材料化学课后题答案第一章
工程材料学课后习题答案
第一章钢的合金化基础1、合金钢是如何分类的?1) 按合金元素分类:低合金钢,含有合金元素总量低于5%;中合金钢,含有合金元素总量为5%-10%;中高合金钢,含有合金元素总量高于10%。
2) 按冶金质量S、P含量分:普通钢,P≤0.04%,S≤0.05%;优质钢,P、S均≤0.03%;高级优质钢,P、S均≤0.025%。
3) 按用途分类:结构钢、工具钢、特种钢2、奥氏体稳定化,铁素体稳定化的元素有哪些?奥氏体稳定化元素, 主要是Ni、Mn、Co、C、N、Cu等铁素体稳定化元素, 主要有Cr、Mo、W、V、Ti、Al、Si、B、Nb、Zr等3、钢中碳化物形成元素有哪些(强-弱),其形成碳化物的规律如何?1) 碳化物形成元素:Ti、Zr、Nb、V、Mo、W、Cr、Mn、Fe等(按形成的碳化物的稳定性程度由强到弱的次序排列) ,在钢中一部分固溶于基体相中,一部分形成合金渗碳体, 含量高时可形成新的合金碳化物。
2) 形成碳化物的规律a) 合金渗碳体—— Mn与碳的亲和力小,大部分溶入α-Fe或γ-Fe中,少部分溶入Fe3C中,置换Fe3C中的Fe而形成合金渗碳体(Mn,Fe)3C; Mo、W、Cr少量时,也形成合金渗碳体b) 合金碳化物——Mo、W 、Cr含量高时,形成M6C(Fe2Mo4C Fe4Mo2C),M23C6(Fe21W2C6 Fe2W21C6)合金碳化物c) 特殊碳化物——Ti 、V 等与碳亲和力较强时i. 当rc/rMe<0.59时,碳的直径小于间隙,不改变原金属点阵结构,形成简单点阵碳化物(间隙相)MC、M2C。
ii. 当rc/rMe>0.59时,碳的直径大于间隙,原金属点阵变形,形成复杂点阵碳化物。
★4、钢的四种强化机制如何?实际提高钢强度的最有效方法是什么?1) 固溶强化:溶质溶入基体中形成固溶体能够强化金属;2) 晶界强化:晶格畸变产生应力场对位错运动起到阻碍达到强化,晶格越细,晶界越细,阻碍位错运动作用越大,从而提高强度;3) 第二相强化:有沉淀强化和弥散强化,沉淀强化着眼于位错运动切过第二相粒子;弥散强化着眼于位错运动绕过第二相粒子;4) 位错强化:位错密度越高则位错运动越容易发生相互交割形成割阶,引起位错缠结,因此造成位错运动困难,从而提高了钢强度。
半导体材料1-2章硅、锗的化学制备 区熔提纯课后答案
第一章硅、锗的化学制备㈠比较三氯氢硅氢还原法和硅烷法制备高纯硅的优缺点?答:1.S i HCl3氢还原法:优点: 产量大、质量高、成本低,由于S i HCl3中有一个S i-H键,活泼易分解,沸点低,容易制备、提纯和还原。
缺点:B、P杂质较难去除(基硼、基磷量),这是影响硅电学性能的主要杂质。
2.硅烷法:优点: 杂质含量小;无设备腐蚀;不使用还原剂;便于生长外延层。
缺点: 制备过程的安全性要求高。
㈡制得的高纯多晶硅的纯度:残留的B、P含量表示(基硼、基磷量)。
㈢*精馏提纯:利用混合液中各组分的沸点不同来达到分离各组分的目的。
第二章、区熔提纯1.以二元相图为例说明什么是分凝现象?平衡分凝系数?有效分凝系数?答:如图是一个二元相图,在一个系统中,当系统的温度为T0时,系统中有固相和液相。
由图中可知,固相中杂志含量Cs<C L(液相中杂志成分)。
1、这种含有杂志的晶态物质熔化后再结晶时,杂志在结晶的固体和未结晶的液体中浓度不同的现象叫做*分凝现象。
2、在一定温度下,平衡状态时,杂质在固液两相中浓度的比值K0=C S/C L叫作平衡分凝系数。
3、为了描述界面处薄层中杂质浓度偏离对固相中的杂质浓度的影响,把固相杂质浓度C S与熔体内部的杂质浓度C L0的比值定义为*有效分凝系数。
K eff=C S/C L02.推导BPS公式,说明各个物理量的含义并讨论影响分凝系数的因素。
答:*BPS公式推导:书P21~P23式中:K0为平衡分凝系数;K eff为有效分凝系数;f为固液相面的的移动速度;δ为扩散层厚度;D为扩散系数。
影响分凝系数的因素:①当f 远大于D/δ时, fD/δ→+∞,exp(-fD/δ) →0,Keff→1,即固液中杂质浓度差不多.分凝效果不明显。
②当f 远小于D/δ时, fD/δ→0,exp(-fD/δ) →1,Keff→K0,分凝效果明显。
③扩散层厚度和扩散系数,D/δ越小,分凝结果越差。
金属材料学第二版戴起勋第一章课后题标准答案
第一章1.为什么说钢中的S、P杂质元素在一般情况下总是有害的?答:S、P会导致钢的热脆和冷脆,并且容易在晶界偏聚,导致合金钢的第二类高温回火脆性,高温蠕变时的晶界脆断。
S能形成FeS,其熔点为989℃,钢件在大于1000℃的热加工温度时FeS会熔化,所以易产生热脆;P能形成Fe3P,性质硬而脆,在冷加工时产生应力集中,易产生裂纹而形成冷脆。
2.钢中的碳化物按点阵结构分为哪两大类?各有什么特点?答:简单点阵结构和复杂点阵结构简单点阵结构的特点:硬度较高、熔点较高、稳定性较好;复杂点阵结构的特点:硬度较低、熔点较低、稳定性较差。
3.简述合金钢中碳化物形成规律。
答:①当rC/r M>0.59时,形成复杂点阵结构;当rC/r M<0.59时,形成简单点阵结构;②相似者相溶:完全互溶:原子尺寸、电化学因素均相似;有限溶解:一般K都能溶解其它元素,形成复合碳化物。
③NM/N C比值决定了碳化物类型④碳化物稳定性越好,溶解越难,析出难越,聚集长大也越难;⑤强碳化物形成元素优先与碳结合形成碳化物。
4.合金元素对Fe-C相图的S、E点有什么影响?这种影响意味着什么?答:A形成元素均使S、E点向_____移动,F形成元素使S、E点向_____移动。
S点左移意味着_____减小,E点左移意味着出现_______降低。
(左下方;左上方)(共析碳量;莱氏体的C量)5.试述钢在退火态、淬火态及淬火-回火态下,不同合金元素的分布状况。
答:退火态:非碳化物形成元素绝大多数固溶于基体中,而碳化物形成元素视C和本身量多少而定。
优先形成碳化物,余量溶入基体。
淬火态:合金元素的分布与淬火工艺有关。
溶入A体的因素淬火后存在于M、B中或残余A 中,未溶者仍在K中。
回火态:低温回火,置换式合金元素基本上不发生重新分布;>400℃,Me开始重新分布。
非K形成元素仍在基体中,K形成元素逐步进入析出的K中,其程度取决于回火温度和时间。
材料性能学课后习题与解答
绪论1、简答题什么是材料的性能包括哪些方面提示材料的性能定量地反映了材料在给定外界条件下的行为;解:材料的性能是指材料在给定外界条件下所表现出的可定量测量的行为表现;包括错误!力学性能拉、压、、扭、弯、硬、磨、韧、疲错误!物理性能热、光、电、磁错误!化学性能老化、腐蚀;第一章单向静载下力学性能1、名词解释:弹性变形塑性变形弹性极限弹性比功包申格效应弹性模量滞弹性内耗韧性超塑性韧窝解:弹性变形:材料受载后产生变形,卸载后这部分变形消逝,材料恢复到原来的状态的性质;塑性变形:微观结构的相邻部分产生永久性位移,并不引起材料破裂的现象;弹性极限:弹性变形过度到弹-塑性变形屈服变形时的应力;弹性比功:弹性变形过程中吸收变形功的能力;包申格效应:材料预先加载产生少量塑性变形,卸载后再同向加载,规定残余应力弹性极限或屈服强度增加;反向加载,规定残余应力降低的现象;弹性模量:工程上被称为材料的刚度,表征材料对弹性变形的抗力;实质是产生100%弹性变形所需的应力;滞弹性:快速加载或卸载后,材料随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能;内耗:加载时材料吸收的变形功大于卸载是材料释放的变形功,即有部分变形功倍材料吸收,这部分被吸收的功称为材料的内耗;韧性:材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力;超塑性:在一定条件下,呈现非常大的伸长率约1000%而不发生缩颈和断裂的现象;韧窝:微孔聚集形断裂后的微观断口;2、简答1 材料的弹性模量有那些影响因素为什么说它是结构不敏感指标解:错误!键合方式和原子结构,共价键、金属键、离子键E高,分子键E低原子半径大,E小,反之亦然;错误!晶体结构,单晶材料在弹性模量在不同取向上呈各向异性,沿密排面E大,多晶材料为各晶粒的统计平均值;非晶材料各向E同性;错误!化学成分,错误!微观组织错误!温度,温度升高,E下降错误!加载条件、负载时间;对金属、陶瓷类材料的E没有影响;高聚物的E随负载时间延长而降低,发生松弛;2 金属材料应变硬化的概念和实际意义;解:材料进入塑性变形阶段后,随着变形量增大,形变应力不断提高的现象称为应变硬化;意义错误!加工方面,是金属进行均匀的塑性变形,保证冷变形工艺的顺利实施;错误!应用方面,是金属机件具有一定的抗偶然过载能力,保证机件使用安全;错误!对不能进行热处理强化的金属材料进行强化的重要手段;3 高分子材料的塑性变形机理;解:结晶高分子的塑性变形是由薄晶转变为沿应力方向排列的微纤维束的过程;非晶高分子材料则是在正应力下形成银纹或在切应力下无取向的分子链局部转变为排列的纤维束的过程;4 拉伸断裂包括几种类型什么是拉伸断口三要素如何具体分析实际构件的断裂提示:参考课件的具体分析实例简单作答解:按宏观塑性变形分为脆性断裂和韧性断裂;按裂纹扩展可分为穿晶断裂和沿晶断裂;按微观断裂机理分为解理断裂和剪切断裂;按作用力分为正断和切断;拉升断口的三要素:纤维区、放射区和剪切唇;对实际构件进行断裂分析首先进行错误!宏观检测:目测构件表面外观;低倍酸洗观察;宏观断面分析;错误!扫描电镜分析错误!X射线能谱分析错误!金相分析错误!硬度及有效硬化层测定; 3、计算: 1 已知钢的杨氏模量为210GPa,问直径,长度120mm 的线材承受450N 载荷时变形量是多少 若采用同样长度的铝材来承受同样的载荷,并且变形量要求也相同,问铝丝直径应为多少E Al =70GPa 若用WE=388 GPa 、钢化玻璃E=345MPa 和尼龙线E=呢解:已知:E=210GPa , d= , 1L =120mm , F=450N ;/F S σ=ε/L L ε∴=∆ 164.5L ∴∆=∴ 2.5Al d mm ==∴ 2.5W d mm =∴ 2.5d d mm ==钢化∴ 2.5d d mm ==尼龙 2 ,直径13mm,实验后将试样对接起来后测量标距81mm,伸长率多少若缩颈处最小直径, 断面收缩率是多少解:已知:050L mm = 013d mm = 81K L mm = 6.9K d mm =∴断后伸长率∴断面收缩率 第二章 其它静载下力学性能 1、名词解释: 应力状态软性系数 剪切弹性模量 抗弯强度 缺口敏感度 硬度解:应力状态软性系数:不同加载条件下材料中最大切应力与正应力的比值;剪切弹性模量:材料在扭转过程中,扭矩与切应变的比值;缺口敏感度:常用试样的抗拉强度与缺口试样的抗拉强度的比值;NSR硬度:表征材料软硬程度的一种性能;一般认为一定体积内材料表面抵抗变形或破裂的能力;2、简答 1 简述硬度测试的类型、原理和优缺点至少回答三种解:布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度、肖氏硬度;布氏硬度:原理是用一定大小的载荷,把直径为D的淬火钢球或硬质合金球压入试样表面,保持规定时间后卸载载荷,测量试样表面的残留压痕直径d,求压痕的表面积;将单位压痕面积承受的平均压力规定为布氏硬度;优点是压痕面积大反映较大区域内各组成相的平均性能,适合灰铸铁、轴承合金测量,实验数据稳定,重复性高;缺点是不宜在成品上直接检验,硬度不同要更换压头直径D和载荷F,压痕直径测量较麻烦;洛氏硬度:原理是通过测量压痕深度值来表示硬度;优点是采用不同的标尺,可以测量各种软硬不同和厚薄不一样的材料的硬度,压痕小,可对工件直接进行检验,操作简便迅速;缺点是压痕小,代表性差,重复性差、分散度大,不同标尺的硬度值不能直接进行比较,不能互换;不宜在极薄的工件上直接进行检验;肖氏硬度:原理是将具有一定质量的带有金刚石或合金钢球的重锤从一定高度落向试样表面,用重锤的回落高度来表征材料的硬度;优点是使用方便,便于携带,可测现场大型工件的硬度;缺点是实验结果受人为因素影响较大,测量精度低;2 简述扭转实验、弯曲实验的特点渗碳淬火钢、陶瓷玻璃试样研究其力学性能常用的方法是什么解:扭转实验的特点是错误!扭转实验的应力状态软性系数较拉伸的应力状态软性系数高;可对表面强化处理工艺进行研究和对机件的热处理表面质量进行检验; 错误!扭转实验时试样截面的应力分布为表面最大;错误!圆柱试样在扭转时,不产生缩颈现象,塑性变形始终均匀;可用来精确评定拉伸时出现缩颈的高塑性材料的形变能力和变形抗力;错误!扭转时正应力与切应力大致相等,可测定材料的切断强度;弯曲试验的特点是:错误!弯曲加载时受拉的一侧的应力状态基本与静拉伸相同,且不存在试样拉伸时试样偏斜造成对实验结果的影响;可以用来由于太硬而不好加工拉伸试样的脆性材料的断裂强度;错误!弯曲试验时,截面上应力分布表面最大;可以比较和评定材料表面处理的质量;错误!塑性材料的F—fmax 曲线最后部分可任意伸长;渗碳淬火钢、陶瓷玻璃试样研究其力学性能常用的方法是扭转实验;3 有下述材料需要测量硬度,试说明选用何种硬度实验方法为什么a. 渗碳层的硬度分布,b. 淬火钢,c. 灰口铸铁,d. 硬质合金,e. 仪表小黄铜齿轮,f. 高速工具钢,g. 双相钢中的铁素体和马氏体,h. Ni基高温合金,i. Al合金中的析出强化相,j. 5吨重的大型铸件,k. 野外矿物解:a、e、g、i使用维氏硬度;b、c、d、f、h可使用洛氏硬度;b、c可使用布氏硬度;j使用肖氏硬度;k使用莫氏硬度;第三章冲击韧性和低温脆性1、名词解释:冲击韧度冲击吸收功低温脆性韧脆转变温度迟屈服解:冲击韧度:一次冲断时,冲击功与缺口处截面积的比值;冲击吸收功:冲击弯曲试验中,试样变形和断裂所吸收的功;低温脆性:当试验温度低于某一温度时,材料由韧性状态转变为脆性状态;韧脆转变温度:材料在某一温度t下由韧变脆,冲击功明显下降;该温度即韧脆转变温度;迟屈服:用高于材料屈服极限的载荷以高加载速度作用于体心立方结构材料时,瞬间并不屈服,需在该应力下保持一段时间后才屈服的现象;2、简答1 缺口冲击韧性实验能评定哪些材料的低温脆性哪些材料不能用此方法检验和评定提示:低中强度的体心立方金属、Zn等对温度敏感的材料,高强度钢、铝合金以及面心立方金属、陶瓷材料等不能解:缺口冲击韧性实验能评定中、低强度机构钢的低温脆性;面心立方金属及合金如氏体钢和铝合金不能用此方法检验和评定;2 影响材料低温脆性的因素有哪些解:错误!晶体结构,体心立方存在低温脆性,面心立方及其合金一般不存在低温脆性;错误!化学成分,间隙溶质原子含量增加,韧脆转变温度提高;错误!显微组织,细化晶粒课是材料韧性增加;金相组织也有影响,低强度水平时,组织不同的刚,索氏体最佳;错误!温度,在某一范围内碳钢和某些合金可能出现蓝脆;错误!加载速率,提高加载速率韧脆转变温度提高;错误!试样形状和尺寸,缺口曲率半径越小,韧脆转变温度越高; 3、计算: 某低碳钢的摆锤系列冲击实验列于下表,a. 绘制冲击功-温度关系曲线;b. 试确定韧脆转变温度; 解:有K A —t 图知,20NDT =-℃ FTP=40℃c. 要为汽车减震器选择一种钢,它在-10℃时所需的最小冲击功为10J,问此种钢适合此项应用么 解:c:此种钢不适合;第四章 断裂韧性1、名词解释: 应力场强度因子 断裂韧度 低应力脆断 解:应力场强度因子:反映裂纹尖端应力场强度的参量;断裂韧度:当应力场强度因子增大到一临界值,带裂纹的材料发生断裂,该临界值称为断裂韧性;低应力脆断:在材料存在宏观裂纹时,在应力水平不高,甚至低于屈服极限时材料发生脆性断裂的现象; 2、简答 a. 格里菲斯公式计算的断裂强度和理论断裂强度解:理论强度m σ=格里菲斯断裂强度g σ= b. Kl 和KlC 的异同解:I K 是力学度量,它不仅随外加应力和裂纹长度的变化而变化,也和裂纹的形状类型,以及加载方式有关,但它和材料本身的固有性能无关;而断裂韧性IC K 则是反映材料阻止裂纹扩展的能力,因此是材料本身的特性;c. 断裂韧性的影响因素有哪些如何提高材料的断裂韧性解:错误!外因,材料的厚度不同,厚度增大断裂韧性增大,当厚度增大到一定程度后断裂韧性稳定;温度下降断裂韧性下降,应变速率上升,断裂韧性下降;错误!内因;金属材料,能细化晶粒的元素提高断裂韧性;形成金属化合物和析出第二相降低断裂韧性;晶粒尺寸和相结构,面心立方断裂韧性高,奥氏体大于铁素体和马氏体钢;细化晶粒,断裂韧性提高;夹杂和第二相,脆性夹杂和第二相降低断裂韧性,韧性第二相提高断裂韧性;提高材料的断裂韧性可以通过错误!亚温淬火错误!超高温淬火错误!形变热处理等方法实现; 3、计算: a. 有一材料,模量E =200GPa, 单位面积的表面能γS =8 J/m 2, 试计算在70MPa 的拉应力作用下,该裂纹的临界裂纹长度若该材料裂纹尖端的变形塑性功γP =400 J/m 2,该裂纹的临界裂纹长度又为多少利用格里菲斯公式和奥罗万修正公式计算解:由格里菲斯公式得由奥罗万修正公式得 b. 已知α-Fe 的100晶面是解理面,其表面能是2 J/m 2,杨氏模量E =200 GPa,晶格常数a 0=,试计算其理解:m σ==c. 断裂韧度66MPa ·m 1/2,用这种材料制造飞机起落架,最大设计应力为屈服强度的70%,若可检测到的裂纹长度为,试计算其应力强度因子,判断材料的使用安全性;提示:假设存在的是小的边缘裂纹,采用有限宽板单边直裂纹模型,2b>>a; 若存在的是穿透裂纹,则应用无限大板穿透解:错误!^61/21.12 1.120.7210010145.9I K MPa m ==⨯⨯⨯=⋅第五章疲劳性能1、名词解释:循环应力贝纹线疲劳条带疲劳强度过载持久值热疲劳解:循环应力:周期性变化的应力;贝文线:疲劳裂纹扩展区留下的海滩状条纹;疲劳条带:略呈弯曲并相互平行的沟槽状花样,与裂纹扩展方向垂直,疲劳断裂时留下的微观痕迹;疲劳强度:指定疲劳寿命下,材料能够承受的上限循环应力;过载持久值:材料在高于疲劳强度的一定应力下工作,发生疲劳断裂的应力循环周次;热疲劳:机件在由温度循环变化产生的循环热应力及热应变作用下,发生的疲劳;2、简答a. 比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料疲劳断裂的特点解:金属材料的裂纹扩展分两个阶段错误!沿切应力最大方向向内扩展错误!沿垂直拉应力方向向前扩展;疲劳断口一般由疲劳源、疲劳区、瞬断区组成;有贝文线宏观和疲劳条带微观;陶瓷材料裂纹尖端不存在循环应力的疲劳效应,裂纹同样经历萌生、扩展和瞬断过程;对材料的表面缺陷十分敏感,强烈依赖于K、环境、成分、组织结构,不易观察到疲劳贝文线和条带, I没有明显的疲劳区和瞬断区;高分子材料在高循环应力作用下出现银纹,银纹转变为裂纹并扩展,导致疲劳破坏;低应力条件下,疲劳应变软化;分子链间剪切滑移产生微孔洞,随后产生宏观裂纹;循环应力作用下温度升高,产生热疲劳失效;复合材料有多种损伤形式,如界面脱落、分层、纤维断裂等,不会发生瞬时的疲劳破坏,较大应变会使纤维基体变形不协调引起开裂,形成疲劳源;疲劳性能和纤维取向有关;b. 疲劳断口宏观断口和微观断口分别有什么特征解:宏观断口有三个特征区:疲劳源、疲劳裂纹扩展区、瞬断区;错误!疲劳源是疲劳裂纹萌生的策源地,多在机件表面常和缺口、裂纹等缺陷及内部冶金缺陷有关,比较光亮,表面硬度有所提高,可以是一个也可以是多个;错误!疲劳裂纹扩展区断口较光滑并分布有贝文线,有时还有裂纹扩展台阶,断口光滑是疲劳源区的连续,程度随裂纹向前扩展而逐渐减弱,贝文线是最典型的特征;错误!瞬断区断口粗糙,脆性断口呈结晶状,韧性断裂在心部平面应变区呈放射状或人字纹,边缘应力区有剪切唇存在;一般在疲劳源对侧; c. 列出至少四条提高金属疲劳性能的措施解:错误!喷丸处理错误!表面热处理错误!复合强化错误!次载锻炼3、计算: a. 某材料的应力幅和失效循环周次如下:最少疲劳寿命105次,则许用的最大循环应力是多少 解:由图知,疲劳极限=250MPa设计寿命最少^510时,最大需用循环应力为275MPa; b. 某压力容器受到升压降压交变应力△σ=120MPa 作用,计算得知该容器允许的临界裂纹长度2ac =125mm,检查发现该容器有一长度2a =42mm 的周向穿透裂纹,假设疲劳裂纹扩展符合Paris 公式,假设疲劳扩展系数C =2×10-10,n =3,试计算该容器的疲劳寿命和循环10万次后的疲劳裂纹长度是多少 解:设裂纹为无线大板穿透裂纹,则由Paris 公式()nIda C K dN =∆得解得N=3016当N=10万次时2a=第六章磨损性能1、名词解释:磨损接触疲劳解:磨损:物体表面相互摩擦时,材料自表面逐渐减少时的过程;接触疲劳:两材料作滚动或滚动加滑动摩擦时,交变接触压应力长期作用使得材料表面疲劳磨损,局部区域出现小片或者小块材料剥落而产生的疲劳;2、简答a. 简述常见的磨损类型和特点如何提高材料的耐磨粒磨损抗力解:常见的磨损类型和特点有错误!粘着磨损,特点是机件表面有大小不等的结疤;错误!磨粒磨损,摩擦面上有擦伤或明显犁皱纹;错误!腐蚀磨损,氧化磨损,磨损产物为氧化物如红褐色的三氧化二铁;错误!接触疲劳磨损,出现许多豆状、贝壳状或不规则形状的凹坑;提高磨粒磨损的抗力可以选用高硬度韧性好的材料或使用表面硬化的材料;b. 试从提高材料疲劳强度、接触疲劳、耐磨性观点出发,分析化学热处理时应注意的事项;解:化学热处理过程中采用球化退火处理和高温回火,减小碳化物粒度并使之分布均匀;采取适当的去应力退火工艺使材料在一定范围内保持残余应力,提高疲劳强度和耐磨性;c.述非金属材料陶瓷、高分子材料的磨损特点解:陶瓷材料对表面状态极为敏感,当气氛压力下降时,磨损率加大;高分子材料硬度虽然较低,但具有较大柔顺性,在不少场合下显示较高的抗划伤能力;对磨粒磨损具有良好的适应性、就范性和埋嵌性;第七章高温性能1、名词解释:蠕变蠕变极限持久强度应力松弛解:蠕变:金属在恒温、恒载荷下缓慢产生塑性变形的现象;蠕变极限:金属材料在高温长期载荷作用下对塑性变形抗力指标;持久强度:在规定温度下,达到规定实验时间而不发生断裂的应力值;应力松弛:在规定温度和初始应力条件下,金属材料中的应力随时间增加而减少的现象;2、简答a. 列出至少四个提高金属蠕变性能的措施解:错误!加入合金元素,形成固溶强化错误!采用正火加高温回火工艺进行热处理;错误!控制晶粒尺寸错误!控制应力水平b. 高温蠕变变形的机理有哪几种解:主要有位错滑移蠕变机理、扩散蠕变机理、晶界滑动蠕变机理、粘弹性机理;3、计算:稳态蠕变即蠕变第二阶段的本构方程ε=A·σn·exp-Q/RT,某耐热钢538℃下的蠕变系数A=×10-24,n=8,激活能Q=100kcal/mol,R为摩尔气体常数mol·K,试计算该钢在500℃时应力150MPa下的蠕变速率;解:由ε=A·σn·exp-Q/RT得=第八章耐腐蚀性能1、名词解释:电化学腐蚀缝隙腐蚀电偶腐蚀钝化解:电化学腐蚀:金属表面与电解质溶液发生电化学反应而引起的破坏;缝隙腐蚀:金属部件在腐蚀介质中,结合部位的缝隙内腐蚀加剧的现象;电偶腐蚀:异种金属在同一种介质中,由于腐蚀电位不同而产生电偶电流的流动使电极电位较低的金属溶解增加造成的局部腐蚀;钝化:电化学腐蚀的阳极过程在某些情况下受到强烈阻滞,使腐蚀速率急剧下降的现象;2、简答a. 为什么说材料的腐蚀是一个自发过程解:因为腐蚀是物质由高能态向低能态转变的过程,所以腐蚀是一个自发的过程;b. 原电池和腐蚀原电池的区别是什么解:原电池可以是化学能转化为电能,有电流通过并能对外做功;腐蚀原电池是能进行氧化还原反应,但并不能对外做功的短路原电池;c. 应力腐蚀断裂的条件和特征是什么解:应力腐蚀具有以下特点:错误!应力;必须有拉应力存在才能一起应力腐蚀,压应力一般不发生应力腐蚀;错误!介质;一定的材料必须和一定的介质的相互组合,才会发生腐蚀断裂;错误!速度;应力腐蚀断裂的速度远大于没有应力时的腐蚀速度;错误!腐蚀断裂形态;应力腐蚀断裂时仅在局部区域出现从表及里的裂纹;d. 简述材料氧化腐蚀的测量方法和仪器;解:测量方法有:错误!质量法错误!容量法测量仪器:质量法采用热重分析仪;容量法采用量气管及及其他装置;e. 列出至少四种防止金属材料腐蚀的措施;解:错误!金属电化学保护法错误!介质处理错误!缓蚀剂保护法错误!表面覆盖法错误!合理选材第九章电性能1、名词解释:电介质、极化强度、铁电体、压电效应、热释电效应、热电效应解:电介质:电场下能极化的材料;极化强度:电介质材料在电场作用下的极化程度,单位体积内的感生电偶极矩;铁电体:就有铁电性的晶体;热释电效应:晶体因温度均匀变化而发生极化强度改变的现象称为晶体的热释电效应;热电效应:温度作用改变材料的电性能参数;贝塞克效应、帕尔帖效应、汤姆逊效应;压电效应:没有电场作用,有机械应力作用而使电介质晶体产生极化并形成晶体表面电荷的现象;2、填空题a. 从极化的质点类型看,电介质的总极化一般包括三部分:__位移极化__、__松弛极化__、__转向极化__ ;从是否消耗能量的角度看,电介质的极化分为____弹性极化____和____非弹性极化____两类,其中___位移极化___是弹性的、瞬时完成的极化,不消耗能量;而___松弛极化___的完成需要一定的时间,是非弹性的,消耗一定的能量;b. 电介质在电场作用下产生损耗的形式主要有__电导损耗____和____电离损耗___两种;当外界条件一定时,介质损耗只与tg有关,而tg仅由___δ____决定,称为____介质损耗角____;c. 电介质材料在电场强度超过某一临界值时会发生介质的击穿,通常击穿类型可分为___电击穿____、__化学击穿___、___热击穿___三类;d. 铁电体具有__电滞回线__、居里点和__临界特性___三大特征;e. 测量电阻常用的方法有双电桥法、电位差计法、安培—伏特计法和直流四探针法;f. 金属的热电现象包括贝塞克效应、帕帖效应和汤姆逊效应三个基本热电效应;3、简答题:a. 简述电介质、压电体、热释电体、铁电体之间的关系;解:电解质包括压电体、热释电体、铁电体;压电体和热释电体都是不具有对称中心的晶体;热释电体和铁电体都能在一定的温度范围内自发极化;b. 为什么金属的电阻随温度升高而增大,半导体的电阻随温度升高减小解:金属属于电子到电机制,温度升高,电子运动自由程减小,散射几率增大导致电阻增大;半导体导电取决于电子-空穴对数量多少,温度升高,电子-空穴对数增多,导电阻减小;c. 表征超导体性能的三个主要指标是什么目前氧化物高温超导体应用的主要弱点是什么解:三个指标是:错误!临界转变温度T错误!临界磁场C H错误!临界C电流密度目前氧化物高温超导体应用的主要弱点是错误!超导体材料的氧化物制备困难错误!材料加工困难错误!临界温度难以维持e. 一般来说金属的电导率要高于陶瓷和聚合物,请举例说明这个规律并不绝对正确;解:PAN、第十章磁性能1、名词解释:磁化强度矫顽力饱和磁化强度磁导率和磁化率剩余磁感应强度磁畴趋肤效应解:磁化强度:物质在磁场中被磁化的程度,单位体积内磁矩的大小;矫顽力:去掉剩磁的临界外磁场;饱和磁化强度:磁化强度的饱和值;磁导率:表征磁介质磁性的物理量;磁化率:表征物质本身的磁化特性的物理量;剩余磁感应强度:去掉外加磁场后的磁感应强度;磁畴:磁矩方向相同的小区域;趋肤效应:交变磁化时产生感生电动势,使得磁感应强度和磁场强度沿样品界面严重不均匀,好像材料内部的磁感应强度被。
材料科学基础课后习题
材料科学基础课后习题课后习题第⼀章原⼦结构与结合键1.原⼦中⼀个电⼦的空间位置和能量可⽤哪四个量⼦数来决定?2.在多电⼦的原⼦中,核外电⼦的排布应遵循哪些个原则?3.在元素周期表中,同⼀周期或同⼀主族元素原⼦结构有什么共同特点?从左到右或从上到下元素结构有什么区别?性质如何递变?4.何谓同位素?为什么原⼦量不总为整数?5.铬的原⼦序数为24,共有四种同位数:4.31%的Cr原⼦含有26个中⼦,83.76%含有28个中⼦,9.55%含有29个中⼦,且2.38%含有30个中⼦。
试求铬的原⼦量?6.铜的原⼦序数为29,原⼦量为63.54,它共有两种同位素Cu63和Cu65,试求两种铜的同位素之含量百分⽐。
7.铟的原⼦序数为49,除了4f亚层之外其它内部电⼦亚层均已填满。
试从原⼦结构⾓度来确定铟的价电⼦数。
8.铂的原⼦序数为78,它在5d亚层中只有9个电⼦,并且在5f层中没有电⼦,请问在Pt的6s亚层中有⼏个电⼦?9.已知某元素原⼦序数为32,根据原⼦的电⼦结构知识,试指出它属于哪个周期?哪个族?并判断其⾦属性强弱。
10.原⼦间的结合键共有⼏种?各⾃特点如何?11.已知Si的原⼦量为28.09,若100g的Si中有5×1010个电⼦能⾃由运动,试计算:(a)能⾃由运动的电⼦占价电⼦总数的⽐例为多少?(b)必须破坏的共价键之⽐例为多少?12.S的化学⾏为有时象6价的元素,⽽有时却象4价元素。
试解释S这种⾏为的原因。
13.⾼分⼦链结构分为近程结构和远程结构。
他们各⾃包括内容是什么?14.按分⼦材料受热的表现分类可分为热塑性和热固性两⼤类,试从⾼分⼦链结构⾓度加以解释之。
15.分别绘出甲烷(CH4)和⼄烯(C2H4)之原⼦排列与键合。
16.下图1-1绘出三类材料——⾦属、离⼦晶体和⾼分⼦材料之能量与距离关系曲线,试指出它们各代表何种材料。
参考答案1.主量⼦数n、轨道⾓动量量⼦数li、磁量⼦数mi和⾃旋⾓动量量⼦数Si。
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6.BD
7.胶体区别于其他分散系得本质特征是胶体粒子的大小在 1~100nm 范围。
胶体的应用,例如明矾净水、豆浆加石膏成豆腐、静电除尘、江河入海口易形成沙洲、血液
透析、饱和氯化铁溶液用于应急性止血等。
第二章第二节
1.水溶液 熔融状态 电离 阴阳离子 阳离子 H+ 阴离子 OH-
金属离子或铵根离子 酸根离子 H+ + OH-=H2O
2.两种电解质在溶液中相互交换离子的反应
生成难溶物、易挥发物质、弱电解质
3.C 4.C 5.C 6.B 7.D
8.(1) NaOH=Na++OH-
(2) CuCl2=Cu2++2Cl-
(3) Fe2(SO4)3=2Fe3++3SO42-
(4) Ba(NO3)2=Ba2++2NO3-
2 / 71
9.(1) SO42-+Ba2+=BaSO4
10.略
第二章温习题 1.(1)A 组 CO2 ;B 组 非金属单质或气体等; C 组 O2 ; D 组 酸或强电解质等 (2) 2Cu+O2+H2O+CO2=Cu2(OH)2CO3 转移 4e2.还原性 3. C;S 和 KNO3 4.A 5.C 6.D 7.B 8.C 9.A 10.B 11.稀硫酸
(注:从水溶液里析出的硅酸其实都是原硅酸 H4SiO4,书上为了简便,就把它写成了硅酸)
4.B(注:SiO2+4HF = SiF4↑+2H2O;NaOH 与 SiO2 的反应太慢,故并不选 D。)
5.玻璃、石英、陶瓷里都含有大量的 SiO2,熔融烧碱时有:SiO2+2NaOH=Na2SiO3+H2O 反应
(完整版)高中化学必修二课后习题答案
7.w=76.0%×56×3÷(56×3+16×4)=55% 8。略
9。(1)固体溶解,有无色气体生成,溶液变成蓝色。
(2)可以是Fe,因为铁的活泼性比铜强,可从溶液中置换出铜。
(3)加热蒸干,灼烧,将CO(H2)通过灼热的固体.
10.TiO2+2C+2Cl2 TiCl4+2COTiCl4+2Mg MgCl2+Ti
加成
无
CH2BrCH2Br
溴的四氯化碳溶液(溴水)褪色
氧化
点燃
CO2、H2O
淡蓝色火焰,
氧化
点燃
CO2、H2O
明亮的火焰,少量的黑烟
第三节 生活中两种常见的有机物
1.B 2.B 3.AD 4.B 5。A 6。C 7。B
8。C2H4→C2H5BrC2H4+HBr C2H5Br
C2H4→C2H5OH C2H4+H2O C2H5OH
(2)属于离子化合物的有:NaF、MgCl2、CaO、NaOH
属于共价化合物的有:HCl、CO2、H2O、CH4。
复习题
1.(1)A:Na; B:K; C:Mg; D:Al; E:C; F:O; G:Cl;
(2)Al(OH)3+OH—=AlO2-+2H2O
(3)K > Na > Mg (4)H2O2K+2H2O=2KOH+H2↑﹥ (5)NaBr 黄
(6)18
2.C 3.A 4.D 5.D 6.A 7.D 8.A
9.(1)A:Na; B:O2; C:Cl2; D:H2; E:N2; F:Na2O2; G:Na2CO3;
I:HCl; J:NH3。
材料科学基础课后习题答案1-4章
第一章原子结构与键合1. 主量子数n、轨道角动量量子数l i、磁量子数m i和自旋角动量量子数S i。
2. 能量最低原理、Pauli不相容原理,Hund规则。
3. 同一周期元素具有相同原子核外电子层数,但从左→右,核电荷依次增多,原子半径逐渐减小,电离能增加,失电子能力降低,得电子能力增加,金属性减弱,非金属性增强;同一主族元素核外电子数相同,但从上→下,电子层数增多,原子半径增大,电离能降低,失电子能力增加,得电子能力降低,金属性增加,非金属性降低;4. 在元素周期表中占据同一位置,尽管它们的质量不同,然它们的化学性质相同的物质称为同位素。
由于各同位素的含中子量不同(质子数相同),故具有不同含量同位素的元素总的相对原子质量不为正整数。
5. 52.0576. 73% (Cu63); 27% (Cu65)8. a:高分子材料;b:金属材料;c:离子晶体10.a) Al2O3的相对分子质量为M=26.98×2+16×3=101.961mm3中所含原子数为1.12*1020(个)b) 1g中所含原子数为2.95*1022(个)11. 由于HF分子间结合力是氢键,而HCl分子间结合力是范德化力,氢键的键能高于范德化力的键能,故此HF的沸点要比HCl的高。
第2章固体结构1.每单位晶胞内20个原子2.CsCl型结构系离子晶体结构中最简单一种,属立方晶系,简单立方点阵,Pm3m空间群,离子半径之比为0.167/0.181=0.92265,其晶体结构如图2-13所示。
从图中可知,在<111> 方向离子相接处,<100>方向不接触。
每个晶胞有一个Cs+和一个Cl-,的配位数均为8。
3.金刚石的晶体结构为复杂的面心立方结构,每个晶胞共含有8个碳原子。
金刚石的密度(g/cm3)对于1g碳,当它为金刚石结构时的体积(cm3)当它为石墨结构时的体积(cm3)故由金刚石转变为石墨结构时其体积膨胀4.]101[方向上的线密度为1.6. 晶面族{123}=(123)+(132)+(213)+(231)+(321)+(312)+)231(+)321(+)132(+)312(+)213(+)123(+)321(+)231(+)312(+)132(+)123(+)213(+)312(+)213(+)321(+)123(+)132(+)231(晶向族﹤221﹥=[221]+[212]+[122]+]212[+]122[+]221[+]122[+]212[+]221[+]122[+]221[+]212[7. 晶带轴[uvw]与该晶带的晶面(hkl)之间存在以下关系:hu+kv+lw=0;将晶带轴[001]代入,则h×0+k×0+l×1=0;当l=0时对任何h,k取值均能满足上式,故晶带轴[001]的所有晶带面的晶面指数一般形式为(hk0)。
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高一化学必修1 课后习题参考答案第一章第一节1.C 2.C 3.CD 4.略5.乳化原理或萃取原理6.利用和稀盐酸反应产生气体7.不可靠,因为碳酸钡也是白色沉淀,碳酸根干扰了硫酸根的检验。
由于硫酸钡是难溶的强酸盐,不溶于强酸,而碳酸钡是难溶弱酸盐,可溶于强酸,因此可先取样,再滴入氯化钡溶液和几滴稀硝酸或稀盐酸,如果出现白色沉淀,说明有硫酸根。
第一章第二节1.D 2.B 3.B 4.B5.65 mg/dL ~110mg/dL (1mmol=10-3mol)6.这种操作会使得结果偏低,因为倒出去的溶液中含有溶质,相当于容量瓶内的溶质有损失。
7.14mL8.n(Ca):n(Mg):n(Cu):n(Fe)=224:140:35:29.1)0.2mol 2)Cu2+:0.2mol Cl-:0.4mol10.40 (M=40 g/mol,该气体的相对分子质量为40。
)第一章复习题1.C 2.B 3.A 4.BC 5.C6.(1) 不正确。
(标况下)(2)不正确。
(溶液体积不为1L)(3)不正确。
(水标况下不是气体)(4)正确。
(同温同压下气体的体积比即为物质的量之比,也就是分子个数比)7.(1)5% (2)0.28mol/L8.铁粉过滤Fe、CuFeSO4溶液稀硫酸过滤FeSO4溶液蒸发结晶9.1.42 g,操作步骤略。
第二章第一节1.②⑧①④⑤⑥⑦⑩⑨ 2.树状分类法略5.7.胶体区别于其他分散系得本质特征是胶体粒子的大小在1~100nm范围。
胶体的应用,例如明矾净水、豆浆加石膏成豆腐、静电除尘、江河入海口易形成沙洲、血液透析、饱和氯化铁溶液用于应急性止血等。
第二章第二节1.水溶液熔融状态电离阴阳离子阳离子 H+ 阴离子 OH- 金属离子或铵根离子酸根离子 H+ + OH-=H2O2.两种电解质在溶液中相互交换离子的反应生成难溶物、易挥发物质、弱电解质3.C 4.C 5.C 6.B 7.D8.(1) NaOH=Na++OH- (2) CuCl2=Cu2++2Cl-(3) Fe2(SO4)3=2Fe3++3SO42- (4) Ba(NO3)2=Ba2++2NO3-9.(1) SO42-+Ba2+=BaSO4 (2) 2Al+3Hg2+=3Hg+2Al3+(3) CO32-+2H+=H2O+CO2 (4) 不反应。
材料分析方法第二版课后练习题含答案
材料分析方法第二版课后练习题含答案第一章:材料的物理化学性质分析1. 硬度测试根据维氏硬度测试的原理,硬度的数值与什么有关?答案:硬度的数值与材料的抵抗力有关。
2. 热膨胀系数测试热膨胀系数的测试方法包括哪些?答案:常用的测试方法包括极差法、压力计法、光栅测量法等。
第二章:材料的成分分析1. 光谱分析常用的光谱分析方法有哪些?答案:常用的光谱分析方法包括紫外吸收光谱、可见光吸收光谱、红外光谱、拉曼光谱、荧光光谱、原子发射光谱、质谱等。
2. 微量元素分析微量元素分析常用的方法有哪些?答案:常用的微量元素分析方法有火焰原子吸收光谱法、电感耦合等离子体发射光谱法、电感耦合等离子体质谱法等。
第三章:材料的表面形貌分析1.原子力显微镜测试原子力显微镜常用于什么领域?答案:原子力显微镜常用于材料表面形貌分析、生物医学领域等。
2.扫描电子显微镜测试扫描电子显微镜常用于哪些领域?答案:扫描电子显微镜常用于材料表面形貌分析、生物医学领域、纳米材料研究等。
第四章:材料的力学性能分析1.拉伸测试拉伸测试包括哪些参数?答案:拉伸测试包括屈服强度、抗拉强度、延伸率等参数。
2.压缩测试压缩测试的测试条件有哪些?答案:压缩测试的测试条件包括样品的几何形状和尺寸、加载速率、温度等。
第五章:材料的热力学性能分析1.热重分析热重分析的测试原理是什么?答案:热重分析利用样品在升温过程中的质量变化来研究材料的热稳定性、热降解等热力学性能。
2.热膨胀系数测试热膨胀系数的测试方法有哪些?答案:常用的测试方法包括极差法、压力计法、光栅测量法等。
总结本文主要介绍了材料分析方法第二版的课后练习题和答案。
通过练习题的学习,我们可以更好地掌握各种分析方法的原理和测试步骤,同时也能够提高自己的分析能力和实验操作技能。
我们希望读者能够认真学习、勤于实践,不断提高自己在材料分析领域的能力和水平。
人教版高中化学必修二实验现象和课后题答案
第一章物质结构元素周期律第一节元素周期表P6 科学探究探究碱金属元素的金属性强弱的规律(1)实验步骤:①将一干燥的坩埚加热,同时取小块钾,擦干表面的煤油后,迅速投到热坩埚中,观察现象。
再与钠与氧气的反应进行对比。
②在培养皿中放入一些水,然后取黄豆粒大的钾,用滤纸吸干表面的煤油,投入培养皿中,观察现象。
再与钠与水的反应对比。
(2)实验现象:(3)实验结论:钾比钠更容易与氧化合,钾比钠更容易与水反应,钾比钠金属性强。
P9 实验1-1探究卤族元素的非金属性强弱的规律(1)实验记录:(2)实验结论:较活泼的非金属单质能将较不活泼的非金属元素的阴离子从其盐溶液中置换出来。
由此可以判断非金属性的强弱。
P11 习题1.1;1;Cs;Li;7;1;F;F。
2.C 3.C 4.A5.(1)6 3Li 7 3Li; (2)14 6C 14 7N; (3)23 11Na 24 12Mg。
6.7.8.(1)卤素单质的物理性质(2) 卤素单质的化学性质:①卤素单质与氢气反应随着核电荷数的增多,卤素单质与氢气的反应剧烈程度减小。
生成氢化物的稳定性减弱。
②卤素单质间的置换反应随着核电荷数的增加,卤素单质的氧化性逐渐减弱。
9.(1)4Li+O2点燃2Li2O 氧化剂:O2、还原剂:Li;(2)2K + 2H2O =2KOH +H2 氧化剂:H2O 还原剂:K(3)Br2 + 2KI =2KBr +I2氧化剂:Br2还原剂:KI(4)Cl2 + 2FeCl2=2FeCl3氧化剂:Cl2还原剂:FeCl210.(1)甲: C 二 IVA ;乙: O 二 VIA;丙:Na 三 IA;丁:Al 三 IIIA(2)甲与乙:C+O2点燃CO2或乙与丙:4Na+O2=2Na2O 或者2Na+O2△Na2O2乙与丁:4Al+3O2△2Al2O3。
11.不可以,113种元素不等于只有113种原子,很多元素还存在这不同的核素,即有同位素存在,所以原子种类实际上多于113种第二节元素周期律P14 科学探究P15 科学探究探究金属性变化规律Ⅰ.(1)实验方法:取一小段镁带,用砂纸除去表面的氧化膜,放入试管中。
高二化学选修1课后习题答案
⾼⼆化学选修1课后习题答案 化学课本的每⼀条课后习题都是针对当节化学内容的,及时练习很有必要。
下⾯是由店铺为您带来的⾼⼆化学选修1课后习题答案,希望对⼤家有所帮助。
⾼⼆化学选修1课后习题答案:第⼀章 1.1 ⽣命的基础能源——糖类 1、糖类物质对⼈类⽣活有重要意义,可引导学⽣从⼈类的⾐、⾷、住、⾏和⼈体健康等⽅⾯去讨论。
2、可从每天吃的主⾷(⾯⾷、⼤⽶、⽟⽶等)和⽔果中列举。
3、纤维素有助于⾷物的消化和废物的排泄,可预防便秘、痔疮和直肠癌;降低胆固醇;预防和治疗糖尿病等。
提⽰:1、3两题可引导学⽣结合⽣物学科知识,联系⽣活实际,并查阅相关资料,写成⼩论⽂或制成图⽂并茂的展板,放在教室中展⽰交流。
以此激发学⽣的求知欲望和学习兴趣,扩展知识视野,认识化学对⼈类⽣命和健康的重要意义,化学的发展对提⾼⼈类⽣活质量的作⽤,培养学⽣热爱科学的情感。
4、不对。
糖尿病⼈由于体内糖代谢异常,要限制每天糖类物质的摄⼊量。
糕点中的⾯粉属糖类物质,在⼈体内可⽔解为葡萄糖,过多⾷⽤是有害的。
5、A、C 1.2重要的体内能源——油脂 1、脂肪进⼊⼈体后,主要在⼩肠中被消化吸收。
脂肪在酶的催化作⽤下⽔解为⾼级脂肪酸和⽢油,⾼级脂肪酸被氧化,⽣成⼆氧化碳和⽔,同时放出热量供机体需要。
多余的脂肪成为脂肪组织存在于⽪下。
2、脂肪酸在⼈体内的主要功能有:供给⼈体热量;储存于脂肪细胞中相当于储存“能量” ;作为⼈体所需的其他化合物如磷脂、固醇等的原料;必需脂肪酸还有促进发育、维持健康、参与胆固醇代谢的功能。
3、形成油脂的脂肪酸的饱和程度,对油脂的熔点有重要影响。
由饱和的脂肪酸⽣成的⽢油酯熔点较⾼,在室温下呈固态,如⽺油、⽜油等动物油脂。
由不饱和的脂肪酸⽣成的⽢油酯熔点较低,在室温下呈液态,如花⽣油、⾖油、菜⼦油、葵花⼦油、⽟⽶胚芽油等植物油。
4、⾼级脂肪酸⽢油酯⽔解的产物是⾼级脂肪酸和⽢油。
5、 (1)把油倒⼊盆中,油与空⽓接触⾯积⼤,容易氧化变质;且⾷⽤油经反复加热后,成分发⽣改变,⾷⽤后对⼈体有害。
无机材料物理化学课后习题及答案
第一章几何结晶学基础1-1.晶体、晶胞的定义;空间格子构造的特点;晶体的基本性质。
1-2.参网页上的模型,运用对称要素组合定律,写出四方柱、六方柱、四方四面体、斜方双锥、六八面体、三方柱、复三方三角面体、四六面体的点群符号,并写出其所属的晶系和晶族。
1-3.参阅网页上的模型,请确定单型中的六八面体、复三方偏三角面体、复六方双锥、和聚型中2、3、4号模型在晶体定向中,各晶体的晶轴分别与哪些对称轴重或晶棱方向平行1-4.请写出单型三方柱、四方柱、四方双锥、六方柱、菱面体、斜方双锥各晶面的主要晶面符号。
1-5.请写出下列聚型模型各晶面的晶面符号:1、2、3、4。
两个对称面相互成1)60°、2)90°、3)45°、4)30°,可组合成什么点群1-6.由两根相交的二次轴互成1)90°、2)60°、3)45°、4)30°,可以组合成什么点群试在面心立方格子中画出菱面体格子1-7.一晶面在X、Y、Z轴分别截得2、4、6个轴单位,请写出此晶面符号。
1-8.作图表示立方晶体的(123)、(012)、(421)晶面。
1-9.在六方晶体中标出晶面(0001)、(2110)、(1010)、(1120)、(1210)的位置。
1. 答:晶体最本质的特点是其内部的原子、离子、或原子集团在三维空间以一定周期性重复排列而成, 晶体的空间格子构造有如下特点:结点空间格子中的点,在实际晶体中它们可以代表同种质点占有的位置,因此也称为晶体结构中的等同点位置。
行列结点在一维方向上的排列. 空间格子中任意两个结点连接的方向就是一个行列方向。
面网结点在平面上的分布构成面网。
空间格子中,不在同一行列上的任意三个结点就可联成一个面网。
平行六面体空间格子中的最小单位。
它由六个两两平行且大小相等的面组成。
晶体的基本性质是指一切晶体所共有的性质,这些性质完全来源于晶体的空间格子构造。
材料化学课后答案李奇陈光巨编写完整版
第一章答案1、晶体一般的特点是什么?点阵和晶体的结构有何关系?答:(1)晶体的一般特点是:a 、均匀性:指在宏观观察中,晶体表现为各部分性状相同的物体b 、各向异性:晶体在不同方向上具有不同的物理性质c 、自范性:晶体物质在适宜的外界条件下能自发的生长出晶面、晶棱等几何元素所组成凸多面体外形d 、固定熔点:晶体具有固定的熔点e、对称性:晶体的理想外形、宏观性质以及微观结构都具有一定的对称性(2)晶体结构中的每个结构基元可抽象成一个点,将这些点按照周期性重复的方式排列就构成了点阵。
点阵是反映点阵结构周期性的科学抽象,点阵结构是点阵理论的实践依据和具体研究对象,它们之间存在这样一个关系:点阵结构=点阵+结构基元点阵=点阵结构-结构基元2、下图是一个伸展开的聚乙烯分子,其中C—C化学键长为1.54Å。
试根据C原子的立体化学计算分子的链周期。
答:因为C原子间夹角约为109.5°,所以链周期=2×1.54Å×sin(109.5°/2)=2.51Å3、由X射线法测得下列链型高分子的周期如下,试将与前题比较思考并说明其物理意义。
化学式链周期聚乙烯醇 2.52聚氯乙烯 5.1聚偏二氯乙烯 4.7答:由题中表格可知,聚乙烯醇的链周期为2.52 Å,比聚乙烯略大,原因可能是-OH体积比H大,它的排斥作用使C原子间夹角变大,因而链周期加长,但链周期仍包含两个C原子;聚氯乙烯的链周期为5.1 Å,是聚乙烯链周期的两倍多,这说明它的链周期中包含四个C原子,原因是原子的半径较大Cl原子为使原子间排斥最小,相互交错排列,其结构式如下:聚偏二氯乙烯链周期为4.7 Å比聚乙烯大的多,而接近于聚氯乙烯的链周期为5.1 Å,可知链周期仍包含4个C原子。
周期缩短的原因是由于同一个C原子上有2个Cl原子,为使排斥能最小它们将交叉排列,即每个Cl原子在相邻2个Cl原子的空隙处。
材料化学第二版答案
材料化学第二版答案材料化学是化学科学的一个重要分支,它研究的是材料的结构、性质和应用。
材料化学的发展对于现代工业和科技的进步起着至关重要的作用。
在材料化学的学习过程中,我们经常会遇到各种各样的问题和难题,因此有一本优质的答案参考书是非常必要的。
在本文档中,我们将为大家提供材料化学第二版的答案,希望能够帮助大家更好地理解和掌握材料化学的知识。
1. 问题一,什么是材料的结构?材料的结构是指材料内部原子、分子的排列方式和空间结构。
材料的结构直接影响着材料的性质和应用。
常见的材料结构包括晶体结构和非晶结构。
2. 问题二,材料的性质受哪些因素影响?材料的性质受到多种因素的影响,包括材料的结构、成分、制备工艺等。
不同的材料具有不同的性质,如导电性、热导率、机械性能等。
3. 问题三,材料化学在哪些领域有重要应用?材料化学在许多领域都有重要的应用,包括材料制备、材料改性、材料性能测试等。
材料化学的发展推动了材料科学的进步,为人类社会的发展做出了重要贡献。
4. 问题四,材料的制备方法有哪些?材料的制备方法包括物理方法和化学方法两大类。
物理方法主要包括溶液法、熔融法、气相法等;化学方法主要包括沉淀法、水热法、溶胶-凝胶法等。
5. 问题五,材料的性能测试方法有哪些?材料的性能测试方法包括物理性能测试和化学性能测试两大类。
物理性能测试包括力学性能测试、热学性能测试等;化学性能测试包括化学稳定性测试、腐蚀性能测试等。
6. 问题六,材料的应用前景如何?随着科学技术的不断发展,材料的应用前景非常广阔。
材料在能源、环保、医疗、电子等领域都有重要应用,未来将会有更多新材料的涌现,为人类社会的可持续发展提供强有力的支撑。
通过以上问题的解答,我们对材料化学的相关知识有了更加清晰的认识。
希望本文档能够帮助大家更好地理解和掌握材料化学的知识,为相关学科的学习和研究提供一定的帮助。
同时也希望大家能够在学习过程中保持持续的好奇心和求知欲,不断探索和发现材料化学领域的新知识,为推动材料科学的发展做出自己的贡献。
高物课后习题答案
4.高分子的构型和构象有什么不同?等规聚丙烯晶体中的螺旋链属于 构型范畴还是构象范畴?如果聚丙烯的规整度不高,能否通过单健内旋 转来改变构象而提高其规整度?为什么?
解: (1)当时 ;
(2)当时 ;
从上面的结果可以看出,聚合物加入增塑剂后,其熔点会 下降,增塑剂与聚合物之间的相互作用参数越小(相容性越 好),则熔点下降越多。
11.试比较聚乙烯、脂肪族聚酰胺和脂肪族聚酯这三类结晶聚合物的熔 点大小。
答:脂肪族聚酰胺的熔点最高;脂肪族聚酯的熔点最低; 聚乙烯的熔点介于两者之间。这是因为聚酰胺的分子之间有氢 键形成;而聚酯中酯键的存在增加了分子的柔性。
13.何谓聚合物的取向?取向对聚合物的性能有何影响?如何测定聚合 物的取向度?
答:聚合物在外力作用下,分子链、链段和结晶聚合物中的 晶粒等结构单元沿着外力方向择优排列,称为取向。
聚合物沿取向方向的拉伸强度、模量、冲击强度都显著增 加,而与取向方向垂直的方向上则降低。取向高分子材料发生 光的双折射现象。取向通常还使材料的玻璃化温度升高,对结 晶性的高聚物,则密度和结晶度也会升高,因而提高了高分子 材料的使用温度。
答:
(1)聚乙烯主链上不带侧基,单键内旋转的位垒低,聚 丙烯带有侧基(—CH3),分子内旋转位阻增加,Tg升高。
(2)聚氯乙烯是单取代,分子极性大,分子间作用力 强,内旋转困难;而聚偏氯乙烯是对称双取代,分子极性减 小,主链内旋转位垒降低,Tg下降。
(3)由于聚丙烯酸酯类的侧基是柔性的,侧基越大,则 柔性也越大,故前者Tg高。
分子量:分子量愈大,高分子链越长,整个分子链相对滑 动时摩檫阻力就愈大,需在更高的温度下才能发生粘性流动,
材料科学基础课后习题答案
《材料科学基础》课后习题答案第一章材料结构的基本知识4. 简述一次键和二次键区别答:根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。
其中一次键的结合力较强,包括离子键、共价键和金属键。
一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层,从而使原子间相互结合起来。
二次键的结合力较弱,包括范德瓦耳斯键和氢键。
二次键是一种在原子和分子之间,由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。
6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高?答:材料的密度与结合键类型有关。
一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因:(1)金属元素有较高的相对原子质量;(2)金属键的结合方式没有方向性,因此金属原子总是趋于密集排列。
相反,对于离子键或共价键结合的材料,原子排列不可能很致密。
共价键结合时,相邻原子的个数要受到共价键数目的限制;离子键结合时,则要满足正、负离子间电荷平衡的要求,它们的相邻原子数都不如金属多,因此离子键或共价键结合的材料密度较低。
9. 什么是单相组织?什么是两相组织?以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。
答:单相组织,顾名思义是具有单一相的组织。
即所有晶粒的化学组成相同,晶体结构也相同。
两相组织是指具有两相的组织。
单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。
晶粒尺寸对材料性能有重要的影响,细化晶粒可以明显地提高材料的强度,改善材料的塑性和韧性。
单相组织中,根据各方向生长条件的不同,会生成等轴晶和柱状晶。
等轴晶的材料各方向上性能接近,而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。
对于两相组织,如果两个相的晶粒尺度相当,两者均匀地交替分布,此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。
如果两个相的晶粒尺度相差甚远,其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。
如果弥散相的硬度明显高于基体相,则将显著提高材料的强度,同时降低材料的塑韧性。
材料化学第二版(曾兆华版)课后答案
第一章1.什么是材料化学?其主要特点是什么?答:材料化学是有关于材料的结构、性质、制备及应用的化学。
主要特点:跨学科性,实践性。
2.材料与试剂的主要区别是什么?答:试剂在使用过程中通常被消耗并转化为其他物质,而材料通常是可重复的、连续的,除了正常的消耗外,它不会不可逆地转化为其他物质。
3.观察一只灯泡,列举制造灯泡所需的材料。
4.材料按其组成和结构可以分为哪几类?如果按功能和用途对材料分类,列举十种不同功能或用途的材料。
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF答:(1)金属材料,无机非金属材料,高分子材料,复合材料(2)导电材料、绝缘材料、生物医用材料、航天航空材料、能源材料、电子信息材料、感光材料5.简述材料化学的主要内容。
答:结构:原子和分子在不同层次彼此结合的形式、状态和空间分布。
特性:材料固有的化学、物理和力学特性。
制备:将原子和分子结合在一起,并最终将其转化为有用的产品应用。
AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF第二章1.原子间的结合键共有几种?各自特点如何?AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF3.计算体心立方及六方密堆的的堆积系数。
10. 单质Mn有一种同素异构体为立方结构,其晶胞参数为0.6326nm,密度= 7.26g cm-3,原子半径r = 0.112nm,计算Mn晶胞中有几个原子,其堆积系数为多少?11. 固溶体与溶液有何异同?固溶体有几种类型?固体溶液与液体溶液的共同点:均具有均一性、稳定性,均为混合物,均存在溶解性问题(对固态溶液称为固溶度,对液体溶液称为溶解度);AHA12GAGGAGAGGAFFFFAFAF(1)均一性:溶液各处的密度、组成和性质完全一样;(2)稳定性:温度不变,溶剂量不变时,溶质和溶剂长期不会分离;(3)混合物:溶液一定是混合物。
固体溶液与液体溶液的不同点:固溶体的溶质和溶剂均以固体形式出现,而液体溶体的溶质和溶剂均以液体形式出现;固溶体:又称固体溶液,指由一种或多种溶质组元溶入晶态溶剂,并保持溶剂晶格类型所形成的单相晶态固体。
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第一章绪论
1.什么是材料化学?其主要特点是什么?
答:材料化学是关于材料的结构,性能,制备和应用的化学;其主要特点是跨学科性和实践性。
2.新石器时代的标志是什么?
答:其标志为陶器和农业的出现。
3.材料与试剂的主要区别是什么?
答:试剂在使用过程中通常被消耗并转化成别的物质,而材料则一般可重复,持续使用,除了正常消耗,它不会不可逆的转变成别的物质。
4.材料按其组成和结构可以分为哪几类?
答:金属材料,无机非金属材料,聚合物材料和复合材料。
5、简述材料化学的主要研究内容
结构:组成原子、分子在不同层次上彼此结合的形式、状态和空间分布
性能:材料固有的化学、物理及力学方面的性能
制备:将原子、分子聚合起来并最终转变为有用产品的一系列连续的过程
应用。