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中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)材科基答案.docx

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中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)材科基答案.docx

自主整理資料 qq877466156中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)2010年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題參考答案(材料科學(xué)基礎(chǔ))一、單項(xiàng)選擇題1、C *玻璃淬火時(shí)表面降溫快先定型,之后內(nèi)部繼續(xù)冷卻并收縮因而牽拉著表面使表面受到壓應(yīng)力。2、B *裂紋拓展時(shí)釋放彈性應(yīng)變能用來形成新的裂紋表面,所以當(dāng)然要大于表面能了(詳見清華版材料物理性能p33#以下用“清物”代表此書)3、B4、B *體積膨脹是由于非簡(jiǎn)諧振動(dòng)引起的不對(duì)稱力使質(zhì)點(diǎn)平衡位置移動(dòng),質(zhì)點(diǎn)平均距離增大,簡(jiǎn)諧振動(dòng)不引起體積膨脹。(詳見清物p97)5、B6、B *常見物質(zhì)硬度比較:金剛石>SiC>Al2O3>SiO2。7、B 8、A9、B10、B *熱導(dǎo)率受化學(xué)組成等因素的影響,質(zhì)點(diǎn)原子質(zhì)量越小,密度越小,楊氏模量E越大,德拜溫度高,熱導(dǎo)率大,Be原子質(zhì)量比Zr小,所以BeO熱導(dǎo)率大。(詳見清物p113、p116)11、B12、C *根據(jù)公式=()m,敏感系數(shù)m越小,屈服應(yīng)力越小,越容易屈服。13、C 14、C 15、C *抗熱應(yīng)力損傷因子R=E22(1-)。E:彈性模量,:表面能。16、B *柔度=P,:形變量,P:載荷,柔度大即同樣載荷下更容易變形,單向壓縮要比扭轉(zhuǎn)難變形因而柔度小。(見清物p50)17、B 18、B *相同體積的材料,氣孔率高的密度小、質(zhì)量小、熱容小。19、C *表面熱傳遞系數(shù)小熱量不易散失,則材料表面與內(nèi)部溫度均勻,熱穩(wěn)定性好。20、B二、三、 (1) X 射線衍射實(shí)驗(yàn),電子顯微分析。(2) L1、L2 、L4、P。(3) 金剛石立方晶體結(jié)構(gòu), 石墨晶體六邊形層狀結(jié)構(gòu), 石墨烯單原子層二維晶體結(jié)構(gòu), C60。(4) 立方、 面心立方結(jié)構(gòu)、 6/6。四、 (1)不可以(2)II型TiO2的密度大, 根據(jù)Clapeyron(克拉貝龍)方程:dpdT=HTVm,從II型TiO2到金紅石,兩相共存線的斜率 dpdT >0 V>0 <0 TiO2>金紅石五、 (1)1840, 是 (2)多晶轉(zhuǎn)變:L 1727 共晶轉(zhuǎn)變:L1670TiO2+Al2TiO5(3)當(dāng)兩者形成固溶體時(shí), 由于Al2O3中的原子加入到TiO2, 使TiO2得晶體結(jié)構(gòu)遭到破壞, 晶格內(nèi)發(fā)生點(diǎn)陣畸變,導(dǎo)致體系能量增大,穩(wěn)定性降低,熔點(diǎn)降低。(4)Al2O3TiO2 2AlTi+V0+3Oo*關(guān)于缺陷平衡方程式的書寫,建議參考武漢理工版材科基p97-99,p149-159六、(1)Al2O3與TiO2液相區(qū)分界線,LSiO2+Al2O3(2)三元共晶點(diǎn)。(3)Al2O3 *由Mul的化學(xué)式Al6Si2O13得,其中Al2O3與SiO2的比為3:2,故Mul成分點(diǎn)與Al2O3和SiO2點(diǎn)的距離比為2:3,(成分點(diǎn)距哪點(diǎn)越近,那個(gè)點(diǎn)代表的成分就越多)。七、(1)根據(jù)Griffith微裂紋理論,實(shí)際材料中存在微裂紋,當(dāng)受到應(yīng)力時(shí),這些微裂紋處會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中導(dǎo)致裂紋擴(kuò)展,因而材料斷裂強(qiáng)要低于理論斷裂強(qiáng)度。 (2)強(qiáng)度提高措施:微晶,提高密度和純度,對(duì)材料預(yù)加應(yīng)力,各種增韌。八、(1)根據(jù)公式:Cx,t=MDtexp(-X24Dt) lnC=MDt-X24Dt 由題:-14Dt=-1 4Dt=1 D=14t=4.1710-5m/s (2)根據(jù)公式:D=P =DP=8.3410 九、*詳見北工大版材料科學(xué)基礎(chǔ)p85-86。十、 1、多晶硅(太陽能電池材料),制備:氣相沉積法(用SiH4+H2制膜) 2、Li2Mn2O4(鋰電極材料),制備:固相法(Li2CO3與MnO2按1:4混合,分段加熱焙燒) 中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)2011年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題參考答案(材料科學(xué)基礎(chǔ))一、判斷題1、F *人工制備的準(zhǔn)晶體有五次對(duì)稱軸。2、F *石墨晶體層與層之間由范德華力連接。3、F4、F *氫氣可穿過(粒子半徑超?。?。5、T6、F7、F *主要通過晶格振動(dòng)導(dǎo)熱。8、F9、T10、T二、名詞解釋1、晶格滑移:晶體的一部分相對(duì)于另一部分發(fā)生的平移滑動(dòng)。2、霍爾效應(yīng):沿式樣x軸方向通入電流,Z軸方向加一磁場(chǎng),那么在Y軸方向?qū)a(chǎn)生一電場(chǎng),這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。3、鐵電體:在一定溫度范圍內(nèi)含有能自發(fā)極化,并且極化方向可隨外加電場(chǎng)作可逆轉(zhuǎn)動(dòng)的晶體。4、反鐵磁性:指由于交換作用為負(fù)值,電子自旋反向平行排列,在同一子晶格中有自發(fā)磁化強(qiáng)度,電子磁距是同向排列,在不同晶格中,電子磁距反向排列,兩個(gè)子晶格中自發(fā)磁化強(qiáng)度大小相同,方向相反,整個(gè)晶體磁化率接近于0。5、熱穩(wěn)定性:指材料承受溫度急劇變化而不致破壞的能力。三、1、1)2710、28992)Css、Tss、Mss3)1-CaZr4O9,2-Ca6Zr19O14,O-CaZrO3,C-CaZrO34)C-CaZrO3O-CaZrO35)共晶反應(yīng),LC-CaZrO3+CaOss6)包析反應(yīng),產(chǎn)物是2-Ca6Zr19O147)在 1140-1236, 將 CaO 與 ZrO2按照質(zhì)量比 2:8 混合均勻,升溫到 1236以上,保溫,然后緩慢降溫到 1236, 1200 以后快速降溫, 防止1-CaZr4O9 分解。8) x mol,CaOZrO2CaZr+Oo+Vo x mol x mol 2、*作點(diǎn)陣示意圖即找出整個(gè)結(jié)構(gòu)中占據(jù)相同位置且具有相同環(huán)境的點(diǎn)。(詳見北工大版材科基p25)3、4、答:利用多晶多相陶瓷的某些成分在不同溫度的相變, 達(dá)到增韌德效果, 統(tǒng)稱為相變?cè)鲰g。(1) 在裂尖相變引起的體積膨脹造成的應(yīng)力本身就有閉合裂尖的作用。(2) 裂尖的斷裂能量有一部分被用于誘發(fā)相變了。(3) 裂紋尖端區(qū)的膨脹受到周圍基體材料的反作用, 因此顆粒受到壓應(yīng)力, 當(dāng)裂尖擴(kuò)展到顆粒上時(shí), 這種壓應(yīng)力對(duì)裂尖的擴(kuò)展也有阻礙作用。5、要點(diǎn)一: Co1-xO 中 Co 的擴(kuò)散為空位機(jī)制,Co1-xO中Co空位缺陷濃度VCo 越高, Co 的擴(kuò)散系數(shù)越大。要點(diǎn)二:根據(jù)Co1-xO的非化學(xué)計(jì)量缺陷反應(yīng)12O2g=Oo+VCo+2hK=OoVCoh2pO21/2Oo基本為常數(shù)(*因?yàn)榱勘容^大所以反應(yīng)對(duì)它的影響?。钟呻娭行詶l件VCo=2h。于是VCopO21/6要點(diǎn)三: 所以, Co1XO 中 Co 的擴(kuò)散系數(shù) D 隨氣氛氧分壓得升高而增大。6、要點(diǎn)一: 在無其他應(yīng)力場(chǎng)影響的條件, 物質(zhì)擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力是化學(xué)位( 或化學(xué)勢(shì)) 梯度, 即物質(zhì)擴(kuò)散總沿著化學(xué)位降低的方向進(jìn)行。要點(diǎn)二:假定物質(zhì)i沿 x方向擴(kuò)散,x除 i的濃度為 Ci,則 i沿 x方向的擴(kuò)散通量,Ji=-CiBiix式中Bi為物質(zhì) i 的遷移率, 即單位擴(kuò)散驅(qū)動(dòng)力作用下物質(zhì) i 粒子的遷移速率;ix 為物質(zhì) i在沿 x 方向的化學(xué)勢(shì)梯度。要點(diǎn)三: 物質(zhì) i 的化學(xué)勢(shì):i=i0+RTlnai=i0+RTln(iCi) 所以,Ji=-BiRTlnixCi-BiRTCix=-BiRT(1+lnilnCi)Cix要點(diǎn)四: 所以, 當(dāng)(1+lnilnCi)>0時(shí),發(fā)生下坡擴(kuò)散;當(dāng)(1+lnilnCi)<0時(shí), 則發(fā)生上坡擴(kuò)散。四、 填空題3L44L36L29PC,立方,面心立方,(000)(12 12 0)(12 0 12)(0 12 12),(14 14 34)(14 34 14)(34 14 14)(34 34 34),S2-,面心立方,四面體,0。五、th=Ea=701091.81.510-10=28.98GPac=E4c=701091.8410-6=0.177GPa六、(見2010最后一題)中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)2012年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題參考答案(材料科學(xué)基礎(chǔ))一、判斷題1)T 2)F *石英玻璃結(jié)構(gòu)疏松,熱膨脹時(shí)有曠量,因而膨脹系數(shù)較低。 (詳見清物p50)注意總結(jié)一些物理參數(shù)的影響因素,如:熱容、熱膨脹系數(shù)、折射率、強(qiáng)度韌性等。3)F *重均分子量一般高于數(shù)均分子量。(見上海交大版材科基p15)小試件比大試件大彎曲比拉伸大多晶比單晶大晶粒小的強(qiáng)度大4)T 5)F 6)T *斷裂強(qiáng)度7)F *色心是由于電子補(bǔ)償引起的一種缺陷。(詳見武漢理工版材科基p156)8)F *根據(jù)界面處原子的吻合程度,晶體界面可分為共格、半共格和非共格。9)T 10)T 離子半徑 n各向異性 雙折射內(nèi)應(yīng)力 順拉應(yīng)力方向,n變小結(jié)構(gòu) n石英晶體>n玻璃(結(jié)構(gòu)疏松的n?。?1)F *吸收光越多顏色越深,所以應(yīng)該是由灰變黑。(見清物p139)12)T 13)T *折射率n14)T 15)T *半導(dǎo)體的禁帶較寬,需要能量更強(qiáng)、頻率更高的紫外光才能激發(fā)。(詳見清物p138)二、名詞解釋(每小題3分,共15分)1、壓電效應(yīng):某些晶體材料按所施加的機(jī)械應(yīng)力成比例地產(chǎn)生電荷的能力。2、熱釋電性:一些晶體可以由于溫度作用而使其電極化強(qiáng)度發(fā)生變化,稱為熱釋電性。3、菲克第二定律:Ct=D2Cx2 (D不隨濃度變化,適用于非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散)4、點(diǎn)陣能:在0K時(shí),將互相遠(yuǎn)離的氣態(tài)正、負(fù)離子結(jié)合成1mol離子晶體時(shí)所放出的能量。點(diǎn)陣能也稱為晶格能。5、區(qū)域熔融:根據(jù)固液平衡原理,利用熔融-固化過程以去除雜質(zhì)的方法。三、填空題(每空1分,共15分)【1】、【2】:空位機(jī)制、間隙機(jī)制和填隙機(jī)制中的任何2種均可。【3】立方;【4】面心立方;【5】-【8】:(000)(12 12 0)(12 0 12)(0 12 12),【9】-【12】:(12 0 0)(0 12 0)(0 0 12)(12 12 12);【13】立方緊密(或ABCABC或A1);【14】八面體;【15】面心立方。四、 問答題(總分 40 分)1、(7分)*見2011年第三、6題。2、(8分)*見2011年第三、5題。3、(15分)答:零電阻效應(yīng)(2分),Meissner效應(yīng)(完全抗磁性)(2分),和Josephson效應(yīng)(1分);測(cè)量電阻-溫度曲線以驗(yàn)證零電阻效應(yīng)(5分),測(cè)量磁化率-溫度曲線以證明Meissner效應(yīng)(5分)。4、(畫出每個(gè)晶面給 2 分)五、相圖題(共45分)1、(15分)參考答案(各5分)(1)不可以,只有當(dāng)氧分壓大于1.7大氣壓是,才能夠穩(wěn)定存在。(2)PbO2的相對(duì)密度大,根據(jù)Clapeyron(克拉貝龍)方程:dpdT=HTVm,從II型PbO2到Pb12O19,兩相共存線的斜率 dpdT >0 V>0 <0 PbO2>Pb12O19(3)不可以,當(dāng)PbO2與Pb3O4共加熱時(shí),會(huì)生成Pb12O19。2、(30分)參考答案(1)(5分)相與相,共2各固相,相(約540-740),相(約740-840)。(2)(10分)575-610,將SiO3與PbO按照摩爾比3:2混合均勻,升溫到610以上,保溫,然后緩慢降溫到610以下,600以后快速降溫,防止3Bi2O3:2PbO分解。(3)(15分)先后經(jīng)過液相、液相+二相區(qū)、+二相區(qū)、+6:1二相區(qū)、6:1+3:2二相區(qū)、6:1+4:5二相區(qū)。725,包晶反應(yīng):L+=690,共析反應(yīng):=+6Bi2O3:PbO610,包析反應(yīng):+6Bi2O3:PbO=3Bi2O3:2PbO575,共析反應(yīng):3Bi2O3:2PbO=6Bi2O3:PbO4Bi2O3:5PbO六、*見2010年第十題。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)2013年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題參考答案(材料科學(xué)基礎(chǔ))一、單項(xiàng)選擇題(共30分,每題2分)1.C2.C3.B4.C *倍頻晶體具有光學(xué)倍頻效應(yīng),即使光的波長(zhǎng)變短頻率提高。5.C *玻璃是介穩(wěn)態(tài)的,含有過剩的內(nèi)能,有通過析晶降低內(nèi)能的傾向。晶化后的玻璃由于晶界的散射和反射,透光率降低。(可參考北工大材科基p68及清物p141-143)6.A7.A8.B *高溫超導(dǎo),即超導(dǎo)的臨界轉(zhuǎn)變溫度在液氮溫度(77K)以上。9.B *滑移所需的力更小,更容易進(jìn)行。10.B 11.B12.B13.B14.B15.B 二、判斷題(共10分)1.F *NaCl晶胞中有4個(gè)Na和4個(gè)Cl。(見北工大材科基p51)2.T *離子性制不同原子間電子的得失性質(zhì),離子的電負(fù)性差越大,鍵的離子性越強(qiáng)。3.F *金屬單質(zhì)的傳導(dǎo)性需要用能帶理論解釋。(見北工大材科基p20)4.T *離子極化后電子云較多的分布在正負(fù)離子之間,增加了鍵的共價(jià)性,隨著離子極化的加強(qiáng),離子鍵也向共價(jià)鍵過渡。一般晶體共價(jià)成分增加時(shí)溶解度降低,如:AgF>AgCl>AgBr>AgI。5.T *金屬鍵無飽合性。三、解:立方晶系,立方體心1個(gè),2個(gè)r=34a=2.27A=2MNaa3=0.899gcm3體心立方(A2),h+k+l=奇數(shù)時(shí)消光,因此前3條譜線的衍射指標(biāo)為110,200,211。*對(duì)于面心立方(A1)結(jié)構(gòu),hkl全為奇或全為偶時(shí)消光。四、(1)A:冰III、冰I、和液相三相共存B:氣相C:冰I和液相(2)熔化:500atmr/r<15% 無限固溶體15%<r/r<30% 有限固溶體r/r>30% 間隙化合物,升華:0.004atm。五、*可先根據(jù)離子半徑差來判斷是有限固溶體還是無限固溶體,由此MgO-NiO為無限固溶對(duì)應(yīng)勻晶相圖a,MgO-CaO為有限固溶對(duì)應(yīng)有一定固溶度的共晶相圖b。(見北工大材科基p56)第二步,根據(jù)熔點(diǎn):MgO>NiO>CaO,判斷每個(gè)相圖中左右端點(diǎn)的物質(zhì)。(見清物p129)答:(1)MgO-NiO二元相圖是a,MgO-CaO二元相圖是b(4分)(2)A是MgO,B是NiO,C是MgO,D是CaO(6分)(3)MgO-CaO相圖(圖b):T>T1,液相(1分);T-T1,相(D固溶體)開始從液相中生成,結(jié)晶開始(1分);T2<T<T1,相與固相平衡,兩相共存,相中CaO含量隨溫度降低而升高(1分);T=T2,L=+(C固溶體),共晶反應(yīng)(低共熔反應(yīng))、液相耗盡(3分);T<T2,、兩相共存,成分隨溫度降低不斷變化,固固脫熔反應(yīng)(1分)。(4)MgO-NiO相圖(圖a):T>T2,液相L;T=T3,結(jié)晶開始,開始生成固溶體(1分);T3<T<T4,結(jié)晶過程不斷進(jìn)行(1分),T<T4,結(jié)晶完成(1分),固相。T1T2T3T4應(yīng)在圖中標(biāo)出。六、1、壓電效應(yīng):某些晶體材料按所施加的機(jī)械應(yīng)力成比例地產(chǎn)生電荷的能力。結(jié)構(gòu)特點(diǎn):無對(duì)稱中心。(2分)熱釋電性:一些晶體可以由于溫度作用而使其電極化強(qiáng)度發(fā)生變化,稱為熱釋電性。 結(jié)構(gòu)特點(diǎn):無對(duì)稱中心,極性晶體。鐵電性:具有自發(fā)極化,并且自發(fā)極化的電偶極距在外電場(chǎng)下可以改變其趨向,甚至反轉(zhuǎn)。電極化規(guī)律符合點(diǎn)滯回線的材料具有鐵電性。結(jié)構(gòu)特點(diǎn):無對(duì)稱中心,極性晶體。性能聯(lián)系:鐵電體必然是熱電體,熱電體必是壓電體,反之不一定。2、又下列幾種主要途徑:每答出一條給2分。(1)提高密度與純度。高純度可減少雜質(zhì)引起的應(yīng)力集中(雜質(zhì)與基質(zhì)的大小和軟硬總有不同);高密度減少孔洞對(duì)強(qiáng)度的影響??锥磳?duì)強(qiáng)度的影響主要是通過減小負(fù)載面積;(2)提高抗裂能力與預(yù)加應(yīng)力人為的預(yù)加應(yīng)力,在材料表面造成一層壓應(yīng)力,對(duì)裂紋起彌合作用,可以提高材料的抗拉強(qiáng)度。(3)相變?cè)鲰g利用多晶多相陶瓷的某些相成分在不同溫度下的相變,達(dá)到增韌的效果,統(tǒng)稱為相變?cè)鲰g。(4)彌散增韌在基體中摻入具有一定顆粒尺寸的微小細(xì)料,也可以達(dá)到增韌效果,稱為彌散增韌。(5)其他手段,闡述有理就給分。3、*見2011年第三、5題。4、根據(jù)答題內(nèi)容靈活給分( 每種表征手段滿分 5 分)(1)X射線衍射:利用X射線的衍射現(xiàn)象來分析材料的晶體結(jié)構(gòu)、晶格參數(shù)、晶體缺陷,是建立在一定晶體結(jié)構(gòu)模型基礎(chǔ)上的間接方法。(2)電子顯微術(shù):包括TEM、SEM、STEM等,能夠高分辨率高倍數(shù)地觀察樣品表面形貌、微觀組織,或進(jìn)行同位分析。(3)熱分析法:能快速準(zhǔn)確地測(cè)定物質(zhì)的晶型轉(zhuǎn)變、熔融、升華、分解等變化,幫助繪制相圖、研究材料的結(jié)構(gòu)性能。七、該擴(kuò)散屬于“半無限長(zhǎng)物體的擴(kuò)散問題”, 菲克第二定律的誤差函數(shù)解為:Cx,t=Cs-(Cs-C0) erf(x2Dt) (3分)根據(jù)題意,式中:x=1mm=0.1cm,Cs=0.2wt%, C0=0,C(x,t)=0.044wt%代入上式,得到erfx2Dt=0.78查誤差函數(shù)表得:=x2Dt=0.868,式中:x=0.1cm,D=7.410-8cm/s(3分)計(jì)算得到所需時(shí)間:t=4.484104s(12.45h)(1分)八、*見2010年第十題。中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)2014年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題參考答案(材料科學(xué)基礎(chǔ))一、單項(xiàng)選擇題(共20分,每小題2分)1.A *獨(dú)立組分?jǐn)?shù)C = 組分?jǐn)?shù)-反應(yīng)式數(shù),又有反應(yīng):NH3(g)+H2Sg=NH4HS(s),故C=3-1=2,=2,f=C-+2=2(詳見武漢理工版材科基p245)2.D 3.B *平行于成分三角形某一條邊的直線,凡是成分位于該直線上的合金,它們所含的這條邊對(duì)應(yīng)頂點(diǎn)所代表的組元含量為一定值。(見北工大版材科基p195)4.B 5.D *BEC為直邊三角形任意一個(gè)成分改變另外兩個(gè)都要變,也就意味在這個(gè)相區(qū)內(nèi)自由度f為1,故相數(shù)為3,該相區(qū)為三相共存區(qū)(見北工大版材科基p209)6.C7.C8.A *固溶體內(nèi)結(jié)構(gòu)是均勻的,只有一個(gè)相9.B *固相反應(yīng)的速率與擴(kuò)散有關(guān),而溫度越高擴(kuò)散速度越快固相反應(yīng)的速率也就越快。(見武漢理工版材科基p473)10B二、判斷題(共20分,每題2分)1.T2.F3.F *乳濁效果與成分和燒成制度都有關(guān)系。(見清物p149)4.T 5.F6.T7.F *具有亞鐵磁性的尖晶石呈反尖晶石結(jié)構(gòu)。(見清物p289)8.T *高價(jià)正離子不易被活化。9.T10.T三、(10分)H=H(1)+H(2)+H(3)+H(4)-H(5)=90+122+418.9-348.8-703.5=-421.4KJ/mol四、(35分,每問5分)1)La2O3,H-La2O3,X-La2O3;2)大約20mol%(1均可);大約2600(100均可);3)2040:X-La2O3ss2040 H-La2O3+L,偏晶反應(yīng);4)1910:L1910 CaOss+A-La2O3ss,共晶反應(yīng);5)Ca進(jìn)入La晶格,形成氧空位:2CaOLa2O3 2CaLa+2Oo+Vo6)Ca進(jìn)入間隙位:3CaOLa2O3 2CaLa+3Oo+Cai7)將La2O3加熱至2055以上保溫,完成固相反應(yīng),然后淬火。五、(12分)答:根據(jù)題意,本擴(kuò)散系可視為穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散體系,所以應(yīng)用菲克第一定律:JH2=J(H)2=DcHx2由題: J(H2)=10-6mol/cm2/s,cHx=0.0110-010110-2=0.1mol/cm3/cm代入上式得:D=210-5cm2/s六、(13分)答:根據(jù)題意,熱處理是,發(fā)生了C從金屬棒(1)通過焊接界面向(2)的擴(kuò)散。在化學(xué)勢(shì)梯度的作用下,C的擴(kuò)散速率可寫為:JC=-CcBccxC,式中:Jc為C的擴(kuò)散速度(mol/cm/s),Cc為C的濃度,Bc為C在給定材料和條件下的遷移率,cx為擴(kuò)散方向上C的化學(xué)勢(shì)梯度。根據(jù)題意,焊接界面兩側(cè)金屬棒(1)和(2)中C濃度相等(0.4%C),(C在(1)和(2)內(nèi)或三遷移率可以假定大致相等(即Bc(1)=Bc(2)。因此,C從金屬棒(1)通過焊接界面(2)發(fā)生的凈擴(kuò)散,說明:c(1)>c(2)。比較金屬棒(1)和(2)的組成,金屬棒(1)位三元合金材料(Fe-0.4%C-4.0%Si),而(2)中沒有Si,所以,c(1)>c(2)緣于(1)中Si的存在導(dǎo)致C化學(xué)勢(shì)升高,或合金元素Si使C的活度增大,使之?dāng)U散速率增大。七、(15分)1、材料具有完全抗磁性特征的零電阻導(dǎo)電行為成為超導(dǎo)電性。2、材料可自發(fā)磁化,在磁場(chǎng)下顯示強(qiáng)磁性且當(dāng)外磁場(chǎng)移去后仍保留較高磁性的特性叫軟磁性。3、材料承受溫度急劇變化而不致破壞的能力。4、物質(zhì)既具有波動(dòng)特征也具有粒子特征的現(xiàn)象叫波粒二象性。5、應(yīng)變對(duì)應(yīng)力的延時(shí)性響應(yīng),即應(yīng)變落后于應(yīng)力非彈性的現(xiàn)象。八、(15分)晶體中只有導(dǎo)帶中的電子或價(jià)帶頂部的空穴才能參與導(dǎo)電本征半導(dǎo)體的價(jià)帶和導(dǎo)帶之間隔著一個(gè)禁帶,在絕對(duì)零度下,無外界能量,價(jià)帶中的電子不可能躍遷到導(dǎo)帶中去。如果存在外界作用(如熱、光輻射),則價(jià)帶中的電子獲得能量,可能躍遷到導(dǎo)帶中去,這樣,不僅在導(dǎo)帶中出現(xiàn)了導(dǎo)電子,而且在價(jià)帶中出現(xiàn)了電子留下的空穴。在外電場(chǎng)的作用下,導(dǎo)帶中的電子和價(jià)帶中的空穴可成為載流子,形成電導(dǎo)。(Si)P型半導(dǎo)體:在半導(dǎo)體硅中摻入三價(jià)元素,可得到P型半導(dǎo)體,這類元素有三個(gè)價(jià)電子,與硅形成共價(jià)鍵就少了一個(gè)電子,或者說出現(xiàn)了受主能級(jí)。此能級(jí)距價(jià)帶很近,能容納有價(jià)帶 激發(fā)上來的電子,在夾帶中留下了空穴。因此,價(jià)帶中的電子易被激發(fā)到受主能級(jí)。在外電場(chǎng)的作用下,價(jià)帶的空穴導(dǎo)電和本征導(dǎo)電機(jī)制形成P型半導(dǎo)體的電導(dǎo)。(MgO、NiO)舉出至少1例材料實(shí)例。=中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)2015年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題參考答案(材料科學(xué)基礎(chǔ))一、判斷題1F 2F3F 4T5F6T7F8T9F10F11T *低溫時(shí)熱容主要取決于聲子熱容,按T趨于012T13T14T15F *石英玻璃的小,故熱穩(wěn)定性系數(shù)R=f(1-)E比較大,穩(wěn)定性好二、填空題1. 定向 電子 離子2. 霍爾 電解3. 完全 臨界轉(zhuǎn)變溫度 臨界電場(chǎng)強(qiáng)度 臨界電流密度4. 電子極化 離子極化 偶極子轉(zhuǎn)向極化5. 鐵磁性 順磁性 抗磁性三(1)石墨 *在規(guī)定溫度,標(biāo)準(zhǔn)壓力p下,穩(wěn)定單質(zhì)生成1mol物質(zhì)時(shí)自由能的變化就是該物質(zhì)的標(biāo)準(zhǔn)摩爾生成自由能G,G越小其能量越低,穩(wěn)定單質(zhì)的G=0,能量最低。(2)同壓、惰性氣氛下,加熱至相同溫度,質(zhì)量損失越小越穩(wěn)定或者質(zhì)量損失相同要求溫度越高越穩(wěn)定。四、(1)根據(jù)相圖,顯然是不可靠的,由日??芍诔?,273.16k時(shí),水是固體狀態(tài),大概為相圖中O點(diǎn)位置,零下20度時(shí)由相圖可知水為固體狀態(tài),所以陳光標(biāo)的行為是不可靠的。(2)需要很大的壓力(作一條垂直直線與冰水分界線相交的壓力點(diǎn)。)(3)既要受到低溫的折磨又要受到高壓的沖擊,可能會(huì)引發(fā)很多身體上的問題。五、*參考武漢理工版材科基p309(1)M1HKM2LA, F=2 ILA+C, F=1 KL+CD+A, F=0包共晶轉(zhuǎn)變LA+D, F=1ELA+D+B, F=0三元共晶轉(zhuǎn)變 六、E=E0(1-1.9P+0.9P2),P為氣孔率大小七、參考教材八、參考教科書P140九、2016年考研的題目變成列舉你所知道的碳的同素異形體,并大概敘說其性能。所以可能以后的最后一題都會(huì)改變,自己要多注意細(xì)節(jié)的積累。紅 黃 紫 xl中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)2016年碩士學(xué)位研究生入學(xué)考試試題參考答案(材料科學(xué)基礎(chǔ))一 判斷題1、F2、T3、F4、T *其它條件一定,釉層厚度越大應(yīng)力越小。5、T *裂紋拓展時(shí)釋放的彈性應(yīng)變能要大于新產(chǎn)生表面的表面能,裂紋生長(zhǎng)才能進(jìn)行。6、F7、T8、F *莫氏硬度是通過兩種材料誰能在誰表面產(chǎn)生劃痕來比較的,布氏、洛氏、維氏硬度是通過壓痕面積的大小來確定材料硬度。(清物p79-81)9、T10、F二 名詞解釋1、晶格滑移:晶體的一部分相對(duì)于另一部分發(fā)生的平移滑動(dòng)。2、霍爾效應(yīng):沿式樣 x 軸方向通入電流 I,Z 軸方向加一磁場(chǎng),那么在 Y 軸方向?qū)a(chǎn)生一 電場(chǎng),這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。3、介點(diǎn)強(qiáng)度:介電強(qiáng)度是材料抗高電壓而不產(chǎn)生介電擊穿能力的量度4、鐵電體:在一定溫度范圍內(nèi)含有能自發(fā)極化,并且極化方向可隨外加電場(chǎng)作可逆轉(zhuǎn)動(dòng)的晶體。5、反鐵磁性:指由于交換作用為負(fù)值,電子自旋反向平行排列,在同一子晶格中有自發(fā)磁 化強(qiáng)度,電子磁距是同向排列,在不同晶格中,電子磁距反向排列,大小相同,使整個(gè)晶體的M為0。6、熱穩(wěn)定性:指材料承受溫度急劇變化而不致破壞的能力。7、磁致收縮:鐵磁物質(zhì)磁化時(shí),沿磁場(chǎng)方向發(fā)生長(zhǎng)度的縮短的現(xiàn)象。賽(西)貝克:溫差電 應(yīng)用:測(cè)溫度,溫差發(fā)電帕爾貼: 電溫差 制冷8、塞貝克效應(yīng):指在兩種不同導(dǎo)電材料構(gòu)成的閉合回路中,當(dāng)兩個(gè)接點(diǎn)溫度不同時(shí),回路中產(chǎn)生的電勢(shì)使熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N現(xiàn)象。*注意相關(guān)的概念三 簡(jiǎn)述題1*見清華版材料物理性能p22磁光效應(yīng)是指強(qiáng)磁場(chǎng)對(duì)光和物質(zhì)的相互作用的影響法拉第效應(yīng) 塞曼效應(yīng) 科頓-穆頓效應(yīng)3見2012年四、34間隙 填隙 空位5公式見課本條件:第一:穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散 濃度不隨時(shí)間變化第二:非穩(wěn)態(tài)擴(kuò)散 D不隨濃度變化四 見2011年五 不同意。因?yàn)闊崃W(xué)第二定律說:不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產(chǎn)生其他影響或者不可逆熱力過程中熵的激增總是大于0。出現(xiàn)生物與空調(diào)制冷及晶體生長(zhǎng)一樣是局部熵減少,系統(tǒng)熵增加。生物生長(zhǎng)都要能量,消耗有序能或者低熵能源(如食物),產(chǎn)生無序能。六 1見北工大版材科基p542MgO:面心立方。O2-做面心立方堆積,Mg2+填入全部的八面體間隙(參考氯化鈉結(jié)構(gòu))Al2O3:密排六方(hcp)O2-做六方緊密堆積,Al3+填入2/3的八面體間隙3見武漢理工版材科基固相反應(yīng)部分七 見2011年八 不會(huì)九 石墨 金剛石 石墨烯 碳納米管 富勒烯等結(jié)構(gòu):二維薄膜狀結(jié)構(gòu)性質(zhì):高強(qiáng)度柔韌性,透明且吸光率高,導(dǎo)電性好應(yīng)用:1、代替硅制作處理器 2、新能源電池 3、感光元件石墨烯結(jié)構(gòu):一維管狀結(jié)構(gòu)性質(zhì):力學(xué)性能好,硬度高,導(dǎo)電導(dǎo)熱性好應(yīng)用:1、儲(chǔ)氫容器 2、制作高強(qiáng)度的復(fù)合材料 3、制成透明導(dǎo)電薄膜碳納米管版權(quán)所有 請(qǐng)不要外傳

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