2023—2023学年第2学期大二材料工程专业无机材料考试试卷(附答案).docx

20202021学年第2学期大二材料工程专业无机材料考试试卷（附答案）院/系:（闭卷120分钟）年级： 专业:姓名:学号:一、名词解释中间相 表面能配位数 亚稳相交滑移 再结晶弥散强化电子化合物品界能二、简答题1、什么是润湿?改善润湿的方法有那些？2、晶界移动遇到气孔时会出现儿种情况,从实现致密化H的考虑,晶界应如何移动?怎样控制？3、试比较伊利石和蒙脱石的结构特点。4、说明影响烧结的因素?5、说明高岭石和蒙脱石的结构特点,并解释为什么蒙脱石具有膨胀性 和高的阳离子交换容量,而高岭石则不具有膨胀性、阳离子交换容量 也很低？三、论述题1、对比不稳分解和均匀成核成长这两种相变过程。讨论热力学和动 力学特性以及过冷度和时间对产物组织的影响。如何用实验方法区分 这两种过程?在玻璃工业中,分相有何作用?请举例说明。2、用图例说明过冷度对核化、晶化速率和晶粒尺寸等的影响,如无析 晶区又要使其析晶应采取什么措施?要使自发析晶能力大的熔体形成 玻璃应采取什么措施？无机材料考试试卷（A卷）标准答案与评分标准一、名词解释中间相:两组元A和B组成合金时,除了形成以A为基或以B为基的固溶体外,还可能形 成晶体结构与AzB两组元均不相同的新相。由于它们在二元相图上的位置总是位于中间 故通常把这些相称为中间相。配位数:品体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。交滑移:当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时,有可能从原滑移面转移到与之相交的另 滑移面上去继续滑移,这过程称为交滑移。弥散强化:许多材料由两相或多相构成,如果其中一相为细小的颗粒并弥散分布在材料内,则 这种材料的强度往往会增加,称为弥散强化。品界能:不论是小角度品界或大角度晶界,这里的原子或多或少地偏离了平衡位置,所以相对 丁品体内部,品界处丁较高的能量状态,高出的那部分能晶称为品芥能,或称品界自由能。 表面能:表面原子处于不均匀的力场之中,所以其能量大大升高,高出的能量称为表面自由能 （或表面能）。亚稳相:亚稳相指的是热力学上不能稳定存在,但在快速冷却成加热过程中,由于热力学能垒 或动力学的因泰造成其未能转变为稳定相而暂时稳定存在的一种相。再结品:冷变形后的金属加热到一定温度之后,在原变形组织中重新产生了无畸变的新品粒， 而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状态,这个过程称为再结晶。（指出现无畸变的 等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程）电子化合物:电子化合物是指由主要电子浓度决定其晶体结构的一类化合物,又称休姆-罗塞 里相。凡具有相同的电子浓度,则相的晶体结构类型相同。二、简答题1、润湿:固体与液体接触后,体系（固体+液体）的吉布斯自由能降低时,就称润湿。（2分）改善润湿的方法有:降低ysLS. V两相组成尽量接近。分降低Yv在液相中加表面活性剂乂2分）提高sv去除固体表面吸附膜;（2分）改变粗糙度。（2分）2、烧结初期,晶界上气孔数目很多,此时气孔阻止晶界移动,Vb=O。（2分）烧结中、后期， 温度控制适当,气孔逐渐减少。可以出现Vb-VP,此时晶界带动气孔以正常速度移动 使气孔保持在晶界上,气孔可以利用晶界作为空位传递的快速通道而迅速汇集或消失。（2 分）继续升温导致bvp,晶界越过气孔而向曲率中心移动,气孔包入晶体内部,只能 通过体积扩散排除,这是十分困难的。（2分）从实现致密化目的考虑,晶界应带动气孔以正常速度移动,使气孔保持在晶界上,气孔可 以利用品界作为空位传递的快速通道而迅速汇集或消失。（2分）控制方法:控制温度,加入外加剂等。（2分）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（2分）,而伊利石是发生在硅氧面体层中（2分） 蒙脱石的电荷不平衡由进入层间的水化阳离了补偿,这种水化阳离了在层问无固定位置， 结合力弱,容易被交换出来（2分）;伊利石的电荷不平衡山进入层间的K离子补偿， K离子们固定位置和配位数,结合较牢固（2分）,因此蒙脱石的阳离子交换能力比什利 石强,蒙脱石结构中有层间水,并有膨胀性,而伊利石没有（1分）。4、（1）、粉末的粒度。细颗粒增加/烧结推动力,缩短原子扩散距离,提高颗粒在液相中的 溶解度,从而导致烧结过程的加速。（2）、外加剂的作用。在固相烧结中,有少量外加剂可与主晶相形成固溶体,促进缺陷增 加,在液相烧结LK外加剂改变液相的性质（如粘度,组成等）,促进烧纤（3）、烧结温度:品体中晶格能越大,离子结合也越牢固,离子扩散也越困难,烧结温度 越高。（4）、保温时间:高温段以体积扩散为主,以短时间为好,低温段为表面扩散为主,低温 口寸间越长,不仅不引起致密化,反而会因表面扩散,改变了气孔的形状而给制品性能带来 损害,要尽可能快地从低温升到高温,以创造体积扩散条件。（5）、气氛的影响:氧化,还原,中性。（6）、成形压力影响:一般说成型压力越大颗粒间接触越紧密,对烧结越有利。5、高岭石的阳离子交换容量较小,而蒙脱石的阳离子交换容量较大。因为高岭石是1:1型结 构,离子的取代很少,单网层与单网层之间以氢键相连,氢键强于范氏键,水化阳离子不 易进入层间,因此阳离子交换容量较小。（5分）而蒙脱石是为2:1型结构,铝氧八面体层 中大约1/3的AP被Mg2取代,为了平衡多余的负电价,在结构单位层之间有其它阳离子 进入,而且以水化阳离子的形式进人结构。水化阳离子和硅氧四面体中。2离子的作用力较 弱,因而,这种水化阳离子在一定条件下容易被交换出来。C轴可膨胀以及阳离子交换容 量大,是蒙脱石结构上的特征。（5分） 三、论述题1、不稳分解:在此区域内,液相会自发分相,不需要克服热力学势垒;无成核长大过 程,分相所需时间极短,第二相组成随时间连续变化。在不稳分解分相区内,随着 温度的降低、时间的延长,析出的第二相在母液中相互贯通,形成蠕虫状结构。（4 分）成核生成:在此区域内,在热力学上,系统对微小的组成起伏是亚稳的,形成新相 需要做功,即存在成核势垒,新相形成如同结品过程的成核长大机理,分相所需时 间长,分出的第二相组成不随时间变化。随着温度的降低、时间的延长,析出的第 二相在母液LP逐渐长大,形成孤立球状结构用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。（4分） 在玻璃工业中,利用玻璃分相可以改进结构和玻璃性能,制备新型玻璃。例如通过 硼硅酸盐玻璃分相制备微孔玻璃、高硅氧玻璃,通过分相促进锂铝硅微品玻璃的核 化和品化,通过磷硅酸盐玻璃的分相制备乳浊玻等。（1分）2、过冷度过大或过小对成核与生长速率均不利,只有在一定过冷度下才能有最大成核 和生长速率,如下图。（4分）MKBKMUMKA JTr高温重区AT大,控制在成核率较大处析晶,易得晶粒多而尺寸小的细晶;（1分）若AT小,控制在生长速率较大处析晶则容易获得晶粒少而尺寸大的粗晶:（1分） 如果成核与生长两曲线完全分开而不重叠,则无析晶区,该熔体易形成玻璃而不易析 品;若要使其在一定过冷度下析晶,一般采用移动成核曲线的位置,使它向生长曲线 靠拢。可以用加人适当的核化剂,使成核位垒降低,用非均匀成核代替均匀成核。使 两曲线重叠而容易析晶。（1分）要使自发析晶能力大的熔体形成玻璃,采取增加冷却速度以迅速越过析晶区的方法, 使熔体来不及析晶而玻璃化。（1分）