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1、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 C
2、s+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
3、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
4、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
5、相应发生变化，主要的结构变化包括 （10） 、 （11）和 （12） 。 5、反应2242g ( )( )( )M O sSiO sMg SiO 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
6、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
7、，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)+( )PbOCO g
8、PbCO g玻璃熔体中），并查热力学数据为： PbO(l) ( )CO g (s)Pb 2( )CO g 298/HkJ mol -219.44 -110.62 0 -393.79 1323/()Jmol 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 2524860000.249exp/2545001.2 10exp/inexDcmsRTDcmsRT （1）分别求出 25和 1000时，Mg2+的 Din和 Dex。 （2）求出 Mg2+的 lnD1/T 图中
9、，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 1m 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。