文档视界 最新最全的文档下载
当前位置:文档视界 › 材料合成与制备_复习资料(有答案)

材料合成与制备_复习资料(有答案)

材料合成与制备_复习资料(有答案)
材料合成与制备_复习资料(有答案)

第一章溶胶-凝胶法

名词解释

1. 胶体(Colloid):胶体是一种分散相粒径很小的分散体系,分散相粒子的质量可以忽略不计,粒子之间的相互作用主要是短程作用力。

2. 溶胶:溶胶是具有液体特征的胶体体系,是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中,不停地进行布朗运动的体系。分散粒子是固体或者大分子颗粒,分散粒子的尺寸为1nm-100nm,这些固体颗粒一般由10^3个-10^9个原子组成。

3. 凝胶(Gel):凝胶是具有固体特征的胶体体系,被分散的物质形成连续的网络骨架,骨架孔隙中充满液体或气体,凝胶中分散相含量很低,一般为1%-3%。

4. 多孔材料:是由形成材料本身基本构架的连续固相和形成孔隙的流体所组成。

一、填空题

1.溶胶通常分为亲液型和憎液型型两类。

2.材料制备方法主要有物理方法和化学方法。

3.化学方法制备材料的优点是可以从分子尺度控制材料的合成。

4.由于界面原子的自由能比内部原子高,因此溶胶是热力学不稳定

体系,若无其它条件限制,胶粒倾向于自发凝聚,达到低比表面状

态。

5.溶胶稳定机制中增加粒子间能垒通常用的三个基本途径是使胶粒带表面电荷、利用空间位阻效应、利用溶剂化效应。

6.溶胶的凝胶化过程包括脱水凝胶化和碱性凝胶化两类。

7.溶胶-凝胶制备材料工艺的机制大体可分为三种类型传统胶体型、无机聚合物型、络合物型。

8.搅拌器的种类有电力搅拌器和磁力搅拌器。

9.溶胶凝胶法中固化处理分为干燥和热处理。

10.对于金属无机盐的水溶液,前驱体的水解行为还会受到金属离子半径的大小、电负性和配位数等多种因素的影响。

二、简答题

溶胶-凝胶制备陶瓷粉体材料的优点?

制备工艺简单,无需昂贵的设备;对多元组分体系,溶胶-凝胶法可大大增加其化学均匀性;反应过程易控制,可以调控凝胶的微观结构;材料可掺杂的范围较宽(包括掺杂量及种类),化学计量准确,易于改性;产物纯度高,烧结温度低等。

第二章水热溶剂热法

名词解释

1、水热法:是指在特制的密闭反应器(高压釜)中,采用水溶液作为反应体系,通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度),在反应体系中产生高压环境而进行无机合成与材料制备的一种有效方法。

2、溶剂热法:将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒(如有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等),采用类似于水热法的原理,以制备在水溶液中无法长成、易氧化、易水解或对水敏感的材料。

3、超临界流体:是指温度及压力都处于临界温度或临界压力之上的流

体。在临界状态下,物质有近于液体的溶解特性以及气体的传递特性。

4、微波水热合成:微波加热是一种内加热,具有加热速度快,加热均匀无温度梯度,无滞后效应等特点。微波对化学反应作用是非常复杂的,但有一个方面是反应物分子吸收了微波能量,提高了分子运动速度,致使分子运动杂乱无章,导致熵的增加,降低了反应活化能。

二、填空

1、在溶剂热条件下,溶剂的物理化学性质如密度、介电常数、粘度、分散性等相互影响,与通常条件下相差很大。相应的,它不但使反应物(通常是固体)的溶解、分散过程及化学反应活性大为增强,使得反应能够在较低的温度下发生;而且由于体系化学环境的特殊性,可能形成以前在常规条件下无法得到的亚稳相。

2、超临界流体的密度、溶剂化能力、粘度、介电常数、扩散系数等物理化学性质随温度和压力的变化一十分敏感,即在不改变化学组成的情况下,其性质可由压力来连续调节。

3、在一般情况下,水是极性溶剂,可以很好的溶解包括盐在内的大多数电解质,对气体和大多数有机物则微溶或不溶,水的密度几乎不随压力改变。

4、微波水热的显著特点是可以将反应时间大大降低,反应温度也有所下降,从而在水热过程中能以更低的温度和更短的时间进行晶核的形成和生长,反应温度和时间的降低,限制了产物微晶粒的进一步长大,有利于制备超细粉体材料。

5、物质的介电常数越大,吸收微波的能力越强,在相同时间内的升温

越大。在微波场中,能量在体系内部直接转化,水和醇类都有过热的现象出现。

6、水热法是在百余年前由地质学家模拟地层下的水热条件研究某些矿物和岩石的形成原因,在实验室内进行仿地水热合成时产生的。

7、水热法常用氧化物或者氢氧化物或凝胶体作为前驱物,以一定的填充比进入高压釜,它们在加热过程中溶解度随温度升高而增大,最终导致溶液过饱和,并逐步形成更稳定的新相。反应过程的驱动力是最后可溶的前驱体或中间产物与最终产物之间的溶解度差,即反应向吉布斯焓减小的方向进行。

8、晶粒粒度是衡量粉体性能的一项重要指标,其大小的改变直接影响粉体的特性。尤其是粉体的晶粒度减小到纳米级时,粉体的特性产生较大的变化。因此降低粉体的晶粒粒度对制备纳米粉体和纳米陶瓷具有十分重要的意义。

9、影响水热反应的因素有温度、压力、保温时间及溶液组分、pH 值、有无矿化剂和矿化剂种类。所有这些因素都将影响最终产物的大小、形貌、物相等性质。水热反应温度是化学反应和晶体生长的重要影响因素,它决定反应速率常数的大小。

简述题

1、简述水热与溶剂热合成存在的问题?

(1)水热条件下的晶体生长或材料合成需要能够在高压下容纳高腐蚀性溶剂的反应器,需要能被规范操作以及在极端温度压强条件下可靠的设备。由于反应条件的特殊性,致使水热反应相比较其他反应体系而言具

有如下缺点:a·无法观察晶体生长和材料合成的过程,不直观。b·设备要求高耐高温高压的钢材,耐腐蚀的内衬,技术难度大温压控制严格、成本高。C·安全性差,加热时密闭反应釜中流体体积膨胀,能够产生极大的压强,存在极大的安全隐患。(2)水热反应的反应机理还有待分析,目前,晶体生长机理的理论体系在某些晶体生长实践中得到了应用,起到了一定的指导作用。但是,迄今为止,几乎所有的理论或模型都没有完整给出晶体结构、缺陷、生长形态与生长条件四者之间的关系,因此与制备晶体技术研究有较大的距离,在实际应用中存在很大的局限性。

2、与水热法相比,溶剂热法具有怎样的特点?

(1)在有机溶剂中进行的反应能够有效地抑制产物的氧化过程或水中氧的污染。(2)非水溶剂的采用使得溶剂热法可选择的原料的范围大大扩大,如氟化物、氮化物、硫属化合物等均可作为溶剂热反应的原材料;同时,非水溶剂在亚临界或超临界状态下独特的物理化学性质极大地扩大了所能制备的目标产物的范围。(3)由于有机溶剂的低沸点,在同样的条件下,它们可以达到比水热合成更高的气压,从而有利于产物的结晶。(4)由于较低的反应温度,反应物中结构单元保留到产物中,且不受破坏,同时,有机溶剂官能团和反应物或产物作用,生成某些新型在催化和储能方面有潜在应用的材料。(5)非水溶剂的种类繁多,其本身的一些特性,如极性与非极性、配位络合作用、热稳定性等,为人们从反应热力学和动力学的角度去认识化学反应的实质与晶体生长的特性,提供了许多值得研究和探讨的线索。

第三章电解法

名词解释

1. 超电位:实际开始分解的电压往往要比理论分解电压大一些,两者之差称之为超电压。

2. 阳极效应:在某些熔盐点解过程中,端电压急剧升高,电流则强烈下降,同时,电解质与电极之间呈现润湿不良现象,电解质好像被一层气体膜隔开似的,电极周围还出现细微火花放电的光圈。

3 电位序:各元素按照它们的标准电极电位数值的大小排列出来的顺序。

二、填空题

1. 无机物电解反应可分为电还原和电氧化两大类。

2. 依结构与功能的不同,隔离器(separator)大致分为隔板、多孔隔离器和隔膜和离子交换膜3种类型。

3. 电化学反应器一般由阴极、阳极、电解质溶液和隔离器组成。当电流通过反应器时,溶液中的离子在电场作用下发生迁移,电极上则发生电子传递反应,从而构成电流回路。

4. 通常所说的电解液按其组成及结构可分为电解质溶液和熔融电解质两大类。电解质溶液按溶剂不同又分为电解质水溶液和非水电解质溶液。

5. 电极过程大致可分为以下三类:金属电极过程、气体电极过程和电解氧化还原。

6. 电解槽中的离子导体除常见的电解质溶液外,尚有熔盐、固体电解质或超临界流体等。

三、简答题

1、电极上产生超电位的原因有哪些?影响超电位的因素?

原因:(1)浓差过电位:由于电解过程中电极上发生了化学反应,消耗了电解液中的有效成分,使得电极附近电解液的浓度和远离电极的电解液的浓度(本体浓度)发生差别而造成。(2)电阻过电位:由于电解过程中在电极表面形成一层氧化物的薄膜或其他物质,对电流的通过产生阻力而引起的。(3)活化过电位:由于在电极上进行的电化学反应速率往往不大,易产生电化学极化,从而引起过电位。在电极上有氢或氧形成时,活化过电位更为显著。

电解时所观察到的过电位一般不是单纯的某一种,可能是三种都出现,应根据具体反应和实际情况而定。

影响因素:(1)电极材料;(2)析出物质的形态:通常金属的超电压较小,气体物质的超电压较大;(3)电流密度:电流密度增大,超电压随之增大。

第四章气相沉积法

一.名词解释

1. 化学气相沉积:是通过化学反应的方式,利用加热、等离子激励或光辐射等各种能源,在反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质在气相或气固界面上经化学反应形成固态沉积物的技术。

2. 物理气相沉积: 以物理机制来进行薄膜沉积而不涉及化学反应的沉积技术,所谓物理机制是物质的相变化现象,如蒸镀,蒸镀源有固态转化为气态溅镀,蒸镀源则由气态转化为电浆态。

3. 氧化还原反应沉积:一些元素的氢化物有机烷基化合物常常是气态的或者是易于挥发的液体或固体,便于使用在CVD技术中。如果同时通入氧气,在反应器中发生氧化反应时就沉积出相应于该元素的氧化物薄膜。

4. 化学合成反应沉积:由两种或两种以上的反应原料气在沉积反应器中相互作用合成得到所需要的无机薄膜或其它材料形式的方法。

二.填空

1在MOCVD过程中,金属有机源(MO源)可以在热解或光解作用下,在较低温度沉积出相应的各种无机材料,

2.等离子增强反应沉积中,由于等离子体中正离子、电子和中性反应分子相互碰撞,可以大大降低沉积温度,例如硅烷和氨气的反应在通常条件下,约在850℃左右反应并沉积氮化硅,但在等离子体增强反应的条件下,只需在350℃左右就可以生成氮化硅。

3. 其他各种能源例如利用火焰燃烧法,或热丝法都可以实现增强反应沉积的目的。不过燃烧法主要不是降低温度而是增强反应速率。利用外界能源输入能量有时还可以改变沉积物的品种和晶体结构。例如,甲烷或有机碳氢化合物蒸汽在高温下裂解生成炭黑,炭黑主要是由非晶碳和细小石墨颗粒组成。

第五章定向凝固技术

一、名词解释

1.定向凝固:在凝固过程中采用强制手段,在凝固金属和为凝固熔体中

建立起特定方向的温度梯度,从而使熔体沿着与热流相反的方向凝固,获得具有特定取向柱状晶的技术。

2. 超高温度梯度定向凝固:这种方法将区域熔炼与液态金属冷却相结合,利用感应加热机中对凝固界面前沿液相进行加热,从而有效地提高了固液界面前沿的温度梯度。

3. 电磁约束成形定向凝固:该技术是将电磁约束成形技术与定向凝固技术相结合而产生的一种新型定向凝固技术。利用电磁感应加热熔化感应器内的金属材料,并利用在金属熔体部分产生的电磁压力来约束已熔化的金属熔体成形,获得特定形状铸件的无坩埚熔炼、无铸型、无污染定向凝固成形。

二、填空

1. 柱状晶包括柱状树枝晶和胞状柱晶。这种柱晶组织大量用于高温合金和磁性合金的铸件上。

2. 定向凝固过程的两个基本环节是加热和冷却。

3. 电磁约束成形定向凝固包括无接触电磁约束和软接触电磁约束两种方案。

4. 结晶体本身的界面晶体学各向异性的差异程度,决定了初始的晶体学取向。

讨论题:

1.简述获得定向凝固柱状晶的基本条件?

合金凝固时热流方向必须是定向的。在固液界面应有足够高的温度梯度,避免在凝固界面的前沿出现成分过冷或外来核心,使径向横向生长受到限制。另外,还应该保证定向散热,绝对避免侧面型壁生核长大,长出横向新晶体。因此,要尽量抑制液态合金的形核能力。提高液态金属的纯洁度,减少氧化、吸气形成的杂质污染是用来抑制形核能力的有效措施。但是,对于某些合金系,常规化学组成中含有很多杂质,以致即使采用很高的GL/R比值,都不足以使液体合金的成核得到抑制。

2.简述定向凝固技术的不足?

(1)工业上广泛应用的快速凝固法,其温度梯度只能达到100K/cm左右,凝固速率很低,导致凝固组织粗大,偏析严重,致使材料的性能潜力没有得到充分发挥。(2)ZMLMC法虽然可以达到较高的温度梯度,使组织细化,材料的性能显著提高,但尚只能使用于实验室研究,无法实现工业生产。(3)目前凝固工艺都是利用熔模精铸型壳室合金成形的,粗厚、导热性能差的陶瓷模壳一方面严重降低合金熔体中的温度梯度及凝固速率,另一方面,模壳材料在高温条件下对合金产生污染,降低材料性能。

第六章低温固相合成

一、名词解释

1. 低温固相反应:反应温度低于100℃的固相化学反应。

2. 固配化合物:低热固相配位化学反应中生成的有些配合物只能稳定地

存在于固相中,遇到溶剂后不能稳定存在而转变为其它产物,无法得到它们的晶体,因此表征这些物质的存在主要依据谱学手段推测,这也是这类化合物迄今未被化学家接受的主要原因。将这一类化合物称为固配化合物。

二、填空

1. 固相化学反应能否进行,取决于固体反应物的结构和热力学函数。

2. 延伸固体按连续的化学键作用的空间分布可分为一维、二维和三维固体。

3. 固相化学反应根据固相化学反应发生的温度分低热固相反应、中热固相反应和高热固相反应反应。

4. Kaupp等通过原子力显微镜观察有机固相反应,提出了三步反应机理:相重建、相转变、晶体分解或分离。

5. 按照参加反应的物种数,可将固相反应体系分为单组分固相反应和多组分固相反应。

6. 杂质能影响反应物的缺陷结构,可以改变反应速率。并且有可能与反应物形成固溶体降低起始反应温度,使反应速率加快。

7. 固体之间要发生反应必须使分子间有更多的机会发生接触。因此,研磨、高压或超声波等是增加分子接触,利于分子扩散的有效手段。8. 目前已知的六类非线性光学材料,即无机氧化物及含氧酸盐、半导体、有机化合物、有机聚合物、金属有机化合物、配位化合物。

第七章热压烧结

一、名词解释

1、烧结:随着温度的上升和时间的延长,固体颗粒相互键联,晶粒长

大,空隙(气孔)和晶界渐趋减少,通过物质的传递,其总体积收缩,密度增加,最后成为坚硬的只有某种显微结构的多晶烧结体。

2、热压烧结:热压是指在对置于限定形状的石墨模具中的松散粉末或

对粉末压坯加热的同时对其施加单轴压力的烧结过程。

3、固相烧结:是指松散的粉末或经压制具有一定形状的粉末压坯被置

于不超过其熔点的设定温度中在一定的气氛保护下,保温一段时间的操作过程。

4、热等静压:是指对装于包套之中的松散粉末加热的同时对其施加各

向同性的等静压力的烧结过程。

二、填空

1、烧结可以分不加压烧结和加压烧结。

2、烧结时所设定的温度为烧结温度,所用的气氛称为烧结气

氛,所用的保温时间称为烧结时间。

3、坯体烧结后在宏观上的变化是:体积收缩,致密度提高,强

度增加。

4、烧结程度可以用坯体收缩率、气孔率或体积密度与理论密

度之比等来表征。

5、在热力学上,所谓烧结是指系统总能量减少的过程。

6、一般烧结过程,总伴随着气孔率的降低,颗粒总表面积减少,

表面自由能减少及与其相联系的晶粒等变化。

7、烧结中期有明显的传质过程。

8、决定烧结致密化速率主要有三个参数:颗粒起始粒径、粘度、表

面张力。

9、溶解-沉淀传质过程的推动力是细颗粒间液相对毛细管压力。

10、热等静压的压力传递介质为惰性气体。

11、热压烧结工艺制度有最高烧结温度、保温时间、降温方式、气氛

的控制、压力。

12、烧结温度、时间和物料粒度是三个直接影响热压烧结的因素。

三、简述题

1、简述影响热压烧结的因素?

烧结温度、时间和物料粒度是三个直接影响热压烧结的因素。因为随着温度升高,物料蒸汽压增高,扩散系数增大,粘度降低,从而促进了蒸发-凝聚、离子和空位扩散以及颗粒重排和黏性塑性流动过程,使烧结加速。这对于黏性流动和溶解-沉淀过程的烧结影响尤为明显。延长烧结时间一般都会不同程度地促进烧结,但对黏性流动机理的烧结较为明显,而对体积扩散和表面扩散机理影响较小。

(1)温度和保温时间的影响(2)压力的影响(3)物料的影响(4)气氛的影响(5)液相的影响(6)添加剂的影响

2、简述扩散传质的影响因素?

影响扩散传质的因素比较多,如材料组成、材料的颗粒度、温度、气氛、显微结构、晶格缺陷等,其中最主要的是温度和组成。在陶瓷材料中阴离子和阳离子两者的扩散系数都必须考虑在内,一般由扩散较慢的离子控制整个烧结速率。加入添加物,增加空位数目,也会因扩散速率变化

而影响烧结速率。

第八章自蔓延合成

一、填空题

1、自蔓延高温合成方法的最早应用是黑色炸药。

2、自蔓延高温合成,或称燃烧合成。

4、用自蔓延高温合成技术可制备许多新型材料,如功能倾斜材料、蜂窝状陶瓷材料、单晶体超导材料、各向异性材料、金属间化合物及金属陶瓷等复合材料。

5、SHS复合技术系统包括SHS制粉技术、SHS烧结技术、SHS致密化技术、SHS冶金技术、SHS焊接技术和SHS气相传质涂层技术等。

6、SHS技术而临的最大问题是合成过程难以控制。

7、根据SHS燃烧波传播的方式,可将SHS分为自蔓延和“热爆”两种方式。

8、非稳态SHS过程根据波的特征,又可分为振荡燃烧、螺旋燃烧、表面燃烧和重复燃烧。

9、在SHS合成过程中,实现由反应物结构转化为产物结构的区域是燃烧区。

10、SHS合成中的固-固反应,对于指定的材料体系,预加热温度和颗粒大小是影响合成产品的主要因素。

11、在SHS合成过程中,如果需要加压,则加压方式有单向加压、等静压、准等静压及动态加载法。

12、SHS烧结技术技术适用于制备多孔材料、氮化物材料、耐火材料和建筑材料。

13、常用的SHS致密化技术有液相致密化技术、SHS粉末烧结致密化技术、SHS结合压力致密化技术。

14、根据机械加压的方式不同,可将机械加压密实化技术分为弹簧机械加压、燃烧合成热压、液压传动的快速加压等。

二、名词解释

1、自蔓延高温合成:是利用反应物之间高的化学反应热的自加热和自传导来合成材料的一种技术,当反应物一旦被引燃,便会自动向尚未反应的区域传播,直至反应完全,是制备无机化合物高温材料的一种新方法。

2、SHS烧结:直接完成所需形状和尺寸的材料或物件的合成与烧结,是将粉末或压坯在真空或一定气氛中直接点燃,不加外载,凭自身反应放热进行烧结和致密化。

三、简述题

1、要成功地进行离心熔铸,应满足的条件有哪些?

可燃的SHS混合物;燃烧产物为高温熔体;燃烧温度高于基体的熔点;涂层和基体之间可形成冶金结合。SHS离心铸造工艺的主要技术参数有SHS混合物的燃烧温度、产物的熔化量以及基体的厚度。

第九章等离子合成

一、名词解释

1.等离子体:指电离程度较高、电离电荷相反、数量相等的气体。

2.放电等离子体烧结:也称等离子活化烧结。是指利用脉冲电流产生的脉冲能,放电脉冲压力和焦耳热产生的瞬时高温场实现致密化的快速烧结技术。

二、填空

1. 等离子体通常是由电子、离子、原子或自由基等粒子组成的集合体。

2. 处于等离子体状态的各种物质微粒具有较强的化学活性,在一定的条件下可获得较完全的化学反应。

3. SPS具有升温速度快、烧结时间短、晶粒均匀、有利于控制烧结体的细微结构、烧结的材料致密度高等特点,对于实现优质高效、低耗低成本的材料制备具有重要意义。

4. 用SPS来制备高密度、细晶粒陶瓷不仅降低了烧结温度和提高了致密度,更主要是极大地缩短了烧结时间。

5. 等离子体放电烧结过程中对参数的控制包括烧结气氛、烧结温度、升温速率、压力、保温时间。

6. SPS法产生电离的最主要的方法是热电离、放电电离和辐射电离。

7. 在材料科学领域,实验室和工业上最广泛采用气体放电获得等离子体的方法。

8. 气体放电的方法按电场分可分为直流放电、交流放电。

9.物质的四态:是宇宙中物质存在的四种状态,包括固态、液态、

气态、等离子体四种状态。

三、简答题

1. 固体材料在高温下实现烧结的基本因素?

固体材料在高温下实现烧结的基本因素是原子在固体中能够从一个位置迁移到另外一个位置的扩散。原子在固体中不是静止不动的,而是围绕着它们的平衡位置以102次/s的振动频率不停的振动,且随着温度的升高,这种振动的振幅增大。在高于绝对零度的任何温度下,固体材料中的某些原子具有足够大的能量以摆脱周围原子的束缚,而从一个平衡位置迁移到另外一个平衡位置,温度越高,束缚原子的能量越小,能扩散迁移的原子的比例就越大。

现代材料测试技术期末测试题汇总

《材料现代分析测试技术》思考题 1.电子束与固体物质作用可以产生哪些主要的检测信号?这些信号产生的原理是什么?它们有哪些特点和用途? (1)电子束与固体物质产生的检测信号有:特征X射线、阴极荧光、二次电子、背散射电子、俄歇电子、吸收电子等。 (2)信号产生的原理:电子束与物质电子和原子核形成的电场间相互作用。 (3)特征和用途: ①背散射电子:特点:电子能量较大,分辨率低。用途:确定晶体的取向,晶体间夹角,晶粒度及晶界类型,重位点阵晶界分布,织 构分析以及相鉴定等。 ②二次电子:特点:能量较低,分辨率高。用途:样品表面成像。 ③吸收电子:特点:被物质样品吸收,带负电。用途:样品吸收电子成像,定性微区成分分析。 ④透射电子:特点:穿透薄试样的入射电子。用途:微区成分分析和结构分析。 ⑤特征X射线:特点:实物性弱,具有特征能量和波长,并取决于被激发物质原子能及结构,是物质固有的特征。用途:微区元素定 性分析。 ⑥俄歇电子:特点:实物性强,具有特征能量。用途:表层化学成分分析。 ⑦阴极荧光:特点:能量小,可见光。用途:观察晶体内部缺陷。 ①电子散射:当高速运动的电子穿过固体物质时,会受到原子中的电子作用,或受到原子核及周围电子形成的库伦电场的作用,从而 改变了电子的运动方向的现象叫电子散射 ②相干弹性散射:一束单一波长的电子垂直穿透一晶体薄膜样品时,由于原子排列的规律性,入射电子波与各原子的弹性散射波不但 波长相同,而且有一定的相位关系,相互干涉。 ③不相干弹性散射:一束单一波长的电子垂直穿透一单一元素的非晶样品时,发生的相互无关的、随机的散射。 ④电子衍射的成像基础是弹性散射。 3.电子束与固体物质作用所产生的非弹性散射的作用机制有哪些? 非弹性散射作用机制有:单电子激发、等离子激发、声子发射、轫致辐射 ①单电子激发:样品内的核外电子在收到入射电子轰击时,有可能被激发到较高的空能级甚至被电离,这叫单电子激发。 ②等离子激发:高能电子入射晶体时,会瞬时地破坏入射区域的电中性,引起价电子云的集体振荡,这叫等离子激发。 ③声子发射:入射电子激发或吸收声子后,使入射电子发生大角度散射,这叫声子发射。 ④轫致辐射:带负电的电子在受到减速作用的同时,在其周围的电磁场将发生急剧的变化,将产生一个电磁波脉冲,这种现象叫做轫 致辐射。 1)二次电子产生:单电子激发过程中,被入射电子轰击出来并离开样品原子的核外电子。应用:样品表面成像,显微组织观察,断口形貌观察等 2)背散射电子:受到原子核弹性与非弹性散射或与核外电子发生非弹性散射后被反射回来的入射电子。应用:确定晶体的取向,晶体间夹角,晶粒度及晶界类型,重位点阵晶界分布,织构分析以及相鉴定等。 3)成像的相同点:都能用于材料形貌分析成像的不同点:二次电子成像特点:(1)分辨率高(2)景深大,立体感强(3)主要反应形貌衬度。背散射电子成像特点:(1)分辨率低(2)背散射电子检测效率低,衬度小(3)主要反应原子序数衬度。 5.特征X射线是如何产生的,其波长和能量有什么特点,有哪些主要的应用? 特征X-Ray产生:当入射电子激发试样原子的内层电子,使原子处于能量较高的不稳定的激发态状态,外层的电子会迅速填补到内层电子空位上,并辐射释放一种具有特征能量和波长的射线,使原子体系的能量降低、趋向较稳定状,这种射线即特征X射线。 波长的特点:不受管压、电流的影响,只决定于阳极靶材元素的原子序。 应用:物质样品微区元素定性分析

材料成型技术基础复习重点

1.常用的力学性能判据各用什么符号表示它们的物理含义各是什么 塑性,弹性,刚度,强度,硬度,韧性 金属的结晶:即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法:生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒,以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂,根据组成合金的组元相互之间作用方式不同,可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化:通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 塑料即以高聚物为主要成分,并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料:即具有热塑性的材料,在塑料整个特征温度范围内,能反复加热软化和反复加热硬化,且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料:即具有热固性的塑料,加热或通过其他方法,能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 复合材料:由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。 通常是其中某一组成物为基体,而另一组成物为增强体,用以提高强度和韧性等。 工程材料的发展趋势

据预测,21世纪初期,金属材料在工程材料中仍将占主导地位,其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料,但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是:以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 材料的凝固理论 凝固:由液态转变为固态的过程。 结晶:结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面:微观粗糙、宏观光滑; 将生长成为光滑的树枝; 大部分金属属于此类 光滑界面:微观光滑、宏观粗糙; 将生长成为有棱角的晶体; 非金属、类金属(Bi、Sb、Si)属于此类 偏析:金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象 铸件凝固组织:宏观上指的是铸态晶粒的形态、大小、取向和分布等情况,铸件的凝固组织是由合金的成分和铸造条件决定的。 铸件的宏观组织一般包括三个晶区:表面的细晶粒区、柱状晶粒区和内部等轴晶区。 金属塑性成形指利用外力使金属材料产生塑性变形,使其改变形状、尺寸和改善性能,从而获得各种产品的加工方法。 主要应用: (1)生产各种金属型材、板材、线材等; (2)生产承受较大负荷的零件,如曲轴、连杆、各种工具等。 金属塑性成形特点

(完整word版)材料合成与制备_复习资料(有答案)

第一章溶胶-凝胶法 名词解释 1. 胶体(Colloid):胶体是一种分散相粒径很小的分散体系,分散相粒子的质量可以忽略不计,粒子之间的相互作用主要是短程作用力。 2. 溶胶:溶胶是具有液体特征的胶体体系,是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中,不停地进行布朗运动的体系。分散粒子是固体或者大分子颗粒,分散粒子的尺寸为1nm-100nm,这些固体颗粒一般由10^3个-10^9个原子组成。 3. 凝胶(Gel):凝胶是具有固体特征的胶体体系,被分散的物质形成连续的网络骨架,骨架孔隙中充满液体或气体,凝胶中分散相含量很低,一般为1%-3%。 4. 多孔材料:是由形成材料本身基本构架的连续固相和形成孔隙的流体所组成。 一、填空题 1.溶胶通常分为亲液型和憎液型型两类。 2.材料制备方法主要有物理方法和化学方法。 3.化学方法制备材料的优点是可以从分子尺度控制材料的合成。 4.由于界面原子的自由能比内部原子高,因此溶胶是热力学不稳定 体系,若无其它条件限制,胶粒倾向于自发凝聚,达到低比表面状 态。 5.溶胶稳定机制中增加粒子间能垒通常用的三个基本途径是使胶粒带表面电荷、利用空间位阻效应、利用溶剂化效应。

6.溶胶的凝胶化过程包括脱水凝胶化和碱性凝胶化两类。 7.溶胶-凝胶制备材料工艺的机制大体可分为三种类型传统胶体型、无机聚合物型、络合物型。 8.搅拌器的种类有电力搅拌器和磁力搅拌器。 9.溶胶凝胶法中固化处理分为干燥和热处理。 10.对于金属无机盐的水溶液,前驱体的水解行为还会受到金属离子半径的大小、电负性和配位数等多种因素的影响。 二、简答题 溶胶-凝胶制备陶瓷粉体材料的优点? 制备工艺简单,无需昂贵的设备;对多元组分体系,溶胶-凝胶法可大大增加其化学均匀性;反应过程易控制,可以调控凝胶的微观结构;材料可掺杂的范围较宽(包括掺杂量及种类),化学计量准确,易于改性;产物纯度高,烧结温度低等。 第二章水热溶剂热法 名词解释 1、水热法:是指在特制的密闭反应器(高压釜)中,采用水溶液作为反应体系,通过将反应体系加热至临界温度(或接近临界温度),在反应体系中产生高压环境而进行无机合成与材料制备的一种有效方法。 2、溶剂热法:将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒(如有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等),采用类似于水热法的原理,以制备在水溶液中无法长成、易氧化、易水解或对水敏感的材料。 3、超临界流体:是指温度及压力都处于临界温度或临界压力之上的流

材料分析测试技术》试卷(答案)

《材料分析测试技术》试卷(答案) 一、填空题:(20分,每空一分) 1. X射线管主要由阳极、阴极、和窗口构成。 2. X射线透过物质时产生的物理效应有:散射、光电效应、透射X射线、和热。 3. 德拜照相法中的底片安装方法有:正装、反装和偏装三种。 4. X射线物相分析方法分:定性分析和定量分析两种;测钢中残余奥氏体的直接比较法就属于其中的定量分析方法。 5. 透射电子显微镜的分辨率主要受衍射效应和像差两因素影响。 6. 今天复型技术主要应用于萃取复型来揭取第二相微小颗粒进行分析。 7. 电子探针包括波谱仪和能谱仪成分分析仪器。 8. 扫描电子显微镜常用的信号是二次电子和背散射电子。 二、选择题:(8分,每题一分) 1. X射线衍射方法中最常用的方法是( b )。 a.劳厄法;b.粉末多晶法;c.周转晶体法。 2. 已知X光管是铜靶,应选择的滤波片材料是(b)。 a.Co ;b. Ni ;c. Fe。 3. X射线物相定性分析方法中有三种索引,如果已知物质名时可以采用(c )。 a.哈氏无机数值索引;b. 芬克无机数值索引;c. 戴维无机字母索引。4. 能提高透射电镜成像衬度的可动光阑是(b)。 a.第二聚光镜光阑;b. 物镜光阑;c. 选区光阑。 5. 透射电子显微镜中可以消除的像差是( b )。 a.球差;b. 像散;c. 色差。 6. 可以帮助我们估计样品厚度的复杂衍射花样是(a)。 a.高阶劳厄斑点;b. 超结构斑点;c. 二次衍射斑点。 7. 电子束与固体样品相互作用产生的物理信号中可用于分析1nm厚表层成分的信号是(b)。 a.背散射电子;b.俄歇电子;c. 特征X射线。 8. 中心暗场像的成像操作方法是(c)。 a.以物镜光栏套住透射斑;b.以物镜光栏套住衍射斑;c.将衍射斑移至中心并以物镜光栏套住透射斑。 三、问答题:(24分,每题8分) 1.X射线衍射仪法中对粉末多晶样品的要求是什么 答:X射线衍射仪法中样品是块状粉末样品,首先要求粉末粒度要大小 适中,在1um-5um之间;其次粉末不能有应力和织构;最后是样品有一 个最佳厚度(t =

环境材料学课后思考题教程文件

环境材料学课后思考 题

1 用自己的理解给出生态环境材料的定义。 答:生态环境材料是指那些具有满意的使用性能和可接受的经济性能,并在其制备、使 用及废弃过程中对资源和能源消耗较少,对生态环境影响较小且再生利用率较高的一类材料。 1 你认为那些材料属于生态环境材料?举例说明。(举例之后还要简要说明一下) 答:比如:生态水泥、环保建材、降解树脂、环境工程材料 天然资源环境材料、电磁波防护类材料、电子功能材料领域的毒害元素替代材料 2 试用物质不灭和能量守恒的理论来说明材料与资源、环境的关系 答:众所周知,材料的生产往往要消耗大量的资源。当生产效率一定时,除有效产品外,大量的废弃物被排放到环境中去,造成了环境的污染。因此对材料的生产和使用而言,资源消耗是源头,环境污染是末尾。也就是说,材料的生产和使用与资源和环境有密不可分的关系。 2 图2-1是一个典型的开环工业生产链,从环保的角度看,若能实现闭环的工业生产链,可明显减少废弃物排放。请选择一个你感兴趣的产品设计一个闭环生产流程。 资能源资能源资能源

铁矿铁水钢胚成品(热轧钢板等)使用废弃污染物污染物污染物 4 选择一个你所熟悉的材料产品或过程,用物质流方法进行资源效率分析,并就如何提高资源效率提出具体的技术措施。 答:钢铁的资源效率高达10.4%,就是生产1t纯金属材料所消耗的原材料将近12t。具体技术措施:1)由外界向高炉-转炉流程内某中间工序输入废钢,可提高流程铁资源效率;2)由外界向高炉-转炉流程内某中间工序输入铁矿石等自然铁资源,可提高该流程铁资源效率。3)通过提高电炉钢比,提高铁资源效率。 5 根据你对可持续发展的理解,考虑如何实现(1)金属材料,(2)高分子材料,(3)无机非金属材料(选一种)的可持续发展,并提出几项可具体实施的技术措施。 金属材料:利用微生物冶金;代替含稀缺合金元素的新型合金材料和不含毒害元素的材料,以及废弃物无害资源化转化技术;少合金化与通用合金,形成绿色/生态材料体系,有利于材料的回收与再生利用。高分子材料:1)建立必要的法规,加强全民的环保意识;2)回收塑料,变废为宝:燃烧废旧塑料利用热能,热分解提取化工原料和改进操作技术、设备3)发展环境友好高分子:可降解塑料的开发和合成,采用生物发酵的方法合成的生物高分子。

材料成形技术基础(杨大壮编)知识点总复习

材料成形技术基础知识点复习-杨大壮按照制造前后质量变化情况,现代制造过程分类一般分为质量不变过程,质量减少过程,质量增加过程。机械制造技术是以设计为心的产品技术和以工艺为核心的过程技术构成的。 1、液态金属充满铸型型腔,获得完整、轮廓清晰的铸件的能力称为液态金属充填铸型能力。流动性指熔融金属的流动能力。一般用铸件最小壁厚来表征液态金属的充型能力,用螺旋形试样长短来表征液态金属的流动性。 2、影响液态金属充型能力的因素有金属的流动性、铸型性质、浇注条件、铸件结构四个方面。 3、收缩的定义及铸造合金收缩过程(液态、凝固、固态)铸件在液态、凝固和固态冷却过程所产生的体积和尺寸减小现象称为收缩。液态金属浇入铸型后,从浇注温度冷却到室温都经历液态收缩,凝固收缩,固态收缩三个互相关联的收缩阶段。 4、液态金属凝固过程,由于液态收缩和凝固收缩,往往在铸件最后凝固的部位出现大而集的孔洞,称缩孔;细小而分散的孔洞称分散性缩孔,简称缩松。缩孔产生的基本原因是液态收缩和凝固收缩值大于固态收缩值且得不到补偿。缩孔产生的部位在铸件最后凝固区域、两壁相交处等热节处。基本条件是金属在恒温或很窄的温度范围内结晶,铸件由表及里逐层凝固。缩松产生的基本条件是金属的结晶温度范围较宽,

呈体积凝固方式。缩松常存在于铸件的心区域、厚大部位、冒口根部和内浇道附近。防止方法:①采用顺序凝固原则②加压补缩 5、铸件在凝固和随后的冷却过程,固态收缩收到阻碍而引起的内应力,称为铸造应力。分类(形成原因):热应力(残余),相变应力,机械阻碍应力(临时)防止和减小的措施:①合理设计铸件结构②尽量选用线收缩率小、弹性模量小的合金③采用同时凝固的工艺④合理设置浇冒口,缓慢冷却⑤若铸件已存在残余应力,可采用人工时效自然时效或振动时效等方法消除产生的缺陷(热裂、冷裂、变形)6/主要气体(H2、N2、O2)金属在熔炼过程会溶解气体。在浇注过程,因浇包未烘干、铸型浇铸系统设计不当,铸型透气性差以及浇注速度控制不当或型腔内气体不能及时排出等,都会使气体进入金属液,增加金属气体的含量,这就构成了金属的吸气性。过程:①气体分子撞击到金属液表面②在高温金属液表面上气体分子离解为原子状态③气体原子根据与金属元素之间的亲和力大小,以物理吸附方式或化学吸附方式吸附在金属表面④气体原子扩散进入金属液内部7、铸件凝固后,截面上不同部位以至晶粒内部产生化学成分不均匀现象称为偏析。宏观偏析(区域偏析):成分不均匀现象表现在较大尺寸范围,主要包括正偏析和逆偏析。微观偏析:微小范围内的化学成分不均匀现象,一般在一个晶粒尺寸范围左右,包括晶内偏析(枝晶偏析)和晶界偏析。正偏析:如果是溶质的分配系数K>1的合金,固液界面的液相溶质减少,因此越是后来结晶的固相,溶质的浓度越

材料合成化学-题

材料合成化学-题

一、判断题(对填“T”,错填“F”) 1. 高温超导体是指能在室温以上温度工作的超 导材料。() 2. 制备多元金属氧化物粉体的甘氨酸法比柠檬 酸盐燃烧法的化学反应更加剧烈。()3. 火焰辅助的超声喷雾热解工艺(FAUSP)也是 制备细粉的方法,需要人工点火。()4. 陶瓷粉体的二次粒子尺寸总是大于一次粒子 尺寸。() 5. 溶胶-凝胶法制备气凝胶,必须在真空条件下 进行。() 6. 透明有机玻璃可以用甲基丙烯酸甲酯为原料 通过沉淀聚合反应制备。() 7. 利用乙酰丙酮配位高价金属的醇盐,可以提 高醇盐的水解能力。() 8. 微波CVD就是利用微波加热衬底的化学气相 沉积() 9. 静电喷雾沉积(ESD)技术可以被用来生长致 密的外延薄膜() 10.人们可以通过原子操纵技术来大量制备超晶 格材料() 11.高分子聚合反应是一个熵增过程()

12.Schetman获得诺贝尔主要原因是他发现了宏 观材料可以有10次对称轴() 13.溶胶-凝胶法制备气凝胶,必须在真空条件下 () 14.透明有机玻璃可以用甲基丙烯酸甲酯为原料 通过沉淀聚合反应制备() 15.利用乙酰丙酮配位高价金属醇盐,可以提高 醇盐的水解能力() 16.MOF就是金属氟氧化物的简称() 17.乳液聚合的乳化剂通常是表面活性剂 () 18.使用模板试剂(硬模板,软模板,牺牲模板) 是制备无机空心球的必要条件() 19科学理论是无可争辩的() 20.制备多元金属氧化物粉体的柠檬酸盐燃烧法 需要人工点火引发反应() 21.人们可以通过原子操纵技术来精细控制反应 () 22.高分子聚合反应是吸热反应() 23.对于面心立方(fcc)晶体,因为晶体形状以 立方体能量最低,所以最易生长出立方形状的单晶体()

材料成型技术基础试题答案

《材料成形技术基础》考试样题答题页 (本卷共10页) 、判断题(每题分,共分,正确的画“O ”,错误的打“X ”) 、选择题(每空1分,共38分) 三、填空(每空0.5分,共26分) 1.( 化学成分) ( 浇注条件) ( 铸型性质) 2.( 浇注温度) 3.( 复杂) ( 广) 4.( 大) 5.( 补缩) ( 控制凝固顺序)6.( 球铁) ( 2 17% ) 7.( 缺口敏感性) ( 工艺)8.( 冷却速度) ( 化学成分) 9.( 低) 10.( 稀土镁合金)11.( 非加工)12.( 起模斜度) ( 没有) 13.( 非铁) ( 简单)14.( 再结晶)15.( 变形抗力) 16.( 再结晶) ( 纤维组织)17.( 敷料) ( 锻件公差) 18.( 飞边槽)19.( 工艺万能性)20.( 三) ( 二) 21.( -二二) ( 三)22.( 再结晶退火)23.( 三) 24.( -二二)25.( 拉) ( 压)26.( 化学成分) ( 脱P、S、O )27.( 作为电极) ( 填充金属)28.( 碱性) 29.( 成本) ( 清理)30.( 润湿能力)31.( 形成熔池) (达到咼塑性状态) ( 使钎料熔化)32.( 低氢型药皮) ( 直流专用)

Ct 230 图5 四、综合题(20分) 1、绘制图5的铸造工艺图(6分) ? 2J0 环O' 4 “ei吋 纯 2、绘制图6的自由锻件图,并按顺序选择自由锻基本工序(6 分)。 O O 2 令 i 1 q―1 孔U 400 圈6 3、请修改图7?图10的焊接结构,并写出修改原因。 自由锻基本工序: 拔长、局部镦粗、拔长 图7手弧焊钢板焊接结构(2 分)图8手弧焊不同厚度钢板结构(2 分) 修改原因:避免焊缝交叉修改原因:避免应力集中(平滑过 度)

无机材料合成与制备复习纲要

材料合成与制备复习纲要 我们不是抄答案,我们只做知识的搬运工。 ——无机复习提纲编辑协会宣言试卷构成:填空:15 分 选择:7*2=14 分(共7 题,一题2 分) 名词解释:5*3=15 分(共5 题,一题3分) 问答题:8+12*4=56(第一题8 分,其余四道题每题12 分)注:划线知识点为李老师审阅后所加,疑为重点,望各位复习时多加注意第1 章:经典合成方法 1实验室常用的加热炉为:高温电阻炉 2电炉分为:电阻炉,感应炉,电弧炉,电子束炉 3电阻发热材料的最高工作温度:硅碳棒1400C、硅化钼棒1700C、钨丝1700C 真空、 5氧化物发热体:在氧化气氛中,氧化物发热体是最为理想的加热材料。 6影响固相反应的因素: (1)反应物化学组成与结构,反应物结构状态(2)反应物颗粒尺寸及分布影响。 7化学转移反应:把所需要的沉积物质作为反应源物质,用适当的气体介质与之反应,形成一种气态化合物,这种气态化合物通过载气输运到与源区温度不同的沉积区,再发生逆反应,使反应源物质重新沉积出来,这样的反应过程称为化学转移反应。 8化学转移反应条件源区温度为T2,沉积区温度为T1:如果反应是吸热反应,则 r H m为正,当T2>T1时,温度越高,平衡常数越大,即从左往右反应的平衡常数增大,反应容易进行,物质由热端向冷端转移,即源区温度应大于沉积区温度,物质由源区转移至沉积区。如果反应为放热反应,r H m为负,则应控制源区温度T2 小于沉积区温度T1,这样才能实现物质由源区向沉积区得转移。如果r H m近似为0, 则不能用改变温度的方法来进行化学转移。 9低温合成中,低温的控制主要有两种方法:①恒温冷浴②低温恒温器 10高压合成:就是利用外加的高压力,使物质产生多型相转变或发生不同物质间的化合,从而得到新相,新化合物或新材料。 种类:①静态高温高压合成方法②动态高温高压合成方法 第2 章:软化学合成方法 1软化学合成方法: 通过化学反应克服固相反应过程中的反应势垒,在温和的反应条件下和缓慢的反应进程中,以可控制的步骤逐步地进行化学反应,实现制备新材料的方法。2软化学法分类:溶胶——凝胶法,前驱物法,水热/ 非水溶剂热合成法,沉淀法,支撑接枝工艺法,微乳液法,微波辐射法,超声波法,淬火法,自组装技术,电化 3绿色化学:主要特点是“原子经济性” ,即在获取新物质的转换过程中充分利用原料中的每个原子,实现化学反应中废物的“零排放” 。因此,既可充分利用资源又不污染环境。 4软化学与绿色化学的关系:两者关系密切,但又有区别。软化学强调的是反应条件的温

2012.3.18材料制备原理-课后作业题

第1章习题与思考题 1.1溶胶-凝胶合成 1、名词解释:(1)溶胶;(2)凝胶 参考答案(列出了主要内容,根据具体情况自己总结,下同!): 1、溶胶:是具有液体特征的胶体体系,是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中,不停地进行布朗运动的体系。分散粒子是固体或者大分子颗粒,分散粒子的尺寸在1~100nm之间,这些固体颗粒一般由103~109个原子组成。 凝胶(Gel):凝胶是具有固体特征的胶体体系,被分散的物质形成连续的网络骨架,骨架孔隙中充满液体或气体,凝胶中分散相含量很低,一般在1%~3%之间。 2、说明溶胶-凝胶法的原理及基本步骤。 答:溶胶-凝胶法是一种新兴起的制备陶瓷、玻璃等无机材料的湿化学方法。其基本原理是:易于水解的金属化合物(无机盐或金属醇盐)在某种溶剂中与水发生反应,经过水解与缩聚过程逐渐凝胶化,再经干燥烧结等后处理得到所需材料,基本反应有水解反应和聚合反应。这种方法可在低温下制备纯度高、粒径分布均匀、化学活性高的单多组分混合物(分子级混合),并可制备传统方法不能或难以制备的产物,特别适用于制备非晶态材料。 溶胶-凝胶法制备过程中以金属有机化合物(主要是金属醇盐)和部分无机盐为前驱体,首先将前驱体溶于溶剂(水或有机溶剂)形成均匀的溶液,接着溶质在溶液中发生水解(或醇解),水解产物缩合聚集成粒径为1nm左右的溶胶粒子(sol),溶胶粒子进一步聚集生长形成凝胶(gel)。有人也将溶胶-凝胶法称为SSG法,即溶液-溶胶-凝胶法。 3、简述溶胶-凝胶制备陶瓷粉体材料的优点。 答:①制备工艺简单、无需昂贵的设备; ②对多元组分体系,溶胶-凝胶法可大大增加其化学均匀性; ③反应过程易控制,可以调控凝胶的微观结构; ④材料可掺杂的范围较宽(包括掺杂量及种类),化学计量准确,易于改性; ⑤产物纯度高,烧结温度低 1.2水热与溶剂热合成 1、名词解释:(1)水热法;(2)溶剂热法。 水热法:是指在特制的密闭反应器(高压釜)中,采用水溶液作为反应体系,通过对反应体系加热、加压(或自生蒸气压),创造一个相对高温、高压的反应环境,使得通常难溶或不溶的物质溶解,并且重结晶而进行无机合成与材料处理的一种有效方法。 溶剂热法:将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒(例如:有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等),采用类似于水热法的原理,以制备在水溶液中无法长成,易氧化、易水解或对水敏感的材料。 2、简述水热与溶剂热合成存在的问题? 答:(1)水热条件下的晶体生长或材料合成需要能够在高压下容纳高腐蚀性溶剂的反应器,需要能被规范操作以及在极端温度压强条件下可靠的设备。由于反应条件的特殊性,致使水热反应相比较其他反应体系而言具有如下缺点: a 无法观察晶体生长和材料合成的过程,不直观。 b 设备要求高耐高温高压的钢材,耐腐蚀的内衬、技术难度大温压控制严格、成本高。 c 安全性差,加热时密闭反应釜中流体体积膨胀,能够产生极大的压强,存在极大的安全隐患。

材料成型技术基础复习重点资料讲解

材料成型技术基础复 习重点

1.1 1.常用的力学性能判据各用什么符号表示?它们的物理含义各是什么? 塑性,弹性,刚度,强度,硬度,韧性 1.2 金属的结晶:即液态金属凝固时原子占据晶格的规定位置形成晶体的过程。 细化晶粒的方法:生产中常采用加入形核剂、增大过冷度、动力学法等来细化晶粒,以改善金属材料性能。 合金的晶体结构比纯金属复杂,根据组成合金的组元相互之间作用方式不同,可以形成固溶体、金属化合物和机械混合物三种结构。 固溶强化:通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。 1.3 铁碳合金的基本组织有铁素体、奥氏体、渗碳体、珠光体和莱氏体 1.4 钢的牌号和分类 影响铸铁石墨化的因素主要有化学成分和冷却速度 1.5 塑料即以高聚物为主要成分,并在加工为成品的某阶段可流动成形的材料。 热塑性塑料:即具有热塑性的材料,在塑料整个特征温度范围内,能反复加热软化和反复加热硬化,且在软化状态通过流动能反复模塑为制品。 热固性塑料:即具有热固性的塑料,加热或通过其他方法,能变成基本不溶、不熔的产物。 橡胶橡胶是可改性或已被改性为某种状态的弹性体。 1.6 复合材料:由两种或两种以上性质不同的材料复合而成的多相材料。

通常是其中某一组成物为基体,而另一组成物为增强体,用以提高强度和韧性等。 1.8工程材料的发展趋势 据预测,21世纪初期,金属材料在工程材料中仍将占主导地位,其中钢铁仍是产量最大、覆盖面最广的工程材料,但非金属材料和复合材料的发展会更加迅速。 今后材料发展的总趋势是:以高性能和可持续发展为目标的传统材料的改造及以高度集成化、微细化和复合化为特征的新一代材料的开发。 2.0材料的凝固理论 凝固:由液态转变为固态的过程。 结晶:结晶是指从原子不规则排列的液态转变为原子规则排列的晶体状态的过程。 粗糙界面:微观粗糙、宏观光滑; 将生长成为光滑的树枝; 大部分金属属于此类 光滑界面:微观光滑、宏观粗糙; 将生长成为有棱角的晶体; 非金属、类金属(Bi、Sb、Si)属于此类 偏析:金属凝固过程中发生化学成分不均匀的现象 宏观偏析通常指整个铸锭或铸件在大于晶粒尺度的大范围内产生的成分不均匀的现象 2.1

材料合成与制备期末复习题

材料合成与制备期末复习题 第零章绪论 1.材料合成:材料合成是指促使原子或分子构成材料的化学或物理过 程; 2.材料制备:材料制备是指研究如何控制原子与分子使其构成有用的 材料,但材料制备还包括在更为宏观的尺度上控制材料的 结构,使其具备所需的性能和使用效能。 3.材料合成与制备的最终目标是:制造高性能、高质量的新材料以满 足各种构件、物品或仪器等物件的日益发展的需求。 4.材料合成与制备的发展方向:材料的高性能化、复合化、功能化、 低维化、低成本化、绿色化; 5.影响热力学过程自发进行方向的因素:(1)能量因素;(2)系统的 混乱度因素; 6.隔离系统总是自发的向着熵值增加的方向进行。 7.论述反应速率的影响因素: (1)浓度对反应速率的影响: 对于可逆反应,增加反应物浓度可以使平衡向产物方向移动,因此,提高反应物浓度是提高产率的一个办法,但如果反应物成本很高,将反应物之一在生成后立即分离出去或转移到另一相中去,也是提高反应产率的一个很好的办法。对于有气相的反应,如果反应前后气体物质的反应计量数不等,则增加压力会有利于反应向气体计量数小的方向进行。另外,对于多个反应同时进行的反应,则应按主反应的情况来控制反应物的配比; (2)温度对反应速率的影响:

对于一个可逆反应,正反应吸热,则逆反应就放热;如果正反应放热,则逆反应就吸热,升高温度有利于反应向吸热方向进行,不利于放热 反应;对于放热反应,用冷水浴或冰浴使其降温的办法有利于反应的进行,但影响反应速率。实际生产中,要综合考虑单位实际内的产量和转化率同时进行; (3)溶剂等对反应速率的影响:溶剂在反应中的作用:一是提供反应的场所,二是发生溶剂化效应。溶剂最重要的物理效应即溶剂化作用,化学效应主要有溶剂分子的催化作用和容积分子作为反应物或产物参与了化学反应。若溶剂分子与反应物生成不稳定的溶剂化物,可使反应的活化能降低,加快反应速率;若生成稳定的溶剂化物,则使反应活化能升高,降低反应速率;若生成物与溶剂分子生成溶剂化物,不论它是否稳定,都会使反应速率加快。 第一章溶胶-凝胶法 1.溶胶(Sol)是具有液体特征的胶体体系,是指微小的固体颗粒悬浮分散在液相中,不停地进行布朗运动的体系。 2.凝胶(Gel)是具有固体特征的胶体体系,被分散的物质形成连续的网状骨架,骨架空隙中充有液体或气体。 3.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,通过抑制各种化学反应条件,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。凝胶经过干燥、烧结固化制备出分子乃至纳米亚结构的材料。 4.粒子间的两个力:(1)颗粒间的范德华力;(2)双电层静电排斥能 5.增加粒子间能垒通常有三个基本途径:(1)使胶粒带表面电荷;(2) 利用空间位阻效应;(3)利用溶剂化效应。 6.由溶胶制备凝胶的具体方法:

《材料分析测试技术》试卷答案

《材料分析测试技术》试卷(答案) 一、填空题:(20分,每空一分) 1.X射线管主要由阳极、阴极、和窗口构成。 2.X射线透过物质时产生的物理效应有:散射、光电效应、透射X 射线、和热。 3.德拜照相法中的底片安装方法有: 正装、反装和偏装三种。 4. X射线物相分析方法分: 定性分析和定量分析两种;测钢中残余奥氏体的直接比较法就属于其中的定量分析方法。 5.透射电子显微镜的分辨率主要受衍射效应和像差两因素影响。 6.今天复型技术主要应用于萃取复型来揭取第二相微小颗粒进行分析。 7. 电子探针包括波谱仪和能谱仪成分分析仪器。 8.扫描电子显微镜常用的信号是二次电子和背散射电子。 二、选择题:(8分,每题一分) 1.X射线衍射方法中最常用的方法是( b )。 a.劳厄法;b.粉末多晶法;c.周转晶体法。 2. 已知X光管是铜靶,应选择的滤波片材料是(b)。 a.Co;b. Ni;c.Fe。 3.X射线物相定性分析方法中有三种索引,如果已知物质名时可以采用( c )。 a.哈氏无机数值索引;b. 芬克无机数值索引;c. 戴维无机字母索引。 4.能提高透射电镜成像衬度的可动光阑是(b)。 a.第二聚光镜光阑;b.物镜光阑;c. 选区光阑。 5. 透射电子显微镜中可以消除的像差是( b )。 a.球差; b. 像散; c. 色差。 6.可以帮助我们估计样品厚度的复杂衍射花样是( a)。 a.高阶劳厄斑点;b.超结构斑点;c. 二次衍射斑点。 7. 电子束与固体样品相互作用产生的物理信号中可用于分析1nm厚表层成分的信号是(b)。 a.背散射电子; b.俄歇电子;c. 特征X射线。 8. 中心暗场像的成像操作方法是(c)。 a.以物镜光栏套住透射斑;b.以物镜光栏套住衍射斑;c.将衍射斑移至中心并以物镜光栏套住透射斑。 三、问答题:(24分,每题8分) 1.X射线衍射仪法中对粉末多晶样品的要求是什么? 答: X射线衍射仪法中样品是块状粉末样品,首先要求粉末粒度要大小适 中,在1um-5um之间;其次粉末不能有应力和织构;最后是样品有一个 最佳厚度(t =

材料化学合成与制备复习题

材料化学合成与制备复习题 1.名词解释 a.沉淀法: 液相沉淀法是向水溶液中投加某种化学物质,使它与水中的溶解物质发生化学反应,生成难溶于水的沉淀物。 b.直接沉淀法:在金属盐溶液中直接加入沉淀剂,在一定条件下生成沉淀析出,沉淀经洗涤、热分解等处理工艺后得到超细产物。 c.共沉淀法:在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂,在各成分均一混合后,使金属离子完全沉淀,得到沉淀物再经热分解而制得微小粉体的方法。 d.均匀沉淀:一般沉淀过程是不平衡的,但如果控制溶液中沉淀剂的浓度,使之缓慢增加,则使溶液中的沉淀处于平衡状态,且沉淀能在整个溶液中均匀出现,这种方法称为均相沉淀。 e.水热法:水热法又称热液法,属液相化学法的范畴。是指在密封的压力容器中,以水为溶剂,在高温高压的条件下进行的化学反应。水热反应依据反应类型的不同可分为水热氧化、水热还原、水热沉淀、水热合成、水热水解、水热结晶等。其中水热结晶用得最多。 f.均匀形核:均匀形核就是不在杂质或者器壁结晶,而是直接通过液体本身的相起伏产生临街晶核从而生长晶体的结晶过程。 g.非均匀形核:非均匀形核就是依靠液体中的固体杂质或器壁的表面能进行的结晶。通常,非均匀晶核比均匀形核容易进行。

h.溶度积原则:即在一定条件下,在含有难溶盐MnNn(固体)的饱和溶液中,各种离子浓度的乘积为一常数,称为溶度积常数,记为LMnNn MmNn == mM n+ + nNm- 溶度积常数 LMmNn=[Mn+]m?[Nm-]n i.软团聚:软团聚主要是由颗粒间的范德华力和库仑力所致,所以通过一些化学的作用或施加机械能的方式,就可以使其大部分消除. j.硬团聚:一般是指颗粒之间通过化学键力或氢键作用力等强作用力连接形成的团聚体。 k.水热; l.溶剂热:将水热法中的水换成有机溶剂或非水溶媒(例如:有机胺、醇、氨、四氯化碳或苯等),采用类似于水热法的原理,以制备在水溶液中无法长成,易氧化、易水解或对水敏感的材料。m.胶体:胶体是一种分散系统 n.溶胶:分散相不溶于分散介质,有很大的相界面,很高的界面能,因此是热力学不稳定系统; o.亲液溶胶:半径落在胶体粒子范围内的大分子溶解在合适的溶剂中,一旦将溶剂蒸发,大分子化合物凝聚,再加入溶剂,又可形成溶胶,亲液溶胶是热力学上稳定、可逆的体系。 p.憎液溶胶:半径在1 nm~100 nm之间的难溶物固体粒子分散在液体介质中,有很大的相界面,易聚沉,是热力学上的不稳定体系。

材料成型技术基础复习题

材料成形技术基础复习题 一、选择题 1.铸造中,设置冒口的目的是()。 a. 改善冷却条件 b. 排出型腔中的空气 c. 减少砂型用量 d. 有效地补充收缩 2.铸造时不需要使用型芯而能获得圆筒形铸件的铸造方法是( )。 a. 砂型铸造 b. 离心铸造 c. 熔模铸造 d. 压力铸造 3.车间使用的划线平板,工作表面要求组织致密均匀,不允许有铸造缺陷。其铸件的浇注位置应使工作面()。 a. 朝上 b. 朝下 c. 位于侧面 d. 倾斜 4.铸件产生缩松、缩孔的根本原因()。 a. 固态收缩 b. 液体收缩 c. 凝固收缩 d. 液体收缩和凝固收缩 5.为提高铸件的流动性,在下列铁碳合金中应选用()。 a. C=3.5% b. C=3.8% c. C=4.0% d. C=4.7% 6.下列合金中,锻造性能最好的是(),最差的是()。 a.高合金钢 b.铝合金 c.中碳钢 d.低碳钢 7.大型锻件的锻造方法应该选用()。 a.自由锻 b.锤上模锻 c.胎膜锻 8.锻造时,坯料的始锻温度以不出现()为上限;终锻温度也不宜过低,否则会出现()。 a.晶粒长大 b.过热 c.过烧 d.加工硬化 9.材料经过锻压后,能提高力学性能是因为()。 a.金属中杂质减少 b.出现加工硬化 c.晶粒细小,组织致密

材料和制造方法应选()。 a.30钢铸造成形 b.30钢锻造成形 c.30钢板气割除 d.QT60-2铸造成形11.设计板料弯曲模时,模具的角度等于成品角()回弹角。 a.加上 b.减少 c.乘以 d.除以 12.酸性焊条用得比较广泛的原因之一()。 a. 焊缝美观 b. 焊缝抗裂性好 c. 焊接工艺性好 13.低碳钢焊接接头中性能最差区域()。 a. 焊缝区 b. 正火区 c. 部分相变区 d. 过热区 14.焊接应力与变形的产生,主要是因为()。 a. 材料导热性差 b. 焊接时组织变化 c.局部不均匀加热与冷却15.焊接热影响区,在焊接过程中是()。 a. 不可避免 b. 可以避免 c. 不会形成的 16.灰口铁的壁越厚,其强度越低,这主要是由于()。 a. 气孔多 b. 冷隔严重 c. 浇不足 d. 晶粒粗大且缩孔、缩松。17.圆柱齿轮铸件的浇注位置,它的外圈面应( )。 a. 朝上 b. 朝下 c. 位于侧面 d. 倾斜 18.合金的体收缩大,浇注温度过高, 铸件易产生()缺陷; 合金结晶温度围广, 浇注温度过低,易使铸件产生()缺陷。 a. 浇不足与冷隔 b. 气孔 c. 应力与变形 d. 缩孔与缩松19.绘制铸造工艺图确定拔模斜度时,其壁斜度关系时()。 a. 与外壁斜度相同 b. 比外壁斜度大 c. 比外壁斜度小 20.引起锻件晶粒粗大的原因是()。 a.终锻温度太高 b.始锻温度太低 c.终锻温度太低

2015无机材料合成与制备试卷A

中南林业科技大学课程考试试卷 课程名称:无机材料合成与制备;试卷编号:A 卷;考试时间:100分钟 一、是非题(1分×23=23分,选全对或全错,计零分) 1 生长驱动力在数值上等于生长单位体积的晶体所引起的吉布斯自由能的降低。( √ ) 2 微波有很强的穿透力,微波加热时能深入到样品内部,其燃烧波首先从样品的表面向内部传播,最终完成微波烧结。( × ) 3 提拉法中旋转籽晶的目的是获得更好的温度和浓度的均匀性。( √ ) 4 热电偶是接触式温度传感器,可直接与被测物质接触,不受环境介质如烟雾、尘埃、CO 2、水蒸气等影响,准确度较高。( √ ) 5 等离子体在CVD 中的作用是将反应气体激活成活性离子,提高低沉积温度;加速反应物表面的扩散作用,降低成膜速率。( × ) (提高) 6 降低到-150 ℃(123K)称为普通制冷或普冷,降低到-150 ℃至4.2K 之间称为深度冷冻或深冷,降低到4.2K 以下称为极冷。( √ ) 7 相比溅射成膜,蒸发法时,沉积原子的能量很低,一般不易形成形态3型的薄膜组织。( × )(T ) 8 在形态2和形态3型低温薄膜沉积组织的形成过程中,原子的扩散能力不足,因而这两类生长又称为低温抑制型生长。( × )(1和T ) 9 磁控溅射的缺点是靶材的利用率不高,一般低于40%。( √ ) 10 过冷度越大,越容易非均匀成核;凸面杂质形核效率最高,平面次之,凹面最差。( × ) 11直接凝固成型是依靠有机单体交联形成高聚物,温度诱导絮凝成型是依靠分散剂的分散特性。( × ) 12 不具挥发性FeO 和WO 3在HCl 存在时,生成FeCl 2 、WOCl 4、水蒸气,就可以通过相转移反应制得完美的钨酸铁晶体。( ) 13气体的低温分级冷凝就是气体混合物通过不同低温的冷阱而分离,气体通过冷阱后其蒸汽压小于13.33 Pa —冷凝彻底;大于13.33 Pa —认为不能冷凝,穿过了冷阱。 ( × ) 14 流动法比降温法有利于生长大尺寸单晶,蒸发法适合溶解度较大而温度系数很小的物质,凝胶法可在室温下生长一些难溶的或对热敏感而不便使用其他方法的晶体。( √ ) 15用单相共沉淀法制备出单一尺寸的球形氢氧化铝颗粒的关键是通过尿素,在水溶液中缓慢分解释放出OH-,使溶液中碱性均匀地、缓慢地上升,从而使氢氧化物沉淀在整个溶液中同时生成。( × ) 16 大块非晶合金的制备思路是非均匀形核的推迟和均匀形核的避免。( √ ) 17 非晶态材料衍射花样是由较宽的晕和弥散的环组成,没有表征结晶态的任何斑点和条纹,用电镜看不到 学院 专业班 年 姓名 学 装订线(答题不得超过此线)

材料合成与制备思考题终版

*在气体蒸发法制备纳米颗粒中如何调节纳米微粒的粒径? 答:用气体蒸汽法可通过调节惰性气体压力,蒸发物质的分压即蒸发温度或速率,或惰性气体的温度,来控制纳米微粒的大小。一般,随蒸发速率的增加(等效于蒸发源温度的升高)粒子变大,或随着原物质蒸汽压的增加,粒子变大。 *直流电弧等离子法制备金属纳米粒子,为何Cu、Al两种元素的生成速率低?答:在惰性或者反应性气氛下,通过直流放电使气体电离产生高温等离子体,使原料熔化、蒸发,蒸气遇到周围的气体就会被冷却或发生反应形成纳米颗粒得方法称为直流电弧等离子法。Cu、Al的熔点低、热导率高,当蒸发原料在水冷铜坩埚中,用等离子喷枪进行加热,蒸发原料与水冷铜坩埚相接触,在坩埚壁上的热损失较大,而由于Cu、Al的高热导率,使得蒸发原料整体温度降低,从而降低了生产速度。 1、纳米材料按照维数可以分为哪几类?并各举一例。 答:⑴零维材料:指其在空间三维尺度均在纳米尺度,如纳米颗粒、人造超原子 ⑵一维材料:在三维空间有两维处于纳米尺度,如纳米丝、纳米棒等 ⑶二维材料:在三维空间有一维处于纳米尺度,如超薄膜 2、简述气体蒸发法制备纳 米颗粒的原理,可以画示 意图。 答:气体蒸发法是在惰性气 体(或活泼性气体)中将金 属、合金或陶瓷蒸发气化, 然后与惰性气体发生碰撞, 冷却、凝结而形成纳米微粒, 或者是与活泼性气体反应后 再冷却、凝结而形成纳米微 粒。其示意图如右图所示。 3、气体蒸发法与液相法、固 相法相比,有哪些显著优点。 答:气体蒸发法是在惰性气体(或活泼性气体)中将金属、合金或陶瓷蒸发气化,然后与惰性气体发生碰撞,冷却、凝结而形成纳米微粒,或者是与活泼性气体反应后再冷却、凝结而形成纳米微粒。相对于液相法、固相法,有以下显著优点: ⑴表面光洁; ⑵粒度齐整,粒径分布窄; ⑶颗粒度容易控制。 4、在使用气体蒸发法制备纳米颗粒时,一般如何控制粒径? 答:用气体蒸汽法可通过调节惰性气体压力,蒸发物质的分压即蒸发温度或速率,或惰性气体的温度,来控制纳米微粒的大小。一般,随蒸发速率的增加(等效于蒸发源温度的升高)粒子变大,或随着原物质蒸汽压的增加,粒子变大。

市政材料土工及土工合成材料考试试题答案

市政材料土工及土工合 成材料考试试题答案 Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】

2018年《市政材料土工及土工合成材料》考核试题-答案单位:姓名:分数: 1.密度测定求算术平均值时,其平行差值不得大于(未作答)。正确答案:C (A)0.01g/cm3; (B)0.02 g/cm3 ; (C)0.03 g/cm3; (D)0.04 g/cm3。 2.城镇道路上路床(90区)填料要求CBR最小强度值为6%、填料最大粒径为(未作答)。正确答案:D (A)6㎜; (B)8㎜; (C)15㎜; (D)10㎜。 3.土粒比重Gs的定义式为(未作答)。正确答案:C (A)下图A; (B)下图B; (C)下图C; (D)下图D。 4.灌砂法测定土的密度之前,要标定的内容有(未作答)。正确答案:C (A)一项;

(B)两项; (C)三项; (D)四项。 5.含石膏的含水率测试时,烘干温度为(未作答)。正确答案:A (A)65℃~70℃; (B)70℃~80℃; (C)105℃~110℃; (D)110℃~120℃。 6.当用各种方法测定土的密度的值不同时,应以(未作答)为准。正确答案:B (A)环刀法; (B)灌砂法; (C)蜡封法; (D)现场试坑法。 7.土工织物进行预调湿,应放置在相对湿度(未作答)、温度不超过50.0℃的大气条件下,使之接近平衡。正确答案:A (A)~%; (B)~%; (C)(80~95)%; (D)90%以上。 8.酒精燃烧法测定含水率需燃烧试样的次数为(未作答)。正确答案:A (A)3次;

相关文档
相关文档 最新文档