材料化学(第2版)作者曾兆华、杨建文编著第二章

材料化学教材材料化学是一门研究材料结构、性能和制备方法的学科，它涉及到多种材料的研究和应用，包括金属材料、陶瓷材料、高分子材料等。

在现代科技发展的背景下，材料化学的研究和应用变得越来越重要。

本教材旨在系统地介绍材料化学的基本理论和实践应用，帮助学生全面了解材料化学的基本知识和最新研究进展。

第一章，材料的基本结构和性能。

材料的基本结构决定了其性能特点，本章将介绍材料的晶体结构、非晶结构以及晶体缺陷等内容。

通过对材料结构的深入了解，可以帮助学生理解材料的性能表现，并为后续的材料制备和改性提供基础知识。

第二章，材料的制备方法。

本章将介绍材料的制备方法，包括传统的冶金方法、陶瓷材料的制备工艺、高分子材料的合成方法等。

同时，还将介绍一些现代材料制备的新技术和新方法，如纳米材料的制备技术、材料表面处理技术等。

第三章，材料的性能测试与表征。

材料的性能测试与表征是材料化学研究的重要环节，本章将介绍常见的材料性能测试方法，如力学性能测试、热学性能测试、电学性能测试等。

同时，还将介绍材料表征技术，如X射线衍射、扫描电子显微镜等先进表征手段。

第四章，材料的应用与发展。

本章将介绍材料在各个领域的应用与发展，如材料在能源领域的应用、材料在环境保护中的应用、材料在生物医学领域的应用等。

同时，还将介绍一些材料化学领域的最新研究成果和发展趋势，帮助学生了解材料化学领域的前沿知识。

结语。

材料化学作为一门综合性学科，涉及面广泛，应用领域广泛。

本教材力求系统地介绍材料化学的基本理论和实践应用，帮助学生全面了解材料化学的基本知识和最新研究进展。

希望本教材能够成为材料化学领域的入门教材，为学生的学习和研究提供帮助。

材料化学第⼆版（曾兆华版）课后答案解析第⼀章1.什么是材料化学？其主要特点是什么？答：材料化学是有关于材料的结构、性质、制备及应⽤的化学。

主要特点：跨学科性，实践性。

2.材料与试剂的主要区别是什么？答：试剂在使⽤过程中通常被消耗并转化为其他物质，⽽材料通常是可重复的、连续的，除了正常的消耗外，它不会不可逆地转化为其他物质。

3.观察⼀只灯泡，列举制造灯泡所需的材料。

4.材料按其组成和结构可以分为哪⼏类？如果按功能和⽤途对材料分类，列举⼗种不同功能或⽤途的材料。

答：（1）⾦属材料，⽆机⾮⾦属材料，⾼分⼦材料，复合材料（2）导电材料、绝缘材料、⽣物医⽤材料、航天航空材料、能源材料、电⼦信息材料、感光材料5.简述材料化学的主要内容。

答：结构：原⼦和分⼦在不同层次彼此结合的形式、状态和空间分布。

特性：材料固有的化学、物理和⼒学特性。

制备：将原⼦和分⼦结合在⼀起，并最终将其转化为有⽤的产品应⽤。

第⼆章1.原⼦间的结合键共有⼏种？各⾃特点如何？（1）体⼼⽴⽅单位晶胞原⼦数n = 2（2）六⽅密堆n=6（3）⾯⼼⽴⽅n=410. 单质Mn有⼀种同素异构体为⽴⽅结构，其晶胞参数为0.6326nm，密度= 7.26 g cm-3，原⼦半径r = 0.112nm，计算Mn晶胞中有⼏个原⼦，其堆积系数为多少？74.)3(3812)3/4(6)2321(6)3/4(6＝33hcp==R a a c RππξR a a R 2 4 2 4== 74 . ) 2 / 4 ( )3 / 4 (4 )3 / 4 (433fcc==RRaRππξ11. 固溶体与溶液有何异同？固溶体有⼏种类型？固体溶液与液体溶液的共同点：均具有均⼀性、稳定性，均为混合物，均存在溶解性问题（对固态溶液称为固溶度，对液体溶液称为溶解度）；(1)均⼀性：溶液各处的密度、组成和性质完全⼀样；(2)稳定性：温度不变，溶剂量不变时，溶质和溶剂长期不会分离；(3)混合物：溶液⼀定是混合物。

第二章参考答案1.原子间的结合键共有几种？各自特点如何？2.为什么可将金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题?答:金属晶体中金属原子之间形成的金属键即无饱和性又无方向性, 其离域电子为所有原子共有,自由流动,因此整个金属单质可看成是同种元素金属正离子周期性排列而成,这些正离子的最外层电子结构都是全充满或半充满状态,电子分布基本上是球形对称,由于同种元素的原子半径都相等,因此可看成是等径圆球。

又因金属键无饱和性和方向性, 为使体系能量最低，金属原子在组成晶体时总是趋向形成密堆积结构,其特点是堆积密度大,配位数高,因此金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题.3.计算体心立方结构和六方密堆结构的堆积系数。

(1) 体心立方 a ：晶格单位长度 R ：原子半径a 34R = 34R a =，n=2, ∴68.0)3/4()3/4(2)3/4(23333===R R a R bccππζ (2)六方密堆 n=64. 试确定简单立方、体心立方和面心立方结构中原子半径和点阵参数之间的关系。

解：简单立方、体心立方和面心立方结构均属立方晶系，点阵参数或晶格参数关系为90,=====γβαc b a ，因此只求出a 值即可。

对于（1）fcc(面心立方)有a R 24=, 24R a =， 90,=====γβαc b a(2) bcc 体心立方有：a 34R = 34R a =； 90,=====γβαc b a(3) 简单立方有：R a 2=， 90,=====γβαc b a74.0)3(3812)3/4(6)2321(6)3/4(633hcp =⋅=⋅R R R R a a c R ππξ＝R a a c 238==5. 金属铷为A2型结构，Rb 的原子半径为0.2468 nm ，密度为1.53g·cm-3，试求：晶格参数a 和Rb 的相对原子质量。

解：AabcN nM=ρ 其中, ρ为密度, c b a 、、为晶格常数, 晶胞体积abc V =，N A 为阿伏加德罗常数6.022×1023 mol -1，M 为原子量或分子量，n 为晶胞中分子个数，对于金属则上述公式中的M 为金属原子的原子量，n 为晶胞中原子的个数。

—304—技术改造三辊破碎机浮动辊密封装置的改进与应用钱永平（云南三环中化化肥有限公司，云南 昆明 650113）摘 要：工业化磷酸二铵生产中三辊破碎机浮动辊两端轴密封处漏料严重，通过重新改进密封：胶木和45#钢轴封并加注锂基脂的密封装置，破碎机侧板内侧加装密封板等能够达到极佳的密封效果，解决破碎机轴封漏料情况。

关键词： 三辊破碎机；密封方法；胶木轴封；锂基脂三辊破碎机是颗粒状磷铵生产中的关键设备，靠三个圆柱辊组成的两级破碎系统对颗粒状磷铵进行破碎。

其中1#辊和3#辊为轴承座固定着的辊子；2#辊为通过油压千斤顶可以前后浮动的辊子，所以2#辊子两端轴封处密封就比较困难，经常漏料，造成周围环境污染，设备卫生差，人行走时楼面滑跌等安全情况。

为此，笔者通过重新改造三辊破碎机轴密封装置，解决了三辊破碎机两侧漏料问题。

1.传统组合密封：传统的三辊破碎机浮动辊轴封的密封方式为：上下为20mm 厚的45#钢圆挡板两端用M10的螺栓连接并紧固；圆方挡板内侧加装5mm 四氟板垫或羊毛毡垫；然后通过用4颗轴承座顶杆\M20×325 3PGC-Y600×1400\45#，穿过轴承座，将圆挡板装置顶紧在破碎机侧板上进行密封。

此密封由于三辊破碎机震动较大，轴承座顶杆、M10*60的螺栓、挡板、羊毛毡垫等经常震松动，进入破碎机的4.2mm 以上的颗粒状的磷酸二铵在破碎机辊子高速旋转离心力和重力之下，从侧板腰子孔处飞溅出来。

2.改进的密封组合：整体改进的三辊破碎机浮动辊密封装置的示意图如图1所示，由通透压盖、胶木轴封、轴封座、破碎机侧板改进形状和内侧密封板构成。

2.1通透压盖通透压盖由45#钢板制作而成，盖板中间2#浮动辊轴穿过，盖板由6颗M14的六角螺栓连接紧固到45#钢轴封座上；2.2胶木轴封胶木轴封由两半组成，内和外中间处均开14*14mm 槽，方便锂基脂注入后均图1 图2匀分布，开槽处开有14mm 的6个孔，用于加注锂基脂通道便于锂基脂均匀分布；在加入锂基脂后，在破碎机辊子轴高速旋转时，胶木内槽处锂基脂与破碎机轴形成油膜密封，致使漏出来灰和极少数物料粘接在油膜上，形成密封后不再往外漏料出来。

第一章1.什么是材料化学其主要特点是什么答：材料化学是有关于材料的结构、性质、制备及应用的化学。

主要特点：跨学科性，实践性。

2.材料与试剂的主要区别是什么答：试剂在使用过程中通常被消耗并转化为其他物质，而材料通常是可重复的、连续的，除了正常的消耗外，它不会不可逆地转化为其他物质。

3.观察一只灯泡，列举制造灯泡所需的材料。

4.材料按其组成和结构可以分为哪几类如果按功能和用途对材料分类，列举十种不同功能或用途的材料。

答：（1）金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料（2）导电材料、绝缘材料、生物医用材料、航天航空材料、能源材料、电子信息材料、感光材料5.简述材料化学的主要内容。

答：结构：原子和分子在不同层次彼此结合的形式、状态和空间分布。

特性：材料固有的化学、物理和力学特性。

制备：将原子和分子结合在一起，并最终将其转化为有用的产品应用。

．第二章1.原子间的结合键共有几种各自特点如何特键形成晶体的特高熔点、高强度、高硬度、低膨无饱和性、无方向性、高最系数、塑性较差、固态不导电、离子位数态离子导电高熔点、高强度、高硬度、低膨有饱和性、有方向性、低共价在熔态也不导电系数塑性较差位可以自由流动电子共有化塑性较好、有光泽、良好的导热较金属无饱和性、无方向性、配位导电性。

数高范德华键无饱和性、无方向性最弱有饱和性、有方向性氢键弱4RaaR?34??3计算体心立方及六方密堆的的堆积系数。

3.（1）体心立方33RR??/(42(43)2/3)??0.68＝?bcc3a3R)/(43 n = 2单位晶胞原子数ca8?3aR2?（2）六方密堆33R?R?/36/3)6(4(4)??＝?0.74hcp831RcaRaR)6(12?)?(3n=63224RaaR?24??2（3）面心立方33R??R/343/)(4)(44?74?＝.0?fcc3a3R)2/4(n=4．10. ，原= gcm-3单质Mn有一种同素异构体为立方结构，其晶胞参数为，密度Mnr = 子半径，计算晶胞中有几个原子，其堆积系数为多少固溶体与溶液有何异同固溶体有几种类型11.（对固体溶液与液体溶液的共同点：均具有均一性、稳定性，均为混合物，均存在溶解性问题固态溶液称为固溶度，对液体溶液称为溶解度）；均一性：溶液各处的密度、组成和性质完全一样；(1) 稳定性：温度不变，溶剂量不变时，溶质和溶剂长期不会分离；(2) (3)混合物：溶液一定是混合物。