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材料科学基础试题答案材料科学基础试题答案 （（B ）卷）卷 材料科学基础试题答案材料科学基础试题答案 （（ ））卷卷 一、名词解释：（16 分，每题 4 分） 1、类质同晶和同质多晶 类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的 其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体 结构变化的现象。② 同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。② 晶体生长和二次再结晶 2 、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。② 二次再结晶：少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大过程。② 3、稳定扩散和不稳定扩散 若扩散物质在扩散层 dx 内浓度不随时间变化，即 dc/dt=0 为稳定扩散；② dc/dt≠0 为不稳定扩散。② 4 、固相烧结和液相烧结 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。② 液相烧结：有液相参加的烧结过程。② 二、简答题 （30 分，每题 6 分） 1. 堇青石与绿宝石有相同结构，分析其有显著的离子电导，较小的热膨胀系数 的原因。 答：堇青石 Mg2Al3[AlSi5O18]具有绿宝石结构，以（3Al3++2Mg2+ ）置换绿宝石 中的 （3Be2++2Al3+ ）。6 个[SiO4]通过顶角相连形成六节环，沿 c 轴方向上下迭 置的六节环内形成了一个空腔，成为离子迁移的通道，因而具有显著的离子电导； ③ 另外离子受热后，振幅增大，但由于能够向结构空隙中膨胀，所以不发生明显的 体积膨胀，因而热膨胀系数较小。③ 2. 对于 MgO 、Al O 和 Cr O ，其正、负离子半径比分别为 0.47、0.36 和 0.40 。 2 3 2 3 (a) Al O 和 Cr O 形成连续固溶体。这个结果可能吗？为什么？ (b) 试预计，在 2 3 2 3 MgO －Cr O 系统中的固溶度是有限还是很大？为什么？ 2 3 解：（a ）Al O 与 Cr O 有可能形成连续固溶体。 ③ 2 3 2 3 因为： ① = =10% ＜15% ②结构类型相同，均属刚玉型结构。 （b ）对于MgO －Cr O 系统，由于结构类型相差较大，前者为NaCl 型，后者为 2 3 刚玉型。虽然 = =14.89% ＜15%，也不可能形成完全互溶的固溶 体，而只能是有限固溶。 ③ 3. 分析说明：为什么非均相成核比均相成核更易进行？ 3 2 因为：△G =1/3(16 πnγ/△G ) ② k v * 2 △G =△G •f （θ）①并且：f （θ）=(2+COSθ)(1- COSθ) /4 ② k k 2 2 当：θ=90 度时，f （θ）=(2+COSθ)(1- COSθ) /4=(2+0)(1- 0) /4=2/4=1/2 所以：△G*k =△G •f （θ）=1/2△G 。 ② k k 即：非均相成核所需能量是均相成核的一半，杂质存在有利成核。 4. 试推导杨德方程并讨论该方程的适用条件。 答：适用条件：（1）反应物是半径为 R 的等径球粒；（2）反应物 B 是扩散相，A、 0 B 与产物 AB 完全接触，反应自球表面向中心