中国科学技术大学材科基答案

自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传中国科学技术大学2010年硕士学位研究生入学考试试题参考答案（材料科学基础）一、单项选择题1、C玻璃淬火时表面降温快先定型，之后内部继续冷却并收缩因而牵拉着表面使表面受到压应力。2、B裂纹拓展时释放弹性应变能用来形成新的裂纹表面，所以当然要大于表面能了（详见清华版材料物理性能P33以下用“清物”代表此书）3、B4、B体积膨胀是由于非简谐振动引起的不对称力使质点平衡位置移动，质点平均距离增大，简谐振动不引起体积膨胀。（详见清物P97）5、B6、B常见物质硬度比较金刚石SIC。2327、B8、A9、B10、B热导率受化学组成等因素的影响，质点原子质量越小，密度越小，杨氏模量E越大，德拜温度高，热导率大，BE原子质量比ZR小，所以BEO热导率大。（详见清物P113、P116）11、B12、C根据公式，敏感系数M越小，屈服应力越小，越容易屈服。（）13、C14、C15、C抗热应力损伤因子。E弹性模量，表面能。22116、B柔度，形变量，P载荷，柔度大即同样载荷下更容易变形，单向压缩要比扭转难变形因而柔度小。（见清物P50）17、B18、B相同体积的材料，气孔率高的密度小、质量小、热容小。19、C表面热传递系数小热量不易散失，则材料表面与内部温度均匀，热稳定性好。20、B自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传二、三、（1）X射线衍射实验，电子显微分析。（2）L1、L2、L4、P。（3）金刚石立方晶体结构，石墨晶体六边形层状结构，石墨烯单原子层二维晶体结构，C60。（4）立方、面心立方结构、6/6。四、（1）不可以（2）II型TIO2的密度大，根据CLAPEYRON克拉贝龙方程，从II型到金红石，两相共存线的斜率002金红石五、（1）1840，是（2）多晶转变1727共晶转变L1670225（3）当两者形成固溶体时，由于中的原子加入到，使得晶体结构遭到破2322坏，晶格内发生点阵畸变，导致体系能量增大，稳定性降低，熔点降低。（4）232203关于缺陷平衡方程式的书写，建议参考武汉理工版材科基P9799，P149159六、（1）与液相区分界线，L232223（2）三元共晶点。（3）由MUL的化学式得，其中与的比为32，故MUL成236213232分点与和点的距离比为23，成分点距哪点越近，那个点代表的成分就越多。232自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传七、（1）根据GRIFFITH微裂纹理论，实际材料中存在微裂纹，当受到应力时，这些微裂纹处会产生应力集中导致裂纹扩展，因而材料断裂强要低于理论断裂强度。（2）强度提高措施微晶，提高密度和纯度，对材料预加应力，各种增韧。八、（1）根据公式，2424由题4DT114114417105/（2）根据公式DP83410九、详见北工大版材料科学基础P8586。十、1、多晶硅（太阳能电池材料），制备气相沉积法（用制膜）SIH422、（锂电极材料），制备固相法（与按14混合，分段加224232热焙烧）自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传中国科学技术大学2011年硕士学位研究生入学考试试题参考答案（材料科学基础）一、判断题1、F人工制备的准晶体有五次对称轴。2、F石墨晶体层与层之间由范德华力连接。3、F4、F氢气可穿过（粒子半径超小）。5、T6、F7、F主要通过晶格振动导热。8、F9、T10、T二、名词解释1、晶格滑移晶体的一部分相对于另一部分发生的平移滑动。2、霍尔效应沿式样X轴方向通入电流，Z轴方向加一磁场，那么在Y轴方向将产生一电场，这一现象称为霍尔效应。3、铁电体在一定温度范围内含有能自发极化，并且极化方向可随外加电场作可逆转动的晶体。4、反铁磁性指由于交换作用为负值，电子自旋反向平行排列，在同一子晶格中有自发磁化强度，电子磁距是同向排列，在不同晶格中，电子磁距反向排列，两个子晶格中自发磁化强度大小相同，方向相反，整个晶体磁化率接近于0。5、热稳定性指材料承受温度急剧变化而不致破坏的能力。三、1、1）2710、28992）CSS、TSS、MSS3）1，2，O，C4961914334）CO335）共晶反应，LCCAOSS36）包析反应，产物是261914自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传7）在11401236，将CAO与按照质量比28混合均匀，升温到1236ZRO2以上，保温，然后缓慢降温到1236，1200以后快速降温，防止1分49解。8）XMOL，2XMOLXMOL2、作点阵示意图即找出整个结构中占据相同位置且具有相同环境的点。（详见北工大版材科基P25）3、4、答利用多晶多相陶瓷的某些成分在不同温度的相变，达到增韧德效果，统称为相变增韧。（1）在裂尖相变引起的体积膨胀造成的应力本身就有闭合裂尖的作用。（2）裂尖的断裂能量有一部分被用于诱发相变了。（3）裂纹尖端区的膨胀受到周围基体材料的反作用，因此颗粒受到压应力，当裂自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传尖扩展到颗粒上时，这种压应力对裂尖的扩展也有阻碍作用。5、要点一中CO的扩散为空位机制，中CO空位缺陷浓度越高，11CO的扩散系数越大。要点二根据的非化学计量缺陷反应112O22K221/2基本为常数（因为量比较大所以反应对它的影响小），又由电中性条件2。于是21/6要点三所以，CO1XO中CO的扩散系数D随气氛氧分压得升高而增大。6、要点一在无其他应力场影响的条件，物质扩散的驱动力是化学位（或化学势）梯度，即物质扩散总沿着化学位降低的方向进行。要点二假定物质I沿X方向扩散，X除I的浓度为，则I沿X方向的扩散通量，式中为物质I的迁移率，即单位扩散驱动力作用下物质I粒子的迁移速率；为物质I在沿X方向的化学势梯度。要点三物质I的化学势00所以，1要点四所以，当时，发生下坡扩散；当时，则发生上101玻璃自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传3、菲克第二定律（D不随浓度变化，适用于非稳态扩散）224、点阵能在0K时，将互相远离的气态正、负离子结合成1MOL离子晶体时所放出的能量。点阵能也称为晶格能。5、区域熔融根据固液平衡原理，利用熔融固化过程以去除杂质的方法。三、填空题（每空1分，共15分）【1】、【2】空位机制、间隙机制和填隙机制中的任何2种均可。【3】立方；【4】面心立方；【5】【8】（000）（）（）（），121201201201212【9】【12】（）（）（）（）13】立方紧密（或ABCABC或A1）；【14】八面体；【15】面心立方。四、问答题（总分40分）1、（7分）见2011年第三、6题。2、（8分）见2011年第三、5题。3、（15分）答零电阻效应（2分），MEISSNER效应（完全抗磁性）（2分），和JOSEPHSON效应（1分）；测量电阻温度曲线以验证零电阻效应（5分），测量磁化率温度曲线以证明MEISSNER效应（5分）。4、（画出每个晶面给2分）自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传五、相图题（共45分）1、（15分）参考答案（各5分）（1）不可以，只有当氧分压大于17大气压是，才能够稳定存在。（2）PBO2的相对密度大，根据CLAPEYRON克拉贝龙方程，从II型到，两相共存线的斜率0021219（3）不可以，当与共加热时，会生成。23412192、（30分）参考答案（1）（5分）相与相，共2各固相，相（约540740），相（约740840）。（2）（10分）575610，将与PBO按照摩尔比32混合均匀，升温到610以上，SIO3保温，然后缓慢降温到610以下，600以后快速降温，防止分解。3BI2O32PBO（3）（15分）先后经过液相、液相二相区、二相区、61二相区、6132二相区、6145二相区。725，包晶反应L690，共析反应6PBOBI2O3610，包析反应6BI2O3PBO3BI2O32PBO575，共析反应3BI2O32PBO6BI2O3PBO4BI2O35PBO六、见2010年第十题。自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传中国科学技术大学2013年硕士学位研究生入学考试试题参考答案（材料科学基础）一、单项选择题（共30分，每题2分）1C2C3B4C倍频晶体具有光学倍频效应，即使光的波长变短频率提高。5C玻璃是介稳态的，含有过剩的内能，有通过析晶降低内能的倾向。晶化后的玻璃由于晶界的散射和反射，透光率降低。（可参考北工大材科基P68及清物P141143）6A7A8B高温超导，即超导的临界转变温度在液氮温度（77K）以上。9B滑移所需的力更小，更容易进行。10B11B12B13B14B15B二、判断题（共10分）1FNACL晶胞中有4个NA和4个CL。（见北工大材科基P51）2T离子性制不同原子间电子的得失性质，离子的电负性差越大，键的离子性越强。3F金属单质的传导性需要用能带理论解释。（见北工大材科基P20）4T离子极化后电子云较多的分布在正负离子之间，增加了键的共价性，随着离子极化的加强，离子键也向共价键过渡。一般晶体共价成分增加时溶解度降低，如AGFAGCLAGBRAGI。5T金属键无饱合性。三、解立方晶系，立方体心1个，2个自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传342272308993体心立方（A2），HKL奇数时消光，因此前3条谱线的衍射指标为110，200，211。对于面心立方（A1）结构，HKL全为奇或全为偶时消光。四、（1）A冰III、冰I、和液相三相共存B气相C冰I和液相（2）熔化500ATM，升华0004ATM。五、可先根据离子半径差来判断是有限固溶体还是无限固溶体，由此MGONIO为无限固溶对应匀晶相图A，MGOCAO为有限固溶对应有一定固溶度的共晶相图B。（见北工大材科基P56）第二步，根据熔点MGONIOCAO，判断每个相图中左右端点的物质。（见清物P129）答（1）MGONIO二元相图是A，MGOCAO二元相图是B（4分）（2）A是MGO，B是NIO，C是MGO，D是CAO（6分）（3）MGOCAO相图（图B）T，液相（1分）；T，相（D固溶体）开始从11液相中生成，结晶开始（1分）；，液相LT，结晶开始，开始生成固溶体（123分）；30间隙化合物自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传无对称中心。（2分）热释电性一些晶体可以由于温度作用而使其电极化强度发生变化，称为热释电性。结构特点无对称中心，极性晶体。铁电性具有自发极化，并且自发极化的电偶极距在外电场下可以改变其趋向，甚至反转。电极化规律符合点滞回线的材料具有铁电性。结构特点无对称中心，极性晶体。性能联系铁电体必然是热电体，热电体必是压电体，反之不一定。2、又下列几种主要途径每答出一条给2分。（1）提高密度与纯度。高纯度可减少杂质引起的应力集中（杂质与基质的大小和软硬总有不同）；高密度减少孔洞对强度的影响。孔洞对强度的影响主要是通过减小负载面积；（2）提高抗裂能力与预加应力人为的预加应力，在材料表面造成一层压应力，对裂纹起弥合作用，可以提高材料的抗拉强度。（3）相变增韧利用多晶多相陶瓷的某些相成分在不同温度下的相变，达到增韧的效果，统称为相变增韧。（4）弥散增韧在基体中掺入具有一定颗粒尺寸的微小细料，也可以达到增韧效果，称为弥散增韧。（5）其他手段，阐述有理就给分。3、见2011年第三、5题。4、根据答题内容灵活给分（每种表征手段满分5分）（1）X射线衍射利用X射线的衍射现象来分析材料的晶体结构、晶格参数、晶体缺陷，是建立在一定晶体结构模型基础上的间接方法。（2）电子显微术包括TEM、SEM、STEM等，能够高分辨率高倍数地观察样品表面形貌、微观组织，或进行同位分析。（3）热分析法能快速准确地测定物质的晶型转变、熔融、升华、分解等变化，帮助绘制相图、研究材料的结构性能。七、该扩散属于“半无限长物体的扩散问题”，菲克第二定律的误差函数解为（3分）,02根据题意,式中X1MM01CM，CX，T0044WTC02WT00代入上式，得到ERF2078查误差函数表得，式中（3分）2086801，74108/自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传计算得到所需时间S（1245H）（1分）T4484104八、见2010年第十题。自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传中国科学技术大学2014年硕士学位研究生入学考试试题参考答案（材料科学基础）一、单项选择题（共20分，每小题2分）1A独立组分数，又有反应，C组分数反应式数NH324故，（详见武汉理工版材科基P245）3122222D3B平行于成分三角形某一条边的直线，凡是成分位于该直线上的合金，它们所含的这条边对应顶点所代表的组元含量为一定值。（见北工大版材科基P195）4B5DBEC为直边三角形任意一个成分改变另外两个都要变，也就意味在这个相区内自由度F为1，故相数为3，该相区为三相共存区（见北工大版材科基P209）6C7C8A固溶体内结构是均匀的，只有一个相9B固相反应的速率与扩散有关，而温度越高扩散速度越快固相反应的速率也就越快。（见武汉理工版材科基P473）10B二、判断题（共20分，每题2分）1T2F3F乳浊效果与成分和烧成制度都有关系。（见清物P149）4T5F6T7F具有亚铁磁性的尖晶石呈反尖晶石结构。（见清物P289）8T高价正离子不易被活化。9T10T三、（10分）HH1H2H3H4H590122418934887035自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传4214KJ/MOL四、（35分，每问5分）1），H，X；LA23LA23LA232）大约20MOL（1均可）；大约2600（100均可）；3）2040XSSHL，偏晶反应；LA232040LA234）1910LCAOSSASS，共晶反应；1910LA235）CA进入LA晶格，形成氧空位2LA23226）CA进入间隙位3LA23237）将加热至2055以上保温，完成固相反应，然后淬火。LA23五、（12分）答根据题意，本扩散系可视为稳态扩散体系，所以应用菲克第一定律222由题H2106/2/，00110010110201/3/代入上式得21052/六、（13分）答根据题意，热处理是，发生了C从金属棒（1）通过焊接界面向（2）的扩散。在化学势梯度的作用下，C的扩散速率可写为C,式中JC为C的扩散速度（MOL/CM/S）,CC为C的浓度，BC为C在给定材料和条件下的迁移率，为扩散方向上C的化学势梯度。根据题意，焊接界面两侧金属棒（1）和（2）中C浓度相等（04C），（C在（1）和（2）内或三迁移率可以假定大致相等（即BC（1）BC（2）。因此，C从金属棒（1）通过焊接界面（2）发生的净扩散，说明C（1）C（2）。比较金属棒（1）和（2）的组成，金属棒（1）位三元合金材料（FE04C40SI），而（2）中没有SI，所以，C（1）C（2）缘于（1）中SI的存在导致C化学势升高，或自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传合金元素SI使C的活度增大，使之扩散速率增大。七、（15分）1、材料具有完全抗磁性特征的零电阻导电行为成为超导电性。2、材料可自发磁化，在磁场下显示强磁性且当外磁场移去后仍保留较高磁性的特性叫软磁性。3、材料承受温度急剧变化而不致破坏的能力。4、物质既具有波动特征也具有粒子特征的现象叫波粒二象性。5、应变对应力的延时性响应，即应变落后于应力非弹性的现象。八、（15分）晶体中只有导带中的电子或价带顶部的空穴才能参与导电本征半导体的价带和导带之间隔着一个禁带，在绝对零度下，无外界能量，价带中的电子不可能跃迁到导带中去。如果存在外界作用（如热、光辐射），则价带中的电子获得能量，可能跃迁到导带中去，这样，不仅在导带中出现了导电子，而且在价带中出现了电子留下的空穴。在外电场的作用下，导带中的电子和价带中的空穴可成为载流子，形成电导。（SI）P型半导体在半导体硅中掺入三价元素，可得到P型半导体，这类元素有三个价电子，与硅形成共价键就少了一个电子，或者说出现了受主能级。此能级距价带很近，能容纳有价带激发上来的电子，在夹带中留下了空穴。因此，价带中的电子易被激发到受主能级。在外电场的作用下，价带的空穴导电和本征导电机制形成P型半导体的电导。（MGO、NIO）举出至少1例材料实例。自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传中国科学技术大学2015年硕士学位研究生入学考试试题参考答案（材料科学基础）一、判断题1F2F3F4T5F6T7F8T9F10F11T低温时热容主要取决于声子热容，按T趋于012T13T14T15F石英玻璃的小，故热稳定性系数比较大，稳定性好1二、填空题1定向电子离子2霍尔电解3完全临界转变温度临界电场强度临界电流密度4电子极化离子极化偶极子转向极化5铁磁性顺磁性抗磁性三（1）石墨在规定温度，标准压力P下，稳定单质生成1MOL物质时自由能的变化就是该物质的标准摩尔生成自由能G，G越小其能量越低，稳定单质的G0，能量最低。（2）同压、惰性气氛下，加热至相同温度，质量损失越小越稳定或者质量损失相同要求温度越高越稳定。自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传四、（1）根据相图，显然是不可靠的，由日常可知，在常压，27316K时，水是固体状态，大概为相图中O点位置，零下20度时由相图可知水为固体状态，所以陈光标的行为是不可靠的。（2）需要很大的压力（作一条垂直直线与冰水分界线相交的压力点。）（3）既要受到低温的折磨又要受到高压的冲击，可能会引发很多身体上的问题。五、参考武汉理工版材科基P309（1）12,2,1,0包共晶转变,1,0三元共晶转变六、EE0119P09P2,P为气孔率大小七、参考教材八、参考教科书P140九、2016年考研的题目变成列举你所知道的碳的同素异形体，并大概叙说其性能。所以可能以后的最后一题都会改变，自己要多注意细节的积累。红黄紫XL自主整理资料QQ877466156版权所有请不要外传中国科学技术大学2016年硕士学位研究生入学考试试题参考答案（材料科学基础）一判断题1、F2、T3、F4、T其它条件一定，釉层厚度越大应力越小。5、T裂纹拓展时释放的弹性应变能要大于新产生表面的表面能，裂纹生长才能进行。6、F7、T8、F莫氏硬度是通过两种材料谁能在谁表面产生划痕来比较的，布氏、洛氏、维氏硬度是通过压痕面积的大小来确定材料硬度。（清物P7981）9、T10、F二名词解释1、晶格滑移晶体的一部分相对于另一部分发生的平移滑动。2、霍尔效应沿式样X轴方向