材料化学课后习题答案

材料化学课后习题答案

P42:四⑴(2)⑶

P69：二、三(1)(2)

P90:5

%3：二、三(1)(2)

1%2：二、三⑴

P236：-'二

专业:应用化学14-1

学号:20142008

姓名:丁大林

第二章化学基础知识

一、填空题

1、热力学第三定律得具体表述为纯物质完美晶体在0K时得场值为

蜜____，数学表达式为S*(完美晶体,0K)=0上1＜」。

dTydV}

2、麦克斯韦关系式为

<dP)s

dSyJ曳、述、0V

dP）T而

3、偏摩尔吉布斯函数又称化学势,定义为PB=GB=

T.p.nc

4、理想稀溶液存在依数性质、即溶剂得蒸气压下降、凝固点降低、也呈

升高、遂透匡得量值均与溶液中溶质得数量有关，而与溶质得种类无关。

5、人们将存在于两相间厚度为几个分子大小得薄层称为界面层，简称界面,

有液-气、固一气、固■液、液-液、固••固界面，通常把固■气界面、液-气界面称为

表面。

6、表面张力一■般随温度和压力得增加而降低，且。金禺键＞5离子健极性其价特＞

o非极性共价键。

7、按照氧化态、还原态物质得状态不同,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）、氧化还原电极三类。

8、相律就就是描述相平衡系统中自由度、组分数、型数之间关系得法

则。其有多种形式，其中最基本得就就是吉布斯相律，其通式为f=c—p+2o

二、名词解释

1、拉乌尔定律:气液平衡时稀溶液中溶剂A在气相中得蒸气压外等于同一

温度下该纯溶剂得饱和蒸气压p.J与溶液中溶剂得摩尔分数x人得乘积，该定律称

为拉乌尔定律。

2、亨利定律:在一定温度下,稀溶液中易挥发溶质B在平衡气相中得分压夕

与其在平衡液相中得摩尔分数xB成正比，该定律称为亨利定律。

3、基元反应:化学反应并非都就就是由反应物直接生成生成物，而就就是分

若干真实步骤进行得，这些步骤称为基元反应。

4、质量作用定律:层元反应速率与反应中各反应物浓度得赛乘积成正比,这一

规律称为基元反应得质量作用定律。

5、稳态近似处理:假定中间物浓度不随时间而改变得处理方法。

6、极化:当电化学系统中有电流通过时，两个电极上得实际电极电势将偏离其

平衡电势玄，这种现象称为电极得极化。

7、相图:又称平衡状态图,用几何（图解）得方式来描述处于平衡状态时,物质得

成分、相和外界条件相互关系得示意图。

三、简答题

1、简述什么就就是亚稳状态，其形成原因及在生产中应如何处理。

答:1）就就是一种热力学不稳定状态,但在一定条件下能长期存在，称为亚穗状

态。

2）形成原因:新相难于形成。

3）生产中遇到亚稳态有时需要保护,有时需要破坏，如非晶体材料制备就就

就是将材料高温熔融后迅速冷却，使晶格排列长程无序，从而形成非晶态亚稳结构,

使材料得耐腐蚀性能力和力学性能得以提高。金属退火处理就就是为了消除淬火

等处理所产生得一些不平衡相，使材料得内部组织重新达到平衡状态。

2.简述物理吸附与化学吸附得区别。

项目物理吸附化学吸附

吸附力分子间力化学键力

吸附分子层多分子层或单分子层单分子层

吸附温度低高

吸附热小大

吸附速率快慢

吸附选择性无或很差有

3、简述热分析法绘制相图得步骤。

答:先将样品加热成液态,然后另其缓慢而均匀地冷却，记录冷却过程中系统在

不同时刻得温度数据，以温度为纵坐标，时间为横坐标，绘制温度-时间曲线，即冷却

曲线（或称步冷曲线）。由若干条组成不同得冷却曲线可绘制出相图。

四、计算题

1、计算压力为100kPa,298K及1400K时如下反应CaCO3（s）=Ca

0（。+（：02（0得4rGm:判断在此两温度下反应得自发性，估算该反应可以自发进

行得最低温度O

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

(00、

(1400K)=-RT\nK°=-RTIn-8.314xl400xln=0

<ioo>

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

时,K8=4、86X10£试计算5oOK时该反应得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时,鲜牛奶大约在4h后变酸;但在278K时，鲜牛奶要在48h后才

变酸。假定反应速率与牛奶变酸时间成反比，求牛奶变酸反应得活化能。

解:由反应速率与牛奶变酸时间成反比,可知八2二电2,反应为一级反应。速率

方程为-*出

In2In2.=0.173s7,公=出=*s-i=0.01T

---=----s4$

-L48

kF1I

由阿仑尼乌斯方程hi」一。------

k\RI1^2>

0.014

即InJ(1——，得E0=75.163kJ/mol

0.1738.3141301278J“

第三章材料得制备

一、填空题

1、熔体生长法主要有提拉法、出期下降法、区熔法、焰熔法等。

2、物理气相沉积法就就是利用高温热源将原料加热,使之汽化或形成等离子

住，在基体上冷却凝聚成各种形态得材料（如晶须、薄膜、晶粒等）得方法。其中以

阴极溅射法、真空蒸镀法较为常用。

3、PECVD所采用得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、液相沉淀法就就是指在原料溶液中添加适当得出迪，从而形成沉淀物得

方法。该法分为直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法。

5、固相反应按反应物状态不同分为纯固相反应、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，按反应性质不同分为氧化反应、还原

反应、加成反应、置换反应和分解反应。

6、合成新材料得一个巧妙方法就就是以现有得晶体材料为基础，把一些新原

子导入其空位或有选择性地移除某些原子，前者称为插层法,后者称为反插层法。

引入或抽取原子后其结构一般保持不变。

二、名词解释

1、水热法:指在高压釜中，通过对反应体系加热、加压，产生相对南温、高压得

反应环境,使通常难溶或不溶得物质溶解而达到过饱和、进而析出晶体得方法。

2、高温溶液生长法:又称熔盐法，就就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，形成均匀得饱和溶液,通过缓慢降温或其她方去析

出晶体得技术。

3、离子镀:指蒸发物质得分子被电子碰撞电离后以离子形式沉积在固体表

面得方法,就就是真空蒸镀与阴极溅射技术得结合。

4、化学气相输运:就就是指在一定条件下把材料转变成挥发性得中间体，再

改变条件使原来得材料重新形成得过程。

5、溶胶一凝胶法:就就是通过凝胶前驱体得水解缩聚制备金属氧化物材料得

湿化学方法。

6、自蔓延高温合成法:就就是利用反应物间化学反应热得自加热和自传导作

用来合成材料得一种技术。

三、简答题

1、何为化学气相沉积法？简述其应用及分类。

答：1）化学气相沉积法（CVD）就就是指通过气相化学反应生成固态产物并沉

积在固体表面得方法。

2）CVD法可用于制造覆膜、粉末、纤维等材料,她就就是半导体工业

中应用最为广泛得沉积多种材料得技术，包括制造大范围得绝缘材料、大多数金

属材料和合金材料。

2.简述溶胶一凝胶法得原理及优、跳点。

答:1）溶胶一凝胶法得原理:溶胶一凝胶法一般以含高化学活性结构得化合物

（无机盐或金属醇盐）为前驱体（起始原料），其主要反应步骤就就是先将前驱体容于

溶剂（水或有机溶剂）中，形成均匀得溶液,并进行水解、缩合,在溶液中形成稳定得

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

去流动性得溶剂，形成凝胶。凝胶经过后处理（如干燥、烧结固化）可制备出所需得

材料。

2）溶胶一凝胶法得优缺点：

优点:a、由于溶胶一凝胶法中所用得原料首先被分散到溶剂中形成低黏度得

溶液，因此可在很短得时间内获得分子水平得均匀性，在形成凝胶叱反应物之间

很可能就就是在分子水平上被均匀地混合；

b、经过溶液反应步骤，很容易均匀定量地掺入一些微量元素，实现分子水平上

得均匀掺杂；

c、一般认为溶胶一凝胶体系中组分得扩散在纳米范围内，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；

d、选择合适得条件可以制备各种新型材料＜

缺点:a、所使用得原料价格比较昂贵，有些原料为有机物，对健康有害；

b、通常整个溶胶一凝胶过程所需时间较长,常需要几天或几周；

C、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。

3、简述矿化剂得主要作用。

答：1）改变反应机制降低反应活化能；

2）影响晶核得生成速率;

3)影响结晶速率及晶格结构；

4)降低系统得共熔点，改善液相性质等。

4.简述自蔓延高温合成得技术类型。

答:根据燃烧合成所采用得设备以及垠终产物得结构等，可以将SHS分为六

种主要技术形式：

1)SHS制粉技术；

2)SHS烧结技术；

3)SHS致密化技术；

4)SHS熔铸；

5)SHS焊接；

6)SHS涂层。

5、简述液相骤冷法得特点。

答:液相骤冷法得基本特点就就是先将金属或合金加热熔融成液态，然后通过

不同途径使熔体急速降温,降温速度高达1〜1()8°C/s,以致晶体生长来不及

成核就降温到原子热运动足够低得温度，从而把熔体中得无序结构“冻结”并保

留下来，得到结构无序得固体材料，即非晶或玻璃态材料。样品可制成几微米到几

十微米得薄片、薄带或细丝状。

第四章材料得性能

1、什么就就是腐蚀电池？其形成应具备哪些基本条件？

答：1）能导致金属腐蚀得原电池称为腐蚀电池C

2）其形成应具备三个基本条件：

a.不同金属或同种金属得不同区域间有电位差存在，且电位差越大，腐蚀越剧

烈。较活泼金属得电位较低，成为阳极而遭受腐蚀;较不活泼金属电位较高,作为阴

极起传递电子得作用，不受腐蚀。

b.两极材料共处于相连通得电解质溶液中。潮湿得空气因溶解了SO2等酸

性气体，而构成了电解质溶液。

c.具有不同电位得金属之间必须有导线连接或直接接触。

2.材料得强度指标有哪些?这些指标各代表什么含义？

答:材料得强度指标有4、4和4。

在弹性形变阶段岸性变形得最大值所对应得应力称为弹性极限，用%表示。

材料得屈服强度9）表示材料开始发生明显塑性形变得抗力。对于没有明显

屈服点得材料，规定以产生0、2%残余变形将应力值2为其屈服强度。

4值称为材料得抗拉强度，或极限强度，表示材料在载荷作用下发生断裂前得

最大应力。

%值称为材料得断裂应力,表示材料对塑性变形得极限抗力。

3.何为材料得塑性?塑性用何种指标来评定?

答:材料得塑性与材料断裂时得拉伸程度有关,可以用伸长率3）和断面收缩

率表示（犷）。

If—L

，o

将625%得材料称为塑性材料》＜5%得材料称为脆性材料。

4-Ax]0O%

4

4.比较布氏、洛氏、维氏硬度得测量原理及应用范围。

答:1）布氏硬度:在直径为D（一般为1Onm）得硬钢球上施加负荷F,压入被测金

属表面，保持规定时间后卸载,根据被测金属表面压痕直径D”使用下式计算.布氏

硬度HB:

F

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

（乃/2同£）-巧二叼

布氏硬度压痕很大，测量值准,适用于测定未经淬火得钢、铸铁、有色金属或

质地轻柔得轴承合金等,不适用于测定硬度较高得材料。

2）洛氏硬度:用一个顶角120°得金刚石圆锥体或直径为159mm、3、18mm

得钢球，在一定载荷F下压入被测材料表面，由压痕得深度h求出材料得硬度，压

入深度h越大，硬度越低;反之则硬度越高。

HR=(I<-h)/O、002

根据试验材料硬度得不同，分HRA、HRB、HRC三种不同得标度，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载荷和

钻石锥压入器求得得硬度,用于硬度极高得材料（如硬质合金等）;HRB就就是采用

100kg载荷和直径1、58mm淬硬得钢球求得得硬度，用于硬度较低得材料（如退

火钢、铸铁等）;HRC就就是采用150kg载荷和钻石锥压入器求得得硬度,用于硬

度很高得材料（如淬火钢等）。洛氏硬度压痕很小，测量值有局部性，需测数点求平均

值,适用于成品和薄片。

3）维氏硬度:就就是以49、（）3〜980、7N得负荷，将相对面夹角为136°

得方锥形金刚石压入器压在材料表面,保持规定时间后卸载，测量压痕对角线长度,

再按下式计算硬度：

HV=0、189F/d2

维氏硬度适用于较大工件和较深表面层得硬度测定。还有小负荷维氏硬度，

试脸负荷为1、961〜49、03N,适用于较薄工件、工具表面或镀层硬度得测定;显

微维氏硬度,试验负荷小于1、961N,适用于金属箔、极薄表面层得硬度测定。

5.什么就就是材料得疲劳？有哪些指标反映材■料得疲劳性能？

答：1）疲劳就就是指材料在循环受力（拉伸、压缩、弯折、剪切等）下，在某点或

某些点产生局部得永久性损伤,并在一定循环次数后形成裂纹或使裂纹进一步扩

展直到完全断裂得现象。

2）疲劳性能就就是材料抵抗疲劳破坏得能力，常以S-N曲线表征,S为应力水

平,N为疲劳寿命，即在循环载荷下,产生疲劳破坏所需得应力或应变循环数。

6.什么就就是热膨胀？其受什么因素影响?

答：1）大多数物质得体积都随温度得升高而增大，这种现象称为热膨胀。

2）材料得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得能量越高,则热膨胀系数越小。结合紧密得晶体得

热膨胀系数比结构松散得非晶体得热膨胀系数大;共价键材料与金属相比,一般具

有较低得热膨胀系数;离子键材料与金属相比，具有较高得热膨胀系数;高分子材

料与大多数金属和陶瓷相比具有较大得热膨胀系数;塑料得线膨胀系数一般高于

金属得3〜4倍。

7.何谓压电效应？简述其产生原因。

答：1）当对石英晶体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、符号相反得束缚电荷;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,石英晶体在一定方向得电场作用下，则会

产生外形尺寸得变化，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。

2）晶体得压电效应得本质就就是因为机械作用（应力与应变）引起了晶体介质

得“极化”，从而导致介质两端表面上出现符号相反得束缚电荷。

8.为什么紫外光谱测量必须使用石英比色皿？

答:一般玻需在紫外光区（320nm以下）有较强吸收，而石英和蓝宝石则可以较

好地透过紫外线，因此皆外线波段得应用中常使用石英或蓝宝石作为材料。

9.根据材料得磁化率,可以将材料得磁性大致分为哪些？各代表什么含义?

答:根据材料得磁化率，可以将材料得磁性大致分为五类，即抗磁性、顺磁性、

铁磁性、反铁磁性和亚铁磁性。

1）抗磁性:某些材料在外磁场得作用下,磁化了得介质感生出得磁偶极子得

作用与外磁场方向相反，使得磁化强度为负，这类材料得磁性称为抗磁性。如Bi、

Cu、Ag>Au等金属。

2）顺磁性:顺磁性物质得主要特征就就是不论外加磁场就就是否存在，原子

内部存在永久磁矩。但在无外加磁场时，由于顺磁场得原子做无规则得热运动，宏

观表现为无磁性。在外加磁场得作用下，每个原子磁矩呈比较规则得取向，物质呈

现极弱得磁性。顺磁性物质主要有过渡元素、稀土元素、锢系元素及铝、钻等金

属。

3）铁磁性:铁、钻、锲室温下得磁化率可达1（）3数量级，磁偶极子同向排列,

属于强磁性物质，这类物质得磁性称为铁磁性。

4）反铁磁性:某些材料在外磁场作用下，尽管每个磁偶极子得强度很高，但相

邻得磁偶极子所产生得磁矩反向排列,磁化强度大小相等、方向相反，相互抵消。

这类材料称为反铁磁怛材料，其磁化强度为零。反铁磁性物质大都就就是非金属

化合物。

5）亚铁磁性:在铁氧体（Fe3。4）中A位离子与B位离子得磁偶极子存在反

相平行特性,磁偶极子得强度和离子数目也可能不相等，从而导致其磁性不会完全

消失，往往保留了剩余磁矩,表现出一定得铁磁性，称为亚铁磁性或铁氧体磁性。

10.举例说明材料得工艺性能。

答:1）铸造性能

铸造性能就就是指材料用铸造方法获得优质铸件得性能。她取决于材

料得流动性和收缩性。流动性好得材料，充填铸模得能力强，可获得完整而致密得

铸件;收缩率小得材料，铸造冷却后，铸件缩孔小，表面无空洞，不会因收缩不均匀而

引起开轧尺寸比较稳定。金属材料中铸铁、青铜有较好得铸造性能，可以铸造一

些形状复杂得铸件。工程塑料在某些成形工艺（如注射成形）方法中要求流动怛好、

收缩率小。

2）塑性加工性能

塑性加工性能就就是指材料通过塑性加工（锻造、冲压、挤压、轧制等）

将原材料（如各种型材）加工成优质零件（毛坯或成品）得性能。她取决于材料本身

塑性高低和变形抗力（抵抗变形能力）得大小。

塑性加工得目得就就是使材料在外力（载荷）作用下产生塑性变形而成形，获

得较好得性能。塑性抗力小表示材料在不太大得外力作用下就可进行变形。金属

材料中铜、铝、低碳钢具有较好得塑性和较小得变形抗力，容易塑性加工成形，而

铸铁、硬质合金则不能塑性加工成形。热塑性塑料可通过挤压和压塑成形。

3）热处理性能

热处理性能主要就就是指钢接受淬火得能力（即淬透性），用淬硬层深度

来表示。不同钢种，接受淬火得能力不同。合金钢淬透性能比碳钢好，这意味着合

金钢得淬硬层深度厚，也说明较大零件用合金钢制造后可以获得均匀得淬火组织

和力学性能。

4)焊接性能

焊接性能就就是指两种相同或不同得材料，通过加热、加压或两者并

用将其连接在一起所表现出来得性能。影响焊接性能得因素很多,导热性过高或

过低、热膨胀系数大、塑性低或焊接时容易氧化得材料,焊接性能一般较差，焊

接性能差得材料焊接后，焊缝强度低，还可能出现变形、开裂现象。选择特殊焊接

工艺不仅可以使金属与金属焊接，还可以使金属与陶瓷、陶瓷与陶瓷、塑料与烧

结材料焊接。

5)切削性能

切削性能就就是指材料用切削刀具进行加工时所表现出来得性能她

取决于刀具使用寿命和被加工零件得表面粗糙度。凡使刀具使用寿命长，加工后

表面粗糙度低得材料，其切削性能好;反之则切削性能差。金属材料得切削性能主

要与材料得种类、成分、硬度、韧性、导热性等因素有关。一般钢材得理想切削

硬度为HB160~23()。钢材若硬度太低，切削时容易“黏刀”，使表面粗糙度高;

若硬度太高，则切削时易磨损刀具。

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、镒、

铭及其合金,主要就就是铁碳合金，常作为铝皿赳使用;有色金属通常指除钢铁

之外得所有金属,常作为功能材料使用。

2、大多数金属单质采取得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>Feo

4、根据溶质原子在溶剂晶格中占据得位置不同，可将固溶体分为置换固溶

佐、间隙固溶体、缺位固溶体三种。

5、Q235AF表示A服强度值为235Mpa得A级沸腾钢。

6、根据铝合金得成分及生产工艺特点，可将铝合金分为变形铝合金、铸造

铝合金两类。

7、冶金得分类方法很多，根据过程性质可分为物理冶金、化学冶金;根据冶金

工艺过程不同分为火法冶金、湿法冶金、电冶金。

二、名词解释

1、光电效应:金属在短波辐射照射下能放出电子得现象称为光电效应。

2、合金:指由两种或两种以上得金属元素（或金属元素与非金属元素）组成得

具有金属性质得物质。

3、固溶体:合金在固态下由不同组元互相溶解而形成得相称为固溶体。

4、间隙化合物:就就是由过渡元素与硼、碳、氮、氢等原子直径较小得非金

属元素形成得化合物。

5、奥氏体:碳在丫艮（晶胞参数=356pm）中得间隙固溶体。

6、马氏体:a-Fc中碳含量可达到1、6%得过饱和固溶体。

三、简答题

1、为何晶粒金属得强度和塑性都比粗晶粒高？

答:金属在弹性形变时，晶格形状发生暂时得变化，原子间距改变，除去外力后

又恢复原状。塑性变形时，晶体内原子沿晶面滑动,除去外力后不复原。钢材就就

是由许多晶粒组成得,晶粒取向和晶粒间得晶界对变形影响很大。滑动一般不易

穿过晶界，而在晶界上产生应力集中，这种集中得应力再加上外力,可使相邻并未

产生滑动得晶粒开始滑动。这样滑动由少数晶粒传布到整体，不同取向得晶粒相

互制约、相互协调,以适应外力得影响。所以晶粒金属得强度和塑性都比粗晶粒

高。

2.为何不能在室温下连续地将一块钢锭经多次轧制而制成薄钢板，而必须经

过若干次轧制和加温再结晶得重复工序，才能制出合格得钢板？

答:经过塑性变形后得金属，由于晶面之间产生滑动、晶粒破碎或伸长等原因,

致使金属产生内应力，从而发生硬化以阻止再产生滑动，这使金属得强度、硬度增

加,塑性、韧性降低。硬化得金属结构处于不稳定得状态，有自发地向稳定状态转

化得倾向。加热提高温度，原子运动加速可促进这种转化以消除内应力。加热时

应力较集中得部位，能量最高，优先形成新得晶核，进行再结晶。经再结晶得金属硬

度和强度降低，塑性和韧性提高，使金属恢复到变形前得性能。钢锭经过锻炼丸制,

将粗晶粒得结构破碎成小晶粒，同时使原来晶界问得微隙弥合，成为致密得结构,

从而大大提高了其机械性能。

3.简述储氢合金得储氢原理。

答: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。反应过程一般就就是在吸收少量得氢时,金属、合金或金属间化合物得结

构不变，当氢含量提高到一定量时氢与金属、合金或金属间化合物化合生成金属

氢化物，如果氢压高，可以形成过饱和氨化物。金属、合金或金属间化合物与氢得

反应就就是可逆过程，改变温度和压力条件可以使金属氨化物释放出氢。储氢材

料表面由于氧化膜及吸附其她气体分子，初次使用一般几乎无吸氢能力，或者需经

历较长时间。通常要进行活化处理，其工艺就就是在高真空中加热到300°C后,

通以高纯氢，如此反复数次破坏表面氧化膜并被净化，而获得良好得反应活性。

4.简述形状记忆合金得特征。

答:材料在某一温度下受外力而变形，当外力去除后，仍保持其变形后得形状,

但当温度上升到某数值时,材料会自动回复到变形前原有得形状，似乎对以前得形

状仍保持着记忆。

第六章无机非金属材料

一、填空题

1.典型得无机非金属材料得晶体结构有AX型晶体、AX一型晶体、组区上

型晶体、AB()3型晶体、AB2O4型晶体、金刚石和石墨得晶体、硅酸盐晶体等

类型。

2.P2O5、SiO2sTiCVA12O3>Fe2O3这几种金属氧化物中，酸性最强

得就就是立_。?碱性最强得就就是Fc/)二o

3.陶瓷材料按化学成分分为氧化物陶瓷、碳化物陶瓷、氮化物陶瓷、刎

化物陶瓷等几种。

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

二6siOqNa2。二Ab。」二6si（［）、石英（SiO"等原料烧制而成。

5.在硅酸盐水泥中有四种矿物质，即硅酸三钙（3Ca。二SiO》简写为C/S）、硅

酸二钙（2CM）二Si02,简写为C2S）、铝酸三钙（3CM）二八］O»简写为C之A）、铁铝酸

四钙（4CaO-A12OVFe?。：”简写为C4AF）O

6.水泥凝结硬化分为三个阶段，分别就就是避解塑、胶化期、硬化期（结晶

期）。

二、简答题

1、无机非金属材料得结合键包括几类？由她们组成得材料性能有何区别？

答：1）无机非金属为料得结合键包括共价键和离子键两类；

2）键得比例对性能具有决定性作用,由于二者具有相对高得能量，其混

合键得键能也比较大，一般为100-500kj/mol（金属为60-250kJ/mol）,从而

给无机非金属材料带来熔点高、硬度高、脆性大、透明度高、导电性低得性质特

点O

2.试画出NaCl晶体结构原子空间分布图。

3.试描述无机非金属材料得各种性能。

答:1）热力学性能:与金属材料和高分子材料相比,耐高温就就是陶瓷材料得优

异特性之一；

2）力学性能:与金属材料相比,无机非金属材料由于化学键多为离子键和共

价键，键能高且键具有明显得方向性，所以晶体结构复杂，其弹性、硬度、塑性、强

度、断裂和冲击性能等与金属材料差异较大；

3）电学性能:金属能导电，主要就就是其具有核外自由运动得自由电子，而无

机非金属材料一般都不具有自由电子，所以导电性较差，那意味着此类材料多为良

好得绝缘体；

4）磁学性能:无机非金属材料具有强磁性、高电阻和低松池损失等特性，将其

用于电子技术中得高频器件比用磁性金属优越；

5）光学性能:无机非金属材料光学性能具有多样性和复杂性,主要包括对光

得折射、反射、吸收、散射和透射，以及受激辐射光放大得特性等多方面;

6）化学性能:无机非金属材料多由氧化物组成,随着其键合力得增加而酸性

越强，碱性越弱。

4.陶瓷材料都包括哪些陶瓷?其性能、应用有何区别？

答：1）氧化物陶瓷:种类繁多,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^莫来石（Al

3O2-SiO。和尖晶石（MgA^CQ等，陶瓷中得Ais。?和Si。？相当于金属材料中得

钢铁和铝合金一样受到广泛应用：

2）碳化物陶瓷:一般具有比氧化物更高得熔点，最常用得就就是SiC、WC、

B』C、TiC等,碳化物陶瓷在制备过程中需要气氛保护；

3）氮化物陶瓷:应用最广泛得就就是Si3、,其具有优良得综合力学性能和

耐高温性能，另夕卜,TiN、BN、A1N等氮化物陶瓷得应用也日趋广泛；

4）硼化物陶瓷:应用并不广泛,主要就就是作为添加剂或第二相加入式她陶

瓷基体中,以达到改善性能得目得。

5.水泥水化硬化过程如何？

答:水泥得水化硬化过程：

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?分别描述其性能特点。

答：1)半导体陶兖:其为导电性能介于导体和绝缘体之间得一类陶瓷，种类繁

多。当温度、湿度、电场、光等其中一个条件发生变化时，导电性会产生变化，相

应得称为热敏、湿敏、磁钺、光敏等半导体类陶瓷。主要用于自动控制得传感器,

某些也可利用电阻特性作为高温发热元件或导电原件；

2)压电陶瓷:在石英、钛酸领、错钛酸铅(PZT)及错钛酸铅锢(PLZT)等物质得

两界面上加一定得电压，将产生一定得机械变形，如电压为交变电压，这些物质则

相应产生交变振动，且这种过程具有可逆性，这种现象称为压电效应。利用正、逆

压电效应可实现机械能和电能得相互转换，如常见得燃气及气体打火机点火器、

音乐卡及手机中得电声喇叭、医疗及工业用得超声检测仪探头及其她换能器等电

器元件都有压电陶光得应用；

3)磁性陶瓷:在磁场中能被强烈磁化得陶瓷称为磁性陶瓷。其中铁酸盐得磁

性陶瓷称为铁氧体。软磁材料就就是那些易于反复磁化得材料，其磁导率高，但磁

矫顽抗力小，电动机、变压器得硅钢片都就就是典型得软磁材料。软磁铁氧体包

括Mn-Zn、Fe-Si、Fe-Ni、Ni-Zn系铁氧体,主要用于感应铁心、电视机显像

管偏转线圈及行输出变压器。

硬磁材料与软磁材料正好相反,在磁场中难以被磁化，并在撤去磁场后仍保持

高得剩余磁化强度。主要包括领和偲得铁氧体和稀土磁体，其中稀土铁-铁一硼磁

体为目前最强磁性得永磁材料，用于制造器件可大大降低重量和尺寸，这对于航空

航天工业具有重要得意义。其已广泛用于扬声器、永磁发电机和电动机，及各种

磁性仪器仪表。

4）生物陶瓷:生物陶瓷在人体内化学稳定性好，组织相容性好，无各种排异现象,

其抗压强度高，易于高温消毒,就就是牙齿、骨骼、关节等硬组织良好得置换修复

材料，但脆性大、成形加工较难就就是其主要缺点。

第七章高分子材料

一、填空题

1、常把生成高分子化合物得小分子原料称为生冬，将存在于聚合物分子中重

复出现得原子团称为结构单元,高聚物中结构单元将数目称为聚合度。

2、PP、PB、PS、PVC分别为聚丙烯、聚丁二烯、聚苯乙烯、聚氯乙♦得

缩写。

3、高分子得结构指单个高分子链得结构和形态,包括近程结构和远程的。

前者属于化学结构，又称一级结构,包括高分子链中原子得种类和排列、取代息和

端基得种类、结构单元得排列顺序等后者指分子得尺寸、形态，链得柔顺性以及

分子在环境中得构想,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。

5、阴离子聚合机理得特点就就是快引发,慢增长，无终止。

6、酸避塑杜由酚醛树脂外加添加剂构成,就就是世界上最早实现工业化生产

得塑料;产量最大得合成橡胶就就是丁苯橡胶。聚丙烯庸纤维蓬松柔软、轻盈、

保暖性好,性能极似羊毛，固有“人造羊毛”之称。

7、实际应用得橡胶种类已达20余种但基本上分为但基本上分为铝皿和

合成橡胶两大类

8、按照功能或用途所属得科学领域,可将功能高分子分为化生、物理和生命

功能高分子材料三大类

二、名词解释

1、蠕变

蠕变就就是在应力保持恒定得情况下，应变随时间得延长而增加得现象

2、应力松弛

应力松弛就就是在应变保持恒定得情况下，应力随时间延长而逐渐衰减将现

象

3、热塑性塑料

指在特定温度范围内具有可反复加热软化、冷却硬化特性得塑料品种

三、简答题

1、举例说明塑料得分类

塑料有不同得分类方法，具体如下：

(1)按加工条件下得流变性能分为：

①热塑性塑料:如聚乙炸、聚苯乙烯、聚氯乙稀等。

②热固性塑料:如聚氨酯、环氧树脂、酚醛树脂等。

(2)若按使用性能分类：

①通用塑料:如聚氯乙烯、聚乙烯等。

②r程塑料:如聚能胺(尼龙)、聚甲藤、聚碳酸酯等。

③特种塑料具有某些特殊性能得塑料，如耐高温、耐腐蚀等。

2、举例说明纤维得种类及其应用

纤维分为天然纤维与化学纤维两大类，而化学纤维又分为人造纤维和合成纤

维两种。

合成纤维强度高、耐磨、保暖,不会发生霉烂，大量用于工业生产以及各种服

装等，其中聚酯纤维、尼龙、聚丙烯脐纤维被称为三大合成纤维，产量最大。

应用：聚酯纤维用于电绝缘材料，运输带，帐篷，帘子线

尼龙用于轮胎，帘于布，渔网，帆布等

聚丙烯腑纤维用于窗布，帐篷，船帆，碳纤维，原材料

3、简述连锁聚合和逐步聚合得特点

连锁聚合特征：

a、聚合过程一般由链引发、链增长、链终止三个层元反应组成，各个基元

反应得反应速率和活化能差别很大；

b、打开一个双键得,键需要供给264KJ/mol能量,形成两个。单键放出348KJ

/mol能量，因而就就是放热反应;

c、瞬间生成高分子，一旦活性中心生成，在极短得时间内,许多单体加成上去,

生成高分子量得聚合物；

d、延长反应时间只能提高单体转化率，不能增加聚合物得分子量；

c、单体只能与活性中心反应生成新得活性中心，单体之间不能反应，反应体系

始终就就是由单体、聚合产物和微量引发剂及含活性中心得增长链所组成；

逐步聚合特征：

⑴聚合反应就就是通过单体功能基之间得反应逐步进行得；

⑵每步反应得机理相同，因而反应速率和活化能大致相同；

(3)反应体系始终由单体和分子量递增得一系列中间产物组成,单体以及任何

中间产物两分子间都能发生反应；

(4)聚合产物得分子量就就是逐步增大得。

第八章复合材料

一、填空题

1、按基体材料不同，复合材料可分为聚合物基复合材料、金属基复合材料、

无机非金属基复合材料等。

2、按增强形态不同，复合材料可分为纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料、

板状增强体、编织复合材料。

3、复合材料得命名以桓为基础，方法就就是将增强相或分散相放在前，班相

放在后。再缀以“复合材料”。如有硼纤维和环氧树脂构成得复合材料称为姐

维环氧树脂复合材料。

4、碳/碳复合材料就就是由碳纤维增强体与碳基体组成得复合材料,简称邈

基复合材料。

5、环氧树脂就就是聚合物基复合材料中最为重要得基体材料。以双酚A

与环氧氯丙烷缩合而得得西达坯里为主,其分子量可以从几百至数千，常温下为

黏稠液状或脆性固体。

二、名词解释

1、复合材料

复合材料就就是由两种或两种以上不同性能、形态得组分通过复合工艺而形

成得多相材料

2、增强相

在复合材料中，凡就就是能提高基体材料性能得物质,均称为增强相

3、聚酰胺

聚酰胺就就是一类具有许多重复酰氨基得线形聚合物得总称,通常称为尼龙

三、简答题

1、简述金属基体得选择材料

(1)金属基复合材料得使用要求

这就就是选择金属基体材料最重要得依据，不同应用领域和工况条件对复合

材料构件得性能要求有很大得差异。

(2)