mooc无机材料科学基础_3期末答案(慕课2023完整答案)
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绪论单元测试
1、无机完整按材料结晶状态分类，材料玻璃制品属于（）。科学
A、基础单晶质材料
B、期末多晶质材料
C、答案答案非晶态材料
D、慕课准晶态材料
2、无机完整按材料尺寸分类，材料陶瓷纤维属于（）。科学
A、基础零维材料
B、期末一维材料
C、答案答案二维材料
D、慕课三维材料
3、无机完整不符合晶体的对称条件，但呈一定的周期性有序排列的类似于晶态的固体，属于（）。
A、单晶质材料
B、多晶质材料
C、非晶态材料
D、准晶态材料
4、由原子或分子远程无序排列的固体材料，属于（）。
A、单晶质材料
B、多晶质材料
C、非晶态材料
D、准晶态材料
5、下列选项中不属于材料科学与工程四要素的是（）。
A、合成与制备
B、材料复合
C、成分与结构
D、材料服役行为与寿命
6、材料按用途可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。
7、工程性的研究十分重要，材料的合成与制备就等同于工艺研究。
8、严格地说，结构材料也是一类功能材料，是属于力学功能型的一个大类。
9、复合材料是多相材料，既能保持原组成材料的重要特色，又通过复合效应、使各组分的性能互相补充。
10、按材料结晶状态分类。可分为单晶质材料、多晶质材料、非晶态材料、准晶态材料。
2.晶体结构缺陷
晶体结构缺陷单元测试
1、在晶格热振动时，一些能量足够大的原子离开平衡位置后，挤到晶格点的间隙中，形成间隙原子，而在原来位置上形成空位，这种缺陷称为（ ）。
A、取代式缺陷
B、弗伦克尔缺陷
C、肖特基缺陷
D、杂质缺陷
2、晶体产生肖特基缺陷时，晶体体积 , 晶体密度 。
A、变大，不变
B、不变，不变
C、不变，变小
D、变大，变小
3、非化学计量化合物Cd1+xO中存在(??) 型晶格缺陷
A、阴离子空位
B、阳离子空位
C、阴离子填隙
D、阳离子填隙
4、非化学计量化合物TiO2-x，由于在组成上偏离化学计量而产生的晶体缺陷是（ ）型
A、阴离子空位
B、阳离子空位
C、阴离子填隙
D、阳离子填隙
5、在书写晶体结构缺陷符号时，上标 ''表示带________个电荷。
A、-1
B、-2
C、+1
D、+2
6、点缺陷根据其对理想晶格偏离的几何位置及成分可以分为________类
A、3
B、2
C、1
D、4
7、在书写晶体结构缺陷符号时，大写V表示_____。
A、间隙原子
B、空位
C、置换原子
D、电子空穴
8、TiO2-x当环境中氧分压力减小或者在还原性气氛中，则其电导率与氧分压的________次方成反比。
A、1/5
B、1/6
C、1/4
D、1/3
9、只要在0K以上晶体中就可能存在着点缺陷。
10、一般说离子晶体中正、负离子半径相差不大时，弗伦克尔缺陷是主要的；两种离子半径相差大时，肖特基缺陷是主要的。
11、热缺陷的浓度与温度有关，而杂质缺陷的浓度与温度无关，只决定于溶解度和掺杂量。
12、非化学计量化合物结构缺陷也是一种杂质缺陷。
3.固溶体
固溶体单元测试
1、生成固溶体时，在固溶限度以内固溶体是________相。
A、1
B、2
C、3
D、4
2、对于置换型固溶体仅从离子尺寸考虑，当Δ=(r1-r2)/r1<15%时，生成________。
A、化合物
B、连续固溶体
C、有限固溶体
D、不生成固溶体
3、对于金属材料，设D为实验测定密度值，D0为计算的理论密度，若D < D0，则固溶体为（）。
A、缺位型
B、填隙型
C、不生成
D、置换型
4、向 MgO、沸石、金红石和萤石中，加入同样的外来杂质原子，可以推测形成间隙型固溶体的固溶度大小的顺序将是( )。
A、沸石、金红石、MgO、萤石
B、金红石、沸石、萤石、MgO
C、金红石、MgO、沸石、萤石
D、沸石、萤石、金红石、MgO
5、氧化铝和氧化铬正离子半径分别为0.36和0.40，则二者形成固溶体的类型最有可能是（）
A、置换型固溶体
B、间隙型固溶体
C、有限固溶体
D、不生成固溶体
6、对于无机化合物，当Δ=(r1-r2)/r1<15%、晶体结构类型相同、电价相等，则生成（）。
A、化合物
B、有限固溶体
C、连续固溶体
D、不生成固溶体
7、Si3N4与A12O3高温条件下可以形成Sialon( )，是性能优良的高温结构材料
A、化合物
B、混合物
C、固溶体
D、连续固溶体
8、间隙型固溶体和不等价化合物之间形成的置换型固溶体不可能是连续固溶体。
9、由于发生不等价置换，必然在晶体结构中产生“组分缺陷”， 组分缺陷的浓度主要取决于温度。
10、形成置换固溶体的元素之间能无限互溶，形成间隙固溶体的元素之间只能有限互溶。
11、固溶体是在固态条件下，一种物质以原子尺寸溶解在另一种物质中形成的单相均匀的固体。
12、由于不等价离子的掺杂结果，必然会在晶体结构中产生“组分缺陷”，组分缺陷的浓度主要取决于：掺杂量和固溶度。
13、当高价离子置换低价离子形成置换固溶体时，可能会产生阳离子空位或者阴离子间隙；当低价离子置换高价离子形成置换固溶体时，可能会产生阴离子空位或者阳离子间隙。
4. 熔体和非晶态固体
熔体和非晶态固体单元测验
1、一种玻璃的组成为 7.8mol% CaO，6.0mol% Al2O3，86.2mol% SiO2，此玻璃中的Al3+ 可视为网络（ ）
A、变性离子
B、形成离子
C、即是变性离子，又是形成离子
D、即不是变性离子，又不是形成离子
2、可以根据 3T 曲线求出熔体的临界冷却速率。熔体的临界冷却速率越小，就（ ）形成玻璃。
A、越难
B、越容易
C、很快
D、缓慢
3、硅酸盐熔体中各级聚合物的浓度受（ ）因素的影响。
A、温度
B、组成
C、时间
D、以上都是
4、玻璃结构参数中的Z一般是已知的，问硼酸盐玻璃的Z=（ ）。
A、2
B、3
C、4
D、5
5、不同氧化物的熔点和玻璃转变温度的比值接近（ ）时易形成玻璃。
A、3/2
B、2/3
C、1/2
D、1/3
6、下列氧化物中，属于网络变性体的有（ ）。
A、Na2O
B、Al2O3
C、CaO
D、B2O3
7、硅酸盐熔体中存在的物质有（ ）。
A、低聚物
B、高聚物
C、三维碎片
D、游离碱
E、吸附物
8、由结晶化学观点可知，具有极性共价键的氧化物容易形成玻璃。
9、如果把氧化硼熔体和氧化硅熔体混合，则系统的表面张力取决于两种熔体表面张力的平均值。
10、根据无规则网络学说，钠硅玻璃中，钠离子在网络空隙中统计分布。
5.相平衡
第五章相平衡单元测试
1、C2S有α.α’.β.γ之间的复杂晶型转变，其中是水硬性矿物的晶型为（）。
A、α-C2S
B、α’ -C2S
C、β-C2S
D、γ-C2S
2、在CaO—Al2O3—SiO2系相图中，有低共熔点8个.双升点7个.鞍形点9个，按相平衡规律该系统最多可划分成（ ）分三角形。
A、8个
B、7个
C、9个
D、15个
3、为了获得致密的硅砖制品，我们希望硅砖制品中（ ）含量越多越好。
A、鳞石英
B、方石英
C、α-石英
D、β-石英
4、硅砖生产中可以采用（ ）作矿化剂，而不会严重影响其耐火度。
A、CaO
B、Al2O3
C、MgO
D、Na2O
5、分析三元相图时，可以利用（）确定结晶产物和结晶终点。
A、连线规则
B、切线规则
C、重心规则
D、三角形规则
6、介稳态的出现一定是不利的，我们需要创造条件，如快速冷却、掺加杂质等，避免介稳态的出现。
7、相图仅指出在一定条件下体系所处的平衡状态，即其中所包含的相数，各相的形态.组成和数量，而不管达到这个平衡状态所需要的时间。
8、二元系统中液相量随温度的变化取决于液相线的形状，液相线越陡峭，液相量随温度升高增加的越多。
9、一个三元组成点愈靠近某一角顶，该角顶所代表的组分含量越低。
10、等含量规则和定比例规则对不等边浓度三角形是不适用的。
6. 扩散
第六章扩散单元测试
1、固体质点扩散的推动力是（）
A、浓度梯度
B、温度梯度
C、化学位梯度
D、能量差
2、表面扩散活化能Qs，界面扩散活化能Qg，晶格扩散活化能Qb，下列关系中正确的是（）
A、Qs﹥Qg﹥Qb
B、Qs﹥Qb﹥Qg
C、Qb﹥Qg﹥Qs
D、Qg﹥Qb﹥Qs
3、在质点迁移的空位机构中，当温度较高时以（ ）为主。
A、非本征扩散
B、本征扩散
C、非化学计量空位扩散
D、不稳定扩散
4、不同扩散机制下的扩散系数都可以用D＝D0exp(－Q /RT) 来表示，以下Q值正确的是（ ）。
A、空位机制下，Q＝Hm+ Hf / 2
B、本征扩散下，Q＝Hm
C、间隙机制下，Q=Hm
D、非本征扩散下，Q＝Hm+ Hf / 2
5、下列关于逆扩散描述错误的是（）
A、玻璃分相属于一种逆扩散
B、晶界的内吸附属于一种逆扩散
C、逆扩散使溶质浓度趋于均匀化
D、逆扩散容易产生偏聚或分相
6、对扩散系数D0的影响因素主要是温度及扩散激活能。（ ）
7、菲克定律是从宏观统计的角度，定量描述了质点的扩散行为。（ ）
8、逆扩散的推动力是浓度梯度。（ ）
9、在离子晶体中，阴离子的扩散系数一般都小于阳离子的扩散系数。（ ）
10、在低温时，一般固体材料中发生的扩散是本征扩散。（ ）
7. 固相反应
第七章固相反应单元测试
1、固相反应一般包括了相界面上的反应和（）两个过程。
A、结晶
B、熔融
C、升华
D、物质迁移
2、杨德尔方程只能用于固相反应初期，即反应转化率小于（）的情况。
A、0.1
B、0.3
C、0.5
D、0.7
3、对于金斯特林格方程适用情况，下列说法正确的是（）。
A、转化率仅仅小于0.1
B、转化率仅仅小于0.3
C、转化率约0.7以下时
D、整个固相反应过程
4、杨德尔方程是以（）为基础，推导出抛物线速率方程的基础上，通过等径球粒继续推导出来的。
A、平板模型
B、球型模型
C、双球模型
D、立方体模型
5、固相反应动力学实验过程中，为了验证杨德尔方程的正确性，下列四个选项中，（）并不是实验所需设备。
A、万分之一天平
B、管式炉
C、温度控制仪
D、搅拌器
6、由扩散和化学反应构成的固相反应历程其整体反应速度的倒数为扩散最大速率倒数和化学反应最大速率倒数之和。
7、物质在相转变温度附近质点可动性显著增大。晶格松解、结构内部缺陷增多，故而反应和扩散能力增加，有利于固相反应的进行。
8、颗粒尺寸越小，反应体现比表面积越大，反应界面和扩散截面也相应增加，因此反应速率增大。
9、压力增大有利于固相反应的进行。
10、用氧化铝和氧化钴生成钴铝尖晶石的反应中，采用死烧Al2O3而不是轻烧的Al2O3作原料，其反应速度可相差近十倍。
8. 相变
相变单元测试
1、均匀成核时，成核位垒是新相界面能量的（ ）
A、1/2
B、1.3
C、1/4
D、1/5
2、若某一体系进行二级相变，则在相变温度下两相的（ ）
A、自由焓相等，体积不相等
B、自由焓不相等，体积相等
C、自由焓和体积均相等
D、自由焓和体积均不相等
3、对于吸热的相变过程，要使相变过程能自发进行，则必须（ ）
A、过热
B、过冷
C、过饱和
D、在相平衡温度保温
4、玻璃发生成核-长大型分相时，是由（ ）的浓度起伏开始发生相变的
A、程度大，范围小
B、程度小，范围小
C、程度大，范围大
D、以上均不正确
5、在相图中如果分相区在液相线之下，则这种分相是（）
A、稳定分相
B、介稳分相
C、成核-长大分相
D、旋节分相
6、下列选项中属于马氏体相变的特征的是（ ）
A、相变后存在习性平面
B、属扩散型相变
C、新相与母相间有严格的取向关系
D、在一个温度范围内进行
E、速度快
F、属无扩散型相变
7、关于成核-长大型分相，下列说法正确的有（ ）
A、需要克服能量势垒
B、第二相分离成孤立的球形颗粒
C、质点发生正扩散
D、分相开始有界面突变
8、实际材料的相变不可能既具有居里点又具有相变潜热。
9、存在过冷度一定可以发生析晶。
10、在系统中加入适当的核化剂，可以降低析晶的成核位垒。
9. 烧结
第八章烧结单元测试
1、下列不属于烧结推动力的是（ ）
A、能量差
B、压力差
C、空位浓度差
D、温度差
2、下列过程中，（ ）不产生致密化过程。
A、蒸发-凝聚
B、体积扩散
C、晶格扩散
D、粘性流动
3、固相烧结中，少量的外加剂能起到促进烧结的作用。在氧化铝烧结过程中，常常加入MgO来促进烧结，MgO的作用机理是（ ）
A、MgO与Al2O3形成固溶体
B、MgO与Al2O3形成液相
C、MgO与Al2O3形成化合物
D、MgO阻止Al2O3发生多晶转变
4、从实现致密化目的考虑，晶界在遇到夹杂物时应如何移动？（ ）
A、Vb=0
B、Vb=Vp
C、Vb＞Vp
D、Vb＜Vp
5、关于二次再结晶，下列说法不正确的是（ ）
A、二次再结晶是个别晶粒异常生长的结果
B、二次再结晶的大晶粒的界面上有应力存在
C、二次再结晶的推动力是表面能差
D、起始粉料越细，发生二次再结晶的程度越小
6、烧结是一个包含了多种物理和化学变化的过程。（ ）
7、在高温下依靠塑性流动而致密化是大多数硅酸盐材料烧结的主要传质过程。（ ）
8、二次再结晶对坯体致密化有利。（ ）
9、扩散传质中压应力区空位浓度＜无应力区空位浓度＜张应力区空位浓度。（ ）
10、晶粒长大源于小晶粒的相互粘结。（ ）
无机材料科学基础结业考试
无机材料科学基础
1、当SiO2含量比较高时，碱金属氧化物降低熔体粘度的能力是 。
A、Li2O>Na2O>K2O
B、K2O>Na2O>Li2O
C、Na2O>Li2O>K2O
D、K2O>Li2O>Na2O
2、离子型化合物中，Ds、Dg、Db分别为表面扩散系数、晶界扩散系数和晶格扩散系数，一般规律是 。
A、Ds>Dg>Db
B、Ds>Dg>Db
C、Db >Dg> Ds
D、Db>Ds>Dg
3、今有原料Mg（OH）2、MgO、γ-Al2O3、α-Al2O3用于合成镁铝尖晶石，从提高反应速率的角度出发，选择
A、Mg（OH）2和γ-Al2O3
B、Mg（OH）2和α-Al2O3
C、MgO和γ-Al2O3
D、MgO和α-Al2O3
4、在烧结过程中，只改变气孔形状而不引起坯体收缩的传质方式是 。
A、扩散传质
B、蒸发－凝聚传质
C、流动传质
D、溶解－沉淀传质
5、二元凝聚系统的相律为 。
A、F=1-P
B、F=2-P
C、F=3-P
D、F=4-P
6、从热力学的角度讨论玻璃分相，把分相区域推算出来是依据 。
A、过冷度－成核速率曲线
B、过冷度－自由焓曲线
C、温度－时间－转变曲线
D、自由焓－组成曲线
7、ZrO2加入Al2O3增韧，固熔体化学式 。
A、Al2-2xZrxO3
B、Al2-xZr3x/4O3
C、Al2-xZr2x/3O3
D、Al2-2xZrx/3O3
8、在氧化气氛下，FeO形成非化学计量化合物，铁空位浓度与氧分压关系为 。 A 1/6 B -1/6 C 1/4 D -1/4
A、1/6
B、-1/6
C、1/4
D、-1/4
9、结晶相变过程，形成临界半径大小的新相，需物系做功，其值等于新界面能的 。
A、2/3
B、1/3
C、1/2
D、1/4
10、2Na2O·CaO·Al2O3·2SiO2的玻璃中，结构参数Y为 。
A、2.25
B、2.5
C、3
D、3.5
11、硅酸盐熔体中聚合物种类，数量与熔体组成（O/Si）有关，O/Si比值增大，则熔体中的 。
A、高聚体数量增多
B、高聚体数量减少
C、高聚体数量不变
D、低聚体数量不变
12、在CaO—Al2O3—SiO2系相图中，有低共熔点8个、双升点7个、鞍形点9个，按相平衡规律该系统最多可划分成 分三角形。
A、8个
B、7个
C、9个
D、15个
13、根据开尔文公式的结论，a平面蒸气压，b凸面蒸气压和c凹面蒸气压三者的大小关系由大到小为 。
A、a>b>c
B、b>a>c
C、c>b>a
D、c>a>b
14、某晶体材料的扩散系数lnD与1/T关系曲线在不同温度区间出现了不同斜率的直线，这主要是由于 所致。
A、扩散系数不同
B、扩散活化能不同
C、扩散机构改变
D、扩散温度不同
15、熔体析晶遵循形核－长大机理，I、U 曲线峰值大小及位置直接影响析晶过程及制品性质，当I－U重叠面积大且过冷度大时，容易得到 。
A、不能析晶，得到玻璃
B、晶粒少、尺寸大的粗晶
C、晶粒多、尺寸小的细晶
D、晶粒多，尺寸大的粗晶
16、Fick第二定律仅适用于稳态扩散过程。
17、在硅酸盐熔体中，当以低聚物为主时，体系的粘度低、析晶能力大。
18、浓度梯度是扩散的推动力，物质总是从高浓度处向低浓度处扩散。
19、一般来说，晶界是气孔通向烧结体外的主要扩散通道。
20、固溶体是一种溶解了杂质组份的非晶态固体。
21、液相析晶过程中过冷度的大小会影响材料的显微结构。
22、晶胚的临界半径rk随着ΔT的增大而减小，相变愈易进行。
23、一般来说二次再结晶对材料的性能有利。
24、液－液相变的不稳分解过程不存在位垒。
25、在烧结后期，提高温度总是可以促进气孔的排除。
26、热缺陷的浓度与温度有关，而杂质缺陷的浓度与温度无关，只决定于溶解度和掺杂量。
27、间隙型固溶体和不等价化合物之间形成的置换型固溶体不可能是连续固溶体。
28、玻璃中，结构参数Y增大时网络紧密，强度增大，粘度增大，膨胀系数增大。
29、从浓度三角形某角顶引出的射线上的各点，其组成中另外二个组分的含量不变。
30、杨德尔方程只能在转化率较小时才适用，金斯特林格方程则适用整个固相反应过程。
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中国大学无机材料科学基础_3
第一部分：晶体结构
晶体是由无机材料中的原子或离子按照一定方式排列而成的，具有规则的几何结构。了解晶体的结构对于研究无机材料的物理和化学性质非常重要。
晶体结构按照原子排列方式可以分为三类：简单晶格、面心立方晶格和体心立方晶格。其中，面心立方晶格和体心立方晶格是最常见的晶体结构。
面心立方晶格
面心立方晶格是指，在晶体中每个原子周围有12个最近邻原子，这些原子位于正方体的六个面上的中心和正方体的八个顶点处。
最典型的面心立方晶格是铜和银。铜原子的最近邻原子为12个，其中六个在它所处的平面上，三个在上面的平面上，另外三个在下面的平面上。
体心立方晶格
体心立方晶格是指，在晶体中每个原子周围有8个最近邻原子，这些原子位于正方体的8个顶点处。
最典型的体心立方晶格是钠、铁和铬。钠原子的最近邻原子为8个，其中6个在它所处的平面上，2个在相邻平面上。
第二部分：晶体缺陷
在晶体的生长和制备过程中，可能发生各种缺陷，例如晶格点缺陷、晶界和位错。这些缺陷会对晶体的物理和化学性质产生重要影响。
晶格点缺陷
在晶体中，存在一些原子无法找到对齐的晶格位置，或者某些晶格位置上缺少原子。这些缺陷称为晶格点缺陷。
晶格点缺陷可以分为点缺陷和区域性缺陷两类。点缺陷包括空位、自间隙原子、空间反位、固溶体和杂质 atom。区域性缺陷包括层错、穿越错和位相错。
晶界
晶界是两个晶体颗粒相遇时的交界面，是晶体中的缺陷之一。晶界是晶体中原子排列的不连续性，因而会对晶体的热学、电学、机械和化学性质产生影响。
位错
位错是指晶体中的某一层原子出现位移，使得晶体中存在原子排列的不连续性。位错是晶体中的缺陷之一，会对晶体的热学、电学、机械和化学性质产生影响。
第三部分：无机材料的合成和性质
无机材料的合成和性质研究是无机材料科学的核心内容之一，包括无机材料的制备方法、物理和化学性质的研究以及应用等方面。
制备方法
无机材料的制备方法主要包括化学合成法、气相合成法、固相合成法、溶胶-凝胶法、水热合成法等。
物理和化学性质的研究
无机材料的物理和化学性质研究主要包括结构、热学性质、力学性质、光学性质、化学反应等方面。例如，各种无机材料的晶体结构和晶体缺陷对其物理和化学性质都会产生重要影响。
应用
无机材料广泛应用于电子、光电、光学、纳米技术等领域。例如，二氧化钛是一种重要的光催化剂，可以广泛应用于环保领域；氧化铝和氧化硅都是重要的电子材料，可以广泛应用于半导体、集成电路等领域。
结语
无机材料科学是一门涉及多学科的研究领域，其研究内容广泛，涉及到晶体结构及其缺陷、无机材料的制备、物理和化学性质以及应用等多个方面。未来的研究将在多学科交叉的基础上不断深化，为推动人类社会的发展做出更大的贡献。
