1、第 四 章作 業(yè) 講 評第1頁第1頁第九次作業(yè)4-1： 鋁彈性模量為70GPa,泊松比為0.34，在 83MPa靜水壓時，此單位晶胞體積是多少？ 解：由E=3K(1-2) 得 K=E/3(1-2) =70Gpa/3(1-2*0.34)=72.9Gpa V/V=/K=83Mpa/72.9GPa=1.14 V=4.0496310-30(1-1.14)=66.310-30 (m3) 答：此單位晶胞體積是66.310-30 (m3)P176 表39 點陣常數(shù)單位 第2頁第2頁4-14.有哪些路徑能夠提升高分子材料剛性？ 結晶 交聯(lián) 提升分子量 熱處理 復合材料第3頁第3頁7.22 Cite the p

2、rimary differences between elastic, anelastic, and plastic deformation behaviors. 概念、 原子論角度、 施加應力后應變、 材料差別（或相應材料）第4頁第4頁4-12熱處理（退火）實質是什么？它對材 料拉伸強度、硬度、尺寸穩(wěn)定性、 沖擊強度和斷裂伸長率有什么影響？ 結構弛豫 ，非晶至結晶轉變 P112-113 拉伸強度、硬度、尺寸穩(wěn)定性 沖擊強度和斷裂伸長率第十次作業(yè)第5頁第5頁4-13 有哪些辦法能夠改進材料韌性，試舉例 闡明。 晶粒細化（晶格類型）； 成份，高分子共混橡膠，金屬種雜質； 熱處理； 高分子中銀紋。

3、 第6頁第6頁4-24 按照粘附摩擦機理，闡明為何極性高 聚物與金屬材料表面間摩擦系數(shù)較大， 而非極性高聚物則較小。 摩擦系數(shù)：=S/Pm S為剪切強度；Pm為抗壓強度，極性聚合 物作用力大，S大。第十一次作業(yè)第7頁第7頁4-29試從金屬、陶瓷和高聚物材料結構差異 解釋它們在熱容、熱膨脹系數(shù)和熱導率等 性能方面差異。 原子鍵合方式不同； 結構不同，包含結晶。第8頁第8頁熱導率 金屬無機非金屬高分子 導熱微觀機制不同熱容 高分子無機非金屬金屬 熱運動基團單元大小不同熱膨脹系數(shù) 金屬無機非金屬高分子 化學鍵鍵能不同 自由電子晶格振動分子傳導1mol材料升高1所需能量原子在熱能增長時平均振幅第9頁第

4、9頁17.6 (a) Briefly explain why Cv rises with increasing temperature at temperatures near 0 K. (b) Briefly explain why Cv becomes virtually independent of temperature at temperatures far removed from 0 K.(a) The Cv is zero at 0 K, but it rises rapidly with temperature; this corresponds to an increase

5、d ability of the lattice waves to enhance their average energy with ascending temperature. (b) Above what is called the Debye temperature D, Cv levels off and becomes essentially independent of temperature at a value of approximately 3R, R being the gas constant. Thus even though the total energy of

6、 the material is increasing with temperature, the quantity of energy required to produce a one-degree temperature change is constant.第10頁第10頁17.23 For each of the following pairs of materials, decide which has the larger thermal conductivity. Justify your choices. (a) Pure silver; sterling silver (9

7、2.5 wt%Ag 7.5 wt% Cu). (b) Fused silica; polycrystalline silica. (c) Linear polyethylene (Mn=450,000g/mol); lightly branched polyethylene (Mn=650,000g/mol). (d) Atactic polypropylene (Mw=106g/mol); isotactic polypropylene (Mw = 5105g/mol).（a）純銀 合金雜質會阻礙自由電子運動，減少傳導作用 （b）熔融SiO2 熔融SiO2有對流現(xiàn)象（c）LLPE 結晶度更大

8、（d）isotactic PP isotactic PP 結晶全同立構無規(guī)第11頁第11頁4-30 何為半分解溫度？它與高分子化學鍵 之間有什么關系？半分解溫度為高聚物在真空中加熱30min后質量損失二分之一所需要溫度K=Ae- E/RT，鍵能越大，半分解溫度越高雜環(huán)或環(huán)狀結構、元素高分子第12頁第12頁4-35增長高分子材料阻燃性普通有哪些辦法？ 結構和構成 提升熱穩(wěn)定性 引入鹵族、磷、氮等元素 添加阻燃劑和無機填料 吸取熱量 減少溫度 隔離氧第13頁第13頁4-55、將2400A.m-1磁場作用到相對磁導率 為5000材料上，計算磁感強度和磁 化強度。解：磁化強度： M=(r-1)H=(5

9、000-1)2400A.m-1=1.2107A.m-1 磁感強度： B= 0 (H+M)=410-7(H.m-1) (2400A.m-1 +1.2107A.m-1) =15.1Wb.m-2=15.1tesla 或B= r 0H=5000 410-7H/m 2400A/m=15.1tesla第十三次作業(yè)真空磁導率第14頁第14頁18.7 The magnetization within a bar of some metal alloy is 3.2 105 A/m at an H field of 50 A/m. Compute the following: (a) the magnetic

10、susceptibility 磁化率 (b) the permeability 磁導率 (c) the magnetic flux density within this material. 磁感強度 (d) What type(s) of magnetism would you suggest as being displayed by this material? Why?（a）m=M/H=（3.2105A/m）/（50A/m）=6400（b）r=m+1=6401 =r0=2.5610-3H/m (c) B=H=2.5610-3H/m(50A/m)=0.402tesla（d）鐵磁體 m為1

11、03數(shù)量級第15頁第15頁18.9 Confirm that there are 2.2 Bohr magnetons associated with each iron atom, given that the saturation magnetization is 1.70 106 A/m, that iron has a BCC crystal structure, and that the unit cell edge length is 0.2866 nm.將number of Bohr magnetons 代入公式計算Ms=nBB/a3 =22.29.2710-24/(0.2866

12、10-9m)3 =1.733106A/m第16頁第16頁18.25 Figure 18.25 shows the B-versus-H curve for a steel alloy (a) What is the saturation flux density?(b) What is the saturation magnetization?(c) What is the remanence?(d) What is the coercivity?(e) On the basis of the data in Tables 18.5 and 18.6, would you classify t

13、his material as a soft or hard magnetic material? Why?第17頁第17頁(a) The saturation flux density(c) What is the remanence? Bs=1.4 tesla Ms=Bs/ 0=1.4/(410-7H/m)=1.11 106A/m(b) Bs= 0(Hs+Ms) 0Ms Br=0.8 tesla (d) What is the coercivity? (e) On the basis of the data in Tables 18.5 and 18.6, would you classi

14、fy this material as a soft or hard magnetic material? Why?Hc=75 A/m 第18頁第18頁4-62 已知碲化鋅Eg=2.26eV，它 對哪一部分可見光透明？第十四次作業(yè) =hc/Eg=0.55m h=6.6210-34J.s/1.610-19 =4.1310-15eV.s c =3108m.s-1 對波長0.550.7 m可見光透明 第19頁第19頁19.22 Briefly explain what determines the characteristic color of (a) a metal and (b) a trans

15、parent nonmetal.金屬：吸取和再發(fā)射透明非金屬：透射、部分吸?。ㄟx擇性吸 收）。 第20頁第20頁19.25 Briefly explain why amorphous polymers are transparent, while predominantly crystalline polymers appear opaque or, at best, translucent.半晶聚合物，結晶與非晶區(qū)密度差別造成折射指數(shù)差別，當晶區(qū)尺寸不小于可見光波長，造成光散射，造成不透明或半透明。第21頁第21頁4-74 在一塊單向玻纖增強不飽和聚酯單面板中，若纖 維直徑是20m，纖維體積

16、分數(shù)是0.45，Ef=4Gp， Em=80MPa。求（a）單位體積界面面積； （b）當該復合材料沿纖維方向受到200MPa拉應力 時，玻纖和基體各承受拉應力是多少？解（a）設該單向板為 1cm1cm1cm = 1cm3正立方體 單根纖維體積V1 = （0.002cm / 2）21cm = 3.1410-6cm3 單根纖維界面面積S1=0.002cm1cm = 0.00628 cm2 則該1cm3正立方體單向板復合材料界面面積： Sc = (1 cm3 0.45S1)/V1 = 900cm2第22頁第22頁b） Ff/Fm = VfEf/(1-Vf)Em = 0.454000MPa / (0.5

17、580MPa) = 40.90 = F/A （假定Ac=1m2) F=200 106N Fc = Ff + Fm = 40.90 Fm + Fm = 200 106N Fm = 4.77 106N Ff =200-4.77=195.23 106N m=4.77 106N /0.55m2=8.68MPa f=195.23 106N /0.45m2=433MPa第23頁第23頁4-78 一邊長為25mm立方體用薄鋁板和硫化橡膠（厚 度分別為0.5mm和0.75mm）交替層壓制成。問該 復合板熱導率為多少？ （a）平行板方向 （b）垂直板方向 （Al=0.22 R=0.00012 單位Js-1m-1

18、K-1）解（a）model: 鋁板和橡膠板分別都為25mm /（1.25mm）= 20層 T2 T1 qAlqRQQ第24頁第24頁 VA1=10/25=0.4 VR=15/25=0.6 l =V A1 A1 +VRR =0.4*0.22+0.6*0.00012 =0.088+0.000072 =0.088 ( Js-1m-1K-1 ) 第25頁第25頁(b) Solution: 由于： 1/t=V A1 /A1 +Vr/r =0.4/0.22 +0.6/0.0012=1.82+5000=5001.82 t=1/5001.82=2.0*10-4 ( Js-1m-1K-1 )qT130.5mm3

19、0.75mmT2T3T41第26頁第26頁15.11 A continuous and aligned fiber-reinforced composite is to be produced consisting of 30 vol% aramid fibers and 70 vol% of a polycarbonate matrix; mechanical characteristics of these two materials are as follows: Also, the stress on the polycarbonate matrix when the aramid fibers fail is 45