材料化學(xué)課后習(xí)題答案

P42:四⑴(2)⑶

P69：二、三(1)(2)

P90:5

%3：二、三(1)(2)

1%2：二、三⑴

P236：-'二

專業(yè):應(yīng)用化學(xué)14-1

學(xué)號(hào):20142008

姓名:丁大林

第二章化學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)

一、填空題

1、熱力學(xué)第三定律得具體表述為純物質(zhì)完美晶體在0K時(shí)得場(chǎng)值為

蜜____，數(shù)學(xué)表達(dá)式為S*(完美晶體,0K)=0上1＜」。

dTydV}

2、麥克斯韋關(guān)系式為

<dP)s

dSyJ曳、述、0V

dP）T而

3、偏摩爾吉布斯函數(shù)又稱化學(xué)勢(shì),定義為PB=GB=

T.p.nc

4、理想稀溶液存在依數(shù)性質(zhì)、即溶劑得蒸氣壓下降、凝固點(diǎn)降低、也呈

升高、遂透匡得量值均與溶液中溶質(zhì)得數(shù)量有關(guān)，而與溶質(zhì)得種類無關(guān)。

5、人們將存在于兩相間厚度為幾個(gè)分子大小得薄層稱為界面層，簡(jiǎn)稱界面,

有液-氣、固一氣、固■液、液-液、固??固界面，通常把固■氣界面、液-氣界面稱為

表面。

6、表面張力一■般隨溫度和壓力得增加而降低，且。金禺鍵＞5離子健極性其價(jià)特＞

o非極性共價(jià)鍵。

7、按照氧化態(tài)、還原態(tài)物質(zhì)得狀態(tài)不同,一般將電極分成第一類電極（金屬

電極、氣體電極）、第二類電極（金屬-難溶鹽電極）、氧化還原電極三類。

8、相律就就是描述相平衡系統(tǒng)中自由度、組分?jǐn)?shù)、型數(shù)之間關(guān)系得法

則。其有多種形式，其中最基本得就就是吉布斯相律，其通式為f=c—p+2o

二、名詞解釋

1、拉烏爾定律:氣液平衡時(shí)稀溶液中溶劑A在氣相中得蒸氣壓外等于同一

溫度下該純?nèi)軇┑蔑柡驼魵鈮簆.J與溶液中溶劑得摩爾分?jǐn)?shù)x人得乘積，該定律稱

為拉烏爾定律。

2、亨利定律:在一定溫度下,稀溶液中易揮發(fā)溶質(zhì)B在平衡氣相中得分壓夕

與其在平衡液相中得摩爾分?jǐn)?shù)xB成正比，該定律稱為亨利定律。

3、基元反應(yīng):化學(xué)反應(yīng)并非都就就是由反應(yīng)物直接生成生成物，而就就是分

若干真實(shí)步驟進(jìn)行得，這些步驟稱為基元反應(yīng)。

4、質(zhì)量作用定律:層元反應(yīng)速率與反應(yīng)中各反應(yīng)物濃度得賽乘積成正比,這一

規(guī)律稱為基元反應(yīng)得質(zhì)量作用定律。

5、穩(wěn)態(tài)近似處理:假定中間物濃度不隨時(shí)間而改變得處理方法。

6、極化:當(dāng)電化學(xué)系統(tǒng)中有電流通過時(shí)，兩個(gè)電極上得實(shí)際電極電勢(shì)將偏離其

平衡電勢(shì)玄，這種現(xiàn)象稱為電極得極化。

7、相圖:又稱平衡狀態(tài)圖,用幾何（圖解）得方式來描述處于平衡狀態(tài)時(shí),物質(zhì)得

成分、相和外界條件相互關(guān)系得示意圖。

三、簡(jiǎn)答題

1、簡(jiǎn)述什么就就是亞穩(wěn)狀態(tài)，其形成原因及在生產(chǎn)中應(yīng)如何處理。

答:1）就就是一種熱力學(xué)不穩(wěn)定狀態(tài),但在一定條件下能長(zhǎng)期存在，稱為亞穗狀

態(tài)。

2）形成原因:新相難于形成。

3）生產(chǎn)中遇到亞穩(wěn)態(tài)有時(shí)需要保護(hù),有時(shí)需要破壞，如非晶體材料制備就就

就是將材料高溫熔融后迅速冷卻，使晶格排列長(zhǎng)程無序，從而形成非晶態(tài)亞穩(wěn)結(jié)構(gòu),

使材料得耐腐蝕性能力和力學(xué)性能得以提高。金屬退火處理就就是為了消除淬火

等處理所產(chǎn)生得一些不平衡相，使材料得內(nèi)部組織重新達(dá)到平衡狀態(tài)。

2.簡(jiǎn)述物理吸附與化學(xué)吸附得區(qū)別。

項(xiàng)目物理吸附化學(xué)吸附

吸附力分子間力化學(xué)鍵力

吸附分子層多分子層或單分子層單分子層

吸附溫度低高

吸附熱小大

吸附速率快慢

吸附選擇性無或很差有

3、簡(jiǎn)述熱分析法繪制相圖得步驟。

答:先將樣品加熱成液態(tài),然后另其緩慢而均勻地冷卻，記錄冷卻過程中系統(tǒng)在

不同時(shí)刻得溫度數(shù)據(jù)，以溫度為縱坐標(biāo)，時(shí)間為橫坐標(biāo)，繪制溫度-時(shí)間曲線，即冷卻

曲線（或稱步冷曲線）。由若干條組成不同得冷卻曲線可繪制出相圖。

四、計(jì)算題

1、計(jì)算壓力為100kPa,298K及1400K時(shí)如下反應(yīng)CaCO3（s）=Ca

0（。+（：02（0得4rGm:判斷在此兩溫度下反應(yīng)得自發(fā)性，估算該反應(yīng)可以自發(fā)進(jìn)

行得最低溫度O

M：\rGl(298/f)=-RTInK°=-RTIn絳=-8.314x298xln^^^=0

(00、

(1400K)=-RT\nK°=-RTIn-8.314xl400xln=0

<ioo>

2.已知反應(yīng);&(0+；Ck(g)=HQ(04rHm“=-92、2kJ?mol”,在298K

時(shí),K8=4、86X10￡試計(jì)算5oOK時(shí)該反應(yīng)得K@和△rGm，

K?△"「1]

解:由范特霍夫方程InRyTj

即瓜1^二-92.2xlQ3(11

，得K；=1.644xl023

8.314.500-298

△,.G；=-RT\nK〃=一8.314x5(X)xln(1.644xl023).//mol=222.209V/mo!

3.在301K時(shí),鮮牛奶大約在4h后變酸;但在278K時(shí)，鮮牛奶要在48h后才

變酸。假定反應(yīng)速率與牛奶變酸時(shí)間成反比，求牛奶變酸反應(yīng)得活化能。

解:由反應(yīng)速率與牛奶變酸時(shí)間成反比,可知八2二電2,反應(yīng)為一級(jí)反應(yīng)。速率

方程為-*出

In2In2.=0.173s7,公=出=*s-i=0.01T

---=----s4$

-L48

kF1I

由阿侖尼烏斯方程hi」一。------

k\RI1^2>

0.014

即InJ(1——，得E0=75.163kJ/mol

0.1738.3141301278J“

第三章材料得制備

一、填空題

1、熔體生長(zhǎng)法主要有提拉法、出期下降法、區(qū)熔法、焰熔法等。

2、物理氣相沉積法就就是利用高溫?zé)嵩磳⒃霞訜?使之汽化或形成等離子

住，在基體上冷卻凝聚成各種形態(tài)得材料（如晶須、薄膜、晶粒等）得方法。其中以

陰極濺射法、真空蒸鍍法較為常用。

3、PECVD所采用得等離子種類有輝光放電等離子體、射頻等離子體、電弧

等離子體。

4、液相沉淀法就就是指在原料溶液中添加適當(dāng)?shù)贸龅希瑥亩纬沙恋砦锏?/p>

方法。該法分為直接沉淀法、共沉淀法、均勻沉淀法。

5、固相反應(yīng)按反應(yīng)物狀態(tài)不同分為純固相反應(yīng)、氣固相反應(yīng)、液固相反應(yīng)

及氣液固相反應(yīng)，按反應(yīng)機(jī)理不同分為擴(kuò)散控制過程、化學(xué)反應(yīng)速度控制過程、

晶核成核速率控制過程和升華控制過程等，按反應(yīng)性質(zhì)不同分為氧化反應(yīng)、還原

反應(yīng)、加成反應(yīng)、置換反應(yīng)和分解反應(yīng)。

6、合成新材料得一個(gè)巧妙方法就就是以現(xiàn)有得晶體材料為基礎(chǔ)，把一些新原

子導(dǎo)入其空位或有選擇性地移除某些原子，前者稱為插層法,后者稱為反插層法。

引入或抽取原子后其結(jié)構(gòu)一般保持不變。

二、名詞解釋

1、水熱法:指在高壓釜中，通過對(duì)反應(yīng)體系加熱、加壓，產(chǎn)生相對(duì)南溫、高壓得

反應(yīng)環(huán)境,使通常難溶或不溶得物質(zhì)溶解而達(dá)到過飽和、進(jìn)而析出晶體得方法。

2、高溫溶液生長(zhǎng)法:又稱熔鹽法，就就是采用液態(tài)金屬或熔融無機(jī)化合物為溶

劑，在高溫下把晶體原料溶解，形成均勻得飽和溶液,通過緩慢降溫或其她方去析

出晶體得技術(shù)。

3、離子鍍:指蒸發(fā)物質(zhì)得分子被電子碰撞電離后以離子形式沉積在固體表

面得方法,就就是真空蒸鍍與陰極濺射技術(shù)得結(jié)合。

4、化學(xué)氣相輸運(yùn):就就是指在一定條件下把材料轉(zhuǎn)變成揮發(fā)性得中間體，再

改變條件使原來得材料重新形成得過程。

5、溶膠一凝膠法:就就是通過凝膠前驅(qū)體得水解縮聚制備金屬氧化物材料得

濕化學(xué)方法。

6、自蔓延高溫合成法:就就是利用反應(yīng)物間化學(xué)反應(yīng)熱得自加熱和自傳導(dǎo)作

用來合成材料得一種技術(shù)。

三、簡(jiǎn)答題

1、何為化學(xué)氣相沉積法？簡(jiǎn)述其應(yīng)用及分類。

答：1）化學(xué)氣相沉積法（CVD）就就是指通過氣相化學(xué)反應(yīng)生成固態(tài)產(chǎn)物并沉

積在固體表面得方法。

2）CVD法可用于制造覆膜、粉末、纖維等材料,她就就是半導(dǎo)體工業(yè)

中應(yīng)用最為廣泛得沉積多種材料得技術(shù)，包括制造大范圍得絕緣材料、大多數(shù)金

屬材料和合金材料。

2.簡(jiǎn)述溶膠一凝膠法得原理及優(yōu)、跳點(diǎn)。

答:1）溶膠一凝膠法得原理:溶膠一凝膠法一般以含高化學(xué)活性結(jié)構(gòu)得化合物

（無機(jī)鹽或金屬醇鹽）為前驅(qū)體（起始原料），其主要反應(yīng)步驟就就是先將前驅(qū)體容于

溶劑（水或有機(jī)溶劑）中，形成均勻得溶液,并進(jìn)行水解、縮合,在溶液中形成穩(wěn)定得

透明溶膠體系，經(jīng)陳化膠粒間緩慢聚合，形成三維空間網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，網(wǎng)絡(luò)間充滿了失

去流動(dòng)性得溶劑，形成凝膠。凝膠經(jīng)過后處理（如干燥、燒結(jié)固化）可制備出所需得

材料。

2）溶膠一凝膠法得優(yōu)缺點(diǎn)：

優(yōu)點(diǎn):a、由于溶膠一凝膠法中所用得原料首先被分散到溶劑中形成低黏度得

溶液，因此可在很短得時(shí)間內(nèi)獲得分子水平得均勻性，在形成凝膠叱反應(yīng)物之間

很可能就就是在分子水平上被均勻地混合；

b、經(jīng)過溶液反應(yīng)步驟，很容易均勻定量地?fù)饺胍恍┪⒘吭?，?shí)現(xiàn)分子水平上

得均勻摻雜；

c、一般認(rèn)為溶膠一凝膠體系中組分得擴(kuò)散在納米范圍內(nèi)，而固相反應(yīng)時(shí)組分

擴(kuò)散在微米范圍內(nèi)，因此化學(xué)反應(yīng)較容易進(jìn)行且所需溫度較低；

d、選擇合適得條件可以制備各種新型材料＜

缺點(diǎn):a、所使用得原料價(jià)格比較昂貴，有些原料為有機(jī)物，對(duì)健康有害；

b、通常整個(gè)溶膠一凝膠過程所需時(shí)間較長(zhǎng),常需要幾天或幾周；

C、凝膠中存在大量微孔，在干燥過程中會(huì)逸出許多氣體及有機(jī)物，并產(chǎn)生收

縮。

3、簡(jiǎn)述礦化劑得主要作用。

答：1）改變反應(yīng)機(jī)制降低反應(yīng)活化能；

2）影響晶核得生成速率;

3)影響結(jié)晶速率及晶格結(jié)構(gòu)；

4)降低系統(tǒng)得共熔點(diǎn)，改善液相性質(zhì)等。

4.簡(jiǎn)述自蔓延高溫合成得技術(shù)類型。

答:根據(jù)燃燒合成所采用得設(shè)備以及垠終產(chǎn)物得結(jié)構(gòu)等，可以將SHS分為六

種主要技術(shù)形式：

1)SHS制粉技術(shù)；

2)SHS燒結(jié)技術(shù)；

3)SHS致密化技術(shù)；

4)SHS熔鑄；

5)SHS焊接；

6)SHS涂層。

5、簡(jiǎn)述液相驟冷法得特點(diǎn)。

答:液相驟冷法得基本特點(diǎn)就就是先將金屬或合金加熱熔融成液態(tài)，然后通過

不同途徑使熔體急速降溫,降溫速度高達(dá)1?1()8°C/s,以致晶體生長(zhǎng)來不及

成核就降溫到原子熱運(yùn)動(dòng)足夠低得溫度，從而把熔體中得無序結(jié)構(gòu)“凍結(jié)”并保

留下來，得到結(jié)構(gòu)無序得固體材料，即非晶或玻璃態(tài)材料。樣品可制成幾微米到幾

十微米得薄片、薄帶或細(xì)絲狀。

第四章材料得性能

1、什么就就是腐蝕電池？其形成應(yīng)具備哪些基本條件？

答：1）能導(dǎo)致金屬腐蝕得原電池稱為腐蝕電池C

2）其形成應(yīng)具備三個(gè)基本條件：

a.不同金屬或同種金屬得不同區(qū)域間有電位差存在，且電位差越大，腐蝕越劇

烈。較活潑金屬得電位較低，成為陽(yáng)極而遭受腐蝕;較不活潑金屬電位較高,作為陰

極起傳遞電子得作用，不受腐蝕。

b.兩極材料共處于相連通得電解質(zhì)溶液中。潮濕得空氣因溶解了SO2等酸

性氣體，而構(gòu)成了電解質(zhì)溶液。

c.具有不同電位得金屬之間必須有導(dǎo)線連接或直接接觸。

2.材料得強(qiáng)度指標(biāo)有哪些?這些指標(biāo)各代表什么含義？

答:材料得強(qiáng)度指標(biāo)有4、4和4。

在彈性形變階段岸性變形得最大值所對(duì)應(yīng)得應(yīng)力稱為彈性極限，用%表示。

材料得屈服強(qiáng)度9）表示材料開始發(fā)生明顯塑性形變得抗力。對(duì)于沒有明顯

屈服點(diǎn)得材料，規(guī)定以產(chǎn)生0、2%殘余變形將應(yīng)力值2為其屈服強(qiáng)度。

4值稱為材料得抗拉強(qiáng)度，或極限強(qiáng)度，表示材料在載荷作用下發(fā)生斷裂前得

最大應(yīng)力。

%值稱為材料得斷裂應(yīng)力,表示材料對(duì)塑性變形得極限抗力。

3.何為材料得塑性?塑性用何種指標(biāo)來評(píng)定?

答:材料得塑性與材料斷裂時(shí)得拉伸程度有關(guān),可以用伸長(zhǎng)率3）和斷面收縮

率表示（獷）。

If—L

，o

將625%得材料稱為塑性材料》＜5%得材料稱為脆性材料。

4-Ax]0O%

4

4.比較布氏、洛氏、維氏硬度得測(cè)量原理及應(yīng)用范圍。

答:1）布氏硬度:在直徑為D（一般為1Onm）得硬鋼球上施加負(fù)荷F,壓入被測(cè)金

屬表面，保持規(guī)定時(shí)間后卸載,根據(jù)被測(cè)金屬表面壓痕直徑D”使用下式計(jì)算.布氏

硬度HB:

F

HB=------------------

（乃/2同￡）-巧二叼

布氏硬度壓痕很大，測(cè)量值準(zhǔn),適用于測(cè)定未經(jīng)淬火得鋼、鑄鐵、有色金屬或

質(zhì)地輕柔得軸承合金等,不適用于測(cè)定硬度較高得材料。

2）洛氏硬度:用一個(gè)頂角120°得金剛石圓錐體或直徑為159mm、3、18mm

得鋼球，在一定載荷F下壓入被測(cè)材料表面，由壓痕得深度h求出材料得硬度，壓

入深度h越大，硬度越低;反之則硬度越高。

HR=(I<-h)/O、002

根據(jù)試驗(yàn)材料硬度得不同，分HRA、HRB、HRC三種不同得標(biāo)度，其中HRC

和HRA得K值取0、2,HRB得K值取0、26,。HRA就就是采用60kg載荷和

鉆石錐壓入器求得得硬度,用于硬度極高得材料（如硬質(zhì)合金等）;HRB就就是采用

100kg載荷和直徑1、58mm淬硬得鋼球求得得硬度，用于硬度較低得材料（如退

火鋼、鑄鐵等）;HRC就就是采用150kg載荷和鉆石錐壓入器求得得硬度,用于硬

度很高得材料（如淬火鋼等）。洛氏硬度壓痕很小，測(cè)量值有局部性，需測(cè)數(shù)點(diǎn)求平均

值,適用于成品和薄片。

3）維氏硬度:就就是以49、（）3?980、7N得負(fù)荷，將相對(duì)面夾角為136°

得方錐形金剛石壓入器壓在材料表面,保持規(guī)定時(shí)間后卸載，測(cè)量壓痕對(duì)角線長(zhǎng)度,

再按下式計(jì)算硬度：

HV=0、189F/d2

維氏硬度適用于較大工件和較深表面層得硬度測(cè)定。還有小負(fù)荷維氏硬度，

試臉負(fù)荷為1、961?49、03N,適用于較薄工件、工具表面或鍍層硬度得測(cè)定;顯

微維氏硬度,試驗(yàn)負(fù)荷小于1、961N,適用于金屬箔、極薄表面層得硬度測(cè)定。

5.什么就就是材料得疲勞？有哪些指標(biāo)反映材■料得疲勞性能？

答：1）疲勞就就是指材料在循環(huán)受力（拉伸、壓縮、彎折、剪切等）下，在某點(diǎn)或

某些點(diǎn)產(chǎn)生局部得永久性損傷,并在一定循環(huán)次數(shù)后形成裂紋或使裂紋進(jìn)一步擴(kuò)

展直到完全斷裂得現(xiàn)象。

2）疲勞性能就就是材料抵抗疲勞破壞得能力，常以S-N曲線表征,S為應(yīng)力水

平,N為疲勞壽命，即在循環(huán)載荷下,產(chǎn)生疲勞破壞所需得應(yīng)力或應(yīng)變循環(huán)數(shù)。

6.什么就就是熱膨脹？其受什么因素影響?

答：1）大多數(shù)物質(zhì)得體積都隨溫度得升高而增大，這種現(xiàn)象稱為熱膨脹。

2）材料得熱膨脹性與材料中原子結(jié)合情況有關(guān),結(jié)合鍵越強(qiáng)則原子間作用力

越大，原子離開平衡位置所需得能量越高,則熱膨脹系數(shù)越小。結(jié)合緊密得晶體得

熱膨脹系數(shù)比結(jié)構(gòu)松散得非晶體得熱膨脹系數(shù)大;共價(jià)鍵材料與金屬相比,一般具

有較低得熱膨脹系數(shù);離子鍵材料與金屬相比，具有較高得熱膨脹系數(shù);高分子材

料與大多數(shù)金屬和陶瓷相比具有較大得熱膨脹系數(shù);塑料得線膨脹系數(shù)一般高于

金屬得3?4倍。

7.何謂壓電效應(yīng)？簡(jiǎn)述其產(chǎn)生原因。

答：1）當(dāng)對(duì)石英晶體在一定方向上施加機(jī)械應(yīng)力時(shí)，在其兩端表面上會(huì)出現(xiàn)數(shù)

量相等、符號(hào)相反得束縛電荷;當(dāng)作用力反向時(shí),表面電荷電性也反號(hào)，而且在一定

范圍內(nèi)電荷密度與作用力成正比。反之,石英晶體在一定方向得電場(chǎng)作用下，則會(huì)

產(chǎn)生外形尺寸得變化，在一定范圍內(nèi)，其形變與電場(chǎng)強(qiáng)度成正比。前者稱為正壓電

效應(yīng)，后者稱為逆壓電效應(yīng),統(tǒng)稱為壓電效應(yīng)。

2）晶體得壓電效應(yīng)得本質(zhì)就就是因?yàn)闄C(jī)械作用（應(yīng)力與應(yīng)變）引起了晶體介質(zhì)

得“極化”，從而導(dǎo)致介質(zhì)兩端表面上出現(xiàn)符號(hào)相反得束縛電荷。

8.為什么紫外光譜測(cè)量必須使用石英比色皿？

答:一般玻需在紫外光區(qū)（320nm以下）有較強(qiáng)吸收，而石英和藍(lán)寶石則可以較

好地透過紫外線，因此皆外線波段得應(yīng)用中常使用石英或藍(lán)寶石作為材料。

9.根據(jù)材料得磁化率,可以將材料得磁性大致分為哪些？各代表什么含義?

答:根據(jù)材料得磁化率，可以將材料得磁性大致分為五類，即抗磁性、順磁性、

鐵磁性、反鐵磁性和亞鐵磁性。

1）抗磁性:某些材料在外磁場(chǎng)得作用下,磁化了得介質(zhì)感生出得磁偶極子得

作用與外磁場(chǎng)方向相反，使得磁化強(qiáng)度為負(fù)，這類材料得磁性稱為抗磁性。如Bi、

Cu、Ag>Au等金屬。

2）順磁性:順磁性物質(zhì)得主要特征就就是不論外加磁場(chǎng)就就是否存在，原子

內(nèi)部存在永久磁矩。但在無外加磁場(chǎng)時(shí)，由于順磁場(chǎng)得原子做無規(guī)則得熱運(yùn)動(dòng)，宏

觀表現(xiàn)為無磁性。在外加磁場(chǎng)得作用下，每個(gè)原子磁矩呈比較規(guī)則得取向，物質(zhì)呈

現(xiàn)極弱得磁性。順磁性物質(zhì)主要有過渡元素、稀土元素、錮系元素及鋁、鉆等金

屬。

3）鐵磁性:鐵、鉆、鍥室溫下得磁化率可達(dá)1（）3數(shù)量級(jí)，磁偶極子同向排列,

屬于強(qiáng)磁性物質(zhì)，這類物質(zhì)得磁性稱為鐵磁性。

4）反鐵磁性:某些材料在外磁場(chǎng)作用下，盡管每個(gè)磁偶極子得強(qiáng)度很高，但相

鄰得磁偶極子所產(chǎn)生得磁矩反向排列,磁化強(qiáng)度大小相等、方向相反，相互抵消。

這類材料稱為反鐵磁怛材料，其磁化強(qiáng)度為零。反鐵磁性物質(zhì)大都就就是非金屬

化合物。

5）亞鐵磁性:在鐵氧體（Fe3。4）中A位離子與B位離子得磁偶極子存在反

相平行特性,磁偶極子得強(qiáng)度和離子數(shù)目也可能不相等，從而導(dǎo)致其磁性不會(huì)完全

消失，往往保留了剩余磁矩,表現(xiàn)出一定得鐵磁性，稱為亞鐵磁性或鐵氧體磁性。

10.舉例說明材料得工藝性能。

答:1）鑄造性能

鑄造性能就就是指材料用鑄造方法獲得優(yōu)質(zhì)鑄件得性能。她取決于材

料得流動(dòng)性和收縮性。流動(dòng)性好得材料，充填鑄模得能力強(qiáng)，可獲得完整而致密得

鑄件;收縮率小得材料，鑄造冷卻后，鑄件縮孔小，表面無空洞，不會(huì)因收縮不均勻而

引起開軋尺寸比較穩(wěn)定。金屬材料中鑄鐵、青銅有較好得鑄造性能，可以鑄造一

些形狀復(fù)雜得鑄件。工程塑料在某些成形工藝（如注射成形）方法中要求流動(dòng)怛好、

收縮率小。

2）塑性加工性能

塑性加工性能就就是指材料通過塑性加工（鍛造、沖壓、擠壓、軋制等）

將原材料（如各種型材）加工成優(yōu)質(zhì)零件（毛坯或成品）得性能。她取決于材料本身

塑性高低和變形抗力（抵抗變形能力）得大小。

塑性加工得目得就就是使材料在外力（載荷）作用下產(chǎn)生塑性變形而成形，獲

得較好得性能。塑性抗力小表示材料在不太大得外力作用下就可進(jìn)行變形。金屬

材料中銅、鋁、低碳鋼具有較好得塑性和較小得變形抗力，容易塑性加工成形，而

鑄鐵、硬質(zhì)合金則不能塑性加工成形。熱塑性塑料可通過擠壓和壓塑成形。

3）熱處理性能

熱處理性能主要就就是指鋼接受淬火得能力（即淬透性），用淬硬層深度

來表示。不同鋼種，接受淬火得能力不同。合金鋼淬透性能比碳鋼好，這意味著合

金鋼得淬硬層深度厚，也說明較大零件用合金鋼制造后可以獲得均勻得淬火組織

和力學(xué)性能。

4)焊接性能

焊接性能就就是指兩種相同或不同得材料，通過加熱、加壓或兩者并

用將其連接在一起所表現(xiàn)出來得性能。影響焊接性能得因素很多,導(dǎo)熱性過高或

過低、熱膨脹系數(shù)大、塑性低或焊接時(shí)容易氧化得材料,焊接性能一般較差，焊

接性能差得材料焊接后，焊縫強(qiáng)度低，還可能出現(xiàn)變形、開裂現(xiàn)象。選擇特殊焊接

工藝不僅可以使金屬與金屬焊接，還可以使金屬與陶瓷、陶瓷與陶瓷、塑料與燒

結(jié)材料焊接。

5)切削性能

切削性能就就是指材料用切削刀具進(jìn)行加工時(shí)所表現(xiàn)出來得性能她

取決于刀具使用壽命和被加工零件得表面粗糙度。凡使刀具使用壽命長(zhǎng)，加工后

表面粗糙度低得材料，其切削性能好;反之則切削性能差。金屬材料得切削性能主

要與材料得種類、成分、硬度、韌性、導(dǎo)熱性等因素有關(guān)。一般鋼材得理想切削

硬度為HB160~23()。鋼材若硬度太低，切削時(shí)容易“黏刀”，使表面粗糙度高;

若硬度太高，則切削時(shí)易磨損刀具。

第五章金屬材料

一、填空題

1、金屬通常可分為黑色金屬與有色金屬兩大類，前者包括鐵、鎰、

銘及其合金,主要就就是鐵碳合金，常作為鋁皿赳使用;有色金屬通常指除鋼鐵

之外得所有金屬,常作為功能材料使用。

2、大多數(shù)金屬單質(zhì)采取得密堆積型式有立方最緊密堆積、六方最緊密堆積、

體心立方密堆積三種。

3、導(dǎo)電性Al>Zn,Cu>Feo

4、根據(jù)溶質(zhì)原子在溶劑晶格中占據(jù)得位置不同，可將固溶體分為置換固溶

佐、間隙固溶體、缺位固溶體三種。

5、Q235AF表示A服強(qiáng)度值為235Mpa得A級(jí)沸騰鋼。

6、根據(jù)鋁合金得成分及生產(chǎn)工藝特點(diǎn)，可將鋁合金分為變形鋁合金、鑄造

鋁合金兩類。

7、冶金得分類方法很多，根據(jù)過程性質(zhì)可分為物理冶金、化學(xué)冶金;根據(jù)冶金

工藝過程不同分為火法冶金、濕法冶金、電冶金。

二、名詞解釋

1、光電效應(yīng):金屬在短波輻射照射下能放出電子得現(xiàn)象稱為光電效應(yīng)。

2、合金:指由兩種或兩種以上得金屬元素（或金屬元素與非金屬元素）組成得

具有金屬性質(zhì)得物質(zhì)。

3、固溶體:合金在固態(tài)下由不同組元互相溶解而形成得相稱為固溶體。

4、間隙化合物:就就是由過渡元素與硼、碳、氮、氫等原子直徑較小得非金

屬元素形成得化合物。

5、奧氏體:碳在丫艮（晶胞參數(shù)=356pm）中得間隙固溶體。

6、馬氏體:a-Fc中碳含量可達(dá)到1、6%得過飽和固溶體。

三、簡(jiǎn)答題

1、為何晶粒金屬得強(qiáng)度和塑性都比粗晶粒高？

答:金屬在彈性形變時(shí)，晶格形狀發(fā)生暫時(shí)得變化，原子間距改變，除去外力后

又恢復(fù)原狀。塑性變形時(shí)，晶體內(nèi)原子沿晶面滑動(dòng),除去外力后不復(fù)原。鋼材就就

是由許多晶粒組成得,晶粒取向和晶粒間得晶界對(duì)變形影響很大?；瑒?dòng)一般不易

穿過晶界，而在晶界上產(chǎn)生應(yīng)力集中，這種集中得應(yīng)力再加上外力,可使相鄰并未

產(chǎn)生滑動(dòng)得晶粒開始滑動(dòng)。這樣滑動(dòng)由少數(shù)晶粒傳布到整體，不同取向得晶粒相

互制約、相互協(xié)調(diào),以適應(yīng)外力得影響。所以晶粒金屬得強(qiáng)度和塑性都比粗晶粒

高。

2.為何不能在室溫下連續(xù)地將一塊鋼錠經(jīng)多次軋制而制成薄鋼板，而必須經(jīng)

過若干次軋制和加溫再結(jié)晶得重復(fù)工序，才能制出合格得鋼板？

答:經(jīng)過塑性變形后得金屬，由于晶面之間產(chǎn)生滑動(dòng)、晶粒破碎或伸長(zhǎng)等原因,

致使金屬產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，從而發(fā)生硬化以阻止再產(chǎn)生滑動(dòng)，這使金屬得強(qiáng)度、硬度增

加,塑性、韌性降低。硬化得金屬結(jié)構(gòu)處于不穩(wěn)定得狀態(tài)，有自發(fā)地向穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)

化得傾向。加熱提高溫度，原子運(yùn)動(dòng)加速可促進(jìn)這種轉(zhuǎn)化以消除內(nèi)應(yīng)力。加熱時(shí)

應(yīng)力較集中得部位，能量最高，優(yōu)先形成新得晶核，進(jìn)行再結(jié)晶。經(jīng)再結(jié)晶得金屬硬

度和強(qiáng)度降低，塑性和韌性提高，使金屬恢復(fù)到變形前得性能。鋼錠經(jīng)過鍛煉丸制,

將粗晶粒得結(jié)構(gòu)破碎成小晶粒，同時(shí)使原來晶界問得微隙彌合，成為致密得結(jié)構(gòu),

從而大大提高了其機(jī)械性能。

3.簡(jiǎn)述儲(chǔ)氫合金得儲(chǔ)氫原理。

答:在一定溫度和壓力下，許多金屬、合金或金屬間化合物與氫能生成金屬氫

化物。反應(yīng)過程一般就就是在吸收少量得氫時(shí),金屬、合金或金屬間化合物得結(jié)

構(gòu)不變，當(dāng)氫含量提高到一定量時(shí)氫與金屬、合金或金屬間化合物化合生成金屬

氫化物，如果氫壓高，可以形成過飽和氨化物。金屬、合金或金屬間化合物與氫得

反應(yīng)就就是可逆過程，改變溫度和壓力條件可以使金屬氨化物釋放出氫。儲(chǔ)氫材

料表面由于氧化膜及吸附其她氣體分子，初次使用一般幾乎無吸氫能力，或者需經(jīng)

歷較長(zhǎng)時(shí)間。通常要進(jìn)行活化處理，其工藝就就是在高真空中加熱到300°C后,

通以高純氫，如此反復(fù)數(shù)次破壞表面氧化膜并被凈化，而獲得良好得反應(yīng)活性。

4.簡(jiǎn)述形狀記憶合金得特征。

答:材料在某一溫度下受外力而變形，當(dāng)外力去除后，仍保持其變形后得形狀,

但當(dāng)溫度上升到某數(shù)值時(shí),材料會(huì)自動(dòng)回復(fù)到變形前原有得形狀，似乎對(duì)以前得形

狀仍保持著記憶。

第六章無機(jī)非金屬材料

一、填空題

1.典型得無機(jī)非金屬材料得晶體結(jié)構(gòu)有AX型晶體、AX一型晶體、組區(qū)上

型晶體、AB()3型晶體、AB2O4型晶體、金剛石和石墨得晶體、硅酸鹽晶體等

類型。

2.P2O5、SiO2sTiCVA12O3>Fe2O3這幾種金屬氧化物中，酸性最強(qiáng)

得就就是立_。?堿性最強(qiáng)得就就是Fc/)二o

3.陶瓷材料按化學(xué)成分分為氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、刎

化物陶瓷等幾種。

4.普通陶瓷就就是用黏土（A0O二2si。2二H20）、長(zhǎng)石（10O二A120巨

二6siOqNa2。二Ab?！苟?si（［）、石英（SiO"等原料燒制而成。

5.在硅酸鹽水泥中有四種礦物質(zhì)，即硅酸三鈣（3Ca。二SiO》簡(jiǎn)寫為C/S）、硅

酸二鈣（2CM）二Si02,簡(jiǎn)寫為C2S）、鋁酸三鈣（3CM）二八］O?簡(jiǎn)寫為C之A）、鐵鋁酸

四鈣（4CaO-A12OVFe?。：”簡(jiǎn)寫為C4AF）O

6.水泥凝結(jié)硬化分為三個(gè)階段，分別就就是避解塑、膠化期、硬化期（結(jié)晶

期）。

二、簡(jiǎn)答題

1、無機(jī)非金屬材料得結(jié)合鍵包括幾類？由她們組成得材料性能有何區(qū)別？

答：1）無機(jī)非金屬為料得結(jié)合鍵包括共價(jià)鍵和離子鍵兩類；

2）鍵得比例對(duì)性能具有決定性作用,由于二者具有相對(duì)高得能量，其混

合鍵得鍵能也比較大，一般為100-500kj/mol（金屬為60-250kJ/mol）,從而

給無機(jī)非金屬材料帶來熔點(diǎn)高、硬度高、脆性大、透明度高、導(dǎo)電性低得性質(zhì)特

點(diǎn)O

2.試畫出NaCl晶體結(jié)構(gòu)原子空間分布圖。

3.試描述無機(jī)非金屬材料得各種性能。

答:1）熱力學(xué)性能:與金屬材料和高分子材料相比,耐高溫就就是陶瓷材料得優(yōu)

異特性之一；

2）力學(xué)性能:與金屬材料相比,無機(jī)非金屬材料由于化學(xué)鍵多為離子鍵和共

價(jià)鍵，鍵能高且鍵具有明顯得方向性，所以晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其彈性、硬度、塑性、強(qiáng)

度、斷裂和沖擊性能等與金屬材料差異較大；

3）電學(xué)性能:金屬能導(dǎo)電，主要就就是其具有核外自由運(yùn)動(dòng)得自由電子，而無

機(jī)非金屬材料一般都不具有自由電子，所以導(dǎo)電性較差，那意味著此類材料多為良

好得絕緣體；

4）磁學(xué)性能:無機(jī)非金屬材料具有強(qiáng)磁性、高電阻和低松池?fù)p失等特性，將其

用于電子技術(shù)中得高頻器件比用磁性金屬優(yōu)越；

5）光學(xué)性能:無機(jī)非金屬材料光學(xué)性能具有多樣性和復(fù)雜性,主要包括對(duì)光

得折射、反射、吸收、散射和透射，以及受激輻射光放大得特性等多方面;

6）化學(xué)性能:無機(jī)非金屬材料多由氧化物組成,隨著其鍵合力得增加而酸性

越強(qiáng)，堿性越弱。

4.陶瓷材料都包括哪些陶瓷?其性能、應(yīng)用有何區(qū)別？

答：1）氧化物陶瓷:種類繁多,在陶瓷家族中占有非常重要得地位，最常用得氧

化物陶瓷有AI3O2、Si。?、Zr（）2、MgO、CeO2>CaO2>Cr2O3^莫來石（Al

3O2-SiO。和尖晶石（MgA^CQ等，陶瓷中得Ais。?和Si。？相當(dāng)于金屬材料中得

鋼鐵和鋁合金一樣受到廣泛應(yīng)用：

2）碳化物陶瓷:一般具有比氧化物更高得熔點(diǎn)，最常用得就就是SiC、WC、

B』C、TiC等,碳化物陶瓷在制備過程中需要?dú)夥毡Ｗo(hù)；

3）氮化物陶瓷:應(yīng)用最廣泛得就就是Si3、,其具有優(yōu)良得綜合力學(xué)性能和

耐高溫性能，另夕卜,TiN、BN、A1N等氮化物陶瓷得應(yīng)用也日趨廣泛；

4）硼化物陶瓷:應(yīng)用并不廣泛,主要就就是作為添加劑或第二相加入式她陶

瓷基體中,以達(dá)到改善性能得目得。

5.水泥水化硬化過程如何？

答:水泥得水化硬化過程：

3CaOSiO2+nH2OT2CaOSiO2（w-1）H2O+Ca（OH）2

2CaO-SiO2+出H2Of2CaO?SiO2-mH2O

3CaO-Al2O3+6H2Ot3CaO-Al2O3.6H20

4CaO-Al2O3.rc3O417II2Of3CaO-Al2O3.6H2O1CaOrc304.H

2O

6.功能陶瓷都包括哪些陶瓷?分別描述其性能特點(diǎn)。

答：1)半導(dǎo)體陶兗:其為導(dǎo)電性能介于導(dǎo)體和絕緣體之間得一類陶瓷，種類繁

多。當(dāng)溫度、濕度、電場(chǎng)、光等其中一個(gè)條件發(fā)生變化時(shí)，導(dǎo)電性會(huì)產(chǎn)生變化，相

應(yīng)得稱為熱敏、濕敏、磁鉞、光敏等半導(dǎo)體類陶瓷。主要用于自動(dòng)控制得傳感器,

某些也可利用電阻特性作為高溫發(fā)熱元件或?qū)щ娫?/p>

2)壓電陶瓷:在石英、鈦酸領(lǐng)、錯(cuò)鈦酸鉛(PZT)及錯(cuò)鈦酸鉛錮(PLZT)等物質(zhì)得

兩界面上加一定得電壓，將產(chǎn)生一定得機(jī)械變形，如電壓為交變電壓，這些物質(zhì)則

相應(yīng)產(chǎn)生交變振動(dòng)，且這種過程具有可逆性，這種現(xiàn)象稱為壓電效應(yīng)。利用正、逆

壓電效應(yīng)可實(shí)現(xiàn)機(jī)械能和電能得相互轉(zhuǎn)換，如常見得燃?xì)饧皻怏w打火機(jī)點(diǎn)火器、

音樂卡及手機(jī)中得電聲喇叭、醫(yī)療及工業(yè)用得超聲檢測(cè)儀探頭及其她換能器等電

器元件都有壓電陶光得應(yīng)用；

3)磁性陶瓷:在磁場(chǎng)中能被強(qiáng)烈磁化得陶瓷稱為磁性陶瓷。其中鐵酸鹽得磁

性陶瓷稱為鐵氧體。軟磁材料就就是那些易于反復(fù)磁化得材料，其磁導(dǎo)率高，但磁

矯頑抗力小，電動(dòng)機(jī)、變壓器得硅鋼片都就就是典型得軟磁材料。軟磁鐵氧體包

括Mn-Zn、Fe-Si、Fe-Ni、Ni-Zn系鐵氧體,主要用于感應(yīng)鐵心、電視機(jī)顯像

管偏轉(zhuǎn)線圈及行輸出變壓器。

硬磁材料與軟磁材料正好相反,在磁場(chǎng)中難以被磁化，并在撤去磁場(chǎng)后仍保持

高得剩余磁化強(qiáng)度。主要包括領(lǐng)和偲得鐵氧體和稀土磁體，其中稀土鐵-鐵一硼磁

體為目前最強(qiáng)磁性得永磁材料，用于制造器件可大大降低重量和尺寸，這對(duì)于航空

航天工業(yè)具有重要得意義。其已廣泛用于揚(yáng)聲器、永磁發(fā)電機(jī)和電動(dòng)機(jī)，及各種

磁性儀器儀表。

4）生物陶瓷:生物陶瓷在人體內(nèi)化學(xué)穩(wěn)定性好，組織相容性好，無各種排異現(xiàn)象,

其抗壓強(qiáng)度高，易于高溫消毒,就就是牙齒、骨骼、關(guān)節(jié)等硬組織良好得置換修復(fù)

材料，但脆性大、成形加工較難就就是其主要缺點(diǎn)。

第七章高分子材料

一、填空題

1、常把生成高分子化合物得小分子原料稱為生冬，將存在于聚合物分子中重

復(fù)出現(xiàn)得原子團(tuán)稱為結(jié)構(gòu)單元,高聚物中結(jié)構(gòu)單元將數(shù)目稱為聚合度。

2、PP、PB、PS、PVC分別為聚丙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚氯乙?得

縮寫。

3、高分子得結(jié)構(gòu)指單個(gè)高分子鏈得結(jié)構(gòu)和形態(tài),包括近程結(jié)構(gòu)和遠(yuǎn)程的。

前者屬于化學(xué)結(jié)構(gòu)，又稱一級(jí)結(jié)構(gòu),包括高分子鏈中原子得種類和排列、取代息和

端基得種類、結(jié)構(gòu)單元得排列順序等后者指分子得尺寸、形態(tài)，鏈得柔順性以及

分子在環(huán)境中得構(gòu)想,又稱二級(jí)結(jié)構(gòu)。

4、自由基型聚合反應(yīng)主要包括鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止等基元反應(yīng)。

5、陰離子聚合機(jī)理得特點(diǎn)就就是快引發(fā),慢增長(zhǎng)，無終止。

6、酸避塑杜由酚醛樹脂外加添加劑構(gòu)成,就就是世界上最早實(shí)現(xiàn)工業(yè)化生產(chǎn)

得塑料;產(chǎn)量最大得合成橡膠就就是丁苯橡膠。聚丙烯庸纖維蓬松柔軟、輕盈、

保暖性好,性能極似羊毛，固有“人造羊毛”之稱。

7、實(shí)際應(yīng)用得橡膠種類已達(dá)20余種但基本上分為但基本上分為鋁皿和

合成橡膠兩大類

8、按照功能或用途所屬得科學(xué)領(lǐng)域,可將功能高分子分為化生、物理和生命

功能高分子材料三大類

二、名詞解釋

1、蠕變

蠕變就就是在應(yīng)力保持恒定得情況下，應(yīng)變隨時(shí)間得延長(zhǎng)而增加得現(xiàn)象

2、應(yīng)力松弛

應(yīng)力松弛就就是在應(yīng)變保持恒定得情況下，應(yīng)力隨時(shí)間延長(zhǎng)而逐漸衰減將現(xiàn)

象

3、熱塑性塑料

指在特定溫度范圍內(nèi)具有可反復(fù)加熱軟化、冷卻硬化特性得塑料品種

三、簡(jiǎn)答題

1、舉例說明塑料得分類

塑料有不同得分類方法，具體如下：

(1)按加工條件下得流變性能分為：

①熱塑性塑料:如聚乙炸、聚苯乙烯、聚氯乙稀等。

②熱固性塑料:如聚氨酯、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂等。

(2)若按使用性能分類：

①通用塑料:如聚氯乙烯、聚乙烯等。

②r程塑料:如聚能胺(尼龍)、聚甲藤、聚碳酸酯等。

③特種塑料具有某些特殊性能得塑料，如耐高溫、耐腐蝕等。

2、舉例說明纖維得種類及其應(yīng)用

纖維分為天然纖維與化學(xué)纖維兩大類，而化學(xué)纖維又分為人造纖維和合成纖

維兩種。

合成纖維強(qiáng)度高、耐磨、保暖,不會(huì)發(fā)生霉?fàn)€，大量用于工業(yè)生產(chǎn)以及各種服

裝等，其中聚酯纖維、尼龍、聚丙烯臍纖維被稱為三大合成纖維，產(chǎn)量最大。

應(yīng)用：聚酯纖維用于電絕緣材料，運(yùn)輸帶，帳篷，簾子線

尼龍用于輪胎，簾于布，漁網(wǎng)，帆布等

聚丙烯腑纖維用于窗布，帳篷，船帆，碳纖維，原材料

3、簡(jiǎn)述連鎖聚合和逐步聚合得特點(diǎn)

連鎖聚合特征：

a、聚合過程一般由鏈引發(fā)、鏈增長(zhǎng)、鏈終止三個(gè)層元反應(yīng)組成，各個(gè)基元

反應(yīng)得反應(yīng)速率和活化能差別很大；

b、打開一個(gè)雙鍵得,鍵需要供給264KJ/mol能量,形成兩個(gè)。單鍵放出348KJ

/mol能量，因而就就是放熱反應(yīng);

c、瞬間生成高分子，一旦活性中心生成，在極短得時(shí)間內(nèi),許多單體加成上去,

生成高分子量得聚合物；

d、延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間只能提高單體轉(zhuǎn)化率，不能增加聚合物得分子量；

c、單體只能與活性中心反應(yīng)生成新得活性中心，單體之間不能反應(yīng)，反應(yīng)體系

始終就就是由單體、聚合產(chǎn)物和微量引發(fā)劑及含活性中心得增長(zhǎng)鏈所組成；

逐步聚合特征：

⑴聚合反應(yīng)就就是通過單體功能基之間得反應(yīng)逐步進(jìn)行得；

⑵每步反應(yīng)得機(jī)理相同，因而反應(yīng)速率和活化能大致相同；

(3)反應(yīng)體系始終由單體和分子量遞增得一系列中間產(chǎn)物組成,單體以及任何

中間產(chǎn)物兩分子間都能發(fā)生反應(yīng)；

(4)聚合產(chǎn)物得分子量就就是逐步增大得。

第八章復(fù)合材料

一、填空題

1、按基體材料不同，復(fù)合材料可分為聚合物基復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、

無機(jī)非金屬基復(fù)合材料等。

2、按增強(qiáng)形態(tài)不同，復(fù)合材料可分為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料、

板狀增強(qiáng)體、編織復(fù)合材料。

3、復(fù)合材料得命名以桓為基礎(chǔ)，方法就就是將增強(qiáng)相或分散相放在前，班相

放在后。再綴以“復(fù)合材料”。如有硼纖維和環(huán)氧樹脂構(gòu)成得復(fù)合材料稱為姐

維環(huán)氧樹脂復(fù)合材料。

4、碳/碳復(fù)合材料就就是由碳纖維增強(qiáng)體與碳基體組成得復(fù)合材料,簡(jiǎn)稱邈

基復(fù)合材料。

5、環(huán)氧樹脂就就是聚合物基復(fù)合材料中最為重要得基體材料。以雙酚A

與環(huán)氧氯丙烷縮合而得得西達(dá)坯里為主,其分子量可以從幾百至數(shù)千，常溫下為

黏稠液狀或脆性固體。

二、名詞解釋

1、復(fù)合材料

復(fù)合材料就就是由兩種或兩種以上不同性能、形態(tài)得組分通過復(fù)合工藝而形

成得多相材料

2、增強(qiáng)相

在復(fù)合材料中，凡就就是能提高基體材料性能得物質(zhì),均稱為增強(qiáng)相

3、聚酰胺

聚酰胺就就是一類具有許多重復(fù)酰氨基得線形聚合物得總稱,通常稱為尼龍

三、簡(jiǎn)答題

1、簡(jiǎn)述金屬基體得選擇材料

(1)金屬基復(fù)合材料得使用要求

這就就是選擇金屬基體材料最重要得依據(jù)，不同應(yīng)用領(lǐng)域和工況條件對(duì)復(fù)合

材料構(gòu)件得性能要求有很大得差異。

(2)