第四章结构和性能的关系-3
高中化学第四章 第一节 第3课时原子结构与元素的性质课时作业新人教版必修第一册
第3课时原子结构与元素的性质1．某课外小组同学通过实验发现钾和钠的化学性质相似。
下列解释最合理的是（）A．都属于金属元素B．原子的最外层电子数相同C．元素的最高正化合价相同D．原子半径相差不大2．下列关于碱金属的性质叙述正确的是（）A．单质均为银白色,密度均小于水B．单质与水反应时都能生成碱和氢气C．单质在空气中燃烧的生成物都是过氧化物D．单质的还原性逐渐减弱3．随着原子序数的增加,碱金属元素有关性质的递变规律错误的是（）A．最高正化合价增大 B．原子半径增大C．熔、沸点降低 D．氢氧化物碱性增强4．下列关于碱金属的原子结构和性质的叙述中不正确的是（）A．碱金属原子最外层都只有1个电子,在化学反应中容易失去最外层这个电子B．都是强还原剂C．都能在O2中燃烧生成过氧化物D．都能与水反应生成强碱5．下列有关钾及钾的化合物叙述错误的是（）A．钾及钾的化合物灼烧时均会发出紫色的火焰B．KHCO3受热易分解产生CO2C．金属钾燃烧时生成氧化钾D．金属钾可保存在煤油中6．下列有关碱金属元素的性质判断正确的是（）A．Rb与H2O反应最剧烈B．K比Na活泼,故K可以从NaCl溶液中置换出NaC.碱金属的阳离子没有还原性,所以有强氧化性D．从Li到Cs都易失去最外层1个电子,且失电子能力逐渐增强7．有关卤素的说法正确的是（）A．卤素单质的颜色随相对分子质量的增大逐渐变淡B．卤素单质的熔点随相对分子质量的增大而升高C．卤素是典型的非金属元素,其单质只具有氧化性D．卤素阴离子的半径比其相应的原子半径小8．砹（At）是原子序数最大的卤族元素,推测砹或砹的化合物最可能具有的性质是（）A．HAt很稳定 B．AgAt不溶于水C．砹是白色固体 D．HAt有弱还原性9．要除去碘水中少量的溴,可向碘水中（）A．加入适量AgNO3溶液 B．加入适量KI溶液C．加入适量KBr溶液 D．加入适量NaOH溶液10．下列有关同主族元素从上到下原子结构和性质的说法正确的是（）A．电子层数递增,最外层电子数递增B．原子半径逐渐增大,得电子能力逐渐增强C．单质的密度逐渐增大,熔、沸点逐渐升高D．最高价氧化物的水化物酸性逐渐减弱,碱性逐渐增强11．我国新报道的高温超导材料中,铊（Tl）是其中重要的组成成分之一。
《结构力学》第四章 静定结构的位移计算 (3)
B EI
2
R 1
cos
( FP R
sin
)
Rd
0
EI
d
FPR3
2EI
FPk 1
A
B Bx 2 By 2
B kP
B
A M k M P ds B EI
2
(1)
(FPR sin
)
Rd
0
EI
R
O
FP R2 （
）
EI
（1）梁与刚架
三、结构的外力虚功
作用在结构上的外力可能是单个的集中力、力 偶、均布力，也可能是一个复杂的力系，为了 书写方便，通常将外力系的总虚功记为：
W = Fk × km
其中，Fk为作功的力或力系，称为广义力; km为广义力作功的位移，称为广义位移。 下面讨论几种常见广义力的虚功。
1) 集中力的虚功
Pk
k
M
4EIk
GAl 2
kP
若截面为矩形，则：A bh, I bh3 /12,k 6 l 1, 2
h / l 1 , 10
h/l 1 , 15
则：
Q kP
( h)2
Q
M kP
l
kP 25% kMP
对于粗短杆来说，剪 切变形产生的位移不可忽
Q
kP 1%
1
m
ds
第i根杆件静力状态上的力在位移状态的位移上所 作的虚功：
Vi
s FNk
mds
s FQk mds
s Mk
1
m
ds
整个杆件结构各个截面上的内力在位移状态的位 移上的所作的总虚功：
N
N
N
高中化学《选修三物质结构与性质》知识归纳
高中化学《选修三物质结构与性质》知识归纳选修三《物质结构与性质》是高中化学课程中的一本重要教材。
本书主要介绍了物质的结构与性质的关系，以及有机化合物、配位化学、无机材料等内容。
下面是关于该教材的知识归纳。
第一章物质的结构和性质1.物质的微观结构：原子、离子和分子是物质的微观结构。
2.物质的宏观性质：密度、熔点、沸点、导电性、导热性、溶解性等是物质的宏观性质。
3.物质的宏观性质与微观结构的关系：物质的性质与其微观结构相关，如金属的导电性、晶体的硬度等。
第二章有机化合物的结构和性质1.有机化合物的元素组成：有机化合物主要由碳、氢和少量氧、氮、硫等元素组成。
2.有机化合物的结构：有机化合物由分子构成，分子由原子通过共价键连接。
3.有机化合物的性质：有机化合物具有燃烧性、酸碱性、氧化还原性、流动性、挥发性等特性。
4.有机物的分类：根据分子中所含的官能团，有机物可分为醇、酮、醛、酸、酯、醚、芳香化合物等不同类型。
第三章有机反应与有机合成1.有机反应的定义：有机反应是指有机化合物在适当条件下发生变化，形成具有新性质的有机化合物。
2.脱水反应：脱水反应是指有机化合物中的水分子与有机分子发生反应，生成新的有机化合物。
3.氢化反应：氢化反应是指有机化合物中的氢气与有机分子发生反应，生成新的有机化合物。
4.酸碱催化：酸碱催化是指在酸碱存在的条件下，有机化合物的反应速率增加。
第四章金属配合物1.配位化合物的概念：配位化合物是指由一个或多个给体与一个或多个受体之间通过配位键结合形成的化合物。
2.配位键：配位键是指由配体中的一个或多个电子对与金属离子形成的共价键。
3.配位数：配位数是指一个金属离子周围配位体的数目。
4.配位化合物的性质：配位化合物具有明显的颜色、溶解度、稳定性等特性。
第五章无机材料1.无机材料的分类：无机材料可分为金属材料、非金属材料和无机非金属材料。
2.无机材料的性质：金属材料具有导电性、延展性、塑性等特性；非金属材料主要用于绝缘材料、陶瓷材料等；无机非金属材料具有耐高温、耐腐蚀等特性。
铁碳合金相图分析
第四章铁碳合金第一节铁碳合金的相结构与性能一、纯铁的同素异晶转变δ-Fe→γ-Fe→α-Fe体心面心体心同素异晶转变——固态下,一种元素的晶体结构随温度发生变化的现象.特点：是形核与长大的过程重结晶将导致体积变化产生内应力通过热处理改变其组织、结构→ 性能二、铁碳合金的基本相基本相定义力学性能溶碳量铁素体 F碳在α-Fe中的间隙固溶体强度,硬度低,塑性,韧性好最大%奥氏体 A碳在γ-Fe中的间隙固溶体硬度低,塑性好最大%渗碳体Fe3C Fe与C的金属化合物硬而脆800HBW,δ↑=αk=0%第二节铁碳合金相图一、相图分析两组元：Fe、 Fe3C上半部分图形二元共晶相图共晶转变：1148℃ 727℃→ + Fe3C →P + Fe3C莱氏体Ld Ld′2、下半部分图形共析相图两个基本相：F、Fe3C共析转变：727℃→ + Fe3C珠光体P二、典型合金结晶过程分类：三条重要的特性曲线① GS线---又称为A3线它是在冷却过程中由奥氏体析出铁素体的开始线或者说在加热过程中铁素体溶入奥氏体的终了线.② ES线---是碳在奥氏体中的溶解度曲线当温度低于此曲线时就要从奥氏体中析出次生渗碳体通常称之为二次渗碳体因此该曲线又是二次渗碳体的开始析出线.也叫Acm线.③ PQ线---是碳在铁素体中的溶解度曲线.铁素体中的最大溶碳量于727oC时达到最大值%.随着温度的降低铁素体中的溶碳量逐渐减少在300oC以下溶碳量小于%.因此当铁素体从727oC冷却下来时要从铁素体中析出渗碳体称之为三次渗碳体记为Fe3CⅢ.工业纯铁<%C钢——亚共析钢、共析钢%C、过共析钢白口铸铁——亚共晶白口铸铁、共晶白口铸铁、过共晶白口铸铁L → L+A → A → PF+Fe3CL → L+A → A → A+F →P+FL → L+A → A → A+ Fe3CⅡ→P+ Fe3CⅡ4、共晶白口铸铁L → LdA+Fe3C →LdA+Fe3C+ Fe3CⅡ → Ld′P+Fe3C+Fe3CⅡ5、亚共晶白口铸铁L → LdA+Fe3C + A →Ld+A+ Fe3CⅡ → Ld′+P+ Fe3CⅡ6、过共晶白口铸铁L → LdA+Fe3C + Fe3C → Ld + Fe3C→ Ld′+ Fe3C三、铁碳合金的成分、组织、性能之间的关系1、含碳量对铁碳合金平衡组织的影响2、含碳量对铁碳合金力学性能的影响四、铁碳合金相图的应用1、选材方面的应用2、在铸造、锻造和焊接方面的应用3、在热处理方面的应用第三节碳钢非合金钢碳钢是指ωc≤%,并含有少量锰、硅、磷、硫等杂质元素的铁碳合金.铁碳合金具有良好的力学性能和工艺性能,且价格低廉,故广泛应用.一、杂质元素对碳钢性能的影响1、锰Mn + FeO → MnO + Fe 脱氧Mn+ S → MnS 炉渣去硫Mn溶入铁素体→ 固溶强化Mn溶入Fe3C → 形成合金渗碳体Fe, Mn3C Mn <%,对性能影响不大2、硅Si + FeO → SiO2 + Fe 脱氧Si溶入铁素体→ 固溶强化Si<%,对性能影响不大3、硫钢中S+Fe → FeS.FeS与Fe形成低熔点的共晶体985℃分布在晶界上,当钢在热加工1000~1200℃时,共晶体熔化,导致开裂——热脆消除热脆：Mn+ S → MnS熔点高1620℃并有一定塑性硫是一种有害元素4、磷钢中磷全部溶于铁素体,产生强烈固溶强化,低温时更加严重——冷脆磷是一种有害元素二、碳钢的分类按含碳量分：低碳钢～、中碳钢～、高碳钢～%按质量分类：普通碳钢、优质碳钢、特殊碳钢S、P含量按用途分类：碳素结构钢、碳素工具钢三、碳钢的牌号、性能和应用1、碳素结构钢GB700-88 Q195, Q215, Q235, Q255, Q275五大类,20个钢种GB700-79 A1, A2, A3, A4, A5Q235-AF表示：σs≥235Mpa,质量等级为A,沸腾钢.应用：Q195, Q215——塑性高,用于冲压件、铆钉、型钢等； Q235——强度较高,用于轴、拉杆、连杆等；Q255, Q275——强度更高,用于轧辊、主轴、吊钩等.2、优质碳素结构钢优质碳素结构钢：优质钢、高级优质钢A、特级优质钢E 牌号：08F ——冲压件；45——齿轮、连杆、轴类；65 Mn——弹簧、弹簧垫圈、轧辊等.3、碳素工具钢牌号：T8、T8A——木工工具；T10、T10A——手锯锯条、钻头、丝锥、冷冲模；T12、T12A——锉刀、绞刀、量具.4、铸钢表示方法：用力学性能表示ZG200-400σs≥200Mpa,σb≥400Mpa用化学成分表示ZG30%C用于制作形状复杂且强度和韧性要求较高的零件,如轧钢机架、缸体、制动轮、曲轴等.. 状态图中的特性点Fe- Fe3C相图中各点的温度、浓度及其含义Fe-Fe3C 相图中各特性点的符号及意义二. 状态图中的特性线Fe-C合金相图中的特性线三. 状态图中的相区在Fe-Fe3C相图中共有五个单相区、七个两相区和三个三相区.五个单相区是:ABCD以上——液相区LAHNA——δ固溶体区δα、δNJESGN——奥氏体区γ或AGPQG——铁素体区α或FDFKL——渗碳体区Fe3C或Cm两相区是:L+δ、L+γ、L+ Fe3C、δ+γ、α+γ、γ+ Fe3C和α+ Fe3C.三个三相区是:HJB线、ECF线和PSK线.1. 工业纯铁含C≤%——其显微组织为铁素体+Fe3CⅢ.2. 钢含C在~%——其特点是高温组织为单相奥氏体具有良好的塑性因而适于锻造.根据室温组织的不同钢又可分为三类:① 亚共析钢< C <%——其组织是铁素体+珠光体② 共析钢C=%——其组织为珠光体③ 过共析钢< C≤%——其组织为珠光体+渗碳体3. 铁在1538ºC结晶为δ-FeX射线结构分析表明它具有体心立方晶格.当温度继续冷却至1394ºC时δ-Fe转变为面心立方晶格的γ- Fe通常把δ-Fe←→γ- Fe的转变称为A4转变转变的平衡临界点称为A4点.当温度继续降至912ºC时面心立方晶格的γ- Fe又转变为体心立方晶格的α-Fe把γ- Fe←→α-Fe的转变称为A3转变转变的平衡临界点称为A3点.4. 三条重要的特性曲线① GS线---又称为A3线它是在冷却过程中由奥氏体析出铁素体的开始线或者说在加热过程中铁素体溶入奥氏体的终了线.② ES线---是碳在奥氏体中的溶解度曲线当温度低于此曲线时就要从奥氏体中析出次生渗碳体通常称之为二次渗碳体因此该曲线又是二次渗碳体的开始析出线.也叫Acm线.③ PQ线---是碳在铁素体中的溶解度曲线.铁素体中的最大溶碳量于727ºC时达到最大值%.随着温度的降低铁素体中的溶碳量逐渐减少在300ºC以下溶碳量小于%.因此当铁素体从727ºC冷却下来时要从铁素体中析出渗碳体称之为三次渗碳体记为Fe3CⅢ.四. 名词1. 铁素体:是碳在α-Fe中形成的固溶体常用“δ”或“F”表示.铁素体在770ºC以上具有顺磁性在770ºC以下时呈铁磁性.通常把这种磁性转变称为A2转变把磁性转变温度称为铁的居里点.碳溶于δ-Fe中形成的固溶体叫δ铁素体在1495ºC时其最大溶碳量为%.2. 顺磁性:就是在顺磁物质中分子具有固有磁矩无外磁场时由于热运动各分子磁矩的取向无规宏观上不显示磁性;在外磁场作用下各分子磁矩在一定程度上沿外场排列起来宏观上呈现磁性这种性质称为顺磁性.3. 铁磁性:就是磁性很强的物质在未磁化时宏观上不显示出磁性但在外加磁场后将会显示很强的宏观磁性.4. 奥氏体:是碳溶于γ-Fe中所形成的固溶体用“γ”或“A”表示.奥氏体只有顺磁性而不呈现铁磁性.碳在γ-Fe 中是有限溶解其最大溶解度为%1148ºC.5. 渗碳体:是铁与碳的稳定化合物Fe3C 用“C”表示.其含碳量为%.由于碳在α-Fe中的溶解度很小所以在常温下碳在铁碳合金中主要是以渗碳体的形式存在.渗碳体于低温下具有一定的铁磁性但是在230ºC以上铁磁性就消失了所以230ºC是渗碳体的磁性转变温度称为A0转变.渗碳体的熔点为1227ºC.它不能单独存在总是与铁素体混合在一起.在钢中它主要是强化相它的形态、大小及分布对钢的性能有很大的影响.另外渗碳体在一定的条件下可以分解形成石墨状的自由碳.即Fe3C——→3Fe+C石墨6. 珠光体:是由铁素体和渗碳体所组成的机械混合物常用“P”表示.珠光体存在于727ºC以下至室温.五. 铁碳合金相图的应用一在选材方面的应用若需要塑性、韧性高的材料应选用低碳钢含碳为~%;需要强度、塑性及韧性都较好的材料应选用中碳钢含碳为~%;当要求硬度高、耐磨性好的材料时应选用高碳钢含碳为~%.一般低碳钢和中碳钢主要用来制造机器零件或建筑结构.高碳钢主要用来制造各种工具.二在制定热加工工艺方面的应用铁碳相图总结了不同成分的合金在缓慢加热和冷却时组织转变的规律即组织随温度变化的规律这就为制定热加工及热处理工艺提供了依据.钢处于奥氏体状态时强度较低、塑性较好便于塑性变形.因此钢材在进行锻造、热轧时都要把坯料加热到奥氏体状态.各种热处理工艺与状态图也有密切的关系退火、正火、淬火温度的选择都得参考铁碳相图.六. 应用铁碳相图应注意的几个问题1. 铁碳相图不能说明快速加热或冷却时铁碳合金组织的变化规律.2. 可参考铁碳相图来分析快速加热或冷却的问题但还应借助于其他理论知识.3. 相图告诉我们铁碳合金可能进行的相变但不能看出相变过程所经过的时间.相图反映的是平衡的概念而不是组织的概念.铁碳相图是由极纯的铁和碳配制的合金测定的而实际的钢铁材料中还含有或有意加入许多其他元素.其中有些元素对临界点和相的成分都有很大的影响此时必须借助于三元或多元相图来分析和研究.第二部分晶体结构一. 金属键1. 金属键:金属原子依靠运动于其间的公有化的自由电子的静电作用而结合起来这种结合方式叫金属键.2. 在固态金属及合金中众多的原子依靠金属键牢固的结合在一起.二. 晶体结构1. 晶体:凡是原子或离子、分子在三维空间按一定规律呈周期性排列的固体均是晶体.液态金属的原子排列无周期规则性不为晶体.2. 晶体结构:是指晶体中原子或离子、分子、原子集团的具体排列情况也就是晶体中这些质点原子或离子、分子、原子集团在三维空间有规律的周期性的重复排列方式.3. 三种典型的金属晶体结构a. 体心立方晶格:晶胞的三个棱边长度相等三个轴间夹角均为90º构成立方体.除了在晶胞的八个角上各有一个原子外在立方体的中心还有一个原子.b. 面心立方晶格:在晶胞的八个角上各有一个原子构成立方体在立方体6个面的中心各有一个原子.c. 密排六方晶格:在晶胞的12个角上各有一个原子构成六方柱体上底面和下底面的中心各有一个原子晶胞内还有3个原子.三. 固溶体1. 固溶体:合金的组元以不同的比例相互混合混合后形成的固相的晶体结构与组成合金的某一组元的相同这种相就称为固溶体.2. 置换固溶体:是指溶质原子位于溶剂晶格的某些结点位置所形成固溶体.3. 间隙固溶体:是指溶质原子不是占据溶剂晶格的正常结点位置而是填入溶剂原子间的一些间隙中.4. 金属化合物:是合金组元间发生相互作用而形成的一种新相又称为中间相其晶格类型和性能均不同于任一组元一般可以用分子式大致表示其组成.除了固溶体外合金中另一类相是金属化合物.四. 金属的结晶1. 金属的结晶:金属由液态转变为固态的过程称为凝固由于凝固后的固态金属通常是晶体所以又将这一转变过程称之为结晶.2. 杠杆定律的应用.在合金的结晶过程中合金中各个相的成分以及它们的相对含量都在发生着变化.为了了解相的成分及其相对含量就需要应用杠杆定律.对于二元合金两相共存时两个平衡相的成分固定不变.五. 同素异构转变当外部条件如温度和压强改变时金属内部由一种晶体结构向另一种晶体结构的转变称为多晶型转变或同素异构转变.六. 晶体的各向异性各向异性是晶体的一个重要特性是区别于非晶体的一个重要标志.晶体具有各向异性的原因是由于在不同的晶向上的原子紧密程度不同所致.原子的紧密程度不同意味着原子之间的距离不同从而导致原子之间的结合力不同使晶体在不同晶向上的物理、化学和机械性能不同.第三部分元素的影响1. 锰和硅的影响:锰和硅是炼钢过程中必须加入的脱氧剂用以去除溶于钢液中的氧.它还可以把钢液中的F eO还原成铁并生成MnO和SiO2.脱氧剂中的锰和硅总会有一部分溶于钢液中冷至室温后即溶于铁素体中提高铁素体的强度.锰对钢的机械性能有良好的影响它能提高钢的强度和硬度当含锰量低于%时可以稍微提高或不降低钢的塑性和韧性.碳钢中的含硅量一般小于%它也是钢中的有益元素.硅溶于铁素体后有很强的固溶强化作用显著的提高了钢的强度和硬度但含量较高时将使钢的塑性和韧性下降.2. 硫的影响:硫是钢中的有害元素.硫只能溶于钢液中在固态中几乎不能溶解而是以FeS夹杂的形式存在于固态钢中.硫的最大危害是引起钢在热加工时开裂这种现象称为热脆.防止热脆的方法是往钢中加入适量的锰形成MnS可以避免产生热脆.硫能提高钢的切削加工性能.在易切削钢中含硫量通常为%~%同时含锰量为%~%.3. 磷的影响:一般来说磷是有害的杂质元素.无论是高温还是低温磷在铁中具有较大的溶解度所以钢中的磷都固溶于铁中.磷具有很强的固溶强化作用它使钢的强度、硬度显著提高但剧烈地降低钢的韧性尤其是低温韧性称为冷脆磷的有害影响主要就在于此.4. 氮的影响:一般认为钢中的氮是有害元素但是氮作为钢中合金元素的应用已日益受到重视.5. 氢的影响:氢对钢的危害是很大的.一是引起氢脆.二是导致钢材内部产生大量细微裂纹缺陷——白点在钢材纵断面上呈光滑的银白色的斑点在酸洗后的横断面上则成较多的发丝壮裂纹.存在白点时钢材的延伸率显著下降尤其是断面收缩率和冲击韧性降低的更多有时可接近于零值.因此具有白点的钢是不能用的.6. 氧及其它非金属夹杂物的影响:氧在钢中的溶解度非常小几乎全部以氧化物夹杂的形式存在于钢中如FeO、AL2O3、SiO2、MnO、CaO、MgO等.除此之外钢中往往存在FeS、MnS、硅酸盐、氮化物及磷化物等.这些非金属夹杂物破坏了钢的基体的连续性在静载荷和动载荷的作用下往往成为裂纹的起点.它们的性质、大小、数量及分布状态不同程度地影响着钢的各种性能尤其是对钢的塑性、韧性、疲劳强度和抗腐蚀性能等危害很大.因此对非金属夹杂物应严加控制.第四部分热处理一. 热处理的作用1. 热处理:是将钢在固态下加热到预定的温度保温一定的时间然后以预定的方式冷却下来的一种热加工工艺.钢中组织转变的规律是热处理的理论基础称为热处理原理.热处理原理包括钢的加热转变、珠光体转变、马氏体转变、贝氏体转变和回火转变.在临界温度以下处于不稳定状态的奥氏体称为过冷奥氏体.钢在加热和冷却时临界温度的意义如下:Ac1——加热时珠光体向奥氏体转变的开始温度;Ar1——冷却时奥氏体向珠光体转变的开始温度;Ac3——加热时先共析铁素体全部转变为奥氏体的终了温度;Ar3——冷却时奥氏体开始析出先共析铁素体的温度;Accm——加热时二次渗碳体全部溶入奥氏体的终了温度;Arcm——冷却时奥氏体开始析出二次渗碳体的温度.通常把加热时的临界温度加注下标“C”而把冷却时的临界温度加注下标“r”.2. 珠光体转变——是过冷奥氏体在临界温度A1以下比较高的温度范围内进行的转变.珠光体转变是单相奥氏体分解为铁素体和渗碳体两个新相的机械混合物的相变过程因此珠光体转变必然发生碳的重新分布和铁的晶格改组.由于相变在较高温度下发生铁、碳原子都能进行扩散所以珠光体转变是典型的扩散型相变.无论珠光体、索氏体还是屈氏体都属于珠光体类型的组织.它们的本质是相同的都是铁素体和渗碳体组成的片层相间的机械混合物.它们之间的差别只是片层间距的大小不同而已.珠光体的片层间距:450～150 nm形成于A1～650℃温度范围内.索氏体的片层间距:150～80nm形成于650～600℃温度范围内.屈氏体的片层间距:80～30nm形成于600～550℃温度范围内.3. 马氏体转变——是指钢从奥氏体化状态快速冷却抑制其扩散性分解在较低温度下低于Ms点发生的转变.马氏体转变属于低温转变.钢中马氏体是碳在α-Fe中的过饱和固溶体具有很高的强度和硬度.由于马氏体转变发生在较低温度下此时铁原子和碳原子都不能进行扩散马氏体转变过程中的Fe的晶格改组是通过切变方式完成的因此马氏体转变是典型的非扩散型相变.二. 热处理工艺1. 退火和正火:将金属及其合金加热保温和冷却使其组织结构达到或接近平衡状态的热处理工艺称为退火或回火.A. 低温退火去应力退火:是指钢材及各类合金为消除内应力而施行的退火.加热温度< A1 碳钢及低合金钢550～650℃高合金工具钢600～750℃B. 再结晶退火:加热温度> Tr Tr+150～250℃C. 扩散退火:是指为了改善和消除在冶金过程中形成的成分不均匀性而实行的退火.1 通过扩散退火可以使在高温下固溶于钢中的有害气体主要是氢脱溶析出这时称为脱氢退火.2 均匀化退火的任务在于消除枝晶成分偏析改善某些可以溶入固溶体夹杂物如硫化物的状态从而使钢的组织与性能趋与均一.扩散退火的加热温度> Ac3 Acm 在固相线以下高温加热同时也要考虑不使奥氏体晶粒过于长大.碳钢1100～1200℃D. 完全退火:是指将充分奥氏体化的钢缓慢冷却而完成重结晶过程的退火.加热温度 Ac3+30～50℃E. 等温退火:是指将奥氏体用较快的速度冷却到临界点以下较高温度范围进行珠光体等温转变的退火. 加热温度 Ac3～Ac12. 正火:是指将碳合金加热到临界点Ac3以上适当温度并保持一定时间然后在空气中冷却的工艺方法.过共析钢正火后可消除网状碳化物而低碳钢正火后将显著改善钢的切削加工性.所有的钢铁材料通过正火均可使锻件过热晶粒细化和消除内应力.正火比退火的冷却速度快正火后的组织比退火后的组织细.3. 淬火与回火1. 淬火:是指将钢通过加热、保温和大于临界淬火速度Vc的冷却是过冷奥氏体转变为马氏体或贝氏体组织的工艺方法.2. 钢的淬透性:就是钢在淬火时能够获得马氏体的能力它是钢材本身固有的一个属性.3. 当淬火应力在工件内超过材料的强度极限时在应力集中处将导致开裂.4. 回火:本质上是淬火马氏体分解以及碳化物析出、聚集长大的过程.它与淬火不同点是由非平衡态向平衡态稳定态的转变.4. 化学热处理:是将工件放在一定的活性介质中加热使非金属或金属元素扩散到工件表层中、改变表面化学成分的热处理工艺.如:渗入碳、氮、硼、钒、铌、铬、硅等元素第五部分宏观检验一. 宏观检验主要可分为低倍组织及缺陷酸蚀检验、断口检验、硫印检验等.二. 酸蚀试验在宏观检验领域中酸蚀检验是最常用的检验金属材料缺陷、评定钢铁产品质量的方法.如果一批钢材在酸蚀中显示出不允许存在的缺陷或超过允许程度的缺陷时其它检验可不必进行.1. 酸蚀试验:是用酸蚀方法来显示金属或合金的不均匀性.1 热酸浸蚀实验方法2 冷酸浸蚀实验方法3 电解腐蚀实验方法2. 酸蚀试验所检验的常见组织和缺陷A:偏析:是钢中化学成分不均匀现象的总称.在酸蚀面上偏析若是易蚀物质和气体夹杂物析集的结果将呈现出颜色深暗、形状不规则而略凹陷、底部平坦的斑点;若是抗蚀性较强元素析集的结果则呈颜色浅淡、形状不规则、比较光滑微凸的斑点.根据偏析的位置和形状可分为中心偏析、锭型偏析或称方框偏析、点状偏析、白斑和树枝状组织.中心偏析:出现在试面中心部位形状不规则的深暗色斑点.锭型偏析:具有原钢锭横截面形状的、集中在一条宽窄不同的闭合带上的深暗色斑点.B. 疏松:这种缺陷是钢凝固过程中由于晶间部分低熔点物最后凝固收缩和放出气体而产生的孔隙.在横向酸蚀面上这种孔隙一般呈不规则多边形、底部尖狭的凹坑这种凹坑多出现在偏析斑点之内.根据疏松分布的情况可分为中心疏松和一般疏松.C. 夹杂:宏观夹杂可分为外来金属、外来非金属和翻皮三大类.D. 缩孔:由于最后凝固的钢液凝固收缩后得不到填充而遗留下来的宏观孔穴.E. 气泡:由于钢锭浇注凝固过程中所产生和放出气体所造成的.一般可分为皮下气泡和内部气泡两类.a. 皮下气泡: 由于浇注时钢锭模涂料中的水分和钢液发生作用而产生的气体.b. 内部气泡:又可分为蜂窝气泡和针孔气泡.蜂窝气泡是由于钢液去气不良所导致一般为不允许存在的缺陷存在钢坯内部在试面上较易浸蚀象排列有规律的点状偏析但颜色更深暗些;针孔是因为较深的皮下气泡在锻轧过程中未焊合而被延伸成细管状在横试面上呈孤立的针状小孔.白点:也称发裂是由于氢气脱溶析集到疏松孔中产生巨大压力和钢相变时所产生的局部内应力联合造成的细小裂缝.在横试面上呈细短裂缝三. 硫印检验是一种定性检验是用来直接检验硫元素并间接检验其它元素在钢中偏析或分布情况的操作.硫印检验时先用5~10%的稀硫酸水溶液浸泡相纸5分钟左右后取出去除多余的硫酸溶液把湿润的相纸感光面贴到受检表面上应确保相纸与试样面的紧密接触不能发生任何滑动排除相纸与试样面的气泡和液滴.其化学反应大致为:MnS+H2SO4→MnSO4+H2S↑FeS+H2SO4→FeSO4+H2S↑H2S+2AgBr→2HBr+Ag2S↓几秒到几分钟后将从试面上揭下的相纸在水中冲洗约10分钟然后放入定影液中定影10分钟以上取出后在流动水中冲洗30分钟以上干燥后既成.四. 断口检验1. 脆性断口:通常工程上把没有明显塑性变形的断裂统称为脆性断裂发生脆性断裂的断口为脆性断口.脆性断口也称晶状断口是指出现大量晶界破坏的耀眼光泽断口断口中晶状区的面积与断口原始横截面积的百分比则是脆性断面率也称晶状断面率.2. 结晶状断口:此种断口具有强烈的金属光泽有明显的结晶颗粒断面平齐而呈银灰色.是一种正常的断口.属于脆性断口.3. 纤维状断口:这种断口呈无光泽和无结晶颗粒的均匀组织.通常在断口的边缘有明显的塑性变形.一般情况下是允许存在的.属于韧性断口.4. 瓷状断口:是一种类似瓷碎片的断口呈亮灰色、致密、有绸缎的光泽和柔和感.是一种正常的断口.5. 台状断口:这种断口出现在纵向断面上呈比基体颜色略浅、变形能力稍差、宽窄不同、较为平坦的片状平台状.多分布在偏析内.6. 撕痕状断口:这种断口出现在纵向断面上沿热加工方向呈灰白色、变形能力差致密而光滑的条带.7. 层状断口:这种断口出现在纵向断面上呈劈裂的朽木状或高低不平的、无金属光泽的、层次起伏的条带条带中伴有白亮或灰色线条.8. 缩孔残余断口:出现在纵向断口的轴心区是非结晶状条带或疏松区有时伴有非金属夹杂物或夹杂沿条带常带有氧化色.9. 石状断口:在断口表面呈现粗大而凹凸不平的沿晶界断裂的粗晶颜色暗灰而无金属光泽象有棱角的沙石颗粒堆砌在一起.。
第四章-非晶态结构与性质
60
聚 50 合 物 40 浓 度 30
(%)
20
低聚物（岛状）
SiO4
(SiO2)n Si2O7
10
Si3O10
0
(SiO3)4
图4-6 偏硅酸钠熔体结构 模型（二维示意图）
1100 1200 1300 1400(℃)
某硼硅酸盐熔体中聚合物分布随 温度的变化
(1) 当熔体组成不变时，随温度升高，低聚 物数量增加；高聚物[SiO2]n浓Fun度dam降enta低ls of 。Materials Science
熔体：物质加热到较高温度才能液化的物质 的液体。
玻璃体：熔体经快速冷却则变成玻璃体。 它们是相互联系、性质相近的两种聚集状态。
Fundamentals of Materials Science
为什么要研究熔体、玻璃？（结构和性能）
• 熔体是玻璃制造的中间产物
• 瓷釉在高温状态下是熔体状态
原 • 耐火材料的耐火度与熔体含量有直
把熔体的结构看作与晶体接近更有实际意义。
Fundamentals of Materials Science
4.1.2 硅酸盐熔体结构－聚合物理论
硅酸盐熔体与玻璃体结构很相似，都存在近程有序区域。
基本结构单元－ [SiO4] 四面体 键性：具高键能、方向性、低配位等的特点。
基本结构单元在熔体中存在状态－聚合体 基本结构单元在熔体中组成形状不规则、大
u
n A1e kT u A2e kT
u
A3e kT lg
AB T
当Δu不随温度
Fundamentals of变Ma化teria时ls Science
硅酸盐熔体中， 活化能不仅与熔体的 组成有关，还与熔体 中[SiO4]的聚合度有 关。温度较高时，以 低聚物为主，较低时， 以高聚物为主。因此， 在高温或低温区，聚 合度变化不大时，可 近似看成直线关系。
第3-4章 建筑结构材料的力学性能与设计原则
七,设计表达式——正常使用极限
S≤C
式中:C——结构或构件达到正常使用极限要求的限值 裂缝—表5.2.5(P111),挠度—表5.2.6(P113)
1,裂缝验算——取荷载效应的标准组合
S=Sk S=Sq
S k = S Gk + S Q1k + ∑ψ ci S Qik
i =2
n
2,挠度验算——取荷载效应的准永久组合
第三章 建筑结构材料的力学性能
3.1 材料的弹性,塑性和延性 一,弹性 弹性——材料受力后,当外力移去时,应力 弹性 和应变都可以完全恢复为零的特性. 二,塑性 塑性——材料受力后,即使外力移去,应变 塑性 也不能完全恢复为零的特性,即有残余应变. 延性——材料超过弹性极限后直至破坏过程 三,延性 延性 中的变形能力良好的性能. 四,脆性 脆性——材料破坏前变形能力差的性能. 脆性
�
定义,表现
2,正常使用 极限状态
定义,表现
4.2.3 建筑结构的设计状况
1,持久状况:如正常使用 2,短暂状况:如施工堆载 3,偶然状况:如爆炸
4.2.4 结构设计原理与方法
一,结构的可靠度 建筑结构在 规定的时间内? ←设计基准期,通常为50年 规定的条件下? ←正常设计,正常施工,正常使用 完成预定功能? ←安全性,适用性,耐久性, 的概率.
4.2.1 结构的功能要求 1,安全性——安全等级,表4.2.1 2,适用性——裂缝,挠度 3,耐久性——设计基准期 4,稳定性:整体稳定,局部稳定
4.2.2 结构的极限 极限状态 极限
一,定义:
由可靠向失效转变的临界状态. 是结构或其构件能够满足前述某一功能要 求的临界状态.
二,分类:P43-44 1,承载能力 极限状态
第四章第三节 群落的结构
比较下列各组物种组成的多少？
平原
< 山地 草地 < 林地
远离大陆的岛屿
< 大陆附近的岛屿 群落间的过渡地带 > 非过渡地带
两个或多个群落间过渡地带，即群落交错 区，如海陆交界的潮间带、河口湾，森林与 草地或农田交界的地带，生物的种类和数量 常比相邻群落中多，这种现象称为边缘效应。
二、种间关系
1、如何解释资料1中的实验结果？
2007年4月11日
群落的概念
同一时间内聚集在一定区域中 各种生物种群的集合。
全部的生物：生产者、消费者、分解者。
例：一个池塘中的鱼类是一个种群，还 是一个群落，或都不是？ 都不是
例1、农贸市场上有新鲜的白菜，大蒜，活鸡，鱼， 以及附着在上面的细菌，真菌等微生物，它们共同 构成一个（D ） A.种群 B.群落 C.生态系统 D.以上都不是 例2、下列实例中属于群落的是（ C ） A.一片草地里的全部跳蝻和蝗虫 B.一棵枯树和其上的苔藓、真菌、昆虫、蜗牛 C.一个池塘中的藻类、鱼类、真菌、昆虫、蜗牛等 所有生物 D.海洋中全部的鱼
生物B
生 物 数 量
生物A
时间 一方占优势，另一方处于劣势甚至灭亡
相互抑制
3、寄生
一种生物（寄生者）寄生于另一种生物（寄主）的体 内或体表，摄取寄主的养分以维持生活。 例如： 蛔虫、绦虫、血吸虫等寄生在其它动物的体内； 虱和蚤寄生在其它动物的体表；菟丝子寄生在豆科植物 上；噬菌体寄生在细菌内部。
寄主 寄生者
5.在森林群落中，乔木、灌木、草本植物三类绿色 植物在空间位置配备上形成了有序的组合，从而 使它们能（ D ） A.有效避免竞争 B.合理利用环境资源 C.提高群落的光合产量 D.以上都正确 6. 关于生物群落的结构，以下不正确的是（ C ） A．在垂直方向，群落具有明显的分层现象 B．动物在群落中的垂直分布依赖于植物 C．动物群落中没有水平结构 D．在水平方向上，不同地段的生物种类分布有差异
高中新教材人教版物理课件 必修第一册 第四章 运动和力的关系 3-牛顿第二定律
(3)求合力F或加速度a。
(4)根据F=ma列方程求解。
？
【变式训练2】 小孩从滑梯上滑下的运动可看作匀加速直
线运动。第一次小孩单独从滑梯上滑下,加速度为a1。第二
次小孩抱上一只小狗后再从滑梯上滑下(小狗不与滑梯接触),
加速度为a2。则(
)
A.a1=a2
B.a1<a2
C.a1>a2
D.无法判断
牛顿第二定律F=ma知,使质量是1 kg的物体产生1 m/s2的加
速度的力是1 N,所以选项B错误;牛顿第二定律表述的是某一
时刻合力与加速度的对应关系,它既表明F、m、a三者在数
值上的对应关系,同时也表明合力的方向与加速度的方向是
一致的,即矢量对应关系,但合力方向与速度方向不一定相同,
所以选项D错误;
【思考讨论】
1.判断下列说法的正误。
(1)由F=ma可知,物体所受的合力与物体的质量成正比,与物
体的加速度成反比。(
)
(2)公式F=ma中,各量的单位可以任意选取。(
)
(3)物体加速度的大小由物体的质量和物体所受合力的大小
决定,与物体的速度大小无关。(
)
(4)物体加速度的方向只由它所受合力的方向决定,与速度
的质量。
？
合作探究·释疑解惑
？
知识点一 牛顿第二定律的理解
问题引领
如图所示,小强自己拉车子时,无论怎么用力也难以拉动,最
后在小红的帮助下,他们才将车子拉着前进。
(1)根据牛顿第二定律,有力作用就产
生加速度,为什么小强用力拉车时车子
不动呢?小强的拉力不产生加速度吗?
(2)小强和小红一起用力的瞬间,车子是否马上获得加速度?
第四章经济结构 3.工业是国民经济的主导
二、工业是国民经济的主导重点：工业是国民经济的主导；难点：工业是国民经济的主导；素质要求：1、知识方面：⑴从内涵和外延两方面掌握工业概念；⑵运用事实材料，说明工业在国民经济中的主导作用；2、能力方面⑴通过阅读培养学生的阅读归纳能力；⑵通过参观访问培养学生的社会实践能力；⑶通过分析农业和工业的内在联系，正确认识工业的主导作用，培养学生全面观察和分析问题的能力。
3、思想觉悟方面⑴让学生正确认识我国工业所取得的辉煌成就，加深学生对劳动人民和社会主义祖国的热爱，体会社会主义制度的优越性；⑵让学生在正确认识工业在国民经济中的主导作用的基础上，提高投身于社会主义现代化建设的自觉性和热情。
复习提问导入新课工业是现代劳动手段（其中首先是生产工具）的唯一生产部门。
工业为国民经济各部门提供先进的生产工具和现代化的技术装备，同时还供应能源和原材料。
工业还为人民生活提供消费品，为国家建设积累资金。
可见，工业也是我国重要的产业部门之一，而且在在国民经济中起主导作用，它的发展状况如何对国民经济有着举足轻重的作用。
那么，什么是工业？工业内部包含哪些行业和门类？建国后我国工业有了哪些发展？取得了哪些成就？工业在国民经济中的地位和作用是怎样的？下面就给同学们介绍我国三大产业中的第二产业——工业。
讲授新课1.工业是国民经济的主导1)工业的产生工业不是人类社会一产生就有的，它是伴随着社会生产力的发展，从农业中分离出来并逐渐发展起来的。
工业最初是以手工业的形式存在的，资本主义社会确立以后，才逐渐发展为机器大工业形式。
我们通常所说的工业，一般是指机器大工业，它是在瓦特发明蒸汽机后逐步建立的。
此时，工业才真正成为一个完全独立的社会物质生产部门。
2)什么是工业工业包括采掘工业和加工制造业。
采掘工业是以原始的自然物质资源为劳动对象进行开采的工业，如采矿、采煤、采油、代木等。
采掘工业提供的是初级产品，进行初级产品的生产是为了从自然界获取物质实体，作为下一个阶段生产的劳动对象。
第3课时 原子结构与元素的性质
根据对碱金属和卤素两族元素原子结构与元素性质关系的探究,请归纳出同主族元素的性 质与原子结构的关系。 【答案】同主族元素最外层电子数相等,元素的化学性质相似;同主族元素从上到下原子核外 电子层数依次增加,原子半径逐渐增大,失电子能力逐渐增强,得电子能力逐渐减弱,所以金属性 逐渐增强,非金属性逐渐减弱。
(5)氯气与NaOH溶液反应的离子方程式: Cl2+2OH-
Cl-+ClO-+H2O。
任务1：碱金属元素原子结构与性质关系的探究
人们常说,原子结构决定元素性质。元素周期表中最外层电子数相同的原子按电子层 数递增的顺序从上到下排成一列。结合钠的有关性质,你能预测出其他碱金属元素的 性质吗?它们的性质与钠的性质有何异同?
活动1 利用原子结构和元素周期表所学知识填写表中的信息,思考和讨论下列问题。
元素 名称
锂 钠
元素 符号
核电 荷数
原子结构 示意图
最外层 电子数
电子 层数
原子半径 (nm) 0.152 0.186
钾
0.227
铷
0.248
铯
0.265
元素 名称 锂 钠
钾
元素 符号
Li Na
K
核电 荷数
3 11
19
铷
2.第119号未知元素,有人称为“类钫”。根据元素周期表的结构及元素性质的变化趋势判 断,下列有关“类钫”的说法中错误的是( A )。 A.单质有较高的熔点 B.“类钫”在自然界中没有单质,在化合物中呈+1价 C.“类钫”具有放射性 D.“类钫”单质的密度大于1 g·cm-3
【解析】 第119号元素在周期表中位于第八周期第ⅠA族,所以性质与钫相似,具有“软、轻、 低(熔、沸点)”的特点,A项错误,B项正确;第84号元素Po及其后面的元素都是放射性元素,C项 正确;碱金属虽然都是轻金属,但碱金属元素的单质从上到下密度呈增大趋势(密度:Na>K),Li、 Na、K的密度比水小,Rb、Cs、Fr的密度比水大,D项正确。
高分子物理课后答案
高分子物理课后答案第一章：高分子链的结构一、根据化学组成不同，高分子可分为哪几类？（1、分子主链全部由碳原子以共价键相连接的碳链高分子2、分子主链除含碳外，还有氧、氮、硫等两种或两种以上的原子以共价键相连接的杂链高分子3、主链中含有硅、硼、磷、铝、钛、砷、锑等元素的高分子称为元素高分子4、分子主链不含碳，且没有有机取代基）二、什么是构型，不同构型分别影响分子的什么性能？（构型是指分子中由化学键所固定的原子在空间的几何构型；1、旋光异构影响旋光性2、几何异构影响弹性 3、键接异构对化学性能有很大影响）三、什么是构造，分子构造对高分子的性能有什么影响？（分子构造是指聚合物分子的各种形状，线性聚合物分子间没有化学键结构，可以在适当溶剂中溶解，加热时可以熔融，易于加工成型。
支化聚合物的化学性质与线形聚合物相似，但其物理机械性能、加工流动性能等受支化的影响显著。
树枝链聚合物的物理化学性能独特，其溶液黏度随分子量增加出现极大值。
）四、二元共聚物可分为哪几种类型？（嵌段共聚物、接枝共聚物、交替共聚物、统计共聚物）五、什么是构象？什么是链段？分子结构对旋转位垒有什么影响？（构象表示原子基团围绕单元链内旋转而产生的空间排布。
把若干个链组成的一段链作为一个独立运动的单元，称为链段。
位垒：1、取代基的基团越多，位垒越大2、如果分子中存在着双键或三键，则邻近双键或三键的单键的内旋转位垒有较大下降。
）六、什么是平衡态柔性？什么是动态柔性？影响高分子链柔性的因素有哪些？（平衡态柔性是指热力学平衡条件下的柔性，取决于反式与旁式构象之间的能量差。
动态柔性是指外界条件影响下从一种平衡态构象向另一种平衡态构象转变的难易程度，转变速度取决于位能曲线上反式与旁式构象之间转变位垒与外场作用能之间的联系。
影响因素：一、分子结构：1、主链结构2、取代基3、支化交联4、分子链的长链二、外界因素：温度、外力、溶剂）七、自由连接链？自由旋转链？等效自由连接链？等效自由旋转链？蠕虫状链？（自由连接链：即键长l 固定，键角⊙不固定，内旋转自由的理想化模型。
第四五章聚丙烯腈纤维(腈纶)的生产、结构和性能
Tg2 140~150℃ 中侧序度区
结构比低侧序 度区紧密， 柔性更低
“熔点”Tm 327℃
高侧序度(蕴晶)
准晶体的熔融
（2）三元共聚物的热转变点
Tg2向Tg1靠拢甚至Tg1消失 三个阶段：
80~90℃ → 170℃
低侧序度区大分子链段运动 模量急剧降低 热塑性很大
200→ 300℃
第四章 聚丙烯腈纤维（腈纶）的生产、结构和性能
腈纶特点：
多元共聚 具有热弹性 耐晒 耐霉腐 耐虫蛀
…
腈纶产品：
长丝：很少 短纤：棉型、毛型 膨体纱
腈纶衍生产品：
人造毛皮 碳纤维
…
第一节 聚丙烯腈纤维的基本组成物质和生产
聚丙烯腈均聚物（奥纶）
单体：丙烯腈 缺点：大分子间作用力强，缺少吸湿基团
蒸发水分，消除微孔和裂缝，使结构密实
• 热定形：提高蕴晶完整性
– 毛型：松弛热定形
– 棉型：张力热定形
干法纺丝
第二节 聚丙烯腈纤维的形态结构和超分子结构
一、聚丙烯腈纤维的形态结构
纺丝方法 截面
纵向
湿法纺丝 圆形
粗糙
干法纺丝 花生果形 似树皮状
备注 有气孔
二、聚丙烯腈纤维的超分子结构
（一）聚丙烯腈纤维超分子结构的特点
与羊毛相比
强度较大
2.影响应力-应变曲线的因素
纤维结构
单体组成（均聚物和共聚物、第二第三单体的成分） 生产条件（抽伸、热定形）
温度
温度越高，模量越低、强度越低、延伸度越大 温度对腈纶的应力应变曲线的影响比对锦纶和涤纶的都 大
湿度
强度、模量稍有下降
温湿度共同作用
强度、模量明显下降 很易拉伸和变形
第四章 第一节 第3课时 原子结构与元素的性质 【新人教版 高中化学必修一】
第3课时原子结构与元素的性质[核心素养发展目标] 1.知道碱金属元素、卤族元素的结构和性质，能从原子结构角度解释同主族元素性质的递变规律，形成“结构决定性质”的观念，强化“宏观辨识与微观探析”的学科核心素养。
2.能设计实验方案，探究同主族元素性质的递变性，提升“科学探究与创新意识”的学科核心素养。
一、元素化学性质与原子最外层电子数的关系原子最外层电子数特点得失电子情况化学性质稀有气体元素都为8(氦为2) 不易得失稳定金属元素一般少于4 易失去不稳定非金属元素多于4 易得到不稳定原子的最外层电子数决定原子的化学性质。
1．下列结构示意图表示的原子中：A. B. C. D.(1)易变为阳离子的是____________(填字母，下同)。
(2)易变为阴离子的是__________。
(3)易与氯气化合组成XY2型化合物的是________。
答案(1)CD(2)A(3)D2．已知某元素的原子结构示意图如图所示：(1)该元素在周期表中的位置：______________。
(2)预测该元素的单质在化学反应中容易________电子，常表现为____价。
答案(1)第五周期ⅦA族(2)得到1个－1二、碱金属元素1．碱金属元素的原子结构元素名称 锂 钠 钾 铷 铯元素符号 Li Na K Rb Cs核电荷数 3 11 19 37 55原子结构 示意图原子半径/nm 0.1520.1860.2270.2480.265相同点 最外层均有1个电子，均有较强还原性递变性从Li 到Cs 随核电荷数的增加，电子层数增多，原子半径增大2.碱金属单质的化学性质 (1)钠、钾与氧气反应①实验现象：都能在空气中燃烧，钠产生黄色火焰，钾产生紫色火焰，钾燃烧更剧烈。
②反应的化学方程式：2Na ＋O 2=====△Na 2O 2、K ＋O 2=====△KO 2。
③实验结论：金属的活泼性：K ＞Na 。
(2)钠、钾与水反应①实验现象：相同点：金属浮在水面上；金属熔成闪亮的小球；小球四处游动；发出嘶嘶的响声；反应后的溶液呈红色。
高分子物理
4. 发 展 期
• 80年代 导电高分子加工及应用大发展 80年代
液晶显示器商品化 压电高分子用于传感器 分离膜技术进步 人工器官临床应用 铁电液晶空间光调制器 C60的发现，具有超导性，非线性光学效应 的发现，具有超导性，
4. 发 展 期
• 新动向：1.向生命现象靠拢 2.更加精密化 新动向：1.向生命现象靠拢 2.更加精密化 • 我国1965年用人工合成的方法制成结晶牛胰岛素， 我国1965年用人工合成的方法制成结晶牛胰岛素 年用人工合成的方法制成结晶牛胰岛素， •
二. 高分子物理的内容
• 结构、性能、并通过分子运动 结构、性能、
的规律，把微观的分子结构与 的规律， 宏观的物理性质联系起来
1．高分子的结构
高分子的结构包括单个分子 高分子的结构包括单个分子的结 单个分子的结 构和聚集态的结构。 聚集态的结构 构和聚集态的结构。 结构是对材料的性能有着决定性 结构是对材料的性能有着决定性 影响的因素。 影响的因素。
这是世界上出现的第一个人工合成的蛋白质 高分子已不仅用作以力学特性为主的结构材料， 高分子已不仅用作以力学特性为主的结构材料，而 且试图用作各种功能材料。研究高分子对电、 且试图用作各种功能材料。研究高分子对电、光、 化学变化等各种刺激的响应， 热、化学变化等各种刺激的响应，以及开拓合成具 备这些特性而结构奇妙的高分子的特殊反应也很热 这样， 门。这样，高分子科学始终保持着年轻的活力
2．高分子材料的性能
• •
高分子材料的性能主要是粘弹性 高分子材料的性能主要是粘弹性， 主要是粘弹性， 这是高分子材料最可贵之处， 这是高分子材料最可贵之处，也是 为低分子材料所缺乏的性能。 为低分子材料所缺乏的性能。 还包括力学性能，热性能， 还包括力学性能，热性能，电学性 光学性能，声学性能， 能，光学性能，声学性能，磁学性 表面性能等等。 能，表面性能等等。
第4章习题及答案_无机材料科学基础
第四章非晶态结构与性质4-1名词解释熔体与玻璃体分化（解聚）与缩聚网络形成体网络中间体网络改变体桥与非桥氧硼反常现象单键强度晶子学说与无规则网络学说4-2试简述硅酸盐熔体聚合物结构形成的过程和结构特点。
4-3试用实验方法鉴别晶体SiO2、SiO2玻璃、硅胶和SiO2熔体。
它们的结构有什么不同？4-4 试述石英晶体、石英熔体、Na2O·2SiO2熔体结构和性质上的区别。
4-5影响熔体粘度的因素有哪些？试分析一价碱金属氧化物降低硅酸盐熔体粘度的原因。
4-6熔体粘度在727℃时是107Pa·s，在1156℃时是103 Pa·s，在什么温度下它是106 Pa·s？（用lnη＝A＋B/T解之）4-7 SiO2熔体的粘度在1000℃时为1014 Pa·s，在1400℃时为107 Pa·s。
SiO2玻璃粘滞流动的活化能是多少？上述数据为恒压下取得，若在恒容下获得，你认为活化能会改变吗？为什么？4-8一种熔体在1300℃的粘度是310 Pa·s，在800℃是107 Pa·s，在1050℃时其粘度为多少？在此温度下急冷能否形成玻璃？4-9试用logη＝A＋B/（T－T0）方程式，绘出下列两种熔体在1350~500℃间的粘度曲线（logη~1/T）。
两种熔体常数如下：4-10派来克斯（Pyrex）玻璃的粘度在1400℃时是109 Pa·s，在840℃是1013Pa·s。
请回答：（1）粘性流动活化能是多少？（2）为了易于成形，玻璃达到105Pa·s的粘度时约要多高的温度？4-11一种玻璃的工作范围是870℃（η＝106Pa·s）至1300℃（η＝102.5Pa·s），估计它的退火点（η＝1012Pa·s）？4-12一种用于密封照明灯的硼硅酸盐玻璃，它的退火点是544℃，软化点是780℃。
《材料科学基础》作业答案
（4）
对CsCl晶体，晶体结构为简 单立方，晶胞中含有一个 正离子一个负离子，沿体 对角线正负离子相切:
3a 2r 2r
a=0.4018nm
3a 2 (0.167 0.181) 0.696
4 4 3 3 ( r r ) (0.1673 0.1813 ) 3 K 3 0.683 3 3 a 0.4018
材料科学基础
Fundamentals of Material Science
作业题答案
任课教师：付华
绪论
• 1、材料科学主要研究的核心问题是 结构 和 性能 的关系。 • 材料的结构是理解和控制性能的中心环节，结构 的最微细水平是 原子结构 ，第二个水平是 原子 排列方式 ，第三个水平是 显微组织 。 • 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。
螺位错只有切应力而无正应力。 无（无多余半原子面）
都是线缺陷。 位错的运动使扫过区间两边的原子层发生b的相对滑动， 晶体两部分的相对移动量只决定于b的大小和方向。
• 6、位错的基本运动方式有 滑移 和 攀移 。
• 7、 刃位错 可以滑移和攀移， 螺位错 可以 滑移而不攀移，能进行交滑移的位错必然是 螺
位错 。
• 8、位错滑移一般沿着晶体的 密排（面）和 密 排（方向）进行。
• 9、柏氏矢量实际上反应了位错线周围区域 晶格 畸变 的大小和方向。
• 10、两平行同号螺位错间的作用力为 斥力
2\ P89，2－4：
Z
O
X
Y
P89，2－4：
思考！！｛111｝上的特征晶向 （111）与<110><112>的关系
人教版(2019)高中化学必修一第四章第一节 课时3 原子结构与元素性质
人教版（2019）高中化学必修一第四章 第一节原原子子结结构构与与元元素素周周期期表表
活动二：了解碱金属元素的原子结构和性质
【阅读思考】结合前面所学的知识和课本P99的内容，了解碱金属的化学性质，并 填写下表中的内容。
元素名称 元素符号 核电荷数 原子结构示意图 最外层电子数 电子层数
锂
Li
3
1
2
人教版（2019）高中化学必修一第四章 第一节 原子结构与元素周期表
第3课时 原子结构与元素的性质
人教版（2019）高中化学必修一第四章 第一节原原子子结结构构与与元元素素周周期期表表
单元整体知识架构
物质结构 元素周期律
内容 主题
原子结构与元 素周期表
元素周期律
化学键
1、原子结构 核外电子排布； 1、元素性质的递变规律； 1、离子键；
活动三：了解卤族元素的原子结构和性质
【思考】卤族元素位于元素周期表第 ⅦA 族？ 卤族元素是典型的非金属元素，它们在自然界中都是以化合态形式存在（为什么？）
请同学们总结卤素的物理性质。 1、颜色：从上往下逐渐加深。 2、密度：从上往下逐渐增大（Br2反常） 3、熔沸点：从上往下逐渐升高。
人教版（2019）高中化学必修一第四章 第一节原原子子结结构构与与元元素素周周期期表表
1. 初步掌握元素性质与原子结构的关系。
2. 学习碱金属元素和卤素的性质。
人教版（2019）高中化学必修一第四章 第一节原原子子结结构构与与元元素素周周期期表表
活动一：创设情景，导入新课
【导入】元素周期表中有些是金属元素，有些是非金属元素，金属元素原子最外 层电子一般少于4个，在反应中容易失去电子，具有金属性；非金属元素原子最 外层电子数一般多于4个，在反应中一般容易得到电子，具有非金属性。即：结 构决定性质，在研究物质性质时，一般把最外层电子数相同的同族元素放在一起 讨论，总结归纳他们的结构与性质上的相似性和递变性。
新教材高中化学第四章物质结构元素周期律第一节第3课时原子结构与元素的性质检测含解析新人教版必修第一册
第3课时原子结构与元素的性质课后·训练提升合格考过关检验1.下列与碱金属元素有关的比较中不正确的是( )。
A.锂与水反应不如钠与水反应剧烈B.还原性:K>Na,故K可以从NaCl溶液中置换出金属钠C.熔、沸点:Li>Na>KD.碱性:LiOH<NaOH<KOH答案:B解析:锂的金属活动性比钠的金属活动性弱,锂与水反应不如钠剧烈,A项正确。
还原性K>Na>Li,但K不能置换出NaCl溶液中的Na,而是与H2O反应,B项不正确。
碱金属元素从Li 到Cs,熔、沸点逐渐降低,即Li>Na>K>Rb>Cs,C项正确。
从Li到Cs,碱金属元素的金属性逐渐增强,最高价氧化物对应的水化物的碱性依次增强,即碱性LiOH<NaOH<KOH<RbOH<CsOH,D 项正确。
2.下列有关卤素单质的说法正确的是( )。
A.从F2到I2,单质密度逐渐减小B.从F2到I2,单质氧化性增强C.H2与F2不能共存D.碘与铁反应生成FeI3答案:C解析:从F2到I2,单质密度逐渐增大,氧化性逐渐减弱,A、B项错误。
H2与F2混合后在暗处就可以发生剧烈的化合反应并爆炸,故两者不能共存,C项正确。
碘与铁反应生成FeI2,D项错误。
3.下列预测某些碱金属元素及其化合物性质的结论错误的是( )。
选项已知某些碱金属元素及其单质的性质预测某些碱金属元素及其单质的性质A锂、钠、钾三种元素在自然界中都以化合态存在铷元素和铯元素在自然界中都以化合态存在答案:D解析:A项,锂、钠、钾三种元素在自然界中都以化合态存在,原因是它们的单质都很活泼,易与氧等结合为化合物,铷和铯的单质更活泼,故该预测结论正确。
B项,钾单质与空气中的氧气反应比钠单质更剧烈,原因是钾单质比钠单质活泼性强,铷单质和铯单质比钾单质更活泼,故该预测结论正确。
C项,钾单质与水反应比钠单质更剧烈,原因是钾单质比钠单质活泼性强,铷单质和铯单质比钾单质更活泼,故该预测结论正确。
第四章结构和性能的关系-3
流 I 成正比，即：
QAB AB I
AB 称为材料 A 和材料 B 的 相对 Peltier 系数。通常规定： 电流由 A 流向 B 时有热吸收 时为正，反之为负。
一个经典的实验：热电制冷
将金属铋 (Bi) 和金属锑 (Sb) 组成一个回路， 在一个接头处滴上一滴水，然后通以正向电流，一 段时间后发现水滴结成了冰；这时改变一下电流的 方向，不一会儿冰又熔化为水了。
Y. Xie, et al. J. Am. Chemቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ Soc. 2012, 134, 7971
最后来看看固体材料的熔点
在一个大气压下，固体熔化为液态时的温度称 为该晶体的熔点
固体材料中只有晶体才有确定的熔点，非晶态 物质随着温度的升高逐渐软化，并无确定的熔 点
晶体的熔化是与晶格热振动随温度升高而加剧 导致的
在温度差 T 不大的情况下，Seeback 电势差 EAB 与 温度差成线性关系
E AB S AB T
其中 SAB 称为材料 A 和材料 B 的相对 Seebeck 系数。
通常规定：在热端的电流由 A 流向 B 时， SAB 为正，此时 EAB 也为正。反之则为负
Seeback 效应原理的一个直接应用就是热 电偶。
加致密的少数几种材料之一。
-锂霞石具有类石英结构，铝离子取
代硅离子，而锂离子则占据了 c 轴沟 道上的四面体 (4 配位) 或八面体空隙 (6 配位)。随着温度的升高，6 配位的 锂离子数量增多，使得单胞体积减小。
材料的体膨胀系数近似等于线膨胀系数之和
根据体膨胀系数的定义，可以得到
VT V0 (1 V T )
9
无机陶瓷或其它绝缘材料热导率较低。
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反铁磁性（antiferromagnetism）
在外磁场作用下，相邻磁矩反向排列。 Mn、Cr
铁氧体磁性（ferrimagnetism）
不同的磁矩反平行排列时，在一个方向呈现出净磁矩。 代表：磁铁矿Fe3O4
铁磁性
反铁磁性
铁氧体磁性
39
反铁磁性（MnO）
40
4.9.3 磁畴和磁化曲线
在温度差 T 不大的情况下，Seeback 电势差 EAB 与 温度差成线性关系
EAB SABT
其中 SAB 称为材料 A 和材料 B 的相对 Seebeck 系数。
通常规定：在热端的电流由 A 流向 B 时， SAB 为正，此时 EAB 也为正。反之则为负
Seeback 效应原理的一个直接应用就是热 电偶。
高分子材料热导率很低
热传导是靠分子链节及链段运动的传递，其对能量传递的效果较差。
9
Examples
10
热传导是借助于电子波和晶格波进行的
晶格波对热导率的贡献在所有固体材料中都 存在；电子波对热导率的贡献在金属中尤为 显著，在绝缘材料中一般可以忽略不计
金属中含有大量的自由电子，因此电子对热 导率的贡献远远超过了晶格对热导率的贡献
Curie temperature
32
压电性 Piezoelectricity
外力 → 极化 → 电场
(4) Piezoelectricity
33
(4) Piezoelectricity
（a）施加一定电压
（b）施加压力，产生反向电压，导致两端电压下降
（c）施加较大电压，材料产生变形
常用的压电陶瓷：BaTiO3 、PbTiO3、PbZrO3 、 NH4H2PO4
假设材料为各向同性的立方体，则可以得到
VT比较lT上3 下l0两3 (1式即L可T得)到3 ：V0 V(1=3LLT )3
由于 L 很小， L 的高次项可以忽略，因此
VT V0 (1 3LT )
如果考虑各向异性晶体，则有
V = a + b + c
-LiAlSiO4 (锂霞石)：a = b = 7.8 106/K； c = 17.5 106/K。相应地， V = 1.9
晶体的熔点与质点间结合力的性质和大小有关
本节要点
几个基本概念：热容、热膨胀系数、热 导率、熔点
热电效应：Seeback 效应和 Peltier 效应
4.8 铁电性与压电性
铁电性——材料在除去外电场后仍保持部分极化状态
(3) Ferroelectricity
铁电滞后现象
31
居里温度Tc
属和合金有数量级的提高，从而掀起了全世界范围 研究热电效应的狂热
什么材料可望成为有价值的热电材料？
先看一个简单的理论计算结果
这意味着中等掺杂的半导体将具有 较高的品质因子。
电阻率 (电导率) 随载流子浓度的增大而 减小 (增大)，这是很难改变的。
热导率
S 2T
ZT
因为一般的材料 L 值都比较大，材料的 注热意电到品热质导因率子由也电就子很难e提和高晶。格如何L 两降部低分晶 构格成对，热载导流率子的浓贡度献的，变就化成对为开e发影高响品较质大热， 但电对材料L的的关影键响所很在小。。
热电效应 II：Peltier 效应
Seebeck 效应发现后不久，Peltier 发现了其逆效应： 当两种金属通过两个接点组成一个回路并通以电流 时，会使得一个接头发热而另一个接头制冷。
由 Peltier 效应而产生的热 QAB 称为 Peltier 热，其数 值大小取决于两种材料的性质，同时也与通过的电
CaTiO3：钙钛矿结构在高温时属于立方晶系， 在降温阶段通过某个特定温度时将产生结构 的畸变而使晶格的对称性下降。
随着温度的升高，某些晶体在特定的晶向上 会发生收缩，即表现出负的热膨胀系数值
-LiAlSiO4 (锂霞石)：a = b = 7.8 106/K； c = 17.5 106/K。这是受热时反而变得更
4.7.3 热传导
当固体材料一端的温度比另一端高时，热量会从 热端自动地传向冷端。这一现象称为热传导。
假如固体材料垂直于 x 轴方向的截面积为 S，材 料沿 x 轴方向的温度变化率为 dT/dx，在 t 时间 内沿 x 轴正方向传过 S 截面的热量为 Q，则对 于各向同性材料，在稳定传热状态下具有如下的 关系式
磁畴——自旋磁矩在一个个微小区域内“自发地”整 齐排列起 来而形成的磁化小区域。
磁畴 Magnetic Domain
流 I 成正比，即：
QAB ABI
AB 称为材料 A 和材料 B 的 相对 Peltier 系数。通常规定： 电流由 A 流向 B 时有热吸收 时为正，反之为负。
一个经典的实验：热电制冷
将金属铋 (Bi) 和金属锑 (Sb) 组成一个回路， 在一个接头处滴上一滴水，然后通以正向电流，一 段时间后发现水滴结成了冰；这时改变一下电流的 方向，不一会儿冰又熔化为水了。
加致密的少数几种材料之一。
-锂霞石具有类石英结构，铝离子取
代硅离子，而锂离子则占据了 c 轴沟 道上的四面体 (4 配位) 或八面体空隙 (6 配位)。随着温度的升高，6 配位的 锂离子数量增多，使得单胞体积减小。
材料的体膨胀系数近似等于线膨胀系数之和
根据体膨胀系数的定义，可以得到
VT V0 (1VT )
高温 (800 ~ 1000 K) 发电使用的 SiGe 合金
AgBi0.5Sb0.5Se2 solid-solutioned nanoplates (a−c) and AgBi0.5Sb0.5Se2 solid-solutioned homojunction nanoplates (d−f)
绝大多数高分子材料
顺磁性（paramagnetism）
m >0
含有非零角动量原子（例如过渡金属）的材料。
mT-1（居里定理）
一些非过渡金属（例如Al）。
m与T无关
37
铁磁性（ferromagnetism）
在不太强的磁场中，就可以磁化到饱和状态 。 铁磁居里温度
ferromagnetic Curie temperature
下满足 Wiedeman-Franz 定律：
/ T = 2.44 108 V2/K2
理论上，电子波对热导率的贡献在所有材 料中都存在，只是贡献大小不同。因此可以预 期，在形成热流时发生了电子波的定向传播， 而后者无疑会导致电势差的出现。这就是所谓 的热电效应。
4.7.4 热电效应 I：Seebeck 效应
除金属以外的其它材料，热导率主要取决于 晶格波的平均自由程。
一些需要考虑材料热导率的应用场合
集成电路的基板
Al2O3, AlN, Si3N4
切削刀具
合金、金属陶瓷、碳化物
宇宙飞船的外壳 (热屏蔽材料)
石墨、氮化硼
发动机
隔热陶瓷材料
金属材料热导率与电导率的关系
金属的电导率 和热导率 都是由自由电子浓 度决定的，因此 与 应该成正比关系。一般情况
1823 年 Seebeck 发现：在具有温度梯度的样品两 端会形成电势差。
形成电势差的原因在于：热流形成的同时由于电子 的运动而形成了电流。
两种不同的金属形成一个回路时有两个接头。如 果两个接头的温度不同，则回路中将形成电流。 这就是所谓的热电效应
上述回路中两个接头之间形成的电势差称为 Seeback 电势差。这个电势差与材料有关，也与温 度差有关。
34
4.9 磁性
4.9.1 磁性基本概念
H0=0.4nI/l
Hm：磁化强度 magnetization
m：磁化率
magnetic susceptibility
35
磁性的来源——磁偶极子
The spin of the electron produces a magnetic field with a direction dependent on the quantum number ms
无机陶瓷或其它绝缘材料热导率较低。
热传导依赖于晶格振动（声子）的转播。 高温处的晶格振动较剧烈，再加上电子运动的贡献增加，其热导率
随温度升高而增大。
半导体材料的热传导：
电子与声子的共同贡献 低温时，声子是热能传导的主要载体。 较高温度下电子能激发进入导带，所以导热性显著增大。
ZT
提高品质因子要求：增大 S 和 ，同时降低。
也就是说，热电材料应该是良好的导电体，同时又 是不良导热体。
前面提到：金属材料的 T/ 是一个常数，因此纯金
属一般很难成为好的热电材料 因此在 20 世纪 50 年代以前，对热电效应的研究仅
仅是出于学术上的兴趣 20 世纪 50 年代初发现掺杂半导体的热电效应比金
106/K。即受热时材料的体积是收缩的。
低膨胀或零膨胀材料是目前材料研究中的一个 比较重要的方向 (着重在气孔和晶界上做文章)。
材料研究中遇到的几个与热膨胀有关的问题
多晶材料的各向异性热膨胀导致的晶界应力 复合材料中基体与增强相之间的热匹配 集成电路中电子元器件与基板间的热匹配 日用陶瓷制品表面釉层与坯体间的热匹配
低晶格热导材料的一般特点 晶胞中含有较多的原子数 具有较大的平均配位数 原子平均质量较大
近年来，热电材料这一古老的课题又开始受到了普 遍的重视，主要是因为以下三个因素
环境问题
压缩机型制冷机大多使用了氟利昂，会造成大气 臭氧层的破坏。采用热电效应制冷可以保护环境
能源问题
电厂、汽车等放出的废热和废气一方面污染环境， 另一方面浪费能源，采用热电效应直接发电，可 以变废为宝，发展绿色能源