材料化学复习题

材料化学第二章化学基础知识一、填空题1.热力学第三定律的具体表述为纯物质完美晶体在0K时的熵值为零，数学表达式为S*（T）=0 J·K-1。

2.理想稀溶液存在依数性质，即溶剂的蒸气压下降、凝固点降低、沸点升高、渗透压的量值均与溶液中溶质的数量有关，而与溶质的种类无关。

3.人们将存在于两相间厚度为几个分子大小的薄层称为界面层，简称界面，有液-气、固-气、固-液、液-液、固-固界面，通常把固-气界面及液-气界面称为表面。

4.表面张力一般随温度和压力的增加而降低。

5.按照氧化态、还原态物质的状态不同，一般将电极分成第一类电极（金属电极、气体电极）、第二类电极（金属-难溶盐电极、金属-难溶氧化物电极）、氧化还原电极三类。

6.相律是描述相平衡系统中自由度、组分数、相数之间关系的法则。

其有多种形式，其中最基本的是吉布斯相律，其通式为f=c-p+2。

二、名词解释1.拉乌尔定律气液平衡时,稀溶液中溶剂A在气相中的蒸气压pA等于同一温度下该纯溶剂的饱和蒸气压与溶液中溶剂的摩尔分数xA的乘积2.基元反应反应物生成生成物的中间步骤反应称为基元反应3.稳态近似处理假设中间物浓度不随时间变化而改变的处理方法4.相图相图(phase diagram)又称平衡状态图，是用几何(图解)的方式来描述处于平衡状态下，物质的成分、相和外界条件相互关系的示意图三、简答题1.简述物理吸附与化学吸附的区别。

第三章材料的制备一、填空题1.熔体生长法主要有提拉法、坩埚下降法、区熔法、焰熔法等。

2.物理气体沉积法是利用高温热源将原料加热，使之汽化或形成等离子体，在基体上冷却凝聚成各种形态的材料（如晶须、薄膜、晶粒等）的方法。

其中以阴极溅射法、真空蒸镀较为常用。

3.PECVD所采用的等离子种类有辉光放电等离子体、射频等离子体、电弧等离子体。

4.固相反应按反应物状态不同为纯固相反应、气固相反应、液固相反应及气液固相反应，按反应机理不同分为扩散控制过程、化学反应速度控制过程、晶核成核速率控制过程和升华控制过程等，按反应性质分为为氧化反应、还原反应、加成反应、置换反应和分解反应。

二、名词解释1.水热法水热法指在高压釜中，通过对反应体系加热、加压，产生相对高温、高压的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解而达到过饱和、进而析出晶体的方法2.高温溶液生长法高温溶液生长法又称熔盐法，是采用液态金属或熔融无机化合物为溶剂，在高温下把晶体原料溶解，形成均匀的饱和溶液，通过缓慢降温或其他方法析出晶体的技术3.离子镀离子镀指蒸发物质的分子被电子碰撞电离后以离子形式沉积在固体表面的方法，是真空蒸镀与阴极溅射技术的结合4.化学气相沉积化学气相沉积法是指通过气相化学反应生成固态产物并沉积在固体表面的方法三、简答题：1.简述溶胶-凝胶法的原理及优缺点原理：溶胶-凝胶法一般以含高化学活性结构的化合物为前驱体，其主要反应步骤是先将前驱体溶于溶剂中，形成均匀的溶液，并进行水解、缩合，在溶液中形成稳定的透明溶胶体系，经陈化胶粒间缓慢聚合，形成三维空间网络结构，网络间充满了失去流动性的溶剂，形成凝胶。

优点：（1）由于溶胶-凝胶法中所用的原料首先被分散到溶剂中形成低黏度的溶液，因此可在很短的时间内获得分子水平的均匀性，在形成凝胶时，反应物之间很可能是在分子水平上被均匀的混合（2）经过溶液反应步骤，很容易均匀的定量的掺入一些微量元素，实现分子水平上的均匀掺杂（3）一般认为溶胶凝胶体系中组分的扩散在纳米范围内，而固相反应时组分扩散在微米范围内，因此化学反应较容易进行且所需温度较低（4）选择合适的条件可以制备各种新型材料缺点:(1) 所使用原料价格昂贵, 有些原料为有机物, 对健康有害(2) 通常整个溶胶-凝胶过程所需时间较长, 常需要几天或几周(3) 凝胶中存在大量微孔, 在干燥过程中会逸出许多气体及有机物, 并产生收缩2.简述自蔓延高温合成的技术类型（1）SHS制粉技术反应物料在一定的气氛中燃烧，再粉碎、研磨燃烧产物，得到不同规格的粉末。

（2）SHS烧结技术通过固相反应烧结，制得一定形状和尺寸的产品（3）SHS致密化技术致密化技术又分SHS加压法，SHS挤压法，SHS等静压（4）SHS熔铸技术通过选择高放热性反应物形成超过产物熔点的燃烧温度，从而获得难熔物质的液相产品（5）SHS焊接技术再待焊接两块材料之间填进合适的燃烧反应原料，以一定的压力夹紧待焊材料，待中间原料的燃烧过程完成后，即可实现焊接（6）SHS涂层技术包括SHS熔铸涂层，SHS助渗涂层，SHS烧结涂层，气相传输SHS涂层，SHS喷射沉积涂层，自反应涂层第四章材料的性能一、简答题1.什么是腐蚀电池，其形成应具备哪些基本条件？当两种金属材料在电解质溶液中构成原电池时，作为阳极的金属被会腐蚀。

这种能导致金属腐蚀的原电池为腐蚀电池。

形成腐蚀电池必须具备三个基本条件：（1）不同金属或同种金属的不同区域间有电位差存在，且电位差越大，腐蚀越剧烈。

较活泼金属的电位较低，成为阳极而遭受腐蚀；较不活泼金属电位较高，作为阴极起传递电子的作用，不受腐蚀。

（2）两极材料共处于相连通的电解质溶液中。

潮湿的空气因溶解了SO2等酸性气体，构成电解质溶液。

（3）具有不同电位的金属之间必须有导线连接或直接接触。

2.什么是材料的强度指标？这些指标各代表什么含义？σe弹性极限、σs屈服强度、σb极限强度和σk断裂应力为材料的强度指标在弹性变形阶段，弹性变形的最大值所对应的应力称为弹性极限材料进入塑性变形阶段，应力随应变增加而继续增大，但达到某一个值后反而下降，该值为材料的屈服强度当应力达到最大值σb时，试样的均匀变形中止，该值称为材料的极限强度σk称为材料的断裂应力，表示材料对塑性变形的极限抗力3.什么是材料的疲劳？有哪些指标反应材料的疲劳性能？疲劳指材料在循环受力(拉伸、压缩、弯曲、剪切等)下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。

疲劳性能就是材料抵抗疲劳破坏的能力，常以S-N曲线表征，S为应力水平，N为疲劳寿命。

经过无限多次循环应力作用而材料不发生断裂的最大应力，称为疲劳极限4.什么是热膨胀，其受什么因素影响？大多数物质的体积都随温度的升高而增大，这种现象称为热膨胀材料的热膨胀性与材料中原子结合情况有关，结合键越强则原子间作用力越大，原子离开平衡位置所需的能量越高，则热膨胀系数越小。

结构紧密的晶体的热膨胀系数比结构松散的非晶体的热膨胀系数大5.何谓压电效应，简述其产生原因？当对某些物质在一定方向上施加机械应力时，在其两端表面上会出现数量相等、符号相反的束缚电荷；当作用力反向时，表面电荷电性也反号，而且在一定范围内电荷密度与作用力成正比。

反之，某些物质在一定方向的电场作用下，则会产生外形尺寸的变化，在一定范围内，其形变与电场强度成正比。

前者称为正压电效应，后者称为逆压电效应，统称为压电效应晶体的压电效应的本质是因为机械作用(应力与应变)引起了晶体介质的“极化”，从而导致介质两端表面上出现符号相反的束缚电荷第五章金属材料一、填空题1. 金属通常可分为黑色金属与有色金属两大类，前者包括铁、锰、铬及其合金，主要是铁碳合金，常作为结构材料使用；有色金属通常指除钢铁之外的所有金属，常作为功能材料使用。

2. 大多数金属单质采取的密堆积型式有立方最紧密堆积、六方最紧密堆积、体心立方密堆积三种3. 导电性Al>Zn，Cu>Fe4. 根据原子在溶剂晶格中占据的位置不同，可将固溶体分为置换固溶体、间隙固溶体和缺位固溶体三种。

二、名词解释1.光电效应许多金属在光的照射下能放出电子, 其中在短波辐射照射下能放出电子的现象称为光电效应2.合金合金是指由两种或两种以上的金属元素（或金属元素与非金属元素）组成的具有金属性质的物质3.固溶体合金在固态下由不同组元相互溶解而形成的相称为固溶体. 即在某一组元的晶格中包含其它组元的原子, 前一组员称为溶剂, 其它组元称为溶质.4.奥氏体奥氏体是碳在γ—Fe中的间隙固溶体, C原子无序地分布在Fe原子所组成的八面体空隙中. 含碳约0.8%5.马氏体马氏体可看作α—Fe中含碳量可达1.6%的过饱和固溶体三、简答题1.为何细晶粒金属的强度和塑性都比粗晶粒高。

晶粒细化后，晶界增多，而晶界上的原子排列不规则，杂质和缺陷多，能量较高，阻碍位错的通过，即阻碍塑性变形，也就实现了高强度。

晶粒越细，在一定体积内的晶粒数目多，则在同样塑性变形量下，变形分散在更多的晶粒内进行，变形较均匀，且每个晶粒中塞积的位错少，因应力集中引起的开裂机会较少，有可能在断裂之前承受较大的变形量，既表现出较高的塑性。

2.简述储氢合金的储氢原理。

在一定温度和压力下，许多金属、合金或金属间化合物与氢能生成金属氢化物。

金属、合金或金属间化合物与氢的反应是可逆过程，改变温度和压力条件可以使金属氢化物释放出氢第六章无机非金属材料一、填空题1.典型的无机非金属材料的晶体结构有AC型晶体、AX2型晶体、A2X3型晶体、ABO3型晶体、AB2O4型晶体以及金刚石和石墨的晶体等类型。

2.普通陶瓷是用粘土、长石、石英等原料烧制而成。

二、简答题1.无机非金属材料的结合键包括几类？由它们组成的材料性能有何区别？无机非金属材料中主要以离子键、共价键和其混合键组成。

所以键的比例对性能具有决定性作用. 由于二者具有相对高的能量, 其混合键的键能也较大, 从而给无机非金属带来熔点高、硬度高、脆性大、透明度高、导电性低的性质特点2.试描述无机非金属材料的各种性能。

热学性能: 耐高温, 膨胀系数对所观察晶轴方向上的各向异性有特别显著的依赖性力学性能: 硬度高, 符合胡可定律, 绝大多数呈现脆性, 在适当条件下, 也会存在可延展性电学性能: 一般不具有自由电子, 导电性较差, 多为绝缘体磁学性能: 强磁性, 高电阻, 低松弛损失光学性能: 多样复杂, 包括对光的折射, 反射, 吸收, 散射和透射, 以及受激辐射光放大等特性化学性能: 多由氧化物构成, 随着键合力的增加酸性越强, 碱性越弱.第七章高分子材料一、填空题1.常把生成高分子化合物的小分子原料称为单体，将存在于聚合物分子中重复出现的原子团称为结构单元，高聚物中结构单元的数目称为聚合度。

2.PP、PB、PS、PVC分别为聚丙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚氯乙烯的缩写。

3.高分子的结构指单个高分子链的结构和形态，包括近程结构和远程结构。

前者属于化学结构，又称一级结构，包括高分子链中原子的种类和排列、取代基和端基的种类、结构单元的排列顺序等后者指分子的尺寸、形态，链的柔顺性以及分子在环境中的构想，又称二级结构。

4.自由基型聚合反应主要包括链引发、链增长、链终止等基元反应。