中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)材科基答案.docx

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1、自主整理資料 qq877466156中國科學(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、單項選擇題1、C *玻璃淬火時表面降溫快先定型，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諧振動引起的不對稱力使質(zhì)點平衡位置移動，質(zhì)點平均距離增大，簡諧振動不引起體積膨脹。（詳見清物p97）5、B6、B *常見物質(zhì)硬度比較：金剛石SiCAl2O3SiO2。7、B 8、A9、B10、B *熱導(dǎo)率受化學(xué)組成

2、等因素的影響，質(zhì)點原子質(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。2

3、0、B二、三、 （1） X 射線衍射實驗，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 V0 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， 由于Al2O3中的原子加入到TiO2， 使TiO2得晶體結(jié)構(gòu)遭到破壞

4、， 晶格內(nèi)發(fā)生點陣畸變，導(dǎo)致體系能量增大，穩(wěn)定性降低，熔點降低。（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。（3）Al2O3 *由Mul的化學(xué)式Al6Si2O13得，其中Al2O3與SiO2的比為3:2，故Mul成分點與Al2O3和SiO2點的距離比為2:3，(成分點距哪點越近，那個點代表的成分就越多)。七、（1）根據(jù)Griffith微裂紋理論，實際材料中存在微裂紋，當(dāng)受到應(yīng)力時，這些微裂紋處會產(chǎn)生應(yīng)力集中導(dǎo)致裂紋擴展，因而

5、材料斷裂強要低于理論斷裂強度。 （2）強度提高措施：微晶，提高密度和純度，對材料預(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)

6、基礎(chǔ)）一、判斷題1、F *人工制備的準(zhǔn)晶體有五次對稱軸。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：晶體的一部分相對于另一部分發(fā)生的平移滑動。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，那么在Y軸方向?qū)a(chǎn)生一電場，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作可逆轉(zhuǎn)動的晶體。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)磁化強度，電子磁距是同向排列，在不同晶格中，電子磁距反

7、向排列，兩個子晶格中自發(fā)磁化強度大小相同，方向相反，整個晶體磁化率接近于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

8、mol，CaOZrO2CaZr+Oo+Vo x mol x mol 2、*作點陣示意圖即找出整個結(jié)構(gòu)中占據(jù)相同位置且具有相同環(huán)境的點。（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)稱為相變增韌。（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)裂尖擴展到顆粒上時， 這種壓應(yīng)力對裂尖的擴展也有阻礙作用。5、要點一： Co1-xO 中 Co 的擴散為空位機制，Co1-xO中Co空位缺陷濃度VCo 越高

9、， Co 的擴散系數(shù)越大。要點二：根據(jù)Co1-xO的非化學(xué)計量缺陷反應(yīng)12O2g=Oo+VCo+2hK=OoVCoh2pO21/2Oo基本為常數(shù)（*因為量比較大所以反應(yīng)對它的影響?。钟呻娭行詶l件VCo=2h。于是VCopO21/6要點三： 所以， Co1XO 中 Co 的擴散系數(shù) D 隨氣氛氧分壓得升高而增大。6、要點一： 在無其他應(yīng)力場影響的條件， 物質(zhì)擴散的驅(qū)動力是化學(xué)位（ 或化學(xué)勢） 梯度， 即物質(zhì)擴散總沿著化學(xué)位降低的方向進行。要點二：假定物質(zhì)i沿 x方向擴散，x除 i的濃度為 Ci，則 i沿 x方向的擴散通量，Ji=-CiBiix式中Bi為物質(zhì) i 的遷移率， 即單位擴散驅(qū)動力作

10、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)勢梯度。要點三： 物質(zhì) i 的化學(xué)勢：i=i0+RTlnai=i0+RTln(iCi) 所以，Ji=-BiRTlnixCi-BiRTCix=-BiRT(1+lnilnCi)Cix要點四： 所以， 當(dāng)(1+lnilnCi)0時，發(fā)生下坡擴散；當(dāng)(1+lnilnCi)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、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

11、應(yīng)：某些晶體材料按所施加的機械應(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)擴散）4、點陣能：在0K時，將互相遠(yuǎn)離的氣態(tài)正、負(fù)離子結(jié)合成1mol離子晶體時所放出的能量。點陣能也稱為晶格能。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】：空位機制、間隙機制和填隙機制中的任何2種均可?！?】立方；【4】面心立方；【5】-【8】：（000）（12 12 0）（12 0 12）（0 12 12），【9】-【12

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）；測量電阻-溫度曲線以驗證零電阻效應(yīng)（5分），測量磁化率-溫度曲線以證明Meissner效應(yīng)（5分）。4、（畫出每個晶面給 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

13、，才能夠穩(wěn)定存在。（2）PbO2的相對密度大，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 V0 Pb12O19（3）不可以，當(dāng)PbO2與Pb3O4共加熱時，會生成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

14、: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

15、。（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Na和4個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。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，增加了鍵的共價性，隨著離子極化的加強，離子鍵也向共價鍵過渡。一般晶體共價成分增加時溶

16、解度降低，如：AgFAgClAgBrAgI。5.T *金屬鍵無飽合性。三、解：立方晶系，立方體心1個，2個r=34a=2.27A=2MNaa3=0.899gcm3體心立方（A2），h+k+l=奇數(shù)時消光，因此前3條譜線的衍射指標(biāo)為110，200，211。*對于面心立方（A1）結(jié)構(gòu)，hkl全為奇或全為偶時消光。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/r15% 無限固溶體15%r/r30% 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為無限固溶對應(yīng)勻晶相圖a，MgO-CaO為有

17、限固溶對應(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：MgONiOCaO，判斷每個相圖中左右端點的物質(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）：TT1，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）；T2TT1，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）；TT2，液相L;T=T3，結(jié)晶開始，開始生成固溶體（1分）

18、；T3TT4，結(jié)晶過程不斷進行（1分），Tc（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，在磁場下顯示強磁性且當(dāng)外磁場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)既具有波動特征也具有粒子特征的現(xiàn)象叫波粒二象性。5、應(yīng)變對應(yīng)力的延時性響應(yīng)，即應(yīng)變落后于應(yīng)力非彈性的現(xiàn)象。八、（15分）

19、晶體中只有導(dǎo)帶中的電子或價帶頂部的空穴才能參與導(dǎo)電本征半導(dǎo)體的價帶和導(dǎo)帶之間隔著一個禁帶，在絕對零度下，無外界能量，價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，而且在價帶中出現(xiàn)了電子留下的空穴。在外電場的作用下，導(dǎo)帶中的電子和價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)體硅中摻入三價元素，可得到P型半導(dǎo)體，這類元素有三個價電子，與硅形成共價鍵就少了一個電子，或者說出現(xiàn)了受主能級。此能級距價帶很近，能容納有價帶 激發(fā)上來的電子，在夾帶中留下了空穴。因此，價帶中的電子易被激發(fā)到受主

20、能級。在外電場的作用下，價帶的空穴導(dǎo)電和本征導(dǎo)電機制形成P型半導(dǎo)體的電導(dǎo)。（MgO、NiO）舉出至少1例材料實例。=中國科學(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 臨界電場強度 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

21、單質(zhì)生成1mol物質(zhì)時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，水是固體狀態(tài)，大概為相圖中O點位置，零下20度時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。）（3）既要受到低溫的折磨又要受到高壓的沖擊，可能會引發(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,

22、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改變，自己要多注意細(xì)節(jié)的積累。紅 黃 紫 xl中國科學(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，裂紋生長才能進行。6、F7、T8、F *莫氏硬度是通

23、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：晶體的一部分相對于另一部分發(fā)生的平移滑動。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，那么在 Y 軸方向?qū)a(chǎn)生一 電場，這一現(xiàn)象稱為霍爾效應(yīng)。3、介點強度：介電強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作可逆轉(zhuǎn)動的晶體。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 化強度，電子磁距是同向排列，在不同晶格中，電子磁距

24、反向排列，大小相同，使整個晶體的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，沿磁場方向發(fā)生長度的縮短的現(xiàn)象。賽（西）貝克：溫差電 應(yīng)用：測溫度，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)兩個接點溫度不同時，回路中產(chǎn)生的電勢使熱能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿囊环N現(xiàn)象。*注意相關(guān)的概念三 簡述題1*見清華版材料物理性能p22磁光效應(yīng)是指強磁場對光和物質(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)擴散 濃度不隨時間變化第二：非穩(wěn)態(tài)擴散 D不隨濃度變化四

25、 見2011年五 不同意。因為熱力學(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)制冷及晶體生長一樣是局部熵減少，系統(tǒng)熵增加。生物生長都要能量，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、儲氫容器 2、制作高強度的復(fù)合材料 3、制成透明導(dǎo)電薄膜碳納米管版權(quán)所有 請不要外傳