的缺陷反应方程与对应的固溶式。解：少量MgO掺杂到AI2O3中缺陷反应方程及固溶式为：2姆。^^2姆占+弓'+2%,AIM4m少量YF3掺杂到CaF2中缺陷反应方程及固溶式如下：阴*4川+2库，"Y%2、试比较杨德尔方程和金斯特林格方程的优缺点及其适用条件。答：杨德尔方程在反应初期具有很好的适应性，但杨氏模型中假设球形颗粒反应截面积始终不变，因而只适用反应初期转化率较低的情况。而金氏模型中考虑在反应进程中反应截面积随反应进程变化这一事实，因而金氏方程适用范围更广，可以适合反应初、中期。两个方程都只适用于稳定扩散的情况。3、MoO3和CaCQ反应时，反应机理受到CaCQ颗粒大小的影响。当MoO3:CaCO3=1:1,MOO3的粒径ri为0.036mm,CaCO3的粒径「2为0.13mm时，反应是扩散控制的；而当CaCC3:M0O3=15:1,「2<0.03mm时，反应由升华控制，试解释这种现象。答：当M0O3的粒径「1为0.036mm,CaCO3的粒径「2为0.13mm时,CaCO3颗粒大于M0O3,由于产物层较厚，扩散阻力较大，反应由扩散控制，反应速率随着CaCO3颗粒度减小而加速，当r2<「1时存在过量CaCO3,,反应由M0O3粒径升华控制，并随着M0O3粒径减小而加剧。4、什么是润湿？改善润湿的方法有那些？答：润湿：固体与液体接触后，体系（固体+液体）的吉布斯自由能降低时，就称润湿。改善润湿的方法有：①降低丫slS、V两相组成尽量接近；②降低丫LV在液相中加表面活性剂；③提高丫SV去除固体表面吸附膜；④改变粗糙度。5、为什么等轴晶系有原始、面心、体心格子，而没有单面心格子？答：因为从结构分布看，单面心格子不符合立方格子所固有的4L3的对称性。6、二次再结晶与晶粒生长有何异同？生产中避免二次再结晶的方法有哪些？答：相同点：（1）两者推动力均为界面两侧质点的吉布斯自由能之差；（2）进行方式都是通过界面迁移。不同点：（1）前者是个别晶粒异常生长，后者是晶粒尺寸均匀生长；（2）前者气孔被包裹到晶粒内部，后者气孔维持在晶界交汇处。生产中避免二次再结晶的方法有：（1）合理选择原料的细度，提高粉料粒度的均匀性；（2）控制温度；（3）引入添加剂。7、说明高岭石和蒙脱石的结构特点，并解释为什么蒙脱石具有膨胀性和高的阳离子交换容量，而高岭石则不具有膨胀性、阳离子交换容量也很低。答：高岭石的阳离子交换容量较小，而蒙脱石的阳离子交换容量较大。因为高岭石是1:1型结构，离子的取代很少，单网层与单网层之间以氢键相连，氢键强于范氏键，水化阳离子不易进入层间，因此阳离子交换容量较小。而蒙脱石是为2:1型结构，铝氧八面体层中大约1/3的Al3+被Mg2+取代，为了平衡多余的负电价，在结构单位层之间有其它阳离子进入，而且以水化阳离子的形式进入结构。水化阳离子和硅氧四面体中O2一离子的作用力较弱，因而,这种水化阳离子在一定条件下容易被交换出来。C轴可膨胀以及阳离子交换容量大，是蒙脱石结构上的特征。8、在硅酸盐晶体结构中，［SiO4］四面体或孤立存在，或共顶连接，而不共棱，更不共面，解释之。答：在硅酸盐晶体结构中，［SiO4］四面体中的Si4+是高电价低配位的阳离子，以共棱、共面方式存在时，两个中心阳离子（Si4+）间距离较近、排斥力较大，所以不稳定，而孤立存在，或共顶连接。9、用图例说明过冷度对核化、晶化速率和晶粒尺寸等的影响，如无析晶区又要使其析晶应采取什么措施？要使自发析晶能力大的熔体形成玻璃应采取什么措施？答：过冷度过大或过小对成核与生长速率均不利，只有在一定过冷度下才能有最大成核和生长速率，如下图。若△T大，控制在成核率较大处析晶，易得晶粒多而尺寸小的细晶;若△T小，控制在生长速率较大处析晶则容易获得晶粒少而尺寸大的粗晶；如果成核与生长两曲线完全分开而不重叠，则无析晶区，该熔体易形成玻璃而不易析晶；若要使其在一定过冷度下析晶，一般采用移动成核曲线的位置，使它向生长曲线靠拢。可以用加人适当的核化剂，使成核位垒降低，用非均匀成核代替均匀成核。使两曲线重叠而容易析晶。要使自发析晶能力大的熔体形成玻璃，采取增加冷却速度以迅速越过析晶区的方法，使熔体来不及析晶而玻璃化。10、试解释说明为什么在硅酸盐结构中Al3+经常取代［SiO4］中Si4+,但S/一般不会置换［A1O6］中的Al3+?（（配位数为6时，S14\A13十和O”的离子半径分别为0.40?、0,53?和1.40?;配位数为4时，一离子半径依次为0.26?、0.40?和1.38?））。答：CN=4,r「/ro2-=0.4/1.38=0.29,A1"四配位稳定，故在硅酸盐结构中A13+经常取代［SiO4］中Si4+形成［A1O4］；CN=6,rJ7ro2-=0.4/1.38=0.29,Si4+四配位稳定，六配位不稳定，故在硅酸盐结构中Si4+一般不会置换［A1O6］中的A13+,形成［SiO6］11、网络变性体（如NazO）加到石英玻璃中，使硅氧比增加。实验观察到当O/Si=2.5〜3时，即达到形成玻璃的极限，根据结构解释为什么在21,所以Al3+在玻璃中起网络形成离子的作用R2=(20+6*3+74*2)/(74+6*2)=2.16X2=2*2.16-4=0.32Y2=4-0.32=3.68因而丫1<丫2Ri>R2即2艘璃桥氧分数大于1#,O/Si比小于1#玻璃,所以在高温下1微容体黏度小于2#.5.（a）在CaF?晶体中，Frankel缺陷形成能为2.8eV,Schttk）缺陷的生成能为S.SeV,计算在25笃和1600K时热缺陷的浓度？（b）如果CaF,晶体中，含有IO,的yr杂质，则在1600。（：时，CaF,晶体中是热缺陷占优势还息杂质缺陷占优势？说明原因。解：（a）由题可知，Frankel由i能vSchttkj缺陷的生成能知，Frankel缺陷浓度高，因而是主要的。n-2.8x1.602xlO-l\.匹,2厂+曜+6(3、JCaCat由此可知也L=1/2[FF3]=0.5xlO-6而在1873K时[%匕=L70xl07所以此时热缺陷占优势。6-7 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 相图，回答下列问题:判断化合物D的性质标出各条界线的温度下降方向及性质写出各无变点的性质及其平衡特征式写出熔体Ml的冷却析晶过程0F说明M2熔体最终析晶结束点、产物及产物组成V1解：(1)不一致熔三元化合物；(2)温度下降方向及界限性质如匡(3)L：一次转熔点：M：一次转熔点:L+BoA・E:低共熔点：LOC+D+H(4):M]冷却析晶过程：液相点：MLtBL+BtD-L+BtA+DaSi(),(液相消失,结晶结束;结晶产物：A+B+D；)固相点：b+d力A3B>M](5):结晶结束点：E;结晶产物：A+D+C(6):结晶产物组成：A%:B%;C%.6-8在下列相图中:1.划分副三角形；2.用箭头标出界线上温度下降的方向及界线的性质；3.判断化合物S的性质；4,写出各无变量点的性质及反应式；答：1）和2）答案如图所示。A：S为不致熔融三元化合物。/\：L：共熔点：AoC+S+2?//\K：共熔点：2OC+S+X/；'g\M：双转熔点：L+4+BoS/\：2点液相点：/；\2C.»<74TA]“.（工+工+BtS）/"3.固相点：B"+B>bA*/cS+4>dS+B>\/Sf十岂>L(L->5+S+C)\b-''6