材料化学课后习题答案,DOC
材料化学课后习题答案
P42：四(1)(2)(3)
P69：二、三(1)(2)
P90 : 5
P133:二、三(1)(2)
P199:一、二
P222:二、三(1)
P236:一、二
专业：应用化学14-1
学号：20142008
姓名：丁大林
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。
φ，这种现象称为电极的极化。
衡电势
e
7.相图：又称平衡状态图，用几何（图解）的方式来描述处于平衡状态时，物质的成分、相和外界条件相互关系的示意图。
三．简答题
1.简述什么是亚稳状态，其形成原因及在生产中应如何处理。
答：1）是一种热力学不稳定状态，但在一定条件下能长期存在，称为亚稳状态。
2）形成原因：新相难于形成。
3）生产中遇到亚稳态有时需要保护，有时需要破坏，如非晶体材料制备就是将材料高温熔融后迅速冷却，使晶格排列长程无序，从而形成非晶态亚稳结构，使材料的耐腐蚀性能力和力学性能得以提高。金属退火处理是为了消除淬火等处理所产生的一些不平衡相，使材料的内部组织重新达到平衡状态。
2.简述物理吸附与化学吸附的区别。
23ln 8.314500ln 1.64410/222.209/r m G RT K J mol kJ mol θθ?=-=-???=
3.在301K 时，鲜牛奶大约在4h 后变酸；但在278K 时，鲜牛奶要在48h 后才变酸。假定反应速率与牛奶变酸时间成反比，求牛奶变酸反应的活化能。 解：由反应速率与牛奶变酸时间成反比，可知1/2ln 2A
t k =，反应为一级反应。速率
方程为A A A dc k c dt -
= 11111212ln 2ln 2ln 2ln 20.173,0.014448
k s s k s s t t ----====== 由阿仑尼乌斯方程2
11ln a E k ??=- ? 使原来的材料重新形成的过程。
5.溶胶—凝胶法：是通过凝胶前驱体的水解缩聚制备金属氧化物材料的湿化学方法。
6.自蔓延高温合成法：是利用反应物间化学反应热的自加热和自传导作用来合成材料的一种技术。
三．简答题
1.何为化学气相沉积法？简述其应用及分类。
答：1）化学气相沉积法（CVD）是指通过气相化学反应生成固态产物并沉积在固体表面的方法。
2）CVD法可用于制造覆膜、粉末、纤维等材料，它是半导体工业中应用最为广泛的沉积多种材料的技术，包括制造大范围的绝缘材料、大多数金属材料和合金材料。
2.简述溶胶—凝胶法的原理及优、缺点。
答：1）溶胶—凝胶法的原理：溶胶—凝胶法一般以含高化学活性结构的化合物（无机盐或金属醇盐）为前驱体（起始原料），其主要反应步骤是先将前驱体溶于溶剂（水或有机溶剂）中，形成均匀的溶液，并进行水解、缩合，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构，网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。凝胶经过后处理（如干燥、烧结固化）可制备出所需的材料。
2）溶胶—凝胶法的优缺点：
优点：a.由于溶胶—凝胶法中所用的原料首先被分散到溶剂中形成低黏度的溶液，因此可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；
b.经过溶液反应步骤，很容易均匀定量地掺入一些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂；
c.一般认为溶胶—凝胶体系中组分的扩散在纳米范围内，而固相反应时组分扩散在微米范围内，因此化学反应较容易进行且所需温度较低；
d.选择合适的条件可以制备各种新型材料。
缺点：a.所使用的原料价格比较昂贵，有些原料为有机物，对健康有害；
b.通常整个溶胶—凝胶过程所需时间较长，常需要几天或几周；
c.凝胶中存在大量微孔，在干燥过程中会逸出许多气体及有机物，并产生收缩。
3.简述矿化剂的主要作用。
答：1）改变反应机制降低反应活化能；
2）影响晶核的生成速率；
3）影响结晶速率及晶格结构；
4）降低系统的共熔点，改善液相性质等。
4.简述自蔓延高温合成的技术类型。
答：根据燃烧合成所采用的设备以及最终产物的结构等，可以将SHS分为六种主要技术形式：
1）SHS制粉技术；
2）SHS烧结技术；
3）SHS致密化技术；
4）SHS熔铸；
5）SHS焊接；
6）SHS涂层。
5.简述液相骤冷法的特点。
答：液相骤冷法的基本特点是先将金属或合金加热熔融成液态，然后通过不同途径使熔体急速降温，降温速度高达105~108 o C/s，以致晶体生长来不及成核就降温到原子热运动足够低的温度，从而把熔体中的无序结构“冻结”并保留下来，
得到结构无序的固体材料，即非晶或玻璃态材料。样品可制成几微米到几十微米的薄片、薄带或细丝状。
第四章材料的性能
1.什么是腐蚀电池？其形成应具备哪些基本条件？
答：1）能导致金属腐蚀的原电池称为腐蚀电池。
2）其形成应具备三个基本条件：
4.比较布氏、洛氏、维氏硬度的测量原理及应用范围。
答：1）布氏硬度：在直径为D（一般为10nm）的硬钢球上施加负荷F，压入被
，使用下式计测金属表面，保持规定时间后卸载，根据被测金属表面压痕直径D
i
算布氏硬度HB:
HB=
布氏硬度压痕很大，测量值准，适用于测定未经淬火的钢、铸铁、有色金属或质地轻柔的轴承合金等，不适用于测定硬度较高的材料。
2）洛氏硬度：用一个顶角120°的金刚石圆锥体或直径为1.59mm、3.18mm的钢球，在一定载荷F下压入被测材料表面，由压痕的深度h求出材料的硬度。压入深度h越大，硬度越低；反之则硬度越高。
HR=(K-h)/0.002
根据试验材料硬度的不同，分HRA、HRB、HRC三种不同的标度，其中HRC和HRA 的K值取0.2，HRB的K值取0.26,。HRA是采用60kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度极高的材料（如硬质合金等）；HRB是采用100kg载荷和直径1.58mm淬硬的钢球求得的硬度，用于硬度较低的材料（如退火钢、铸铁等）；HRC是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得的硬度，用于硬度很高的材料（如淬火钢等）。洛氏硬度压痕很小，测量值有局部性，需测数点求平均值，适用于成品和薄片。
3）维氏硬度：是以49.03~980.7N的负荷，将相对面夹角为136°的方锥形金刚石压入器压在材料表面，保持规定时间后卸载，测量压痕对角线长度，再按下式计算硬度：
HV=0.189F/d2
维氏硬度适用于较大工件和较深表面层的硬度测定。还有小负荷维氏硬度，试验负荷为1.961~49.03N，适用于较薄工件、工具表面或镀层硬度的测定；显微维氏硬度，试验负荷小于1.961N，适用于金属箔、极薄表面层的硬度测定。
5.什么是材料的疲劳？有哪些指标反映材料的疲劳性能？
答：1）疲劳是指材料在循环受力（拉伸、压缩、弯折、剪切等）下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。
2）疲劳性能是材料抵抗疲劳破坏的能力，常以S-N曲线表征，S为应力水平，N 为疲劳寿命，即在循环载荷下，产生疲劳破坏所需的应力或应变循环数。
6.什么是热膨胀？其受什么因素影响？
答：1）大多数物质的体积都随温度的升高而增大，这种现象称为热膨胀。
2）材料的热膨胀性与材料中原子结合情况有关，结合键越强则原子间作用力越大，原子离开平衡位置所需的能量越高，则热膨胀系数越小。结合紧密的晶体的热膨胀系数比结构松散的非晶体的热膨胀系数大；共价键材料与金属相比，一般具有较低的热膨胀系数；离子键材料与金属相比，具有较高的热膨胀系数；高分子材料与大多数金属和陶瓷相比具有较大的热膨胀系数；塑料的线膨胀系数一般高于金属的3~4倍。
7.何谓压电效应？简述其产生原因。
答：1）当对石英晶体在一定方向上施加机械应力时，在其两端表面上会出现数量相等、符号相反的束缚电荷；当作用力反向时，表面电荷电性也反号，而且在一定范围内电荷密度与作用力成正比。反之，石英晶体在一定方向的电场作用下，则会产生外形尺寸的变化，在一定范围内，其形变与电场强度成正比。前者称为正压电效应，后者称为逆压电效应，统称为压电效应。
2）晶体的压电效应的本质是因为机械作用（应力与应变）引起了晶体介质的“极
化”，从而导致介质两端表面上出现符号相反的束缚电荷。
8.为什么紫外光谱测量必须使用石英比色皿？
答：一般玻璃在紫外光区（320nm以下）有较强吸收，而石英和蓝宝石则可以较好地透过紫外线，因此紫外线波段的应用中常使用石英或蓝宝石作为材料。
9.根据材料的磁化率，可以将材料的磁性大致分为哪些？各代表什么含义？答：根据材料的磁化率，可以将材料的磁性大致分为五类，即抗磁性、顺磁性、铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性。
1）抗磁性：某些材料在外磁场的作用下，磁化了的介质感生出的磁偶极子的作用与外磁场方向相反，使得磁化强度为负，这类材料的磁性称为抗磁性。如Bi、Cu、Ag、Au等金属。
2）顺磁性：顺磁性物质的主要特征是不论外加磁场是否存在，原子内部存在永久磁矩。但在无外加磁场时，由于顺磁场的原子做无规则的热运动，宏观表现为无磁性。在外加磁场的作用下，每个原子磁矩呈比较规则的取向，物质呈现极弱的磁性。顺磁性物质主要有过渡元素、稀土元素、镧系元素及铝、铂等金属。3）铁磁性：铁、钴、镍室温下的磁化率可达103数量级，磁偶极子同向排列，属于强磁性物质，这类物质的磁性称为铁磁性。
4）反铁磁性：某些材料在外磁场作用下，尽管每个磁偶极子的强度很高，但相邻的磁偶极子所产生的磁矩反向排列，磁化强度大小相等、方向相反，相互抵消。这类材料称为反铁磁性材料，其磁化强度为零。反铁磁性物质大都是非金属化合物。
5）亚铁磁性：在铁氧体（Fe3O4）中A位离子与B位离子的磁偶极子存在反相平行特性，磁偶极子的强度和离子数目也可能不相等，从而导致其磁性不会完全消失，往往保留了剩余磁矩，表现出一定的铁磁性，称为亚铁磁性或铁氧体磁性。
10.举例说明材料的工艺性能。
答：1）铸造性能
铸造性能是指材料用铸造方法获得优质铸件的性能。它取决于材料的流动性和收缩性。流动性好的材料，充填铸模的能力强，可获得完整而致密的铸件；收缩率小的材料，铸造冷却后，铸件缩孔小，表面无空洞，不会因收缩不均匀而引起开裂，尺寸比较稳定。金属材料中铸铁、青铜有较好的铸造性能，可以铸造一些形状复杂的铸件。工程塑料在某些成形工艺（如注射成形）方法中要求流动性好、收缩率小。
2）塑性加工性能
塑性加工性能是指材料通过塑性加工（锻造、冲压、挤压、轧制等）将原材料（如各种型材）加工成优质零件（毛坯或成品）的性能。它取决于材料本身塑性高低和变形抗力（抵抗变形能力）的大小。
塑性加工的目的是使材料在外力（载荷）作用下产生塑性变形而成形，获得较好的性能。塑性抗力小表示材料在不太大的外力作用下就可进行变形。金属材料中铜、铝、低碳钢具有较好的塑性和较小的变形抗力，容易塑性加工成形，而铸铁、硬质合金则不能塑性加工成形。热塑性塑料可通过挤压和压塑成形。3）热处理性能
热处理性能主要是指钢接受淬火的能力（即淬透性），用淬硬层深度来表示。不同钢种，接受淬火的能力不同。合金钢淬透性能比碳钢好，这意味着合金钢的淬硬层深度厚，也说明较大零件用合金钢制造后可以获得均匀的淬火组织和力学性能。
4）焊接性能
焊接性能是指两种相同或不同的材料，通过加热、加压或两者并用将其连接在一起所表现出来的性能。影响焊接性能的因素很多，导热性过高或过低、热膨胀系数大、塑性低或焊接时容易氧化的材料，焊接性能一般较差。焊接性能差的材料焊接后，焊缝强度低，还可能出现变形、开裂现象。选择特殊焊接工艺不仅可以使金属与金属焊接，还可以使金属与陶瓷、陶瓷与陶瓷、塑料与烧结材料焊接。
6.马氏体：α- Fe中碳含量可达到1.6%的过饱和固溶体。
三．简答题
1.为何晶粒金属的强度和塑性都比粗晶粒高？
答：金属在弹性形变时，晶格形状发生暂时的变化，原子间距改变，除去外力后又恢复原状。塑性变形时，晶体内原子沿晶面滑动，除去外力后不复原。钢材是由许多晶粒组成的，晶粒取向和晶粒间的晶界对变形影响很大。滑动一般不易穿
过晶界，而在晶界上产生应力集中，这种集中的应力再加上外力，可使相邻并未产生滑动的晶粒开始滑动。这样滑动由少数晶粒传布到整体，不同取向的晶粒相互制约、相互协调，以适应外力的影响。所以晶粒金属的强度和塑性都比粗晶粒高。
2.为何不能在室温下连续地将一块钢锭经多次轧制而制成薄钢板，而必须经过若干次轧制和加温再结晶的重复工序，才能制出合格的钢板？
答：经过塑性变形后的金属，由于晶面之间产生滑动、晶粒破碎或伸长等原因，
4.普通陶瓷是用黏土(Al
2O
3?2SiO2?H2O)、长石(K2O
?Al
2
O
3?6SiO2，Na2O
?Al
2
O
3?
6SiO
2)、石英(SiO
2
)等原料烧制而成。
5.在硅酸盐水泥中有四种矿物质，即硅酸三钙（3CaO?SiO2，简写为C3S）、硅
酸二钙（2CaO?SiO2，简写为C2S）、铝酸三钙（3CaO?Al2O3，简写为C3A）、
铁铝酸四钙（4CaO?Al2O3?Fe2O3，简写为C4AF）。
6.水泥凝结硬化分为三个阶段，分别是溶解期、胶化期、硬化期（结晶期）。二．简答题
1.无机非金属材料的结合键包括几类？由它们组成的材料性能有何区别？
答：1）无机非金属材料的结合键包括共价键和离子键两类；
2）键的比例对性能具有决定性作用，由于二者具有相对高的能量，其混合键的键能也比较大，一般为100-500 kJ/mol（金属为60-250 kJ/mol），从而给无机非金属材料带来熔点高、硬度高、脆性大、透明度高、导电性低的性质特点。
2.试画出NaCl晶体结构原子空间分布图。
3.试描述无机非金属材料的各种性能。
答：1）热力学性能：与金属材料和高分子材料相比，耐高温是陶瓷材料的优异特性之一；
2）力学性能：与金属材料相比，无机非金属材料由于化学键多为离子键和共价键，键能高且键具有明显的方向性，所以晶体结构复杂，其弹性、硬度、塑性、强度、断裂和冲击性能等与金属材料差异较大；
3）电学性能：金属能导电，主要是其具有核外自由运动的自由电子，而无机非金属材料一般都不具有自由电子，所以导电性较差，那意味着此类材料多为良好的绝缘体；
4）磁学性能：无机非金属材料具有强磁性、高电阻和低松弛损失等特性，将其用于电子技术中的高频器件比用磁性金属优越；
5）光学性能：无机非金属材料光学性能具有多样性和复杂性，主要包括对光的折射、反射、吸收、散射和透射，以及受激辐射光放大的特性等多方面；
6）化学性能：无机非金属材料多由氧化物组成，随着其键合力的增加而酸性越强，碱性越弱。
4.陶瓷材料都包括哪些陶瓷？其性能、应用有何区别？
答：1）氧化物陶瓷：种类繁多，在陶瓷家族中占有非常重要的地位，最常用的
氧化物陶瓷有Al
3O
2
、SiO
2
、ZrO
2
、MgO、CeO
2
、CaO
2
、Cr
2
O
3
、莫来石（Al
3
O
2?SiO2）
和尖晶石（MgAl
2O
4
）等，陶瓷中的Al
3
O
2
和SiO
2
相当于金属材料中的钢铁和铝合
金一样受到广泛应用：
2）碳化物陶瓷：一般具有比氧化物更高的熔点，最常用的是SiC、WC、B
4
C、TiC 等，碳化物陶瓷在制备过程中需要气氛保护；
3）氮化物陶瓷：应用最广泛的是Si
3N
4
，其具有优良的综合力学性能和耐高温性
能，另外，TiN、BN、AlN等氮化物陶瓷的应用也日趋广泛；
4）硼化物陶瓷：应用并不广泛，主要是作为添加剂或第二相加入其它陶瓷基体中，以达到改善性能的目的。
5.水泥水化硬化过程如何？
答：水泥的水化硬化过程：
3CaO?SiO2 +n H2O → 2CaO?SiO2（n-1）H2O + Ca(OH)2
2CaO?SiO2 +m H2O → 2CaO?SiO2?m H2O
3CaO?Al2O3 + 6H2O → 3CaO?Al2O3?6H2O
4CaO?Al2O3?Fe3O4 + 7H2O → 3CaO?Al2O3?6H2O + CaO?Fe3O4?H2O
6.功能陶瓷都包括哪些陶瓷？分别描述其性能特点。
答：1）半导体陶瓷：其为导电性能介于导体和绝缘体之间的一类陶瓷，种类繁多。当温度、湿度、电场、光等其中一个条件发生变化时，导电性会产生变化，相应的称为热敏、湿敏、磁敏、光敏等半导体类陶瓷。主要用于自动控制的传感器，某些也可利用电阻特性作为高温发热元件或导电原件；
2）压电陶瓷：在石英、钛酸钡、锆钛酸铅（PZT）及锆钛酸铅镧（PLZT）等物质的两界面上加一定的电压，将产生一定的机械变形，如电压为交变电压，这些物质则相应产生交变振动，且这种过程具有可逆性，这种现象称为压电效应。利用正、逆压电效应可实现机械能和电能的相互转换，如常见的燃气及气体打火机点火器、音乐卡及手机中的电声喇叭、医疗及工业用的超声检测仪探头及其他换能器等电器元件都有压电陶瓷的应用；
3）磁性陶瓷：在磁场中能被强烈磁化的陶瓷称为磁性陶瓷。其中铁酸盐的磁性陶瓷称为铁氧体。软磁材料是那些易于反复磁化的材料，其磁导率高，但磁矫顽抗力小，电动机、变压器的硅钢片都是典型的软磁材料。软磁铁氧体包括Mn-Zn、Fe-Si、Fe-Ni、Ni-Zn系铁氧体，主要用于感应铁心、电视机显像管偏转线圈及行输出变压器。
硬磁材料与软磁材料正好相反，在磁场中难以被磁化，并在撤去磁场后仍保持高的剩余磁化强度。主要包括钡和锶的铁氧体和稀土磁体，其中稀土钕-铁-硼磁体为目前最强磁性的永磁材料，用于制造器件可大大降低重量和尺寸，这对于航空航天工业具有重要的意义。其已广泛用于扬声器、永磁发电机和电动机，及各种磁性仪器仪表。
4）生物陶瓷：生物陶瓷在人体内化学稳定性好，组织相容性好，无各种排异现象，其抗压强度高，易于高温消毒，是牙齿、骨骼、关节等硬组织良好的置换修复材料，但脆性大、成形加工较难是其主要缺点。
第七章高分子材料
一、填空题
1. 常把生成高分子化合物的小分子原料称为单体，将存在于聚合物分子中重复出现的原子团称为结构单元，高聚物中结构单元的数目称为聚合度。
2. PP、PB、PS、PVC分别为聚丙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯的缩写。
3. 高分子的结构指单个高分子链的结构和形态，包括近程结构和远程结构。前
者属于化学结构，又称一级结构，包括高分子链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序等后者指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构想，又称二级结构。
4. 自由基型聚合反应主要包括链引发、链增长、链终止等基元反应。
5. 阴离子聚合机理的特点是快引发，慢增长，无终止。
6. 酚醛塑料由酚醛树脂外加添加剂构成，是世界上最早实现工业化生产的塑料；产量最大的合成橡胶是丁苯橡胶。聚丙烯腈纤维蓬松柔软、轻盈、保暖性好，性
连锁聚合特征：
a. 聚合过程一般由链引发、链增长、链终止三个基元反应组成，各个基元反应的反应速率和活化能差别很大；
b. 打开一个双键的π键需要供给264KJ/mol能量，形成两个σ单键放出
348KJ/mol能量，因而是放热反应；
c. 瞬间生成高分子，一旦活性中心生成，在极短的时间内，许多单体加成上去，
生成高分子量的聚合物；
d.延长反应时间只能提高单体转化率，不能增加聚合物的分子量；
e.单体只能与活性中心反应生成新的活性中心，单体之间不能反应，反应体系始终是由单体、聚合产物和微量引发剂及含活性中心的增长链所组成；
逐步聚合特征：
（1）聚合反应是通过单体功能基之间的反应逐步进行的；
（2）每步反应的机理相同，因而反应速率和活化能大致相同；
(2) 金属基复合材料的组成特点
在连续纤维增强金属基复合材料中，基体的主要作用是充分发挥增强纤维的性能，对于非连续增强金属基复合材料，基体是主要承载物
(3) 基体金属与增强相的相容性
2. 简述复合材料中基体的主要作用
聚合物基体材料中基体的作用主要有三种：
① 把纤维粘在一起；
② 分配纤维间的载荷；
③ 保护纤维不受环境影响。制造基体的理想材料，其原始状态应该是低黏度的液体，并能迅速变成坚固耐久的固体，足以把增强纤维粘住。
金属基体:固结增强相, 传递和承受载荷的作用
3. 简述聚合物基复合材料的性能和特点
聚合物基复合材料应用广泛，大体上包括热固性聚合物与热塑性聚合物两类。
磁流体也称磁性液体，是由磁性超细微粒包覆一层长链的有机表面活性剂，高度弥
散于基液中所形成的液体
三、简答题
1. 什么是纳米材料？举例在日常生活中遇到的纳米材料。
处于纳米尺度的材料称为纳米材料或纳米结构材料。如纳米抗菌的冰箱、洗衣机，汽车润滑油，电脑芯片等
2. 简述纳米材料的分类方法，并举例说明。
纳米材料的种类繁多根据化学组成和结构不同，可分为纳米金属材料、纳米陶瓷材料、纳米高分子材料和纳米复合材料在纳米材料研究中，通常按维数不同，把纳米材料的基本单元分为零维、一维和二维。
零维纳米材料指空间三维尺度均在纳米尺度范围，如纳米颗粒、原子团簇等；
一维纳米材料指空间中有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米管、纳米棒等；
二维纳米材料指在三维空间中有一维在纳米尺度，如超薄膜、多层膜、超晶格等。
3. 何为自组装技术？有何特点？
自组装技术是一种基于静电作用的制备超薄膜的方法，它和气相沉积、旋转涂布、浸泡吸附等方法的最大不同是其制备的超薄膜是高度有序和方向性。其特点是方法简单、无需特殊装置，采用水为溶剂，具有沉积过程和膜结构分子级可控制的优点。
4. 为何超微颗粒的熔点会下降？举例说明。
超微颗粒的表面能高、比表面原子数多，活性大且体积远小于大块材料，因此超微颗粒融化时所需增加的内能小得多，使得超微颗粒熔点急剧下降。
材料物理与化学历年复试笔试题(重要)
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
材料化学期末考试试卷
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。
材料化学考试试题重点
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
材料化学测试题102题
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（）
2009-2010(1)材料化学导论试卷A卷答案
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-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）
金属材料学考试题库
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
材料化学试卷A卷及答案
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。
材料化学试题库
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。
中南大学材料化学原理试卷
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）
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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
最新材料化学期末复习参考题
试卷总结材料化学 一、选择（每题2分） 1. 晶体的特性是（B ） （A）有确定的熔点，无各向异性；（B）有确定的熔点，有各向异性； （C）无确定的熔点，有各向异性；（D）无确定的熔点，无各向异性； 2. 在一般情况下，若金属的晶粒细，则（A ）。 （A）金属的强度高，塑性好，韧性好。（B）金属的强度高，塑性好，韧性差。（C）金属的强度高，塑性差，韧性好。（D）金属的强度低，塑性好，韧性好。 3. 高温下从熔融的盐溶剂中生长晶体的方法称为（ C ）。 A、溶液法 B、水热法 C、溶剂法 D、熔体法 4. 根据晶体对称度的不同，可把晶体分成（D ）大晶系。 A、32 B、14 C、11 D、7 5. 晶胞一定是一个：（C ）。 A、八面体 B、六方柱体 C、平行六面体 D、正方体 6. 某晶体外型为正三棱柱，问该晶体属于( D )晶系 A. 立方 B. 三方 C. 四方 D.六方 7、从我国河南商遗址出土的司母戊鼎重8750N，是世界上最古老的大型（C ）。 （A）石器（B）瓷器（C）青铜器（D）铁器 8、晶体中的位错是一种（B ）。 （A）点缺陷（B）线缺陷（C）面缺陷（D）间隙原子 9. 工程材料一般可分为（D）等四大类。 （A）金属、陶瓷、塑料、复合材料（B）金属、陶瓷、塑料、非金属材料（C）钢、陶瓷、塑料、复合材料（D）金属、陶瓷、高分子材料、复合材料10.用特殊方法把固体物质加工到纳米级（1－100nm）的超细粉末粒子，然后制得纳米材料。下列分散系中的分散质的微粒直径和这种粒子具有相同数量级的是（ C ） A.溶液 B.悬浊液 C.胶体 D.乳浊液 11.美国《科学》杂志评出了2001年十大科技成就，名列榜首的是纳米电子学，其中美国的IBM公司科学家制造了第一批纳米碳管晶体管，发明了利用电子的波性来传递信息的“导线”，已知纳米材料是指微粒直径在1 nm～100 nm的材料。下列叙述正确的是（B）A．纳米碳管是一种新型的高分子化合物 B．纳米碳管的化学性质稳定 C．纳米碳管导电属于化学变化 D．纳米碳管的结构和性质与金刚石相同 12. 晶行沉淀陈化的目的是（C ） A沉淀完全
材料化学2004物化试卷A
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
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
材料化学期末考试预测题
1：[论述题] 1-1、无机材料化学是一门什么样的学科？ 1-2、无机材料化学主要研究哪些方面的问题？ 参考答案： 1-1、参考答案：无机材料化学是研究无机材料，主要是无机非金属材料的制备、组成、结构、表征、性质和应用的一门学科。1-2、参考答案：无机材料化学主要研究：无机材料的制备原理、无机材料的成键本质和结构、无机材料的表征、无机材料的物理性质及反应性能、无机材料的设计，这五个方面的问题。 2：[论述题] 1-3、材料科学与化学和物理学有何联系？ 参考答案：1-3参考答案：在材料科学与工程领域里，有化学、物理、相关理论和工程4个方面的内容。由于研究的对象不同，化学方面的内容又分为高分子化学和无机材料化学等。无机材料化学是材料科学的一个极重要的分支，又可以是化学学科的一部分，呈明显的交叉、边缘学科的性质。材料科学和物理、化学、相关理论及工程学的关系。 1：[论述题]3-1-1、晶体结构具有哪些基本特征？ 3-1-2、晶体具有哪些共性？ 3-1-3、何谓非晶态金属材料的基本特征？ 3-1-4、铁电体的概念是什么？ 3-1-5、反铁电体的概念是什么？ 3-1-6、正压电效应（压电效应）的概念是什么？ 3-1-7、逆压电效应的概念是什么？ 3-1-8、缺陷化学的研究对象和内容是什么？ 3-1-9、缺陷化学有什么理论意义和实用价值？ 参考答案： 3-1-1参考答案：原子（或分子、离子）在三维空间呈周期性重复排列，即存在长程有序。 3-1-2参考答案：由于具有周期性的空间点阵结构，晶体具有下列共同性质：均一性，即晶 体不同部位的宏观性质相同；各向异性，即晶体在不同方向上具有不同的物理性质；自限性，即晶体能自发地形成规则的几何外形；对称性，即晶体在某些特定方向上的物理化学性质完全相同；具有固定熔点；内能最小。 性能上两大特点：固定的熔点，各向异性。 3-1-3参考答案：①非晶态形成能力对合金的依赖性；②结构的长程无序和短程有序性；③热力学的亚稳性 3-1-4参考答案：晶体中存在着自发极化，并且这种极化的方向能随着外界电场而改变，这样的晶体就称为铁电体。 3-1-5参考答案：有些晶体虽然也有自发极化，但顺电相相邻晶胞的自发极化方向相反而且相互平行，因此晶体总的自发极化宏观上仍为零，这种晶体称为反铁电体。 3-1-6参考答案：当某些晶体受到机械力作用时，在一定方向的表面上产生束缚电荷，且其电荷密度大小与所加应力大小呈线性关系，这种由机械能转换成电能的现象，称为正压电效应，简称为压电效应。 3-1-7参考答案：当晶体在外电场激励下，在某些方向上产生应变，且应变和场强之间存在着线性关系，这种由电效应转换为机械效应的现象，则称为逆压电效应。 3-1-8参考答案：缺陷化学的研究对象是点缺陷，但不包括声子和激子。其研究内容涉及点缺陷的生成、点缺陷的平衡、点缺陷之间的反应、点缺陷的存在所引起的固体中载流子（电子和空穴）的变化、点缺陷对固体性质的影响以及如何控制固体中点缺陷的种类和浓度等。 3-1-9参考答案：缺陷化学具有重要的理论意义和实用价值。固体中的化学反应，只有通过缺陷的运动。陶瓷材料在高温时能正常烧结的基本条件是：材料中要有一定的缺陷机构与缺陷浓度，以使许多传质过程能顺利进行。点缺陷对材料的性质也有重要的影响，例如，固体材料的导电性与缺陷关系极大。可以说，缺陷化学及其相关的能带理论，是无机材料化学中最重要的内容。正如West所说："在固态科学中，晶体缺陷的研究是一个活跃和迅速发展的领域。” 2：[论述题]3-2-1、何谓非化学计量缺陷？ 3-2-2、何谓弗仑克尔缺陷？ 3-2-3、何谓肖特基缺陷？