北京化工大学材料研究方法期末复习资料
- 格式:doc
- 大小:60.82 KB
- 文档页数:8
材料导论_北京化工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.MSE involves the generation and application of knowledge relating _____ totheir _______ and uses, having interdisciplinary and multidisciplinarycharacteristics.答案:Composition, structure, and processing of materials, properties2. A concept that place recycling at the beginning or design stage of thematerials cycle to ensure that waste going into municipal landfills will beminimized.答案:Design for disassembly3.If there are components in the center of each face in addition to those at thecorners of the cube, then the unit cell is called.答案:Face Centered Cubic4.Which one typically has the largest thermal expansion?答案:Polymer5.Metals are good conductors of both_______________.答案:Electricity and heat6.The fiber reinforcement becomes more effective, when ____答案:the fiber length is larger than critical fiber length7.The hollow parts such as tanks can be produced by _______答案:Filament Winding8.Which one is the expression for the rule of mixture?答案:Ec=EmVm+EfVf9.________ experiment is carried out outside of the organism, usually in a testtube or petri dish.答案:In vitro10.Nanomaterials are generally defined as any particulate material with the sizeof __ nm in at least one dimension.答案:1-10011.The properties of crosslinked hydrogels depend on .答案:Crosslinking Density12.The cost of a finished piece includes _______.答案:The cost of raw materialsAny expense incurred during fabrication13.What are the characters of stiff materials?答案:High Bonding Energy within the MaterialHigh Elastic Modulus14.How to increase transition temperature range of brittle to ductile?答案:Increase grain sizeAdding certain elementsStrain hardening15.What are the factors influencing creep resistance of polycrystalline materials?答案:TemperatureStructures like Grain Types16.Sintering is a heat treatment applied to a powder compact toimpart _____________答案:IntegrityStrength17.LLDPE and LDPE have lower density than HDPE, because ______.答案:LLDPE and LDPE contains branchesHDPE is primarily a linear polymerThe formation of side branches will reduce the packing efficiency18. is an elastomer having physical cross-links in the “network” structure.答案:SISSBS19.Ceramics have the excellent properties as following:答案:Corrosion resistanceExtreme hardness20.Which can be selected as matrix materials for composites?答案:PolymerCeramicMetal21.The reinforcing effect of carbon black in tires is the result of the ______ of itsparticles.答案:Uniform DistributionGood adhesive bonding with the rubber molecules22.The additives used in polymer nanocomposites can be _____答案:NanofibersNanotubesNanoparticlesNanoclays23.Why fiberglass-reinforced composites are used extensively.答案:These composites have relatively high specific strengths.Glass fibers are very inexpensive to produce.They are chemically inert in a wide variety of environments.24.Materials science involves investigating the relationships that exist betweenthe structures and properties of materials.答案:正确25.Tensile strength can be estimated from the hardness reading.答案:正确26.Natural rubber usually is much stronger and harder than vulcanized rubber.答案:错误27.The modulus of crystalline polymers is higher than the modulus of anamorphous polymer答案:正确28.Viscoelasticity is a combination of elasticity and viscosity答案:正确29.Ceramics are crystalline compounds that combine metallic and nonmetallicelements.答案:正确30.Traditional ceramic materials include clays, refractories, glass, cement andabrasives.答案:正确31. A composite is composed of two (or more) individual materials, which comefrom metals, ceramics, and polymers.答案:正确32.Carbon-carbon composite is based on carbon fibers答案:正确33.Surface erosion could be characterized as zero order release.答案:正确。
北京化工大学-电子材料复习题电子材料概论1、简述什么是结构电子材料,什么是功能电子材料? (p2)答:能承受压力和重力,并能保持尺寸和大部分力学性质(强度、硬度及韧性)稳定的材料,称为结构电子材料。
功能电子材料是指除强度性能外,还有其他特殊功能,或能实现光、电、磁、热力等不同形式的交互作用和转换的非结构材料。
2、什么是理想表面? 什么是实际表面? 一般情况下表面厚度大约是多少? (26~27)答:理想表面是为分析问题的方便而设定的一种理想的表面结构。
在自然界中存在的表面称为实际表面。
几十到数百纳米。
第一章导电材料1 、电阻率最低的前三种元素是什么? 其电阻率各是多少(20度时)? (57)答:银 1.62μΩ.cm 铜 1.72μΩ.cm 金 2.40μΩ.cm2 、硅碳膜的三层结构各起什么作用(102)答:在底层主要含有是SiO2和C,其SiO2和基体玻璃相形成Si-O键,增加了硅炭膜对基体的附着力;中间层为主要导电层,与纯碳膜的结构和性能类似;最外层为保护层,主要含有SiO2和少量的sic。
3 、蒸发金属膜的主要制作过程(103)答:金属膜电阻器是用以鉻硅系为主要成分的合金粉真空蒸发而成,制造时用酒精把合金粉调成糊状涂在钨丝的蒸发器上,在低于5×10-3PA的真空度下加热蒸发在陶瓷基体上淀积出金属膜。
4 、镍铬薄膜的主要特点(105)答:电阻温度系数小、稳定性高、噪声电平小、可制作的阻值范围宽,使用的温度范围宽而高5 、镍铬薄膜的主要制作方法(105)答:采用电阻式真空蒸发法,将镍鉻合金丝、薄板条或粉挂在或涂敷在蒸发器上在真空度高于6×10-3pa,用电加热至1500度左右进行蒸发。
6 、在NiCr薄膜中掺入氧可以改善的是(110)答:不仅可以提高NiCr薄膜的电阻值,而且可以降低电阻温度系数和提高稳定性7、热处理对TaSi薄膜的影响(121)答:热处理对TaSi薄膜的电阻率有较大的影响,随着热处理温度升高,薄膜的电阻率减小,逐渐趋于平坦。
一,英译中1. BMC, bulk molding compound,块状模塑料2. CMC, ceramic matrix composite,陶瓷基复合材料3. DP, degree of polymerization,聚合度4. FRP(GRP), fiber-reinforced plastics(glass fiber-reinforced plastics),纤维增强塑料5. LCPs, liquid crystal polymers,液晶聚合物6. MMC, metal matrix composite,金属基复合材料7. PMC, polymer matrix composite,聚合物基复合材料8. RTM, resin transfer molding,树脂转移模塑9. SMC, sheet molding compound,片状模塑料10. TP, thermoplastic,热塑性塑料11.TG,class transition temperature,玻璃化转变温度12.SBR,styrene butadiene rubber,丁苯橡胶二,连线1.A chainlike molecule made up of smaller molecular units. Polymer 聚合物2.The linking together of smaller units into long chains. Polymerization 聚合3.A chemical that serves as molecular matchmaker necessary to begin polymerization reaction.Catalyst 催化剂anic,ceramic,synthetic,or metallic materials with a length of 100 times the diameter, with aminimum length of at least 5mm. Fiber 纤维5.The individual fibers of indefinite length used in tows ,yarns, or roving. Filament 单丝6.The binder material of a composite, whether organic ,ceramic ,or metallic, that distributes theload among fibers or particulates. Matrix 基体7.A human-made, nearly perfect, single crystal with a diameter ranging from about 1 to10μm andlengths up to 3 cm. Whisker 晶须8.A reference to cross-linking ,which designates the number of cross-links per 100 linear bonds.Netting index 网数9.Materials used to work like adhesives, provide protective coatings, and keep out liquids and gases. Sealants 密封胶10.Attraction of molecules between an adhesive and substrate. Adhestion 粘合11.Any material that is capable of holding two materials together by surface attachment.Adhesive 粘合剂12.A material upon the surface of which an adhesive is spread for the purpose of bonding orcoating. Adherend 被粘物13.The ratio of the tensile strength of a fiber material to its weight density or mass density.Specific strength 比强度14.The term used to describe the crystallinity of polymers. Degree of crystallinity结晶度15.The number of repeating units in the polymer materials.Degree of polymerization聚合度16.The amount of reinforcement in a composite material. Fiber loading 纤维载量17.V ariation in the molecular structure of the same composition. Isomers 异构体18.The point at which polymers act as glass or become viscous liquids. TG 玻璃化转变温度19. A property unique to polymers that incorporates two properties of viscosity and elasticity.另一种解释:A combination of viscous and elastic properties in a material with the relative contribution of each being dependent on time,temperature,stress and strain rate. Viscoelasticity 粘弹性20. Energy loss through heating in elastomers, which creates problems in applications such as cartires. Hysteresis滞后作用21.The time-dependent permanent deformation that occurs under stress. Creep 蠕变22.The decrease in stress after a given time at constant strain. Stress relaxation 应力松弛23.Attrction of molecules within an adhesive or substrate. Cohesion 内聚力24.Wood’s ability to char when burned. Ablation 烧蚀25.An indicator of a material’s resistance to the extension of a preexisting crack. Fracturetoughness 断裂韧性26.The additive can be selected to moderate the plastics that are used for aircraft storage compartments subject to fire。
《材料研究方法》课后习题答案第1章1、材料是如何分类的?材料的结构层次有哪些?答:材料按化学组成和结构分为:金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料;按性能特征分为:结构材料、功能材料;按用途分为:建筑材料、航空材料、电子材料、半导体材料、生物材料、医用材料。
材料的结构层次有:微观结构、亚微观结构、显微结构、宏观结构。
2、材料研究的主要任务和对象是什么,有哪些相应的研究方法?答:任务:材料研究应着重于探索制备过程前后和使用过程中的物质变化规律,也就是在此基础上探明材料的组成(结构)、合成(工艺过程)、性能和效能及其之间的相互关系,或者说找出经一定工艺流程获得的材料的组成(结构)对于材料性能与用途的影响规律,以达到对材料优化设计的目的,从而将经验性工艺逐步纳入材料科学与工程的轨道.研究对象和相应方法见书第三页表格。
3、材料研究方法是如何分类的?如何理解现代研究方法的重要性?答:按研究仪器测试的信息形式分为图像分析法和非图像分析法;按工作原理,前者为显微术,后者为衍射法和成分谱分析。
§1-3.材料研究方法是如何分类的?如何理解现代研究方法的重要性?答:( 1)现代材料研究方法主要采用仪器分析的手段,它们按信息形式可分为图象分析法和非图象分析法。
图像研究法是材料结构分析的重要研究手段,主要分为形态学和体视学研究。
形态学是研究材料中组成相的几何形状及其变化,进一步探究它们与生产工艺及材料性能间关系的科学。
体视学是研究材料中组成相的二维形貌特征,通过结构参数的测量,确定各物相三维空间的颗粒的形态和大小以及各相百分含量。
非图像分析法分为衍射法和成分谱分析,前者主要用来研究材料的结晶相及其晶格常数,后者主要测定材料的化学成分。
衍射法包括 X 射线衍射、电子衍射和中子衍射等三种分析方法。
成分谱用于材料的化学成分分析,成分谱种类很多,有光谱,包括紫外光谱、红外光谱、荧光光谱、激光拉曼光谱等,色谱,包括气相色谱、液相色谱、凝胶色谱等,热谱,包括差热分析仪、热重分析仪、示差扫描量热计等;此外,还有原子吸收光谱,质谱等。
复习题(1)HDPE、LDPE分子结构、聚集态结构的差别是什么,应用领域有那些特点?1 分子结构:HDPE:只有少量的短支链LDPE:存在大量的长支链和短支链LLDPE:短支链数目与LDPE详单,但没有长支链。
UHMWPE:为线性,与HDPE相同2聚集态结构: HDPE:分子链非常柔顺,结构单元对称规整,非常容易结晶,结晶度很高,80~95%,支化程度小,规整型高,结晶度高LDPE:分子链柔性小,结晶困难,55~65%(提高分子量对结晶度提高) LLDPE:结晶度70%UHMWPE:分子间缠结非常强烈,和HDPE一样,结晶度70~80%3性能:a聚乙烯的基本性质:无臭无味无毒乳白色蜡状固体名半透明或不透明透水率小但透气性大易燃,是最易燃的燃料之一 b聚乙烯力学性能一般拉伸强度比较低强度不高抗蠕性变差抗冲击性能较好c结晶度,密度、拉伸强度、硬度、抗蠕变性: LDPE<LLPE<HDPE 抗冲击性HDPE<LLDPE<LDPE 耐环境应力开裂性 HDPE<LLDPE<LDPE d热性能: PE耐热性能低 HDT:HDPE>LLDPE>LDPE&MFI(熔融指数)提高(分子量下降),HDT降低。
PE的耐热性在塑料里比较高膨胀系数大:HDPE<LLDPE<LDPE 导热性:HDPE>LLDPE>LDPE耐寒性:分子量大,耐寒性好。
MIF升高 e耐化学药性优异f电性能:优异的电绝缘性(>1016Ωm)可做高频高压绝缘材料g加工性能:吸水率低,加工前不必干燥分子量和支化度度熔体速率有很大的影响,分子量提高,MFI下降,分子量相同,支化程度上升,MFI上升熔体流动LDPE>HDPE挤出成型:LDPE 要求慢速冷却:HDPE要求快速冷却 UHMWPE:力学性能优良,良好的塑性工程塑料结晶度比HDPE低,70~80%密度比HDPE低熔体的粘度很高工程塑料中抗冲击强度最高即使在低温下也可以保持韧性和很高的耐磨性4应用:LDPE HDPE LLDPE:不承载复合或在使用温度不高下承载较小的负荷的塑料制品。
材料研究方法课后习题答案第一章绪论1. 材料时如何分类的?材料的结构层次有哪些?答:材料按化学组成和结构分:金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料材料的结构层次有:微观结构、亚微观结构、显微结构、宏观结构。
2.材料研究的主要任务和对象是什么?有哪些相应的研究方法?答:任务:研究、制造和合理使用各类材料。
研究对象:材料的组成、结构和性能。
研究方法:图像分析法、非图形分析法:衍射法、成分谱分析。
成分谱分析法:光谱、色谱、热谱等;光谱包括:紫外、红外、拉曼、荧光;色谱包括:气相、液相、凝胶色谱等;热谱包括:DSC、DTA等。
3.材料研究方法是如何分类的?如何理解现代研究方法的重要性?答:按研究仪器测试的信息形式分为图像分析法和非图形分析法;按工作原理,前者为显微术,后者为衍射法和成分谱分析。
重要性:1)理论:新材料的结构鉴定分析;2)实际应用需要:配方剖析、质量控制、事故分析等。
第二章光学显微分析1.区分晶体的颜色、多色性及吸收性,为何非均质体矿物晶体具有多色性?答:颜色:晶体对白光中七色光波选择吸收的结果。
多色性:由于光波和晶体中的振动方向不同,使晶体颜色发生改变的现象。
吸收性:颜色深浅发生改变的现象称为吸收性。
光波射入非均质矿物晶体时,振动方向是不同的,折射率也是不同的,因此体现了多色性。
2.什么是贝克线?其移动规律如何?有什么作用?答:在两个折射率不同的物质接触处,可以看到比较黑暗的边缘,称为晶体的轮廓。
在轮廓附近可以看到一条比较明亮的细线,当升降镜筒时,亮线发生移动,这条较亮的细线称为贝克线。
移动规律:提升镜筒,贝克线向折射率答的介质移动。
作用:根据贝克线的移动规律,比较相邻两晶体折射率的相对大小。
3.什么是晶体的糙面、突起、闪突起?决定晶体糙面和突起等级的因素是什么?答:糙面:在单偏光镜下观察晶体表面时,可发现某些晶体表面较为光滑,某些晶体表面显得粗糙呈麻点状,好像粗糙皮革一样这种现象称为糙面。
北京化工大学2007——2008学年第 2 学期《材料科学研究方法》期末考试试卷(A卷)一、名词解释(每题2分,共20分)特征X射线谱:当入射波增大到与阳极靶相适应的强度时,会在连续谱上出现一系列强度高、范围窄的线状谱线,这些谱线都是与特定的物质有严格恒定的关系,因此称为特征X射线谱。
布拉格方程式:散射线发生相干衍射,也可以称为晶面反射所必需满足的条件。
方程式为2dsinθ= nλ.其中d为晶面间距,θ为入射线或反射线与晶面的夹角,λ为入射线波长,n为衍射级数。
结构因数:结构因数是表征单细胞对衍射强度的影响,只与原子的种类,在晶胞中的位置有关,而与晶胞大小和形状无关。
内应力:当加于物体上的外力消失时,由于材料形变和体积变化不均匀而残留在物体内部且自身保持平衡的力。
电磁透镜:用磁场使电子束聚焦成像的装置。
电子衍射操:将倒易点阵转化成正空间点阵,并记录下来的操作方法消光距离:消光距离:在物体深度方向由于衍射线与透镜线动力学相互作用,产生沿深度方向的强烈的电子波振荡,电子波振荡的周期叫消光距离差热分析法:在仪器控温下,测量样品温度随温度或时间变化,从而研究物质的结构、组成等性质变化的方法。
膨胀分析:测量试样在加热或冷却时长度的变化,来研究物体内部结构、性能等的一种分析方法。
电阻分析:通过测量样品电阻变化,来获得物体组结和结构变化规律的一种方法。
二、选择题(每题只选一个答案,每题2分,共30分)1.X射线在穿透物质后衰减,除主要部分是由于真吸收消耗于光电效应和热效应外,还有一部分是偏离原来的方向,即发生了①。
①散射②透射③荧光辐射④俄歇效应2.如果(h k l)的晶面间距是d,则(nh nk nl)的晶面间距为①。
①d/n ②nd③d n④d3.进行德拜花样的爱瓦尔德图解时,认为粉末试样中各晶粒的(HKL)面间距①。
①均相等②部分相等③部分不相等④均不相等4.非晶态结构的径向分布函数描述了非晶态物质①范围内的原子分布。
一、名词解释:X射线的标识谱: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U k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、波长范围很窄的线状光谱,它们的波长对一定材料的阳极靶材有严格恒定的数值,此波长可作为阳极靶材的标志或特征。
空间点阵:晶体是由原子在三维空间中规则排列而成的。
在研究晶体结构时,一般只抽象出其重复规律。
这种抽象的图形即为空间点阵。
残余应力:指产生应力的各种因素不复存在时,由于形变和体积变化不均匀而存留在物体内部并自身保持平衡的应力。
分辨本领:是指成像物体(试样)上能分辨出来的两个物点间的最小距离。
热分析法:利用热效应来研究材料的转变和反应等。
电磁透镜:用磁场来使电子波聚焦成像的装置。
膨胀分析:根据试样长度的变化来研究材料内部组织的变化规律的方法。
连续X射线谱:X射线强度随波长连续变化的谱线。
宏观应力:在物体宏观体积内存在并平衡的内应力。
透射电子显微镜:是以波长极短的电子束作为照明源,用电磁透镜聚焦成像的一种高分辩本领、高放大倍数的电子光学仪器。
磁性分析:根据材料磁参量(磁化率、磁导率、矫顽力、居里点、饱和磁化强度等)的变化,来研究材料组织结构、成分与相变化等进行分析的技术。
电阻分析:根据材料电阻的变化来研究材料组织结构、成分与相变化等进行分析的方法。
X射线:是一种波长很短的电磁波,其波长处于紫外线与γ射线之间;具有波粒二相性。
晶体:是由原子在三维空间中规则排列而成的。
景深:透镜物平面允许的轴向偏差。
衍射花样:把倒易阵点的图像进行空间转换并在正空间中记录下来。
用底片记录下来的图像称作为衍射花样。
热效应:物资在加热时吸收热量,冷却时放出热量,而有转变和反应发生时,则加热时会吸收额外的热量,冷却时放出额外的热量,即产生热效应。
热膨胀:物体在加热或冷却时,其体积发生热膨胀冷缩的现象。
电阻:材料中的自由电子在运动中产生电子波,而电子波在传播的过程中被离子点阵散射,然后相互干涉而形成电阻。
铁磁性物质:使磁场急剧增加的物质。
特征X射线谱:当入射波增大到与阳极靶相适应的强度时,会在连续谱上出现一系列强度高、范围窄的线状谱线,这些谱线都是与特定的物质有严格恒定的关系,因此称为特征X射线谱。
布拉格方程式:散射线发生相干衍射,也可以称为晶面反射所必需满足的条件。
方程式为2dsinθ= nλ.其中d为晶面间距,θ为入射线或反射线与晶面的夹角,λ为入射线波长,n为衍射级数。
结构因数:结构因数是表征单细胞对衍射强度的影响,只与原子的种类,在晶胞中的位置有关,而与晶胞大小和形状无关。
电子衍射操作方法:将倒易点阵转化成正空间点阵,并记录下来的操作方法消光距离:在物体深度方向由于衍射线与透镜线动力学相互作用,产生沿深度方向的强烈的电子波振荡,电子波振荡的周期叫消光距离差热分析法:在仪器控温下,测量样品温度随温度或时间变化,从而研究物质的结构、组成等性质变化的方法。
电阻分析:通过测量样品电阻变化,来获得物体组结和结构变化规律的一种方法。
三、简答题:1.简述用X射线衍射分析进行物相鉴定的原理与步骤。
原理:X射线衍射分析是以晶体结构为基础的。
每种结晶物质都有其特点的结构参数,包括点阵类型、单胞大小、单胞中原子的数目及其位置等,而这些参数在X射线衍射花样中均有反映。
物质的衍射花样是唯一的,某种物质的多晶体衍射线条的数目、位置以及其强度,是该物质的特征,因而可以成为鉴别物相的标志。
步骤:用X射线衍射分析仪获得待测样品的衍射信息,即对应各衍射峰的d、I 数字,并按面间距递减的d系列及对应的I/I1排列,然后按照如下程序进行鉴定:1)从前反射区(2θ<90℃)中选取强度最大的三根衍射线,并使其d值按照强度递减的次序排列,又将其余线条之值按照强度递减的次序列于三强线之后。
2)从Hanawalt索引中找到对应的d1(最强线的面间距)组。
3)按次强线的面间距d2找到接近的几行。
在同一组中,各行系按d2递减顺序安排。
4)检查这几行数据其d1是否与实验值很接近。
得到肯定之后再依次查对第三强线、第四、第五直至第八强线,并从中找出最可能的物相及其卡片号。
5)从档案中抽出卡片,将实验所得d及I/I1与卡片上的数据详细对照,如果对应得很好,物相鉴定即告完成。
6)如果待测数列中第三个d值在索引各行均找不到对应,说明该衍射花样的最强线与次强线并不属于同一物相,必须从待测花样中选取下一根线作为次强线,并重复3)~5)的检索程序。
7)当找出第一物相之后,可将其线条剔出,并将残余线条的强度归一化,再按照程序1)~5)检索其它物相,直至所有物相均被检出为止。
2.试比较非晶态物质与结晶系物质结构主要特征及其用X射线衍射谱峰异同点。
在结构上,非晶态物质最主要的特征为短程有序、长程无序;而晶态物质最主要的特征是长、短程都有序。
非晶态的短程有序只是在最近邻关系上与晶态类似,而在次近邻关系上就有明显的差别。
与晶体结构不同,非晶态物质不存在结构周期性,不存在晶态结构中的点阵、点阵参数等概念。
在衍射图上:非晶态物质的衍射图由少数漫散的峰组成;而晶态物质的衍射图则由许多尖锐峰组成。
3.试比较透射电子显微镜与扫描电子显微镜像原理的异同点?相同点:均是利用电子束与固体样品作用时产生的信号,并按电子光学成像原理来对样品进行分析的。
不同点:透射电子显微镜是靠电磁透镜放大成像的,而描电子显微镜成像原理以类似电视摄影显像的方式,利用细聚焦电子束在样品表面扫描时激发出来的各种物理信号来调制成像的。
另外透射电子显微镜是一种高放大倍数的光学显微镜,而扫描电子显微镜的景深远比光学显微镜大,描电子显微镜可以用来进行显微断口分析。
4. 为什么用X 衍射法可以测量材料内应力?内应力是指产生应力的各种因素不复存在时,由于形变和体积的变化不均匀而存在物体内部并自身保持平衡的应力。
X 射线衍射法通过测量弹性应变求得应力值,对理想的多晶体(晶粒细小均匀、无择优取向),在无应力状态下,不同方位的同族晶面的面间距是相等的,而受到一定的宏观应力时,不同晶粒的同族晶面的面间距随晶面方位及应力的大小发生有规律的变化。
由布拉格方程2dsin θ=n λ可知,利用X 射线衍射花样可以求出晶面间距d ,从可测量材料内应力的φ及其变化。
5. 试举一例说明热分析在材料研究中的应用。
物资在加热吸收热量和冷却时放出热量,而有转变和反应发生时,则加热时会吸收额外的热量,冷却时放出额外的热量,而产生热效应。
通过测量热效应就可以研究材料的转变和反应等。
例如用密度梯度法测量尼龙6的结晶度,再用DTA 或DSC 方法测定其熵值。
熔融热对结晶度作图为直线,然后便可以求出高聚物的结晶度。
6. 用能带论的观点解释导体、半导体和绝缘体导电行为的区别。
能带理论认为由于晶体中电子能级间的间隔小,所以能级的分布可以看成是准连续谱,或称能带,并认为金属中有离子点阵所造成的、是呈周期变化的势场存在。
在能带理论中能隙所对应的能带称禁带,电子可以共存的能级所组成的能带称允带,允带中未被电子添满的能级称为导带。
如果允带中的能级未被填满,允带之间没有禁带或允带相互重叠,在外电场的作用下,电子很容易从一个能级转到另一个能级上去而产生电流,有这种能带结构的就是导体。
允带中所有能级被电子填满时,则称为满带,若一个满带上面的能带完全是空的称为空带,在外电场的作用下电子很难跳过禁带,有这种能带结构的就是绝缘体。
半导体的能带结构与绝缘体相同,所不同的是它的禁带比较窄,电子跳过禁带不象绝缘体那末困难,而满带中的电子受热运动的影响,能被激发跳过禁带而进入上面的空带,在外电场的作用下,空带中的电子便产生电流。
因而具有这种能带结构的就是半导体。
四、论述题(每题10分,共20分)1.结构因素公式为:21212)(2sin )(2cos ⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++⎥⎦⎤⎢⎣⎡++=∑∑n j j j j n j j j j HKL LZ KY HX f LZ KY HX f F ππ (1) 请说明式中每一项参数的意义。
(2) 利用上式分析单质元素的体心立方点阵的消光规律。
(体心点阵原子坐标为 (0,0,0)和(1/2,1/2,1/2))。
(1) HKL F 为结构振幅,是一个以电子散射能力为单位的,反映单胞散射能力参量。
2HKL F 为结构因素,表征了单胞的衍射强度,反映了单胞中原子种类、原子数目及原子位置对()HKL 晶面衍射方向上衍射强度的影响。
f 为原子散射因素H 、K 、L 为单胞的基本平移矢量。
X j 、Y j 、Z j 为原子的坐标。
(2)根据题中所给条件,假设所有原子散射因素均为f ,则有:[]22222)(cos 1)222(2sin )0(2sin )222(2cos )0(2cos L K H f L K H f f L K H f f F HKL +++=⎥⎦⎤⎢⎣⎡++++⎥⎦⎤⎢⎣⎡+++=πππππa )当奇数=++L K H 时,0)11(222=-=f F HKL ,即该种晶面的散射强度为零,该晶面的衍射线不出现,发生消光现象。
b )当偶数=++L K H 时,2222411f f F HKL =)+(=,即体心点阵只有指数和为偶数的晶面可产生衍射,没有消光产生。
2.X 射线连续谱上的短波限与X 射线吸收谱上的吸收限有何不同?请简述其各自的产生机理。
在X 射线管两极间加以电压U ,并维持一定的管电流I ,可以得到X 射线强度与波长的关系曲线,在此关系曲线上,X 射线波长以一最小值λswl 向长波方向伸展,强度在λm ,处有一最大值,这种强度随波长连续变化的谱线称为连续X 射线谱。
其中λswl 称为该管电压下的短波限。
在管电压U 作用下,电子达到阳极靶材时的动能为e v ,若一个电子在与阳极靶材相碰撞时,把全部的能量给予一个光子,这就是一个光量子所可能获得的最大能量,而h νmax=e v ,此光量子的波长即为短波限λswl ,但是绝大多数到达阳极靶面的电子经过多次碰撞消耗其能量,每次碰撞所产生一个光量子,故其能量均小于短波限所对应的能量,而得到波长大于λswl 的不同波长的辐射构成连续谱。
当强度为I 0的X 射线照射到厚度为t 的试样后,由于与物质的相互作用而被吸收,物质的原子序数越大,对X 射线的吸收能力越强;对于一定的吸收体,X 射线的波长越短,穿透能力越强,表现为吸收系数的下降。
但随波长的降低,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,每种物质都有他本身确定的一系列吸收限,这种带有特征吸收的吸收系数曲线称为物质的吸收谱。
此时所对应的入射波长即为吸收限。
五、拓展题(10分)钢铁材料在大气环境中生锈是一种常见的破坏现象,通常情况下在其上面有腐蚀产物的形成,为了对钢铁材料上腐蚀产物的形成机制作出合理的解释,必须最大限度的获得与此相关的信息。