《材料科学基础》课后习题(西工大版)

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?

13. 一有机化合物,其成分为

wC?62.1/10?2?2wO?27.6/10?2w?10.3/10H,,。

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。 第三章

1. 试述结晶相变的热力学条件、动力学条件、能量及结构条件。

2. 如果纯镍凝固时的最大过冷度与其熔点(tm=1453℃)的比值为0.18,试求其凝固驱动力。(ΔH=-18075J/mol)

3. 已知Cu的熔点tm=1083℃,熔化潜热Lm=1.88×103J/cm3,比表面能σ=1.44×105 J/cm3。

(1) 试计算Cu在853℃均匀形核时的临界晶核半径。

(2) 已知Cu的相对原子质量为63.5,密度为8.9g/cm3,求临界晶核中的原

子数。

4. 试推导杰克逊(K.A.Jackson)方程

?Gs?ax(1?x)?xlnx?(1?x)ln(1?x)NkTm

5. 铸件组织有何特点?

6. 液体金属凝固时都需要过冷,那么固态金属熔化时是否会出现过热,为什么?

7. 已知完全结晶的聚乙烯(PE)其密度为1.01g/cm3,低密度乙烯(LDPE)为0.92 g/cm3,而高密度乙烯(HDPE)为0.96 g/cm3,试计算在LDPE及HDPE中“资自由空间”的大小。

8. 欲获得金属玻璃,为什么一般选用液相线很陡,从而有较低共晶温度的二元系?

9. 比较说明过冷度、临界过冷度、动态过冷度等概念的区别。 10. 分析纯金属生长形态与温度梯度的关系。

11. 什么叫临界晶核?它的物理意义及与过冷度的定量关系如何? 12. 简述纯金属晶体长大的机制。 13. 试分析单晶体形成的基本条件。 14. 指出下列概念的错误之处,并改正。

(1) 所谓过冷度,是指结晶时,在冷却曲线上出现平台的温度与熔点之差;

而动态过冷度是指结晶过程中,实际液相的温度与熔点之差。

(2) 金属结晶时,原子从液相无序排列到固相有序排列,使体系熵值减少,

因此是一个自发过程。

(3) 在任何温度下,液体金属中出现的最大结构起伏都是晶胚。 (4) 在任何温度下,液相中出现的最大结构起伏都是核。

(5) 所谓临界晶核,就是体系自由能的减少完全补偿表面自由能的增加时

的晶胚的大小。

(6) 在液态金属中,凡是涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核,但

是只要有足够的能量起伏提供形核功,还是可以成核的。

(7) 测定某纯金属铸件结晶时的最大过冷度,其实测值与用公式ΔT=0.2Tm

计算值基本一致。

(8) 某些铸件结晶时,由于冷却较快,均匀形核率N1提高,非均匀形核率

N2也提高,故总的形核率为N= N1 +N2。

(9) 若在过冷液体中,外加10 000颗形核剂,则结晶后就可以形成10 000

颗晶粒。

2?3cos??cos3?()4(10) 从非均匀形核功的计算公式A非=A均中可以看出,

当润湿角θ=00时,非均匀形核的形核功最大。

(11) 为了生产一批厚薄悬殊的砂型铸件,且要求均匀的晶粒度,则只要在工

艺上采取加形核剂就可以满足。

(12) 非均匀形核总是比均匀形核容易,因为前者是以外加质点为结晶核心,

不象后者那样形成界面,而引起自由能的增加。

(13) 在研究某金属细化晶粒工艺时,主要寻找那些熔点低、且与该金属晶格

常数相近的形核剂,其形核的催化效能最高。

(14) 纯金属生长时,无论液-固界面呈粗糙型或者是光滑型,其液相原子都

是一个一个地沿着固相面的垂直方向连接上去。

(15) 无论温度如何分布,常用纯金属生长都是呈树枝状界面。

(16) 氮化铵和水溶液与纯金属结晶终了时的组织形态一样,前者呈树枝晶,

后者也呈树枝晶。

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