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845 华南理工大学 2016 年攻读硕士学位研究生入学考试试卷 （试卷上做答无效，请在答题纸上做答，试后本卷必须与答 题纸一同交回） 科目名称： 材料物理化学 适用专业： 生物医学工程，材料学，材料工程 (专业学位 )，生物医学工程 (专业学位 ) 共 5 页 第 1 页 一、选择题：（共 20 分 ，每 空 2 分） 1、在氧离子立方密堆中，若一半八面体空隙均填充一种阳离子，则该阳离子的价态为（ ） （ A） +1 价 （ B） +2 价 （ C） +3 价 （ D） +4 价 2、 CsCl 属萤石结构， Cs+离子半径为 0.170 nm， Cl-半径为 0.181 nm，则 CsCl 所占据的空间分数是（ ）。假设 Cs+离子和 Cl-离子沿体对角线接触 （ A） 68% （ B） 72% （ C） 56% （ D） 45% 3、 ABO3钙钛矿型结构中 ， B 离子占据（ ） （ A）四面体空隙 （ B）八面体空隙 （ C）立方体空隙 （ D）三方柱空隙 4、硅酸盐晶体与玻璃体的不同之处在于（ ） （ A）晶体中的 Si-O-Si 键角确定不变而玻璃体的键角严重扭曲 （ B）晶体的键角并非确定不变，而玻璃体则有确定不变的键角 （ C）晶体中只有一种构造单元 -络阴离子团，该构造单元有规律周期性排列，玻璃体中的构造单元虽有重复但无规律 （ D）晶体中的各个组成不同的构造单元有规律的周期性重复排列，而玻璃体中的各种构造单元 的排列是近程有序，微不均匀性的 5、一种玻璃，其组成是 10%Na2O， 20%CaO 和 70%SiO2，这种玻璃的网络参数是（ ） （ A） R=2.42 X=0.82 （ B） R=2.39 X=0.78 （ C） R=2 X=0 （ D） R=3 X=2 6、非化学计量化合物为半导体，其缺陷浓度与周围气氛的性质及分压有关。当增大氧气分压时， Zn1+xO 和 TiO2-x的电导率的变化是（ ） （ A）增大，增大 （ B）增大，减小 （ C）减小，增大 （ D）减小，减小 第 2 页 7、当液体与固体相接触，液体润湿固体表面，则两相的表面张力关系为（ ） （ A） SV -SL LV （ B） SV -SL SL （ D） SV 0 时，扩散结果使溶质（ ）； 当扩散系数热力学因子 0 时，扩散使溶质（ ）。 （ A） 发生偏聚 ； （ B）浓度不改变； （ C） 浓度趋于均匀； 二 、 填空 （共 25 分 ，每空 1 分） 1、晶体结构与它的 （ 1） 、 （ 2） 和 （ 3） 有关。 2、在负离子做立方密堆积的晶体中，为获得稳定的晶体结构，正离子将所有的八面体空隙位置均填满的晶体有 （ 4） 型；所有的四面体空隙均填满的晶体有 （ 5） 型；填满一半四面体空隙的晶体有 （ 6） 型；填满一半八面体空隙的晶体有 （ 7） 型 3、小角度晶界由位错构成，其中对称倾角晶界由 （ 8） 位错构成，而扭转晶界由 （ 9） 位错构成。 4、当吸附发生时，晶体的表面结构会相应发生变化，主要的结构变化包括 （ 10） 、 （ 11） 和 （ 12） 。 5、反应 2 2 42 g ( ) ( ) ( )M O s S iO s M g S iO s中各化合物的标准生成焓 298fH 依此为 -601.7、 -911.5 和 -2178.5kJ/mol，反应在 298K 的热焓变化是 （ 13） ，反应能够有效进行的必要条件是 （ 14） 。 6、熔体均匀相成核临界半径 kr 的意义是 （ 15） ， 临界成核能 kG的意义是 （ 16） 。 第 3 页 7、泰曼温度指 （ 17） ，泰曼温度与 （ 18） 之间有一定关系，如：金属的 泰曼温度为 （ 19） ， 硅酸盐的泰曼温度为 （ 20） ；泰曼温度也是 （ 21） 开始的温度。 8、正常晶粒长大指 （ 22） ， 晶粒长大的速率与 这些被兼并晶粒消失的 速率相当，这一过程的推动力是 （ 23） 。 9、异常晶粒长大又称二次再结晶，指 （ 24） 。 异常晶粒长大的驱动力是 （ 25） 。 三、问答题（ 80 分） 1、（ 10 分）石棉矿物透闪石 Ca2Mg5(Si4O11)(OH)2 具有纤维状结晶习性，而滑石Mg3(Si2O5)2(OH)2、高岭石 Al4(Si4O10)(OH)8和白云母 KAl2(AlSi3O10)(OH)2都具有片状习性；此外，滑石、高岭石和白云母在机械强度和吸水性等性质具有明显差异。请从结构角度来分析它们性质的差异。 2、（ 10 分）一块人造黄玉，其化学分析结果认为，是在 Al2O3中添加了 0.5mol%NiO和 0.02mol%Cr2O3。写出缺陷反应方程式及固溶式，并通过计算预计这块人造黄玉的密度相对于 Al2O3的变化。（原子量 Al :27; Ni: 59; Cr 52） 3、（ 12 分） 双组份 PbO-SiO2玻璃的熔制过程中 ， 常因存在还原气氛而使铅被还原 ，致使玻璃失透 。 PbO 含量为 87%(重量 )的玻璃在 1323K 熔制时 ， 应用热力学说明怎样控制熔炉中气氛不使铅被还原 。 设 1323K 时 87%(重量 )的 PbO 活度为 0.19，铅玻璃中，还原气氛中进行下述反应： 2( l , ( ) = ( s ) + ( )P b O C O g P b C O g玻 璃 熔 体 中 ）， 并查热力学数据为 ： PbO(l) ()COg (s)Pb 2()COg 298 /H kJ mol -219.44 -110.62 0 -393.79 1323 / ( )J mol K 105.39 219.48 89.56 246.20 4、（ 15 分）已知 MgO 多晶材料中 Mg2+本征扩散系数（ Din）和非本征扩散系数（ Dex）由下式给出 第 4 页 2524860000 .2 4 9 e x p /2545001 .2 1 0 e x p /inexD c m sRTD c m sRT （ 1）分别求出 25和 1000时， Mg2+的 Din和 Dex。 （ 2）求出 Mg2+的 lnD1/T 图中，由非本征扩散转变为本征扩散的转折点温度。 （ 3）求出 MgO 晶体的肖特基缺陷形成焓。 5、（ 10 分）为观察尖晶石的 形成，用过量的 MgO 粉包围粒径为 1 m 的 Al2O3球形颗粒，在固定温度实验中，第 1h 内有 20%的 Al2O3反应形成尖晶石。试根据（ 1）杨德方程；（ 2）金斯特林格方程，计算完全反应的时间。 6、（ 13 分）讨论 SiO2相变对以下含 SiO2材料制备过程及材料性能的影响： （ 1）硅砖；（ 2）普通陶瓷 7、（ 10 分）普通烧结为什么在气孔率达 5%左右就停止了？采取哪些措施可使烧结 体接近 材料 理论密度 ？ 四、相图（ 25 分） 有一个三元相图 ， 如最后一页图所示 ， ABC 中有 D1、 D2、 D3、 D4四个化合物。 （ 1）完成 相图：划分副三角形，以箭头表示温度下降的方向和界限性质，转熔线用双箭头表示； （ 2）分析 E、 F、 H 点的性质并写出平衡关系式； （ 3）在 ABC 内有一个组成为 30%A、 40%B、 30%C 的配料 ， 试分析该配料从高温到低温的平衡析晶过程 。 第 5 页 注 ： 请将此图剪下 ， 粘贴到答题纸上 ， 用于回答问题 。
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