材料的凝固-气相沉积扩散与固态相变
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《材料科学基础》名词解释第一章材料结构的基本知识1、晶体材料的组织:指材料由几个相(或组织单元)组成,各个相的相对量、尺寸、形状及分布。
第二章材料的晶体结构1、空间点阵:将理想模型中每个原子或原子团抽象为纯几何点,无数几何点在三维空间规律排列的阵列2、同素异构:是指有些元素在温度和压力变化时,晶体结构发生变化的特性3、离子半径:从原子核中心到其最外层电子的平衡距离。
4、离子晶体配位数:在离子晶体中,与某一考察离子邻接的异号离子的数目称为该考察离子的配位数。
5、配位数:晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数6、致密度:晶体结构中原子体积占总体积的百分数;第三章高分子材料的结构1、聚合度:高分子化合物的大分子链是出大量锥告连成的。
大分子链中链节的重复次数叫聚合度2、官能度:指在一个单体上能和别的单体发生键合的位置数目3、加聚反应:由一种或多种单体相互加成而连接成聚合物的反应;4、缩聚反应:由一种或多种单体相互混合而连接成聚合物,同时析出(缩去)某种低分子物质(如水、氨、醉、卤化氢等)的反应;5、共聚:由两种或两种以上的单休参加聚合而形成聚合物的反应。
第四章晶体缺陷1、晶体缺陷:实际晶体中与理想的点阵结构发生偏差的区域;2、位错密度:晶体中位错的数量,是单位体积晶体中所包含的位错线总长度;3、晶界:同一种相的晶粒与晶粒的边界;4、晶界内吸附:少量杂质或合金元素在晶体内部的分布是不均匀的,它们常偏聚于晶界,称这种现象为晶界内吸附;第五章材料的相结构及相图1、固溶体:当合金相的晶体结构保持溶剂组元的晶体结构时,这种相就称为一次固溶体或端际固溶体,简称固溶体。
2、拓扑密堆积:如两种不同大小的原子堆积,利用拓扑学的配合规律,可得到全部或主要由四面体堆垛的复合相结构,形成空间利用率很高、配位数较大(12、14、15、16等)一类的中间相,称为拓扑密堆积。
3、电子浓度:固溶体中价电子数目e与原子数目之比。
4、间隙相:两组元间电负性相差大,且/1≤0.59具有简单的晶体结构的中间相5、间隙化合物:两组元间电负性相差大,且/≥0.59所形成化合物具有复杂的晶体结构。
《材料科学基础》考试大纲一、考试题型1、名词解释2、简答题3、论述题4、综合分析题二、考试参考用书《材料科学基础》,石德珂著,机械工业出版社,2003年6月版三、考试内容第一章材料结构的基本知识了解原子结构、原子结构键、原子排列方式、晶体材料的组织、材料的稳态结构与亚稳态结构。
掌握材料中原子结构键、原子排列方式。
第二章材料中的晶体结构了解晶体学基础、纯金属的晶体结构、离子晶体的结构、共价晶体的结构。
掌握晶体学基础、纯金属的晶体结构。
第三章高分子材料的结构了解高分子材料基本知识、高分子链的结构及构象、高分子的聚集态结构、高分子材料的性能与结构。
第四章晶体缺陷了解点缺陷、位错的基本概念、位错的能量及交互作用、晶体中的界面。
掌握点缺陷、位错的基本概念、位错的交互作用。
第五章材料的相结构及相图了解材料的相结构、二元相图及其类型、复杂相图分析、相图的热力学基础、三元系相图及其类型。
掌握材料的相结构、二元相图及其类型、二元相图的分析与使用,铁碳相图和铁碳合金、杠杆定律。
第六章材料的凝固与气相沉积了解材料凝固时晶核的形成、材料凝固时晶体的生长、固溶体合金的凝固、共晶合金的凝固、制造工艺与凝固组织、用凝法材料的制备技术、材料非晶态、材料的气-固转变、气相沉积法的材料制备技术。
掌握材料凝固时晶核的形成、材料凝固时晶体的生长、固溶体合金的凝固、共晶合金的凝固、制造工艺与凝固组织。
第七章扩散与固态相变了解扩散定律及其应用、扩散机制、影响扩散的因素与扩散驱动力、几个特殊的有关扩散的实际问题、固态相变中的形核、固态相变的晶体成长、扩散型相变、无扩散相变。
掌握扩散定律及其应用、扩散机制、影响扩散的因素与扩散驱动力、两个特殊的有关扩散的实际问题。
固态相变中的形核、固态相变的晶体成长、扩散型相变、无扩散相变的基本概念。
第八章材料的变形与断裂了解金属变形概述、金属的弹性变形、滑移与孪晶变形、单晶体的塑性变形、多晶体的塑性变形、纯金属的变形强化、合金的变形与强化、冷变形金属的组织与性能、金属的断裂、冷变形金属的回复阶段、冷变形金属的再结晶、金属的热变形、蠕变与超塑性、陶瓷晶体的变形、高分子材料(聚合物)的变形。
固态相变知识点总结固态相变(solid state phase transition)是指物质在固态下,由于温度、压力等外界条件的变化,使得物质的晶体结构和性质发生显著变化的现象。
固态相变分为一级相变和二级相变两种类型,其中一级相变又称为凝固、熔化或者升华相变,而二级相变则包括了铁磁性转变、铁电性转变、铁弹性转变等多种类别。
一级相变是指固态物质在相变过程中伴随着传热的明显变化,其自由能函数在温度、压力和摩尔体积或摩尔焓差范围内不连续变化。
一级相变包括了凝固、熔化和升华三种基本类型。
凝固是物质由液态转变为固态的一种相变过程。
在凝固的过程中,液体的分子排列变得有序,形成规则的晶体结构。
凝固点是物质在一定压力下的温度,当温度降低达到凝固点时,液体开始凝固。
熔化是物质由固态转变为液态的一种相变过程。
在熔化的过程中,固体的晶体结构破坏,分子之间的相互作用减弱,形成无序排列的分子结构。
熔点是物质在一定压力下的温度,当温度升高达到熔点时,固体开始熔化。
升华是物质由固态转变为气态的一种相变过程。
在升华的过程中,固体的晶体结构破坏,分子之间的相互作用减弱,形成无序排列的分子结构。
升华点是物质在一定压力下的温度,当温度升高达到升华点时,固体开始升华。
与一级相变不同,二级相变是指固态物质在相变过程中没有明显的传热变化,其自由能函数在温度、压力和摩尔体积或摩尔焓差范围内连续变化。
二级相变包括了铁磁性转变、铁电性转变和铁弹性转变等多种类型。
铁磁性转变是指在一定温度下,物质由铁磁相转变为顺磁相或者反铁磁相的一种相变过程。
铁磁性转变常伴随着磁滞回线的出现,磁化强度和温度之间存在明显的关联。
铁电性转变是指在一定温度下,物质由铁电相转变为非铁电相的一种相变过程。
铁电性转变常伴随着电滞回线的出现,电极化强度和温度之间存在明显的关联。
铁弹性转变是指在一定温度下,物质由弹性相转变为非弹性相的一种相变过程。
铁弹性转变常伴随着应力-应变曲线的出现,应力和温度之间存在明显的关联。
《材料科学基础》填空题第一章 材料结构基本知识1. 原子核外电子分布及四个量子数有关,且服从下述两个基本原理:泡利不相容原理和最低能量原理2. 原子结合键中一次键(强健)有离子键、共价键、金属键;二次键(弱健)有范德瓦尔斯键、氢键、离子晶体和原子晶体硬度高,脆性大,熔点高、导电性差。
3. 金属晶体导电性、导热性、延展性好,熔点较高。
4. 能量最低结构称为稳态结构或平衡态结构,能量相对较高结构则称为亚稳态结构;5. 材料稳态结构及亚稳态结构由热力学条件和动力学条件共同决定;第二章 材料晶体结构1、晶体结构中基元就是化学组成相同、空间结构相同、排列取向相同、周围环境相同基本单元;2、简单立方晶胞中(100)、(110)、(111)晶面中,面间距最小是(111)面,最大是(100)面;3、晶面族{100}包含(100)(010)(001)及平行(001)(010)(100)等晶面;4、(100),(210),(110),(2ī0)等构成以[001]为晶带轴晶带;(01ī),(0ī1),(10ī),(1ī0)等构成以[111] 为晶带轴晶带; 5、晶体宏观对称元素只有 1,2,3,4,6,1,m ,4 等8种是基本6、金属中常见晶体结构有面心立方、体心立方、密排六方三种;7、金属密堆积结构中间隙有四面体间隙和八面体间隙两种类型8、面心立方晶体中1个晶胞内有4个八面体间隙,8个四面体间隙。
9、陶瓷材料是以离子键、共价键以及离子键和共价键混合键结合在一起; 10、硅酸盐基本结构单元是硅酸根四面体; 11、SiO 2中主要化学键为 共价键 及 离子键 ; 12、硅酸盐几种主要结构单元是岛状结构单元、双四面体结构单元、环状结构单元以及链状结构单元、层状结构单元;13、离子晶体中决定正负离子堆积方式两因数是: 电荷大小,满足电中性;正负离子相对大小;14、陶瓷材料组成相有 玻璃相 、 气相 和 结晶相15、上图为离子晶体中稳定和不稳定配位图形,图为不稳定配位图形第三章高分子材料结构1. 1. 按照聚合物热行为可将聚合物分为_热固性塑料_和______热塑性塑料____两类。
/jxtd/caike/这个网址有很多东西,例如教学录像,你可以上去看看,另外左下角有个“释疑解惑”,应该很有用第一章材料结构的基本知识习题1.原子中的电子按照什么规律排列?什么是泡利不相容原理?2.下述电子排列方式中,哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金属?(1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2(2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6(3) 1s2 2s2 2p5(4) 1s2 2s2 2p6 3s2(5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2(6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s13.稀土元素电子排列的特点是什么?为什么它们处于周期表的同一空格内?4.简述一次键与二次键的差异。
5.描述氢键的本质,什么情况下容易形成氢键?6.为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高?7.应用式(1-2)~式(1-5)计算Mg2+O2-离子对的结合键能,以及每摩尔MgO晶体的结合键能。
假设离子半径为;;n=7。
8.计算下列晶体的离子键与共价键的相对比例(1) NaF(2) CaO9.什么是单相组织?什么是两相组织?以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。
10.说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义,说明稳态结构与亚稳态结构之间的关系。
11.归纳并比较原子结构、原子结合键、原子排列方式以及晶体的显微组织等四个结构层次对材料性能的影响。
第二章材料中的晶体结构习题第三章高分子材料的结构习题1.何谓单体、聚合物和链节?它们相互之间有什么关系?请写出以下高分子链节的结构式:①聚乙烯;②聚氯乙烯;③聚丙烯;④聚苯乙烯;⑤聚四氟乙烯。
2.加聚反应和缩聚反应有何不同?3.说明官能度与聚合物结构形态的关系。
要由线型聚合物得到网状聚合物,单体必须具有什么特征?4.聚合物的分子结构对主链的柔顺性有什么影响?5.在热塑性塑料中结晶度如何影响密度和强度,请解释之。
《材料科学基础》选择题第一章 材料结构的基本知识1、原子结合健中 B 的键的本质是相同的A 、金属键与离子键B 、氢键与范德瓦尔斯键C 、离子键与共价键2、钨、钼熔点很高,其结合键是 A 的混合键A 、金属键和离子键B 、金属键和共价键C 、离子键和共价键3、MgO 、Al2O3等的结合键是 C 的混合键A 、金属键和离子键B 、金属键和共价键C 、离子键和共价键4、工程材料的强度与结合键有一定的联系,结合键能高的其强度也 A 些。
A 、高B 、低5、激活能反应材料结构转变 B 的大小;A 、动力B 、阻力6、材料处于能量最低状态称为 A ;A 、稳态结构B 、亚稳态结构7、一般而言,晶态结构的能量比非晶态要 B ;A 、高B 、低C 、相等第二章 材料的晶体结构1. 氯化铯(CsCl )为有序体心立方结构,它属于 CA 、体心立方B 、面心立方C 、简单立方点阵;2. 理想密排六方结构金属的c/a 为 BA 、1.6B 、2(2/3)1/2 ;C 、2/33. 对面心立方晶体而言,表面能最低的晶面是 cA 、 (100);B 、(110),C 、(111);D 、(121)4. 下列四个六方晶系的晶面指数中,哪一个是错误的: CA 、(1322);B 、(0112);C 、(0312) ;D 、(3122)5. 面心立方结构的铝中,每个铝原子在本层(111)面上的原子配位数为 BA 、12;B 、6;C 、4;D 、36. 简单立方晶体的致密度为 CA 、100%B 、65%C 、52%D 、58%7. 立方晶体中(110)和(211)面同属 D 晶带A 、[110]B 、[100]C 、[211]D 、[111]8. 立方晶体中(111)和(101)面同属 D 晶带A 、[111]B 、[010]C 、[011]D 、]011[9.原子排列最密的一族晶面其面间距A、最小B、最大10.六方晶系中和(1121)晶面等同的晶面是 AA、(1211)面;B、(1112)面;C、(1211)面;D、(2111)面11.配位数是指晶体结构中: BA、每个原子周围的原子数;B、每个原子周围最邻近的原子数;C、每个原子周围的相同原子数;D、每个原子周围最邻近的和次近邻的原子数之和12.密排六方与面心立方均属密排结构,他们的不同点是: DA、晶胞选取方式不同;B、原子配位数不同;C、密排面上,原子排列方式不同;D、原子密排面的堆垛方式不同13.在立方晶系中,与(101)、(111)同属一晶带的晶面是: dA、(110); Bb、(011); C、(110); D、(010)14.TiC与NaCl具有相同的晶体结构,但它们不属于同一类中间相,这是因为: DA、TiC是陶瓷,NaCl是盐;B、NaCl符合正常化合价规律,TiC不符合正常化合价规律;C、TiC中电子浓度高,D、NaCl的致密度高15.立方晶体中(110)和(310)面同属 D 晶带A、[110]B、[100]C、[310]D、[001]16.14种布拉菲点阵: AA、按其对称性分类,可归结为七大晶系;B、按其点阵常数分类,可归结为七大晶系;C、按阵点所在位置分类,可归结为七大晶系D;、按其几何形状分类,可归结为七大晶系17.与(113)和(112)同属一晶带的有: CA、(112),B、(221)C、(110)D、(211)18.引入空间点阵概念是为了: CA、描述原子在晶胞中的位置,B、描述晶体的对称性,C、描述晶体结构周期性,D、同时描述晶体结构周期性和对称性19.有A、B两晶体,下面几种说法中正确的是 C ;A、所属空间点阵相同,则此两晶体的结构相同;B、晶体结构相同,它们所属空间点阵可能不同;C、晶体结构不同,它们所属空间点阵必然不同;D、所属空间点阵不同,晶体结构可能相同20.体心立方晶体中间隙半径比面心立方中的小,但BCC的致密度却比FCC低,这是因为: DA、BCC中原子半径小,B、BCC中的密排方向<111>上原子排列比FCC密排方向上的原子排列松散,C、BCC中的原子密排面{110}的数量太少,D、BCC中的原子配位数比FCC中原子配位数低21.组成固溶体的两组元完全互溶的必要条件是: BA、两组元的电子浓度相同,B、两组元的晶体结构相同,C、两组元的原子半径相同,D、两组元的电负性相同,22.晶体结构和空间点阵的相互关系 CA、空间点阵的每一阵点代表晶体中的一个原子;B、每一种空间点阵代表唯一的一种晶体结构;C、晶体结构一定,它所属的空间点阵也唯一地被确定;D、每一种晶体结构可以用不同的空间点阵表示23.晶体中配位数和致密度之间地关系是 AA、配位数越大,致密度越大;B、配位数越小,致密度越大;C、配位数越大,致密度越小,D、两者之间无直接联系24.离子晶体和纯金属晶体各有配位数的概念,两者的含义: CA、完全相同,B、不同,离子晶体的配位数是指最近邻的同号离子数,而纯金属晶体的配位数是指最近邻的原子数,C、不同,离子晶体的配位数是指最近邻的异号离子数,而纯金属晶体的配位数是指最近邻的原子数,D、不同,离子晶体的配位数是指最近邻的异号离子数,而纯金属晶体的配位数是指最近临和次近邻的原子数之和25.在离子晶体中 BA、阳离子半径大于阴离子半径;B、阴离子半径大于阳离子半径;C、阳离子半径与阴离子半径相等;D、阳离子半径可以大于阴离子半径;也可以小于阴离子半径;26.硅酸根四面体中的氧离子 CA、只属于一个硅酸根四面体;B、可以被多个硅酸根四面体共用;C、只能被两个硅酸根四面体共用;D、可以被四个硅酸根四面体共用第三章高分子材料的结构1.已知聚氯乙烯的平均相对分子质量是27500,则其平均聚合度是(A )。