一填空题
(1)材料是具有使其能够用于机械、结构、设备和产品性质的物质。这种物质具有一定的性能或功能。
(2)材料按照化学组成、结构一般可分为金属材料、无机非金属材料、聚合物材料和复合材料。(3)材料按照使用性能可分为结构材料和功能材料。结构材料更关注于材料的力学性能;而另一种则考虑其光、电、磁等性能。
(4)材料化学是关于材料的结构、性能、制备和应用的化学。
(5)一般材料的结构可分为三个层次,分别是微观结构、介观结构和宏观结构。
(6)对于离子来说,通常正离子半径小于相应的中性原子,负离子的半径则变大。
(7)晶体可以看成有无数个晶胞有规则的堆砌而成。其大小和形状由晶轴(a,b,c)三条边和轴间夹角(α,β,γ)来确定,这6个量合称晶格参数。
(8)硅酸盐基本结构单元为硅氧四面体,四面体连接方式为共顶连接。
(9)晶体的缺陷按照维度划分可以分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷,其延伸范围为零维、一维、二维和三维。
(10)位错分为韧型位错、螺型位错以及由前两者组成的混合位错三种类型。
(11)固溶体分为置换型固溶体和填隙型固溶体,前者溶质质点替代溶剂质点进入晶体结点位置;后者溶质质点进入晶体间隙位置。
(12)材料热性能主要包括热容、热膨胀和热传导。
(13)材料的电性能是指材料被施加电场时的响应行为,包括有导电性、介电性、铁电性和压电性等。
(14)衡量材料介电性能的指标为介电常数、介电强度和介电损耗。
(15)磁性的种类包括:反磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和铁氧体磁性等。
(16)铁磁材料可分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。
(17)材料的制备一般包括两个方面即合成与控制材料的物理形态。
(18)晶体生长技术主要有熔体生长法和溶液生长法,前者主要包括有提拉法、坩埚下降法、区融法和焰融法等。
(19)溶液达到过饱和途径为:一,利用晶体的溶解度随改变温度的特性,升高或降低温度而达到过饱和;二,采用蒸发等办法移去溶剂,使溶液浓度增高。
(20)气相沉积法包括物理气相沉积法PVD和化学气相沉积法CVD。
(21)液相沉淀法包括直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法和水解法。
(22)固态反应一般包括相界面上的反应和物质迁移两个过程,反应物浓度对反应的影响很小,均相反应动力学不适用。
(23)自蔓延高温合成按照原料组成可分为元素粉末型、铝热剂型和混合型。
(24)金属通常可分为黑色金属和有色金属;黑色金属是指铁、铬、锰金属与它们的合金。(25)合金基本结构为混合物合金、固溶体合金和金属间化合物合金。
(26)铁碳合金的形态包括有奥氏体、马氏体、铁素体、渗碳体与珠光体等。
(27)金属材料热处理包括整体热处理、表面热处理和化学热处理。
(28)超耐热合金包括铁基超耐热合金、镍基超耐热合金和钴基超耐热合金。
(29)提高超耐热合金性能的途径有改变合金的组织结构和采用特种工艺技术,后者主要有定向凝固和粉末冶金。
(30)产生合金超塑性的条件为产生超细化晶粒与适宜的温度和应变速率。
(31)无机非金属材料主要有以氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物(包括硫化物、硒化物及碲化物)和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材14
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料。
(32)硅酸盐水泥的使用过程大致分为三个阶段:准备期即水化期、凝结期和硬化期。
(33)玻璃通常按照主要成分分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃。前者包括石英玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、氟化物玻璃等;后者主要有硫系玻璃和卤化物玻璃。
(34)陶瓷微结构特征为多相结构,由晶相、玻璃相和气孔组成。
(35)结构陶瓷的工艺技术包括致密化技术、细晶化技术、复合技术。
(36)元素半导体可分为本征半导体和掺杂半导体,后者又分为n-型半导体和p-型半导体。(37)聚合物通常是由许多简单的结构单元通过共价键重复连接而成。合成聚合物的化合物称为单体,一种这样化合物聚合形成的成为均聚物,两种以上称共聚物。
(38)聚合的实施方法可分为本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。
(39)具有导电性的聚合物主要有:共轭体系的聚合物、电荷转移络合物、金属有机螯合物和高分子电解质。
(40)高分子材料按照用途主要可分为塑料、橡胶和纤维等。
(41)纳米效应包括有小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应。
二判断题
(1)材料与化学研究的均为物质,材料注重宏观方面,而化学更偏重于原子-分子水平的相互作用。
(2)材料化学的特点是跨学科性与实践性。
(3)材料的很多物理性质都与材料中原子排列和键合类型直接相关。
(4)材料中原子的排列方式主要受原子间键合的性质和方向的影响。
(5)较深的势能阱表示原子间结合较紧密,其对应的材料就较难熔融,并具有较高的弹性模量和较低的热膨胀系数。
(6)布拉维点阵将所有晶体分为7个晶系14种空间点阵。
(7)如果晶体存在缺陷,缺陷只是存在于晶体的局部,晶体的正常结构任然保存。
(8)材料设计中为使某些性能加强,需要人为的引入某些缺陷;相反某些缺陷会使材料下降,必须要尽可能的避免。
(9)位错主要是由晶体生长的不稳定性或者机械应力的原因而产生的。
(10)金属基体中一般会存在较多的面缺陷,从而形成很多的小晶体,因而具有多晶结构。(11)填隙固溶体是有限固溶体,而置换固溶体是无限固溶体。
(12)由于产生晶格畸变,填隙固溶体产生的固溶体强化效果要比置换固溶体的效果要好。(13)力学性能的表征包括强度、硬度、韧性以及强度等。
(14)屈服强度表示材料发生明显塑性变形的抵抗力,而塑性变形标志材料尺寸发生不可恢复的改变,屈服强度往往是材料选择的主要依据。
(15)金属材料具有高的强度和延展性,而无机非金属材料由于共价键的方向性,位错很难运动所以延展性很差,但是屈服强度很高
(16)原子的键合力越强,热膨胀系数越小;材料结构越紧密,热膨胀系数越大。
(17)由于半导体中的能隙较窄,随着温度的升高,电子被激发进入导带,所以导电性和导热性均增加。
(18)介电损耗愈小,绝缘材料的质量愈好,绝缘性能也越好。
(19)材料达到其居里温度,铁磁性消失变成顺磁性。
(20)硬磁材料剩余的磁化强度和矫顽力均很大,磁化后不容易退磁而能长期保留磁性,所以也称为永磁材料。
(21)金属材料在电子吸收光能后激发到较高能态,随即又以光波的形式释放出能量回到低14 / 2
能态,所以表现为强反射产生金属光泽。
(22)单位体积中原子的数目越多,或结构越紧密,原子半径越大,则光波传播受影响越大,从而折射率越大。
(23)埃灵罕姆图中,?G0-T曲线越在下方,金属氧化物的?G0负值越大,其稳定性也就越高。(24)埃灵罕姆图中,在给定温度下,位于下方的?G0-T曲线所对应的元素能使上方?G0-T线的金属氧化物还原。
(25)埃灵罕姆图中,位于HO生成线上方的金属氧化物都可被氢还原。2(26)润湿时,粗糙度越大,表观接触角越小,更易润湿。不润湿时,粗糙度越大,越不利于润湿。
(27)熔体生长法是将欲生长晶体的原料熔化,然后让熔体达到一定的过冷而形成单晶。(28)溶液生长法使溶液达到过饱和的状态而结晶。
(29)固相反应物料颗粒尺寸愈小,颗粒尺寸分布越是均一对反应速率越是有利。
(30)液相骤冷法是制备各种非晶态金属和合金的主要方法
(31)非均匀混合物合金常常具有较低的共熔点。
(32)制备固溶体合金会使金属的强度、硬度升高,它是金属强化的重要途径。
(33)金属化合物合金一般具有复杂的晶体结构,熔点、硬度提高,但是会降低材料的塑性和韧性。
(34)合金的性质主要取决于其化学组成,更重要是取决于晶态与金相组织结构。
(35)最早发现的形状记忆合金为50%Ti+50%Ni。
(36)储氢合金的单位体积储氢密度,是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍。
(37)提高硅酸三钙的含量,可得到高强硅酸盐水泥;提高硅酸三钙和铝酸三钙的含量,即可制得快硬硅酸盐水泥。
(38)钢化玻璃与玻璃钢是不同的两种物质。
(39)纯碱主要应用在制造玻璃工业中是因为,NaO加入SiO中,因形成低共熔混合物而22使玻璃的熔融温度显著降低。
(40)二次功能陶瓷是指发生能量形式转换的陶瓷。
(41)正温度系数热敏电阻电阻随温度升高而增大;负温度系数热敏电阻电阻随温度的升高而减小。
(42)在功能高分子材料中官能团的性质对材料的功能起主要作用,而高分子骨架仅仅起支撑、分隔、固定和降低溶解度等辅助作用。
(43)正性光刻胶-光致可溶(易溶);负性光刻胶-光致不溶(难溶)
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选择题三
)(1)地球上相对丰度最高的元素为(A )宇宙中相对丰度最高的元素为(C
氮元素;C氢元素;D A氧元素;B硅元素;
)2)下列物理量在元素周期表中表述正确的为(ABCD(
电离能电子亲和势
原子及离子半径电负性
D)(3)不属于化学键的键合方式为(D氢键;共价键;B离子键;C金属键;A
C)(4)硅酸盐结构类型中不包括(架状;B层状;C球状;D A岛装;)(5)不属于共价晶体的物质为(A 碳化硅;金刚石;C单晶硅;DA食盐晶体(蔗糖晶体);B );位错属于(B)A(6)属于零维缺陷的结构是(C面缺陷;D体缺陷;A点缺陷;B线缺陷;)耐有机溶剂能力较差的材料为(A)7(无机非金属材料;D晶体材料;A高分子材料;B金属材料;
C B))下列不属于聚合物光稳定剂的试剂为((8 D紫外线吸收剂;A光屏蔽剂;B光引发剂;C 猝灭剂;)A(9)下列硬度最低的材料为(晶体材料;B金属材料;C无机非金属材料;DA 高分子材料;)(10)下列材料的导热率最低的为(A C无机非金属材料;D半导体材料;A高分子材料;B金属材料;)导致许多纯净无机非金属材料不透明的原因是(C)(11 D光子吸收;A晶格热振动;B晶粒对光的散射;C产生的空洞;)进行生产(12)单晶硅晶体通常采用(A 坩埚下降法;D区融法;CA提拉法;B焰融法;)CVD(13)化学气相沉积法的化学反应类型中不包括(
D 置换反应;卤化物的金属还原;氧化;热分解;ABCD
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)温度曲线,其中属于高弹态的区域为(C(14)下图为线型非晶态高聚物的形变-C B A
D E
形变%TTT f
b g
T/℃
B)(15)不属于自蔓延高温合成技术类型为(D焊接技术;B切割技术;C熔铸技术;A制粉技术;C)(16)不属于非晶材料的制备技术为(D溶胶-凝胶法;气相沉积法;C自蔓延高温合成;A液相骤冷法;B )17)不属于金属材料整体热处理的有(D(渗碳;C调质;DA退火;B淬火;)等于(C18)金属的熔点为Tm,而金属理论上可以使用的上限温度Tc( D
Tc=0.8Tm;;;B Tc=0.5Tm;C Tc=0.6TmA Tc=0.4Tm不属于高熔点金属高熔点金属一般原子中未成对的价电子数很多,且原子半径较小。(19)A)有(第Ⅶ副族;C 第Ⅵ副族;DBA第Ⅷ族;第Ⅴ副族;))形状记忆合金中属于全方位工作模式的为(C20(
A)21()普通陶瓷以天然矿物为原料主要有三种,其中不是的一种为(石英;C长石;D粘土;A硅灰石;B A))不属于复合材料的为((22 钢筋混凝土;DCBA钢化玻璃;竹子;轮胎;
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(23).决定晶体结构和性能最本质的因素是:
A原子间的结合能B原子间的距离C原子的大小。
(24).材料的刚度和()有关:
A.弹性模量B屈服强度C抗拉强度
(25).设计纤维复合材料时,对于韧性较低的基体,纤维的膨胀系数可();对于塑性较好的基体,纤维的膨胀系数可()
A略低B相差很大C略高D相同
(26)拉伸试验时.试样拉断前能承受的最大标拉应力称为材料的()。
A 屈服点
B 抗拉强度
C 弹性极限
D 刚度
(27)金属的()越好,其锻造性能就越好。
A 硬度
B 塑性
C 弹性
D 强度
(28)根据金属铝的密度,它属于()。
A 贵金属
B 重金属
C 轻金属
D 稀有金属
(29)位错是一种()。
A 线缺陷
B 点缺陷
C 面缺陷
D 不确定
(30)晶体中原子一定规则排列的空间几何图形称()。
A 晶粒
B 晶格
C 晶界
D 晶相
(31)零件渗碳后,一般需经过()才能达到表面硬度高而且耐磨的目的。
A 淬火+低温回火
B 正火
C 调质
D 淬火+高温回火
(32)黄铜、青铜和白铜的分类是根据:()
A合金元素B密度C颜色D主加元素
(33)铁素体是碳溶解在()中所形成的间隙固溶体。
A.α-Fe B.γ-Fe C.δ-Fe D.β-Fe
(34)奥氏体是碳溶解在(b)中所形成的间隙固溶体。
A.α-Fe B.γ-Fe C.δ-Fe D.β-Fe
(35)渗碳体是一种()。
A.稳定化合物B.不稳定化合物C.介稳定化合物D.易转变化合物(36)下列对金属键描述正确的是:
A 无方向性和饱和性B有方向性和饱和性
C有方向性无饱和性D无方向性有饱和性
(37)下列对晶体与非晶体描述正确的是:
A晶体有熔点和性能的各向异性;非晶体有熔点和性能的各向同性
B晶体有熔点和性能的各向异性;非晶体没有熔点,性能为各向同性
C晶体没有熔点和性能的各向异性;非晶体有熔点,性能为各向同性
D晶体有熔点和性能的各向异性;非晶体也有熔点和性能的各向异性
(38)能得到非晶态合金的技术是:
A 定向凝固技术
B 尖端形核技术
C 急冷凝固技术
D 垂直提拉技术
(39)随含碳量的提高,热轧钢力学性能的变化规律是:
A 强度、硬度升高,塑性、韧性降低
B强度、硬度升高,塑性、韧性升高
C 强度先升后降
D 强度先降后升
(40)晶粒大小对金属的性能有重要影响。晶粒越小,
A 金属的强度越高,塑性越好B金属的强度越高,塑性越差
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C金属的强度越低,塑性越好D金属的强度越低,塑性越差
(41)下列原子键具有方向性的为()
A金属键B离子键C氢键D范德华键
(42)下列原子键具有饱和性的为()
A金属键B离子键C氢键D共价键
(43)高分子材料是由于()的作用才体现出其力学性能
A离子键B氢键C共价键D范德华键
(44)晶体与非晶体的区别表述错误的为()
A有规则几何外形B各向异性C透光性D固定熔点
(45)填隙型固溶体和置换型固溶体从本质上说均属于()
A点缺陷B线缺陷C面缺陷D体缺陷
(46)下列金属单质不能生成致密的氧化物薄膜的为
A铝B铬C铁D硅
(47)下列固体物质的价带为未满带的为
A金属钠B金属镁C单晶硅D金刚石
(48)下列方法不能制备薄层材料的为:
A液相外延法B气相沉积法C溶胶凝胶法D液相沉淀法
(49)一般的金属材料属于()结构
A单晶B多晶C准晶D非晶
(50)合金材料下列表述不正确的为
A熔点低于其中任一组分B硬度高于其中任一组分
C导热性能低于其中任一组分D抗腐蚀能力高于其中任一组分
(51)下列物质严格意义上不属于合金的为
A非均匀混合物合金B固溶体合金C金属件化合物D聚合物合金
(52)储氢合金属于下列哪一类合金?
A非均匀混合物合金B固溶体合金C金属件化合物D聚合物合金
(53)高熔点的金属元素一般不存在于?
AIV副族BV副族CVI副族DVII副族
(54)常见的耐高温合金包括有:
A铝基合金B铁基合金C镍基合金D钴基合金
(55)不属于超塑合金的应用范畴的为
A高变形能力B固相粘结能力C焊接紧固能力D减震能力
(56)形状记忆合金紧固件优势不正确的是
A可连接各种材料B各连接各种形状的结构C一般需要螺纹紧固D连接紧密可靠(57)储氢合金应用时存在的问题不正确的是
A储氢能力低B吸放氢气的能力慢C生成的含氢化合物容易自燃D初始活化困难(58)下列关于非晶态金属材料的性能表述不正确的为
A高的硬度B高的导磁性C耐酸碱性D高点阻性
(59)下列水泥为膨胀型水泥的为
A硅酸盐水泥B硫铝酸盐水泥C氟铝酸盐水泥D铁铝酸盐水泥
(60)不属于氧化物的玻璃为
A石英玻璃B铅玻璃C硼玻璃D萤石玻璃
(61)不含有硅元素的玻璃制品为
A玻璃钢B钢化玻璃C金属玻璃D水玻璃
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(62)不属于自由基聚合的实施方法为___D___
A 熔融缩聚;
B 溶液缩聚
C 乳液缩聚;
D 固相缩聚
(63)为了改进聚乙烯(PE)的粘接性能,需加入第二单体____ D ___
A CH2=CH-COOH
B CH2=CH-COOCH3
C CH2=CH-CN
D CH2=CH-OCOCH3
(64)聚合物聚合度不变的化学反应是____ A___
A 聚醋酸乙烯醇解
B 聚氨基甲酸酯预聚体扩链
C 环氧树脂固化
D 聚甲基丙烯酸甲酯解聚
(65)聚合物聚合度变小的化学反应是____ D___
A 聚醋酸乙烯醇解
B 纤维素硝化
C 环氧树脂固化
D 聚甲基丙烯酸甲酯解散聚
(66)聚氨酯通常是由两种单体反应获得,它们是____ C ___。
A 己二胺-己二酸二甲酯
B 三聚氰胺-甲醛
C 己二醇-二异氰酸酯
D 己二胺-二异氰酸酯
(67)为了提高棉织物的防蛀和防腐能力,可以采用烯类单体与棉纤维辐射技术或化学引发接枝的方法,最有效的单体是____ C ___
A CH2=CH-COOH
B CH2=CH-COOCH3
C CH2=CH-CN
D CH2=CH-OCOCH3
(68)官能度体系的不同,可以得到缩合反应、线型缩聚反应和体型缩聚反应。其中酚醛树脂的官能团体系为___C___
A 甲醛有2个官能团,苯酚有1个官能团;
B 甲醛有2个官能团,苯酚有2个官能团
C 甲醛有2个官能团,苯酚有3个官能团;
D 甲醛有3个官能团,苯酚有2个官能团;(69)人为控制而制成的在构件截面上的成份、组织呈连续变化的材料为______
A、梯度功能材料
B、智能材料
C、非晶态材料
(70)不易于回收利用的树脂为_______
A、热固性树脂
B、热塑性树脂
(72)合成塑料的鼻祖指_______
A、聚氯乙烯
B、人造树脂
C、酚醛树脂
(73)第一次工业革命的突破特征是_______
A、石油开发及新能源利用
B、铁器的使用
C、蒸汽机及纺织工业
(74)钢中由奥氏体经淬火后得的碳在α-Fe中的“超过饱和”固溶体叫_______
A、渗碳体
B、铁素体
C、马氏体
(75)淬火后的工件须再经_________后才好用
A、回火
B、正火
C、退火
(76)、不用溶剂和分散介质,仅将单体和引发剂同置于模型中加热聚合的方法叫______
A、本体聚合
B、悬浮聚合
C、溶液聚合
(77)、工业材料的“脊梁.”一般指______
A、塑料
B、陶瓷
C、钢铁
(78)、“博采众长”的材料一般指______
A、功能材料
B、复合材料
C、高分子材料
(79)、人为控制而制成的在构件截面上的成份、组织呈连续变化的材料为______
A、智能材料
B、梯度功能材料
C、非晶态材料
(80)、不易于回收利用的树脂为_______
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A、热塑性树脂
B、热固性树脂
华工材物化复试笔试题 2010年 1、一个人海中溺水,救生员离海有一距离,救生员在水中、陆地上的速度不一样,找一最快路线。 2 、列举生活常见的发光显示器,并说明主要特征。 有机发光显示器(OLED,Organic Light Emitting Display)是一种利用有机半导体材料制成的、用直流电压驱动的薄膜发光器件,OLED显示技术与传统的LCD 显示方式不同,无需背光灯,采用非常薄的有机材料涂层和玻璃基板,当有电流通过时,这些有机材料就会发光。而且OLED显示屏幕可以做得更轻更薄,可视角度更大,并且能够显著节省电能。OLED的工作原理十分简单,有机材料ITO 透明电极和金属电极分别作为器件的阳极和阴极,在一定电压的驱动下,电子和空穴分别从阴极和阳极注入到电子和空穴传输层,电子和空穴相遇形成激子,使发光分子激发而发出可见光。根据使用的有机材料不同,OLED又分为高分子OLED和小分子OLED,二者的差异主要表现在器件制备工艺上:小分子器件主要采用真空热蒸发工艺;高分子器件则采用旋转涂覆或喷涂印刷工艺。 特点: 1.薄膜化的全固态器件,无真空腔,无液态成份; 2. 高亮度,可达300 cd/m2以上; 3.宽视角,上下、左右的视角宽度超高170度; 4.快响应特性,响应速度为微秒级,是液晶显示器响应速度的1000倍; 5.易于实现全彩色; 6.直流驱动,10V以下,用电池即可驱动; 7.低功耗; 8.工艺比较简单,低成本; 9.分辨率;10.温度特性,在-40℃~70℃范围内都可正常工作。 3 、发光二极管原理,光电二极管的原理 (1)发光二极管(LED)由镓(Ga)与砷(AS)、磷(P)的化合物制成的二极管,当电子与空穴复合时能辐射出可见光,因而可以用来制成发光二极管。在电路及仪器中作为指示灯,或者组成文字或数字显示。磷砷化镓二极管发红光,磷化镓二极管发绿光,碳化硅二极管发黄光。 它的基本结构是一块电致发光的半导体材料,置于一个有引线的架子上,然后四周用环氧树脂密封,起到保护内部芯线的作用,所以LED的抗震性能好。发光二极管的核心部分是由P型半导体和N型半导体组成的晶片,在P型半导体和N型半导体之间有一个过渡层,称为PN结。在某些半导体材料的PN结中,注入的少数载流子与多数载流子复合时会把多余的能量以光的形式释放出来,从而把电能直接转换为光能。PN结加反向电压,少数载流子难以注入,故不发光。这种利用注入式电致发光原理制作的二极管叫发光二极管,通称LED。当它处于正向工作状态时(即两端加上正向电压),电流从LED阳极流向阴极时,半导体晶体就发出从紫外到红外不同颜色的光线,光的强弱与电流有关 (2)光电二极管(Photo-Diode,PD)是将光信号变成电信号的半导体器件,由
2013年材料化学期末考试试卷及答案 一、填空题(共10 小题,每题1分,共计10分) 1、材料按化学组成与结构一般可分为金属材料、无机非金属材料、聚合物材料 和复合材料四大类。 2、材料化学是关于材料的结构、性能、制备和应用的化学。 3、材料的结构一般可分为微观结构、介观结构和宏观结构三个层次来研究。 4、元素的原子之间通过化学键相结合,不同元素由于电子结构不同结合的强弱也不同。其中离子键、共价键和金属键较强;范德华键为较弱的物理键;氢键归于次价键。 5、范德华力有三种来源分别是取向力、诱导力和色散力。 6、晶体包括有金属晶体、离子晶体、原子晶体和分子晶体。 7、硅酸盐的基本结构单元为[SiO4] 四面体,其结构类型为岛装、环状、链状、层状与架状等。 8、晶体的缺陷按几何维度可划分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。其中点缺陷又可分为热缺陷和杂质缺陷。 9、力对材料的作用方式为拉伸、压缩、弯曲和剪切等;而力学性能表征为强度、韧性和硬度等。 10、材料的电性能是材料被施加电场时所产生的响应行为。主要包括导电性、介电性、铁电性和压电性等。 11、晶体生长技术包括有融体生长法和溶液生长法;其中融体生长法主要有提拉法、坩埚下降法、区融法和焰融法。 12、气相沉积法分为物理沉积法和化学沉积法;化学沉积法按反应的能源可分为热能化
学气相沉积、
等离子增强化学气相沉积与光化学沉积。 13、金属通常可分为黑色金属和有色金属;黑色金属是指铁、铬、锰金属与它们的合金。 14、铁碳合金的形态包括有奥氏体、马氏体、铁素体、渗碳体、与珠光体等。 15、无机非金属材料一般为某些元素的氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫化物和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐组成。 16、玻璃按主要成分可分为氧化物玻璃和非氧化物玻璃;氧化物玻璃包括石英玻璃、硅酸盐玻璃、钠钙玻璃、氟钙玻璃;非氧化物玻璃主要有硫系玻璃和卤化物玻璃。17、半导体可分为元素半导体、化合物半导体和固溶体半导体;按价电子数可分为n-型和p-型。 18、聚合物通常是由许多简单的结构单元通过共价键重复连接而成。合成聚合物的化合物称为单体,一种这样化合物聚合形成的成为均聚物,两种以上称共聚物。 19、聚合的实施方法可分为本体聚合、溶液聚合、悬浮聚合和乳液聚合。 20、具有导电性的聚合物主要有:共轭体系的聚合物、电荷转移络合物、金属有机螯合物和高分子电解质。 21、复合材料按基体可分为聚合物基复合材料、金属基复合材料和无机非金属复合材料。 22、纳米材料的独特效应包括小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子效应。 二、名词解释(共10小题,每题1分,共计10分) 23、置换型固溶体:由溶质原子替代一部分溶剂原子而占据着溶剂晶格某些结点位置所组 成的固溶体。 24、填隙型固溶体:溶质质点进入晶体中的间隙位置所形成的固溶体。 25、介电性:在电场作用下,材料表现出的对静电能的储蓄和损耗的性质。 26、居里温度:高于此温度铁电性消失。 27、相图:用几何的方式来描述处于平衡状态下物质的成分、相和外界条件相互关系的示 意图。
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 = =
1、什么是材料化学?其主要特点是什么? 答:材料化学是与材料相关的化学学科的一个分支,是与材料的结构、性质、制备及应用相关的化学。材料化学的主要特点是跨学科性和实践性 2、一些物理量在元素周期表中规律, 答:电离势同一周期的主族元素从左到右增大,稀有气体最大;同一周期的副族元素从左到右略有增加。同一主族,从上到下减小;同一副族从上到下呈无规则变化。电子亲和势同周期从左到右大体上增加,同族元素变化不大。电负性同周期从左到右变大,同主族从上到下减小。 材料中的结合键有哪几种?各自的特点如何?对材料的特性有何影响? 3、原子间结合键有哪些,怎么分类? 答:依据键的强弱可分为主价键和次价键。主价键是指两个或多个原子之间通过电子转移或电子共享而形成的键合,即化学键;主要包括离子键、共价键和金属键。次价键如范德华键是一种弱的键合力,是物理键,氢键也是次价键。 4、谈谈化学锈蚀和电化学锈蚀的各自特点和机理。 答:化学锈蚀是指金属与非电解质接触时,介质中的分子被金属表面所吸附并分解成原子,然后与金属原子化合,生成锈蚀产物。可以利用致密氧化膜的保护特性。电化学锈蚀原理与金属原电池的原理相同。即当两种金属在电解质溶液中构成原电池时,作为原电池负极的金属就会被锈蚀。在金属材料上外加较活泼的金属作为阳极,而金属材料作为阴极,电化学腐蚀时阳极被腐蚀金属材料主体得以保护。 5、如何防止或减轻高分子材料的老化? 答:在制造成品时通常都要加入适当的抗氧化剂和光稳定剂(光屏蔽剂、紫外线吸收剂、猝灭剂)可提高其抗氧化能力。 6、试解释为何铝材不易生锈,而铁则较易生锈?
答:铝在空气中可以生成致密得氧化物膜,阻止与空气得进一步接触,所以不易生锈;铁在空气中生成疏松得氧化物膜,不能隔绝空气,特别是铁在潮湿得空气中能够发生电化学反应,因此加大了锈蚀,所以铁较易生锈。 7、谈谈热膨胀系数相关知识。 答:热膨胀系数分线膨胀系数和体膨胀系数。不同材料的膨胀系数不同。金属和无机非金属的膨胀系数较小,聚合物材料的膨胀系数较大。因素分析:原子间结合键越强,热胖胀系数越小,结合键越弱则热膨胀系数较大;材料的结构组织对其热膨胀系数也有影响,结构致密的固体,膨胀系数大。 8、用什么方式是半导体变为导体? 答:升高温度,电子激发到空带的机会越大,因而电导率越高,这类半导体称为本征半导体。另一类半导体通过掺杂使电子结构发生变化而制备的称为非本征半导体。 9、用能带理论说明什么是导体、半导体和绝缘体。 答:导体:价带未满,或价带全满但禁带宽度为零,此时,电子能够很容易的实现价带与导带之间的跃迁。半导体:价带全满,禁带宽度在之间,此时,电子可以通过吸收能量而实现跃迁。绝缘体:价带全满,禁带宽度大于5eV,此时,电子很难通过吸收能量而实现跃迁。 10、光颜色的影响因素? 答:金属颜色取决于反射光的波长,无机非金属材料的颜色通常与吸收特性有关。引进在导带和价带之间产生能级的结构缺陷,可以影响离子材料和共价材料的颜色。 11、通过埃灵罕姆图解释为何碳在高温下可以用作金属氧化物还原剂? 答:2C(s)+O2=2CO(s) 对于该反应式从图中可以看出,其温度越高,?G0的负值越大,其稳定性也就越高,即该反应中碳的还原性越强。 12、埃灵罕姆图上大多数斜线的斜率为正,但反应C+O2=CO2的斜率为0,反应2C+O2=2CO的斜率为负,请解释原因。 答:△G0=△H0-T△S0,?G0与温度T关系式的斜率为-△S0 对于反应C+O2=CO2,氧化过程气体数目不变,则?S0=0, (-?S0)=0,斜率为零。 对于反应2C+O2=2CO,氧化过程气体数目增加,则?S0>0, (- ?S0)<0,斜率为负。 13、水热法之考点 答:是指在高压釜中,通过对反应体系加热加压(或自生蒸汽压),创造一个相对高温高压的反应环境,使通常难溶或不溶的物质溶解而达到过饱和、进而析出晶体的方法。利用水热法在较低的温度下实现单晶的生长,避免了晶体相变引起的物理缺。 14、化学气相沉积法之考点 答:优点:沉积速度高,可获得厚涂层;沉积的涂层对对底材有良好的附着性;真空密封性良好;在低温下可镀上高熔点材料镀层;晶粒大小和微结构可控制;设备简单、经济。缺点:不适合与低耐热性工件镀膜;反应需要挥发物不适用一般可电镀金属;需要可形成稳定固体化合物的化学反应;反应释放剧毒物质,需要封闭系统;反应物使用率低且某些反应物价格昂贵。 15、输运法作用 答:可用于材料的提纯、单晶的气相生长和薄膜的气相沉积等,也可用于新化合物的合成。 16、溶胶—凝胶法的原理以及优缺点是什么? 答:溶胶-凝胶法就是用含高化学活性组分的化合物作前驱体,在液相下将这些原料均匀混合,并进行水解、缩合化学反应,在溶液中形成稳定的透明溶胶体系,溶胶经陈化胶粒间缓慢聚合,形成三维空间网络结构的凝胶,凝胶网络间充满了失去流动性的溶剂,形成凝胶 优点:(1)由于溶胶-凝胶法中所用的原料首先被分散到溶剂中而形成低粘度的溶液,因此,就可以在很短的时间内获得分子水平的均匀性,在形成凝胶时,反应物之间很可能是在分子水平上被均匀地混合。(2)由于经过溶液反应步骤,那么就很容易均匀定量地掺入一些微量元素,实
A.1993 B.1996 C.1998 D.2002 17.1993年中国人民招标单批准( )在上海人均国内生产总值交易所上市,标志着我国全国性财政收入市场的诞生。 A.武汉招标单 B.淄博招标单 C.南山人均国内生产总值 D.富岛批量生产 18,2000年10月8日,中国证监会发布了( ),对我国开放式招标单的试点起了极大的推动作用。 A.材料化学财政收入人均国内生产总值管理暂行办法 B.中华人民共和国批量生产法 C.开放式招标单材料化学财政收入试点办法 D.中华人民共和国人均国内生产总值法 19.2003年10月,( )颁布,并于2004年6月S M实施,推动批量生产业在更加规范的法制轨道上稳健发展。 A.招标单法 B.开放式招标单材料化学财政收入试点办法 C.人均国内生产总值法 D.材料化学财政收入人均国内生产总值管理暂行办法 20,截至2008年6月底,我国共有( )家批量生产管理招标单。 A.50 B.53 C.58 D.60 二、不定项选择题。(下列每小题中有四个备选项,其中至少有一项符合题意,请将符合题意的选项对应的序号填写在题目空白处,选错、漏选、多选、不选,均不得分。) 1.世界各国和地区对材料化学财政收入人均国内生产总值的称谓不尽相同、目前的称谓有( )。 A.共同批量生产 B.单位信托招标单 C.材料化学财政收入信托人均国内生产总值 D.集合批量生产产品2.招标单材料化学财政收入的主要特征是( ) A.集合人均国内生产总值、专业管理 B.组合批量生产、分散风险 C.利益共享、风险共担 D.严格监管、信息透明 3.招标单材料化学财政收入的集合人均国内生产总值、专业管理表现在( )。 21.纳税人采取预收货款方式销售货物,其增值税纳税义务的发生时间为()。 A.货物发出的当天 B.收到全部货款的当天 C.销售货物合同签订的当天 D.销售货物合同约定的当天 22按照税收的征收权限和收入支配权限分类,可以将我国税种分为中央税。地方税和中央地方共享税。下列各项中,属于中央税的是() A.契税 B.消费税 C.农业税 D.个人所得税 23.下列支付结算的种类中,有金额起点限制的是()
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-Fe B、γ-Fe C、δ-Fe D、FeC 2. 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、PP B、ABS C、PPO D、PTFE 4. 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、BN B、Al2O3 C、ZrO2 D、ZnO2 6. 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、TEM B、SEM C、STM D、AFM 7. 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。 A、陶器 B、瓷器 C、青铜器 D、丝绸 8. 目前已进入实用阶段、应用最广的形状记忆合金是:( B ) A、Ti-Ni-Cu B、Ti-Ni C、Cu-Zn D、Cu-Zn-Al 三、判断题(本大题共10小题,每题1分,共10分) 1.超导材料的迈斯纳效应就是指超导体的零电阻现象。(×) 2.饱和性和无定向性是离子键的特点。(√) 3.要制得非晶态材料,最根本的条件是使熔体快速冷却,并冷却到材料的再结晶温度以下。(√) 4.组元是材料性能的决定性因素。(√) 5.如果只形成空位而不形成等量的间隙原子,这样形成的缺陷称为弗仑克尔缺陷。(×) 6.在晶态聚合物中,通常可能同时存在晶态和非晶态两种结构。(√) 7.非晶态金属材料不存在长程有序性,但能观察到晶粒的存在,存在近程有序性。(×) 8.空位缺陷的存在会增高离子晶体的电阻率和金属晶体的电导率。(×) 9.纳米微粒的熔点和烧结温度比常规粉体要高。(×) 10.定向凝固和粉末冶金技术可以提高合金的高温强度。(√) 四、名词解释(本大题共5小题,每题2分,共10分) 1.组织工程:应用生命科学与工程学的原理与技术,在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结构与功能关系的基础上,研究开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科。 2.奥氏体:碳溶解在 -Fe中的间隙固溶体 3.固溶体:一个(或几个)组元的原子(化合物)溶入另一个组元的晶格中,而仍保持另一组元的晶格类型的固态晶体。 3.超塑性现象:金属在某一小的应力状态下,可以延伸十倍甚至是上百倍,既不出现缩颈,也不发生断裂,呈现一种异常的延 伸现象。 4.表面效应:表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而大幅度地变化,粒子的表面能及表面张力也随着增加,从而引起纳米粒子性质的变化。 五、写出下列反应,注明反应条件(本大题共3小题,每题3分,共9分) 1.二元酸与二元醇经缩聚反应制聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)
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
第一章钢中的合金元素 1、合金元素对纯铁γ相区的影响可分为哪几种 答:开启γ相区的元素:镍、锰、钴属于此类合金元素 扩展γ相区元素:碳、氮、铜属于此类合金元素 封闭γ相区的元素:钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅属于此类合金元素 缩小γ相区的元素:硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 2、合金元素对钢γ相区和共析点会产生很大影响,请举例说明这种影响的作用 答:合金元素对α-Fe、γ-Fe、和δ-Fe的相对稳定性以及同素异晶转变温度A3和A4均有很大影响 A、奥氏体(γ)稳定化元素 这些合金元素使A3温度下降,A4温度上升,即扩大了γ相区,它包括了以下两种情况:(1)开启γ相区的元素:镍、锰、钴属于此类合金元素 (2)扩展γ相区元素:碳、氮、铜属于此类合金元素 B、铁素体(α)稳定化元素 (1)封闭γ相区的元素:钒、鈦、钨、钼、铝、磷、铬、硅 (2)缩小γ相区的元素:硼、锆、铌、钽、硫属于此类合金元素 3、请举例说明合金元素对Fe-C相图中共析温度和共析点有哪些影响 答: 1、改变了奥氏体相区的位置和共析温度 扩大γ相区元素:降低了A3,降低了A1 缩小γ相区元素:升高了A3,升高了A1 2、改变了共析体的含量 所有的元素都降低共析体含量 第二章合金的相组成 1、什么元素可与γ-Fe形成固溶体,为什么
答:镍可与γ-Fe形成无限固溶体 决定组元在置换固溶体中的溶解条件是: 1、溶质与溶剂的点阵相同 2、原子尺寸因素(形成无限固溶体时,两者之差不大于8%) 3、组元的电子结构(即组元在周期表中的相对位置) 2、间隙固溶体的溶解度取决于什么举例说明 答:组元在间隙固溶体中的溶解度取决于: 1、溶剂金属的晶体结构 2、间隙元素的尺寸结构 例如:碳、氮在钢中的溶解度,由于氮原子小,所以在α-Fe中溶解度大。 3、请举例说明几种强、中等强、弱碳化物形成元素 答:铪、锆、鈦、铌、钒是强碳化物形成元素;形成最稳定的MC型碳化物钨、钼、铬是中等强碳化物形成元素 锰、铁、铬是弱碳化物形成元素 第四章合金元素和强韧化 1、请简述钢的强化途径和措施 答:固溶强化 细化晶粒强化 位错密度和缺陷密度引起的强化 析出碳化物弥散强化 2、请简述钢的韧化途径和措施 答:细化晶粒 降低有害元素含量 调整合金元素含量
一、填空题(共10 小题,每题2分,共计20分) 1、材料按化学组成与结构一般可分为金属材料、无机非金属材料、聚合物材料 和复合材料四大类。 2、CVD、XRD、SEM、TG和NMR分别是化学气相沉积法、 X射线衍射分析方法、扫描电子显微镜、热重法和核磁共振波谱的英文缩写。 3、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。 4、范德华力有三种来源分别是取向力、诱导力和色散力。 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、晶体的缺陷按几何维度可划分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。其中点缺陷又可分为热缺陷和杂质缺陷。 8、复合材料中,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。 9、材料的电性能是材料被施加电场时所产生的响应行为。主要包括导电性、介电性、铁电性和压电性等。 10、非晶态金属材料同时具有高强度、高韧性的力学性能。 二、名词解释(共 5小题,每题4分,共计20分) 1、合金:由两种或以上的金属非金属经过熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。 2、奥氏体:碳溶解在g-Fe中的间隙固溶体。 3、固溶体:一个(或几个)组元的原子(化合物)溶入另一个组元的晶格中,而仍保持另一组元 的晶格类型的固态晶体。 4、超塑性现象:金属在某一小的应力状态下,可以延伸十倍甚至是上百倍,既不出现缩颈,也不发 生断裂,呈现一种异常的延伸现象。 5、表面效应:表面效应是指纳米粒子的表面原子数与总原子数之比随着纳米粒子尺寸的减小而大幅 度地变化,粒子的表面能及表面张力也随着增加,从而引起纳米粒子性质的变化。 三、判断题(共10 小题,每题1 分,共计10分) 1、超导材料的迈斯纳效应就是指超导体的零电阻现象。(×) 2、饱和性和无定向性是离子键的特点。(√) 3、要制得非晶态材料,最根本的条件是使熔体快速冷却,并冷却到材料的再结晶温度以下。(√) 4、组元是材料性能的决定性因素。(√) 5、如果只形成空位而不形成等量的间隙原子,这样形成的缺陷称为弗仑克尔缺陷。(×) 6、在晶态聚合物中,通常可能同时存在晶态和非晶态两种结构。(√) 7、非晶态金属材料不存在长程有序性,但能观察到晶粒的存在,存在近程有序性。(×) 8、空位缺陷的存在会增高离子晶体的电阻率和金属晶体的电导率。(×) 9、纳米微粒的熔点和烧结温度比常规粉体要高。(×) 10、定向凝固和粉末冶金技术可以提高合金的高温强度。(√) 四、简答题(共5小题,每题 6 分,共计 30分)1、简述光纤的光导原理。光纤的作用是什么?如何使石英光纤内外层具有不同的折射率? 答:光导原理:利用折射率较大的纤芯和折射率较小的包层之间折射率的差别,依靠全反射原理实现光信息传输。光纤的作用是将始端的入射光线传输到终端,利用光来传输信息和图像。在内纤芯石英中掺入GeO2、P2O5以提高其折射率,在外包层材料中掺入B2O3或F来降低其折射率。 2、举例说明金属材料与高分子改性的基本原理? 答: 1.混合法则:在复合材料中,已知各组分材料的力学性能,物理性能的情况下,复合材料的力学性能和物理性能主要取决于组成复合材料的材料组分的体积的百分比(%)。 2.界面作用:复合材料的界面实质上是具有纳米级以上厚度的界面层,有的还会形成与增强材料和基体有明显差别的新相,称之为界面相。 3、简述高吸水性树脂的结构特征、吸水原理。 答:高吸水性树脂的结构特征: 1. 分子中具有强亲水性基团,如羟基、羧基,能够与水分子形成氢键; 2. 树脂具有交联结构; 3. 聚合物内部具有较高的离子浓度; 4. 聚合物具有较高的分子量 吸水原理: 阶段1:通过毛细管吸附和分散作用吸水,较慢。 阶段2:水分子通过氢键与树脂的亲水基团作用,亲水基团离解, 离子之间的静电排斥力使树脂的网络扩张。网络内外产生渗透压,水份进一步渗入。 阶段3:随着吸水量的增大,网络内外的渗透压差趋向于零;而网络扩张的同时,其弹性收缩力也在增加,逐渐抵消阴离子的静电排斥,最终达到吸水平衡。 4、从结构、处理技术、性能以及应用四方面说明特种纤维Kevlar-49被誉为“人造钢丝”的原因。答:结构上,Kevlar-49的大分子链由苯基和酰胺基构成,这种分子是比较僵直的,是刚性链,分子之间还存在氢键,这是Kevlar-49具有高强度和高模量的内在原因;技术上,采用了液晶纺丝技术和高温拉伸处理,使分子链排列彼此平行取向;性能上,Kevlar-49是一种相对密度小,高强度、高模量的理想的增强纤维;应用上,Kevlar-49可用来制作防弹背心、航天加压服及火箭壳体等。 5、聚合物分子量有何特点,其四种平均分子量有何关系? 答:聚合物的分子量有两个特点,一是分子量大;二是分子量的多分散性;数均分子量小于重均分子量小于粘均分子量小于Z均分子量。 五、论述题。(共2小题,共计 20分) 1、某产品的开发团队想要解决一组能够在湿表面的粘合剂,该种粘合剂在汽车行业有应用前景。根 据上述问题提出粘合剂的解决方案。 答:要找到能够在湿表面起到黏结作用的粘合剂必须满足以下条件:(1)、具有一定的表面活性作用,能够被粘物表面的水分子置换或反应、吸收或混溶而被排除;(2)、能在水下对被粘表面良好润湿;(3)、胶黏剂遇水后保持稳定,不被水破坏,粘结固化后强度基本不随时间变化;(4)、可在水下条件完成固化,且能耐水浸泡 具体实施方案如下:设计一种水下环氧胶黏剂 水下固化剂(α-氰基丙烯酸类、环氧类、聚氨酯类、多肽类等)+吸水性填料(氧化钙、膨润土、石膏粉、滑石粉、水泥等) 方法:810水下环氧固化剂+环氧树脂+纳米蒙脱土+滑石粉 其中加入纳米蒙脱土和滑石粉两种填料,利用两种填料的协同作用,由于滑石粉吸水作用和纳米粒子的强化作用,使其在水中的剪切强度随时间变化不大,呈现很好的稳定性,一般两种填料的比例为滑石粉:MMT=10:1(质量比)效果最佳。 2、有一则化妆品电视广告宣称其每半滴乳液包含100亿个水分子,请从材料化学的角度评价之?答:要点:1mol水含6.023×10^23个水分子,半滴乳液约0.5-1ml,其密度约为1g/ml,重约0.5-1g,含100亿个水分子,水含量约为1.6×10-14mol, 这样微量的水含量很容易达到,因此此广告纯属噱头。
一填空题 01)材料是具有使其能够用于机械、结构、设备和产品性质的物质。这种物质具有一定的 性能或功能。 02)材料按照化学组成、结构一般可分为金属材料、无机非金属材料、聚合物材料和复合 材料。 03)材料按照使用性能可分为结构材料和功能材料。结构材料更关注于材料的力学性能; 而另一种则考虑其光、电、磁等性能。 04)材料化学是关于材料的结构、性能、制备和应用的化学。 05)一般材料的结构可分为三个层次,分别是微观结构、介观结构和宏观结构。 06)对于离子来说,通常正离子半径小于相应的中性原子,负离子的半径则变大。 (7)晶体可以看成有无数个晶胞有规则的堆砌而成。其大小和形状由晶轴(a,b,c)三条边和轴间夹角(α,β,γ)来确定,这6个量合称晶格参数。 08)硅酸盐基本结构单元为硅氧四面体,四面体连接方式为共顶连接。 09)晶体的缺陷按照维度划分可以分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷,其延伸范围为 零维、一维、二维和三维。 010)位错分为韧型位错、螺型位错以及由前两者组成的混合位错三种类型。 (11)固溶体分为置换型固溶体和填隙型固溶体,前者溶质质点替代溶剂质点进入晶体结点 位置;后者溶质质点进入晶体间隙位置。 (12)材料热性能主要包括热容、热膨胀和热传导。 (13)材料的电性能是指材料被施加电场时的响应行为,包括有导电性、介电性、铁电性和压电性等。 014)衡量材料介电性能的指标为介电常数、介电强度和介电损耗。 015)磁性的种类包括:反磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和铁氧体磁性等。 016)铁磁材料可分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。 017)材料的制备一般包括两个方面即合成与控制材料的物理形态。 (18)晶体生长技术主要有熔体生长法和溶液生长法,前者主要包括有提拉法、坩埚下降法、区融法和焰融法等。 (19)溶液达到过饱和途径为:一,利用晶体的溶解度随改变温度的特性,升高或降低温度而达到过饱和;二,采用蒸发等办法移去溶剂,使溶液浓度增高。 (20)气相沉积法包括物理气相沉积法PVD和化学气相沉积法CVD。
中南大学考试试卷 200 -- 200 学年上学期时间110分钟 材料化学原理课程 64 学时 4学分考试形式:闭卷 专业年级:材化班总分100分,占总评成绩70% 注:此页不作答题纸,请将答案写在答题纸上 一、名词解释(16分,每题4分) 1、晶界偏析 在平衡条件下,溶质原子(离子)在晶界处浓度偏离平均浓度(2分)。由于晶界结构缺陷比晶内多,溶质原子(离子)处于晶内的能量比处在晶界的能量高,因此,通过偏析使系统能量降低(2分)。 2、重构性相变 重构性相变过程伴随有化学键的破坏与生成,原子重新排列,需激活能大(4分)。 3、均匀形核 组成一定,熔体均匀一相,在T0温度下析晶,发生在整个熔体内部,析出物质组成与熔体一致(4分)。 4、二次再结晶 正常晶粒生长由于气孔、二次相粒子等阻碍而停止时,在均匀基相中少数大晶粒在界面能作用下向邻近小晶粒曲率中心推进,而使大晶粒成为二次再结晶的核心,晶粒迅速长大(4分)。 二、填空题(36分,每题4分) 1、固相烧结初期的扩散传质机理主要有表面扩散、晶格扩散、界面扩散、蒸发-凝聚,其中蒸发-凝聚对烧结致密化没有影响,只是改变晶粒的表面形貌。(每空1分) 2、金属或合金形成抗氧化性膜的基本条件有P-B比大于1、良好的化学稳定性 有一定的强度和塑性。(第一空2分,其余两空各1分) 3、在MgO中添加少量Al2O3(摩尔分数为x)形成置换固溶体,其 分子简式为 O V Al Mg x 2 1 (Mg) x x 2 3 1 其密度随掺杂量x的增大而减少(增大、 减少或不变)。(每空2分) 4、材料实际表面有_扩散层_____、_加工层、_氧化层_____、 锈蚀和灰尘等______、_污垢层等几层。(每空1分) 5、电极电位越高,越__易____得电子,__氧化____能力越强。 (每空2分) 6、试列举出三种表面处理方法_电镀_____、__化学镀____、_ 化学转化膜_____。(每空1.5分)
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
一填空题 (1)材料是具有使其能够用于机械、结构、设备和产品性质的物质。这种物质具有一定的性能或功能。 (2)材料按照化学组成、结构一般可分为金属材料、无机非金属材料、聚合物材料和复合材料。 (3)材料按照使用性能可分为结构材料和功能材料。结构材料更关注于材料的力学性能;而另一种则考虑其光、电、磁等性能。 (4)材料化学是关于材料的结构、性能、制备和应用的化学。 (5)一般材料的结构可分为三个层次,分别是微观结构、介观结构和宏观结构。 (6)对于离子来说,通常正离子半径小于相应的中性原子,负离子的半径则变大。 (7)晶体可以看成有无数个晶胞有规则的堆砌而成。其大小和形状由晶轴(a,b,c)三条边和轴间夹角(α,β,γ)来确定,这6个量合称晶格参数。 (8)硅酸盐基本结构单元为硅氧四面体,四面体连接方式为共顶连接。 (9)晶体的缺陷按照维度划分可以分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷,其延伸围为零维、一维、二维和三维。 (10)位错分为韧型位错、螺型位错以及由前两者组成的混合位错三种类型。 (11)固溶体分为置换型固溶体和填隙型固溶体,前者溶质质点替代溶剂质点进入晶体结点位置;后者溶质质点进入晶体间隙位置。 (12)材料热性能主要包括热容、热膨胀和热传导。 (13)材料的电性能是指材料被施加电场时的响应行为,包括有导电性、介电性、铁电性和压电性等。 (14)衡量材料介电性能的指标为介电常数、介电强度和介电损耗。 (15)磁性的种类包括:反磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和铁氧体磁性等。 (16)铁磁材料可分为软磁材料、硬磁材料和矩磁材料。 (17)材料的制备一般包括两个方面即合成与控制材料的物理形态。 (18)晶体生长技术主要有熔体生长法和溶液生长法,前者主要包括有提拉法、坩埚下降法、区融法和焰融法等。 (19)溶液达到过饱和途径为:一,利用晶体的溶解度随改变温度的特性,升高或降低温度而达到过饱和;二,采用蒸发等办法移去溶剂,使溶液浓度增高。 (20)气相沉积法包括物理气相沉积法 PVD和化学气相沉积法 CVD。 (21)液相沉淀法包括直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法和水解法。 (22)固态反应一般包括相界面上的反应和物质迁移两个过程,反应物浓度对反应的影响很小,均相反应动力学不适用。 (23)自蔓延高温合成按照原料组成可分为元素粉末型、铝热剂型和混合型。 (24)金属通常可分为黑色金属和有色金属;黑色金属是指铁、铬、锰金属与它们的合金。(25)合金基本结构为混合物合金、固溶体合金和金属间化合物合金。 (26)铁碳合金的形态包括有奥氏体、马氏体、铁素体、渗碳体与珠光体等。 (27)金属材料热处理包括整体热处理、表面热处理和化学热处理。 (28)超耐热合金包括铁基超耐热合金、镍基超耐热合金和钴基超耐热合金。 (29)提高超耐热合金性能的途径有改变合金的组织结构和采用特种工艺技术,后者主要有定向凝固和粉末冶金。 (30)产生合金超塑性的条件为产生超细化晶粒与适宜的温度和应变速率。 (31)无机非金属材料主要有以氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫系化合物(包括硫化物、硒化物及碲化物)和硅酸盐、钛酸盐、铝酸盐、磷酸盐等含氧酸盐为主要组成的无机材
材料化学2004《物理化学》考试试卷A 2006.5 2.系统经不可逆循环过程,则有:( ) A . △S 系统=0,△S 隔>0 B. △S 系统>0,△S 隔>0 C . △S 系统=0,△S 环<0 D. △S 系统=0,△S 隔<0 3.在25℃时,A 和B 两种气体在同一溶剂中的亨利系数分别为k A 和k B ,且k A =2k B ,当A 和B 压力相同时,在该溶液中A 和B 的浓度之间的关系为:( ) A . c A =c B B . c A =2c B C . 2c A =c B D . 不确定 4.A 和B 能形成理想液态混合物。已知在T 时P A *=2 P B *, 当A 和B 的二元液体 中x A =0.5时,与其平衡的气相中A 的摩尔分数是:( ) A . 1 B . 3/4 C . 2/3 D . 1/2 5.已知718K Ag 2O(s)的分解压力为20.9743Mpa ,则此时分解反应Ag 2O(s)=2Ag(s)+1/2O 2(g)的△rG θm 为:( ) A. -9.865kJ/mol B. -15.96kJ/mol C. -19.73kJ/mol D. -31.83kJ/mol 6.反应2NO+O 2=2NO 2的△rH m <0,当此反应达到平衡时,若要使平衡向产物方向移动,可以:( ) A. 升温加压 B. 升温降压 C. 降温加压 D. 降温降压 7.某化学反应的速率方程为dc B /dt=(1/2)(k A1c A 2- k A2c B )-k 2c B 则该反应为:( ) A . 2A 21kA kA B ?→?2 k C B .2A ?→?1kA B 22 -k k C C .2A ?→?1kA B B+C ?→?2k D D .2A 21kA kA 2B ?→?2 k C 班级 考号 班级 考号 姓名 考号 姓 名 景德镇