无机材料习题答案汇总

第一章习题答案（二）

6. 从结合键的角度分析金属、陶瓷、高分子材料的主要性能特点。

答案（要点）：

金属材料：以金属键为主；大多数金属强度和硬度较高，塑性较好。

陶瓷材料：以共价键和离子键为主(对于玻璃材料而言,更常见的是兼有共价键和离子键的“混合键”)；强度、硬度和熔点一般比金属材料高；但比金属材料脆性大，不易变形。

高分子材料：分子内部价键以共价键为主，分子间为分子间力和氢键为主。高分子材料的主要性能特点：硬度、熔点都比陶瓷材料和金属低一些，某些高分子材料韧性好、塑性好，成型较容易；耐热比较差，高温易分解挥发。

7.请从颗粒（晶粒）尺寸的角度，讨论普通（传统）陶瓷和精细陶瓷的主要区别是什么？

（注：最好再从陶瓷材料的化学组成，所使用的原料、制备方法和主要设备，材料的性质等方面，进行较全面的讨论）。 答案（要点）: 普通陶瓷颗粒尺寸一般为100微米以上；精细陶瓷颗粒尺寸一般为亚微米至几十微米之间。

其他：

（1）化学组成上，突破了传统陶瓷为硅酸盐的界限，精细陶瓷一般是氧化物、氮化物、碳化物，等。

（2）在原料上，传统陶瓷以天然粘土为主要原料、与产地关系极大；精细陶瓷一般以化工原料为主要，原料的成分与产地关系不大。。

（3）在制备方法上，传统陶瓷常采用液相烧结，以模压和炉窑为主要生产手段；而精细陶瓷常采用固相烧结，广泛采用冷等静压，真空烧结，气氛烧结、热（等静压）压等手段。

（4）在性能上，特种陶瓷有比传统陶瓷优越的高强度、高硬度、高韧性、耐高温、耐腐蚀性等，还有磁、电、光、声、生物等方面具有的特殊性质。

8. 参考本章正文和所列出的相关文献，试简答:

（1）一次颗粒的概念和英文名称；（2）二次颗粒的概念；

（3）粉末团聚的概念和英文名称；（4）团聚参数的概念；

（5）硬团聚和软团聚的基本概念；（6）粉末团聚所带来的危害。

（1）一次颗粒是指粉末团聚前的颗粒。一次颗粒的英文名称：primary particles

（2）二次顆粒是指粉末团聚后的颗粒。

（3）粉体团聚是指一次颗粒在制备、分离、处理及存放过程中相互连接形成较大二次颗粒的现象。

团聚的英文名称：agglomeration ，agglomerates

（4）团聚参数：团聚体平均包含粉末一次颗粒的数目，可以通过二次颗粒粒径与一次颗粒粒径之比求得。

（5）软团聚能用化学法或一般的机械方法打开。硬团聚能不用化学法或一般的机械方法打开。

（6）在陶瓷烧结过程中，粉末团聚形成的气孔或空穴通常无法完全排除，从而形成微裂纹，根据改进的格里菲斯（Griffith ）微裂纹理论：

L

Y K IC =σ 造成材料断裂所需要的临界应力σ与微裂纹的长度2L 有极大的关系，式中常数Y ，所以，微裂纹的存在会导致材料强度的降低。此外，粉末团聚还会影响材料的其他性能。

9. 请简答：

（1）陶瓷、硅酸盐的英文名称；（1）陶瓷:ceramics;硅酸盐:silicate

（2）适用于“精细陶瓷”的至少3种英文名称；（2）fine ceramics ；advanced ceramics ；high performance ceramics;high tech. ceramics

（3）XRD ，SEM 和TEM 的英文全称和中文名称。

（3）XRD: X-ray diffraction X 射线衍射

SEM: scanning electronic microscope/-copy 扫描电子显微镜/法

TEM: transmission electronic microscope/-copy 透射电子显微镜/法

10 .在无机非金属材料领域（如日用陶瓷、氧化铝陶瓷、碳化硼陶瓷、特种玻璃，等）里，常见一些的企业家，虽然没有机会受到过本专业的正规训练；但是事业却非常成功，而且还亲自掌握了该企业的核心技术。试从学科的特点和技术的角度评述这一现象；也可以厦门及其周边地区的知名企业为例。

答案（要点）:

无机非金属材料领域的最重要的学科之一“材料科学基础”或“无机材料化学”，有如下明显的特点：1、跳跃性思维：与基础理论

演绎法不同，由于演绎法还无法解决无机材料化学的许多重大问题，“猜测”的跳跃性思维往往是最常用的方法；2、综合性：无机材料

化学是材料化学家从材料科学、材料工艺与技术的角度出发，把固体物理、固体化学、相关理论（例如固体力学，生物学，甚至医学，

等）和工程方面有关无机材料研究的化学内容集中起来，加以分析、综合和提高，形成的一门独立学科。3、应用性：无机材料化学是把

与物理、化学、相关理论、材料科学中与化学有关的内容，“直接”应用到无机材料中，把理论和实际“直接”联系起来，表现了很强的

应用性。

由于演绎法还无法推导出无机非金属材料的制备条件，相关的制备关键往往是（在一定原则指导下）通过实践摸索出来的。在无机非

金属材料领域，一些企业家虽然没有机会受到过本专业的正规训练，但有大量的实践，也通过各种方式掌握了材料制备与性能的一定原则，

并对该领域有较好的宏观了解，因而事业能成功，并且亲自掌握了该企业的核心技术。从从学科的特点和技术的角度上来讲，上述企业家

的成功也是一种很正常的现象。

气）气孔排除。

11.名词解释：粉末颗粒表面的ζ-电位和功用。

答案（要点）:

固体颗粒表面因为破键而带电荷，与固体表面接触的液体（吸附层）带相反的电荷，产生双电层；（可随固体颗粒运动的）吸附层和

液体不动层之间的电位差，称为ζ电位。

由于ζ电位的存在，带同种电荷的陶瓷微粒之间存在着排斥力。ζ电位较高时，颗粒间的排斥力较大；会抵消颗粒间的范德华吸引力，

使颗粒呈分散状态。

12 .试简答：粉末颗粒在液体中分散的两种主要方法。

答案（要点）:1、调节体系的pH值或电解质的浓度，获得较高的ζ-电位绝对值，使粉末颗粒在液体中分散；此即静电稳定机制。2、控

制（两亲结构的）高分子分散剂的种类（链的长度等）和浓度（有个最佳值），即利用高分子的空间位阻作用使粉末颗粒在液体中分散。

13.试评述：用纳米粉制备结构陶瓷。

（提示：从粉末团聚和晶界两方面讨论）

答案（要点）:即使采用无团聚的纳米粉并严格控制烧结条件，烧结后晶粒大小仍然在纳米级，也会因其晶界过多、玻璃态的比例过大，

导致高温蠕变和高温强度等其相关性能不佳。

14 .试评述：有人认为利用斯宾那多分解（Spinodal decomposition）的原理，可以制备复合材料。

答案（要点）:一般来说，材料发生“斯宾那多分解”后，会成为2个相，即分解成为物理和化学完全相同的2个部分。此现象常被应用

到高硅氧玻璃（二氧化硅含量高的玻璃）制备中。斯宾那多分解后的多（两）相结构，可直接作为制备（亚微观层次）复合材料的基础。

15 .（1986年6月，Bednorz和Müller先发现了La–Ba–Cu–O系统、接着于1987年9月发现了Y–Ba–Cu–O系统的钙钛矿型高温超导陶瓷）。试设计一个方案，用玻璃陶瓷（glass ceramics，即微晶玻璃）法，也获得高温超导电性；并稍解释方案设计的思路。答案（要点）:

例如，把Y–Ba–Cu–O系统熔化，再快速冷却以制成玻璃，然后微晶化，渗流效应使各个微晶体形成超导网络。