04级参考答案A

第１页共页陕西科技大学试题纸课程无机材料物理化学班级学号姓名题号一二三四五六七八九十总分得分阅卷人一、选择题（每题2分,共20分）1当SiO2含量比较高时，碱金属氧化物降低熔体粘度的能力是A。ALi2ONa2OK2OBK2ONa2OLi2OCNa2OLi2OK2ODK2OLi2ONa2O2离子型化合物中，Ds、Dg、Db分别为表面扩散系数、晶界扩散系数和晶格扩散系数，一般规律是B。ADsDbDgBDsDgDbCDbDgDsDDbDsDg3今有原料Mg（OH）2、MgO、γ-Al2O3、α-Al2O3用于合成镁铝尖晶石，从提高反应速率的角度出发，选择A。AMg（OH）2和γ-Al2O3BMg（OH）2和α-Al2O3CMgO和γ-Al2O3DMgO和α-Al2O34在烧结过程中，只改变气孔形状而不引起坯体收缩的传质方式是B。A扩散传质B蒸发－凝聚传质C流动传质D溶解－沉淀传质5二元凝聚系统的相律为C。AF=1-PBF=2-PCF=3-PDF=4-P6从热力学的角度讨论玻璃分相，把分相区域推算出来是依据D。A过冷度－成核速率曲线B过冷度－自由焓曲线C温度－时间－转变曲线D自由焓－组成曲线7结晶相变过程，形成临界半径大小的新相，需物系做功，其值等于新界面能的B。A2/3B1/3C1/2D1/48ZrO2加入Al2O3增韧，固熔体化学式B。AAl2-2xZrxO3BAl2-xZr3x/4O3CAl2-xZr2x/3O3DAl2-2xZrx/3O39在氧化气氛下，FeO形成非化学计量化合物，铁空位浓度与氧分压关系为A。第２页共页A1/6B-1/6C1/4D-1/4102Na2O·CaO·Al2O3·2SiO2的玻璃中，结构参数Y为C。A2.25B2.5C3D3.5二名词解释（每题3分，共15分）1肖特基缺陷：正常晶格上的原子迁移到晶体表面，在正常结点上留下空位。2本征扩散：空位来源于晶体结构中本征热缺陷而引起的质点迁移。3烧结：粉体在一定温度作用下，发生团结，使气孔率下降，致密度提高，强度增大，晶粒增长，这种现象即为烧结。4二次再结晶:少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大过程。5固相反应中的海德华定律：当反应物之一存在有多晶转变时，则此转变温度也往往是反应开始变得显著的温度。三、简略回答下列问题(每题5分，共20分)1MgO和FeO同为NaCl型，氧化条件下，Mg2+在MgO中扩散活化能为348KJ/mol，Fe2+在FeO中扩散活化能为96KJ/mol，后者扩散活化能异常的低，为什么？答：因为缺陷浓度为本征空位、非本征空位及由气氛引起的空位三者之和，MgO仅存在前两者，后者存在三者，显然，后者扩散活化能低。2试比较杨德方程和金斯特林格方程的优缺点及其适用条件。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烧结过程中，晶界遇到夹杂物时会出现几种情况？从实现致密化目的的考虑，晶界应如何移动，怎样控制?答：三种情况：（1）Vb=0(2)Vb=Vp(3)VbVp(Vb、Vp分别为晶界与气孔的移动速度)。从实现致密化目的的考虑，在烧结中、后期，应控制烧结升温速度，使晶界带动气孔以正常的速度运动，使气孔保持在晶界上，并以晶界作为空位传递的快速通道而迅速汇集或消失，当达到Vb=Vp时，应适当保温，避免出现VbVp的情况。4试从热力学、动力学和形貌等方面比较亚稳分解和不稳分解这两种分相过程的特点。tKGGFJJ231])1(1[)(杨德尔方程：tKGGGFKK32)1(321)(金斯特林格方程：第３页共页答：不稳分解：在此区域内，液相会自发分相，不需要克服热力学势垒；无成核－长大过程，分相所需时间极短，第二相组成随时间连续变化。在不稳分解分相区内，随着温度的降低、时间的延长，析出的第二相在母液中相互贯通，形成蠕虫状结构。成核－生成：在此区域内，系统对微小的组成起伏是亚稳的，形成新相需要做功，即存在成核势垒，新相形成如同结晶过程的成核－长大机理，分相所需时间长，分出的第二相组成不随时间变化。随着温度的降低、时间的延长，析出的第二相在母液中逐渐长大，形成孤立球状结构。四、计算题(10分)设体积扩散与晶界扩散活化能间关系为Qgb=1/2Qv（Qgb、Qv分别为晶界扩散与体积扩散激活能），试画出lnD～1/T曲线，并分析在哪个温度范围内，晶界扩散超过体积扩散?解：RTQDDRTQDD00lnln)exp(或晶界扩散有0lnlngbgbgbDDQRT体积扩散有0lnlnvvvDDQRT欲使gbvDD即00lnlngbgbvvDQRTDQRT又12gbvDD则00ln02gbvvDQDRT移项得：)ln()ln(20000gbvgbgbvvDDRQTDDRQT或令)ln(2000gbvvDDRQT则当TT0时以晶界扩散为主，DgbDv；当TT0时以体积扩散为主，即DvDgb。如图所示。五、在如图所示的相图中完成下面各个问题。（25分）1.直接在给定图中划分副三角形；第４页共页2.直接在给定图中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D和M的性质；4.写出各无变量点的性质及反应式；5.G点的析晶路程；6.组成为H的液相在完全平衡条件下进行冷却，写出结晶结束时各物质的百分含量（用线段比表示）。1、见图；2、见图；3、D，一致熔融二元化合物，高温稳定、低温分解；M，不一致熔融三元化合物；4、E1，单转熔点，MCALE2，低共熔点，MBCLE3，单转熔点，MBALE4，过渡点，BADL5、6、过H点做副三角形BCM的两条边CM、BM的平行线HH1、HH2，C%=BH2/BC×100%，B%=CH1/BC×100%，C%=H1H2/BC×100%LAf=2熔体GLf=3G[B，(B)]1[B,B+(A)]LA＋Bf=1E3[2,A+B+(M)]L＋AB＋Mf=0E3[3,A消失+B＋M]LB＋Mf=2E2[4,B＋M+(C)]LM＋C＋Bf=0E2(L消失)[G,M+B+C]第５页共页六、详细说明影响烧结的因素？（10分）1、粉末的粒度。细颗粒增加了烧结推动力，缩短原子扩散距离，提高颗粒在液相中的溶解度，从而导致烧结过程的加速。2、外加剂的作用。在固相烧结中，有少量外加剂可与主晶相形成固溶体，促进缺陷增加，在液相烧结中，外加剂改变液相的性质（如粘度，组成等），促进烧结。3、烧结温度：晶体中晶格能越大，离子结合也越牢固，离子扩散也越困难，烧结温度越高。保温时间：高温段以体积扩散为主，以短时间为好，低温段为表面扩散为主，低温时间越长，不仅不引起致密化，反而会因表面扩散，改变了气孔的形状而给制品性能带来损害，要尽可能快地从低温升到高温，以创造体积扩散条件。4、气氛的影响：氧化，还原，中性。5、成形压力影响：一般说成型压力越大颗粒间接触越紧密，对烧结越有利。