材料导论复习重点励杭泉版

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简答题

1.晶粒细化为什么可以提高金属强度和韧性?

晶界是位错运动的障碍,因而晶粒越细小,晶界的总面积越大,位错的运动越困难,材料的强度也就越高,细晶强化是指通过细化晶粒来提高金属的强度。多晶体的强度高于单晶体,晶粒越细,强度越高。此外晶粒细化还能使金属的韧性和塑性提高。晶粒越细,单位体积中晶粒越多,变形时同样是变形量,便可以分散到更多的晶粒中,产生较均匀的变形而不改造成局部应力集中,引起裂纹的过早产生和发展

2.具有什么的化合物能够结晶,讨论影响聚合物结晶度的因素?

一切结构规整的聚合物分子链在适当条件小都可以结晶,但结晶度的高低则取决于分子链规整的程度以及外部条件。化学规整性是指链的化学结构和构造的规整性。从组成的角度看应该为均聚物链,如果是共聚连就不够规整,从几何的角度看应是线性链,有支化就不能算是规整。立构规整性是指构型的规整性。全同立构与间同立构的分子链具有规整性。

3.冷等静压成型的特点

可以比较方便的提高成型压力,因胚体各向受力均匀,密度高而均匀,烧成缩水小。所以不易变形,模具制作方便,寿命长,成本低,可以少用或不用粘黏剂。可生产形状复杂,大件,细长的型胚。成型质量高。

4.碳纤维与石墨纤维的区别?二者之间的联系?

两者没有严格的分界线,区别仅在于碳化程度及石墨化程度的高低。碳含量在92%~95%之间,模量在344GPA以下的为碳纤维,碳含量在99%以上,模量在344GPA以上的为石墨纤维。在1300左右热解的为碳纤维,在1900以上热解的为石墨纤维。

特点:碳纤维有优异的扛蠕变和耐疲劳性能,并有突出的热稳定性。不存在内应力,不需退火。缺点:抗氧化性较差。脆性,对应变敏感,耐冲击性差。

5.天然橡胶的优缺点各有哪些?

优点:具有良好的综合性能,包括良好的弹性,较高的机械强度,耐屈挠,疲劳性能,多次形变发热低,良好气密性,防水性和可恢复原有弹性。缺点:因含不饱和双键,所以化学性质活泼,易进行加成、取代、氧化、交联等反应,易老化,发生降解和交联,易老化。

6.硬度的特点,适用范围

布氏:用较大直径的压头和压力,因而压痕面积大,能反应出较大范围内材料各组成成份间的综合平均性能,特别试用于像灰铸铁,轴承合金这样具有粗大组成成份的材料硬度

维氏:精度比布氏高,低于HB300内,硬度基本相等。采用金刚石压头,可不受被测材料限制,可测任何材料,缺点是压痕过小,肉眼难以分别,表面必须打光,且测定时间长

洛氏:以压痕深度来测定,较快速。适用与薄层材料。

7.如何用反应烧结法制取SiC?

将碳化硅与碳粉的粉末混合物制成所需形状,然后在高温下与硅的蒸汽或硅的熔体作用。碳与硅反应生成碳化硅,将原有的碳化硅颗粒融合起来。过剩的硅渗透到颗粒的每一个隙缝,最后形成无孔隙的复合材料。

8.硫化的作用

橡胶与硫磺作用的过程叫硫化。加入硫磺后,在临近分子链的双链间形成硫链,使材料发生了交联。交联将聚异戊二烯分子链连在一起,提高了强度,同时控制了分子链间的移滑,产生了巨大的弹性,同时降低了双键的数量,提高了抗氧化性能。

9.高压聚乙烯(低密度聚乙烯)和低压聚乙烯(高密度聚乙烯)的区分(结构、性能特点)

高密度聚乙烯基本上为线形分子,结晶度高,熔点为180℃;低密度聚乙烯的分子链有较高的支化度,结晶度低,熔点只有110℃。低密度聚乙烯适用于薄膜,纸张的涂层,导线包覆等非结构应用,高密度聚乙烯则应用于注射制品,容器,地下管线等。优点:价格低廉,优异的耐腐蚀性,不惧怕任何酸、碱及有机溶剂。缺点:强度与耐热性较低。

10.热塑性塑料与热固性塑料的区别

热塑性塑料:由线形长链分子组成,加热到某一温度(或为玻璃化温度或为熔点)时就发生流动,可以反复加工成型。热塑性塑料可以是结晶性的也可以是非结晶性的。

热固性塑料:加热后即发生固化的材料(有些热固性塑料在室温就能与固化剂发生作用而固化)固化后分子形成三维的交联网络,不能再次成型加工,无法回收利用。热固性塑料是非结晶的。

填空题,名词解释(重点)

1.材料环:原材料制取→预加工→工程化→生产制品→服务器→丢弃回收

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2.钢铁要从铁铁矿石中冶炼铝通过电解铝凡土得到

3.维修是服役期内的补充制造过程

4.黑色金属:铸铁、钢与其它一些铁合金;主要有色金属包括铝、铜、镍、镁、钛和

5.聚合物可以分成三类:热塑性塑料、热固性塑料、弹性体

6.周期变化的应力称动态应力。一种为重复应力:应力从零变到某一值,再回到零;

一种是交变应力:应力从拉伸变为压缩,再从压缩变为拉伸。

7.蠕变是材料在恒定应力下随时间缓慢塑性变形的过程

8.热导率是热能在材料内部流动能力的度量。

9.形成聚合物的聚合反应:连锁聚合、逐步聚合。连锁聚合中最主要的是加成聚合;

逐步聚合中最普遍的是缩聚聚合。

10.ABS:丙烯腈、丁二烯与苯乙烯的三元聚合物。

11.氟塑料:聚烯烃上的氢原子部分地或全部为氟原子所取代就成为氟塑料。举例:聚

四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚氟乙烯

12.尼龙:学名是聚酰胺,是具有酰胺基团(CONH)的聚合物的统称。

13.SBS:线形或星形的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。

14.高性能类热固性树脂基可分三类:中温型、高温型、中温高强型。中温型的代表是酚

醛。

15.树脂基复合材料的加工:模面成型;模压成型;真空成型;挤压成型;缠绕成型;

纤维编制

16.碳碳复合材料:基体是碳,用碳纤维增强的复合材料

17.热冲击:材料因温度急剧变化而产生过大热应力的现象。TSI:抗热冲击指数

18.氧化铝是在铝矾土的加热过程中制得的。Al2O3?3H2O(或Al2O3?H2O)+NaOH→(浸

出/分解)NaAl(OH)4+赤泥→(晶种分解/蒸发、苛化)Al2(OH)3→(煅烧)Al2O3。

19.氮化硼的电子结构与碳相似,晶体有两种变体,一种类似于石墨(六方体),一种类

似于金刚石(立方体)。立方氮化硼的密度和硬度高得多,用六方氮化硼在高温高压下制得。

20.陶瓷材料的三个主要增韧途径:复合、预应力、相转变法。

21.晶体的缺陷:点缺陷、线缺陷、面缺陷

22.不锈钢是铁、铬与其他元素的合金。铬含量大于10.5%;合金必须具有纯性

23.钛,“梦幻金属”;耐腐蚀性、高比强度、优异的高温性能。

24.铝合金的三大优点:1.质量轻,比强度高;2.高的热导率与电导率;3.耐腐蚀性(可

与氧气迅速生成保护膜)4.良好的焊接性,高反射率,易加工成型。缺点:疲劳极限不高,会在低应力下疲劳破坏;硬度低,容易磨损;熔点低,不能在高温下工作。

附:其他名词解释

1.传统材料:指那些成熟且工业中已批量生产并大量应用的材料。

2.先进材料:指那些已在发展,且具有优异性能和应用前景的一类材料。

3.聚合物:一种或几种简单低分子化合物经聚合而组成的分子量很大的化合物。

10复合材料:将不同性质的材料组分分优化组合而成的材料。

11.金属基三大类:颗粒增强型、纤维增强型、板状复合材料。

12.HB适用范围:采用较大直径的压头和压力因而压痕面积大,能反映出较大范围内材料各组分组成的综合平均性能,特别适用于像灰铸铁和轴承合金这样具有较大组成像的材料硬度。

13.维氏硬度的特点和应用:由于采用的是金刚石材料,因此维氏硬度法测量范围较宽,测定精度较布氏高,缺点是压痕过小,表面必须打光,测试时间较长。

14.肖氏硬度又叫回跳硬度,其测定原理是指将一定量得具有金刚石圆头或铜球的标准冲头。范围:主要用于检验轧辊的质量和一些大型工件如:机床,导轨。曲轴等的硬度。

15.努氏:在同样压力下压痕比维氏小,适用于测定极薄层材料,丝带等细长见件及硬而脆的材料。

16.聚合物复合材料:1.比强度和比模量高,比强度是抗拉强度与密度之比。2.抗疲劳性好。

3.减振性能好。

4.高温性能好。

17.冷等静压成型的特点:可以比较方便的提高成型压力由于坯体各向压力均匀,其密度高而且均匀,烧成收缩小,因而不易变形,烧制方便,寿命长。成本低,可以使用不同的粘接剂,可以生产一般方法不能生产的形状复杂,大件及细长的制品,而且成型量高。

18.金属陶瓷制造原则:工艺过程:1.金属对陶瓷的润湿性要好。2.两者相互无剧烈化学反应3.两者膨胀系数相差不能太大。

19.目前陶瓷材料的增韧主要通过三个途径:1.复合2.预应力法3.相转变法

晶向族:原子排列相同但空间位向不同的所有晶向。晶向指数中数字的绝对值相同的属于同一晶向族。

20.合金元素的主要作用:起润滑作用,减少摩擦,提高被切削性增强,耐磨性,提高高温强度,除形成碳化钨外,部分融入钢中形成固溶体。

21.根据材料的结构和基本性质,可以将其分为四大类:金属、陶瓷、聚合物、和复合材料。

22.材料科学分为:固体物理学、金属学、高分子化学和高分子物理。

23.喷气式发动机的材料是含镍、钴、铬的超级合金。

24.钢铁从铁矿石中冶炼铝通过电解铝凡土得到

25.单质指纯元素,目前已知的有110中.

26.陶瓷的原材料是粉体。用矿物的粉体进行压制、烧结就能够得到陶瓷制品。

27. 材料环:原材料制取,预加工,工程化,生产制品,服务期,回收

28. 维修是服役期内的补充制造过程

29. 钢铁统称黑色金属,主要有色金属有:铝铜镍镁钛锌

30.聚合物三类:热塑性塑料、热固性塑料和弹性体。

31复合材料根据基体分:聚合物基、陶瓷基、金属基。

32.韧性:材料在塑性形变过程中吸收能量的能力。

33.冲击强度的高低,取决于材料分散应力的能力。能够及时分散应力的,吸收能量就多,材料就韧;不能分散应力的,材料就脆。

34.重复应力:从0变得某一值,再回到0.

35.交变应力:从拉伸为压缩,再从压缩变为拉伸。

36. 蠕变:在恒定应力下随时间缓慢塑性变形的过程

37.布氏硬度的最高测定范围为:钢球,HB459,碳化钨球HB600

38.比热容:是将单位质量材料的温度提高1K,所需的能量。

39.由于吸收能量,相邻原子的间距变大,这是热膨胀的根本原因。

40.由共价键或离子键构成的材料线胀系数最小;金属由金属键结合,线胀系数居中;聚合物大分子之间主要是范德华力,所以线胀系数最高。

41.热导率:是热能在材料内部流动能力的度量。

42.电阻率是材料的固有性质,只与材料的结构有关,与材料的尺寸无关。

43.介电质:凡是不传导电流的物质。功能:绝缘体;电容。

44.极化:如果将原子或分子置于电场中,就会发生电子云中心的位移,即电子的重新分布的现象。

45.介电常数:表征电介质贮存电能能力的大小。介电常数随温度的升高而升高。

46.电容材料需要高介电常数值,而绝缘材料需要低介电常数。

47电致伸缩:材料在电场中因极化而改变尺寸的现象。电致伸缩的逆现象为压电现象,即介电体的尺寸受力变化时就会极化而产生一个电压或电场。.

48软磁材料可以通过反复改变外磁场方向不断被磁化与消磁,同时振幅减小。硬磁材料在生产过程中便获得了磁性。它们本质上的特点是它们不能被消磁。

33-.49.聚合物按来源有天然和合成;按聚合方式有加聚物和缩聚物。

50聚合反应可以在单体中进行,称为本体聚合;可以在溶液中进行,称为溶液聚合;也可以在悬浮液或乳液中进行,称为悬浮聚合或乳液聚合。

51.分子构造指聚合物分子链的形状及组合方式。聚合物不能以气态存在。

52.热塑性塑料在热或溶液的作用下会成为粘稠的液体,降低温度或脱去溶剂后就会变成固体。而热固性塑料会在热的作用下固化,固化后不能再变成液体。

53.热塑性塑料的分子是线性链或支化链;热固性塑料固化后网络构造

54.聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚酰胺(PA)

55.苯乙烯工业上通过乙苯脱氢制成,是最活跃的一种单体。苯乙烯几乎可以与任何其他单体共聚。

56.比较5种塑料力学性质和结构特性总结出:1支化降低链的密度,降低结晶度,从而降低力学性能;2.引入侧链原子或基团提高强度与模量,影响程度依次是甲基、苯基、氯原基。

57.氟塑料:聚烯烃上的氢原子部分地或全部为氟原子所取代。聚四氟乙烯是化学稳定性最高的塑料,有塑料王之称。但流动性极差,不能进行熔体加工只能烧结成型,这是主要缺点。

58.橡胶和硫磺作用的过程叫硫化。

59.44.复合材料以基体分类:金属基复合材料(MMC)、陶瓷基复合材料(CMC)和聚合物基复合材料(PMC).

60.基体的作用:传递应力;保护纤维不受损伤;钝化因纤维断裂引起的裂缝。

61.混合物必须满足的条件:1.纤维与基体必须紧密结合;2.纤维必须是连续的或在长度方向上搭接的;3.存在一个临界纤维体积分数,高于此值方能发生纤维增强;4.存在一个临界纤维长度,高于此值方能发生增强。

62.有两类主要的聚合物基体:热塑性的和热固性的。硼纤维是用化学沉积法制造的。

63. 高性能热固性树脂基分为三类:中温型、高温型、中温高强型。中温型的代表酚醛。环氧树脂是中温高强度型的代表。

64.磨损的定义是表面物质的减少。溶胶失去流动性即称为凝胶。溶液-凝胶转变是不可逆的,溶胶-凝胶转变是可逆的。

65.氮化物家族中最主要的成员是氮化硅,主要优势是耐高温性能或抗热冲击性能。主要取决于烧结助剂。

66.氮化硼电子结构和碳似,两种变体,一种似石墨(六方),一种似金刚石(立方)。六方氮化硼较软,具有片成结构。可以热压成型

67.基体是一种金属或几种金属的混合物。纤维增强对提高应力-应变性能效果最好,但加工工艺最复杂,成本最高。延展性金属可以大幅度提高陶瓷的韧性。

68.玻璃陶瓷:玻璃熔体如果缓慢冷却,可以得到结晶产物。

69.66.‘相‘是指物质中物理性质与化学性质都相同的区域。

70.Frenkel缺陷是空穴与间隙缺陷的组合。Schttky缺陷是丢失了一对正、负粒子后留下的双空穴。

71.位错可以分为边缘位错与螺旋位错两种。原子的扩散有两种重要的机理:空穴扩散和间隙扩散。

72.扩散活化能:一个扩散原子必须从邻近原子中挤过,才能到达新的位置,这一过程是需要能量的,即扩散活化能。

73.固溶体可以分为取代固溶体和间隙固溶体。

74.Hume-Rothery溶解度规则提供了生成取代固溶体的条件:1.溶剂和溶质半径相差不超过15%2.处于周期表的相近位置,不易生成化合物。3.如果半径相差不超过8%,再具有相同晶格,则可以以任何比例互溶。

75.铜-镍体系是完全互溶体系的经典示例。

76.冷加工:是指在较低温度下通过拉伸、挤压等方式使金属材料减少截面积并形成所需形状的加工过程。

77-88.‘体’:铁素体、奥氏体、渗碳体、马氏体、珠光体、贝氏体、球状体。

78.含碳量低于0.8%的碳钢称为亚共析钢、含碳量高于0.8%,低于2.1%的碳钢称为过共析钢

79.不锈钢是铁、铬和其它元素的合金。铁铬合金必须具备两个条件才能叫不锈钢:铬含量必须超过10.5%(质量分数),合金必须具有钝性。

80.钛在地壳中的含量只有1%

81.超导性:一些晶体冷却到绝对零度就变成超导体,电阻为零

82. ABS:丙烯晴具有较高的韧性和良好的加工流动性

83.挤出成型:凡是有固定截面积的产品注射成型:热塑性塑料

压制成型:热固性塑料真空成型:只适用于热塑性塑料压延:效率最高84增强纤维:硼纤维与碳化硅纤维(用化学沉积法制造)

85. 热冲击指材料经历温度突变

86.陶瓷的增韧的途径:复合、预应力法、相转变法。

87. 脆性固体中影响裂痕增长的主要因素是微观结构与增韧体的几何形状。增韧体的形状偏离球形越远,增韧效果越好。盘状粒子的效果优于球形,而棒状又优于盘状粒子。最高的增韧效果来自连续纤维。连续纤维的增韧主要源于裂缝尾部纤维的拔出,而纤维的拔出又强烈依赖于界面的滑动阻力与纤维的性质,纤维与陶瓷基体的结合不宜过强,当然也不宜过弱,纤维增强对提高应力应变性能效果最好,但加工工艺最复杂,成本最高。而最大的问题还是纤维本身的热稳定性。纤维还必须避免受到化学侵蚀或机械损伤,必须有一定的表面处理以有利于与基体的脱粘和拔出,为了满足上述要求,就必须避免使用高温。

88. 晶体的缺陷:点缺陷、线缺陷、面缺陷

89. 冷加工是指在较低温度下通过拉伸、挤压等方式使金属材料减少截面积并形成所需形状的加工过程

90.预制件:先将原材料制成一定规格,一定尺寸的预制件或零件,以供进一步加工使用。零件可直接用于装配,预制件可按需要进行切割后进一步加工。

91.热塑性塑料:由线形长链分子组成,加热到某一温度(或为玻璃化温度或为熔点)时就

发生流动,可以反复加工成型。热塑性塑料可以是结晶性的也可以是非结晶性的。

92.热固性塑料:加热后即发生固化的材料(有些热固性塑料在室温就能与固化剂发生作用而固化)固化后分子形成三维的交联网络,不能再次成型加工,无法回收利用。热固性塑料是非结晶的。

93.疲劳极限与疲劳强度的区别:疲劳极限:从某一应力开始,出现水平线,在该水平的应力以下,无论应力变化多少周,材料也不会破坏。疲劳强度:是维持某一周数而材料不破坏的应力。比较:疲劳强度大于等于疲劳极限。

94.蠕变分为三个阶段:减速段、匀速段和加速段。较高温度下,粗晶粒材料的抗蠕变性优于细晶粒。低温下,细的叫佳。

95.聚合反应分两大类:连锁聚合、逐步聚合。

96.玻璃钢:与玻璃纤维混合制成的复合材料。

97.玻璃纤维:1.最普通的增强材料。2.短纤维用于增强热塑性塑料与整体模塑制品。3.纤维束用于缠绕加工或用于编制二维的玻璃布。4.无纺布氏中等长度纤维无规叠合而成的5.玻璃纤维与基体树脂的亲和性常用偶联剂处理增强。

98.酚醛树脂的功能:耐温性强;具有良好的炭化强度;燃烧时很少发烟,很少释放有害气体;与玻璃、尼龙、石墨、硅和石英都有很好的相容性。

99.树脂基复合材料的加工:模面成型;模压成型;真空成型;挤压成型;缠绕成型;纤维编制。

100.反应烧结法--碳化硅的制取:方法1.通过粒子间的化学反应,即化学融合。过程:将碳化硅与碳的粉末混合物制成所需形状,然后在高温下与硅的蒸汽或硅的熔体作用。碳和硅反应生成碳化硅,将原有的碳化硅颗粒融合起来。过剩的硅渗透到颗粒的每一个缝隙中,最后形成无孔隙的复合材料。方法2.将碳纤维的编织布浸到熔融的硅中,碳纤维逐步转化为碳化硅纤维分散在硅基体中。

101.氧化铝的制取方法---拜耳法(原料制取):将含铝量高的矿物浸入氢氧化钠溶液中,在1000度以上煅烧得到。

102.金属陶瓷共同特点:1.模量比钢高2.密度高于钢3.压缩强度高于大多数工程材料4.硬度高于任何钢与其它合金5.拉伸强度与合金钢相当。

103.陶瓷增韧的三个途径:1.复合:与其它材料形成复合材料。2.预应力法:是材料受到一个压缩应力,当它受张力时必须先超过预加的压缩应力,才能施加张力。3.相转变法:通过分散相的体积变化可以向裂缝表面施加一个压缩应力,从而阻止裂缝增长。

104.晶体的缺陷--1.点缺陷:空穴;间隙原子;小取代原子;大取代原子2.线缺陷:晶体中的错位,直径约5个原子的柱状缺陷。有螺旋错位,相邻平面扭转一个原子的位置;边缘位错。3.面缺陷:晶粒边界与相边界构成面缺陷约5个原子厚的区域是无序堆积;相边界;小角晶粒边界,造成晶粒微小的取向不匹配;错层缺陷。

105.影响扩散的因素:扩散的路径不同,阻力不同,速率也就不同。1.在本体中扩散,受相邻原子的阻碍,扩散速率最低;2.沿着晶界扩散,原子排列规整度远低于本相,扩散相对容易;3.在表面扩散,几乎没有相邻原子阻碍,扩散速率最快。

106.金属强化方法:凡是阻碍位错运动的机制都可能使金属的强度提高,称强化。1.应变强化--冷加工(提高位错密度造成强化)2.细晶强化--退火,热加工(形成面缺陷强化)3.实效强化,分散强化(沉淀强化)(形成化合物的强化或第二相强化)4.固熔强化--(形成点缺陷的强化)。

107.铝合金的三大优点:1.质量轻,比强度高;2.高的热导率与电导率;3.耐腐蚀性(可与氧气迅速生成保护膜)4.良好的焊接性,高反射率,易加工成型。缺点:疲劳极限不高,会在低应力下疲劳破坏;硬度低,容易磨损;熔点低,不能在高温下工作。

新材料科学导论期末复习题(有答案版)

一、填空题: 1.材料性质的表述包括力学性能、物理性质和化学性质。 2.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。 3.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。 4.材料科学与工程有四个基本要素,它们分别是:使用性能、材料的性质、制备/加工和结构/成分。 5.按组成和结构分,材料分为金属材料,无机非金属材料,高分子材料和复合材料。 6.高分子材料分子量很大,是由许多相同的结构单元组成,并以共价键的形式重复连接而成。 7.复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。 8.聚合物分子运动具有多重性和明显的松弛特性。 9.功能复合材料是指除力学性能以外,具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。如有 光,电,热,磁,阻尼,声,摩擦等功能。 10.材料的物理性质表述为光学性质、磁学性质、电学性质和热学性质。 11.由于高分子是链状结构,所以把简单重复(结构)单元称为链节,简单重复(结构)单元的个数称为聚 合度。 12.对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合时,两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料,其性能显示 为增强体与基体的互补。(ppt-复合材料,15页) 13.影响储氢材料吸氢能力的因素有:(1)活化处理;(2)耐久性(抗中毒性能); (3)抗粉末化性能;(4)导热性能;(5)滞后现象。 14.典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。 15.功能复合效应是组元材料之间的协同作用与交互作用表现出的复合效应。复合效应表现线性效应和非线性效 应,其中线性效应包括加和效应、平均效应、相补效应和相抵效应。 16.新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。 17.功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。功能高 分子材料的制备主要有以下三种基本类型: ①功能小分子固定在骨架材料上; ②大分子材料的功能化; ③已有功能高分子材料的功能扩展; 18.材料的化学性质主要表现为催化性能和抗腐蚀性。 19.1977年,美国化学家MacDiarmid,物理学家Heeger和日本化学家Shirakawa首次发现掺杂碘的聚乙炔具有金 属的导电特性,并因此获得2000年诺贝尔化学奖。 20.陶瓷材料的韧性和塑性较低,这是陶瓷材料的最大弱点。 第二部分名词解释

化学导论论文

化学与现代社会的发展 熊俊杰 材化学院应用化学一班(03111128) 摘要:化学在我们的日常生活中随处可见,已经渗透到我们生活的各个方面,它在改善人类的生活和社会的发展等方面起着非常重要的作用。 关键词:化学与生活,化学与科技,化学与环境 化学与生活 化学是一门基础自然科学,它是人类认识世界、改造世界的锐利武器。目前化学科学已经渗透到国民经济的—切技术领域,它在为人类提供丰美的食品、丰富的能源、品种繁多的材料、治疗疾病的医药,以及保护人类的生存环境等方面起了巨大的作用。 先说说化学对日常生活的影响。由于有了化学,我们的住房才有多彩的装饰。生石灰浸在水中成熟石灰,熟石灰涂在上干后成洁白坚硬的碳酸钙,覆盖了泥土的黄色,房子才显得整洁明亮。化学炼出钢铁,我们才有铁制品使用。化学加工石油,我们才能用上轻便的塑料,而塑料,这是我们每天都必须接触的东西,电脑外壳,键盘,鼠标,塑料杯子,拖鞋,衣服,都离不开塑料。化学锻烧陶土,才能使房屋有漂亮的瓷砖表面。 化学反应是交通工具得以行驶的动力。没有燃料的燃烧放出热量,车辆根本无法开动。化学能是它们得以行动的最原始的能量来源,即使用了电做动力,也不能忘记化学能伟大的贡献。在现在,化学仍是交通工具的生命仍对人们出行起重大作用。可以说没有化学就没有我们现在的美好生活。 这几年苹果产品在全求掀起了一股热潮,但是一切物质包括我们人类自己,都是由化学物质构成的,所以没有化学就没有苹果的产品。不但如此,现在我们生活用的电子电器产品譬如手机,相机等都离不开工程塑料。 化学与生物 再说化学对生物医学的影响。医药上:所有西药及部分中药都是化学合成的,青霉素,阿司匹林这些都属于化学范畴,在医药方面有重大贡献,而医学的发展和人们的健康息息相关。举个例子,1933年Fl e ming氏十年前(1928)发现青霉素可以对抗很多致病菌的文章后,对青霉素的兴趣大增。Fle mi ng虽然发现了青霉素的抗菌性能,但是认为要把它提纯大量生产作药用,却是很难实现的。傅氏却不接受这一看法,与另一个化学家C hai n氏合作,而使用工业的方法,在二次大战末期,大规模生产出实用的青霉素。使战场受伤的士兵伤口受到感染的机会大减。后来又用於对很多其它细菌感染的疾病,产生

材料化学第二章习题参考答案1

第二章参考答案 1.原子间的结合键共有几种?各自特点如何? 2.为什么可将金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题? 答: 金属晶体中金属原子之间形成的金属键即无饱和性又无方向性, 其离域电子为所有原子共有,自由流动,因此整个金属单质可看成是同种元素金属正离子周期性排列而成,这些正离子的最外层电子结构都是全充满或半充满状态,电子分布基本上是球形对称,由于同种元素的原子半径都相等,因此可看成是等径圆球。又因金属键无饱和性和方向性, 为使体系能量最低,金属原子在组成晶体时总是趋向形成密堆积结构,其特点是堆积密度大,配位数高,因此金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题. 3.计算体心立方结构和六方密堆结构的堆积系数。

(1) 体心立方 a :晶格单位长度 R :原子半径 a3 4R= 3 4R a=,n=2, ∴68 .0 )3 / 4( )3/ 4(2 )3/ 4(2 3 3 3 3 = = = R R a R bcc π π ζ (2)六方密堆 n=6 4.试确定简单立方、体心立方和面心立方结构中原子半径和点阵参数之间的关系。 解:简单立方、体心立方和面心立方结构均属立方晶系,点阵参数或晶格参数关系为 ο 90 ,= = = = =γ β α c b a,因此只求出a值即可。 对于(1)fcc(面心立方)有a R2 4=, 2 4R a=,ο 90 ,= = = = =γ β α c b a (2) bcc体心立方有:a3 4R= 3 4R a=;ο 90 ,= = = = =γ β α c b a (3) 简单立方有:R a2 =,ο 90 ,= = = = =γ β α c b a 74 .0 ) 3 ( 3 8 12 )3/ 4(6 ) 2 3 2 1 ( 6 )3/ 4(63 3 hcp= ? = ?R R R R a a c Rπ π ξ= R a a c 2 3 8 = =

化学导论

化学导论 摘要:人类的进化史就是化学的发展史。对化学的了解对于每一个人都是十 分重要的了。透过化学所能了解的东西更是广阔。通过对化学与工业,我们明白啦化学在建立于发展现代工业所起的重要作用,还有化学-与生活,化学与军事,化学与能源,化学与环境等等等。总之,我们离不开化学。 化学与生活:化学来源于生活又服务于生活,当远古人类发现和使用火的时 候,人类就接触到了化学,后来随着人类的进步,人类把化学应用于生活,通过粮食发酵酿出了酒和醋,就利用了化学中的缓慢氧化原理,而应农业与军事的需要,人们开始有意识的用化学来炼铜和冶铁,更别说现代社会中人类的衣,食,住,行等各个方面,无处都有化学的身影,可以说化学与生活息息相关,渗透到我们生活的每个角落。 比如说涤纶布料的衣服,穿起来不怎么透气,如果经过改进以后利用合成的一些材料,制成了像真丝的衣服,及软又透气,人们穿起来就会很舒服。这就是化学在“衣”方面的用处的简单举例。 说道“食”,不得不提的就是尿素的合成与合成氨了。人类过去是靠天吃饭,但随着人口的增加,尤其是我国这种人口大国,吃饭问题是至关重要的。1905年,德国的化学家哈勃第一次解决了这个问题,把氨气变成了肥料。这是人类发展史上一个非常重要的事件。由于有了化学,我们的住房才有了多姿多彩的装饰。生石灰浸在水中变成了熟石灰,熟石灰涂在墙体上风干后成了洁白坚硬的碳酸钙,覆盖了泥土的黄色,房子才显得整洁明亮。而化学煅烧陶土,才使得房屋有漂亮的瓷砖表面。 化学与军事:人类刚刚迈进21世纪的门槛,由于科学技术的迅速发展,社会生产力极大提高,世界经济得到前所未有的繁荣。全球性的科技竞赛推动科技的高速发展,国际金融一体化进程将加快,世界金融业将掀起新一轮的兼并和联合浪潮,国际贸易和跨国直接投资迅猛发展。跨区域、洲际间的区域经济组织进一步发展,合作的空间不断扩大。各区域经济组织之间的相互联系将进一步加强,合作的领域和范围进一步拓展。世界多极化日益发展,世界的和平发展趋势日益明显,全球迎来一个高速发展的时期。但是在某些地区仍存在着不和谐的因素,争斗不断,战争频发。如伊拉克战争,叙利亚局势,利比亚战争,巴以问题等等,这些地方的人民深受其害,生活处于水深火热之中。因此各国开始扩充军备,企图用军事实力来安定国家。我国人民虽然爱好和平,珍惜这来之不易的幸福生活,但也要阻止外来势力的挑衅,建立强大的军事力量,加强震慑力,吓阻一切敌人。化学作为一门基础学科,是建立强大军队,研制新型武器的重要保障。 纵观世界军事发展史,化学在其中起着举足轻重的作用。每一种新型武器的发明 都与化学息息相关。军事武器的进步也是化学的进步,化学的发展带动着军事发

材料化学作业1

1.材料中的结合键有哪几种?它们对材料的特性有何影 响? 答:一、材料中的结合键有离子键,共价键,金属键,分子键和氢键。具体如下: ㈠、离子键 离子键是由正负电荷的相互吸引造成的。例如,钠原子的价轨道中有一个电子,它很容易将外层电子释放而成为带正电的离子。同样,氯原子容易接受一个电子进入它们的价轨道直至达到八个电子而成为带负电的离子。既然带负电和带正电的材料之间总存在静电引力,那么在带不同电荷的相邻离子间就形成了键。离子键的特点是与正离子相邻的是负离子,与负离子相邻的是正离子。 ㈡、共价键 共价键是一种强吸引力的结合键。当两个相同原子或性质相近的原子接近时,价电子不会转移,原子间借共用电子对所产生的力而结合,形成共价键。共价键使原子间有很强的吸引力,这一点在金刚石中很明显,金刚石是自然界中最硬的材料,而且它完全是由碳原子组成。每个碳原子有四个价电子,这些价电子与邻近原子共用,形成完全由价电子对结合而成的三维点阵。这些三维点阵使金刚石具有很高的硬度和熔点。 ㈢、金属键 金属是由金属键结合而成的,它具有同非金属完全不同的特性。金属原子的外层电子少,容易失去。当金属原子相互靠近时,这些外层原子就脱离原子,成为自由电子,为整个金属所共有,自由电子在金属内部运动,形成电子气。这种由自由电子与金属正离子之间的结合方式称为金属键。 ㈣、分子键 分子键又叫范德瓦尔斯键,是最弱的一种结合键。它是靠原子各自内部电子分布不均匀产生较弱的静电引力,称为范德瓦尔斯力,由这种分子力结合起来的键叫做分子键。 ㈤、氢键

另一种范德瓦尔斯力实际上是极性分子的一种特殊情况。C-H、O-H或N-H键端部暴露的质子是没有电子屏蔽的,所以,这个正电荷可以吸引相邻分子的价电子,于是形成了一种库仑型的键,称为氢键,氢键是所有范德瓦尔斯键中最强的。氢键最典型的例子是水,一个水分子中氢质子吸引相邻分子中氧的孤对电子,氢键使水成为所有低分子量物质中沸点最高的物质。 二、结合键对材料性能的影响 ㈠、金属材料 金属材料的结合键主要是金属键。由于自由电子的存在,当金属受到外加电场作用时,其内部的自由电子将沿电场方向作定向运动,形成电子流,所以金属具有良好的导电性;金属除依靠正离子的振动传递热能外,自由电子的运动也能传递热能,所以金属的导热性好;随着金属温度的升高,正离子的热振动加剧,使自由电子的定向运动阻力增加,电阻升高,所以金属具有正的电阻温度系数;当金属的两部分发生相对位移时,金属的正离子仍然保持金属键,所以具有良好的变形能力;自由电子可以吸收光的能量,因而金属不透明;而所吸收的能量在电子回复到原来状态时产生辐射,使金属具有光泽。 金属中也有共价键(如灰锡)和离子键(如金属间化合物Mg3Sb2)。 ㈡、陶瓷材料 简单说来,陶瓷材料是包含金属和非金属元素的化合物,其结合键主要是离子键和共价键,大多数是离子键。离子键赋予陶瓷材料相当高的稳定性,所以陶瓷材料通常具有极高的熔点和硬度,但同时陶瓷材料的脆性也很大。 ㈢、高分子材料 高分子材料的结合键是共价键、氢键和分子键。其中,组成分子的结合键是共价键和氢键,而分子间的结合键是范德瓦尔斯键。尽管范德瓦尔斯键较弱,但由于高分子材料的分子很大,所以分子间的作用力也相应较大,这使得高分子材料具有很好的力学性能。 2.介绍贮氢合金类别,并说明其贮氢、释氢化学过程答:自20世纪60年代二元金属氢化物问世以来,人们从未停止过新型贮氢合金的研究与发展,为满足各种性能的要求,已在二元合金的基础上,开发出三元、四元、五元、乃至多元合金。但不论哪种合金,都离不开A、B两种

材料科学与工程导论重点

《材料科学与工程》期末复习题 一、填空题(每空 1 分,共 24 分) 1.根据材料的化学组成,材料可以分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料。 2.生态环境材料的三要素为先进性、环境协调性、舒适性。 3.生态环境材料可分为原料无害化材料、绿色环境过程材料、可循环利用材料、高资源生产率材料。 4.按照断口颜色分,铸铁可以分为灰铸铁、白口铸铁和马口铸铁。 5.按照化学类型,贮氢合金可以分为AB5型、AB2型、AB型、A2B型。 6.减震合金的分类:孪晶型、铁磁性型、位错型、复相型、复合型。 7.常用的硬度测试方法:布氏硬度法、洛氏硬度法、维氏硬度法、显微维氏硬度、肖氏硬度 法。 8.按研究的尺度,材料的结构可以分为四个层次:宏观组织结构、显微组织结构、原子(分子)排列结构和原子中的电子结构。 9.塑性变形方式:位错运动、孪晶、蠕变、粘滞性流动。 10.选矿的主要方法有:手工选矿法、重力选矿法、磁选法、浮选法、联合选矿法。 11.从工艺角度看,冶炼可以分为火法冶炼、湿法冶炼、电冶炼。 二、判断题:(所给的是正确表述)(每题1 分,共6 分) 1.用洛氏硬度的三种表示方法 HRC、HRB、HRA 表示出来的硬度无法比较。 2.σmax/гmax 越大,脆性越大。 3.刃型位错的位错线与滑移方向垂直,螺旋位错的位错线与滑移方向平行。 4.位错属于线缺陷。 5.防锈铝合金,不可以采用热处理强化,而是采用冷加工变形硬化。 6.冷变形温度比淬火温度高。 7.工业高纯铝,数字越大,纯度越高。 8.固溶体的晶质类型跟溶剂保持一致。 三、简答题:(每题4 分,共16 分,8 选4) 1.什么是生命周期评价方法? 答:是用数学物理方法结合实验分析对某一过程、产品或事件的资料、能源消耗、废物排放、环境吸收和消耗能力等环境负担性进行评价、定量该过程、产品或事件的环境合理性及环境负荷量的大小。 2.传统陶瓷与现代陶瓷的区别? 答:

材料化学课本作业

材料化学作业 专业:无机化学 学号:0515 姓名:陈景景 第二章 化学基础知识 一.填空题 1.热力学第三定律的具体表述为 纯物质完美晶体在0 K 时的熵值为零 ,数学表达式为S*(完美晶体,0 K)=0 J ?K -1 。 2.麦克斯韦关系式为 p S T V p S ??????= ? ??????? 、 S V T p V S ??????=- ? ??????? 、T V S p V T ??????= ? ??????? 、p T S V p T ??????=- ? ??????? 。 3.偏摩尔吉布斯函数又称化学势,定义为 ,,C B B B T p n G G n μ???== ???? 。 4.理想稀溶液存在依数性质,即溶剂的蒸气压下降 、凝固点降低 、沸点升高 、渗透压的量值均与溶液中溶质的数量有关,而与溶质的种类无关。 5.人们将存在于两相间厚度为几个分子大小的薄层称为界面层,简称界面,有液-气、固-气、固-液、液-液、固-固界面,通常把固-气界面、 液-气界面称为表面。

6.表面张力一般随温度和压力的增加而降低,且σ金属键>σ离子键>σ极性 σ非极性共价键。 共价键> 7.按照氧化态、还原态物质的状态不同,一般将电极分成第一类电极(金属电极、气体电极)、第二类电极(金属-难溶盐电极)、氧化还原电极三类。 8.相律是描述相平衡系统中自由度、组分数、相数之间关系的法则。其有多种形式,其中最基本的是吉布斯相律,其通式为f=c-p+2 。二.名词解释 1.拉乌尔定律:气液平衡时稀溶液中溶剂A在气相中的蒸气压p A等于同一温度下该纯溶剂的饱和蒸气压p A*与溶液中溶剂的摩尔分数x A的乘积,该定律称为拉乌尔定律。 2.亨利定律:在一定温度下,稀溶液中易挥发溶质B在平衡气相中的分压p B与其在平衡液相中的摩尔分数x B成正比,该定律称为亨利定律。 3.基元反应:化学反应并非都是由反应物直接生成生成物,而是分若干真实步骤进行的,这些步骤称为基元反应。 4.质量作用定律:基元反应速率与反应中各反应物浓度的幂乘积成正比,这一规律称为基元反应的质量作用定律。 5.稳态近似处理:假定中间物浓度不随时间而改变的处理方法。 6.极化:当电化学系统中有电流通过时,两个电极上的实际电极电势将偏离其平衡电势 ,这种现象称为电极的极化。 e

材料化学导论复习提纲

材料化学导论复习提纲 第一章绪论 一、材料的分类(按成分分类、按功能分类) 1、按组成、结构特点分 金属材料:由金属及合金构成的材料。 黑色金属:如钢Fe、Mn、Cr及其合金; 有色金属:黑色金属以外的各种金属及其合金。 无机非金属材料:由非金属单质或金属与非金属组成的化合物所构成的材料。 传统无机非金属材料:水泥、玻璃、陶瓷等 新型无机非金属材料:高温结构陶瓷、光导纤维等。如水晶(SiO2)、金刚石(C)、刚玉(Al2O3)、 新型陶瓷材料或精细陶瓷。 高分子材料:以脂肪族或芳香族的C-C 共价键为基础结构的大分子组成。 天然高分子材料:木材,天然橡胶,棉花,动物皮毛等。 合成高分子材料:塑料,合成橡胶,合成纤维和粘合剂等。 复合材料:金属、无机非金属和有机高分子材料有机结合,可以在性能上起到协同作用,从而获得全新性能的一类材料。如碳纤维等。 2、按使用性能分 结构材料:主要利用材料的力学性能的材料。 功能材料:主要利用材料的物理和化学性能的材料。 二、原料与材料的区别、(化学过程与材料过程?)。 材料:人类能用来制作有用物件的物质。是为获得产品,无化学变化。 原料:人们在自然界经过开采而获得的劳动对象。是生产材料,往往伴随化学变化。 注意:材料和原料合成为原材料。 三、.材料的发展过程(了解)。 第一代:天然材料 在原始社会,生产技术水平低下,人类使用的材料只能是自然界的动物、植物和矿物,主要的工具是棍棒,用石料加工的磨制石器。 第二代:烧炼材料 烧炼材料是烧结材料和冶炼材料的总称。天然的矿、土烧结的砖瓦、陶瓷、玻璃、水泥,都属于烧结材料;从天然矿石中提炼的铜、铁等,属于冶炼材料。 第三代材料:合成材料 如合成塑料、合成橡胶、合成纤维。 第四代:可设计的材料 近代出现的根据实际需要去设计特殊性能的材料。 第五代:智能材料 随时间、环境的变化改变自己的性能或形状的材料。如形状记忆合金。 第二章 一、晶体的对称性:点对称操作的独立操作元素、点对称操作与平移对称操作的组合(空间群)。 晶体的对称性:指对晶体施加某种几何操作后,晶体可以完全复原的性质。这种几何操作为对称操作。 点对称操作:在晶体对称操作过程中,若至少有一个点保持不变,则这种对称操作称为点对称操作。晶体的这种对称性称为点对称性或宏观对称性。 能使点阵结构复原的对称元素:平移群、对称中心(又称倒反)、镜面、旋转轴、旋转反轴。 空间点阵结构中只能容纳有限的几种旋转轴,即二重轴、三重轴、四重轴和六重轴,所以其最基本的对称元素只有七种。 1、旋转对称性:指以一个假想直线为轴,绕此直线旋转一定的角度可使图形相同部分重合。 (该直线称为对称轴,以L表示,分为n重旋转轴,其中n=360/α, α为旋转角度。受点阵结构的限制,晶体中只存在1,2,3,4,6几种旋转轴,用L1, L2 ,L3,L4,L6 表示。)

材料化学导论2-8章练习题,唐小真版

2章材料化学的理论基础 1.用固体能带理论区别导体、半导体、绝缘体。 2.晶体的宏观特性有那些。 3.说明晶体点阵缺陷的分类情况。 4.用实验事实简述非晶体材料的几何特征。 5.写出TiO2在还原气氛中失去部分氧,生成的缺陷反应,说明代表的意义。 6.晶体一般的特点有哪些;点阵和晶体的结构有何关系。 7.晶体衍射的两个要素是什么?它们与晶体结构有何对应关系?在衍射图上有何反映。 8.总结位错在金属材料中的作用。 9.说明晶界对材料性能及变形的影响。 10.画出fcc晶胞中(111)晶面上的所有[110]晶向。 11.假设把MgO固溶到ZrO2中(10%),,(1)写出两种可能的固溶反应式;(2)设Mg2+进入Zr2+位置的摩尔分数为x,试写出相应两种固溶体分子式。 12.一个立方晶系晶胞中,一晶面在晶轴X、Y、Z上的截距分别为2a、1/2a 、 2/3a,确定此晶面的晶面指数,并图示。 13.简述P型半导体和N型半导体导电机理。 14.Mg(熔点924K)和Zn(熔点692K)的相图具有两个低共熔点,一个为641K (3.2%Mg,质量分数),另一个为620K(49%Mg,质量分数),体系的熔点曲线上有一个最高点863K(15.7%Mg)。(1)绘出Mg和Zn的T—x(温 度—组成)图。(2)标明各区中的相。 15.四面体型分子CH3Cl具有哪些那些对称元素。 16. 在立方晶系中写出面OBC’、ODD’O’的晶面 指数和OB、OD晶向指数(AD=1/2AB)。 17.图例是A-B-C三元系成分三角形的一部分,其中X合金的成分是 _______________。

17题图18题图 18.如图是A-B-C三元系统相图,根据相图回答下列问题: (1)写出点P,R,S的成分; (2)设有2kgP,问需要多少何种成分的合金Z才可混熔成6kg成分为R的合金。 19.相变的含义是什么?从热力学角度来划分,相变可以分为哪几类? 3章材料结构的表征 1.什么是材料结构的表征?包括那些内容? 2.热分析技术包括那些?可研究那些内容? 3.X射线衍射技术 4.简述波谱技术的分类。 4章材料制备化学 1.晶体材料制备的方法有哪些,简述其原理。 2.分别从热力学和动力学分析MgO和Al2O3以1:1摩尔比生成尖晶石MgAl2O4的固态反应。 3.如何控制晶体颗粒的生长。 5章材料结构的物理性能 1.简述晶体材料共同的和基本的特性。 2.晶体缺陷在材料的改性和制备新型或特殊性能材料的作用。

材料化学作业电子版

材料化学 功能材料概念及分类 概念:功能材料指通过光、电、磁、热、化学、生化等作用后具有特定功能的材料。 分类:从功能方面分:力学功能、高结晶材料、超高强度材料。化学功能:分离功能材料、应用功能材料。物理化学功能:电学功能材料、光学功能材料、能量转换功能材料。生物化学功能:医用功能材料、功能性药物、生物降解材料 功能材料与化学的关系? 答:到目前为止,化学科学家共发现了100多个元素,这些元素以不同的方式组成了不计其数具备微观结构和物理化学功能的化合物材料,各种晶体材料通过化学键如离子键、共价键、金属键等作用稳定存在;化学作为一门核心、实用、创造性科学,已经为人们认识物质世界和人类文明进步做出了巨大贡献,化学式功能材料专业的基础和工具。 高分子功能材料在所有的材料占比重是多少?60% 什么是分子筛? 答:狭义上讲,分子筛是具有均分的孔隙结构的晶态硅盐或硅铝酸盐。由硅氧四面体或吕氧四面体通过桥键相连接而形成。广义上讲,结构中有规整而均匀的孔道,孔径为分子大小的数量级。能将直径比孔大的分子排斥在外,从而实现筛分分子的作用,分子筛就由此得名。分子筛有哪些功能? 答:催化、吸附、分离、储能、离子交换、光电材料 分子筛结构? 答:结构特点,硅氧四面体与吕氧四面体构成骨架,相邻四面体氧桥成环,氧环通过氧桥连接,形成具有三维空间的多面体,不同结构的笼再通过氧桥相互换成不同结构的分子筛。金属阳离子,存在于晶穴,晶孔和孔道中,水分子充满整个空旷的骨架。 C60为什么叫富勒烯,他属于烯烃么?它的别名是什么? 答:Fullerene;其中前缀Fuller是建筑大师,BuckminsterFuller的姓,词尾ene代表原子族属于有机化学的烯类。C60等不含氢原子但有不少双键,习惯上称作烯。但实际上这类分子不属于有机化学中的烯烃。因其与足球结构类似,所以称为足球烯及巴基球。 富勒烯有什么功能? 答:物理性质:C60在脂肪烃中的溶解性随溶剂分子的碳原子数增大而增大,但一般溶解性较小。在苯和甲苯中有良好的溶解性,而在CS2中的溶解度较大。超导性,与氧化物超导性比较,C60具有完美的三维超导性,电流密度大,稳定性高,易于成线材等优点。光学性质:C60分子中存在的三维高度非定域电子共轭结构使得它具有良好的光学及非线性光学性能。化学性质:由于C60的共轭无键是非平面,环电流较小,显示不饱和烃的性质,易于发生加成、氧化反应。 请列举至少3个富勒烯的分子式(C28、C32、C50、C60、C70、C90) C60的结构特点 答:C60由60个碳原子构成球形30面体,它含有12个正五边形面积和20个正六边形面,60个顶点全部由60个碳原子占据,每个碳原子都处在一个五边形和两个六边形的连接点上。碳纳米管是什么时候被哪位科学家发现的?日本、饭岛教授、1991年 举例出三种制备碳纳米管的方法?石墨电弧法、固相热解法、化学气相沉积法 碳纳米管有哪些独特性格? 答:碳纳米管作为一维纳米材料,重量级,六边形结构完美,具有许多异常的功能包括高比面积,力学、热学、光学和电磁学性能等。 为什么要对碳纳米管进行化学修饰? 答:碳纳米管的实际结构比理想模型复杂得多,它是由通心石墨片柱和卷曲石墨片结构混合

材料化学硕士教学大纲.doc-西北大学化学与材料科学学院

材料化学专业硕士研究生课程 教学大纲 课程名称:材料化学导论课程编号:0703212X01 学分:3 总学时:54 开课学期:1-2 学期考核方式:笔试+课程论文课程说明: 本课程是材料化学专业硕士研究生学位课。要求同学以固体结构、用为主线,掌握二元离子晶体和三元典型离子晶体的结构描 述和各类点缺陷,握主要类型电、光和磁功能材料 的结构和性能, 纳米技术。教学内容、要求及学时分配: 01 绪论(4 学时)定义和分类材料科 学中基本化学问题 02 理想晶体的结构(10学时)宏观 特征等径球主要堆积方式 03 缺陷晶体的结构(10学时)两类热 缺陷非化学整比化合物不等价元 素置换固溶体能带理论的概念 04 固体的电学性质与电功能材料(固 体电导率定义Frenkel 导体和 Schottky 导体超导概念和特征参 数压电效应和压电材料 材料与新技术革命 点阵概念 间隙杂质和替代杂质缺陷点缺 陷F- 心双重价态控制半导体 各类 缺陷 的拟化学平衡 10 学时)固体中的离子扩散快离子导 体两类超导体和库柏电子对模 型铁电效应和铁电材料 性能和应掌 了解固体材料的基本制备方法和

05 固体的光性质和光功能材料(8 学时) 光导电和光电转化材料发光材料组固体光吸收的本质发光材料的发光特性 成和发光原理 激光原理和激光材料 06 固体的磁性和磁功能材料(6 学时) 固体的磁性磁化率与温度的关系 磁性材料的分类过渡金属、合金和铁氧体的磁结构 分子磁体及其磁化学 07 纳米材料化学简介(6 学时) 纳米材料的概念、特性及应用主要纳米技术 纳米粉材料、孔材料和纳米碳管材料制备原理和典型示例 教材或主要参考书目: [1]张逢星、李珺编著,《材料化学导论》,西北大学本科讲义,2004 年 [2]张逢星、李珺编译,《无机材料化学》,牛津双语读物,2005 年 [3]苏勉曾,固体化学导论,北京大学出版社,1996 年 [4]唐小真主编,材料化学导论,高等教育出版社,1997 年 (大纲起草人:张逢星大纲审定人:史启祯) 课程名称:功能高分子材料导论 课程编号:0703212X02 学分:3 总学时数:54 开课学期:第1-2 学期 考核方式:笔试 课程说明: 本课程是材料化学专业硕士研究生学位课。功能高分子材料在生态环境保护、信息功能化、生物医用器材、物质分离膜、能量转换和储能技术等工业领域有着极为广泛的应用。本课程的目的是使学生了解和掌握功能高分子材料的基本内容、研究方法、主要研究领域、国内外发展现状及发展趋势。要求学生全面了解和掌握功能高分子材料类型、结构和功能的关系、制备原理及方法,提高研究、开发特种功能高分子材料的能力。

材料化学材科基作业整合

1.非均匀形核——(1) 核心依附于液体内存在的杂质或容器表面形成。(2) 新相 是在母相中的缺陷处形核,由于缺陷在母相中的成分分布是不均匀的,因此晶核的分布也是不均匀的。(3) 金属结晶时,晶核主要是在液体中杂质的表面、铸型内壁等处形成。 2.伪共晶——在非平衡凝固条件下,成分接近共晶成分的亚共晶或过共晶合金, 凝固后的组织却可以全部是共晶体。这种非共晶合金得到完全的共晶组织称为伪共晶。 3.杠杆定理——在合金相图的两相区中,平衡两相的成分点与合金的成分点位 于一条直线上,前者为杠杆的端点,后者为杠杆的支点,平衡两相的相对量与支点到相应相端点的线段成反比。 4.比重偏析——合金凝固时,由于先后结晶的组成物在密度上的差别,轻的上 浮,重的下沉,形成宏观化学成分不均匀的现象,称为比重偏析。 5.晶体的宏观特性包括:自限性、均匀性、各向异性和对称性。 6.金属结晶时的过冷度越大,结晶驱动力越大,临界晶核尺寸越小,临界 形核功越小,结晶后的晶粒尺寸越小,金属强度越大。 7.冷变形金属经回复以后,力学性能和物理性能的变化主要是内应力和电阻 下降。加热时发生再结晶的驱动力是储存能,它的形核机制主要有多边形化、亚晶形成和亚晶粗化长大三种,再结晶以后,力学性能变化是强度、硬度下降和塑性、韧性提高。 8.理想密排六方结构的单位晶胞原子数为2个,原子半径为a/2,配位数为 12,致密度为0.74,八面体间隙数为2,四面体间隙数为4,原子最密排晶面族为{0001}。 1.(1)图中所示为Fe-Fe3C合金相图,请标明各字母点的成分和温度,并填出 各相区的组织组成物。 (2)分析含0.45%C铁碳合金的平衡凝固过程,画出冷却曲线。 解:(1)上课讲过;(2)画一下

材料化学导论习题库

材料化学导论习题库 第一篇高分子材料导论 第一章 1.叙述高分子科学在科学技术发展中的地位。 2.说出获得诺贝尔奖的高分子科学家的名字和他们的主要贡献。 3.说出十种你日常生活中遇到的高分子的名称。 4.查阅最新的全世界合成材料的年产量,并与图1-2相比较,看又增长了多少?(提示: 从当年的“塑料工业”、“橡胶工业”和“合成纤维工业”的有关文章中可查到前一年的数据) 5.调查学习高分子的学生毕业后就业的百分比是多少? 6.下列产品中哪些属于聚合物?(1) 水;(2)羊毛;(3) 肉;(4) 棉花;(5) 橡胶轮胎;(6) 涂料 7.写出下列高分子的重复单元的结构式:(1) PE;(2) PS;(3) PVC;(4) POM;(5) 尼龙; (6) 涤纶 8.用简洁的语言说明下列术语:(1)高分子;(2) 链节;(3)聚合度;(4) 多分散性; (5) 网状结构;(6) 共聚物 9.说出具有下列重复单元的一种聚合物的名称。 A.亚乙基—CH2—CH2— B.苯酚和甲酚缩合后的单元 C.氨基酸缩和后的单元 10.H(CH2CH2)3000H的分子量是多少? 11.平均分子量为100万的超高分子量PE的平均聚合度是多少? 12.已知一个PS试样的组成如下表所列,计算它的数均分子量、重均分子量和d。 组分重量分数平均分子量组分重量分数平均分子量 1 0.10 20.19 30.24 4 0.18 1.2万 2.1万 3.5万 4.9万 5 6 7 8 0.11 0.08 0.06 0.04 7.5万 10.2万 12.2万 14.6万 13.按值递增的次序排列数均分子量、重均分子量、Z均分子量和粘均分子量。 14.下列哪一种聚合物是单分散的?(1)天然橡胶;(2) 玉米淀粉;(3) 棉纤维素;(4) 牛奶酪蛋白;(5) 高密度聚乙烯;(6) 聚氯乙烯;(7) β—角蛋白;(8) 尼龙-66;(9) 脱氧核糖核酸;(10) 石腊 15.高分子结构有哪些层次?各层次研究的内容是什么? 16.什么是高分子的构型?什么是高分子的构象?请举例说明。 17.有一种等规度不高的聚丙烯,能否通过改变构象的办法提高它的等规度?为什么?18.由以下单体聚合得到的高分子是否存在有规立构体?有几种? (1) CH2=CH-CH2-CH=CH2;(2) CH2=C(CH3)2 19.画出PE的平面锯齿形构象示意图。 20.当n=2000时,高密度聚乙烯分子链的近似长度为多少?重复单元数目相同的聚氯乙烯分子链的近似长度是多少? 21.线形聚合物和支化聚合物中碳原子的近似键角各是多少度?

材料化学练习题及答案

一、名词解释: 材料:人类社会所能够接受的经济地制造有用器件的物质。(可以用来制造有用的构件、器件或物品的物质。) 晶体:晶体是内部质点在三维空间呈周期性重复排列的固体。(具有格子构造的固体) 空间点阵:表示晶体结构中各类等同点排列规律的几何图形。(表示晶体内部结构中质点重复规律的几何图形。) 晶向:空间点阵的结点可以看成是分列在一系列相互平行的直线上,这些直线系称为晶列,同一个格子可以形成方向不同的晶列,每一个晶列定义了一个方向,称为晶向。 晶面:空间点阵的结点可以从各个方向被划分为许多组平行且等距的平面点阵,这些平面点阵所处的平面称为晶面。 对称:是指物体相同部分作有规律的重复。 点群:晶体结构中所有点对称要素(对称面、对称中心、对称轴和旋转反演轴)的集合。空间群:是指一个晶体结构中所有对称要素集合。 肖特基缺陷:正常格点上的质点,在热起伏过程中获得能量离开平衡位置迁移到晶体的表面,而在晶体内部正常格点上留下空位。 弗伦克尔缺陷:在晶格热振动时,一些能量较大的质点离开平衡位置后,进入到间隙位置,形成间隙质点,而在原来位置上形成空位。 置换固溶体:溶质原子替换溶剂原子的位置形成的固溶体。 间隙固溶体:溶质原子填入溶剂晶格间隙中形成的固溶体。 中间相:合金组元间相互作用所形成的一种晶格类型及性能均不同于任一组元的合金固相。相律:相平衡体系中揭示相数P ,独立组分数C和自由度F之间关系的规律。 相图:表达多相体系的状态随温度、压力、组成等强度性质变化情况的图形。 二、填空题 1、材料按化学组成,可分为(金属材料)、(无机非金属材料)、(有机高分子材料)、(复合材料);根据材料的性能,可分为(结构材料)和(功能材料)。 2、物质的三态:气态、液态和固态,从宏观上来看,气体和液体表现为(流动性),固体表现出(固体性)。液体在缓慢降温过程中形成(晶体),在急冷过程中形成(非晶体)。 3、晶体与非晶体的根本区别是:晶体具有(长程有序),而非晶体(长程无序、短程有序)。 4、实际晶体结构、基元和点阵的关系可概括为(晶体结构= 点阵+ 基元);点阵是周期性重复的(方式),基元是周期性重复的(内容)。

材料化学习题

材料化学课后习题 第1章原子结构与键合 1. 原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定? 2. 在多电子的原子中,核外电子的排布应遵循哪些原则? 3. 在元素周期表中,同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特 点?从左到右或从上到下元素结构有什么区别?性质如何递变? 4. 何谓同位素?为什么元素的相对原子质量不总为正整数? 5. 铬的原子序数为24,它共有四种同位素:4.31%的Cr原子含有26个 中子,83.76%含有28个中子,9.55%含有29个中子,且2.38%含有30个中子。试求铬的相对原子质量。 6. 铜的原子序数为29,相对原子质量为63.54,它共有两种同位素Cu63 和Cu65,试求两种铜的同位素之含量百分比。 7. 锡的原子序数为50,除了4f亚层之外其它内部电子亚层均已填满。 试从原子结构角度来确定锡的价电子数。 8. 铂的原子序数为78,它在5d亚层中只有9个电子,并且在5f层中没 有电子,请问在Pt的6s亚层中有几个电子? 9. 已知某元素原子序数为32,根据原子的电子结构知识,试指出它属 于哪个周期?哪个族?并判断其金属性强弱。 10. S的化学行为有时象6价的元素,而有时却象4价元素。试解释S这种 行为的原因? 11. Al2O3的密度为3.8g/cm3,试计算a)1mm3中存在多少原子?b)1g中含有 多少原子? 12. 尽管HF的相对分子质量较低,请解释为什么HF的沸腾温度(19.4℃)要 比HCl的沸腾温度(-85℃)高? 13. 高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类,试从高分子链结 构角度加以解释之。 14. 高密度的聚乙烯可以通过氯化处理即用氯原子来取代结构单元中氢原子的 方法实现。若用氯取代聚乙烯中8%的氢原子,试计算需添加氯的质量分数。第2章固体结构

材料化学习题答案(完整版)

第二章 2.1 扩散常常是固相反应的决速步骤,请说明: 1) 在用MgO 和32O Al 为反应物制备尖晶石42O MgAl 时,应该采用哪些方法加快 固相反应进行? 2) 在利用固相反应制备氧化物陶瓷材料时,人们常常先利用溶胶-凝胶或共沉 淀法得到前体物,再于高温下反应制备所需产物,请说明原因。 3) “软化学合成”是近些年在固体化学和材料化学制备中广泛使用的方法,请 说明“软化学”合成的主要含义,及其在固体化学和材料化学中所起的作用 和意义。 答: 1. 详见P6 A.加大反应固体原料的表面积及各种原料颗粒之间的接触面积; B.扩大产物相的成核速率 C.扩大离子通过各种物相特别是产物物相的扩散速率。 2. 详见P7最后一段P8 2.2节一二段 固相反应中反应物颗粒较大,为了使扩散反应能够进行,就得使得反应温度 很高,并且机械的方法混合原料很难混合均匀。共沉淀法便是使得反应原料在高 温反映前就已经达到原子水平的混合,可大大的加快反应速度; 由于制备很多材料时,它们的组分之间不能形成固溶的共沉淀体系,为了克 服这个限制,发展了溶胶-凝胶法,这个方法可以使反应物在原子水平上达到均 匀的混合,并且使用范围广。 3. P22 “软化学”即就是研究在温和的反应条件下,缓慢的反应进程中,采取迂回 步骤以制备有关材料的化学领域。 2.2 请解释为什么在大多数情况下固体间的反应很慢,怎样才能加快反应速 率? 答:P6 以MgO 和32O Al 反应生成42O MgAl 为例,反应的第一步是生成42O MgAl 晶核, 其晶核的生长是比较困难的,+2Mg 和+3Al 的扩散速率是反应速率的决速步,因 为扩散速率很慢,所以反应速率很慢,加快反应速率的方法见2.1(1)。 第三章 (张芬华整理) 3.1 说明在简单立方堆积、立方密堆积、六方密堆积、体心立方堆积和hc 型堆 积中原子的配位情况。 答:简单立方堆积、 6 立方密堆积、 12

材料化学导论课程论文

材料化学是从化学的角度研究材料的设计、制备、组成、结构、表征、性质和应用的一门科学。它既是材料科学的一个重要分支,又是化学学科的一个组成部分,具有明显的交叉学科、边缘学科的性质。它的内涵在于(2)……随着国民经济的迅速发展以及材料科学和化学科学领域的不断进展,作为新兴学科的材料化学发展日新月异。 本专业的设立目标在于培养较系统地掌握材料科学的基本理论与技 术,具备材料化学相关的基本知识和基本技能,能在材料科学与工程及其 相关的领域从事研究、教学、科技开发及相关管理工作的材料化学高级专 门人才。它要求本专业学生主要学习材料科学方面的基本理论、基本知识 和基本技能,受到科学思维与科学实验方面的基本训练,具有运用化学和 材料化学的基础理论、基本知识和实验技能进材料研究和技术开发的基本 能力。本专业毕业生应掌握数学、物理、化学等方面的基本理论和基本知 识;掌握材料制备(或合成)、材料加工、材料结构与性能测定等方面的 基础知识、基本原理和基本实验技能;了解相近专业的一般原理和知识; 熟悉国家关于材料科学与工程研究、科技开发及相关产业的政策,国内外 知识产权等方面的法律法规;了解材料化学的理论前沿、应用前景和最新 发展动态,以及材料科学与工程产业的发展状况;掌握中外文资料查询、 文献检索以及运用现代信息技术获取相关信息的基本方法。具有一定的实 验设计,创造实验条件,归纳、整理、分析实验结果,撰写论文,参与学 术交流的能力。 应用化学专业的学生无须像以上所述的那样去严格要求自己,但是, 若在学好自己的专业课程之余还有精力去进一步了解材料化学的话,那也 是多多益善的,毕竟各学科之间是有交集的。(3)…… (4)…… (5)…… 其一高分子材料 高分子材料已经和金属材料、无机非金属材料并驾齐驱,在国际上被列为一级学科。 从化学角度来定义,高分子是由分子量很大的长链分子所组成,而每个分子链都是由共价键联结的成百上千的一种或多种小分子构造而成。高分子的分类有多种,按来源可分为天然高分子、天然高分子衍生物、合成高分子;据用途可分为结构高分子和功能高分子;据工业产量和价格还可分为通用高分子、中间高分子、工程塑料以及特种高分子等等。 高分子材料的功能很多且应用十分广泛。就结构高分子而言,大家知道最多的当属塑料、橡胶和纤维。其中塑料产量最大,主要用于包装材料、结构材料、建筑材料以及交通运输材料;橡胶主要用于制造轮胎;纤维主

材料化学-习题解答

1、晶体一般的特点是什么?点阵和晶体的结构有何关系? 答:(1)晶体的一般特点是: a 、均匀性:指在宏观观察中,晶体表现为各部分性状相同的物体 b 、各向异性:晶体在不同方向上具有不同的物理性质 c 、自范性:晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出晶面、晶棱等几何元素所组成凸 多面体外形 d 、固定熔点:晶体具有固定的熔点 e、对称性:晶体的理想外形、宏观性质以及微观结构都具有一定的对称性 (2)晶体结构中的每个结构基元可抽象成一个点,将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵。点阵是反映点阵结构周期性的科学抽象,点阵结构是点阵理论的实践依据和具体研究对象,它们之间存在这样一个关系: 点阵结构=点阵+结构基元 点阵=点阵结构-结构基元 2、下图是一个伸展开的聚乙烯分子,其中C—C化学键长为1.54?。试根据C原子的立体化学计算分子的链周期。 答:因为C原子间夹角约为109.5° ,所以链周期=2×1.54?×sin(109.5°/2)=2.51? 3、由X射线法测得下列链型高分子的 周期如下,试将与前题比较思考并说明 其物理意义。化学式 链周期 聚乙烯醇 2.52 聚氯乙烯 5.1 聚偏二氯乙烯 4.7 答:由题中表格可知,聚乙烯醇的链周期为2.52 ?,比聚乙烯略大,原因可能是-OH体积比H大,它的排斥作用使C原子间夹角变大,因而链周期加长,但链周期仍包含两个C原子;聚氯乙烯的链周期为5.1 ?,是聚乙烯链周期的两倍多,这说明它的链周期中包含四个C原子,原因是原子的半径较大Cl原子为使原子间排斥最小,相互交错排列,其结构式如下: 聚偏二氯乙烯链周期为4.7 ?比聚乙烯大的多,而接近于聚氯乙烯的链周期为5.1 ?,可知链周期仍包含4个C原子。周期缩短的原因是由于同一个C原子上有2个Cl原子,为使排斥能最

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