材料研究方法课后习题答案jd4-10
§4-10 与X射线衍射相比，（尤其透射电镜中的）电子衍射的特点是什么？
晶体对电子波的衍射现象，与X射线衍射一样，一般简单地用布喇格定律加以描述。
当波长为λ的单色平面电子波以掠射角θ照射到晶面间距为d hkl的平行晶面组(hkl)时(图4.21)，若满足布喇格(Bragg)方程
2d hkl sinθ=nλ (4.31) 则在与入射方向成2θ角的方向上，相邻平行晶面反射波之间的波程差为波长的整数倍，各层晶面的原子的散射在2θ方向上具有相同位相，它们因相互加强而产生该晶面组的衍射束。
由于入射束S0、衍射束S 与衍射晶面的法线N hkl在同一平面内，与几何光学上的反射规律相似，所以习惯上常把晶体的衍射说成是满足布喇格条件的晶面对入射束的反射。
特点：
1)透射电镜常用双聚光镜照明系统，束斑直径为1～2μm，经过双聚光镜的照明束相干
性较好。
2)透射电镜有三级以上透镜组成的成像系统，借助它可提高电子衍射相机长度。
普通电子衍射装置相机长度一般为500mm左右，而透射电镜相机长度可达1000～5000mm。
3)可以通过物镜和中间镜的密切配合，进行选区电子衍射，使成像区域和电子衍射区域统一起来，达到样品微区形貌分析和原位晶体学性质测定的目的。
。
材料研究方法课后习题答案jd8-3
§8-3 试简要阐述判断出分子离子峰方法。
在判断分子离子峰时可参考以下几个方面的规律和经验方法：（1）分子离子稳定性的一般规律分子离子的稳定性与分子结构有关。
碳数较多、碳链较长（也有例外）和有支链的分子，分裂几率较高，其分子离子的稳定性低；而具有π键的芳香族化合物和共轭烯烃分子，分子离子稳定，分子离子峰大。
（2）分子离子峰质量数的规律（氮规则）由C、H、O组成的有机化合物，分子离子峰的质量一定是偶数。
由C、H、O、N组成的化合物，含奇数个N，分子离子峰的质量是奇数，含偶数个N，分子离子峰的质量则是偶数。
凡不符合氮规则者，就不是分子离子峰。
（3）分子离子峰与邻近峰的质量差是否合理如有不合理的碎片峰，就不是分子离子峰。
例如分子离子不可能裂解出两个以上的氢原子和小于一个甲基的基团，故分子离子峰的左面，不可能出现比分子离子的质量小3-14个质量单位的峰；若出现质量差15或18，这是由于裂解出-CH3或一分子水，因此这些质量差都是合理的。
（4）在判断分子离子峰时，还应注意形成 M+1 或 M-1 峰的可能性。
（5）降低电子轰击源的能量，观察质谱峰的变化：在不能确定分子离子峰时，可以逐渐降低电子流的能量；使分子离子的裂解减少。
这时所有碎片离子峰的强度都会减小，但分子高子峰的相对强度会增加。
仔细观察质荷比最大的峰是否在所有的峰中最后消失。
最后消失的峰即为分子离子峰。
有机化合物的质谱分析，最常应用电子轰击源作离子源，但在应用这种离子源时，有的化合物仅出现很弱的，有时甚至不出现分子离子分子峰，这样就使质谱失去一个很重要的作用。
为了得到分子离子峰，可以改用其它一些离子源，如场致电离源、化学电离源等。
范钦珊版材料力学习题全解 第10章 压杆的稳定问题
= π3 Ed 4 32l 2
4、第四种方式
屈曲形式如解图 d 所示，两杆作为整体绕 z 轴屈曲
µ=2
结构的临界载荷
x FP
x FP
y
O
y
O
习题 10—9 解图 d
7
5、第五种方式
FPcr
= π2 EI z ( µl ) 2
= π2 E ⋅ 2 ⋅ (πd 4
4l 2
64
+ πd 2 4
⋅ ( a )2 2
10－5 正三角形截面压杆，其两端为球铰链约束，加载方 向通过压杆轴线。当载荷超过临界值，压杆发生屈曲时，横截 面将绕哪一根轴转动？现有四种答案，请判断哪一种是正确 的。
（A） 绕 y 轴； （B） 绕通过形心 C 的任意轴； （C） 绕 z 轴； （D） 绕 y 轴或 z 轴。 解：因为过正多边形截面形心的任意轴均为形心主轴，且 惯性矩相等。所以，正确答案是 B。
FAB
cosθ
=
3 cotθ 2
⋅ FP
，
FQ = FP
σ max
=
MB W
+
FNx A
≤ [σ ] ，
0.3FP 185 ×10−8
+
3 2
cot θ
⋅
FP
30.6 ×10−4
≤ 160 ×106 ，
FP ≤ 73.5kN<FPcr = 118kN
所以，托架所能承受的最大载荷为 73.5kN。
10－11 长 l＝50 mm，直径 d＝
习题 10－2 图
解：各杆内力如解图所示，由各受杆内力情况可知，正确答案是 A。
10－3 图中四杆均为圆截面直杆，杆长相同，且均为轴向加载，关于四者临界载荷的大 小，有四种解答，试判断哪一种是正确的（其中弹簧的刚度较大）。
高分子材料研究方法作业及答案
⾼分⼦材料研究⽅法作业及答案第⼀章《绪论》习题答案1. 材料的定义?答：⽤以制造有⽤的构件、器件或其它物品的物质。
也可以说是将原料通过物理或化学⽅法加⼯制成的⾦属、⽆机⾮⾦属、有机⾼分⼦和复合材料的固体物质。
它们⼀⽅⾯作为构件、器件或物品的原材料或半成品，如⾦属、有机⾼分⼦、⽊材、⼈造纤维、天然⽯材和某些玻璃等；另⼀⽅⾯可以在某些⼯艺中作为最终产品，如陶瓷和玻璃制品。
2. 材料与⼈类的关系?答：关系密切，⼈类进步的⾥程碑。
（1）当代⽂明的三⼤⽀柱：材料、信息与能源；（2）新技术⾰命的主要标志：新材料、信息技术和⽣物技术。
（3）⼈类⽂明进步的标志：⽯器、青铜器、铁器和蒸汽机时代。
3. 材料的使⽤性能、固有性质、结构组成和合成⽅法之间的关系？答：材料结构与性能的关系：材料的性能是材料内部因素在⼀定的外部因素下的综合反映：材料的固有性质⼤都取决于物质的电⼦结构、原⼦结构和化学键结构。
物质的组成与结构取决于材料的制备和使⽤条件。
4. ⾼分⼦材料研究⽅法的内容有哪些？答：材料结构研究的基本⽅法：任务有三个：成分分析、结构测定和形貌分析。
成分分析：光谱：红外：分析材料的主要基团；⾊谱：分析材料的组成特征；热谱：分析材料的热性能；质谱：分析化合物的分⼦量和元素组成。
结构测定：X-衍射：晶体结构。
举例：蒙脱⼟。
电⼦衍射：测定细微晶体的亚微⽶结构，来分析表⾯或涂层的结构。
中⼦衍射：测定材料的缺陷、空⽳等，还可研究⽣物⼤分⼦在空间的构型。
俄歇电⼦能谱：是⽤⼀束汇聚电⼦束，照射固体后在表⾯附近产⽣了⼆次电⼦。
由于俄歇电⼦在样品浅层表⾯逸出过程中没有能量的损耗，因此从特征能量可以确定样品的元素成分。
图像分析：扫描电镜：分析材料的表⾯形貌；透射电镜：分析材料的颗粒⼤⼩，晶体材料的缺陷等。
第⼆章《红外光谱》习题答案1. 红外光谱可分为哪⼏个区域，各区域的分⼦跃迁类型和适⽤范围?答：如下表格所⽰：近红外中红外远红外分⼦跃迁类型泛频，倍频分⼦振动和转动晶格振动和纯转动适⽤范围有机官能团定量分析分⼦结构分析和样品成分分析⽆机矿物和⾦属有机物2. 红外光谱吸收谱的位置和强度与相应化合物的结构有何关系?答：位置与化合物中的官能团的种类有关；强度与该官能团的数量有关。
材料研究与测试方法试卷和课后习题
《材料研究与测试方法》思考题库1、什么是X射线的特征谱？2、什么是相干散射与非相干散射？3、什么是线吸系数和质量吸收系数？4、说明衍射指数的含义？5、X射反射与光学反射的区别。
6、简述用衍射花样鉴定物相的原理。
7、什么是散射因子？8、什么是结构因子？9、试述X射线衍射的布拉格方程表达式、推导、意义和应用。
10、何谓系统消光？11、影响衍射线强度的因素主要有哪些？12、简述K值法进行物相定量分析的步骤。
13、X射线定性分析时，应注意哪些事项？14、以Hanawalt法为例，简述物相分析的步骤。
15、试简述X射线衍射分析在材料学中的应用。
16、从衍射数据卡片（JCPDS卡片）中，主要可以获得哪些信息？17、X光电子能谱定性分析的依据是什么？18、何为化学位移？19、X光电子能谱定性分析的步骤。
20、在X光电子能谱图中，常存在着哪些伴线？并简单说明之。
21、X光电子能谱分析在材料学中的主要应用？22、X光电子能谱线的形成机理及表示方法？23、何谓差热分析？24、何谓差示扫描量热？25、DTA和DSC的主要区别是什么？26、如何确定外推始点温度？其物理意义是什么？27、影响差热曲线的主要因素是什么？28、高能入射电子束（几keV~几十keV）与固体样品相互作用主要产生哪些信号？29、简述电子透镜缺陷的种类及产生的原因？30、何谓场深和景深？其物理意义是什么？31、什么是背散射电子？32、什么是二次电子？33、简述衍射衬度形成原理（明场像、暗场像）。
34、简述质厚衬度形成原理。
35、简述二次电子像的特点。
36、简述背散射电子像的特点。
37、简述透射电镜、电子探针、扫描电镜、环境扫描电镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜在材料学中的应用特点。
38、扫描电镜的二次电子像与透射电镜的质厚衬度像的形成机制有何不同？39、判定红外拉曼活性的准则是什么？40、分子振动吸收红外辐射必须满足哪些条件？41、利用红外光谱进行结构基团鉴定主要依据是什么？优先考虑什么？42、红外光谱与拉曼光谱的主要区别是什么？43、简述振动光谱在材料学中的主要应用。
材料研究方法试题一答案
一、1.系统消光：晶体的衍射谱中常有一些衍射有规律地系统地不出现,这种现象称系统消光,系统消光的主要应用是确定空间群.当晶体结构中存在某种带心点阵或包含平移的对称要素——滑移面或螺旋轴时,就将出现系统消光.
2.质厚衬度：非晶样品透射电子显微图像衬度是由于样品不同微区间存在的原子序数或厚度的差异而形成的，即质量厚度衬度（质量厚度定义为试样上表面单位面积以下柱体中的质量），也叫质厚衬度。
质厚衬度适用于对复型膜试样电子图象作出解释。
质量厚度数值较大的，对电子的吸收散射作用强，使电子散射到光栏以外的要多，对应较暗的衬度。
质量厚度数值小的，对应较亮的衬度。
3.非红外活性振动:偶极矩等于零的分子振动不能产生红外吸收,称为非红外活性振动。
4.差热分析：用差热电偶测定试样在受热过程中发生吸热或放热反应的分析方法。
试样和参比物(在实验温度范围内不发生热效应的已知物质)在相同的条件下加热或冷却,两者间的温度差用差热电偶 (由两对相同的热电偶同极对接作为冷端而构成的两热接点之间温度差的电偶)测量。
5.隧道效应：隧道效应由微观粒子波动性所确定的量子效应。
又称势垒贯穿。
考虑粒子运动遇到一个高于粒子能量的势垒，按照经典力学，粒子是不可能越过势垒的；按照量子力学可以解出除了在势垒处的反射外，还有透过势垒的波函数，这表明在势垒的另一边，粒子具有一定的概率，粒子贯穿势垒。
二．
、。
材料科学基础课后习题及答案_第三章
第三章答案3-2略。
3-2试述位错的基本类型及其特点。
解：位错主要有两种：刃型位错和螺型位错。
刃型位错特点：滑移方向与位错线垂直，符号⊥，有多余半片原子面。
螺型位错特点：滑移方向与位错线平行，与位错线垂直的面不是平面，呈螺施状，称螺型位错。
3-3非化学计量化合物有何特点？为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料？解：非化学计量化合物的特点：非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关；可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体；缺陷浓度与温度有关，这点可以从平衡常数看出；非化学计量化合物都是半导体。
由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金属离子过剩（n型）半导体，正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩（p型）半导体。
3-4影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些？解：影响形成置换型固溶体影响因素：（1）离子尺寸：15%规律：1.（R1-R2）/R1>15%不连续。
2.<15%连续。
3.>40%不能形成固熔体。
（2）离子价：电价相同，形成连续固熔体。
（3）晶体结构因素：基质，杂质结构相同，形成连续固熔体。
（4）场强因素。
（5）电负性：差值小，形成固熔体。
差值大形成化合物。
影响形成间隙型固溶体影响因素：（1）杂质质点大小：即添加的原子愈小，易形成固溶体，反之亦然。
（2）晶体（基质）结构：离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的，在一定程度上来说，结构中间隙的大小起了决定性的作用。
一般晶体中空隙愈大，结构愈疏松，易形成固溶体。
（3）电价因素：外来杂质原子进人间隙时，必然引起晶体结构中电价的不平衡，这时可以通过生成空位，产生部分取代或离子的价态变化来保持电价平衡。
3-5试分析形成固溶体后对晶体性质的影响。
解：影响有：（1）稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生；（2）活化晶格，形成固溶体后，晶格结构有一定畸变，处于高能量的活化状态，有利于进行化学反应；（3）固溶强化，溶质原子的溶入，使固溶体的强度、硬度升高；（4）形成固溶体后对材料物理性质的影响：固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化，但一般都不是线性关系。
材料科学基础课后习题答案
（3） cosφ
=
n3 ⋅ F | n3 || F
|
=
1 3
cosα
=
b⋅F |b || F
|
=
1 2
由 Schmid 定律，作用在新生位错滑移面上滑移方向的分切应力为：
τ 0 = σ cosϕ cos λ = 17.2 ×
1× 3
1 = 7.0 MPa 2
∴作用在单位长度位错线上的力为：
f = τb = aτ 0 = 10 − 3 N/m 2
滑移面上相向运动以后，在相遇处
。
（B
）
A、相互抵消
B、形成一排空位
C、形成一排间隙原子
7、位错受力运动方向处处垂直与位错线，在运动过程中是可变的，
晶体作相对滑动的方向
。
（C
）
A、亦随位错线运动方向而改变 B、始终是柏氏矢量方向 C、始
终是外力方向
8、两平行螺型位错，当柏氏矢量同向时，其相互作用力
。
（B
二、（15 分）有一单晶铝棒，棒轴为[123]，今沿棒轴方向拉伸，请分析：
（1）初始滑移系统； （2）双滑移系统 （3）开始双滑移时的切变量 γ； （4）滑移过程中的转动规律和转轴； （5）试棒的最终取向（假定试棒在达到稳定取向前不断裂）。
三、（10
分）如图所示，某晶体滑移面上有一柏氏矢量为
v b
的圆环形位错环，并受到一均匀
14、固态金属原子的扩散可沿体扩散与晶体缺陷扩散，其中最慢的扩
散通道是：
。
（A）
A、体扩散
B、晶界扩散
C、表面扩散
15、高温回复阶段，金属中亚结构发生变化时，
。
（C）
A、位错密度增大 B、位错发生塞积 C、刃型位错通过攀移和滑移构
材料科学基础课后习题及答案
第二章答案2-1略。
2-2〔1〕一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指数；〔2〕一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。
答：〔1〕h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为〔321〕；〔2〕h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为〔321〕。
2-3在立方晶系晶胞中画出以下晶面指数和晶向指数：〔001〕与[]，〔111〕与[]，〔〕与[111]，〔〕与[236]，〔257〕与[]，〔123〕与[]，〔102〕，〔〕，〔〕，[110]，[]，[]答：2-4定性描述晶体构造的参量有哪些.定量描述晶体构造的参量又有哪些.答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。
定量：晶胞参数。
2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类.其特点是什么.答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。
离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。
共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。
金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。
范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。
氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。
2-6等径球最严密堆积的空隙有哪两种.一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙.答：等径球最严密堆积有六方和面心立方严密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。
2-7n个等径球作最严密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙.不等径球是如何进展堆积的.答：n个等径球作最严密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。
不等径球体进展严密堆积时，可以看成由大球按等径球体严密堆积后，小球按其大小分别填充到其空隙中，稍大的小球填充八面体空隙，稍小的小球填充四面体空隙，形成不等径球体严密堆积。
2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
答：面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为：〔000〕、〔001〕〔100〕〔101〕〔110〕〔010〕〔011〕〔111〕〔0〕〔0〕〔0〕〔1〕〔1〕〔1〕。
材料科学基础课后习题答案1-4章
第一章原子结构与键合1. 主量子数n、轨道角动量量子数l i、磁量子数m i和自旋角动量量子数S i。
2. 能量最低原理、Pauli不相容原理，Hund规则。
3. 同一周期元素具有相同原子核外电子层数，但从左→右，核电荷依次增多，原子半径逐渐减小，电离能增加，失电子能力降低，得电子能力增加，金属性减弱，非金属性增强；同一主族元素核外电子数相同，但从上→下，电子层数增多，原子半径增大，电离能降低，失电子能力增加，得电子能力降低，金属性增加，非金属性降低；4. 在元素周期表中占据同一位置，尽管它们的质量不同，然它们的化学性质相同的物质称为同位素。
由于各同位素的含中子量不同（质子数相同），故具有不同含量同位素的元素总的相对原子质量不为正整数。
5. 52.0576. 73% (Cu63); 27% (Cu65)8. a:高分子材料；b:金属材料；c:离子晶体10．a) Al2O3的相对分子质量为M=26.98×2+16×3=101.961mm3中所含原子数为1.12*1020（个）b) 1g中所含原子数为2.95*1022（个）11. 由于HF分子间结合力是氢键，而HCl分子间结合力是范德化力，氢键的键能高于范德化力的键能，故此HF的沸点要比HCl的高。
第2章固体结构1．每单位晶胞内20个原子2．CsCl型结构系离子晶体结构中最简单一种，属立方晶系，简单立方点阵，Pm3m空间群，离子半径之比为0.167/0.181=0.92265，其晶体结构如图2-13所示。
从图中可知，在<111> 方向离子相接处，<100>方向不接触。
每个晶胞有一个Cs+和一个Cl-，的配位数均为8。
3．金刚石的晶体结构为复杂的面心立方结构，每个晶胞共含有8个碳原子。
金刚石的密度(g/cm3)对于1g碳，当它为金刚石结构时的体积(cm3)当它为石墨结构时的体积(cm3)故由金刚石转变为石墨结构时其体积膨胀4.]101[方向上的线密度为1.6. 晶面族{123}=(123)+(132)+(213)+(231)+(321)+(312)+)231(+)321(+)132(+)312(+)213(+)123(+)321(+)231(+)312(+)132(+)123(+)213(+)312(+)213(+)321(+)123(+)132(+)231(晶向族﹤221﹥=[221]+[212]+[122]+]212[+]122[+]221[+]122[+]212[+]221[+]122[+]221[+]212[7. 晶带轴[uvw]与该晶带的晶面(hkl)之间存在以下关系：hu+kv+lw=0；将晶带轴[001]代入，则h×0+k×0+l×1=0；当l=0时对任何h,k取值均能满足上式，故晶带轴[001]的所有晶带面的晶面指数一般形式为(hk0)。
(完整版)材料力学课后习题答案
8-1 试求图示各杆的轴力，并指出轴力的最大值。
(2) 取1-1(3) 取2-2(4) 轴力最大值： (b)(1) 求固定端的约束反力； (2) 取1-1(3) 取2-2(4) (c)(1) 用截面法求内力，取1-1、2-2、3-3截面；(2) 取1-1(3) 取2-2 (4) 取3-3截面的右段；(5) 轴力最大值： (d)(1) 用截面法求内力，取1-1、(2) 取1-1(2) 取2-2(5) 轴力最大值： 8-2 试画出8-1解：(a) (b) (c) (d) 8-5与BC 段的直径分别为(c) (d)F RN 2F N 3 F N 1F F Fd 1=20 mm 和d 2=30 mm ，如欲使AB 与BC 段横截面上的正应力相同，试求载荷F 2之值。
解：(1) 用截面法求出(2) 求1-1、2-28-6 题8-5段的直径d 1=40 mm ，如欲使AB 与BC 段横截面上的正应力相同，试求BC 段的直径。
解：(1)用截面法求出1-1、2-2截面的轴力；(2) 求1-1、2-2截面的正应力，利用正应力相同；8-7 图示木杆，承受轴向载荷F =10 kN 作用，杆的横截面面积A =1000 mm 2，粘接面的方位角θ= 450，试计算该截面上的正应力与切应力，并画出应力的方向。
解：(1) (2) 8-14 2=20 mm ，两杆F =80 kN 作用，试校核桁架的强度。
解：(1) 对节点A(2) 列平衡方程 解得： (2) 8-15 图示桁架，杆1A 处承受铅直方向的载荷F 作用，F =50 kN ，钢的许用应力[σS ] =160 MPa ，木的许用应力[σW ] =10 MPa 。
解：(1) 对节点A (2) 84 mm 。
8-16 题8-14解：(1) 由8-14得到的关系；(2) 取[F ]=97.1 kN 。
8-18 图示阶梯形杆A 2=100 mm 2，E =200GPa ，试计算杆AC 的轴向变形 解：(1) (2) AC 8-22 图示桁架，杆1与杆2的横截面面积与材料均相同，在节点A 处承受载荷F 作用。