200720080506111班试卷答案A

1、二00七一一二 00八学年第二学期参考答案及评分标准课程名称：材料科学根底参考班级：0506111命题教师：邓凤萍答案A或B:A答案制作人：柏朝晖答案审核人:一、填空：每空1分，共15分1、 晶胞是能充分反映整个晶体结构特征的最小结构单元。2、 粘土荷电的主要原因有：同晶置换、吸附有机质和边面破键。3、 马氏体相变具有以下的一些特征：存在习性平面、晶面定向关系、无扩散性和速 度快和没有特定的相变温度等。4、 由于不等价离子的掺杂的结果，必然会在晶体结构中产生补偿缺陷，补偿缺陷的浓 度主要取决于：掺杂量和固溶度。5、 本征扩散是由本征热缺陷所产生的空位而引起的质点迁移，本征扩散的活化能由空位形

2、成能和质点迁移能两局部组成。二、名词解释：每题3分，共15分1、一级相变相变时两相的化学势相等，但化学势的一阶偏微商不相等。发生一级相变时有相变潜热和体积的变化。2、肖特基缺陷当晶格热振动时，一些能量足够大的原子离开其平衡位置，跃迁到晶体的外表，并在原正常格点上留下空位。3、同质多晶化学组成相同的物质，在不同的热力学条件下会形成结构不同的晶体。4、均匀成核是指晶核从均匀的单相熔体中产生的几率处处相同的成核方式。5、非化学计量结构缺陷某些化合物的组成会随着周围气氛的性质和压力大小的变化，而偏离其化学计量比，这类化合物叫非化学计量化合物。由于组成偏离化学计量比而产生的缺陷叫非化学计量结构缺陷。三、

3、论述题每题 7分，共28分1、试说明BaTiO 3的晶体结构特点并解释产生铁电效应的原因。BaTiO3属钙钛矿型结构，结构中Ba2 O2-离子一起构成FCC堆积，Ba2+位于顶角，02-位于面心，Ti4+位于体心。当温度稍高于120 C时，立方BaTiO 3的晶胞参数较大，Ti4+离子体积比氧八面体空隙体积小，Ti4+离子发生位移后的恢复力较小。由于Ti4+电价高，当Ti4+向某一 02-靠近时，使O2-的电子云变形，发生强烈的电子位移极化，该电场促使Ti4+进一步位移。可能使Ti4+在偏离中心的新位置上固定下来，使单位晶胞中正负电荷中心不重合，产生偶极矩。而且氧八面体以共顶方式连接构成氧-高

4、价阳离子直线B-O-B 。出现自发极化现象，从而产生铁电效应。2、试述简单碱金属硅酸盐系统R2O SiO2中碱金属离子 R+对粘度的影响R2Omol%当R2O含量较低时O/Si较低，熔体中硅氧负离子团较大，对粘度起主要作用的是四面体 SiO4间的键力。这时，参加的正离子的半径越小，降低粘度的作用越大，其次序是Li +>Na + >K +>Rb+>Cs +。这是由于 R*除了能提供"游离氧，打断硅氧网络以外，在网络中还对tSi O Si J键有反极化作用，减弱了上述键力。Li +离子半径最小，电场强度最强，反极化作用最大，故它降低粘度的作用最大。当熔体中R2O含

5、量较高O/Si比拟高时，那么熔体中硅氧负离子团接近最简单的SiO4形式，同时熔体中有大量O 2-存在，SiO4四面体之间主要依靠R O键力连接，这时作用力矩最大的Li+就具有较大的粘度。在这种情况下，R2O对粘度影响的次序是 Li+<Na+<K +。3、说明液相烧结比固相烧结更容易的原因。固相烧结的传质过程包括蒸发一凝聚传质和扩散传质。液相烧结传质过程除上述二者外，还能发生流动传质、溶解一沉淀传质。在液相存在的烧结过程中，高温下产生的液相,可溶解局部组分，加速反响和传质，同时流动传质比扩散传质快得多，因此液相烧结致密化 速率高，可使坯体在比固相烧结低得多的温度下获得致密烧结体。4、

6、试推出均匀单相熔体中析出晶核并能长大的热力学条件 相变过程的自由能於=AG1+ AG2=V AGv+A 丫Gv单位体积中旧相和新相自由能之差；A新相总面积；V新相总体积；丫新相界面能。设新相核胚呈球形，那么AG=4/3 n r3?i? AGv+4 n r2?n 丫将 AGv= AH AT/To 代入上式，得 AG=4/3 n r3?nAH AT/T°+4n r2?n 丫2d ( AG) /dr=4 n r ?n AH AT/T o+8 n r?n y=0 rk =-2 Yo/ AH AT=-2 Y AGv AGk=1/3 (16 n n Y/AGv2 )2小“22Ak=4 n rk

7、?n=16 n 门丫/ AGvAGk=(1/3) Ak ? y 须越过新界面能1/3的成核位垒，形成大于临界晶核半径的晶核可进一步长大。四、计算题(共10分)非化学计量缺陷的浓度与周围气氛的性质、压力大小相关，如果增大周围氧气的分压，非化学计量化合物Fe1-xO及Zn 1+xO的密度将发生怎样变化？增大？减少？为什么?解：(a)非化学计量化合物Fe1-x O,是由于正离子空位，弓1起负离子过剩：1 _2Fe Fe+' O2(g)t2Fe“ + V " +Oo1一 <O2(g) t Oo + V* +2h按质量作用定律，平衡常数0oV；.pi*2K=由此可得IW &

8、;Po1/6即：铁空位的浓度和氧分压的1/6次方成正比，故当周围分压增大时，铁空位浓度增加，晶体质量减小，那么F©-xO的密度也将减小。(b)非化学计量化合物Zn 1+xO,由于正离子填隙，使金属离子过剩:ZnO ： 一 +2e' +O2(g)参考答案及评分标准根据质量作用定律pl/2K=#e得J P。！-"6即：间隙离子的浓度与氧分压的1/6次方成反比，故增大周围氧分压，间隙离子浓度减小，晶体质量减小，那么Zn 1+xO的密度也将减小。五、相图题共12分A-B-C三元相图如下图此题作图局部直接画在图中1. 划分分三角形。2 标出界线的性质共熔界线用单箭头，转熔界线用双箭头3.指出三元化合