武汉科技大学材料研究方法重点及答案
1.矿物的折射率受哪些因素的影响？
矿物的化学组成与晶体结构。
2.什么叫光率体及光率体的主切面？如果入射偏光的振动方向与一轴晶晶体的Z晶轴垂
直或斜交，光波进入晶体后的情况又将如何？什么是光轴？
光率体表示光波在晶体中传播时，折射率值随光波振动方向变化的一种立体几何图形或光性指示体。光率体的主切面指包含光率体两个主轴的切面，一轴晶的主切面为平行于光轴的椭圆切面，也是最大双折射率的切面；二轴晶矿物的主切面有Ng-Nm，Nm-Np，Ng-Np三个椭圆切面。若入身偏光的振动方向与一轴晶晶体的z晶轴垂直，即光波沿着光轴方向入射，则光波进入晶体后不发生双折射现象；当与Z晶轴斜交时，光波进入晶体后会发生双折射。光轴是与光性非均质体的光率体中与圆切面相垂直的轴。一轴晶矿物的光轴是其光率体的旋转轴，二轴晶矿物的光轴是与两个Nm-Nm圆切面相垂直的两根轴。
3.作出四方晶系矿物⊥Z晶轴和//Z晶轴切片上对应的光率体切面。
四方晶系矿物属中级晶族，即是一轴晶矿物，⊥Z晶轴切片上对应的光率体切面是一半径为No的圆切面；//Z晶轴切片上对应的光率体切面是半径分别为No和Ne的椭圆切面。
4.莫来石是斜方晶系矿物，测得其各晶轴对应的折射率分别为：Nx=1.642；Ny=1.644；
Nz=1.654，试做出莫来石的光率体，并求其光性正负。
斜方晶系矿物属低级晶族，故莫来石是二轴晶矿物，相应地，Ng=Nz=1.654；Nm=Ny=1.644；Np=Nx=1.642；莫来石的光率体为一以此三个折射率为半径的三轴不等的椭球体。因Ng- Nm=1.654-1.644=0.01>Nm- Np=1.644-1.642=0.002，故莫来石为二轴晶正光性矿物。
5.作出二轴晶光率体的主切面。
分别以Ng-Nm，Nm-Np，Ng-Np为半径的三个椭圆切面。
6.何为矿物的光性方位？
光性方位表示光率体主轴与晶体结晶轴之间存在着的某种一定的空间关系。
7.设普通角闪石Ng=1.701，Nm=1.691，Np=1.665，Nm=y，Ng∧Z=30°，β=106°。确
定普通角闪石的光性符号，做出各主轴面上的光性方位图。
8.矿物在单偏光镜下可以观察哪些光性？
形态、解理、颜色、多色性、吸收性、突起、闪突起、糙面、边缘、贝克线、色散线等。
9.矿物在单偏光镜下的颜色与那些因素有关？
一、与矿物自身的吸收性有关；二、与薄片的厚度有关。
10.什么是矿物切面的双折率？矿物在单偏光镜下的哪些光性受矿片双折率的影响？对于
这些光性的观察应当选择哪种切片方向的矿片？
非均质矿物的切面上有两个折射率，它们的差值即为该切面上的双折射率。在单偏光镜下，矿物的多色性、吸收性和闪突起受矿片双折射率影响。
11.什么是正交偏光镜间矿片的消光现象？不同的矿片在正交偏光镜下的消光现象有何不
同？说明石英砂岩矿片中其⊥OA和斜交OA晶粒切面在正交偏光镜下呈现的现象。
正交偏光镜间矿片的消光现象即指矿片在正交偏光镜下观察到视域全黑的现象。在正交偏光镜下，均质体和非均质体垂直光轴的矿片呈现全消光现象，即转动载物台360度，视域全黑；非均质体非垂直光轴的矿片呈现四明四暗消光，即转动载物台360度，干涉色发生四次明暗交替变化。在正交偏光镜下，石英砂矿片中其⊥OA晶粒切面呈现全消光现象，斜交OA晶粒切面呈现一级灰白干涉色，且载物台转动360度，干涉色呈现四次明暗交替变化。
12.矿片的干涉色与矿片的颜色有何差别？P68最后一段。
13.二轴晶矿物各主切面上的干涉色是否相同，为什么？其最高干涉色应出现在哪种切面
上？此切面上的干涉图形特点如何？
不相同，因为矿物的干涉色与两束偏光的光程差有关，而光程差R=d×△N，二轴晶矿物各主切面上的双折射率不同，故产生的干涉色也不相同。其最高干涉色应出现在双折射率（△N=Ng-Np）最大的切面上，即以Ng、Np为半径的椭圆切面。在此切面上的干涉图形称为瞬变干涉图，当Bxa和Bxo方向与目镜十字丝重合时，视域呈现一粗大的黑十字，几乎占满整个视域，且轮廓模糊不清，稍微转动载物台，黑十字立即分裂并退出视域。
14.当矿片对应的光程差分别为540nm和3000nm时，将呈现何种干涉色？
R=540nm时，呈现一级深红干涉色；R=3000nm时，呈现高级白干涉色。
15.什么是补色法则？
补色法则：同名半径平行，干涉色级序升高；异名半径平行，干涉色级序降低。
16.什么是矿片的消色现象？其与矿片的消光现象有何不同？
消色现象指两个矿片叠加在正交偏光镜下，当两个矿片的异名半径平行时，总的光程差R=R1-R2，R1= R2时，R=0，视域呈现黑暗的现象。而矿片的消光现象指在正交偏光镜下，单个的均质体矿片或非均质体垂直光轴的矿片产生的全消光现象（△N =0,R= d×△N=0）和非均质体非垂直光轴的矿片的四明四暗消光现象(矿片的长短轴分别平行于上、下偏光镜使光不能透过上偏光镜)。
17.已知橄榄石Ng=1.689，Nm=1.670，Np=1.654，求⊥Bxa、⊥Bxo以及//AP切面上的干涉
色。（标准薄片厚度为0.03mm）
因Ng-Nm=1.689-1.670=0.019>Nm-Np=1.670-1.654=0.016，故Bxa= Ng，Bxo=Np，而⊥Bxa 切面为Nm-Np面，R= d×（Nm－Np)= 0.03mm×0.016=480nm，故⊥Bxa切面上的干涉色为一级深红；⊥Bxo切面为Ng-Nm面，R= d×（Ng－Nm) = 0.03mm×0.019=570nm，故⊥Bxo 切面上的干涉色为二级深蓝；而//AP切面为Nm- Nm面，双折射率为0，故//AP切面上发生全消光现象，无干涉色。
18.查有关光性矿物学或矿物光性鉴定方面的书籍，列出6种常见的耐火矿物的最高干涉色。石英矿物的最高干涉色为一级黄白；橄榄石矿物最高干涉色为三级绿；绢云母的最高干涉色为Ⅱ级蓝；水镁石（氢氧化镁）最高干涉色为Ⅰ级紫红；金红石最高干涉色为高级白；石膏最高干涉色 I 级白-黄白；钠长石最高干涉色Ⅰ级灰白-Ⅰ级黄白；方解石高级白干涉色；白云石高级白干涉色。
19.如何区别均质体和非均质体⊥OA矿片？
在正交偏光下全消光的矿物在锥光系统下呈现干涉图的是非均质体⊥OA矿片；在正交偏光下全消光的矿物在锥光系统下仍全消光的是均质体矿片。
20.石英和方解石均为一轴晶矿物，它们的最大双折率分别为0.009和0.172，二者⊥OA切
面上干涉图形特征是否完全相同？
不完全相同，虽然在垂直于光轴的切面上均呈现黑十字与等色圈，且旋转载物台，均不发生变化，但双折射率越大，黑十字越细而等色圈越密。
21.说明进行透明矿物光性鉴定采用的试样形式和光路装置构造。
用于透明矿物光性鉴定的试样形式有：一轴晶垂直光轴的切片、一轴晶斜交光轴的切片；二轴垂直Bxa切片、二轴晶垂直光轴切片和斜交光轴的切片；鉴定透明矿物光性的光路是锥光系统，即在正交偏光系统的基础上，加上聚光镜，换上高倍物镜，推进勃氏镜。
22.简要说明下述问题的解决步骤（注意清晰和完整）：
·如何区分均质体和非均质体—在正交偏光系统和锥光系统下观察均是全消光现象的是均质体；在正交偏光系统下观察到全消光现象，而在锥光系统下观察到黑十字的是非均质体垂直光轴的切片；在正交偏光系统下观察到四明四暗消光现象，在锥光系统下观察到闪图的是非均质体平行光轴的切片；在正交偏光系统下观察到四明四暗消光现象，在锥光系统下
观察到部分黑十字或黑臂的是非均质体斜交光轴切片。
·如何确定矿物的轴性和光性----在锥光系统下观察，若观察到黑十字或黑臂和干涉色色圈，且转动载物台，黑十字不发生变化或黑臂上下左右平移的为一轴晶矿物…
23.简要说明对材料进行光学显微分析可以获得哪些信息。
形态、数量、尺寸及分布。
24.要求对锆莫来石原料的相组成及其分布进行分析，可以采用光学显微分析技术吗？如何
获得所要求的信息？
25.采用溶胶-凝胶法制备Al2O3纳米粉体时，需确定最终产品Al2O3是晶态还是非晶态；
以及Al2O3粉体的粒度分布。可以采用光学显微分析技术吗？为什么？
第二部分材料测试方法重点
. X射线滤波片的选取原则：Z靶﹤40时Z滤=Z靶--1，Z 靶﹥40时Z滤=Z靶—2。Fe—Mn Co—Fe Ni—Co C u
—Ni
P13 倒点阵（倒格子）是一种虚构的数学工具；
正交点阵：
P21 布拉格定律：推导见21—22页课本；产生衍射的条件—：2dsin Q=nλ，n称为衍射级数Q角称为布拉格角或半衍射角（通常将入射线和衍射线之间的交角2Q称为衍射角）。只有晶面间距大于λ/2的晶面才能产生衍射。
P25
衍射方法λQ实验条件
劳厄法变不变连续X射线照射固定单晶体
转动晶体法不变部分变化单色X射线照射转动单晶体
粉晶法不变变单色X射线照射粉晶或多晶试样
衍射仪法不变变单色X射线照射多晶体或转动的单晶体
P29 晶胞对X射线的散射结构因子F（hkl）表示沿着（hkl）晶面族的反射方向的散射能力。P32 系统消光现象图表见课本1-5
P47 粉末法制作试样的粉末或多晶体的晶粒都应当足够小，通常在10—40nm，
P57 衍射仪通常按以下方式工作:（1）连续扫描：（2）步进扫描（阶梯扫描），
P70—75 定量相分析
1、直接对比法：只适用于待测试样中各相的晶体结构为已知的情况；
2、外标法：是对比试样中待测的第j相的某条衍射线和纯j相（外标物质）的同一条衍
射线的强度来获得第j相含量的方法。原则上只能应用于两相系统。
3、内标法：以掺入试样内某已知物相的衍射线为标准。当试样中所含物相数n﹥2时，
而且各相的质量吸收系数又不相同时，常需往试样中加入某种标准物质（称之为内标物质）来帮助分析，这种方法统称为内标法。
4、K值法：内标法的改进，与传统的内标法相比，不用绘制定标曲线，因而免去了许多
繁复的实验，使分析手续大为简化。缺点是常数C与标准物质的掺入量W有关。
P 105像差：实际的电磁透镜并不能完全满足上述条件，因此从物面上一点散射出的电子束，不一定全部会聚在一点，或者物面上的各点并不按比例成像于同一平面内，结果图像模糊不清，或者与原物的几何形状不完全相似，这种现象称为像差。像差分为几何像差和色差两种：几何像差—由于透镜磁场几何形状上的缺陷而造成的像差；色差—由于电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的像差。
球差：是由于电磁透镜磁场的近轴区和远轴区对电子束的会聚能力不同而造成的。球差是限制电子透镜分辨本领最主要的因素。
P 107 电磁透镜场深（景深）大、焦深长的特点。
场深：指在不影响透镜成像分辨率的前提下，物平面可沿透镜轴移动的距离，场深反映了试样可在物平面上、下沿镜轴移动的距离或试样超过物平面所允许的厚度。
焦深：在不影响透镜成像分辨率的前提下，像平面可沿透镜轴移动的距离，焦深反映了观察屏或照相底板可在像平面上、下沿镜轴移动的距离。
电子与物质的相互作用：一束细聚焦的电子束轰击试样表面时，入射电子与试样的原子核和核外电子将产生弹性或非弹性散射作用，并激发出反映试样形貌、结构和组成的各种信息，有：二次电子、背散射电子、阴极荧光、特征X射线、入射电子束、俄歇过程和俄歇电子、吸收电子、透射电子等。P114
1、背散射电子：入射电子在样品中经散射后再从上表面射出来的电子。反映样品表面不同取向、不同平均原子量的区域差别。
2、二次电子：由样品中原子外壳层释放出来，在扫描电子显微术中反映样品上表面的形貌特征。
3 X射线：入射电子在样品原子激发内层电子后外层电子跃迁至内层时发出的光子。
4、俄歇电子：入射电子在样品原子激发内层电子后外层电子跃迁至内层时，多余能量转移给外层电子，使外层电子挣脱原子核的束缚，成为俄歇电子。
5、透射电子:电子穿透样品的部分。这些电子携带着被样品吸收、衍射的信息，用于透射电镜的明场像和透射扫描电镜的扫描图像, 以揭示样品内部微观结构的形貌特征。
P 114-117 背散射电子和二次电子
二次电子：入射电子与样品相互作用后，使样品原子较外层电子（价带或导带电子）电离产生的电子，称二次电子。二次电子能量比较低，习惯上把能量小于50 eV电子统称为二次电子，仅在样品表面5 nm－10 nm的深度内才能逸出表面，这是二次电子分辨率高的重要原因之一。二次电子象是表面形貌衬度，它是利用对样品表面形貌变化敏感的物理信号作为调节信号得到的一种象衬度。微区表面相对于入射电子束的方向却十分敏感，二次电子像分辨率比较高，所以适用于显示形貌衬度。
背散射电子（由样品反射出来的初次电子）特点：1、电子能量很高，其中相当部分接近入射电子能量E0，在试样中产生的范围大，想的分辨率低；2、背散射电子发射系数η=I b/Io （Io为入射电子强度）随原子序数增加而增大；3、虽作用体积随入射束能量增加而增大，但背散射电子发射系数受入射束能量影响不大；4、当试样表面倾角增加时，作用体积改变，将明显增加背散射电子发射系数；5、背散射电子在试样上方有一定的角分布。
二次电子像：二次电子是单电子激发过程被入射电子轰出的试样原子核外电子，其主要特点：
1、能量小于50eV，主要反映试样表面10nm层内的状态，成像分辨率高；
2、其发射系数与入射束能量有关。二次电子成像时要选择适当的电压；
3、发射系数与试样表面倾角Q有关；
4、在试样上的角分布服从余弦分布。
二次电子像主要反映试样表面的形貌特征。背散射电子既可以用来显示形貌衬度，也可以用来显示成分衬度。
P 120 分辨率：主要性能指标，表征电镜显示亚显微组织、结构细节的能力。其分为两种指标：点分辨率（所能分辨的两点间的最小距离）和线分辨率（所能分辨的两线间最小距离）。
放大倍数：指电子图像对于所观察试样区的线性放大率。人眼能分辨的最小细节为0.2nm。
P 130 电子衍射几何学与X射线衍射完全一样，都遵守劳厄方程或布拉格方程所规定的衍射条件和几何关系。之间的主要区别在于电子波的波长短，受物质的散射强（原子对电子的散射能力比X射线高一万倍）。电子波长短，决定了电子衍射的几何特点。它使单晶的电子衍射谱和晶体倒易点阵的二维截面完全相似，从而使晶体几何关系复杂；散射强决定电子衍射的光学特点：衍射束强度有时几乎与透射束相当；又由于散射强度高，导致电子穿透能力有限，因而比较适用研究微晶、表面和薄膜晶体。
P 132 单晶试样的电子衍射花样的几何图形及对应的可能的所属晶型：正六边形—六方、三角、立方；多晶试样的电子衍射谱是一系列不同半径的同心圆环。
P137质厚衬度（散射衬度）：由于非晶试样中各部分厚度和密度差别导致对入射电子的散射程度不同而形成的衬度。
衍射衬度：基于晶体薄膜内各部分满足衍射条件的程度不同而形成衬度。
衍射衬度与衍衬像：明场像和暗场像明场像（BF）：用透射束形成的电子图像最清晰明锐，称为明场像；用衍射束形成的电子图像称为暗场像。P138 选择衍射成像的光路原则图2—53。
衍射衬度：研究其内部缺陷及界面，晶体的衍射强度却因其内部缺陷、界面而不同，故可根据衍射衬度成像理论来研究晶体。
相位衬度:观察1nm以下的细节，所用的薄晶体试样厚度小于10nm。如果能设法引入附加的相位差，使散射波改变Л/2位相，那么透射波与合成波的振幅就有较大的差别，从而产生衬度，这种衬度称为相位衬度。（引入附加位相差得常用方法是利用物镜的球差和散焦。P161 能谱仪与波谱仪比较：1、分析元素范围：波谱仪为Be—U,能谱仪为Na—U；2、分辨率：谱仪的分辨率是指分开或者识别相邻两个谱峰的能力，能谱仪分辨率在145—
155eV,波谱仪在常用的X射线波长范围要比能谱仪搞一个数量级以上，在5eV左右；3、探测极限：波谱仪为0.01—0.1%，能谱仪为0.1—0.5%；4、X光子几何收集效率（指接收X 光子数与源出射的的X光子数的百分比）波谱仪很低，小于0.2%，能谱仪较高，约小于2%；
5、量子效率：波谱仪通常小于30%，能谱仪接近100%；
6、分析速度：能谱仪高于波谱仪。详细见图2—8.
波谱仪分析元素范围广、探测极限小、分辨率高，适用于精确地定量分析；缺点是试样表面平整光滑，分析速度较慢，需要较大的束流而易引起污染。
能谱仪在分析元素范围、探测极限、分辨率方面不如波谱仪，但其分辨速度快，可用较小的束流和微细的电子束，对试样要求不如波谱仪严格，故适宜与扫描电镜配合使用。
P 190 参比物应符合的要求：1、整个测温范围内无热反应；2、比热和导热性能与试样相近；
3、粒度与试样相近（通过100—300目筛的粉末）。
P 196 差热曲线的影响因素之外因影响：1、加热速度2、试样的形状、称量和装填3、压力和气氛影响；4、试样粒度影响；正常差热分析试样粒度以10—50nm为宜。
P229 振动光谱基本类型：1、伸缩振动2、弯曲振动
P230 振动吸收的条件：对红外光谱来说，要产生振动吸收需满足两个条件，即1、振动频率与红外光光谱段的某频率相等（必要条件）；2、偶极矩的变化，进而产生稳定的交变电场，他的频率等于振动频率，这个电场将和运动的具有相同频率的电磁辐射电场相互作用，从而吸收辐射能量，产生红外光谱的吸收；
P231 近红外区域（波长）：0.77—3.0μm 中红外区域：3.0—30μm 远红外区域：30—1000μm P232 红外光谱图的特征：1、谱带数目；2、吸收带的位置：OH-基吸收波数在3650-3700cm-1;H2O分子的吸收波数为3450 cm-1；3、谱带形状；4、谱带强度
P233影响谱带位置的因素：1、诱导效应（静电诱导作用）；2、键应力影响；3、氢键；4、物质状态影响。
C—H对称伸缩振动频率在2800—3000 cmˉ1。如果C—H一端连着另一个C原子，而且分别是单键双键和叁键，则C—H的伸缩振动频率分别为2850—3000cmˉ1、3000—3100 cmˉ1和3300 cmˉ1。SiO44ˉ为孤立结构时的伸缩振动频率小于1000 cmˉ1，当两个硅氧四面体结合，形成Si—O—Si键，其伸缩振动频率增大至1080 cmˉ1左右。
P235 红外光谱带的划分：1、特征谱带区（也称官能团区，指红外光谱中振动频率在4000—1333 cmˉ1（2.5—7.5μm）之间的吸收谱带；2、指纹谱带区（发生在1333—667 cmˉ1（7.5—15μm间）的振动吸收。不对称振动频率：3756 cmˉ1，对称振动频率：3657 cmˉ1。
P249 拉曼光谱拉曼效应：光子与样品中分子的非弹性碰撞，也就是光子与分子相互作用中有能量的交换，产生了频率的变化。
P276 表面分析仪：1、紫外光电子能谱UPS：激发元素的价电子，作元素成分分析。2、俄歇电子能谱AES：电子能量一般为50—2000eV，故逸出深度很小，仅0.4—2nm 。3、光电子能谱或X光电子能谱（XPS）又称电子能谱化学分析（ESCA）:用X射线激发元素的内层电子，并直接测量二次电子的能量，此能量表现为元素内层电子的结合能Eb。Eb有较高的分辨率，有助于了解离子的几何构型和轨道成键特性。
扫描电镜的工作原理
◆透镜将电子束聚焦成非常细的电子束，照射在试样表面上，激发出各种物理信号，由探测器接收，输送到阴极射线管成像。
P290-293光电子能谱的应用—见大标题
P294，俄歇电子的发射机理：当原子内壳层…..
AES主要功能：见PPT—chapter7第21面
《土木工程材料》 一：名词解释（每小题3分，共15分） 1、亲水材料 2、混凝土拌合物的和易性 3、混凝土拌合物的流动性 4．合理砂率 二、填空题（每空1.5分，共25分） 1、水泥的水化反应和凝结硬化必须在（）的条件下进行。 2、新拌砂浆的和易性包括（）和（）两方面。 3、Q235-A.Z牌号的钢中，符号Q表示（）。 4、合理砂率实际上保持混凝土拌合物具有良好（）和（）的最小砂率。 5、钢材的热处理方法有（）、（）、（）、（）。 6、材料的耐水性用（）来表示。 7、硅酸盐水泥适用于（）的混凝土工程。 8、配制混凝土时，若水灰比（）过大，则（）。 9、砂浆的保水性用（）表示。 10、普通碳素钢按屈服点、质量等级及脱氧方法分为若干牌号，随牌号提高，钢材 （）。 11、（）含量过高使钢材产生热脆性。 12、材料的体积吸水率（）与质量吸水率（）存在如下关系：（） 13、在100g含水率为3的湿砂中，水的质量为（）。 14、普通混凝土破坏一般是（）先破坏。 15、砂浆的强度主要取决于（）。 16、有抗冻要求的混凝土工程，宜选用（）水泥。 17、矿渣硅酸盐水泥与火山灰质硅酸盐水泥比较，二者（）不同。 三，判断题（每小题1分，共15分） 1..常用的炼钢方法有转炉炼钢法，平炉炼钢法，电炉炼钢法三种。（） 2.抗压性能是建筑钢材的重要性能。（） 3.洛氏硬度一般用于较软材料。（） 4、道路水泥、砌筑水泥、耐酸水泥、耐碱水泥都属于专用水泥。（） 5、混凝土抗压强度试件以边长150㎜的正立方体为标准试件，其集料最大粒径为40㎜。（） 6、混凝土外加剂是在砼拌制过程中掺入用以改善砼性质的物质，除特殊情况外，掺量 不大于水泥质量的5%（） 7、在硅酸盐水泥熟料中含有少量游离氧化镁，它水化速度慢并产生体积膨胀，是引起 水泥安定性不良的重要原因（） 8、凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中任一项不符合标准规定时，称为废品水泥（） 9、砼配合比设计的三参数是指:水灰比,砂率,水泥用量。（） 10、按现行标准，硅酸盐水泥的初凝时间不得超过45 min。（） 四、问答题（每小题5分，共20分） 1、提高混凝土耐久性的主要措施有哪些？ 2.在土木工程中普通混凝土有哪些主要优点？
土木工程材料试题附答案 1. 对于开口微孔材料, 当其孔隙率增大时，材料的密度不变，吸水性增强, 抗冻性降低, 导热性降低, 强度降低。 2. 与硅酸盐水泥相比, 火山灰水泥的水化热低, 耐软水能力好, 干缩大.3．保温隔热材料应选择导热系数小, 比热容和热容大的 材料. 4.硅酸盐水泥的水化产物中胶体水化硅酸钙和水化铁酸钙. 水化 铝酸钙，水化硫铝酸钙晶体 5.普通混凝土用砂含泥量增大时, 混凝土的干缩增大, 抗冻性降 低 . 6．普通混凝土配合比设计中要确定的三个参数为水灰比、砂率 和单位用水量. 7．钢材中元素S 主要会使钢的热脆性增大，元素P主要会使钢的冷脆性· 8．含水率为1%的湿砂202 克，其中含水为 2 克, 干砂200 克. 9. 与建筑石灰相比，建筑石膏凝结硬化速度快，硬化后体积膨 胀. 膨胀率为1% 10. 石油沥青中油分的含量越大，则沥青的温度感应性越大，大气稳定性越好. 11. 普通混凝土强度的大小主要决定于水泥强度和水灰比. 13. 按国家标准的规定，硅酸盐水泥的初凝时间应满足不早于
45min 。终凝不晚于（390min） 14. 相同条件下，碎石混凝土的和易性比卵石混凝土的和易性差。 15. 普通混凝土用石子的强度可用压碎指标或岩石立方体强度 表示。 16. 常温下，低碳钢中的晶体组织为铁素体和珠光体。 17. 据受热时特点不同，塑料可分成热塑性塑料和热固性塑料。 19. 与石油沥青相比，煤沥青的温度感应性更大，与矿质材料的 粘结性更好。 20. 石灰的陈伏处理主要是为了消除过火石灰的危害。储灰坑陈伏 2 个星期以上，表面有一层水分，隔绝空气，以免碳化22．材料确定后, 决定普通混凝土流动性的最重要因素是单位用 水量。 23. 普通混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值。 24. 钢的牌号Q235-AF中A 表示质量等级为 A 级。Q235 是结构钢中常用的牌号 25. 结构设计时，硬钢的强度按条件屈服点取值。 26. 硅酸盐水泥强度等级确定时标准试件的尺寸为40mm×40mm × 160mm. . 27. 钢筋进行冷加工时效处理后屈强比提高。强屈比愈大，可靠性愈大，结构的安全性愈高。一般强屈比大于 28．石油沥青的牌号越大，则沥青的大气稳定性越好。
材料现代分析方法试题4（参考答案） 一、基本概念题（共10题，每题5分） 1．实验中选择X射线管以及滤波片的原则是什么？已知一个以Fe为主要成分的样品，试选择合适的X射线管和合适的滤波片 答：实验中选择X射线管的原则是为避免或减少产生荧光辐射，应当避免使用比样品中主元素的原子序数大2~6（尤其是2）的材料作靶材的X射线管。 选择滤波片的原则是X射线分析中，在X射线管与样品之间一个滤波片， 以滤掉K β线。滤波片的材料依靶的材料而定，一般采用比靶材的原子序数小1或2的材料。 以分析以铁为主的样品，应该选用Co或Fe靶的X射线管，同时选用Fe和Mn 为滤波片。 2．试述获取衍射花样的三种基本方法及其用途？ 答：获取衍射花样的三种基本方法是劳埃法、旋转晶体法和粉末法。劳埃法主要用于分析晶体的对称性和进行晶体定向；旋转晶体法主要用于研究晶体结构；粉末法主要用于物相分析。 3．原子散射因数的物理意义是什么？某元素的原子散射因数与其原子序数有何关系？ 答：原子散射因数f 是以一个电子散射波的振幅为度量单位的一个原子散射波的振幅。也称原子散射波振幅。它表示一个原子在某一方向上散射波的振幅是一个电子在相同条件下散射波振幅的f倍。它反映了原子将X射线向某一个方向散射时的散射效率。 原子散射因数与其原子序数有何关系，Z越大，f 越大。因此，重原子对X射线散射的能力比轻原子要强。 4．用单色X射线照射圆柱多晶体试样，其衍射线在空间将形成什么图案？为摄取德拜图相，应当采用什么样的底片去记录？ 答：用单色X射线照射圆柱多晶体试样，其衍射线在空间将形成一组锥心角不等的圆锥组成的图案；为摄取德拜图相，应当采用带状的照相底片去记录。
复习的重点及思考题 以下蓝色的部分作为了解 第一章X射线的性质 X射线产生的基本原理。 ●X射线的本质―――电磁波、高能粒子、物质 ●X射线谱――管电压、电流对谱的影响、短波限的意义等 ●高能电子与物质相互作用可产生哪两种X射线？产生的机理？ 连续X射线：当高速运动的电子(带电粒子)与原子核内电场作用而减速时会产生电磁辐射,这种辐射所产生的X射线波长是连续的,故称之为～ 特征(标识)X射线：由原子内层电子跃迁所产生的X射线叫做特征X射线。 X射线与物质的相互作用 ●两类散射的性质 ●吸收与吸收系数意义及基本计算 ●二次特征辐射（X射线荧光）、饿歇效应产生的机理与条件 二次特征辐射（X射线荧光）：由X射线所激发出的二次特征X射线叫X射线荧光。 俄歇电子：俄歇电子的产生过程是当原子内层的一个电子被电离后，处于激发态的电子将产生跃迁，多余的能量以无辐射的形式传给另一层的电子，并将它激发出来。 这种效应称为俄歇效应。 ●选靶的意义与作用 第二章X射线的方向 晶体几何学基础 ●晶体的定义、空间点阵的构建、七大晶系尤其是立方晶系的点阵几种类型
在自然界中，其结构有一定的规律性的物质通常称之为晶体 ● 晶向指数、晶面指数（密勒指数）定义、表示方法，在空间点阵中的互对应 ● 晶带、晶带轴、晶带定律，立方晶系的晶面间距表达式 ● 倒易点阵定义、倒易矢量的性质 ● 厄瓦尔德作图法及其表述，它与布拉格方程的等同性证明 λ1= 为半径作一球； (b) 将球心置于衍射晶面与入射线的交点。 (c) 初基入射矢量由球心指向倒易阵点的原点。 (d) 落在球面上的倒易点即是可能产生反射的晶面。 (e) 由球心到该倒易点的矢量即为衍射矢量。 布拉格方程 要灵活应用，比如结合消光规律等 2d hkl sin θ ＝ n λ ‥‥ 布拉格公式 d hkl 产生衍射的晶面间距 θ 入射线或衍射线与晶面的夹角－布拉格角 n 称之为反射级数 ● 布拉格方程的导出、各项参数的意义，作为产生衍射的必要条件的含义。 布拉格方程只是确定了衍射的方向,在复杂点阵晶脆中不同位置原子的相同方向衍射线,因彼此间有确定的位相关系而相互干涉,使得某些晶面的布拉格反射消失即出现结构消 光,因此产生衍射的充要条件是满足布拉格方程的同时结构因子不为零 ● 干涉指数引入的意义，与晶面指数（密勒指数）的关系 干涉指数 HKL 与 Miller 指数 hkl 之间的关系有 ： H= nh , K = nk , L = nl 不同点：（1）密勒指数是实际晶面的指数，而干涉晶面指
中国石油大学（北京）远程教育学院 《土木工程材料》期末复习题 一、单项选择题 1. 增大材料的孔隙率，则其抗冻性能将( )。 A. 不变 B. 提高 C. 降低 D. 不一定 2. 孔隙率增大，材料的( )降低。 A. 密度 B. 表观密度 C. 憎水性 D. 抗冻性 3. 下列四种材料中属于憎水材料的是( )。 A. 花岗岩 B. 钢材 C. 石油沥青 D. 混凝土 4. 建筑结构中，主要起吸声作用且吸声系数不小于( )的材料称为吸声材料。 A. 0.1 B. 0.2 C. 0.3 D. 0.4 5. 钢材抵抗冲击荷载的能力称为( )。 A. 塑性 B. 弹性 C. 冲击韧性 D. 硬度 6. 选择承受动荷载作用的结构材料时，要选择下列( )。 A. 具有良好塑性的材料 B. 具有良好韧性的材料 C. 具有良好弹性的材料 D. 具有良好硬度的材料 7. 两只钢种，若甲钢5δ＝乙钢10δ，则甲钢的塑性( )乙钢的塑性。 A ．小于 B ．大于 C ．等于 D ．不确定 8．下面四种岩石中，耐火性最差的是( )。 A. 花岗岩 B. 大理岩 C. 玄武岩 D. 石灰岩
9．以下水泥熟料矿物中早期强度及后期强度都比较高的是( )。 A. S C 2 B. S C 3 C. A C 3 D. AF C 4 10. 水泥安定性是指( )。 A ．温度变化时，胀缩能力的大小 B ．冰冻时，抗冻能力的大小 C ．硬化过程中，体积变化是否均匀 D ．拌和物中保水能力的大小 11．水泥熟料中水化速度最快，28d 水化热最大的是( )。 A. S C 2 B. S C 3 C. A C 3 D. AF C 4 12. 坍落度所表示的混凝土的性质为( )。 A ．强度 B ．粘聚性 C ．保水性 D ．流动性 13. 为配制高强混凝土，加入下列( )外加剂为宜。 A ．早强剂 B ．减水剂 C ．缓凝剂 D ．速凝剂 14. 理论上，木材强度最高的是( )。 A ．顺纹抗拉强度 B ．顺纹抗压强度 C ．横纹抗压强度 D ．横纹抗拉强度 15. 按热性能分，以下( )属于热塑性树脂。 A ．聚氯乙烯 B ．聚丙稀 C ．聚酯 D ．聚氯乙烯＋聚丙稀 二、多项选择题 1. 下列性质中属于基本物理性质的有( )。 A ．硬度 B ．耐蚀性 C ．密度 D ．耐水性 2. 材料在吸水后，将使材料的( )性能增强。 A ．耐久性 B ．密度
土木工程材料考点整理 材料基本性质 材料按化学成分分为：无机材料、有机材料和复合材料； 土木工程材料的发展趋势：（1）轻质高强（2）高耐久性 ( 3 ) 构件及制品尺寸大型化、构件化、预制化和单元化（4）复合化（5）环保型材料（6 )智能材料 我国常用的标准可分为：国家标准（GB）、行业标准(JC)、地方标准(DB)和企业标准(QB)； 密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量，以 表示； 表观密度：材料单位表观体积（实体及闭口体积）的质量； 体积密度：材料在自然状态下单位体积（实体，开口及闭口体积）的质量； 堆积密度：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量； 密实度：指材料的体积被固体物质所充实的程度； 孔隙率：指材料部孔隙的体积占材料自然状态下总体积的百分率； 填充率：指散粒材料在堆积状态下，其颗粒的填充程度称为填充率。空隙率：指散粒材料在堆积状态下，颗粒之间的空隙体积所占的比例。亲水性：材料在空气中与水接触时能被水润湿的性质； 憎水性：材料在空气中与水接触时不能被水润湿的性质； （夹角小于等于90度，为亲水性材料；夹角大于90度，为憎水性材料；） 吸湿性：材料在空气中吸收水蒸气的能力；
吸水性：材料在浸水状态下吸入水分的能力； 耐水性：材料长期在饱水作用下保持其原有性质的能力，其强度也不显著降低的性质称为耐水性； g b f f R K （工程中将R K >0.80的材料，称为耐水性材料） 抗渗性：材料在压力水作用下，抵抗渗透的性质； 系数反映了材料抵抗压力水渗透的性质； 渗透系数越大，材料的抗渗性越差；抗渗等级越高，抗渗性越好； 抗冻性：材料在饱水状态下经受多次冻融循环作用而不破坏，同时强度也不严重降低的性质； 冻融循环：通常采用-15℃的温度冻结后，再在20℃的水中融化，这样的过程为一次冻融循环； 冻融破坏：材料吸水后，在负温度下，水在毛细管结冰，体积膨胀约9％，冰的动脉压力造成材料的应力，使材料遭到局部破坏，随着冰冻融化的循环作用，对材料的破坏加剧，这种破坏即为冻融破坏； 导热性：热量在材料中传导的性质； (材料的导热系数越小，表示其绝热性能越好；材料的孔隙率大其导热系数小，隔热绝热性好) 热容量：指材料在加热时吸收热量、冷却时放出热量的性质； 比热容：反映材料的吸热或放热能力的物理量； (进行建筑设计时应选用导热系数小而热容量较大的材料(良好的绝热材料），以使建筑保持室温度稳定性) 耐燃性：材料在高温与火的作用下不破坏，强度也不严重下降的性能；
一、单项选择题（每题 2 分，共10 分） 3．表面形貌分析的手段包括【 d 】 （a）X 射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）(b) SEM 和透射电镜（TEM） (c) 波谱仪（WDS）和X 射线光电子谱仪（XPS）(d) 扫描隧道显微镜（STM）和 SEM 4．透射电镜的两种主要功能：【b 】 （a）表面形貌和晶体结构（b）内部组织和晶体结构 （c）表面形貌和成分价键（d）内部组织和成分价键 二、判断题（正确的打√，错误的打×，每题2 分，共10 分） 1．透射电镜图像的衬度与样品成分无关。（×）2．扫描电镜的二次电子像的分辨率比背散射电子像更高。（√）3．透镜的数值孔径与折射率有关。（√）4．放大倍数是判断显微镜性能的根本指标。（×）5．在样品台转动的工作模式下，X射线衍射仪探头转动的角速度是样品转动角 速度的二倍。（√） 三、简答题（每题5 分，共25 分） 1. 扫描电镜的分辨率和哪些因素有关？为什么? 和所用的信号种类和束斑尺寸有关，因为不同信号的扩展效应不同，例如二次电子产生的区域比背散射电子小。束斑尺寸越小，产生信号的区域也小，分辨率就高。 1．透射电镜中如何获得明场像、暗场像和中心暗场像？ 答：如果让透射束进入物镜光阑，而将衍射束挡掉，在成像模式下，就得到明场象。如果把物镜光阑孔套住一个衍射斑，而把透射束挡掉，就得到暗场像，将入射束倾斜，让某一衍射束与透射电镜的中心轴平行，且通过物镜光阑就得到中心暗场像。 2．简述能谱仪和波谱仪的工作原理。 答：能量色散谱仪主要由Si(Li)半导体探测器、在电子束照射下，样品发射所含元素的荧光标识X 射线，这些X 射线被Si(Li)半导体探测器吸收，进入探测器中被吸收的每一个X 射线光子都使硅电离成许多电子—空穴对，构成一个电流脉冲，经放大器转换成电压脉冲，脉冲高度与被吸收的光子能量成正比。最后得到以能量为横坐标、强度为纵坐标的X 射线能量色散谱。 在波谱仪中，在电子束照射下，样品发出所含元素的特征x 射线。若在样品上方水平放置一块具有适当晶面间距 d 的晶体，入射X 射线的波长、入射角和晶面间距三者符合布拉格方程时，这个特征波长的X 射线就会发生强烈衍射。波谱仪利用晶体衍射把不同波长的X 射线分开，即不同波长的X 射线将在各自满足布拉格方程的2θ方向上被检测器接收，最后得到以波长为横坐标、强度为纵坐标的X射线能量色散谱。 3．电子束与试样物质作用产生那些信号？说明其用途。 （1）二次电子。当入射电子和样品中原子的价电子发生非弹性散射作用时会损失其部分能量(约30～50 电子伏特)，这部分能量激发核外电子脱离原子，能量大于材料逸出功的价电子可从样品表面逸出，变成真空中的自由电子，即二次电子。二次电子对试样表面状态非常敏感，能有效地显示试样表面的微观形貌。 （2）背散射电子。背散射电子是指被固体样品原子反射回来的一部分入射电子。既包括与样品中原子核作用而形成的弹性背散射电子，又包括与样品中核外电子作用而形成的非弹性散射电子。利用背反射电子作为成像信号不仅能分析形貌特征，也可以用来显示原子序数衬度，进行定性成分分析。 （3）X 射线。当入射电子和原子中内层电子发生非弹性散射作用时也会损失其部分能量(约
一、名词解释（30分，每题3分） 1）短波限: 连续X 射线谱的X 射线波长从一最小值向长波方向伸展，该波长最小值称为短波限。P7。 2）质量吸收系数 指X 射线通过单位面积上单位质量物质后强度的相对衰减量，这样就摆脱了密度的影响，成为反映物质本身对X 射线吸收性质的物质量。P12。 3）吸收限 吸收限是指对一定的吸收体，X 射线的波长越短，穿透能力越强，表现为质量吸收系数的下降，但随着波长的降低，质量吸收系数并非呈连续的变化，而是在某些波长位置上突然升高，出现了吸收限。每种物质都有它本身确定的一系列吸收限。P12。 4）X 射线标识谱 当加于X 射线管两端的电压增高到与阳极靶材相应的某一特定值k U 时，在连续谱的某些特定的波长位置上，会出现一系列强度很高、波长围很窄的线状光谱，它们的波长对一定材料的阳极靶有严格恒定的数值，此波长可作为阳极靶材的标志或特征，故称为X 射线标识谱。P9。 5）连续X 射线谱线 强度随波长连续变化的X 射线谱线称连续X 射线谱线。P7。 6）相干散射 当入射线与原子受核束缚较紧的电子相遇，光量子不足以使原子电离，但电子可在X 射线交变电场作用下发生受迫振动，这样的电子就成为一个电磁波的发射源，向周围辐射与入射X 射线波长相同的辐射，因为各电子所散射的射线波长相同，有可能相互干涉，故称相干散射。P14。 7）闪烁计数器 闪烁计数器利用X 射线激发磷光体发射可见荧光，并通过光电管进行测量。P54。 8）标准投影图 对具有一定点阵结构的单晶体，选择某一个低指数的重要晶面作为投影面，将各晶面向此面所做的极射赤面投影图称为标准投影图。P99。 9）结构因数 在X 射线衍射工作中可测量到的衍射强度HKL I 与结构振幅2 HKL F 的平方成正比，结构振幅
《土木工程材料》期末复习资料以及相关习题（东南大学） 第1章土木工程材料的基本性 （1）当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、抗冻性及导热性下降、上升还是不变？ 材料的孔隙率和空隙率的含义如何？如何测定？了解它们有何意义？ 答：孔隙率指材料体积内，孔隙体积所占的百分比； 孔隙率指材料在散粒堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的百分比； 了解它们的意义为：在土木工程设计、施工中，正确地使用材料，掌握工程质量。 （2）亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的？举例说明怎样改变材料的变水性与憎水性？ 答：材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性材料； 材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性材料。 例如：塑料可制成有许多小而连通的孔隙，使其具有亲水性。 钢筋混凝土屋面可涂抹、覆盖、粘贴憎水性材料，使其具有憎水性。 （3）塑性材料和塑性材料在外力作用下，其形变有何改变？ 答：塑性材料在外力作用下，能产生变形，并保持变形后的尺寸且不产生裂缝；脆性材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，突然破坏，无明显的塑性变形。 （4）材料的耐久性应包括哪些内容？ 答：材料在满足力学性能的基础上，还包括具有抵抗物理、化学、生物和老化的作用，以保证建筑物经久耐用和减少维修费用。 （5）建筑物的屋面、外墙、甚而所使用的材料各应具备哪些性质？ 答：建筑物的屋面材料应具有良好的防水性及隔热性能；外墙材料应具有良好的耐外性、抗风化性及一定的装饰性；而基础所用材料应具有足够的强度及良好的耐水性。 第2章天然石材 （1）岩石按成因可分为哪几类？举例说明。 答：可分为三大类： 1)岩浆岩，也称火成岩，是由地壳内的岩浆冷凝而成，具有结晶构造而没有层理。例如花岗岩、 辉绿岩、火山首凝灰岩等。 2)沉积岩，又称为水成岩，是由地表的各类岩石经自然界的风化作用后破坏后补水流、冰川或风 力搬运至不同地主，再经逐层沉积并在覆盖层的压力作用或天然矿物胶结剂的胶结作用下，重
一、名词解释 1 、表观密度：材料在自然状态下单位体积的质量。 2、堆积密度：散粒材料在堆积状态下单位体积的重量。既包含了颗粒自然状 态下的体积既又包含了颗粒之间的空隙体积。 3、密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量。 4、抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗透性，用渗透系数或抗渗等级表示。 5、抗冻性：材料在水饱和状态下，经过多次冻融循环作用，能保持强度和外观 完整性的能力。用抗冻等级表示。 3、孔隙率：指材料内部孔隙体积（Vp）占材料总体积（V o）的百分率 4、空隙率：散粒材料颗粒间的空隙体积（Vs）占堆积体积的百分比。 6、吸水性：材料在水中能吸收水分的性质。 7、吸湿性：亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 8、耐水性：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也无明显下降的性质。材料的耐水性用软化系数表示。 10、软化系数：指材料在吸水饱和状态下的抗压强度和干燥状态下的抗压强度的 比值。 11、弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后恢复到原始形状的性质。 弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的一个指标。 12、塑性：材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，有一部分变形不能恢复 的性质。 13、脆性：材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，材料突然破坏，而破坏 时无明显的塑性变形的性质。脆性材料的抗压强度远大于其抗拉强度。14、韧性：材料在冲击、振动荷载作用下，能过吸收较大的能量，同时也能产生 一定的变形而不被破坏的性质。 15、硬度：材料表面抵抗硬物压入或刻画的能力。测定硬度通常采用：刻划法、 压入法、回弹法。 16、耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力。 17、伸长率：指钢材拉伸试验中，钢材试样的伸长量占原标距的百分率。是衡量钢材塑性的重要技术指标，伸长率越大，塑性越好。 18、冲击韧性：钢材抵抗冲击荷载的能力。 19、钢材的时效：随着时间的延长，强度明显提高而塑性、韧性有所降低的现象。 20、时效敏感性：指因时效而导致钢材性能改变的程度的大小。 21、钢材的硬度：表示钢材表面局部抵抗硬物压入产生局部变形的能力。 22、屈服强度：钢材开始丧失对变形的抵抗能力，并开始产生大量塑性变形时所 对应的应力. 23、冷弯性能：钢材在常温条件下承受弯曲变形的能力，并且是显示钢材缺陷的 一种工艺性能. 24、疲劳性：在交变荷载的反复作用下，钢材往往在应力远小于抗拉强度时断裂 的现象。 25、含泥量：集料中粒径小于0.075mm的颗粒含量。 26、泥块含量：粗集料中原始尺寸大于4.75mm，但经水浸、手捏后小于2.36mm 的颗粒含量。 27、压碎值：反映集料在连续增加的荷载作用下抵抗压碎的能力。
8. 什么是弱束暗场像？与中心暗场像有何不同？试用Ewald图解说明。 答：弱束暗场像是通过入射束倾斜，使偏离布拉格条件较远的一个衍射束通过物镜光阑，透射束和其他衍射束都被挡掉，利用透过物镜光阑的强度较弱的衍射束成像。 与中心暗场像不同的是，中心暗场像是在双光束的条件下用的成像条件成像，即除直射束外只有一个强的衍射束，而弱束暗场像是在双光阑条件下的g/3g的成像条件成像，采用很大的偏离参量s。中心暗场像的成像衍射束严格满足布拉格条件，衍射强度较强，而弱束暗场像利用偏离布拉格条件较远的衍射束成像，衍射束强度很弱。采用弱束暗场像，完整区域的衍射束强度极弱，而在缺陷附近的极小区域内发生较强的反射，形成高分辨率的缺陷图像。图：PPT透射电子显微技术1页 10. 透射电子显微成像中，层错、反相畴界、畴界、孪晶界、晶界等衍衬像有何异同？用什么办法及根据什么特征才能将它们区分开来？ 答：由于层错区域衍射波振幅一般与无层错区域衍射波振幅不同，则层错区和与相邻区域形成了不同的衬度，相应地出现均匀的亮线和暗线，由于层错两侧的区域晶体结构和位相相同，故所有亮线和暗线的衬度分别相同。层错衍衬像表现为平行于层错面迹线的明暗相间的等间距条纹。 孪晶界和晶界两侧的晶体由于位向不同，或者还由于点阵类型不同，一边的晶体处于双光束条件时，另一边的衍射条件不可能是完全相同的，也可能是处于无强衍射的情况，就相当于出现等厚条纹，所以他们的衍衬像都是间距不等的明暗相间的条纹，不同的是孪晶界是一条直线，而晶界不是直线。 反相畴界的衍衬像是曲折的带状条纹将晶粒分隔成许多形状不规则的小区域。 层错条纹平行线直线间距相等 反相畴界非平行线非直线间距不等 孪晶界条纹平行线直线间距不等 晶界条纹平行线非直线间距不等 11.什么是透射电子显微像中的质厚衬度、衍射衬度和相位衬度。形成衍射衬度像和相位衬度像时，物镜在聚焦方面有何不同？为什么？ 答：质厚衬度：入射电子透过非晶样品时，由于样品不同微区间存在原子序数或厚度的差异，导致透过不同区域落在像平面上的电子数不同，对应各个区域的图像的明暗不同，形成的衬度。 衍射衬度：由于样品中的不同晶体或同一晶体中不同部位的位向差异导致产生衍射程度不同而形成各区域图像亮度的差异，形成的衬度。 相位衬度：电子束透过样品，试样中原子核和核外电子产生的库伦场导致电子波的相位发生变化，样品中不同微区对相位变化作用不同，把相应的相位的变化情况转变为相衬度，称为相位衬度。 物镜聚焦方面的不同：透射电子束和至少一个衍射束同时通过物镜光阑成像时，透射束和衍射束相互干涉形成反应晶体点阵周期的条纹成像或点阵像或结构物象，这种相位衬度图像的形成是透射束和衍射束相干的结果，而衍射衬度成像只用透射束或者衍射束成像。
第一章X 射线物理学基础 2、若X 射线管的额定功率为1.5KW，在管电压为35KV 时，容许的最大电流是多少？ 答：1.5KW/35KV=0.043A。 4、为使Cu 靶的Kβ线透射系数是Kα线透射系数的1/6，求滤波片的厚度。 答：因X 光管是Cu 靶，故选择Ni 为滤片材料。查表得：μ m α＝49.03cm2／g，μ mβ＝290cm2／g，有公式，，，故：，解得:t=8.35um t 6、欲用Mo 靶X 射线管激发Cu 的荧光X 射线辐射，所需施加的最低管电压是多少？激发出的荧光辐射的波长是多少？ 答：eVk=hc/λ Vk=6.626×10-34×2.998×108/(1.602×10-19×0.71×10-10)=17.46(kv) λ 0=1.24/v(nm)=1.24/17.46(nm)=0.071(nm) 其中h为普郎克常数，其值等于6.626×10-34 e为电子电荷，等于1.602×10-19c 故需加的最低管电压应≥17.46(kv)，所发射的荧光辐射波长是0.071纳米。 7、名词解释：相干散射、不相干散射、荧光辐射、吸收限、俄歇效应 答：⑴当χ射线通过物质时，物质原子的电子在电磁场的作用下将产生受迫振动，受迫振动产生交变电磁场，其频率与入射线的频率相同，这种由于散射线与入射线的波长和频率一致，位相固定，在相同方向上各散射波符合相干条件，故称为相干散射。 ⑵当χ射线经束缚力不大的电子或自由电子散射后，可以得到波长比入射χ射线长的χ射线，且波长随散射方向不同而改变，这种散射现象称为非相干散射。 ⑶一个具有足够能量的χ射线光子从原子内部打出一个K 电子，当外层电子来填充K 空位时，将向外辐射K 系χ射线，这种由χ射线光子激发原子所发生的辐射过程，称荧光辐射。或二次荧光。 ⑷指χ射线通过物质时光子的能量大于或等于使物质原子激发的能量，如入射光子的能量必须等于或大于将K 电子从无穷远移至K 层时所作的功W，称此时的光子波长λ称为K 系的吸收限。 ⑸原子钟一个K层电子被光量子击出后，L层中一个电子跃入K层填补空位，此时多余的能量使L层中另一个电子获得能量越出吸收体，这样一个K层空位被两个L层空位代替的过程称为俄歇效应。 第二章X 射线衍射方向 2、下面是某立方晶第物质的几个晶面，试将它们的面间距从大到小按次序重新排列：（123），（100），（200），（311），（121），（111），（210），（220），（130），（030），（221），（110）。 答：立方晶系中三个边长度相等设为a，则晶面间距为d=a/ 则它们的面间距从大小到按次序是：（100）、（110）、（111）、（200）、（210）、（121）、（220）、（221）、（030）、（130）、
一、名词解释 1 、表观密度材料在自然状态下单位体积的质量。包括材料实体积和内部孔 隙的外观几何形状的体积。 2、堆积密度散粒材料在自然状态下单位体积的重量。既包含了颗粒自然状 态下的体积既又包含了颗粒之间的空隙体积 3、孔隙率：是指材料内部孔隙体积（Vp）占材料总体积（V o）的百分率 4、空隙率：散粒材料颗粒间的空隙体积（Vs）占堆积体积的百分率 5、比强度：是指单位体积质量的材料强度，它等于材料的强度与其表观密度之 比 6、润湿边角：水滴表面切线与材料和水接触面的夹角。 7、吸湿性：亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 8、耐水性：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也无明显下降的性质 9、胶凝材料：指能将散粒材料、块状材料或纤维材料粘结成为整体，并经物理、 化学作用后可由塑性浆体逐渐硬化而成为人造石材的材料。 10、过火石灰：若煅烧温度过高或高温持续时间过长，则会因高温烧结收缩而使 石灰内部孔隙率减少，体积收缩，晶粒变得粗大，这种石灰称为过火石灰； 其结构较致密，与水反应时速度很慢，往往需要很长时间才能产生明显的水化效果。 11、废品：国家标准规定，凡氧化镁，三氧化硫，安定性、初凝时间中任一不符 合标准规定时，均为废品。 12、不合格品：其他要求任一项不符合合格标准规定时为不合格品 13、陈伏：指石灰乳（或石灰膏）在储灰坑中放置14d以上的过程。 14、碱—骨料反应：当水泥或混凝土中含有较多的强碱（Na2O，K2O）物质时， 在潮湿环境下可能与含有活性二氧化硅的集料反应，在集料表面生成一种复杂的碱-硅酸凝胶体。 15、徐变：混凝土承受持续载荷时，随时间的延长而增加变形。 16、水泥活性混合材料:指磨成细粉后，与石灰或与石灰和石膏拌和在一起，并 加水后，在常温下，能生成具有胶凝性水化产物，既能在水中，又能在空气中硬化的混和材料。 17、砂浆的流动性:指砂浆在自重或外力的作用下产生流动的性质。 18、水泥的体积安定性：指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。 19、钢的冷弯性能：冷弯性能是钢材在常温条件下承受的弯曲变形的能力。 20、石油沥青的针入度:指在规定温度25 ℃条件下，以规定重量100g 的标准 针，经历规定时间5s 贯入试样中的深度。 21、弹性模量：钢材受力初期，应力与应变正比例地增长，应力与应变之比为常 数，称为弹性模量，即E=?ε 22、硬度：表示钢材表面局部体积内抵抗变形的能力。 二、论述题 1、论述沥青主要技术性质 （1）粘滞性 石油沥青的粘滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性。工程上，液体石油沥青的粘滞性用粘度指标表示，它表示了液体沥青在流动时的内部阻力；对固体和半固体石油沥青用针入度表示，它反映了石油沥青剪切变形的能力。一般地，沥青质含量高，有适量的树脂和较少的油份时，石油沥青粘滞性越大，
《现代材料分析方法》期末试卷1 一、单项选择题（每题 2 分，共10 分） 1．成分和价键分析手段包括【b 】 （a）WDS、能谱仪（EDS）和XRD （b）WDS、EDS 和XPS （c）TEM、WDS 和XPS （d）XRD、FTIR 和Raman 2．分子结构分析手段包括【 a 】 （a）拉曼光谱（Raman）、核磁共振（NMR）和傅立叶变换红外光谱（FTIR）（b）NMR、FTIR 和WDS （c）SEM、TEM 和STEM（扫描透射电镜）（d）XRD、FTIR 和Raman 3．表面形貌分析的手段包括【 d 】 （a）X 射线衍射（XRD）和扫描电镜（SEM）(b) SEM 和透射电镜（TEM） (c) 波谱仪（WDS）和X 射线光电子谱仪（XPS）(d) 扫描隧道显微镜（STM）和 SEM 4．透射电镜的两种主要功能：【b 】 （a）表面形貌和晶体结构（b）内部组织和晶体结构 （c）表面形貌和成分价键（d）内部组织和成分价键 5．下列谱图所代表的化合物中含有的基团包括：【 c 】 （a）–C-H、–OH 和–NH2 (b) –C-H、和–NH2, (c) –C-H、和-C=C- (d) –C-H、和CO 二、判断题（正确的打√，错误的打×，每题2 分，共10 分） 1．透射电镜图像的衬度与样品成分无关。（×）2．扫描电镜的二次电子像的分辨率比背散射电子像更高。（√）3．透镜的数值孔径与折射率有关。（√）
4．放大倍数是判断显微镜性能的根本指标。（×）5．在样品台转动的工作模式下，X射线衍射仪探头转动的角速度是样品转动角 速度的二倍。（√） 三、简答题（每题5 分，共25 分） 1. 扫描电镜的分辨率和哪些因素有关？为什么? 和所用的信号种类和束斑尺寸有关，因为不同信号的扩展效应不同，例如二次电子产生的区域比背散射电子小。束斑尺寸越小，产生信号的区域也小，分辨率就高。 2．原子力显微镜的利用的是哪两种力，又是如何探测形貌的？ 范德华力和毛细力。 以上两种力可以作用在探针上，致使悬臂偏转,当针尖在样品上方扫描时，探测器可实时地检测悬臂的状态，并将其对应的表面形貌像显示纪录下来。 3.在核磁共振谱图中出现多重峰的原因是什么？ 多重峰的出现是由于分子中相邻氢核自旋互相偶合造成的。在外磁场中，氢核有两种取向，与外磁场同向的起增强外场的作用，与外磁场反向的起减弱外场的作用。根据自选偶合的组合不同，核磁共振谱图中出现多重峰的数目也有不同，满足“n+1”规律 4．什么是化学位移，在哪些分析手段中利用了化学位移？ 同种原子处于不同化学环境而引起的电子结合能的变化，在谱线上造成的位移称为化学位移。在XPS、俄歇电子能谱、核磁共振等分析手段中均利用化学位移。 5。拉曼光谱的峰位是由什么因素决定的, 试述拉曼散射的过程。 拉曼光谱的峰位是由分子基态和激发态的能级差决定的。在拉曼散射中，若光子把一部分能量给样品分子，使一部分处于基态的分子跃迁到激发态，则散射光能量减少，在垂直方向测量到的散射光中，可以检测到频率为（ν0 - Δν)的谱线，称为斯托克斯线。相反，若光子从样品激发态分子中获得能量，样品分子从激发态回到基态，则在大于入射光频率处可测得频率为（ν0 + Δν)的散射光线，称为反斯托克斯线 四、问答题（10 分） 说明阿贝成像原理及其在透射电镜中的具体应用方式。 答：阿贝成像原理（5 分）：平行入射波受到有周期性特征物体的散射作用在物镜的后焦面上形成衍射谱，各级衍射波通过干涉重新在像平面上形成反映物的特征的像。在透射电镜中的具体应用方式（5 分）。利用阿贝成像原理，样品对电子束起散射作用，在物镜的后焦面上可以获得晶体的衍射谱，在物镜的像面上形成反映样品特征的形貌像。当中间镜的物面取在物镜后焦面时, 则将衍射谱放大，则在荧光屏上得到一幅电子衍射花样；当中间镜物面取在物镜的像面上时，则将图像进一步放大,这就是电子显微镜中的成像操作。 五、计算题（10 分） 用Cu KαX 射线（λ=0.15405nm）的作为入射光时，某种氧化铝的样品的XRD 图谱如下，谱线上标注的是2θ的角度值，根据谱图和PDF 卡片判断该氧化铝的类型，并写出XRD 物相分析的一般步骤。 答：确定氧化铝的类型（5 分） 根据布拉格方程2dsinθ=nλ，d=λ/(2sinθ) 对三强峰进行计算：0.2090nm,0.1604nm,0.2588nm,与卡片10-0173 α-Al2O3 符合，进一步比对其他衍射峰的结果可以确定是α-Al2O3。 XRD 物相分析的一般步骤。（5 分） 测定衍射线的峰位及相对强度I/I1： 再根据2dsinθ=nλ求出对应的面间距 d 值。 (1) 以试样衍射谱中三强线面间距d 值为依据查Hanawalt 索引。
材料分析测试技术复习参考资料（注：所有的标题都是按老师所给的“重点”的标题，） 第一章x射线的性质 射线的本质：X射线属电磁波或电磁辐射，同时具有波动性和粒子性特征，波长较为可见光短，约与晶体的晶格常数为同一数量级，在10-8cm左右。其波动性表现为以一定的频率和波长在空间传播；粒子性表现为由大量的不连续的粒子流构成。 2，X射线的产生条件：a产生自由电子；b使电子做定向高速运动；c在电子运动的路径上设置使其突然减速的障碍物。 3，对X射线管施加不同的电压，再用适当的方法去测量由X射线管发出的X射线的波长和强度，便会得到X射线强度与波长的关系曲线，称为X射线谱。在管电压很低，小于某一值（Mo阳极X射线管小于20KV）时，曲线变化时连续变化的，称为连续谱。在各种管压下的连续谱都存在一个最短的波长值λo，称为短波限，在高速电子打到阳极靶上时，某些电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量子，这个光量子便具有最高的能量和最短的波长，这波长即为λo。λo=V。 4，特征X射线谱： 概念：在连续X射线谱上，当电压继续升高，大于某个临界值时，突然在连续谱的某个波长处出现强度峰，峰窄而尖锐，改变管电流、管电压，这些谱线只改变强度而峰的位置所对应的波长不变，即波长只与靶的原子序数有关，与电压无关。因这种强度峰的波长反映了物质的原子序数特征、所以叫特征x射线，
由特征X射线构成的x射线谱叫特征x射线谱，而产生特征X射线的最低电压叫激发电压。 产生：当外来的高速度粒子(电子或光子)的动aE足够大时，可以将壳层中某个电子击出去，或击到原于系统之外，或使这个电子填到未满的高能级上。于是在原来位置出现空位，原子的系统能量因此而升高，处于激发态。这种激发态是不稳定的，势必自发地向低能态转化，使原子系统能量重新降低而趋于稳定。这一转化是由较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁的方式完成的，电子由高能级向低能级跃迁的过程中，有能量降低，降低的能量以光量子的形式释放出来形成光子能量，对于原子序数为Z的确定的物质来说，各原子能级的能量是固有的，所以．光子能量是固有的，λ也是固有的。即特征X射线波长为一固定值。 能量：若为K层向L层跃迁，则能量为： 各个系的概念：原于处于激发态后，外层电子使争相向内层跃迁，同时辐射出特征x射线。我们定义把K层电子被击出的过程叫K系激发，随之的电子跃迁所引起的辐射叫K系辐射，同理，把L层电子被击出的过程叫L系激发，随之的电子跃迁所引起的辐射叫L系辐射，依次类推。我们再按电子跃迁时所跨越的能级数目的不同把同一辐射线系分成几类，对跨 越I，2，3．．个能级所引起的辐射分别标以α、β、γ等符号。电子由L—K，M—K跃迁(分别跨越1、2个能级)所引起的K系辐射定义为Kα，Kβ谱线；同理，由M—L，N—L电子跃迁将辐射出L系的Lα，Lβ谱线，以此类推还有M线系等。 莫赛莱定律：特征X射线谱的频率或波长只取决于阳极靶物质的原子能级结构，
土木工程材料试题 1．对于开口微孔材料,当其孔隙率增大时，材料的密度不变，吸水性增强,抗冻性降低,导热性降低,强度降低。 2．与硅酸盐水泥相比,火山灰水泥的水化热低,耐软水能力好,干缩大. 3．保温隔热材料应选择导热系数小,比热容和热容大的材料. 4．硅酸盐水泥的水化产物中胶体水化硅酸钙和水化铁酸钙.水化铝酸钙，水化硫铝酸钙晶体 5. 普通混凝土用砂含泥量增大时,混凝土的干缩增大,抗冻性降低. 6．普通混凝土配合比设计中要确定的三个参数为水灰比、砂率和单位用水量. 7．钢材中元素S主要会使钢的热脆性增大，元素P主要会使钢的冷脆性增大. 8．含水率为1%的湿砂202克，其中含水为 2 克,干砂200 克. 9．与建筑石灰相比，建筑石膏凝结硬化速度快，硬化后体积膨胀 .膨胀率为1% 10．石油沥青中油分的含量越大，则沥青的温度感应性越大，大气稳定性越好. 11．普通混凝土强度的大小主要决定于水泥强度和水灰比. 12.木材的强度中,在理论上最大的是顺纹抗拉强度强度. 13．按国家标准的规定，硅酸盐水泥的初凝时间应满足不早于45min 。终凝不晚于（390min）14．相同条件下，碎石混凝土的和易性比卵石混凝土的和易性差。 15．普通混凝土用石子的强度可用压碎指标或岩石立方体强度表示。 16．常温下，低碳钢中的晶体组织为铁素体和珠光体。 17．据受热时特点不同，塑料可分成热塑性塑料和热固性塑料。 18．有无导管及髓线是否发达是区分阔叶树和针叶树的重要特征。 19．与石油沥青相比，煤沥青的温度感应性更大，与矿质材料的粘结性更好。 20．石灰的陈伏处理主要是为了消除过火石灰的危害。储灰坑陈伏2个星期以上，表面有一层水分，隔绝空气，以免碳化 21．木材防腐处理的措施一般有氢氧化钙和水化铝酸三钙。 22．材料确定后,决定普通混凝土流动性的最重要因素是单位用水量。 23．普通混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值。 24．钢的牌号Q235-AF中A表示质量等级为A级。Q235是结构钢中常用的牌号 25．结构设计时，硬钢的强度按条件屈服点取值。 26．硅酸盐水泥强度等级确定时标准试件的尺寸为40mm×40mm×160mm. . 27．钢筋进行冷加工时效处理后屈强比提高。强屈比愈大，可靠性愈大，结构的安全性愈高。一般强屈比大于 28．石油沥青的牌号越大，则沥青的大气稳定性越好。 29．在沥青中掺入填料的主要目的是提高沥青的黏结性、耐热性和大气稳定性。 30．用于沥青改性的材料主要有矿质材料、树脂和橡胶。 二.判断 1.塑料的刚度小,因此不宜作结构材料使用。………………………………………( √) 2.随含碳量提高，碳素结构钢的强度、塑性均提高。………………………………( ×) 3.设计强度等于配制强度时,混凝土的强度保证率为95%.………………………( ×) 4.我国北方有低浓度硫酸盐侵蚀的混凝土工程宜优先选用矿渣水泥。…………( ×) 5.体积安定性检验不合格的水泥可以降级使用或作混凝土掺合料。…………( ×) 6.强度检验不合格的水泥可以降级使用或作混凝土掺合料。……………………( √)
第一章 1.X射线学有几个分支？每个分支的研究对象是什么？ 答：X射线学分为三大分支：X射线透射学、X射线衍射学、X射线光谱学。 X射线透射学的研究对象有人体，工件等，用它的强透射性为人体诊断伤病、用于探测工件内部的缺陷等。 X射线衍射学是根据衍射花样，在波长已知的情况下测定晶体结构，研究与结构和结构变化的相关的各种问题。 X射线光谱学是根据衍射花样，在分光晶体结构已知的情况下，测定各种物质发出的X射线的波长和强度，从而研究物质的原子结构和成分。 2. 试计算当管电压为50 kV时，X射线管中电子击靶时的速度与动能，以及所发射的连续谱的短波限和光子的最大能量是多少？ 解：已知条件：U=50kV 电子静止质量：m0=9.1×10-31kg 光速：c=2.998×108m/s 电子电量：e=1.602×10-19C 普朗克常数：h=6.626×10-34J.s 电子从阴极飞出到达靶的过程中所获得的总动能为： E=eU=1.602×10-19C×50kV=8.01×10-18kJ 由于E=1/2m0v02 所以电子击靶时的速度为： v0=(2E/m0)1/2=4.2×106m/s 所发射连续谱的短波限λ0的大小仅取决于加速电压： λ0（?）＝12400/U(伏) ＝0.248? 辐射出来的光子的最大动能为： E0＝hv＝h c/λ0＝1.99×10-15J 3. 说明为什么对于同一材料其λK<λKβ<λKα? 答:导致光电效应的X光子能量＝将物质K电子移到原子引力范围以外所需作的功hV k = W k 以kα为例: hV kα = E L– E k
h e = W k – W L = hV k – hV L ∴h V k > h V k α∴λk<λk α以k β 为例:h V k β = E M – E k = W k – W M =h V k – h V M ∴ h V k > h V k β∴ λk<λk βE L – E k < E M – E k ∴hV k α < h V k β∴λk β < λk α 4. 如果用Cu 靶X 光管照相，错用了Fe 滤片，会产生什么现象？ 答：Cu 的K α1,K α2, K β线都穿过来了，没有起到过滤的作用。 5. 特征X 射线与荧光X 射线的产生机理有何不同？某物质的K 系荧光X 射线波长是否等于它的K 系特征X 射线波长？ 答：特征X 射线与荧光X 射线都是由激发态原子中的高能级电子向低能级跃迁时，多余能 量以X 射线的形式放出而形成的。不同的是：高能电子轰击使原子处于激发态，高能级电子回迁释放的是特征X 射线；以 X 射线轰击，使原子处于激发态，高能级电子回迁释放 的是荧光X 射线。某物质的K 系特征X 射线与其K 系荧光X 射线具有相同波长。6. 连续谱是怎样产生的？其短波限 与某物质的吸收限 有何不同（V 和 V K 以kv 为单位）？ 答：当X 射线管两极间加高压时，大量电子在高压电场的作用下，以极高的速度向阳极轰 击，由于阳极的阻碍作用，电子将产生极大的负加速度。根据经典物理学的理论，一个带 负电荷的电子作加速运动时，电子周围的电磁场将发生急剧变化，此时必然要产生一个电 磁波，或至少一个电磁脉冲。由于极大数量的电子射到阳极上的时间和条件不可能相同，因而得到的电磁波将具有连续的各种波长，形成连续X 射线谱。 在极限情况下，极少数的电子在一次碰撞中将全部能量一次性转化为一个光量子，这 个光量子便具有最高能量和最短的波长，即短波限。连续谱短波限只与管压有关，当固定