2010-b--无机材料科学基础答案.docVIP

江西理工大学 二?o一o年硕士研究生入学考试试题 考试科目：无机材料科学基础(B) （标准答案） 名词解释：（每小题6分，共30分） 晶体、晶胞 晶体：质点在三维空间作有序排列的固体 晶胞：是晶体结构中的最小单元。 2、热缺陷、杂质缺陷 热缺陷：晶体内部质点由热运动所引起的点缺陷（空位和填隙原子），可分为肖特基缺陷和弗伦克尔缺陷。 杂质缺陷：晶体内部离子或原子由于被其它杂质离子或原子置换后所产生的空位和填隙原子等点缺陷。 3、晶子学说和无规则网络学说 晶子学说：玻璃结构是一种原子集合体，即无数“晶子”分布在无定形介质中，“晶子”不同一般微晶，而是带有晶格极度变形的微小有序区域，在“晶子”中心质点排列较有规律，亦远离中心则变形程度亦大，从“晶子”中心到无定形部分的过渡是渐变的，两者之间无明显界限。晶子学说强调玻璃结构的不均匀性、不连续性及有序性方面的特征。 无规则网络学说：玻璃结构与相应的晶体结构相似，同样形成连续的三维空间网络结构。但玻璃网络与晶体网络不同，玻璃网络是不规则的、非周期性的，因此内能较高。强调均匀性、连续性及无序性等方面的结构特征。 4、扩散系数：是单位浓度梯度下的扩散通量。 扩散通量：单位时间通过单位面积的原子数量。 5、烧结、固相反应 烧结：一种或多种固体粉末经过成型，在加热到一定温度后开始收缩，在低于熔点温度下变成致密、坚硬的烧结体，这个过程叫烧结。 固态反应：固体直接参与反应并起化学变化，同时至少在固体内部或外部的一个过程中起控制作用。 问答题（40分） 硅酸盐晶体结构有何特点? 可分为几类, 每类的结构特点及其典型晶体实例是什么? （10） 答：一 硅酸盐结构的共同特点： （1） 形成硅氧四面体[SiO4] (2) 硅氧四面体[SiO4]的每个顶点O离子最多只能为两个硅氧四面体所共有。 (3) 两个相邻硅氧四面体之间只能共顶而不能共棱、共面 （4）硅氧四面体的中心离子Si可部分地被Al离子所取代，其结构本身并不发生大的变化，但晶体性质却可以发生很大变化。 二、分为五类，其结构特点如下： 根据硅氧四面体结合方式的不同，将硅酸盐的结构分为： （1）岛状结构：硅氧四面体顶点之间没连接一起，无桥氧，与金属离子键合达到电价平衡。如镁橄榄石 （2）组群状结构：少数几个硅氧四面体（小于6）两两相连，形成环状结构（或组群状结构）。如绿柱石 （3）链状结构：硅氧四面体在一维方向上两两相连形成单链或双链。如单链——透闪石；双链——透辉石 （4）层状结构：处在同一平面上三个顶点的硅氧四面体都为桥氧。如云母、高岭土 （5）架状结构：硅氧四面体的四个顶点都为桥氧。如石英、长石 影响熔体黏度的因素有哪些？试分析金属氧化物对降低硅酸盐熔体黏度的差异。（10） 答：（1）影响因素：主要因素是温度和组成。温度升高，黏度减小；熔体组成不同，质点间的作用力不等，使得影响黏度的活化能有所差异，从而表现出黏度上的差异。 （2）不同电价金属氧化物对降低硅酸盐熔体黏度的差异： 一价碱金属氧化物：电荷少，离子半径大，与氧的作用力较小，提供了系统的“自由氧”而使O/Si比增加，导致原来的硅氧负离子团解聚成较简单的结构单位，因而使活化能减低，能降低熔体黏度。离子半径越小的阳离子对降低黏度的作用越大。 二价金属氧化物：能降低熔体黏度。但离子势Z/r较大的则能夺取硅氧负离子团中的O2-来包围自己，使黏度增大。R降低黏度的次序是：Ba2+Sr2+Ca2+Mg2+，CaO和ZnO表现较为奇特。离子极化对黏度有重要影响。 高价金属氧化物：在熔体中引入SiO2、Al2O3、ZrO2、ThO2等氧化物时，因这些阳离子离子势大，作用力矩大，趋向于形成更为复杂巨大的聚合阴离子团，使黏滞活化能增大，黏度增高。 混合碱效应：同时加入R2O和RO，比单一加入的黏度还大。CaF加入使黏度降低。 3、什么叫斯宾那多分解 ? 它和成核－生成机理有何差别 ?斯宾那多分解斯宾那多分解和成核－生成差别1、写出下列缺陷反应式：（5） (1)NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体； NaCl CaCl2 NaCa2+， + VCl-。 + ClCl- 2NaCl CaCl2 NaCa2+， + Nai。+ 2ClCl- (2)CaCl2溶人NaC1中形成空位型固溶体； aCl2 NaCl CaNa+， + VNa+。 + 2ClCl- CaCl2 NaCl CaNa+， + Cli。+ 2ClCl- 2、(a)MgO晶体中，肖脱基缺陷的生成能为6eV，计算在25和1600时热缺陷的浓度。 (b)如果MgO晶体中，含有百万分之一摩尔的A12O3杂质，则在1600℃时，MgO晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势，说明