西安交通大学材料科学基础考研复习题(包括答案) 下载本文

西安交通大学材料科学与工程学院材料科学基础复习题

Gb2D?=[ln?E中心]b4?(1??)bG?b1?E中心 ?ln???0?(A?ln?)4?(1??)?b

?式中

?0=A?Gb,4?(1??)4?(1??)E中心Gb

20. (1)晶体点阵也称晶体结构,是指原子的具体排列;而空间点阵则是忽略了原子的

体积,而把它们抽象为纯几何点。 (2) 密排六方结构。

(3) 原子半径发生收缩。这是因为原子要尽量保持自己所占的体积不变或少变 [原子所占体积VA=原子的体积(4/3πr3+间隙体积],当晶体结构的配位数减小时,即发生间隙体积的增加,若要维持上述方程的平衡,则原子半径必然发生收缩。

(4) 不能。因为位错环是通过环内晶体发生滑移、环外晶体不滑移才能形成。 (5) 外力在滑移面的滑移方向上的分切应力。 (6) 始终是柏氏矢量方向。 (7) 位错的交割。 (8) 共格界面。

(9) 否,扭转晶界就由交叉的同号螺型位错构成。

固体中的相结构

1. 说明间隙固熔体与间隙化合物有什么异同。

2. 有序合金的原子排列有何特点?这种排列和结合键有什么关系?为什么许多有序合金在高温下变成无序?

?2x?42.5/10Cd3. 已知Cd,Zn,Sn,Sb等元素在Ag中的固熔度(摩尔分数)极限分别为,

xZn?20/10?2,xSn?12/10?2,xSb?7/10?2,它们的原子直径分别为0.3042nm,0.314nm,0.316nm,0.3228nm,Ag为0.2883nm。试分析其固熔度(摩尔分数)极限差别的原因,并计算它们在固熔度(摩尔分数)极限时的电子浓度。

第 9 页 共 68 页

西安交通大学材料科学与工程学院材料科学基础复习题

4. 试分析H、N、C、B在??Fe和??Fe中形成固熔体的类型、存在位置和固溶度(摩尔分数)。各元素的原子半径如下:H为0.046nm,N为0.071nm,C为0.077nm,B为0.091nm,??Fe为0.124nm, ??Fe为0.126 nm。

5. 金属间化合物AlNi具有CsCl型结构,其点阵常数 a=0.2881nm,试计算其密度(Ni的相对原子质量为58.71,Al的相对原子质量为26.98)。

3Mg/m6. ZnS的密度为4.1,试由此计算两离子的中心距离。

?2?2x?10.3/10x?8.9/10??NC7. 碳和氮在Fe中的最大固熔度(摩尔分数)分别为,。已

知C、N原子均位于八面体间隙,试分别计算八面体间隙被C、N原子占据的百分数。 8. 为什么只有置换固熔体的两个组元之间才能无限互溶,而间隙固熔体则不能? 9. 计算在NaCl内,钠离子的中心与下列各离子中心的距离(设Na和Cl的半径分别为0.097nm和0.181nm)。 1) 最近邻的正离子; 2) 最近邻的离子; 3) 次邻近的Cl离子; 4) 第三邻近的Cl离子; 5) 最邻近的相同位置。 10. 某固熔体中含有氧化镁为

-??-xMgO?30/10?2?2x?70/10LiF,。

?2??2-Li,Mg,F,O1) 试问之质量分数为多少?

33g/cmg/cm2) 假设MgO的密度为3.6,LiF的密度为2.6,那么该固溶体的密度为多

少?

11. 非晶形材料的理论强度经计算为G/6~G/4,其中G为剪切模量。若?=0.25,由其弹性性质试估计玻璃(非晶形材料)的理论强度(已知E=70000Mpa)。

12. 一陶瓷绝缘体在烧结后含有1%(以容积为准)的孔,其孔长为13.7mm的立方体。若在制造过程中,粉末可以被压成含有24%的孔,则模子的尺寸应该是多少?

第 10 页 共 68 页

西安交通大学材料科学与工程学院材料科学基础复习题

?2?2?2w?62.1/10w?27.6/10w?10.3/10COH13. 一有机化合物,其成分为,,。试写出可

能的化合物名称。

14. 画出丁醇?C4H9OH?的4种可能的异构体。

15. 一普通聚合物具有C2H2Cl2作为单体,其平均分子质量为60000u(取其各元素相对原子质量为Ar(C)?12,Ar(H)?1,Ar(Cl)?35.5)。 1) 求其单体的质量; 2) 其聚合度为多少?

16. 聚氯乙烯(C2H3Cl)n被溶在有机溶剂中,设其C- C键长为0.154nm,且链中键的数目

x?2n。

1) 分子质量为28500g的分子,其均方根的长度为多少? 2) 如果均方根的长度只有⑴中的一半,则分子质量为多少?

17. 一聚合材料含有聚氯乙烯,其1个分子中有900个单体。如果每一个分子均能被伸展成直线分子,则求此聚合物可得到理论上的最大应变为多少(设C- C键中每1键长是0.154nm)?

18. 有一共聚物ABS,每一种的质量分数均相同,则单体的比为多少(A——丙烯晴;B——丁二烯;S——苯乙烯)?

19. 尼龙-6是HOCO(CH2)5NH2的缩合聚合物。

1) 给出此分子的结构。 2) 说明缩合聚合是如何发生的。

3) 当每摩尔的H2O形成时,所放出的能量为多少?已知不同的键:C-O,H-N,C-N,

H-O,其键能(kJ/mol)分别为360,430,305,500。

20. 试述硅酸盐结构的基本特点和类型。

21. 为什么外界温度的急剧变化可以使许多陶瓷器件开裂或破碎?

22. 陶瓷材料中主要结合键是什么?从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊性能。

第 11 页 共 68 页

西安交通大学材料科学与工程学院材料科学基础复习题

参考答案

1. 其比较如附表2.1所示。

附表2.1 间隙固溶体与间隙化合物的比较

类 别 相 同 点 晶体结构 不同点

2. 有序固熔体,其中各组元原子分别占据各自的布拉菲点阵——称为分点阵,整个固熔体

就是由各组元的分点阵组成的复杂点阵,也叫超点阵或超结构。

这种排列和原子之间的结合能(键)有关。结合能愈大,原子愈不容易结合。如果异类原子间结合能小于同类原子间结合能,即EAB < (EAA十EBB)/2,则熔质原子呈部分有序或完全有序排列。

有序化的推动力是混合能参量(εm=ε

AB

间隙固熔体 等非金属元素所组成 间隙化合物 一般都是由过渡族金属与原子半径较小的C,N,H,O,B属于固熔体相,保持熔属于金属化合物相,形成不同剂的晶格类型 于其组元的新点阵 用化学分子式MX,M2X等表示 差 表达式 用α、β、γ等表示 机械性能 韧性好 强度、硬度较低,塑性、高硬度、高熔点,甥性、韧性-1/2(EAA+EBB))εm < 0,而有序化的阻力则是组态

熵;升温使后者对于自由能的贡献(-TS)增加,达到某个临界温度以后,则紊乱无序的固熔体更为稳定,有序固熔体消失,而变成无序固熔体。

3. 在原子尺寸因素相近的情况下,上述元素在Ag中的固熔度(摩尔分数)受原子价因素的影

响,即价电子浓度e/a是决定固熔度(摩尔分数)的一个重要因素。它们的原子价分别为2,3,4,5价,Ag为1价,相应的极限固熔度时的电子浓度可用公式c=ZA(1一xB)+ZBxB 计算。式中,ZA,ZB分别为A,B组元的价电子数;xB为B组元的摩尔分数。上述元素在固溶度(摩尔分数)极限时的电子浓度分别为1.43,1.42,1.39,1.31。

第 12 页 共 68 页