2017材料制备科学与技术试卷A

中南林业科技大学课程考试试卷课程名称：材料制备科学与技术；试卷编号：A卷；考试时间：100分钟题号一二三四五六七八九十总分应得分2222202412实得分一、是非题（1分×22=22分，选全对或全错，计零分）得分评卷人复查人1熔体的临界冷却速率越大，该熔体越易形成玻璃。（）2镍铬丝、铁镍铬丝作为电阻炉的发热体，具有抗氧化、电阻大、电阻温度系数小、价格便宜和易加工的优点。（）3不均匀的原子尺寸在动力学上阻碍了晶体的生长，使非晶态稳定。（）4锂离子电池充电时，负极中的锂离子从LiCoO2层状结构中脱出，Co元素的化合价由＋Ⅲ升高到＋Ⅳ，负极材料发生氧化反应，同时锂离子经过电解液迁移到电池的正极，与碳化合生成LiCX。（）5燃料电池(FuelCell)是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。（）6能发生插层反应的化合物要有一定的结构开放性，能允许外来原子或离子易于扩散进或逸出。（是）7反应物A,B混合后,A的XRD衍射峰消失,B衍射峰不变；反应温度下反应一段时间后，B衍射峰亦消失,并开始出现产物C的衍射峰,逐渐增强形成产物特征峰，此固相反应中物质扩散为决速步。（）8锂离子电池是靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，也称为“摇椅式电池”。（）9微波有很强的穿透力，微波加热时能深入到样品内部，其燃烧波首先从样品的表面向内部传播，最终完成微波烧结。（）10水溶液生长晶体的关键是控制溶液的过饱和度，稳定的过饱和溶液才能保证晶体质量。（）11溅射通常采用的是辉光放电，利用辉光放电时阴离子对阳极溅射。（）12磁控溅射可显著地提高溅射速率，可控制二次电子的运动，避免高能粒子对衬底的轰击，降低衬底温度，但靶材的利用率不高，一般低于40%。（）13提拉法中旋转籽晶的目的是获得更好的温度和浓度的均匀性。（）14相比溅射成膜，蒸发法时，沉积原子的能量很低，一般不易形成形态3型的薄膜组织。（）15等离子体在CVD中的作用是将反应气体激活成活性离子，提高低沉积温度；加速反应物表面的扩散作用，降低成膜速率。（）16大块非晶合金的制备思路是非均匀形核的推迟和均匀形核的避免。（）17为了减少污染和节约用水，镉黄颜料的工业生产采用低热固相反应法，即镉盐和硫化钠的固态混合物在球磨机中球磨2～4小时。（是）18决定薄膜结构的重要参数是基片温度和蒸发物熔点温度之比Ts/Tm，该值几乎总是小于0.45。（）19过冷度越大,越容易非均匀成核；凸面杂质形核效率最高，平面次之，凹面最差。（）20在形态2和形态3型低温薄膜沉积组织的形成过程中，原子的扩散能力不足，因而这两类生长又称为低温抑制型生长。（）21流动法比降温法有利于生长大尺寸单晶，蒸发法适合溶解度较大而温度系数很小的物质，凝胶法可在室温下生长一些难溶的或对热敏感而不便使用其他方法的晶体。（）考试时间填写：年月日考试用学院专业班级年级姓名学号装订线(答题不得超过此线)22要获得非晶态，无论何种制备方法都要解决以下问题,必须形成原子或分子混乱排列的状态；并将这种热力学亚稳态在一定的温度范围内保存下来，并使之不向晶态发生转变。（）二、填空题（1题2分，其他每空1分，共22分）得分评卷人复查人1合成正极材料LiCoO2的比较成熟的方法是钴的碳酸盐、碱式碳酸盐或钴的氧化物等与碳酸锂在高温下固相合成，请写出反应方程式。2锂离子电池按电解质的状态可分为液体锂离子电池，锂离子电池和全固态锂离子电池。3气体混合物通过不同低温的冷阱而分级冷凝，气体通过冷阱后其蒸汽压小于1.3Pa认为冷凝彻底，大于133.3pa认为不能冷凝。4先驱物法是为解决高温固相反应法中产物的组成均匀性和反应物的传质扩散所发展起来的节能的合成方法，其关键在于先驱体的分子设计与制备。5中热固相反应是反应温度介于100°C-600°C之间的固相合成反应。6水热与溶剂热法中反应混合物占密闭反应釜空间的体积分数称装满度，一般为60%-80%。7醇盐水解法的制备过程是水解、反应、干燥、煅烧。8三线态T1的寿命比单线态S1的寿命长，比单线态S1的能量低。9处于激发态电子T1可以通过系间窜跃返回基态S0，也可通过发出发出磷光回到基态S0。10连续薄膜的形成的三种机制是原子团的迁移、和熔炼机制。11薄膜的生长分为三种类型：岛状生长模式、层状生长模式和层岛复合生长模式。12自蔓延高温合成SHS的工艺流程大致可归纳为混粉、压制、装入容器、点火引燃和燃烧反应。13Inoue等人提出得到块状非晶合金的三个实验规律：（1）合金要由3个以上合金元素组成；（2）主元素之间要有12%以上的原子差；（3）元素之间要有大的负混合热。14陶瓷制品的生产都要经过三个阶段：坯料制备、压制成型、烧结。15离子熔盐：金属阳离子和无机阴离子组成的熔融液体，如二元和多元混合熔盐：LiCl－KCl、KCl－NaCl－AlCl3。三、选择题（2分×10=20分）得分评卷人复查人1下列叙述中错误的是（）A热电偶是接触式温度传感器，与温度显示仪表配合使用。B光学高温计是利用受热物体的单波辐射强度，即物质的单色亮度随温度升高而增长的原理来测量高温。C化学转移反应是把所需要的沉积物质作为反应源物质，用适当的气体介质与之反应，形成一种气态化合物，这种气态化合物借助载气输运到源区温度不同的沉积区，再发生逆反应，使反应源物质重新沉积出来的反应过程。D降低到-150℃至4.2K之间称为普通制冷或普冷，降低到4.2K以下称为深度冷冻或深冷。2有关合成与制备方法错误是()A空心注浆与实心注浆相比，浆料比重大，粒度可稍粗，触变性可稍差。空心注浆与实心注浆相比，浆料比重大，粒度可稍粗，触变性可稍差。B用均相沉淀法制备出单一尺寸的球形氢氧化铝颗粒，其关键是通过尿素[(NH2)2CO]，在水溶液中缓慢分解释放出OH-，使溶液中碱性均匀地、缓慢地上升，从而使氢氧化物沉淀在整个溶液中同时生成，即所谓均相沉淀。C用五个9纯度的晶体Se，在氩气下(0.8ml/s)，球与金属质量比在10的条件下球磨5h就转变成非晶Se。D与水热法相比，非水溶剂的采用使得溶剂热法可选择原料范围大大扩大。3下列叙述中那种关于晶体制备中是焰熔法的（）A将原料溶解在水中，采取适当的措施造成溶液的过饱和状态，使晶体在其中生长。B将待生长的材料在坩埚中熔化，然后将籽晶浸到熔体中缓慢向上提拉，同时旋转籽晶，即可以逐渐生长单晶。C将籽晶下降到低过冷度的过冷熔体中，以获得晶体生长所需要的过冷度，实现晶体生长。D料锤周期性地敲打装在料斗里的粉末原料，粉料从料斗中逐渐地往下掉，由进入的氢气、氧气形成氢氧焰，将粉料熔融，熔体掉到籽晶上，发生晶体生长。4下列制备非晶条带的方法哪个是关于压延法的（）A将熔体落入两个相对运动而导热良好的表面之间，受到挤压后迅速冷却而成非晶B熔化的金属从石英管底部的小孔喷射到一对高速旋转、导热良好、表面光滑的辊子之间。C金属圆盘紧贴熔体表面高速旋转，熔体被圆盘沾出一薄层，迅速冷却成为非晶。D合金棒的下端用电子束熔化，液滴滴落到一个高速转动的辊面，随即被拉长，凝固成非晶条或丝。5下列有关辉光放电的描述错误的是（）A二级电子在飞往阳极的过程中使气体碰撞电离，这也是辉光放电持续不灭当的原因。B正柱区是大量电离区，产生大量的正离子，正离子与电子复合发光。C正常辉光放电时，阴极表面开始，依次为：阿斯通暗区、阴极光层、阴极暗区、负辉光区、法拉第暗区、正柱区、阳极暗区和阳极光层，其中以负辉光区、法拉第暗区和正柱区为主体。D溅射离子来源于气体放电，主要是辉光放电。6依靠颗粒之间的作用力而固化成型的原位凝固胶态成型方法是哪种？（）A温度诱导絮凝成型法B直接凝固成型C快速凝固成型法D胶态振动注模成型法7下面不是水溶液凝胶注模成型工艺对有机单体的要求的是（）A单体和交联剂必须是水溶的（前者至少20%，后者至少2%）B单体和交联剂的稀溶液形成的凝胶应具有一定的强度；C不影响浆料的流动性D单体和交联剂必须是溶于有机溶剂的（前者至少20%，后者至少2%）8下面哪个属于微波加热的方式（）9溅射率是决定溅射成膜快慢的主要因素之一，而影响溅射率大小的主要因素有很多，其中起决定作用的是（）A靶材及表面晶体结构B入射离子能量C入射角度D靶材表面温度10有关薄膜的四种典型组织形态的叙述错误的是（）A形态3型的薄膜组织形成于Ts/Tm0.5的温度区间。B形态2型的薄膜组织形成于Ts/Tm=0.3(0.5的温度区间。C形态1型的组织形成于温度很低(T/Tm0.3)、压力较高，入射粒子能量很低的条件下。D形态1型的薄膜的强度较形态T时显著提高。四、简答题（24分）得分评卷人复查人1从结构化学角度分析非晶态形成的条件。(6分)2真空蒸镀制备薄膜包括的物理阶段、主要设备、优点。(8分)3从热力学的角度说明多元合金比二元合金更容易形成非晶态。(5分)4陶瓷原位凝固成型工艺的特点。(5分)五、论述题（12分）得分评卷人复查人1根据右图，介绍提拉法是如何制备单晶，生长单晶时需注意什么？如何控制晶体的直径？