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华东理工大学2018年考研真题：813材料科学基础

考试科目：813材料科学基础

适用专业：材料学

一、名词解释（共5题，每题4分，共20分）

（1）光电效应

（2）晶态结构与无定型结构

（3）弗伦克尔缺陷与肖特基缺陷

（4）均匀成核与非均匀成核

（5）本征扩散与非本征扩散

二、简答题（共2题，每题10分，共20分）

（1）列举一种铁电材料并简述其晶体结构特征以及铁电效应。

（2）试述微晶学说与无规则网络学说的主要观点。

三、分析与证明题（共2题，每题10分，共20分）

（1）半导体材料二氧化钛的非化学计量缺陷的浓度与周围气氛的性质、压力大小相关，如果增大周围气氛的分压，非化学计量化合物TiO_2-x的电导率将发生怎样的变化？增大还是减小？为什么？

（2）液-固相变过程在液相中形成边长为a的立方体晶核时，系统的自由焓ΔG将写成什么形式？求出立方体“临界核胚”的边长a*和临界核化自由焓ΔG*。与形成球形晶核（假设临界核坯半径为r_p，临界核化自由焓ΔG_p）相比较，哪一种形状核胚的临界核化自由焓更大，为什么？

四、计算题（共2题，每题20分，共40分）

（1）计算CaTiO₃晶体中O^2-的电价是否饱和？

（2）已知MgO多晶材料中Mg²⁺的本征扩散系数D_本征和非本征扩散系数D_非本征分别为：D_本征＝0.29exp(-486000/RT)cm²/s，D_非本征＝1.2×10^－5exp(-254500/RT)cm²/s。试求：

1)在Mg²⁺的lnD~1/T图中，由非本征扩散转变为本征扩散的转折温度；

2)欲使Mg²⁺在MgO中的扩散直至MgO熔点2800ºC时仍为非本征扩散，三价杂质离子的浓度范围是多少？

五、相图题（共1题，每题30分，共30分）

某学生进行PbO-TiO₂-ZrO₂系统试验，某日下午用高温炉熔融由PbO、TiO₂和ZrO₂配合均匀的混合料，到傍晚，配合料已呈完全熔融状态，正在按缓慢的速率冷却时，由于停电，高温炉在夜间自然冷却。第二天，该生由于好奇，将已冷却在高温炉中的试样作X射线衍射分析，结果他发现试样中只存在两种晶相：PbO和TiZrO₄，请你帮他解决以下问题：

（1）判断化合物TiZrO₄的性质？

（2）写出三元无变点E、P的性质和相平衡反应式？

（3）在图一上标出边界曲线的温降方向（转熔界线用双箭头）？

（4）在图一上绘制A-B二元系统的相图。

（5）停电时，结晶路程在该相图的何处终止？

（6）原始配料组成点可能在哪个副三角形内？标出组成点可能的区域，列出具有代表性的组成点，并分析其结晶路程？

注：图一为PbO-TiO₂-ZrO₂的假想三元相图，其中A：ZrO₂，B：TiO₂，C：PbO，S：TiZrO₄；图二是图一中富TiO₂部分的局部放大图；TiO₂的熔点高于TiZrO₄的熔点。

六、案例分析及应用题（共1题，共20分）

氧化铝瓷件需要被银，已知1000℃时γ(Al₂O₃S)＝1.00mN/m, γ(Ag，L)=0.92mN/m; γ(Ag，L / Al₂O₃S) =1.77mN/m,问液态银能否润湿氧化铝瓷件表面？可以用什么方法改善它们之间的润湿性，请提出具体的方法？