1、无机材料物理化学真题精选填空题1计算FCT（晶格常数为a，a，c）与BCT（晶格常数为a，a，c）晶格中（hkl）晶面的晶面间距d（hkl）与d（hkl），并图示说明FCT晶格与BCT晶格是等价的。参考答案 ：考虑一个正交Bravais晶格，图中所示的是与通过坐标原点的（hkl）晶面最近邻的（hkl）晶面，该晶面在x，y，z三个坐标轴上的截距分别为a/h，b/k和c/l。晶面间距d（hkl）是上述两晶面间的垂直距离。填空题 2分别在FCC与BCC金属中图示出称为“哑铃”的双原子Frenkel对间隙的位置。参考答案 ：下图中给出了FCC与BCC晶体结构中稳定的“哑铃”状的双原子Frenkel对间
2、隙的位置，两个黑色的原子分享一个晶格位置。FCC中“哑铃”的轴沿方向，BCC中“哑铃”的轴沿方向。填空题 3考虑一个厚度为x的无限大平板状固体，其中某一元素的浓度梯度dC/dx在空间的分布不为常数。由于扩散作用，该元素原子以净流量J1由平板的一侧流入，以净流量J2由平板的另一侧流出。试由Fick第一定律推导出Fick第二定律。参考答案 ：考虑如下图所示的浓度分布C（x，t），其中浓度梯度dC/dx在空间的分布不为常数，因此净流量J（x，t）将随空间位置变化。由x=x2-x1薄层的一侧流进其中的净流量为J1，由另一侧流出其中的净流量为J2。填空题4计算Si在1300K升华反应压PeqSi（g），
3、1300K。参考答案 ：填空题 5三个成分相同，但铸造温度和铸模材料不同的铸件得到三种横截面：A.粗等轴晶B.细等轴晶C.典型三层晶带组织试解释为何产生不同的组织。其中A为高的浇注温度，导热性差的砂模；B为低的浇注温度，导热性差的砂模；C为适中的浇注温度，导热性好的砂模。参考答案 ：在合金成分一定的情况下，通过控制温度梯度与凝固速度，可使结晶以平界面方式转变为宏观的胞状晶形式。随生长速度的增加，胞状晶转变为胞状树枝晶。从胞晶组织的发展过程看，随着G/v的减小，胞晶的生长方向开始转向优势的结晶方向，胞晶的横断面受晶体学因素的影响而出现凸缘结构；当G/v进一步减小，凸缘上又会出现锯齿结构，即通常所
4、说的二次晶臂，出现二次枝晶臂的胞晶称为胞状树枝晶；当凝固速度足够大时，二次臂还会长出三次臂，通常将这种一次臂与热流方向平行高度分枝（三次及三次以上）的晶体称为柱状树枝晶。浇注温度高则温度梯度大，砂模导热性差则凝固速度慢，因此三个成分相同、但铸造温度和铸模材料在凝固过程中满足条件：（G/v）A（G/v）B（G/v）C，所以出现三种横截面：A.粗等轴晶B.细等轴晶C.典型三层晶带组织。填空题 6试定性说明珠光体生长速度和片层间距与过冷度、界面能和扩散系数的关系。参考答案 ：填空题 7说明脱溶的一般序列及特征。参考答案 ：填空题 8试由经典成核理论说明马氏体成核的临界核心半径、半厚度与成核势垒。参考
5、答案 ：填空题 9说明控制固溶度的因素及规律。参考答案 ：另外，研究还指出，两种给定元素的相对固溶度与它们的相对价有关，即在低价元素为溶剂时的固溶度总是大于相反情况的固溶度。这种一般原理被称为相对价效应。它仅适用于一价贵金属如金、银、铜与大于一价的A主族元素形成合金时的情况。填空题 10根据凝固理论说明材料铸态晶粒度的控制方法。参考答案 ：细化晶粒不仅能提高材料的强度和硬度，还能提高材料的塑性和韧性。工业上将通过细化品粒来提高材料强度的方法称为细晶强化。控制铸件的晶粒大小，是提高铸件质量的一项重要措施。细化铸件晶粒的基本途径是形成足够多的晶核，使它们在尚未显著长大时便相互接触，完成结晶过程。（
6、1）提高过冷度金属结晶时的形核率N、长大线速度G与过冷度T的关系如图所示。过冷度增加，形核率N与长大线速度G均增加，但形核率增加速度高于长大线速度增加的速度，因此，增加过冷度可以使铸件的晶粒细化。在工业上增加过冷度是通过提高冷却速度来实现的。采用导热性好的金属模代替砂棋；在模外加强制冷却；在砂模里加冷铁以及采用低温慢速浇铸等部是有效的方法。对于厚重的铸件，很难获得大的冷速，这种方法的应用受到铸件尺寸的限制。（2）变质处理外来杂质能增加金属的形核率并阻碍晶核的生长。如果在挠注前向液态金属中加入某些难熔的固体颗粒，会显著地增加晶核数量，使晶粗细化。这种方法称为变质处理。加入的难熔杂质叫变质剂。变质
7、处理是目前工业生产中广泛应用的方法。如往铝和铝合金中加入锆和钛；往钢液中加入钛、锆、钒；往铸铁铁水中加入Si-Ca合金都能达到细化晶粒的目的。往铝硅合金中加入钠盐虽不起形核作用却可以阻止硅的长大，使合金细化。（3）振动、搅拌在浇注和结晶过程中实施搅拌和振动，也可以达到细化晶粒的目的。搅拌和振动能向液体中输入额外能量以提供形核功，促进晶核形成；另外，还可使结晶的枝晶碎化，增加晶核数量。搅拌和振动的方法有机械、电磁、超声波法等。填空题 11推导成分过冷的判别式并求出成分过冷的过冷度。参考答案 ：填空题 12对一个具有四方对称性的晶体，如果让边长为a的立方样品达到热平衡，人们发现晶体外形会变为边长为
8、a，b和b的四方形，求a与b。已知晶体（100）与面的表面能为1，（010）、（001）、和面的表面能为2。参考答案 ：填空题 13用Debye模型计算二维晶体的潜热。参考答案 ：填空题 14考虑一个在T0K具有N个原子与NL（V）个空位的一维单原子固体，说明空位浓度分数nv（T）=NL（V）/N可以近似地表示为nvl/l0-a/a0，其中l0=Na0，为固体在T=0K时的长度，l为长度的变化，a0固体在T=0K时的晶格常数，a为晶格常数的变化。参考答案 ：单项选择题 15、2Na2OCaOAl2O32SiO2的玻璃中，结构参数Y为（）。A.2. B.2.5 C.3 D.3.5参考答案 ：C填
9、空题 16组成为Na2O1/2Al2O32SiO2的玻璃，其玻璃结构参数Y值为（）。参考答案 ：3.66单项选择题17、硅酸盐熔体中同时存在许多聚合程度不等的负离子团，其种类、大小和复杂程度随熔体的组成和温度而变。当温度不变时，熔体中碱性氧化物含量增加，O/Si比值增大，这时熔体中（）。A.高聚体数量增多B.高聚体数量减少C.高聚体数量多于低聚物数量D.高聚体数量少于低聚物数量参考答案 ：B填空题 18分析下列相图1）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
10、条直线上）参考答案 ：1）如图所示；2）温度下降方向如图所示；界线性质：单箭头所示为共熔线，双箭头所示为转熔线。3）不一致熔融三元化合物；4）E1：三元低共熔点，LA+S+C；E.2：三元低共熔点，LC+S+B；E.3：双转熔点，L+A+BS；5）填空题 19填写下列表格来对比不稳分解和均匀成核成长这两种相变过程，并说明如何用实验方法区分这两种过程参考答案 ：区分：用TEM观察分相以后形貌，若两相无明显的连续性，第二相呈孤立球状，则为成核-生长分相；若两相形成互相交织的蠕虫状，则为不稳分解相变过程。填空题 20请说明非化学计量化合物与无限固溶体的异同。参考答案 ：非化学计量化合物与无限固溶体的
11、共同点：（1）都属于晶体结构缺陷中的点缺陷；（2）相组成均为均匀单相。不同之处在于：（1）形成原因不同。非化学计量化合物由气氛性质和压力变化引起，而无限固溶体则由掺杂溶解而引起。（2）形成条件不同。前者只有变价元素氧化物在氧化或还原气氛中才能形成，而后者则需满足离子半径和电负性差值较小、保持电中性、结构相同等条件才能形成。组成范围不同。前者的组成变化范围很小，而后者可以在整个组成范围内变化。填空题 21如果要合成镁铝尖晶石，可供选择的原料为Mg（OH）2、MgO、-Al2O3、Al2O3，从提高反应速率的角度出发，选择什么原料较好？请说明原因。试比较杨德尔方程和金斯特林格方程的优缺点及其适用条
12、件。参考答案 ：1）选择Mg（OH）2、-Al2O3；利用热分解、脱水、多晶转变等过程使原料反应活性提高，结构不稳定，引起晶格活化、缺陷增多，反应和扩散能力均增强。2）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。更多内容请访问睦霖题库微信公众号判断题22、晶粒长大源于小晶体的相互粘结。参考答案 ：错判断题23、扩散传质中压应力区空位浓度无应力区空位浓度张应力区空位浓度。参考答案
13、：对判断题24、粉体颗粒直径越小，其所对应的溶解度和蒸汽压也越大。参考答案 ：对判断题25、相变过程是个化学变化过程。参考答案 ：错判断题26、临界冷却速度大，则意味着析晶困难，容易形成玻璃体。参考答案 ：错判断题27、非化学计量化合物的组成与配料时称量的精度有关。参考答案 ：错填空题 28晶子学说参考答案 ：玻璃由无数的“晶子”组成。所谓“晶子”不同于一般微晶，而是带有晶格变形的有序区域，它分散于无定形的介质中，并且“晶子”到介质的过渡是逐渐完成的，两者之间无明显界线。填空题 29溶解沉淀传质参考答案 ：在有固液两相的烧结中，当固相在液相中有可溶性，此时的烧结传质过程为部分固相溶解，而在另一
14、部分固相上沉积，直至晶粒长大、颗粒重排获得致密的烧结体填空题 30置换型固溶体参考答案 ：杂质原子进入晶体后置换原来晶体中原子而形成的固溶体。填空题 31均匀成核参考答案 ：从均匀的单相熔体中产生晶核的过程，其成核几率处处相同。填空题 32无序扩散参考答案 ：无化学位梯度、浓度梯度、无外场推动力，由热起伏引起的扩散。质点的扩散是无序的、随机的。单项选择题33、从热力学观点讨论玻璃分相，可以用（）把分相区域推算出来。A.过冷却-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-组成曲线参考答案 ：D单项选择题34、受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制的扩散是（）。
15、A.本征扩散B.非本征扩散C.正扩散D.逆扩散参考答案 ：B单项选择题35、硅砖与高铝砖不能砌筑在一起，其原因是（）。A.SiO2的熔点比Al2O3的熔点低B.SiO2中混入少量的Al2O3会导致SiO2的熔点降低C.两者形成的莫来石晶体的液相线比较平坦D.莫来石的熔点太低，不能用作耐火材料参考答案 ：B单项选择题36、若有一个变价金属氧化物MO，在还原性气氛下形成缺氧型非化学计量化合物，金属正离子M和氧离子之比为M：O1.1：1，则其化学组成为（）。A.MO0.91B.M1.1OC.MO0.89D.MO1.1参考答案 ：A填空题 37在CaOAl2O3SiO2系相图中，有低共熔点8个、双升点
16、7个、鞍形点9个，按相平衡规律该系统最多可划分成（）分三角形。参考答案 ：15填空题 38根据三元系统相图上等温线分布的疏密可以判断液相面的陡势。等温线分布越密，说明液相面越（），则温度变化时，液相量变化越（）。参考答案 ：陡峭;小填空题 39马氏体相变的特征有（1）（）；（2）（）；（3）（）和（4）（）。参考答案 ：相变前后存在习性平面和晶面定向关系;快速。可达声速;无扩散;无特定温度，而是发生在一定温度段内填空题 40少量添加物能促进烧结，其原因有四个：（1）（）；（2）（）；（3）（）；（4）（）。参考答案 ：形成液相;阻止晶形转变;阻止晶形转变;形成固溶体填空题 41一种玻璃的摩尔组
17、成为24molNa2O，12molAl2O3，64molSiO2，其四个基本结构参数中R（），非桥氧百分数为（）。参考答案 ：2.14;12.65填空题42常用的相平衡研究方法有（），（），（）三种。参考答案 ：热分析法;淬冷法;差热分析法 填空题 43在Al2O3中添加了少量（x%）NiO生成黄宝石，经分析认为是形成置换型固溶体，则固溶体分子式为（）。参考答案 ：Al2-xNixO3-x/2 填空题 44在如图所示的相图中完成下面各个问题。1）直接在给定图中划分副三角形；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
18、；5）G点的析晶路程；参考答案 ：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、5、填空题 45烧结过程中，分析晶界遇到夹杂物时会出现的情况，从致密化目的考虑，晶界应如何移动？怎样控制？参考答案 ：当温度较低，烧结初期，晶界上气孔较多，阻碍晶界移动，晶界移动速度为0；烧结中后期，温度升高，烧结驱动力增大，气孔逐渐减小，可使气孔和晶界移动速度一致，此时使气孔保持在晶界上，而晶界上原子排列不规则，结构基元稍微调整即可使气孔排除，体系能量降低重新达平衡。此时控制温度和保温时间即可实现VbVp，气孔迅速排除，实现致密化烧结后期，若温度继续升高，晶界移
19、动速率呈指数增大，大于气孔移动速率，使得晶界穿越气孔前移，将气孔包裹在晶体内，此时气孔难以排除，致密化程度差。烧结过程中应严格控制烧结温度制度，并添加晶界抑制剂，防止晶界移动过快。填空题 46少量添加剂能促进烧结，其原因是什么？参考答案 ：1）外加剂与烧结主体形成固溶体使主晶格畸变，缺陷增加，有利结构基元移动而促进烧结2）外加剂与烧结主体形成液相，促进烧结3）外加剂与烧结主体形成化合物，促进烧结4）外加剂阻止多晶转变，促进烧结5）外加剂起扩大烧结范围的作用。填空题 47玻璃的通性有哪些？参考答案 ：各向同性；介稳性；由熔融态向玻璃态转化时凝固的渐变性和可逆性；由熔融态向玻璃态转化时，物理、化学
20、性质随温度变化的连续性。填空题 48二次再结晶概念参考答案 ：当正常晶粒生长由于气孔等阻碍而停止时，在均匀基相中少数大晶粒在界面能作用下向邻近小晶粒曲率中心推进，而使大晶粒成为二次再结晶的核心，晶粒迅速长大。填空题 49马氏体相变参考答案 ：无扩散型相变，相变数度快，相变后习性平面与原晶面间仍存在定向关系，无特定温度点的转变。填空题 50稳定扩散参考答案 ：稳定扩散扩散质点浓度分布不随时间变化的扩散。即dc/dx不随时间t变化填空题 51一致熔化合物参考答案 ：熔融后，液相组成与固相组成相同的化合物。填空题 52无规网络学说参考答案 ：认为玻璃体的结构与晶体结构类似，也是由氧（负）离子多面体以
21、顶角相连的形式在三维空间形成网络；晶体结构网络是由多面体规律性的周期排列而成，而玻璃体结构网络中多面体的排列是拓扑无序的。填空题 53非化学计量缺陷参考答案 ：由于气氛等外界条件的影响，一些化合物的正、负离子组成偏离正常的化学计量而产生的缺陷，称为非化学计量缺陷。填空题 54弗伦克尔缺陷参考答案 ：正常位置原子（离子）受热激发，脱离平衡位置进入附近间隙位置，在原位置上留下空位所形成的点缺陷。多项选择题55、一级相变的典型特征为相变前后（）和（）发生突变。（）A.热容B.体积C.热膨胀系数D.吉布斯自由能E.熵（焓）F.压缩系数参考答案 ：B,E单项选择题56、在烧结过程中只改变坯体中气孔的形状
22、而不引起坯体致密化的传质方式是（）。A.流动传质B.蒸发凝聚传质C.溶解沉淀D.扩散传质参考答案 ：B单项选择题57、在扩散系数的热力学关系中，称为扩散系数的热力学因子。在非理想混合体系中：当扩散系数的热力学因子0时，扩散结果使溶质（）。A.发生偏聚B.浓度不改变C.浓度趋于均匀D.发生析晶现象参考答案 ：A单项选择题58、在扩散系数的热力学关系中，称为扩散系数的热力学因子。在非理想混合体系中：当扩散系数的热力学因子0时，扩散结果使溶质（）；A.发生偏聚B.浓度不改变C.浓度趋于均匀D.发生析晶现象参考答案 ：C单项选择题59、熔体析晶遵循形核长大机理，I、U曲线峰值大小及位置直接影响析晶过程及制品性质，当IU重叠面积大且过冷度大时，容易得到（）。A.不能析晶，得到玻璃B.晶粒少、尺寸大的粗晶C.晶粒多、尺寸小的细晶D.晶粒多，尺寸大的粗晶参考答案 ：B单项选择题60、某晶体材料的扩散系数lnD与1/T关系曲线在不同温度区间出现了不同斜率的直线，这主要是由于（）所致。A.扩散系数不同B.扩散活化能不同C.扩散机构改变D.扩散温度不同参考答案 ：B
