材料化学2016试卷(4)-answer
2016试卷(4)
考试时间 120 分钟网院材料化学模拟试题（四）1.考试形式：；2.考试日期：3.本试卷共 4 大题，满分100分。
班级学号姓名任课教师朱黎霞一、填空(20分)1、金属的晶体结构可以看作是等径球堆积，当球体作理想密排六方密堆时，其密排方向是，密排面是，原子个数是，配位数是，堆积方式为；c/a= 。
2、写出以下各性能参数之间的关系式:费米分布函数f(E f,T):f(E)=本征半导体的电导率σ（Eg、T）：σ=3、晶体产生Schottky缺陷时，晶体体积 ,晶体密度。
一般来说离子晶体中正、负离子半径相差不大时，缺陷是主要的；两种离子半径相差大时，缺陷是主要的。
4、对含刃位错的晶体施加垂直于多余半原子面的压应力有利于______攀移，施加拉应力有助于______攀移。
5、间隙相和间隙化合物主要受组元的因素控制。
第2页共页6、二元共晶系合金的不平衡凝固组织包括：、和。
7、在置换固熔体中，原子的扩散方式一般为。
8、下图是A-B-C三元系成分三角形, 其中E合金的成分是：。
二、名词解释(16分)1、Lavs相2、孪生和滑移3、柯肯达尔效应4、上坡扩散5、珠光体6、位错密度7、小角度晶界三、简答题(24分，每题6分)1、简述柯垂尔气团和铃木气团的形成及对材料性能的影响。
2、在Fe-Fe3C相图中有几种类型的渗碳体？分别描述这些渗碳体的形成条件及平衡凝固条件下的显微组织形貌。
3、简述固体中扩散的微观机制有哪些？影响扩散的因素又有哪些？4、画出图（a)和(b)中两位错交割之后的形状变化，指出位错线上各段位错的类型，并说明交割后对材料性能的影响。
C D C D四、计算、作图题：(40分)1、已知H原子半径r为0.0406nm，纯铝是fcc晶体，其原子半径R为0.143nm，请问H原子溶入Al时处于何种间隙位置？（6分）2、在某种材料中,某种粒子的晶界扩散系数与体扩散系数分别为D gb=2.00×10-10exp(-19100/T)和D v=1.00×10-4exp(-38200/T) ，试求晶界扩散和体扩散分别在什么温度范围内起主导作用？（10分）3、铝（fcc）单晶体拉伸时，其拉力轴为[110]，一个滑移系的临界分切应力第4页 共 页为0.79MN/m 2，试问：（1）有几个滑移系可同时产生滑移，分别是哪些？并画图表示。
材料化学考试试题
材料化学考试试题
1. 以下哪种是含有硅的常见材料？
A. 铜
B. 铝
C. 玻璃
D. 钢铁
2. 以下哪种金属是一种铁磁材料？
A. 铜
B. 铝
C. 铁
D. 镍
3. 下列哪种化合物是一种半导体材料？
A. NaCl
B. SiO2
C. H2O
D. CaCO3
4. 以下哪种玻璃的硅酸盐组成主要是硼酸盐和硅酸盐？
A. 硼硅玻璃
B. 硼酸玻璃
C. 硅酸玻璃
D. 矽酸盐玻璃
5. 下列有关高分子材料的叙述中，哪个是不正确的？
A. 高分子材料是由很多小分子单体通过聚合反应形成的
B. 高分子材料的强度通常比金属材料要高
C. 塑料和橡胶都是高分子材料的一种
D. 高分子材料可以通过加热熔化再冷却成型
6. 以下选项中哪种是一种合金？
A. 铁
B. 镍
C. 青铜
D. 镁
7. 下面哪种不属于金属材料的特点？
A. 导电
B. 导热
C. 具有良好的可塑性
D. 作为光学材料使用
8. 下列有关陶瓷材料的叙述中，哪个是正确的？
A. 陶瓷材料通常是非晶体结构
B. 陶瓷材料通常是具有金属性的材料
C. 陶瓷材料常常具有较高的硬度和耐磨性
D. 陶瓷材料常用于电线的导体
9. 以下哪种金属是一种轻金属？
A. 铜
B. 铁
C. 铝
D. 镍
10. 下列哪种化合物在建筑材料中广泛使用？
A. 碳酸盐
B. 硫酸盐
C. 氯化物
D. 铬酸盐。
材料化学习题答案
材料化学习题答案材料化学是一门研究材料的化学组成、结构、性质及其应用的学科。
在解决材料化学习题时，通常需要对材料的物理化学性质、合成方法、表征手段以及应用领域有深入的了解。
以下是一些材料化学习题的答案示例：习题一：简述材料化学中的“相”的概念。
答案：在材料化学中，“相”指的是在宏观尺度上具有相同化学组成和物理性质的区域。
一个材料可以包含一个或多个相。
相的区分通常基于化学组成、晶体结构、相界面以及相的物理性质。
例如，在合金中，不同的金属元素可以形成不同的相，如固溶体、沉淀相等。
习题二：解释什么是纳米材料，并举例说明其应用。
答案：纳米材料是指至少在一个维度上具有纳米尺度（1-100纳米）的材料。
这类材料因其独特的尺寸效应而展现出与宏观材料不同的性质，如高比表面积、量子效应等。
纳米材料的应用非常广泛，包括纳米电子器件、药物输送系统、催化剂、能源存储设备等。
习题三：描述材料的表征方法，并举例说明。
答案：材料的表征方法包括但不限于X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、原子力显微镜（AFM）、红外光谱（IR）和核磁共振（NMR）。
例如，XRD用于确定材料的晶体结构和相组成；SEM和TEM用于观察材料的表面形貌和微观结构；AFM用于测量材料表面的粗糙度和局部性质；IR和NMR则用于分析材料的化学组成和分子结构。
习题四：简述材料的合成方法之一——溶胶-凝胶法，并说明其优势。
答案：溶胶-凝胶法是一种从溶液到固体的合成方法，通常涉及金属醇盐的水解和聚合过程。
这种方法的优势在于可以在较低的温度下制备材料，从而减少热处理对材料性质的影响；同时，溶胶-凝胶法可以精确控制材料的化学组成和微观结构，适用于制备薄膜、纤维和粉末等不同形态的材料。
习题五：讨论材料的环境友好性，并举例说明。
答案：材料的环境友好性指的是在材料的整个生命周期中，从生产、使用到废弃处理，对环境的影响尽可能小。
例如，生物降解材料可以在一定时间内自然分解，减少环境污染；绿色建筑材料如绿色混凝土，通过使用工业废料作为骨料，减少了对自然资源的开采和对环境的破坏。
材料化学练习题
材料化学练习题材料化学是研究材料结构、性质和制备方法的一门学科。
在实践中，我们经常会遇到一些与材料化学相关的问题。
本文将为您提供一些材料化学的练习题，以帮助您巩固知识和提升解题能力。
题目一：金属材料1. 金属最显著的特点是什么？请解释其原因。
2. 金属材料的导电性较好，请解释为什么金属具有良好的导电性。
3. 铝是一种常见的金属材料。
请列举铝的几个重要特点。
题目二：聚合物材料1. 什么是聚合物？请简要解释聚合物的结构和性质。
2. 聚合物材料有许多重要应用，请列举几个聚合物材料的应用领域。
3. 聚合物材料的强度和韧性之间存在着一种权衡关系，请简要解释这种关系。
题目三：无机非金属材料1. 请列举几种常见的无机非金属材料，并简要说明每种材料的特点。
2. 陶瓷是一种重要的无机非金属材料，请解释陶瓷具有的一些独特特性。
3. 玻璃是一种特殊的无机非金属材料，请列举几种制备玻璃的方法。
题目四：材料分析方法1. 介绍一种常见的材料表征方法，并解释其原理。
2. X射线衍射（XRD）是一种常用的材料分析方法，请解释XRD 在材料研究中的应用。
3. 扫描电子显微镜（SEM）是一种常用的材料表征方法，请解释SEM的工作原理和应用。
题目五：材料制备方法1. 熔融法是一种常见的材料制备方法，请解释熔融法的基本原理和应用领域。
2. 沉积法是一种常用的材料制备方法，请解释沉积法的工作原理和几种常见的沉积法。
3. 气相沉积法是一种用于制备薄膜材料的方法，请解释气相沉积法的原理和应用。
题目六：材料性能测试1. 介绍一种常见的材料性能测试方法，并解释其原理。
2. 冲击试验是一种常用的材料性能测试方法，请解释冲击试验的原理和应用。
3. 硬度测试是一种常见的材料性能测试方法，请列举几种常用的硬度测试方法。
这些练习题涵盖了金属材料、聚合物材料、无机非金属材料、材料分析方法、材料制备方法以及材料性能测试等方面的知识点。
通过解答这些问题，您将能够更好地理解和应用材料化学的知识，提升自己的学习水平。
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P6A.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、 12六方密堆积、 12体心立方堆积 8hc 型堆积 123.2 3SrTiO 为钙钛矿结构，a=3.905A ，计算Sr-O ，Ti-O 键长和3SrTiO 密度。
材料化学试卷含答案
一、填空题（本大题共8小题，每空1分，共25分）1. 材料的种类繁多，性能千差万别，应用领域也十分广泛。
若按照材料的使用性能可将其分为结构材料和功能材料两大类，前者主要利用材料的力学性能，后者则主要利用材料的物理和化学性能。
2. 杂质使半导体的电学性质发生显著变化。
单晶硅中掺杂质Ga和As元素后，能得到不同类型的半导体，由空穴迁移导电的称p型半导体，由电子移动导电的则成为n型半导体。
n型半导体和p型半导体的结合处称为p-n结，它使电流单向导通。
3.组织工程三要素是指：种子细胞、支架、信号因子。
4. 现在研究表明，1912年泰坦尼克号豪华轮船船体钢材因S、P 含量过高不耐低温，故在北海与冰山相撞发生脆性断裂以致迅速沉没。
如果钢材中添加13％的Ni ，或者直接采用面心立方结构的铝合金或奥氏体不锈钢，该惨剧可能不会发生。
5. 形状记忆效应实质上是在温度和应力作用下合金内部热弹性马氏体形成、变化、消失的相变过程的宏观表现。
6.各向异性材料的硬度取决于物质中存在的化学键中最弱的键，而熔点和化学反应性则取决于化学键中最强的键。
7合材料中，通常有一相为连续相，称为基体；另一相为分散相相，称为增强材料（或增强体）；两相之间存在着相界面。
8. 非晶态金属材料同时具有高强度、高韧性的力学性能。
二、单选题（本大题共8小题，每题2分，共16分）1. 具有立方面心立方结构、晶格间隙较大，碳容量较多的是：（ B ）A、α-FeB、γ-FeC、δ-FeD、FeC2. 下列光纤材料中抗弯曲和冲击性能最好的是：( D )A、石英光纤B、多元氧化物光纤C、晶体光纤D、聚合物光纤3. 有机化学实验室电动搅拌的搅拌头所用的材料是：（ D ）A、PPB、ABSC、PPOD、PTFE4. 享有“第三金属”和“未来的金属”的称号的是：（ C ）A、铝合金B、铁锰铝合金钢C、钛合金D、奥氏体不锈钢5. 下列陶瓷中，硬度最大是：（ A ）A、BNB、Al2O3C、ZrO2D、ZnO26. 下列哪种检测仪器的发明首先为人类直接观察和操纵原子和分子提供了有力工具：（ D ）A、TEMB、SEMC、STMD、AFM7. 我国在东汉制造出了（ B ），她是中国文化的象征，极大地促进了世界文明。
材料化学基础知识单选题100道及答案解析
材料化学基础知识单选题100道及答案解析1. 材料的物理性质主要取决于（）A. 原子结构B. 分子结构C. 晶体结构D. 化学键类型答案：C解析：材料的物理性质如密度、硬度、导电性等主要取决于晶体结构。
2. 金属材料的延展性主要源于（）A. 金属键B. 离子键C. 共价键D. 氢键答案：A解析：金属键没有方向性和饱和性，使得金属原子可以相对滑动，表现出良好的延展性。
3. 下列材料中，属于无机非金属材料的是（）A. 塑料B. 陶瓷C. 橡胶D. 纤维答案：B解析：陶瓷是典型的无机非金属材料，塑料、橡胶、纤维通常属于有机高分子材料。
4. 晶体中原子的排列具有（）A. 周期性B. 无序性C. 随机性D. 独立性答案：A解析：晶体的特点之一是原子排列具有周期性。
5. 高分子材料的分子量通常在（）以上A. 1000B. 5000C. 10000D. 50000答案：A解析：高分子材料的分子量一般在1000 以上。
6. 材料的热膨胀系数主要与（）有关A. 原子间结合力B. 晶体结构C. 化学成分D. 以上都是答案：D解析：原子间结合力、晶体结构和化学成分都会影响材料的热膨胀系数。
7. 半导体材料的导电性能介于（）之间A. 导体和绝缘体B. 金属和非金属C. 离子晶体和分子晶体D. 以上都不对答案：A解析：半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间。
8. 下列哪种材料具有压电效应（）A. 石英B. 玻璃C. 陶瓷D. 金属答案：A解析：石英具有压电效应。
9. 复合材料的性能主要取决于（）A. 增强相B. 基体相C. 界面D. 以上都是答案：D解析：复合材料的性能受增强相、基体相以及它们之间的界面共同影响。
10. 铁碳合金中，含碳量为0.77%的是（）A. 亚共析钢B. 共析钢C. 过共析钢D. 铸铁答案：B解析：含碳量为0.77%的铁碳合金是共析钢。
11. 材料的疲劳强度是指（）A. 材料在交变载荷作用下不发生断裂的最大应力B. 材料在静载荷作用下不发生断裂的最大应力C. 材料在拉伸载荷作用下不发生断裂的最大应力D. 材料在压缩载荷作用下不发生断裂的最大应力答案：A解析：材料的疲劳强度是在交变载荷作用下不发生断裂的最大应力。
材料化学复习题及答案
材料化学复习题及答案一、选择题1. 材料化学中，下列哪种材料属于无机非金属材料？A. 塑料B. 陶瓷C. 橡胶D. 合金答案：B2. 材料科学中，下列哪种材料具有最高的热导率？A. 石墨烯B. 铜C. 铝D. 玻璃答案：A3. 材料的疲劳寿命通常与下列哪个因素无关？A. 材料的微观结构B. 材料的表面处理C. 材料的化学成分D. 材料的颜色答案：D二、填空题1. 材料的硬度通常用______来表示。
答案：莫氏硬度2. 陶瓷材料的主要成分是______。
答案：无机非金属材料3. 金属材料的塑性变形主要通过______来实现。
答案：位错运动三、简答题1. 简述材料科学中，材料的力学性能包括哪些方面？答案：材料的力学性能主要包括硬度、弹性、塑性、韧性、强度、疲劳强度等。
2. 请解释什么是材料的热膨胀系数，并说明其对材料性能的影响。
答案：热膨胀系数是指材料在温度变化时体积或长度的变化率。
它对材料性能的影响主要体现在热应力的产生和材料尺寸的稳定性上。
四、计算题1. 已知某种材料的热膨胀系数为12×10^-6/°C，试计算该材料在温度从20°C升高到100°C时，长度为100mm的样品长度的变化量。
答案：ΔL = αL₀ΔT = 12×10^-6/°C × 100mm × (100°C - 20°C) = 0.96mm五、论述题1. 论述材料的电导率与其微观结构之间的关系，并举例说明。
答案：材料的电导率与其微观结构密切相关。
例如，金属的电导率较高，因为其内部存在大量的自由电子，这些自由电子可以在电场作用下自由移动，形成电流。
而绝缘体的电导率较低，因为其内部几乎没有自由电子，电子被原子核紧紧束缚，难以形成电流。
半导体的电导率介于金属和绝缘体之间，其电导率可以通过掺杂改变，掺杂可以增加材料内部的自由电子或空穴，从而提高电导率。
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网院材料化学模拟试卷（四）
一、填空(20分)
1、 ><0211， (0001) ，6 ，12，ABAB ，
3
8。
2、
；
3、变大, 变小, Schottky 缺陷 , Frenkel 缺陷
4、正，负
5、原子尺寸
6、不平衡结晶，伪共晶，离异共晶
7、空位扩散
8、 A=10%，B=80%，C=10%
二、名词解释(16分)
1、Lavs 相：属于尺寸化合物，当组元间原子尺寸之差处于间隙化合物与电子化合物之间时，大小原子形成四面体并按一定次序堆垛形成的高致密度和高配位数的密排结构，其通式为AB 2。
2、孪生：在切应力作用下，晶体的一部分沿一定的晶面（孪生面）和晶向（孪生方向）相对于另一部分晶体作均匀的切变。
滑移：在切应力作用下，位错线在其滑移面（即位错线与伯氏矢量b 构成的晶面）上的运动，结果导致晶体永久变形。
3、柯肯达尔效应：在置换型固溶体中，由于两种原子以不同的速度相对扩散而造成标记面漂移的现象。
4、上坡扩散：在化学位梯度推动下，由低浓度向高浓度处扩散的
kT
E g e
2/0-=σσ
现象。
5、珠光体：Fe-Fe3C相图中，通过共析反应得到的铁素体和渗碳体的机械混合物。
6、位错密度:单位体积晶体所包含的位错线总长度，ρ= S/v，单位:m/m3或穿过单位截面积的位错线的数目，即ρ= n/A ，单位:1/㎡
7、小角度晶界：界面两侧的晶粒取向差小于10o的晶界。
三、简答题(24分，每题6分)
1、答：溶质与刃型位错之间产生交互作用，形成柯垂尔气团。
这种气团阻碍位错运动，对位错具有钉扎作用，产生材料强化。
溶质原子与层错交互作用形成铃木气团。
面心立方晶体中，加入能降低{111}面层错能的合金元素，增加扩展位错的宽度，与基体形成置换型固溶体，并且择优分布在{111}面上，形成铃木气团，阻止位错的滑移和攀移。
提高FCC金属或合金的强度。
2、答：渗碳体包括：一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体，共五种。
（1）一次渗碳体：含碳量大于4.3%的Fe-C合金在平衡凝固时从液相结晶出来的渗碳体，形貌为板条状。
（2）二次渗碳体：含碳量0.77～2.11%的Fe-C合金，在1148℃冷却到727℃过程中，从γ相中脱溶的渗碳体，其形态一般沿奥氏体晶界呈网状分布。
（3）三次渗碳体：含碳量小于0.0218%时，低于727℃，从α相脱溶析出的渗碳体，沿α相晶界析出。
（4）共晶渗碳体：含碳量2.11～6.69%的Fe-C 合金，在1148℃发生共晶反应时形成的渗碳体。
（5）共析渗碳体：含碳量0.0218～6.69%的Fe-C 合金，在727℃发生共析反应时生成的渗碳体，呈层片状。
3、答：包括空位机制、间隙机制、换位机制，填隙（准间隙）机制。
影响扩散的主要因素有：温度（温度越高，扩散速度越快）；晶体结构（包括致密度、固溶体类型、各向异性等）；晶体缺陷；化学成分（包括浓度、第三组元等）。
4
AB,CE,EF,FD 刃型位错，EF
不在原来的滑移面上，因此为割阶，在外力作用下运动受阻，对材料起强化作用。
AE:刃型位错EF:螺旋位错FB:刃型位错; CE:刃型位错EF:螺旋位错FD:刃型位错,交割后形成的台阶均为扭折，为螺旋位错，即在原来的滑移面上，在线张力的作用下可以恢复，对材料性能无影
D
响。
四、计算、作图题：(40分)
1、答： 八面体空隙r/R=0.414;四面体空隙r/R=0.225; r/R=0.0406/0.143=0.284，因此处于八面体空隙。
2、答：D gb =D v 时的温度为T ，即：2.00×10-10exp(-19100/T)=1.00×10-4exp(-38200/T) T=1455.6K
T>1455.6K 时，D gb <D v ，高温时，由于空位浓度增加，因此体扩散占优； T<1455.6K 时，D gb > D v ，低温时，晶界扩散占优。
3、
答：(1) 4个，分别是
(2) [110]与面法线[111]的夹角：
781.0
6
2
011111011111cos 2
22222==
++++⨯+⨯+⨯=
φ [110]与]110[的夹角：5.04
1
01101101-0111cos 2
22222==
++++⨯⨯+⨯=
λ ]
110)[111(]011)[111(]101)[111(]101[111]110)[111(]101)[111(]011)[111(]110)[111(或；或）（或；或
故施加应力为:MPa c 93.1817
.05.079
.0cos cos =⨯==
λφτσ
4、答：（1）相图如下图所示。
（2）相组成物：A ＋β；
相对含量为：
组织组成物：β+（A ＋β）＋A II 组织组成物的相对含量：
%
7.66%3.331%3.33%1000
9060
90%=-==⨯--=βA %8.14%10090
20
40704060%%
9.51%10090
7040704060%3.33%10040706070%II )(=⨯⨯--==⨯⨯--==⨯--=+A A w w w ββ。