材科基课后习题集规范标准答案

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第二章答案

2-1略。

2-2(1)一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c,求该晶面的晶面指数;(2)一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c,求出该晶面的晶面指数。

答:(1)h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为(321);

(2)h:k:l=3:2:1,∴该晶面的晶面指数为(321)。

2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数:(001)与[],(111)与[],()与[111],()与[236],(257)与[],(123)与[],(102),(),(),[110],[],[]

答:

2-4定性描述晶体结构的参量有哪些?定量描述晶体结构的参量又有哪些?

答:定性:对称轴、对称中心、晶系、点阵。定量:晶胞参数。

2-5依据结合力的本质不同,晶体中的键合作用分为哪几类?其特点是什么?

答:晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。

离子键的特点是没有方向性和饱和性,结合力很大。共价键的特点是具有方向性和饱和性,结合力也很大。金属键是没有方向性和饱和性的的共价键,结合力是离子间的静电库仑力。范德华键是通过分子力而产生的键合,分子力很弱。氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键,具有饱和性。

2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种?一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙?

答:等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种,一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。

2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙?不等径球是如何进行堆积的?

答:n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。

不等径球体进行紧密堆积时,可以看成由大球按等径球体紧密堆积后,小球按其大小分别填充到其空隙中,稍大的小球填充八面体空隙,稍小的小球填充四面体空隙,形成不等径球体紧密堆积。

2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。

答:面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为:(000)、(001)(100)(101)(110)(010)(011)(111)(0)(0)(0)(1)(1)(1)。2-9计算面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。

答::面心:原子数4,配位数6,堆积密度

六方:原子数6,配位数6,堆积密度

2-10根据最紧密堆积原理,空间利用率越高,结构越稳定,金刚石结构的空间利用率很低(只有34.01%),为什么它也很稳定?

答:最紧密堆积原理是建立在质点的电子云分布呈球形对称以及无方向性的基础上的,故只适用于典型的离子晶体和金属晶体,而不能用最密堆积原理来衡量原子晶体的稳定性。另外,

金刚石的单键个数为4,即每个原子周围有4个单键(或原子),由四面体以共顶方式共价结合形成三维空间结构,所以,虽然金刚石结构的空间利用率很低(只有34.01%),但是它也很稳定。

2-11证明等径圆球六方最密堆积的空隙率为25.9%。

答:设球半径为a,则球的体积为,球的z=4,则球的总体积(晶胞),立方体晶胞体积:(2a)3=16a3,空间利用率=球所占体积/空间体积=74.1%,空隙率=1-74.1%=25.9%。

2-12金属镁原子作六方密堆积,测得它的密度为1.74g/cm3,求它的晶胞体积。

答:设晶胞的体积为V,相对原子质量为M,则晶胞体积

nm3

2-13根据半径比关系,说明下列离子与O2—配位时的配位数各是多少?已知r O2-=

0.132nm,r Si4+=0.039nm,r K+=0.131nm,r Al3+=0.057nm,r Mg2+=0.078nm。

答:对于Si4+、K+、Al3+、Mg2+来说,其依次是0.295、0.99、0.43、0.59;依据正离子配位数与正负离子半径比的关系知配位数为:Si4+4;K+8;Al3+6;Mg2+6。

2-14为什么石英不同系列变体之间的转化温度比同系列变体之间的转化温度高得多?答:石英同一系列之间的转变是位移性转变,不涉及晶体结构中键的破裂和重建,仅是键长、键角的调整、需要能量较低,且转变迅速可逆;而不同系列之间的转变属于重建性转变,都

涉及到旧键的破裂和新键的重建,因而需要较的能量,且转变速度缓慢;所以石英不同系列之间的转化温度比同系列变体之间转化的温度要高的多。

2-15有效离子半径可通过晶体结构测定算出。在下面NaCl型结构晶体中,测得MgS和MnS的晶胞参数均为a=0.520nm(在这两种结构中,阴离子是相互接触的)。若CaS(a =0.567nm)、CaO(a=0.480nm)和MgO(a=0.420nm)为一般阳离子-阴离子接触,试求这些晶体中各离子的半径。

答:MgS中a=0.502nm,阴离子相互接触,a=2r -,∴rS2-=0.177nm;CaS中a=0.567nm,阴-阳离子相互接触,a=2(r++r-),∴r Ca2+=0.107nm;CaO中a=0.408nm,a=2(r++r-),∴r O2-=0.097nm;MgO中a=0.420nm,a=2(r++r-),∴r Mg2+=0.113nm。

2-16氟化锂(LiF)为NaCl型结构,测得其密度为2.6g/cm3,根据此数据计算晶胞参数,并将此值与你从离子半径计算得到数值进行比较。

答:设晶胞的体积为V,相对原子质量为M,对于NaCl型结

构来说,其n=4,

则晶胞体积

nm3

则晶胞参数:,

根据离子半径计算:a=2(r++r-)=4.14nm∴

材基习题及答案

第三章 作业与习题的解答 一、作业: 2、纯铁的空位形成能为105 kJ/mol 。将纯铁加热到850℃后激冷至室温(20℃),假设高温下的空位能全部保留,试求过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值。(e 31.8=6.8X1013) 6、如图2-56,某晶体的滑移面上有一柏氏矢量为b 的位错环,并受到一均匀切应力τ。 (1)分析该位错环各段位错的结构类型。 (2)求各段位错线所受的力的大小及方向。 (3)在τ的作用下,该位错环将如何运动? (4)在τ的作用下,若使此位错环在晶体中稳定 不动,其最小半径应为多大? 解: (2)位错线受力方向如图,位于位错线所在平面,且于位错垂 直。 (3)右手法则(P95):(注意:大拇指向下,P90图3.8中位错 环ABCD 的箭头应是向内,即是位错环压缩)向外扩展(环扩大)。 如果上下分切应力方向转动180度,则位错环压缩。 (4) P103-104: 2sin 2d ?τd T s b = θRd s =d ; 2/sin 2 θ?d d = ∴ τ ττkGb b kGb b T R ===2 注:k 取0.5时,为P104中式3.19得出的结果。 7、在面心立方晶体中,把两个平行且同号的单位螺型位错从相距100nm 推进到3nm 时需要用多少功(已知晶体点阵常数a=0.3nm,G=7﹡1010Pa )? (31002100 32ln 22ππGb dr w r Gb ==?; 1.8X10-9J ) 8、在简单立方晶体的(100)面上有一个b=a[001]的螺位错。如果

它(a)被(001)面上b=a[010]的刃位错交割。(b)被(001)面上b=a[100]的螺位错交割,试问在这两种情形下每个位错上会形成割阶还是弯折? ((a ):见P98图3.21, NN ′在(100)面内,为扭折,刃型位错;(b)图3.22,NN ′垂直(100)面,为割阶,刃型位错) 9、一个 ]101[2- =a b 的螺位错在(111)面上运动。若在运动过程中遇 到障碍物而发生交滑移,请指出交滑移系统。 对FCC 结构:(1 1 -1)或写为(-1 -1 1) 10、面心立方晶体中,在(111)面上的单位位错]101[2-=a b ,在(111) 面上分解为两个肖克莱不全位错,请写出该位错反应,并证明所形成的扩展位错的宽度由下式给出: γπ242 b G d s ≈ 应为 γπ242a G d s ≈ (G 为切变模量,γ为层错能) (P116式3.33,两个矢量相乘的积=|b1|˙|b2|˙cos(两矢量夹角) 11、在面心立方晶体中,(111)晶面和)(- 111晶面上分别形成一个扩展位错: (111)晶面:]211[6]112[6]110[2----+→a a a =A+B )111(- 晶面:]211[6]211[6]011[2a a a +→-=C+D 两个扩展位错在各自晶面上滑动时,其领先位错相遇发生位错反应,求出新位错的柏氏矢量;用图解说明上述位错反应过程;分析新位错的组

高分子考研学校分析

高分子专业考研院校的分析 1、985院校: 比较知名高校有:浙江大学、复旦大学、上海交通大学、华南理工大学、四川大学、天津大学、大连理工大学、吉林大学、北京理工大学、西北工业大学、中国科技大学、北京航空航天大学国家纳米研究中心、中科院苏州纳米研究所、中科院北京化学研究所、长春应用化学研究所、中科院宁波材料研究所。 按照考研难易程度大致可将这些985高校分为三个等级(由于专业课难易程度不均,取分或排名高者不一定难考)综合考虑: 难度A++:复旦大学、浙江大学、中科院北京化学研究所、华南理工大学、中科院长春应化所 难度A+:北京航空航天大学、北京理工大学、上海交通大学、吉林大学、天津大学、大连理工大学 难度A:四川大学、西北工业大学、中国科技大学、中科院苏州纳米研究所、国家纳米研究中心、中科院宁波材料研究所。 实力排行: 高分子材料有机合成方向:复旦大学、中科院北京化学所、浙江大学、中国科技大学成型加工:四川大学、华南理工、大连理工大学 理论研究:中科院北京化学所、中科院长春应用研究所、吉林大学、复旦大学、中国科技大学 纳米材料:国家纳米研究中心、中科院苏州纳米研究所 生物医药:浙江大学、上海交通大学、天津大学 光电材料:华南理工大学、浙江大学、复旦大学 橡胶塑料:四川大学、华南理工大学 选择院校时需综合考虑院校地域、学校排名、就业难易、以及考研的难易程度来做最理智的选择 2、211院校 比较知名高校有:北京科技大学、华东理工大学、郑州大学、北京化工大学、东华大学、苏州大学、郑州大学、武汉理工大学、上海大学。 按照考研难易程度大致可将这些高校分为三个等级(由于专业课难易程度不均,取分或排名高者不一定难考)综合考虑: 难度A:北京科技大学、华东理工大学 难度B+:郑州大学、苏州大学、东华大学、武汉理工大学 难度B:北京化工大学、上海大学 院校排名: 合成方向:华东理工大学、苏州大学、北京化工大学 加工方向:北京化工大学、郑州大学、华东理工大学 纤维方向:东华大学 橡胶方向:北京化工大学、华东理工大学 光电材料:上海大学

武汉大学《880材料科学基础》考研真题详解

武汉大学《880材料科学基础》考研真题详解 2021年武汉大学《880材料科学基础》考研全套 目录 ?全国名校材料科学基础考研真题汇编(含部分答案) 说明:本科目考研真题不对外公布(暂时难以获得),通过分析参考教材知识点,精选了有类似考点的其他院校相关考研真题,以供参考。 2.教材教辅 ?石德珂《材料科学基础》(第2版)配套题库【名校考研真题+章节题库+模拟试题】 说明:以上为本科目参考教材配套的辅导资料。 ? 试看部分内容

名校考研真题 导论 1.试举例分析材料加工过程对材料使用性能的影响。[中南大学2007研] 答:材料加工过程对材料使用性能有重要而复杂的影响,材料也必须通过合理的工艺流程才能制备出具有实用价值的材料来。通过合理和经济的合成和加工方法,可以不断创制出许多新材料或改变和精确控制许多传统材料的成分和结构,可以进一步发掘和提高材料的性能。 材料的制备/合成和加工不仅赋予材料一定的尺寸和形状,而且是控制材料成分和结构的必要手段。如钢材可以通过退火、淬火、回火等热处理来改变它们内部的结构而达到预期的性能,冷轧硅钢片经过复杂的加工工序能使晶粒按一定取向排列而大大减少铁损。 2.任意选择一种材料,说明其可能的用途和加工过程。[中南大学2007研] 答:如Al-Mg合金。作为一种可加工、不可热处理强化的结构材料,由于具有良好的焊接性能、优良的耐蚀性能和塑性,在飞机、轻质船用结构材料、运输工业的承力零件和化工用焊接容器等方面得到了广泛的应用。 根据材料使用目的,设计合金成分,考虑烧损等情况进行配料,如A15Mg合金板材,实验室条件下可在电阻坩埚炉中750℃左

材科基实验报告

四川大学实验报告 实验一:普通光学金相显微镜的构造及使用 一、实验目的: (1)了解普通光学显微镜的构造,各主要部件及元件的效用。 (2)掌握正确的使用操作规程及维护方法。 (3)掌握一般金相显微样品的制备过程和基本方法。 (4)熟悉碳钢平衡组织的显微形貌特征及识别方法。 二、实验原理: (1)金相显微镜的主要结构与介绍: 显微镜的基本放大作用由焦距很短的物镜和焦距较大的目镜来完成的,物体位于物镜的前焦点外但很靠近焦点位置,物体经过物镜形成倒立的放大实像,这个像位于目镜的物方焦距内但很靠近焦点位置,作为目镜的物体,目镜将物镜放大的实像再放大成虚像,位于观察者的明视距离(距人眼250mm)处,供眼睛观察。 为了减少球面像差、色像差和像域弯曲等像差,金相显微镜的物镜和目镜都是由透镜组构成的复杂光学系统。显微镜的成像质量在很大程度上取决于物镜的质量,因此物镜的构造尤为复杂,根据对各种像差的校正程度不同,物镜可分为消色差物镜、复消色差物镜和平视场物镜等三大类。近年来,由于采用计算机技术,物镜的设计和制造都有了很大改进。 实际上,一方面,金相显微镜所观察的显微组织,往往几何尺寸很小,小至可与光波波长相比较,此时不能再近似地把光线看成直线传播,而要考虑衍射的影响。另一方面,显微镜中的光线总是部分相干的,因此显微镜的成像过程是个比较复杂的衍射相干过程。此外,由于衍射等因素的影响,显微镜的分辨能力和放大能力都受到一定限制,目前金相显微镜可观察的最小尺寸一般是0.2μm左右,有效放大倍数最大为1500~1600倍。 金相显微镜总的放大倍数为物镜与目镜放大倍数的乘积。放大倍数用符号“Х”表示,例如物镜放大倍数为20Х,目镜放大倍数为10Х,则显微镜的放大倍数为

浙江大学工程训练作业题集锦

第二章工程材料+热处理(16/18) ×1. 低碳钢为了达到硬而耐磨,可采用淬火热处理工艺。 2. 在碳素钢中,为提高其性能,加入一种或多种合金元素,即成为合金钢。(正确) 3. 热处理工艺中淬硬性和淬透性的含义是一样的。(错) 4. 正火比退火过冷度大(冷却速度较快),获得的组织较细,因此正火的强度和硬度比退火高。(错误) 5. 焊接后为消除焊接应力,可采用退火工艺。(正确) 6. 造成热处理变形的主要原因,是淬火冷却时工件内部产生的内应力所致。(正确) 7. 为了获得优良的淬火质量,细而长的轴类零件、薄而平的零件,应垂直淬入冷却液中。(错误) 8. 金属材料的塑性,随温度的升高而降低。(错误) 9. 淬火加高温回火的工艺称为调质处理。(正确) 10. W18Cr4V是()。A、工具钢 B、弹簧钢 C、不锈钢 D、耐热钢 11.调质的目的是()。 A、提高硬度 B、降低硬度 C、改善切削性能D、获得良好综合力学性能 12.钳工实习时做的小锤头,热处理应采用()。A、淬火+低温回火 B、正火 C、退火 D、淬火+高温回火 13.以下哪些不属于金属材料及热处理实践所需的仪器或设备 A、箱式电炉 B、邵氏硬度计 C、洛氏硬度计 D、维氏硬度计 14.铸造机床床身一般采用的材料是() A、铸钢 B、可锻铸铁C、灰铸铁 D、球墨铸铁 15.制造轴、齿轮、连杆、曲轴等机械零件,一般应选用。 A、耐磨钢 B、低碳钢C、中碳钢 D、高碳钢 16.以下硬度值标示中,哪一项的写法是正确的。 A、HBS240 B、HRA80 C、55HRC D、HV800 17.选择材料时,应考虑哪些原则()。 A、力学性能B、使用性能和工艺性能 C、化学性能 18.用碳素工具钢制造的刀具能否用于高速切削为什么 A、能,因硬度高 B、不能,因硬度低 C、能,因红硬性好 D、不能,因红硬性差 19.淬火后零件立即进行回火处理的目的是()。 A、提高硬度 B、提高强度C、降低脆性,提高韧性 第三章铸造(/20) 1. 在造型时,舂砂太松(紧),则会产生气孔。(错误) 2. 分模造型适用于最大截面不在端部的铸件。(正确) 3. 整模造型与分模造型相比,最大的特点是不会产生错箱缺陷。(正确) 4. 形状复杂的结构件可采用铸造方法来满足铸件的使用性能。(正确) 5. 大量生产中,为提高生产率,便于操作,常常用单一砂(指原砂)。(正确) 6. 错箱是指浇注期间金属溢出造成的缺陷。(错误)(合箱时上下砂箱未对准、未夹紧) 7. 零件、模样、铸件三者的尺寸与形状应该是一致的。(错误) 8. 型砂是制造砂型的主要成型材料。(正确) 9. 冒口也是将金属液引入的通道。(错误)(外浇口、直浇道、横浇道、内浇道) 10. 飞边和错箱属于铸件的表面缺陷。(错误) 11. 下列零件毛坯中,适宜采用铸造方法生产的是() A、机床主轴B、机床床身 C、机床丝杠 D、机床齿轮 12. 分型面应选择在()。 A、铸件受力面上 B、铸件加工面上C、铸件最大截面处 D、铸件的中间▲13. 为提高合金的流动性,常采用的方法是()。 A、适当提高浇注温度 B、加大出气口 C、降低出铁温度 D、延长浇注时间 14. 以下哪项不是砂型铸造的翻砂工具。() A、砂箱、舂砂锤、底板、模样、砂刀 B、冒口、浇注系统、通气针 C、起模针、砂勾、圆勺 D、水罐、筛子、铁锹、敲棒 ▲15. 型砂透气性差,主要易于产生以下()缺陷。A、气孔 B、粘砂、硬皮 C、应力、变形 D、裂纹 16. 起模前,在模样周围刷水是为了 A、提高型砂的耐火性 B、增加型砂的湿强度和可塑性 C、提高型砂的流动性 D、提高型砂的退让性 17. 铸件中的重要加工面或支撑面如机床导轨面,在造型时其位置应设置 A、朝上 B、首选朝下,次选侧面 C、侧面 D、朝下 ▲18. 当合金的浇注温度过高时,铸件易产生的缺陷是()。A、粘砂 B、溢料 C、气孔 D、砂眼 19. 金属型在浇注前,必须在型腔内喷刷涂料,它的作用主要是()。 A、防止金属型开裂 B、保护金属型的工作表面和改善铸件表面质量 C、使金属液容易注入型腔

浙江大学高分子面试

说明:本文系我自己对于高分子推免面试的一些回忆和总结,因时间久远,能回忆起来的东西很少,而且不能保证十分准确,在此提出仅供大家参考,好好看书看课件复习才是王道。学长在此预祝各位学弟学妹取得优秀面试成绩,拿到自己想要的名额。 一、考察内容 高分子化学、高分子物理、高分子材料、高分子专业英语、化学实验基础知识、高分子专业实验。 二、复习方法 高分子化学:以课本为主,重点在于对某些简单而关键问题的理解和描述(如:乳液聚合原理简述、为什么兼有高分子量和高速的特点),以文字描述解释语句为关键,公式基本不会涉及。 高分子物理:以课件为主,同样考察对于关键问题的理解,以及某些物理量的测量方法(如分子量、粘度等的测量方法)。 高分子材料:复习方法同该门课的考试复习。 高分子专业英语:重点掌握高分子方面一些常用专业词汇(如:粘度、对称性、散射法测定分子量、聚乙烯、聚氯乙烯等等)。 实验部分:要能描述化学基础实验操作的一些问题,可参考《中级化学实验》前几部分的内容;高分子物理、化学实验的操作和思考题应复习。 三、面试考察特点及应对方法 总体考察特点:兼有基础知识问题和灵活发散问题,一般以问基础问题开始,若能答上来则逐步深入、发散。应从容应对,因为提问难度是梯度增加的。 高分子化学、高分子物理、高分子材料等专业课知识考察,侧重于基础而重要的问题,不同人很可能会被问到相同的题目,注意询问他人被问的问题并做好应对。 专业英语:一小段高分子英文文献或高分子相关英文描述,要求先朗读一遍,然后作翻译,最后用英文回答一个与该短文相关的问题。该短文必定会有几个自己不认识的生词,不必紧张,翻译时跳过或猜测一个意思。 实验:实验考查的范围很宽,有时会问专业课的知识,有时会问化学实验基础操作问题,有时为高分子专业实验问题。自己应清楚几种聚合方法(本体、溶液、悬浮、乳液)的原理和特点、几种测分子量的方法和特点等,同时应注意一些实验室基本规范操作问题(如气体钢瓶减压阀的开关等)。 四、自己和其他学长学姐的考题回忆 专业知识: 高分子互穿网络有哪些类型 测定高分子分子量的方法有哪些,哪些是绝对法,哪些是相对法 既然GPC测定方便高效准确,为何还保留着黏度法这种测定方法 旋转粘度计有哪几种 专业英语: 一篇有关高分子链结构的对称性与其性质的关系相关的短文,出现了symmetry这个词;用英语回答:除了对称性外,还有哪些因素影响高分子材料的结晶性

材料科学基础试题

第一章原子排列 本章需掌握的内容: 材料的结合方式:共价键,离子键,金属键,范德瓦尔键,氢键;各种结合键的比较及工程材料结合键的特性; 晶体学基础:晶体的概念,晶体特性(晶体的棱角,均匀性,各向异性,对称性),晶体的应用 空间点阵:等同点,空间点阵,点阵平移矢量,初基胞,复杂晶胞,点阵参数。 晶系与布拉菲点阵:种晶系,14种布拉菲点阵的特点; 晶面、晶向指数:晶面指数的确定及晶面族,晶向指数的确定及晶向族,晶带及晶带定律六方晶系的四轴座标系的晶面、晶向指数确定。 典型纯金属的晶体结构:三种典型的金属晶体结构:fcc、bcc、hcp; 晶胞中原子数、原子半径,配位数与致密度,晶面间距、晶向夹角 晶体中原子堆垛方式,晶体结构中间隙。 了解其它金属的晶体结构:亚金属的晶体结构,镧系金属的晶体结构,同素异构性 了解其它类型的晶体结构:离子键晶体结构:MgO陶瓷及NaCl,共价键晶体结构:SiC陶瓷,As、Sb 非晶态结构:非晶体与晶体的区别,非晶态结构 分子相结构 1. 填空 1. fcc结构的密排方向是_______,密排面是______,密排面的堆垛顺序是_______致密度为___________配位数是________________晶胞中原子数为___________,把原子视为刚性球时,原子的半径是____________;bcc结构的密排方向是_______,密排面是_____________致密度为___________配位数是________________ 晶胞中原子数为___________,原子的半径是____________;hcp结构的密排方向是_______,密排面是______,密排面的堆垛顺序是_______,致密度为___________配位数是________________,晶胞中原子数为 ___________,原子的半径是____________。 2. bcc点阵晶面指数h+k+l=奇数时,其晶面间距公式是________________。 3. Al的点阵常数为0.4049nm,其结构原子体积是________________。 4. 在体心立方晶胞中,体心原子的坐标是_________________。 5. 在fcc晶胞中,八面体间隙中心的坐标是____________。 6. 空间点阵只可能有___________种,铝晶体属于_____________点阵。Al的晶体结构是__________________, -Fe的晶体结构是____________。Cu的晶体结构是_______________, 7点阵常数是指__________________________________________。 8图1是fcc结构的(-1,1,0 )面,其中AB和AC的晶向指数是__________,CD的晶向指数分别 是___________,AC所在晶面指数是--------------------。

材科基作业题

石墨是由二维石墨层一片片沿其法线方向以ABABAB …方式重叠而成,片层间距相等,且为l 0=0.336nm 。每层碳原子构成正六角形网状结构,片层投影如下图所示(注:实心点代表A 层原子,空心点代表B 层原子)。碳原子与碳原子的最近距离a =0.142nm 。 (1) 画出石墨片层(二维)的Brivais 空间点阵,并确定其点阵矢量; (2) 确定石墨晶体的Brivais 点阵类型及点阵常数大小。 (3) 比较石墨片层的晶胞与原胞的异同。 解:(1)石墨片层的Bravais 空间点阵如下图红虚线所示,其中a 1和a 2为点阵矢量。如两原子间距离为a ,则点阵矢量可表示为(i,j 为单位矢量): 10 22cos3033sin 6022a a j j a ai a j ai j ===+= (2)若考虑对称性,则石墨为六方晶胞,其点阵常数大小为: 00.1420.246a nm === 00220.3360.672c l nm ==?= 0090,120αβγ=== (3)石墨片层的晶胞(黄色)与原胞(浅兰色)分别如下图所示。 j i

3. 推导出正六变形点阵的倒易点阵矢量,并确定其倒易点阵的空间点阵类型。 解:设正六边形的变长为a ,建立如图所示的直角坐标系,正六边形的原胞矢量可以写为: 122a a i j a ai =+= (1) 其点阵常数间的关系为设其倒易点阵矢量为: 111222b x i y j b x i y j =+=+ 则由公式:1122211211 0a b a b a b a b ?=?=?=?= 可得: 1211b j b j a a =+=+ (2) 将(1)式和(2)式进行比较,可知两组点阵矢量具有完全相同的形式,由(2)矢量所构成的倒易点阵仍是正六边形。 注:原胞矢量的写法不唯一。 1. 有一工件需要使用到1000℃以上, (1)采用铁合金材料可能会出现什么问题? (2)试计算由于铁晶型转变所造成的体积变化。 (3)假设单轴应变为体积应变的1/3,铁的弹模量为210GPa,试计算所产生的应力大小。 (已知:BCC 铁的晶格常数为0.2863nm ,FCC 铁晶格常数为0.3591nm ) 111222111222)1022)02)02 0)12 a i j x i y j x a x i j x i y j a a y i x i y j y a i x i y j ?+=?=?????=+=????????=+=????=??+=?? (+)((+)(()(() (i

材料科学基础实验指导书

《材料科学基础》实验指导书 (试用) 院系: 班级: 姓名: 学号: 大连理工大学 年月日

实验目录 实验一金相显微镜的使用及金相试样制备方法(2学时)实验二金属材料的硬度(2学时)实验三 Sn-Pb二元平衡相图测试(2学时)实验四金相定量分析方法(2学时)实验五 Fe-C合金平衡组织观察(2学时)实验六材料弹性及塑性变形测定(2学时)实验七碳钢试样的制备及测试综合性实验(4学时)实验八金属塑性变形及回复再结晶设计性实验(6学时)实验九金属凝固组织及缺陷的观察(2学时)

实验一金相显微镜的使用及金相试样制备方法 一、实验目的 1)了解光学显微镜的原理及构造,熟悉其零件的作用。 2)学会正确操作和使用金相显微镜。 3)掌握金相试样的制备过程和基本方法。 二、实验设备与材料 实验设备:x-1型台式光学显微镜,磨样机、抛光机、砂轮机 实验材料:碳钢标准样品 三、实验内容 1.通过本次实验使学生了解光学显微镜并熟悉光学显微镜的构造和使用方法; 2.要求每个学生会实际操作光学显微镜,观察金相样品并测定其放大倍数。 3.演示并初步认识金相试样的制备过程及方法 四、实验报告撰写 撰写实验报告格式要求: 一、实验名称 二、实验目的 三、实验内容 包括:1. 光学显微镜的构造及其零部件的作用 2. 使用光学显微镜观察标准样品的收获 3. 概述金相试样制备过程及方法 四、个人体会与建议

实验二金属材料的硬度 一.实验目的 1.了解布氏、洛氏、维氏硬度的测试原理。 2.初步掌握各种硬度计的操作方法和使用注意事项。 二.实验设备和样品 1.布氏、洛氏、维氏硬度计 2.铁碳合金试样 三.实验内容和步骤 1.通过老师讲解,熟悉布氏和洛氏硬度计的原理、构造及正确的操作方法。 2.演示测定维氏硬度值,演示测定布氏和洛氏硬度值, 注:每个样品测量压痕数,由指导老师根据学生人数确定,保证每位学生可以操作硬度计1-2次。因为实验条件限制,所以不需要严格按照多次测量取平均值的要求进行实验。 四.实验报告内容 1.简述实验目的和步骤。 2.简要叙述布氏、洛氏、维氏硬度计的测量原理和特点。 3.写出测量步骤,附上实验结果。 4.总结各种硬度计的使用注意事项和使用体会。

浙江大学高分子科学与工程学(系)第十一期SRTP结题汇总

浙江大学高分子科学与工程学 (系)第十一期SRTP结题汇总表 1.学生参加SRTP总评成绩按优秀、良好、中等、合格、不合格等级评定。 2.成果形式:按论文(设计)、产品(开发)、专利(推广)、研究报告、调研报告等类别。 3.由学院(系)本科教学管理填写,并存档。

浙江大学高分子科学与工程学 (系)第十一期SRTP结题汇总表 1.学生参加SRTP总评成绩按优秀、良好、中等、合格、不合格等级评定。 2.成果形式:按论文(设计)、产品(开发)、专利(推广)、研究报告、调研报告等类别。 3.由学院(系)本科教学管理填写,并存档。

浙江大学高分子科学与工程学 (系)第十一期SRTP结题汇总表 2.成果形式:按论文(设计)、产品(开发)、专利(推广)、研究报告、调研报告等类别。 3.由学院(系)本科教学管理填写,并存档。

浙江大学高分子科学与工程学 (系)第十一期SRTP结题汇总表 1.学生参加SRTP总评成绩按优秀、良好、中等、合格、不合格等级评定。 2.成果形式:按论文(设计)、产品(开发)、专利(推广)、研究报告、调研报告等类别。 3.由学院(系)本科教学管理填写,并存档。

浙江大学高分子科学与工程学 (系)第十一期SRTP成果发表登记汇总表 1.此表作为每期SRTP成果已在公开杂志发表登记,请学院(系)本科教学管理科负责收集汇总填写,并复印论文全文、封面和目录一份,及时上报学业指导中心,学院(系)组织正式发表 优秀成果(论文)汇编。 2.立项负责人(教师或学生)作为第一作者和项目组成员(学生或教师),分别填在教师或学生栏目。 3.备注栏应写明论文发表的级别(如SCI、核心、一级、二级等)。

06材料科学基础试卷A(答案)

装 订 线 装 订 线 内 不 要 答 题 学 号 姓 名 班 级 东 北 大 学 秦 皇 岛 分 校 课程名称: 材料科学基础 试卷: A 考试形式: 闭卷 授课专业: 材料科学与工程 考试日期: 2008年12月31日 试卷:共 4 页 一、填空题:(每空1分,共20分) 1、三元凝聚系统中最大相数是 4 。 2、某一氮气和氧气的混合物系统,其独立组元数是 2 ,相数是 1 。 3、下图为晶核的半径r 与△G 间的关系,现有不同温度的三条曲线,请指出哪条温度最高? T 1 。哪条温度最低? T 3 。 4、在单元系的p (压强)-T (温度)相图内,当高温相向低温相转变时体积 收缩,则根据克拉珀龙方程,相界线的斜率为 正 (填正、负或大 于零、小于零)。 5、测定某种晶体凝固时生长速度(υg )与液固相界面前端动态过冷度(△T K )的关系为υg 正比于△T K 2,则该晶体的长大属于 借螺型位错长大 方式。 6、一般金属在非均匀形核时,所需的过冷度是其结晶温度Tm 的0.02 倍。 7、高分子从熔体冷却结晶时,通常形成 球晶 。高分子的熔点随其晶 片厚度的增加而 增加 。 8、二元包晶合金中,有α相和β相两相,α相是初生相,其包晶转变式为βα→+L 9、调幅分解是经过 组元的上坡扩散 方式形成。 10、有效分配系数K e 表示液相的混合程度,其值范围是 K 0

胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套模拟试题及详解(二)【圣才出品】

胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套模拟试题及详解(二) 一、填空题(每题3分,共9分) 1.体心立方金属的滑移系是由_________滑移面和_________滑移方向组成的。 <> {110}111 【答案】; 2.根据晶体缺陷的几何特征,可将它们分为_________、_________、_________三类。 【答案】点缺陷;线缺陷;面缺陷 3.莱氏体是_________与_________的机械混合物。 【答案】奥氏体;渗碳体 二、名词解释(每题4分,共12分) 1.再结晶 答:冷变形后的金属加热到一定温度之后,在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒,而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状况,这个过程称之为再结晶。 2.割阶 答:在位错的滑移运动过程中,若曲折线段垂至于位错的滑移面时,称之为割阶。 3.柯肯达尔效应 答:由于两种原子的扩散速率不同,导致了一种原子扩散出去的通量不等于另一种原子扩散进入的通量,进而导致标志面(Mo丝)移动的现象称之为柯肯达尔效应。 三、简答题(每题6分,共48分) 1.原子的结合键有哪几种?各有什么特点? 答:原子的结合键有:

(1)离子键。其特点是:正负离子相互吸引;键合很强,无饱和性,无方向性;熔 点、硬度高,固态不导电,导热性差。(2)共价键。其特点是:相邻原子通过共用电子对结合;键合强,有饱和性,有方向性;熔点、硬度高,不导电,导热性有好有差。 (3)金属键。其特点是:金属正离子与自由电子相互吸引;键合较强,无饱和性,无方向性;熔点、硬度有高有低,导热导电性好。 (4)分子键。其特点是:分子或分子团显弱电性,相互吸引;键合很弱,无方向性;熔点、硬度低,不导电,导热性差。 (5)氢键。其特点是:类似分子键,但氢原子起关键作用;键合弱,有方向性;熔点、硬度低,不导电,导热性好。 2.简述柏氏矢量的物理意义与应用。答:(1)柏氏矢量的物理意义:①表征位错线的性质。据与位错线的取向关系可b v b v 确定位错线性质;②表征了总畸变的积累。围绕一根位错线的柏氏回路任意扩大或移动,b v 回路中包含的点阵畸变量的总累和不变,因而由这种畸变总量所确定的柏氏矢量也不改变;③表征了位错强度。同一晶体中大的位错具有严重的点阵畸变,能量高且不稳定。位b v b v 错的许多性质,如位错的能量,应力场,位错受力等,都与有关。 b v (2)柏氏矢量的应用:柏氏矢量可表示位错性质和取向,即晶体滑移方向。柏氏矢量越大,位错周围晶体畸变越严重。 3.一根多晶Zn ()棒和一根多晶镁()棒受压缩变形,分析二/ 1.86c a =/ 1.62c a =者的变形特征,比较二者的塑性。(提示:从分析滑移和孪生入手) 答:多晶体压缩滑移转动,(0001)转向压缩面,产生织构。继续压缩,滑移越来越难。 对于Zn :由于c /a =1.86,位于锐角区,宏观压力方向与微观孪生变形相适应,故可发生孪生。孪生之后改变位向可继续滑移,反复进行,故表现出较好的塑性。 对于Mg :由于c /a =1.62,压力轴位于钝角区,宏观压力方向与微观孪生变形相反,故不可发生孪生。因此表现出较差的塑性。 4.根据凝固理论,简述细化晶粒的基本途径。 答:由凝固理论可知,结晶时单位体积中的晶粒数目Z 取决于形核率N 和晶体长大速率V g 两个因素,即ZN /V 。基本途径: (1)增加过冷度T 。T 增加,ZV g 都随之增加,但是N 的增长率大于V 的增长率。 因而N /V 的值增加,即Z 增多。(2)加入形核剂。加入形核剂后,可以促使过冷液体发生非均匀形核。即不但使非均匀形核所需的基底增多,而且使临界晶核半径减小,这都使晶核数目增加,从而细化晶粒。

《材料科学基础》-实验报告###

实验报告 实验课程:材料科学基础 学生姓名: 学号: 专业班级: 年月日

实验一浇注和凝固条件对铸锭组织的影响 一、实验目的 1. 研究金属注定的正常组织。 2. 讨论浇注和凝固条件对铸锭组织的影响。 3. 初步掌握宏观分析方法。 二、实验内容说明 金属铸锭(件)的组织一般分为三个区域:最外层的细等轴晶区,中间的柱状晶区和心部的粗等轴晶区。最外层的细等轴晶区由于厚度太薄,对铸锭(件)的性能影响不大;铸锭中间柱状晶区和心部的粗等轴晶区在生产上有较重要的意义,因此认为地控制和改变这两个区域的相对厚度,使之有利于实际产品,有很大意义。 铸锭的组织(晶区的数目、相对厚度、晶粒形状的大小等)除与金属材料的性质有关外,还受浇注和凝固条件的影响。因此当给定某种金属材料时,可借变更铸锭的浇注凝固条件来改变三晶区的大小和晶粒的粗细,从而获得不同的性能。 本实验是通过对不同的锭模材料、模壁厚度、模壁温度、浇注温度及用变质处理和振动等方法浇注成的铝锭的宏观组织的观察,对铸锭的组织形成和影响因素进行初步的探讨,并对金属研究中经常要采用的宏观分析方法进行一次初步的实践。 本实验用以观察的铸锭样品浇注和凝固条件如后表: 三、实验步骤 1. 教师介绍金属宏观分析方法,讲解各样品浇注和凝固条件。 2. 学员轮流观察各种样品,结合已知的浇注和凝固条件分析各样品宏观组织的形成过程。 3. 描述所观察到的各样品的宏观组织。 四、实验报告要求 1. 叙述浇注正常组织的形成过程。 2. 逐一描绘各试样的宏观组织图,分析浇注和凝固条件对铸锭(件)组织的影响。 五、思考题 1. 简述宏观组织的特点及分析方法。

(完整word版)材科基试卷 (1)

华中科技大学 材料科学与工程学院试卷(A) (闭卷) 考试科目:材料科学基础 班级:材料1101,1102,1103 考试日期:2013年11月26日 姓名:班级:学号: 评分

一、单项选择题(每题2分,共20分) 1.实际金属结晶时,通过控制形核率N和长大速率G的比值来控制晶粒大小,在下列情况下获得粗大晶粒( B ) (A)N/G很大(B)N/G很小(C)N和G接近(D)不确定 2.材料中能发生扩散的根本原因是(C ) (A)温度的变化(B)存在浓度梯度(C)存在化学势梯度(D)压力的变化 3.马氏体相变属于( A )。 (A)无扩散型相变。(B)扩散型相变。 (C)非共格相变。(D)扩散与非扩散混合型相变。 4.在SiO2七种晶型转变中,存在两种转变方式:一种为位移型转变,另一种为重构转变,位移转变需要的激活能( B )重构转变的激活能。 (A)大于(B)小于(C)等于(D)视具体情况而定 5.对于铁碳合金而言,铸铁和碳钢的区别在于有无(C ) (A)渗碳体(B)铁素体(C)莱氏体(D)珠光体 6.某金属凝固时的形核功为△G*,其临界形核表面能为σ。假设晶核为球形,则△G*和σ的关系为( A ) (A)σ=3△G * (B)σ=1/3△G* (C)σ=△G * (D)σ=2△G* 7.下列材料中属于良好的绝缘体是:( C ) (A)金属(B)单晶硅(C)绝大多数陶瓷(D)石墨

8.根据三元相图的垂直截面图,可以( B ) (A )分析相成分变化规律 (B )分析材料的平衡凝固过程 (C )用杠杠定律计算各相的相对含量 (D )得到三元系投影图 9.当压力不变时,根据相律:( C ) (A )单元系中两相平衡反应可以在某个温度区间内进行 (B )二元系中三相平衡反应可以在某个温度区间内进行 (C )三元系中三相平衡反应可以在某个温度区间内进行 (D )三元系中四相平衡反应可以在某个温度区间内进行 10.运用区域熔炼方法可以( D )。 (A ) 使材料成分更均匀。 (B )可以消除晶体中的微观缺陷。 (C )可以消除晶体中的宏缺陷。 (D )可以提高金属的纯度。 二、液/固相变时,画出自由能变化△G 与晶胚r 之间的关系图,从能量的角度简述 晶体的形核过程。单组元液相和合金熔体在凝固时均可能形成树枝晶,它们的结晶过程有何不同。(10分) 在一定的过冷度下,液体中若出现一固态的晶体,该区域的能量将发生变化,一方面一定体积的液体转变为固体,体积自由能会下降,形成晶体形核的驱动力。另一方面增加了液-固相界面,增加了表面自由能,形成晶体形核的阻力。因此总的吉布斯自由能变化量为: 单组元液相在负的温度梯度下形成枝晶,而合金熔体 由于存在成分过冷现象,无论正温度梯度还是负的温度 梯度均可能形成枝晶。 3 2443 V G r G r ππσ?=?+

高分子材料与工程专业排名一览表

一、工科:偏合成的:浙江大学(国内高分子鼻祖,尤其在合成方面)、华东理工、北京化工大学、清华大学;偏加工和应用的:四川大学、华南理工、东华大学(原中国纺织大学)、上海交通大学 理科:偏合成的:北京大学(好像北大遥遥领先,其他象南开、南京大学明显差一些);偏性能形态研究的:南京大学、复旦大学、北京大学 5-10年这个行业发展都会不错。 二、高分子材料与工程就业前景分析高分子材料与工程专业排名一览表 【北京市】清华大学、北京理工大学、北京航空航天大学、北京化工大学、北京服装学院、北京石油化工学院、北京工商大学 【天津市】天津大学、天津科技大学 【河北省】河北工业大学、河北科技大学、河北大学、燕山大学 【山西省】太原理工大学、华北工学院 【辽宁省】大连轻工业学院、沈阳化工学院、大连理工大学、大连轻工业学院、沈阳工业大学、沈阳工业学院 【吉林省】吉林大学、长春工业大学、吉林建筑工程学院 【黑龙江省】哈尔滨工业大学、哈尔滨理工大学、齐齐哈尔大学、东北林业大学 【上海市】复旦大学、华东理工大学、东华大学、上海大学 【江苏省】江苏大学、南京理工大学、江南大学、扬州大学、南京工业大学、江苏工业学院、江苏大学、南京林业大学、华东船舶工业学院 【浙江省】浙江大学、浙江工业大学 【安徽省】中国科学技术大学、合肥工业大学、安徽大学、安徽建筑工业学院、安徽工业大学、安徽理工大学 【福建省】福建师范大学 【江西省】南昌大学、华东交通大学 【山东省】山东大学、青岛大学、青岛科技大学、济南大学、烟台大学六 【河南省】郑州大学、河南科技大学、郑州轻工业学院 【湖北省】湖北大学、武汉理工大学、湖北工学院、武汉化工学院、武汉科技学院、湖北科技大学

材料科学基础实验课程教学大纲(实验课程类)

材料科学基础实验课程教学大纲(实验课程类) 课程名称:材料科学基础实验 英文名称:Material Science Foundation Experiments 课程编号:1200303 面向专业:材料类各专业(金属材料、土木工程材料、电子信息材料、先进材料及成形) 学时学分:3周3学分 本大纲主撰人:王仕勤、庞超明(Tel:52090661,E—mail: wsqwyd@https://www.360docs.net/doc/1211822126.html,) 一、课程作用和具体目标 本实验课程面向全院材料类各专业(包括金属材料、土木工程材料、电子信息材料、先进材料及成形)学生开设,着重加强与“材料科学基础”课程相关的基本知识、基本理论、基本方法的学习和训练,它是“材料科学基础”课程中的重要环节。通过实验使学生进一步掌握材料晶体学基础理论;掌握相图的基本构成和应用;了解晶体缺陷对形变行为的作用;初步掌握材料实验的主要方法和操作技术,并能对测试结果进行综合评定。从而初步掌握材料研究的基本手段与方法,包括宏观分析方法与微观分析方法。使学生在实验技能和动手能力方面得到系统的训练,以培养从事科研活动严谨的工作作风,培养学生理论联系实际、分析问题和解决问题的能力,提高学生的科研动手能力,为后续课程教学和实验教学打下坚实的基础。

三、教学管理模式与注意事项 1、学生必须完成全部“必做实验”。在此基础上,可根据自己的兴趣爱好、能力强弱和 时间多少,进行“选做实验”。 2、学生在实验前必须认真预习实验指导书等相关内容。教师在实验前作必要的讲解和辅 导。 3、学生应严格遵守实验室规章制度和安全规范,确保安全。 四、设备及器材配置 1、制样设备:砂轮机、切割机、镶嵌机、水磨机、抛光机、电解抛光仪等。 2、加热、温控及加工设备:热处理炉、坩埚电炉、烘箱、温度控制仪、离心机、小型轧 机、大型轧机等。 3、分析测试设备:拉伸机、抗折试验机、抗压试验机、硬度计、体视显微镜、金相显微 镜、荧光显微镜、反光显微镜、偏光显微镜、混凝土气孔分析显微镜。放大机、数码相机、计算机、打印机、分析天平、酸碱滴定管、U型管界面移动电泳仪、离心分离机、李氏瓶、稠度仪、试模、勃氏比表面仪、套筛、沥青延度仪、沥青软化点仪、不透水仪、沥青针入度计、直流稳压电源、水泥水化热测定仪等。 4、各种耗材若干 五、考核与成绩评定 1、采用实验出勤情况、实验报告完成情况以及笔试考试情况综合考核。 2、成绩评定采用优秀、良好、中等、及格、不及格五档评定。(相应于百分制为:大于 等于90、80~89、70~79、60~69、小于60)。出勤情况占10%,实验报告占40%,笔试成绩占50%。 六、教材与参考资料 1、王仕勤、庞超明等材料科学基础实验. 南京:东南大学讲义,2006.6 2、秦鸿根编建筑材料试验指导书. 南京:东南大学讲义,2003.10 3、伍洪标主编无机非金属材料试验. 化学工业出版社,2002.6 4、硅酸盐物理化学实验指导书,南京:东南大学讲义

浙大材料科学基础课后习题与解答

浙江大学材料科学与基础 习题与解答 第一章晶体结构 一、分别确定具有下述晶胞参数关系的晶胞可能属于哪些晶系: 1、; 2、a b c; 3、b c; 4、; 5、 解答:1、(正交、四方、立方)2、(三斜、单斜、正交)3、(三斜、单斜、正交、四方)4、(三斜、单斜、菱方)5、(正交、六方、四方、 立方) 二、设图1-11是立方晶系,试标出AF方向的晶向指数,并写出该晶向所属晶 向族中其它所有晶向指数。 解答:[11],<111>=[111]、[11]、[11]、[1]、[11]、[1]、[1]、[] 三、一个正交晶系晶胞,在X、Y、Z三个晶轴上分别截a/2、4b和2c/3,连 接这三个截点作一个平面,试确定该平面的晶面指数;写出该晶胞包含 (111)晶面的晶面族中所有其它晶面。 解答:(816) 1

四、分别确定立方晶系和正交晶系中{110}晶面族中的所有晶面。与立方晶系 {110}晶面族对比,正交晶系不属于{110}晶面族而立方晶系中却包含在 {110}晶面族中的那些面,在正交晶系中分另属于什么晶族,请分类确定。 解答:立方:{110}=(110)+ (101)+(011)+(10)+ (01)+ (10)+(01)+ (10)+ (01)+ (0)+ (0)+(0);正交:{110}=(110)+ (10)+ (10)+ (0);{101}=(101)+ (10)+(01)+ (0);{011}=(011)+ (01)+(01)+ (0) 五、在六方晶系中,有如右图中画出的一个晶面,试标定它的晶面指数。 解答:(20) 六、设两个晶面(152)和(034)是属于六方晶系的正交坐标表述,试给出在 描述六方晶胞中常用的四轴坐标下这两个晶面的晶面指数。若现在有两个晶面(23)、(22),试确定这两个晶面在正交坐标下的晶面指数。 解答:(152),(034),(23),(22) 2

材料科学基础实验指导书

材工《材料科学基础》实验指导书湖北工业大学材料科学与工程学院 2013.3

实验1 淬冷法研究相平衡 目的意义 在实际生产过程中,材料的烧成温度范围、升降温制度,材料的热处理等工艺参数的确定经常要用到专业相图。相图的制作是一项十分严谨且非常耗时的工作。淬冷法是静态条件下研究系统状态图(相图)最常用且最准确的方法之一。掌握该方法对材料工艺过程的管理及新材料的开发非常有用。 本实验的目的: 1.从热力学角度建立系统状态(物系中相的数目,相的组成及相的含量)和热力学条件(温度,压力,时间等)以及动力学条件(冷却速率等)之间的关系。 2.掌握静态法研究相平衡的实验方法之一──淬冷法研究相平衡的实验方法及其优缺点。 3.掌握浸油试片的制作方法及显微镜的使用,验证Na2O —SiO2系统相图。 基本原理 从热力学角度来看,任何物系都有其稳定存在的热力学条件,当外界条件发生变化时,物系的状态也随之发生变化。这种变化能否发生以及能否达到对应条件下的平衡结构状态,取决于物系的结构调整速率和加热或冷却速率以及保温时间的长短。 淬冷法的主要原理是将选定的不同组成的试样长时间地在一系列预定的温度下加热保温,使它们达到对应温度下的平衡结构状态,然后迅速冷却试样,由于相变来不及进行,冷却后的试样保持了高温下的平衡结构状态。用显微镜或X-射线物相分析,就可以确定物系相的数目、组成及含量随淬冷温度而改变的关系。将测试结果记入相图中相应点的位置,就可绘制出相图。 由于绝大多数硅酸盐熔融物粘度高,结晶慢,系统很难达到平衡。采用动态方法误差较大,因此,常采用淬冷法来研究高粘度系统的相平衡。 淬冷法是用同一组成的试样在不同温度下进行试验。样品的均匀性对试验结果的准确性影响较大。将试样装入铂金装料斗中,在淬火炉内保持恒定的温度,当达到平衡后把试样以尽可能快的速度投入低温液体中(水浴,油浴或汞浴),以保持高温时的平衡结构状态,再在室温下用显微镜进行观察。若淬冷样品中全为各向同性的玻璃相,则可以断定物系原来所处的温度(T1)在液相线以上。若在温度(T2)时,淬冷样品中既有玻璃相又有晶相,则液相线温度就处于T1和T2之间。若淬冷样品全为晶相,则物系原来所处的温度(T3)在固相线以下。改变温度与组成,就可以准确地作出相图。 淬冷法测定相变温度的准确度相当高,但必须经过一系列的试验,先由温度间隔范围较宽作起,然后逐渐缩小温度间隔,从而得到精确的结果。除了同一组成的物质在不同温度下的试验外,还要以不同组成的物质在不同温度下反复进行试验,因此,测试工作量相当大。实验器材 1.相平衡测试仪 实验设备包括高温炉、温度控制器、铂装料斗及其熔断装置等,如图1-1所示。 熔断装置为把铂装料斗挂在一细铜丝上,铜丝接在连着电插头的个两铁钩之间,欲淬冷时,将电插头接触电源,使发生短路的铜丝熔断,样品掉入水浴中淬冷。 2.偏光显微镜一套,如图1-2所示。

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