材料结构表征作业答案
(完整word版)聚合物材料表征测试题库
高分子研究方法题库1 在对聚合物进行各种光谱分析时，红外光谱主要来源于分子振动－转动能级间的跃迁；紫外-可见光谱主要来源于分子的电子能级间的跃迁；核磁共振谱主要来源于置于磁场中的原子核能级间的跃迁，它们实际上都是吸收光谱。
2、SEM 和TEM的三要素是分辨率、放大倍数、衬度。
2、在有机化合物中，解析谱图的三要素为谱峰的位置、形状和强度。
2 苯、乙烯、乙炔、甲醛，其1H化学位移值最大的是甲醛，最小的是乙炔，13C的化学位移值最大的是甲醛最小的是乙炔。
4、紫外光谱主要决定于分子中发色和助色基团的特性，而不是整个分子的特性。
3 差示扫描量热仪分功率补偿型和热流型两种。
第107页4 产生核磁共振的首要条件是核自旋时要有磁距产生。
5 当原子核处于外磁场中时，核外电子运动要产生感应磁场，核外电子对原子核的这种作用就是屏蔽作用.6 分子振动可分为伸缩振动，弯曲振动7 傅里叶红外光声光谱英文简称为FTIR-PAS.P288 干涉仪由光源，定镜，分束器，检测器等几个主要部分组成。
P199 高聚物的力学性能主要是测定材料的强度和模量以及变形.10 共混物的制样方法有流延薄膜法热压薄膜法溴化钾压片法P1111 光声探测器和红外光谱技术结合即为红外声光谱技术. P2712 核磁共振普与红外、紫外一样，实际上都是吸收光谱。
红外光谱来源于分子振动-转动能级间的跃迁，紫外-可见吸收光谱来源于分子的电子能级间的跃迁。
[P46]13 核磁共振谱图上谱峰发生分裂，分裂峰数是由相邻碳原子上的氢数决定的，若分裂峰数为n，则邻碳原子氢数为n-1。
P5015 红外光谱在聚合物研究中占有十分重要的位置，能对聚合物的化学性质、立体结构、构象、序态、取向等提供定性和定量的信息。
P616 红外光谱中，波动的几个参数为波长、频率、波数和光速。
17 红外光谱中，在1300~1400cm，基团和频率的对应关系比较明确，这对确定化合物中的官能团很有帮助，称为官能团区．18 红外活性振动能引起分子偶极矩变化Ｐ８19 红外区是电磁总谱中的一部分，波长在0.7~1000之间。
材料结构与性能答案
一、名词解释：1.大分子(macromolecule)：由大量原子组成的，具有相对高的分子质量或分子重量聚合物分子：也叫高聚物分子，通常简称为高分子。
就字面上它是一个由许多(poly)部分(mer)组成的分子，然而它的确包含多重重复之意。
它意味着：(1) 这些部分是由相对低分子质量的分子衍生的单元(所谓的单体单元或链节)；(2) 并且只有一种或少数几种链节；(3) 这些需要的链节多重重复重现。
2.共聚物：共聚物一词在历史上指由能自身均聚的单体聚合而生成的聚合物3.结晶度(degree of crystallinity)：结晶高聚物结晶部分量地多少。
分为质量结晶度和体积结晶度4.等同周期（identity spacing)：高分子晶体中分子链方向相同结构重复出现的最短距离，又称高分子晶体的晶胞结构重复单元。
构成高分子晶体的晶胞结构重复单元有时与其化学重复单元不相同。
5.结晶过程：物质从液态（溶液或熔融状态）或气态形成晶体的过程。
二、概念区分：1、微构象(microconformation)与宏构象(macroconformation)微构象：即高分子的主链键构象，即是高分子主链中一个键所涉及的原子或原子团的构象宏构象：沿高分子链的微构象序列导致高分子的宏构象，它决定高分子的形状微构象指高分子主链键构象。
宏构象指整个高分子链的形态。
由于微构象的变化所导致的高分子的宏观形态(morphology)2、应力(stress)与应变(strain)应力（σ）是受力物体截面上内力的集度,即单位面积上的作用力应变（ε）：在外力作用下，材料的几何形状和尺寸发生的变化σ=Eε，E是弹性模量。
3、侧基(side group)与端基(end group)侧基：侧基是一个主链上的分支，既不是低聚物的也不是高聚物的。
端基：端基是大分子或低聚物分子末端的结构单元4、初期结晶(primary crystallization)与二次结晶(secondary crystallization)初期结晶：物质从液态（溶液或熔融状态）或气体形成晶体。
材料化学导论第三章 材料结构的表征
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20
差热分析曲线反映了所测试样在不同的温度范 围内发生的一系列伴随热现象的物理或化学变化。 凡是有热量变化的物理和化学现象多可以借助于差 热分析的方法来进行精确的分析，并能定量地加以 描绘。
第三章
材料结构的表征
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1
材料的设计、制备和表征是材料研究的三个组
成部分，材料设计的重要依据来源于材料的结构分
析。材料制备的实际效果必须通过材料结构分析的
检验。因此可以说，材料科学的进展极大的依赖于
对材料结构分析表征的水平。
材料结构表征的主要手段：
热分析技术
显微技术
X射线衍射技术
波谱技术
材料结构的表征就其任务来说主要有三个：成分
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11
随后根据压力信号的变化，自动气体转换开关会
立即与空气气流接通，此时因聚苯醚分解产生的短链
碳化合物立即氧化成CO2，在TG曲线中出现第二个失重 台阶，对应的失重量约为29.50%。
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12
最后在712.4℃以上温度获得以稳定的平台，说 明剩余的残渣为惰性的无机填料或灰分，其质量含 量约为5.44%。因此由热重法测定获得的分析结果为： 聚苯醚65.31%，含碳量29.50%，残渣含量5.44%。
分析、结构测定、形貌观察。
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2
第一节 热分析技术
热分析：在程序控制温度条件下，测量材料物 理性质与温度之间关系的一种技术。从宏观性能的 测试来判断材料结构的方法。
程序控制温度：指用固定的速率加热或冷却。
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热分析技术被广泛用于固态科学中，凡是与热 现象有关的任何物理和化学变化都可以采取热分析 方法进行研究。如材料的固相转变、熔融、分解甚 至材料的制备等。同时，这些变化还能被定量的描 绘，可以直接测量出这些变化过程中所吸收或放出 的能量，如熔融热、结晶热、反应热、分解热、吸 附或解吸热、比热容、活化能、转变熵、固态转变 能等。
材料结构表征
X射线的特殊属性（1）能穿透黑纸及许多可见光不能穿透的物体。
（2）始终沿直线进行传播（不受电场、磁场影响）。
（3）肉眼不能识别，但能使底片感光，使物质原子外层电子跃迁产生可见光，能杀死生物细胞。
X 射线产生过程：钨丝（加热，高压）下产生自由电子，通过电子枪聚焦，经过高电场产生加速，电子撞击靶极（阳极），动能转化成热能及X射线。
其中热能由冷却水带走，产生的X射线可分为连续X射线、特征X射线。
晶体;原子（或分子）在三维空间作有规则的周期性重复排列的材料。
长程有序、有固定熔点、各相异性、自范性抽象出排列周期，物质点抽象为几何点称结点或等同点，结点在三维作周期排列构成空间点阵晶体结构=空间点阵+结构基元晶胞：为说明点阵排列的规律和特点，在点阵中取出一个具有代表性的基本单元（通常取最小的平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。
•晶向：空间点阵中的结点直线•晶面：空间点阵中的结点平面•Miller（密勒）指数统一标定晶向指数和晶面指数确定晶面指数的方法•1、在以基矢abc构成的晶胞内，量出一个晶面在三个基矢上的截距，并用基矢长度abc为单位度量；•2、写出三个分数截距的倒数；•3、将三个倒数化为三个互质整数，并用小括号括起，即为该组平行晶面的晶面指数。
当一束X 射线以特定方向入射至某一晶体点阵结构时，在晶体背面底片上产生有规律分布的衍射斑点，称该现象为X射线衍射。
原因：由于晶体中原子在晶体中周期排列，由相邻不同原子产生的X射线散射线相互间存在固定位相关系，在空间特定方向产生干涉，使某些方向加强，某些方向则减弱。
2d sinθ＝nλd- 晶面间距θ－掠射角（与晶面夹角）λ－波长n=0, ±1,±2,…产生衍射的极限条件•由布拉格公式2dsinθ=nλ可知，sinθ=nλ/2d，因sinθ<1，故nλ/2d <1。
•为使物理意义更清楚，现考虑n＝1（即1级反射）的情况，此时λ/2<d，这就是能产生衍射的限制制条件。
3材料结构的表征讲解
材料化学
材料结构的表征
*晶态材料，应用射线结晶学等方法取得其晶体结 构方面的信息； *固体材料进行组成鉴定和结构测定（晶态还是非 晶态）之后，还必须接着进行下列工作： a.晶态材料——确定是单晶还是多晶 多晶——确定晶粒的数目、大小、形状和分 布的情况。 b.晶体结构的类型、点阵常数等。
7
材料化学
材料结构的表征
2.2 差热分析和差示扫描量热分析 差热分析(DTA，differentialthermal analysis) 在温度程序控制下测量试样与参比物之间的 温度差随温度或时间的变化的一种热分析技术。
参比物：整个实验温度范围内没有任何热效应，其导热系 数、比热等物理参数尽可能与试样相同，亦称 惰性物质或标准物质或中性物质。
2
材料化学
材料结构的表征
材料结构表征的内容 *晶体结构的研究和表征 化学成分相同，但晶体结构不同，或相组成不同时， 材料性能往往不同。而晶体结构相同的材料，由于局部 点阵常数的改变，有些场合也是材料特性变化的重要因 素。晶体中的缺陷、各种类型的固溶体、烧结体及合金 晶界附近原子排列的无序等都会导致局部晶格畸变。所 以测定点阵常数，可以帮助我们了解晶体内部微小的变 化以及它们对材料特性产生的影响。晶体结构、点阵常 数可用X射线衍射和电子衍射等实验手段进行研究和表征。
等温质量变 化的测定 热重法(TG) 动态 方法 微分热重法 (DTG)
记录物质的平衡质量在 挥发性产物的恒定分压 下随温度(T)的变化 记录物质在恒温下质 量对时间的依赖关系 记录物质在受控速率下加热 或冷却的环境中质量随时间 或温度变化的一种方法 是获得热重曲线对时 间或温度的一阶导数 的一种方法变化
如果试样加热过程这中无热效应产电势的正负,推知是吸热或放 热效应.在与参比物质对应的热电偶的冷端连接上温度指示装
材料结构与性能解答(全).doc
材料结构与性能解答(全)1、离子键及其形成的离子晶体陶瓷材料的特征。
答当一个原子放出最外层的一个或几个电子成为正离子，而另一个原子接受这些电子而成为负离子，结果正负离子由于库仑力的作用而相互靠近。
靠近到一定程度时两闭合壳层的电子云因发生重叠而产生斥力。
这种斥力与吸引力达到平衡的时候就形成了离子键。
此时原子的电中性得到维持，每一个原子都达到稳定的满壳层的电子结构，其总能量达到最低，系统处于最稳定状态。
因此，离子键是由正负离子间的库仑引力构成。
由离子键构成的晶体称为离子晶体。
离子晶体一般由电离能较小的金属原子和电子亲和力较大的非金属原子构成。
离子晶体的结构与特性由离子尺寸、离子间堆积方式、配位数及离子的极化等因素有关。
离子键、离子晶体及由具有离子键结构的陶瓷的特性有A、离子晶体具有较高的配位数，在离子尺寸因素合适的条件下可形成最密排的结构；B、离子键没有方向性C、离子键结合强度随电荷的增加而增大，且熔点升高，离子键型陶瓷高强度、高硬度、高熔点；D、离子晶体中很难产生自由运动的电子，低温下的电导率低，绝缘性能优良；E、在熔融状态或液态，阳离子、阴离子在电场的作用下可以运动，故高温下具有良好的离子导电性。
F、吸收红外波、透过可见波长的光，即可制得透明陶瓷。
2、共价键及其形成的陶瓷材料具有的特征。
答当两个或多个原子共享其公有电子，各自达到稳定的、满壳层的状态时就形成共价键。
由于共价电子的共享，原子形成共价键的数目就受到了电子结构的限制，因此共价键具有饱和性。
由于共价键的方向性，使共价晶体不密堆排列。
这对陶瓷的性能有很大影响，特别是密度和热膨胀性，典型的共价键陶瓷的热膨胀系数相当低，由于个别原子的热膨胀量被结构中的自由空间消化掉了。
共价键及共价晶体具有以下特点A、共价键具有高的方向性和饱和性；B、共价键为非密排结构；C、典型的共价键晶体具有高强度、高硬度、高熔点的特性。
D、具有较低的热膨胀系数；E、共价键由具有相似电负性的原子所形成。
材料结构分析试题1(参考答案)
材料结构分析试题1（参考答案）一、基本概念题（共8题，每题7分）1．X射线的本质是什么？是谁首先发现了X射线，谁揭示了X射线的本质？答：X射线的本质是一种横电磁波？伦琴首先发现了X射线，劳厄揭示了X射线的本质？2．下列哪些晶面属于[111]晶带？（111）、（321）、（231）、（211）、（101）、（101）、（133），（-1-10），（1-12），（1-32），（0-11），（212），为什么？答：（-1-10）（321）、（211）、（1-12）、（-101）、（0-11）晶面属于[111]晶带，因为它们符合晶带定律：hu+kv+lw=0。
3．多重性因子的物理意义是什么？某立方晶系晶体，其{100}的多重性因子是多少？如该晶体转变为四方晶系，这个晶面族的多重性因子会发生什么变化？为什么？答：多重性因子的物理意义是等同晶面个数对衍射强度的影响因数叫作多重性因子。
某立方晶系晶体，其{100}的多重性因子是6？如该晶体转变为四方晶系多重性因子是4；这个晶面族的多重性因子会随对称性不同而改变。
4．在一块冷轧钢板中可能存在哪几种内应力？它们的衍射谱有什么特点？答：在一块冷轧钢板中可能存在三种内应力，它们是：第一类内应力是在物体较大范围内或许多晶粒范围内存在并保持平衡的应力。
称之为宏观应力。
它能使衍射线产生位移。
第二类应力是在一个或少数晶粒范围内存在并保持平衡的内应力。
它一般能使衍射峰宽化。
第三类应力是在若干原子范围存在并保持平衡的内应力。
它能使衍射线减弱。
5．透射电镜主要由几大系统构成? 各系统之间关系如何?答：四大系统:电子光学系统,真空系统,供电控制系统,附加仪器系统。
其中电子光学系统是其核心。
其他系统为辅助系统。
6．透射电镜中有哪些主要光阑? 分别安装在什么位置? 其作用如何?答：主要有三种光阑：①聚光镜光阑。
在双聚光镜系统中,该光阑装在第二聚光镜下方。
作用:限制照明孔径角。
②物镜光阑。
东华大学材料结构表征及其应用作业答案
“材料研究方法与测试技术”课程练习题第二章红外光谱法1.为什么说红外光谱是分子振动光谱？分子吸收红外光的条件是什么？双原子基团伸缩振动产生的红外光谱吸收峰的位置主要与哪些因素有关?答案:这是由于红外光谱是由样品分子振动吸收特定频率红外光发生能级跃迁而形成的。
分子吸收红外光的条件是：(1)分子或分子中基团振动引起分子偶极矩发生变化；(2)红外光的频率与分子或分子中基团的振动频率相等或成整数倍关系。
双原子基团伸缩振动产生的红外光谱吸收峰的位置主要与双原子的折合质量（或质量)和双原子之间化学键的力常数(或键的强度；或键的离解能）有关。
2.用诱导效应、共轭效应和键应力解释以下酯类有机化合物的酯羰基吸收峰所处位置的范围与饱和脂肪酸酯的酯羰基吸收峰所处位置范围（17３５~１75０cm-１）之间存在的差异。
芳香酸酯：１7１5~1730ｃm-１α酮酯：1740～175５ｃm-1丁内酯：～１82０cm-1答案：芳香酸酯:苯环与酯羰基的共轭效应使其吸收峰波数降低;α酮酯：酯羰基与其相连的酮羰基之间既存在共轭效应，也存在吸电子的诱导效应，由于诱导效应更强一些，导致酯羰基吸收峰的波数上升；丁内酯：四元环的环张力使酯羰基吸收峰的波数增大。
3.从以下FTIR谱图中的主要吸收峰分析被测样品的化学结构中可能存在哪些基团？分别对应哪些吸收峰?答案:3４８6ｃｍ－1吸收峰:羟基（－OH）；3335cｍ-1吸收峰：胺基（－NH２或-NH-)；2971cm-1吸收峰和2８７0cｍ-1吸收峰：甲基(-C Ｈ3）或亚甲基(-ＣH２-)；２115ｃm－1吸收峰:炔基或累积双键基团(-N＝C＝Ｎ-);1７28cm-1吸收峰：羰基；１604ｃm-1吸收峰、15２6cm-１吸收峰和1458cｍ-１吸收峰:苯环;1１08cｍ-１吸收峰和11４8cm-1吸收峰：醚基（C-O-C)。
1２３２ｃｍ-1吸收峰和1247cｍ－１吸收峰：C-N。
第三章拉曼光谱法1. 影响拉曼谱峰位置(拉曼位移)和强度的因素有哪些？如果分子的同一种振动既有红外活性又有拉曼活性，为什么该振动产生的红外光谱吸收峰的波数和它产生的拉曼光谱峰的拉曼位移相等？答案：影响拉曼谱峰位置的因素主要有:样品分子的化学结构和样品的聚集态结构。
功能高分子材料的合成与表征考核试卷
考生姓名：__________答题日期：______/______/________得分：_________判卷人：_________
一、单项选择题（本题共20小题，每小题1分，共20分，在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的）
1.功能高分子材料中，以下哪种材料的导电性能最好？
（答题括号）
8.功能高分子材料在环境中的应用仅限于污水处理。（）
（答题括号）
9.高分子材料的降解速率与其分子量和化学结构无关。（）
（答题括号）
10.形状记忆高分子材料的恢复行为只能在加热条件下发生。（）
（答题括号）
五、主观题（本题共4小题，每题10分，共40分）
1.请简述功能高分子材料的特点及其在现代社会中的应用领域。
（答题括号）
14.以下哪些因素会影响高分子的降解速率？
A.环境温度
B.水分含量
C.聚合物的化学结构
D.光照条件
（答题括号）
15.功能高分子材料在传感器领域的应用包括以下哪些？
A.生物传感器
B.温度传感器
C.湿度传感器
D.光传感器
（答题括号）
16.以下哪些方法可以用于制备形状记忆高分子？
A.物理交联
B.化学交联
A.自由基聚合
B.阴离子聚合
C.配位聚合
D.活性聚合
（答题括号）
5.关于功能高分子材料的结构表征，下列哪项技术最适用于确定分子量？
A.红外光谱
B.核磁共振
C.质谱
D. X射线衍射
（答题括号）
6.以下哪种材料被认为是热塑性高分子？
A.聚酰胺
B.聚乙烯醇
C.聚对苯二甲酸乙二醇酯
《材料结构表征及应用》思考题
第二章1、什么是贝克线？其移动规律如何？有什么作用？在两个折射率不同的物质接触处，可以看到比较黑暗的边缘，在这轮廓附近可以看到一条比较明亮的线细线，当升降镜筒时，亮线发生移动，这条明亮的细线称为贝克线。
贝克线的移动规律：提升镜筒，贝克线向折射率大的介质移动。
根据贝克线的移动，可以比较相邻两晶体折射率的相对大小。
2、单偏光镜和正交偏光镜有什么区别？单偏光下和正交偏光下分别可以观察哪些现象？单偏光（仅使用下偏光）下可以观察晶体的形态、结晶习性、解理、颜色以及突起、糙面、多色性和吸收性，比较晶体的折光率（贝克线移动），用油浸法测定折光率等，对矿物鉴定十分重要。
正交偏光镜：联合使用上、下偏光镜，且两偏光镜的振动面处于互相垂直位置。
可看到消光现象、球晶。
第三章1.电子透镜的分辨率受哪些条件的限制？透镜的分辨率主要取决于照明束波长儿其次还有透镜孔径半角和物方介质折射率。
2.透射电镜主要分为哪几部分？电子光线系统（镜筒）、电源系统、真空系统和操作控制系统。
3.透射电镜的成像原理是什么？透射电镜，通常采用热阴极电子枪来获得电子束作为照明源。
热阴极发射的电子，在阳极加速电压的作用下，高速穿过阳极孔，然后被聚光镜会聚成具有一定直径的束斑照到样品上。
具有一定能量的电子束与样品发生作用，产生反映样品微区厚度、平均原子序数、晶体结构或位向差别的多种信息。
透过样品的电子束强度，其取决于这些信息，经过物镜聚焦放大在其平面上形成一幅反映这些信息的透射电子像，经过中间镜和投影镜进一步放大，在荧光屏上得到三级放大的最终电子图像，还可将其记录在电子感光板或胶卷上。
4.请概述透射电镜的制样方法。
支持膜法，复型法、晶体薄膜法和超薄切片法。
高分子材料必要时还需染色、刻蚀。
5.扫描电镜的工作原理是什么？由三极电子枪发射出来的电子束，在加速电压作用下，经过2〜3个电子透镜聚焦后，在样品表面按顺序逐行进行扫描，激发样品产生各种物理信号，如二次电子、背散射电子、吸收电子、X射线、俄歇电子等。
材料结构与表征金属部分整理题目
《材料结构与表征》考试大纲（金属部分）1. 热处理：是指将钢在固态下加热、保温和冷却，以改变钢的组织结构，获得所需要性能的一种工艺•热处理区别于其他加工工艺如铸造、压力加工等的特点是只通过改变工件的组织来改变性能，而不改变其形状。
只适用于固态下发生相变的材料，不发生固态相变的材料不能用热处理强化。
热处理原理：描述热处理时钢中组织转变的规律称热处理原理。
热处理工艺：根据热处理原理制定的温度、时间、介质等参数称热处理工-f-p乙。
加热是热处理的第一道工序。
加热分两种：一种是在A1以下加热，不发生相变；另一种是在临界点以上加热，目的是获得均匀的奥氏体组织，称奥氏体化。
2. 大晶系包含的点阵类型为什么不是28种，而是14种？划分点阵类型的原则有两个，分别是：1）晶胞的顶点、面心、体心均为等同点；2）不改变对称性。
根据条件1,每种晶系应该都包括4种点阵类型，即简单点阵、底心点阵、面心点阵、体心点阵。
似乎7大晶系应该共包括28种点阵类型。
但是，依据条件2,根据旋转对称性，这28种点阵类型中有14种是重复的。
3. 从晶体结构和堆垛模式说明为什么FCC和HCP如此相似。
根据FCC和HCP晶体的堆垛特点论证这两种晶体中的八面体和四面体间隙尺寸必相同。
1）主要从HCP和FCC两种晶体按密排面的堆垛次序来讨论。
HCP晶体的密排面为（0001）面。
从图1-15可以看出晶胞中部（处）2的密排原子层相对于底层错动了l［1010］，而顶层又相对于中间层错动了,1010］。
3 3因此，沿［0001］方向看，底层和顶层原子是重合的。
也就是说，HCP晶体按密排面（0001）的堆垛次序是ABAB••…。
图1-15 HCP晶胞沿（0001 ）面的堆垛FCC晶体的密排面是（111）面。
如图1-16所示，第二层（111）面上的W原子和第一层（111）面上的X、丫、Z原子相切，投影应该在XYZ三角形的重心上。
因此，第二层相对于第一层错动了丄［112］。
材料结构分析思考题及答案
XRD & BET1.X 射线多晶衍射的基本原理（了解布拉格方程）答：结构：X射线管、处理台、测角仪、检测器、计算机X射线衍射仪主要由X射线发生器(X射线管)、测角仪、X射线探测器、计算机控制处理系统等组成。
工作原理：利用晶体形成的X射线衍射，对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法。
将具有一定波长的X射线照射到结晶性物质上时，X射线因在结晶内遇到规则排列的原子或离子而发生散射，散射的X射线在某些方向上相位得到加强，从而显示与结晶结构相对应的特有的衍射现象。
衍射X射线满足布拉格方程：2dsinθ=nλ式中：λ是X射线的波长；θ是衍射角；d是结晶面间隔；n 是整数。
波长λ可用已知的X射线衍射角测定，进而求得面间隔，即结晶内原子或离子的规则排列状态。
将求出的衍射X射线强度和面间隔与已知的表对照，即可确定试样结晶的物质结构，此即定性分析。
从衍射X射线强度的比较，可进行定量分析。
当能量很高的X射线射到晶体各层面的原子时，原子中的电子将发生强迫振荡，从而向周围发射同频率的电磁波，即产生了电磁波的散射，而每个原子则是散射的子波波源；劳厄斑正是散射的电磁波的叠加。
2d sinθ=nλd为晶面间距，θ为入射X射线与相应晶面的夹角，λ为X射线的波长，正整数n为衍射级数。
即：只有照射到相邻两晶面的光程差是X射线波长的n倍时才产生衍射。
2.X射线物相定性分析原理及步骤答：X射线物相分析是以晶体结构为基础，通过比较晶体衍射花样来进行分析的。
对于晶体物质中来说，各种物质都有自己特定的结构参数（点阵类型、晶胞大小、晶胞中原子或分子的数目、位置等），结构参数不同则X射线衍射花样也就各不相同，所以通过比较X射线衍射花样可区分出不同的物质。
定性分析是把对材料测得的点阵平面间距及衍射强度与标准物相的衍射数据相比较，确定材料中存在的物相。
根据晶体对X射线的衍射特征—衍射线的方向及强度来鉴定结晶物质。
定性分析法：图谱直接对比法、数据对比法、计算机自动检索法。
工程材料作业答案解析
工程材料作业一一、选择题1、金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为（C ）A塑性 B硬度 C强度 D密度2、金属键的实质是（ A ）A自由电子与金属阳离子之间的相互作用B金属原子与金属原子间的相互作用C金属阳离子与阴离子的吸引力D自由电子与金属原子之间的相互作用二、问答题1、晶体中的原子为什么能结合成长为长程有序的稳定排列？这是因为原子间存在化学键力或分子间存在范德华力。
从原子或分子无序排列的情况变成有序排列时，原子或分子间引力增大，引力势能降低，多余的能量释放到外界，造成外界的熵增加。
尽管此时系统的熵减小了，只要减小量比外界熵增加来的小，系统和外界的总熵增加，则系统从无序状态变成有序状态的过程就可以发生。
分子间存在较强的定向作用力（例如较强极性分子间的取向力、存在氢键作用的分子间的氢键力）的情况下，分子从无序变有序，系统能量降低更多，释放热量越多，外界熵增越大，越有利于整齐排列。
这样的物质比较易于形成晶体。
相反非极性或弱极性分子间力方向性不明显，杂乱排列和整齐排列能量差别不大，形成整齐排列时，外界熵增有限，不能抵消体统高度有序排列的熵减。
这样的物质较难形成规则晶体。
综上粒子间的引力越强、方向性越强，越有利于粒子定向有序排列。
粒子的热运动则倾向于破坏这种有序排列。
热运动越剧烈（温度越高），越倾向于杂乱排列。
物质中粒子最终有序排列的程度取决于这对相反因素的消长2、材料的弹性模量E的工程含义是什么？它和零件的刚度有何关系？材料在弹性范围内，应力与应变的比值（σ/ε）称为弹性模量E(单位为MPa)。
E标志材料抵抗弹性变形的能力，用以表示材料的刚度。
E值愈大，即刚度愈大，材料愈不容易产生弹性变形。
E值的大小，主要取决于各种材料的本性，反映了材料内部原子结合键的强弱。
当温度升高时，原于间距加大，金属材料的E值会有所降低。
值得注意的是，材料的刚度不等于零件的刚度，因为零件的刚度除取决于材料的刚度外，还与结构因素有关，提高机件的刚度，可通过增加横截面积或改变截面形状来实现。
材料表面的成分和结构表征
09030141第三组作业按我们的理解，材料表面成分和结构的表征即是材料的表面成分和结构的分析。
表面成分分析包括表面元素组成、化学态及其在表层的分布（横向和纵向)测定等.表面成分分析技术主要有俄歇电子能谱(AES),X射线光电子能谱（XPS），二次离子质谱(SIMS)，电子探针显微分析，离子探针显微分析等。
表面结构分析指研究表面晶相结构类型或原子排列，表面结构分析技术主要有X射线衍射、低能电子衍射（LEED）、光电子衍射(XPD）、中子衍射、扫描隧道显微镜和原子力显微镜等。
通过分析这些能谱图和衍射花样的特点，来表征材料表面的成分和结构.1。
表面成分分析1。
1俄歇电子能谱分析常规俄歇电子能谱分析（AES，Auger ElectronSpectroscopy）是利用入射电子束使原子内层能级电离，产生无辐射俄歇跃迁，俄歇电子逃逸到真空中，用电子能谱仪在真空中对其进行探测的一种分析方法.在薄膜材料化学成分的分析方面,俄歇电子能谱是应用最为广泛的分析方法，它能对表面0．5~2 nm范围内的化学成分进行灵敏的分析，分析速度快，能分析从Li—U的所有元素，不仅能定量分析，而且能提供化学结合状态的情况。
亦可用氩或其它惰性气体离子对试样待分析部分进行溅射刻蚀，从而得到材料沿纵向的元素成分分析。
俄歇电子能谱基本原理入射电子束和物质作用，可以激发出原子的内层电子。
外层电子向内层跃迁过程中所释放的能量，可能以X光的形式放出,即产生特征X射线,也可能又使核外另一电子激发成为自由电子，这种自由电子就是俄歇电子。
对于一个原子来说，激发态原子在释放能量时只能进行一种发射：特征X射线或俄歇电子。
原子序数大的元素,特征X射线的发射几率较大,原子序数小的元素，俄歇电子发射几率较大，当原子序数为33时，两种发射几率大致相等.因此,俄歇电子能谱适用于轻元素的分析。
如果电子束将某原子K层电子激发为自由电子，L层电子跃迁到K层，释放的能量又将L 层的另一个电子激发为俄歇电子，这个俄歇电子就称为KLL俄歇电子。
材料科学基础作业答案
• 2. 根据材料的性能特点和用途，材料分为
结构材料 和 功能材料 两大类。 • 根据原子之间的键合特点，材料分为 金属 、
陶瓷(无机非金属） 、 高分子 和复合材料四大类。
• 12、硅酸盐晶体结构中的基本结构单元是 硅 氧四面体[SiO4]。
• 13、几种硅酸盐晶体的络阴离子分别为[Si2O7]6-、 [Si2O6]4-、[Si4O10]4-、[AlSi3O8]1-，它们的晶体 结构类型分别为 组群状 ， 链状 ， 层状 ，和 架状 。
• 14、表征晶体中晶向和晶面的方法有 解析法 和 图示 法。（晶体投影图 ）
• MgO的分子量为（24.305 +15.999 ）40.30， •阿佛加得罗常数是6.0238×1023， •每个MgO 分子的质量A为： 40.30/(6.0238×1023)。
MgO结构：z=4 • MgO的密度ρ
Z M a /3 N A 4 4 (0 0 ..3 4 0 2 4 /( 6 .1 0 0 2 7 )1 3 0 2 3 ) 3 .5 1 (g /c m 3 )
第三章 晶体结构缺陷 P116
• 一、填空题 • 1、按几何组态，晶体中的缺陷分为 点缺陷 、 线
缺陷 、面缺陷 和体缺陷。 • 2、点缺陷主要包括 空位、 间隙原子、置换原子 ；
线缺陷有 位错 ；面缺陷包括 晶界、相界、表面 等。 • 3、描述位错性质及特征的是 柏氏矢量b 。 • 4、位错的类型有 刃位错 、 螺位错 和 混合位 错。
• 5、位错线与柏氏矢量垂直的位错为 刃位错 ，位错 线与柏氏矢量平行的位错称为 螺位错 。
智慧树答案工程材料表征技术知到课后答案章节测试2022年
第一章1.荷叶表面具有疏水性能原因是______答案:荷叶表面的纳米结构2.材料科学中的结构可包含以下哪些对象______答案:相;缺陷;大分子链;组织;单体3.X射线晶体衍射技术将人们对材料结构的认识推进到了_______尺度答案:原子4.人的肉眼为什么无法看到红外线？答案:人眼接收光线的频率范围有限制5.材料科学中的结构与性能的关系式______答案:结构决定性能6.你希望在学习完本课程之后，具备哪些方面的知识与初步能力。
答案:材料选择能力;材料结构表征能力;材料表征的常用方法;结构反求能力7.在伦琴之前已经有不少人观察到X射线使得底片感光的类似现象。
答案:对8.金相显微镜的使用，建立了钢铁性能与显微组织的联系，使得钢铁质量稳定有章可循，同时也开辟了金相学这一学科。
答案:对9.人类历史上曾先后出现过对人类文明起到革命性推动作用的新光源是哪些？答案:激光光源;同步辐射光源;电光源;X射线光源10.同步辐射光源是指产生同步辐射的物理装置，它是利用相对论性电子（或正电子）在磁场中偏转时产生同步辐射的高性能新型强光源。
答案:对11.以下关于航空发动机地位正确的描述是_____。
答案:航空发动机,是大国重器,是一个国家国力的象征;现代喷气式发动机，主要包括涡轮风扇发动机、涡轮喷气发动机等;喷气发动机的主要结构部件有进气道、压气机、燃烧室、涡轮以及尾喷管等;航空发动机是飞机的心脏;航空发动机被誉为现代工业“皇冠上的明珠”12.下列方法中,( )可用于测定方解石的点阵常数。
答案: X射线衍射线分析13.合金钢薄膜中极小弥散颗粒(直径远小于 )的物相鉴定,可以选择( )。
答案: 功能透射电镜14.下列( )晶面不属于[100]晶带。
答案: (100)15.某半导体的表面能带结构测定,可以选择( )。
答案: 紫外光电子能谱16.要分析钢中碳化物成分和基体中碳含量,一般应选用( )电子探针仪。
答案: 波谱仪型17.要测定聚合物的熔点,可以选择( )。
“材料显微结构研究方法”习题答案
“材料显微结构分析”习题答案第一次作业1、答：因为纯Cu 为FCC 结构，根据消光条件该结构晶面指数只能取全奇或全偶，即其晶面指数只能取（111），（200），（220）…又因为面间距 222lkh a d ++=θλsin 2d =所以衍射角 )2(sin2)2(sin2222211alk h d++==--λλθ即小角度衍射线对应的晶面指数小因为第一条衍射线的晶面指数为（111），把h=k=l=1代入上式得3.552=θ5、答：（1）设原混合物中Fe 2O 3质量百分比为ω1，TiO 2质量百分比为ω2 因为 ∑==ni imiiii k I 1ωμω所以原混合物中408122417212121=⋅=ωωk k I I ——①加入Fe 2O 3后：22117820.01180.07820.0ωωωω='+='所以32515275861180.07820.07820.01180.07820.01180.07820.02211221121=+++=''=''ωωωωk k k k I I ——②联立①②两式可解得ω1＝1.13％ （2）因为5637.0112121212121==⋅=''''⋅=''''k kk k k k I I ωω 所以由①式得 %76.10%13.12417408125637.0112212≈⨯⨯=⋅⋅=ωωI I k k第二次作业6、答：（1）设MC 的质量百分含量为ω1，M 6C 的质量百分含量为ω2，则标样中1116222M C ZnO ZnO ZnOZnO M C ZnOZnOZnO ZnOI k k I k k I k k I k k ωωωω=⋅==⋅=推出170317681958203319581703176820332121⨯⨯===ZnOZnO I I I I k k 又因为在高速钢中 ∑==ni imiiii k I 1ωμω所以212121ωω⋅=''k k I I因此2666.01958203317031768749264122121≈⨯⨯⨯=⋅''=k k I I ωω（2）在M 克高速钢试样中加入m 克MC 纯试样做为标样，测得MC(111)与M6C(422)之比为21I I ''''则21212121212121ωωωωωωM m M k k mM M m M mM k k k k I I +⋅=+++⋅=⋅=''''其中21I I ''''由实验测出，21ωω由本题（1）问算得，170317681958203321⨯⨯=k k ，M 和m 已知，所以21ωω和可由上式求得7、答： 记各相物质SrTiO 3，TiO 2，SiO 2分别为1，2，3，首先计算各相的吸收系数m μSrTiO 3：4.11330.1690.4763.877.120.1630.20490.470.11963.871=⨯++⨯⨯+⨯+⨯=m μTiO 2： 4.12720.1690.477.120.1620.20490.472=⨯+⨯⨯+⨯=m μSiO 2： 2.360.16206.287.120.1626306.283=⨯+⨯⨯+⨯=m μ对01试样：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=++=-+-+-=-+-+-10)175816961(2.36)158518221(4.127)443040561(4.1130)175813691(2.36)158520701(4.127)443036901(4.113312111312111312111ωωωωωωωωω可得：%4.7%3.31%3.61312111===ωωω 对02试样：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=++=-+-+-=-+-+-10)136916961(2.36)207018221(4.127)369040561(4.1130)136917581(2.36)207015851(4.127)369044301(4.113322212322212322212ωωωωωωωωω可得：%9.5%8.41%3.52322212===ωωω 对03试样：⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧=++=-+-+-=-+-+-10)169613691(2.36)182220701(4.127)405636901(4.1130)169617581(2.36)182215851(4.127)405644301(4.113332313332313332313ωωωωωωωωω可得：%1.7%3.36%6.56332313===ωωω10、答：（1）查阅资料可得以下数据：对α－W 有： ρ＝19.3g/cm 3，a=3.1648埃，fi ＝58.7，θ＝20.15度，Lp ＝14.20，立方晶系Z=2，两个原子坐标分别为（000）和)212121(,d(110)=2.238埃则算得[]4.117)12cos()02cos(7.58)110(=⋅+⋅⨯=ππF 所以4.233720.144.117121648.3112622=⨯⨯⨯=⋅⋅⋅Lp FP V（2） ba ba ba C C I I ωω⋅=%5.96%5.313.1975.2034.214.2337712324===+⨯⨯⨯⨯=∴b a b a b a ωωωωωω联立可解得又所以α－W 的析出量为3.5%12、答：ji ji ji jjk iih jkj ih i jkj jkihi ih jjk iih jkih Y Y L L L Y L Y L Y IL Y I L L II ρρωωρωρωρωρω⋅==⋅⋅∴⋅=⋅==即又)()()()(⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎨⎧=++⋅=⋅=∴1SiSi Si Si Y Y Y Y ωωωρρωωρρωωβαββββαβαβα其中因为mL IY mk jk jkj ∑==187.13)39.2224235.31531(2159.12)29.1112484.1011758.109824.482(4144.396)35.3119984.6279471.6279981.031151.7296045.299252.3148031.72811(81=+==+++==+++++++=Si Y Y Y βα把333/33.2/19.3/17.3cm g cm g cm g Si ===ρρρβα代入方程组得%43.2%02.3%55.94===Si ωωωβα15. 对一个采用热锻工艺制备的圆柱形Bi 4Ti 3O 12铁电陶瓷进行X 射线衍射分析，其垂直柱轴、平行柱轴和粉体的衍射花样如图a , b , c 所示。
材料结构表征重点(2)
材料结构表征重点(2)1紫外光谱1紫外吸收光谱：电子跃迁光谱，吸收波长范围200-400nm（近紫外区），可用于结构鉴定和定量分析。
产生：外部电子从基态到激发态的转变。
2四种电子能级跃迁所需能量δε大小顺序：n→π＊<π→π＊<n→σ＊<σ→σ＊3生色基：可以产生π→π*和n→π*跃迁的基团。
如―c=c―，―n=n―，c=o，c=s，芳环，共轭双键4颜色辅助基；它本身不具有发色团的功能，但当与发色团连接时，通过非键电子的分布，它扩大了发色团的共轭效应，影响了发色团的吸收波长，增加了吸收系数，并经常加深化合物的颜色，因此被称为辅助发色团。
5红移：由于化合物结构变化（共轭、引入助色团取代基）或采用不同溶剂后，吸收峰位置向长波方向的移动，叫红移（长移）。
6蓝移：由于化合物结构的改变（共轭、引入发色团取代基）或不同溶剂的使用，吸收峰位置向短波方向的移动称为蓝移（紫移、短波）7吸收谱带的类型：r吸收带，k吸收带，b吸收带，e吸收带8.高强度吸收是共轭重键，270nm以上的低强度吸收可能是醛和酮的羰基吸收，210nm 左右的低强度吸收可能是羧基及其衍生物，250~300nm左右的中等强度吸收表明存在芳环2红外光谱1红外光谱的定义：当样品受到频率连续变化的红外光照射时，分子吸收一定频率的辐射，偶极矩的净变化是由其振动或旋转运动引起的，导致分子振动和旋转能级从基态向激发态转变。
由此产生的分子吸收光谱称为红外光谱。
也被称为分子振动旋转光谱。
2红外光谱图：纵坐标为吸收强度，横坐标为波长λ（微米）和波数1/λ单位：cm-1。
可分为两个区，即官能团区和指纹区。
mbert-beer定律:a=对数（i0/i）=klca:吸光度i0,i:入射光和透射光的强度k:吸光系数l:样品厚度c:样品浓度4.ir产生的条件：(1)辐射应具有能满足物质产生振动跃迁所需的能量；（2）辐射和物质之间存在相互作用。
对称分子：无偶极矩，辐射不会引起共振，无红外活动。
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应用：1）滤波片的选择，2）阳极靶的选择，3）激发电压的计算，4）利用吸
收限作原子内层能级图
h
9
第三章 作业 5-6
1.写出衍射矢量方程，并根据厄瓦尔德图解原理说明多晶试样衍射花样形成的 原因。
对于简单晶格，由一个格点沿着各个方向按一定的平移周期进行平移就可以得 到整个晶格。对于复式晶格，由一个格点沿着各个方向按一定的平移周期进行平移 就可以得到子晶格，多个子晶格套构得到整个晶格。这就是晶格的周期性。空间点 阵可以描述其周期性。 2.简单格子是由同一类等同原子构成的晶格，其物理学原胞仅包含一个原子；复式 格子是由两类或两类以上的等同原子构成的晶格，其物理学原胞包含两个或两个以 上的原子。等同原子：所处的物质环境和几何环境都相同的同一种原子。
4 质量吸收系数的定义，与哪些因素有关？
5 吸收限的定义及应用。
答：
1.散射、吸收和透射。
h
8
3. 光电效应和俄歇效应；光电子、俄歇电子和荧光x射线。
4.
IT I0 e /t I0 e m t
μm 为质量吸收系数，t为x射线穿透物质的厚度。 质量吸收系数表示单位重量物质对X射线强度的衰减程度。 5. μm随λ的变化是不连续的，其间被尖锐的突变分开。
h
2
3. 空间点阵是一个从晶体结构中由等同原子抽象出的几何点在空间周期性分布 形成的无限阵列或概括地表示晶体结构中等同点周期排列规律的无限大空间几 何图形。Bravais格子的选取原则
布拉菲格子的选取原则：1）所选单位格子应能够反映整个晶体对称性（点阵 固有的点群对称性）； 2）所选单位格子的平面角尽可能为直角，基矢（单位 格子的棱边）长度尽可能相等；3）单位格子的体积尽可能小。
[ 2 11 ]
3.求两晶带r[111]和r[110]构成的交面。 4.画出简立方晶格倒易面 (110)* 上的五个点。
( 1 10 )
(1-10),(001)
h
7
第二章 作业4
1 x射线穿过物质时可发生哪三种基本过程？
2 散射分为哪两种？用于x射线衍射分析的是哪种散射？
3 x射线吸收常伴随效应有哪些？在这些效应中产生的反应被照物质化学成分 的讯号有哪些？
消光
3.
F Na CF l面N 心 a F 面C 心 el2i1 2hF 面N 心 a F 面C 心 elih
2
F NaC l[F Na F Ccl os)(2 ]h F2Csl i2 n (h)
当H、K、L全为偶数或奇数时，
2
F NaC l[F N aF Ccl os)( 2 ] h [4 Nf a4C f]2 l
ad*21H KbL*gH c*K;Lag*H KbL*(1H/aa*,c*Kb1*/cLc*)(Ha*
Kb*
Lc*)
d21HKLH2a*2 K2b*2 L2c*2 (H2 K2)/a2 L2/c2
h
6
2.已知两个倒易矢量g111、g120，均在过原点的倒易面上，求该倒易 面对应晶带轴r的指数[uvw]
作业1
第一章 作业
1. 什么是晶格周期性？如何描述它？ 2. 简单格子和复式格子的区别？ 3. 什么是空间点阵？布拉菲格子的选取原则是什么？有哪几种基本类型？ 种类多少？ 4. 描述晶体结构周期性和对称性的单元叫什么？如何定义的？如何描述的？ 5. 根据晶体对称性，晶体可以分为哪七类？
h
1
答：1.用平行的直线将代表构成晶体的所有原子的格点连接起来构成的网格称为晶 格.
2
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 2
n
FHKL
f j cos2 HXj KYj LZj
j1
2
n
f j sin2 HXj KYj LZj
j1
当H、K、L全为奇数或偶数时，则（H+K）、（H+K）、（K+L）均为偶数， 这时：
h
12
当H、K、L中有2个奇数一个偶数或2个偶数1个奇数时，则（H+K）、（H+L）、（K+L）中总有两项为奇数一 项为偶数，此时：
ss0
gHKL
根据厄瓦尔德图解原理，粉末多晶体衍射的厄瓦尔德图解应如图所示。由于
粉末多晶晶粒空间取向的随机分布，倒易空间由一系列的同心倒易球组成。
倒易球与反射球的交线是一个圆，从这个交线圆向反射球心连线形成衍射线
圆锥，锥顶角为4θ。
h
11
2. 面心点阵的每个晶胞中有4个同类原子，其坐标为000，1/2 1/2 0， 1/2 0 1/2， 0 1/2 1/2
h
4
作业2 6. 已知晶面上三点1 0 0;1 1 1;1/2 1/2 0,求所在晶面的晶面指数（hkl）和 该晶面族中最靠近原点的晶面在三个晶轴上的分数截距。
将晶面上三个点的坐标
（100 ；111 ；1 / 2 1/2 0）
分别代入晶面方程 hx ky lz t得到
h t
h k l t
有四种基本类型：简单、体心、面心和底心。
共有14种布拉菲格子。
h
3
4. 描述晶体结构周期性和对称性的单元叫晶体学原胞或晶胞。
晶体结构被它所具有的平行六面体形状的Bravais单位格子所划出来的那一 部分晶体结构称为晶胞 。
用晶格常数（a,b,c, α,β,γ)来描述其形状和大小。
5. 根据晶体对称性，晶体可以分为三斜、单斜、正交、三方、四方、六方和 立方。
F Na C4 l N f a4C fl
h
13
• 当H、K、L奇偶混合时，
F 面心 0
2
FNaC l [FNa F Ccl os()h 2 ]0
1
h
1
k
t
2 2
h : k : l 1 : 1 : ( 1)
该晶面族中最靠近原点的晶面在三 个晶轴上的分数截距分别为1，1， -1。
所以晶面指数为（ 11 1）
h
5
作业3
1. 利用倒易矢量定义和基本性质求四方晶系晶面间距公式。
解 g H ： K H L a * K b * L c * ,d HK g L H 1KL
2.计算Cu（面心立方晶体结构）的结构因子，并讨论消光条件。 3.计算NaCl（面心立方点阵）的结构因子。并讨论消光条件。
(NaCl的晶体结构可以看成两个面心立方晶格沿晶轴平移1/2基矢（a或b或c） 大小套构而成的。晶胞中包含两类原子Na和Cl。)
h
10
解： 1.
布拉格方程的矢量式-----衍射矢量方程：