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无机材料物理化学试题1 一、填空题（每空1分，共20分） 1.晶体结构中的热缺陷有 和 类。 2.三T图中三个T代表 玻璃具有下列通性： 固体中质点扩散的推动力是 、 和 。 ，液一固相变过程的推动力是 ，烧结过 程的推动力是 5.试验测得NaCI的扩散系数与温度关系如图所 示，直线（1）属 扩散，直线（2） 属 扩散；如果提高 NaCI的纯度， 两直线的转折点向 方向移动。 6.组成Na^O . 1/2AI 2O3.2SiO 2的玻璃中氧多面体平均非桥氧数为 1（非化学计量扩 1/T 7.在硅酸盐熔体中，当以低聚物为主时，体系的粘度 、析晶能力 8.写出缺陷反应式 La2O3 Ce°2， （负离子空位）。 ZrO2—「3t （负离子间隙）。 二. （10分）已知Q溶解在FeO晶体中形成贫铁氧化物 F-x的反应如下： 1 2FeFe =Oo ■ VFe 2FeFe 试用扩散的微观理论推导 Fe2+的扩散系数DFe2+与氧分压P°2的关系式。 三.（10分）写出杨德尔模型要点及动力学关系式，为什么在转化率高时出现偏差？金斯特 林格主要在杨德尔模型的基础上考虑了什么影响？ 四（15分）说明影响扩散的因素？ 五（15分）试述熔体粘度对玻璃形成的影响？在硅酸盐熔体中，分析加入一价 碱金属氧化物、二价金属氧化物或 BQ后熔体粘度的变化？为什么？ 六 （10分）简要说明： （1） 材料烧结时四种最基本的传质机理是什么？少量添加剂能促进烧结， 其原 因是什么？ （2） 说明晶粒长大和二次再结晶这两种过程的主要区别， 在工艺上如何防止晶 粒异常长大？ 七（20分）分析下列相图 划分副三角形；2.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S的 性质；4.写出各无变量点的性质及反应式； 5.分析点1、2熔体的析晶路程。（注：S、1、 E3在一条直线上） 无机材料物理化学试题1答案 一、填空题（每空1分，共20分） 晶体结构中的热缺陷有弗伦克尔缺陷 和 肖特基缺陷 二类。 三T图中三个T代表温度、时间和转变。 玻璃具有下列通性： 各向同性、介稳性、熔融态向玻璃态转化的可逆与渐变性 和熔融 态向玻璃态转化时物理、化学性质随温度变化的连续性。 固体质点扩散的推动力是化学位梯度，液-固相变过程的推动力是过冷度，烧结过程的 推动力是粉状物料的表面能与多晶烧结体的能量差。 Lgn p\ (1) ~^F— 1000/T 小、析晶能力 大。 1/T 试验测得NaCI的扩散系数与温度关系如图所 示，直线（1）属 本征 扩散，直线（2） 属 非本征 扩散；如果提高 NaCI的纯度, 两直线的转折点向 左_方向移动。 固体质点扩散的推动力是化学位梯度。 在硅酸盐熔体中，当以低聚物为主时，体系的粘度 写出缺陷反应式 La?O3 沁 2Lace V 30。 ZrO2—Y2°J 2ZrY? 0「 3OO （10 （10分）已知Q溶解在FeO晶体中形成贫铁氧化物 Fe1-x的反应如下: 12FeFe 1 2FeFe O2（g） =Oo VFe 2Fe；e 2 试用扩散的微观理论推导 Fe2+的扩散系数DFe2+与氧分压P°2的关系式。 （非化学计量扩散） 1 2FeFe wQg) =O o VFe 2FeFe 平衡常数K0=[V 平衡常数 K0= [VF；][Fe f：]2 = exp(- AG/R T) 1 [h1=2[VFe] 4[VFe f 二 PO22exp(- G/RT) 1 - 1 [VFe] =(；)3b6exp(- G/3RT) 4 1 或 DFe2 / Fe1 x0 卩0?6 三?（ 10分）写出杨德尔模型要点及动力学关系式，为什么在转化率高时出现偏差？金斯特 林格主要在杨德尔模型的基础上考虑了什么影响？ 答： 1 杨德尔方程：Fj(G)岂1 —(1 —G)3]2 二Kjt 2 - 金斯特林格方程：Fk（g）=1 __g _（i _g）3二at 3 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。 四（15分）说明影响扩散的因素？ 答：化学键：共价键方向性限制不利间隙扩散，空位扩散为主。金属键离子键以空位扩散为 主，间隙离子较小时以间隙扩散为主。 缺陷：缺陷部位会成为质点扩散的快速通道，有利扩散。 温度：D=Dexp（ -Q/RT）Q不变，温度升高扩散系数增大有利扩散。 Q越大温度变化对扩 散系数越敏感。 杂质：杂质与介质形成化合物降低扩散速度；杂质与空位缔合有利扩散；杂质含量大本 征扩散和非本征扩散的温