2023—2023学年第1学期大二材料工程专业无机材料考试试卷(附答案).docx

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1、无机材料考试试卷（A）卷（闭卷时间120分钟）一、名词解释点群、晶子假说、一致熔融化合物、触变性、硼反常现象二、简答题1、试写出少量Mgo掺杂到AI2O3中和少量YF3掺杂到CaFz中的缺陷 反应方程与对应的固溶式。2、说明熔体中聚合物形成过程?从结构上来说明在SiOz熔体中随着 Na2O加入量的不同，熔体粘度、形成玻璃能力如何变化，为什么？（6 分）3、试比较伊利石和蒙脱石的结构特点。4、说明影响扩散的因素？5、完成下列缺陷反应式（10分）2FeO YFy 6、在硅酸盐晶体结构中，Si4四面体或孤立存在，或共顶连接，而不 共棱,更不共面,解释之。三、计算题在KCL晶体中掺入10- 5rnoi

2、%CaCl,低温时Kel中的K+离子扩散以非 本征扩散为主，试回答在多高温度以上,K离子扩散以热缺陷控制的本 征扩散为主？（KCl 的肖特基缺陷形成能 H=251kJmol, R=8. 314JmolK）参考答案一、名词解释点群:又名对称型,是指宏观晶体中对称要素的集合品子假说:苏联学者列别捷大提出品子假说,他认为玻璃是高分散品体（品子）的结合体,硅酸盐 玻璃的晶子的化学性质取决于玻璃的化学组成,玻璃的结构特征为微不均匀性和近程有序 性。一致熔融化合物:是一种稳定的化合物。它与正常的纯物质一样具有固定的熔点,熔化时,所产 生的液相与化合物组成相同,故称一致熔融化合物。触变性:是泥浆从稀释流动状

3、态到稠化的凝聚状态之间存在的介于两者之间的中间状态。即 泥浆静止不动时似凝固体,一绎扰动或摇动,凝圜的泥浆又重新获得流动。如冉静止又重新凝 固,可重复尢数次。硼反常现象:硼酸盐玻璃与相问条件下的硅酸盐玻璃相比,其性质随R。或R。加入量的变化 规律相反,这种现象称硼反常现象。二、简答题1、少量MgO掺杂到用2。3中缺陷反应方程及固溶式为+ % + 2% , ALMg少量YF3掺杂到CaF2中缺陷反应方程及固溶式如下：织+岑+ 2号，CaI匕玛”2、熔体中聚合物形成分三个阶段。初期:主要是石英颗粒的分化;中期:缩聚并伴随变形;后期: 在一定时间和一定温度下,聚合和解聚达到平衡。在SiO2熔体中随着

4、Na2O加入量的增加,分化的不断进行,熔体中高聚合度的聚合物的含量不断减少,低聚合度的聚合物的含量不断增加,导致熔体粘度降低、形成玻璃能力下降。3、伊利石和蒙脱石是2:1型结构（1分）,其结构皆属于单斜晶系;都存在同晶取代,蒙脱石同晶 取代主要发生在八面体层中（1分）,而伊利石是发生在硅氧面体层中（1分）；蒙脱石的电荷不平 衡由进入层间的水化阳离子补偿,这种水化阳离子在层间无固定位置,结合力弱,容易被交换 出来（2分）：伊利石的电荷不平衡由进入层间的+离子补偿,+离子有固定位置和配位数,结合 较牢固（2分），因此蒙脱石的阳离子交换能力比伊利石强,蒙脱石结构中有层间水,并有膨胀性,而伊利石没 有

5、（1分）。4、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。（2分）缺陷:缺陷部位会成为质点扩散的快速通道,有利扩散。（2分）温度:D=DOeXP（-QRT）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。（2分）杂质:杂质与介质形成化合物降低扩散速度;杂质与窄位缔合有利扩散;杂质含量大本征扩散和非木征扩散的温度转折点升高。（2分）扩散物质的性质和扩散介质的结构:扩散质点和介质的性质差异大利于扩散。（2分）5、完成下列缺陷反应式（10分）2FeO2Fere + Vo + IOo或 3FeO F 2, + +3（5 分）帘 笆-&+2e或2阴 2-2Q+%,+6耳 （5分）6、在硅酸盐品体结构中,Si4四面体中的Si4+;是高电价低配位的阳离子,以共棱、共面方式 存在时,两个中心阳离子（Si4+）间距离较近、排斥力较大,所以不稳定,而孤立存在,或共顶连接。（6分）三、计算题解:在KCI晶体中掺入IOmOl%CaCI,缺陷方程为：CaCi2 2xq Cax + 勿 + 2CQ则掺杂引起的空位浓度为SJ = 107（5分）欲使扩散以热缺陷为主，则以.4（251000 exp 28,3147,10解得 T936.5K（5 分）