材料导论 (6)

材料导论 (6)
材料导论 (6)

Module 2 Crystal Systems

There are seven fundamentally different kinds of unit cells. They differ in the lengths of the edges and the angles between them. We call them seven crystal systems. The names of the seven crystal systems are listed here. They are Cubic, Tetragonal, Orthorhombic, Trigonal, Hexagonal, Monoclinic, and Triclinic.

The lattice parameters of these seven crystal systems are shown in this picture. We will learn three of them: Cubic, Tetragonal and Hexagonal, in a few minutes.

译文:

晶胞一共有七种不同的基本类型。这些晶胞因边的长度和两边之间的夹角不同而不同。我们称其为七种晶系。七种晶系的名字如下所示:立方、四方、斜方、三方、六方、单斜和三斜。

七种晶系的晶格常数如图所示,我们会在下面学习其中的三个:立方、四方和六方

By combining the 7 crystal systems and the 4 lattice types, we get fourteen Bravais lattices. As shown here, the four lattice types are: Primitive (sometimes called simple, represented by letter P), means lattice points on the cell corners only; Body-centered (B or I): refers to one additional point at the center of the cell; Face-centered (F): refers to one additional point at the center of each of the faces of the cell; Side-centered (C): refers to one additional point at the center of each face of one pair of parallel faces of the cell.

译文:

7种晶系和4种点阵类型相组合,我们可以得到14种布拉维点阵。四种点阵类型是:简单(P)即阵点只位于晶胞顶点;体心(字母B或I)即除八个顶点外,体心上还有一个阵点;面心(F)即除八个顶点外,每个面心上还有一个阵点;底心(C)即除八个顶点外,两个相对的面心上有阵点。有缘学习更多驾卫星ygd3076

The fourteen Bravais lattices are illustrated here. There are three Cubic Bravais lattices, two Tetragonal Bravais lattices, four Orthorhombic Bravais lattices, one Hexagonal Bravais lattice, one Trigonal Bravais lattice, two Monoclinic Bravais lattices, and one Triclinic Bravais lattice. Next, we will study six of them.

译文:

14种布拉维点阵如图所示:立方晶系有三种布拉维点阵,四方晶系有两种布拉维点阵,

斜方晶系有四种,六方晶系有一种,三方晶系有一种,单斜晶系有两种,三斜晶系有一种。接下来我们将学习其中的六个。

In the cubic unit cells, all sides have the same length and all angles are 90°. If the cubic unit cell consists of eight component atoms, molecules, or ions located at the corners of the cube, then it is called simple cubic (SC). If the unit cell also contains an identical component in the center of the cube, then it is body-centered cubic (BCC). If there are components in the center of each face in addition to those at the corners of the cube, then the unit cell is face-centered cubic (FCC). In FCC structure, the atoms can pack closer together than they are in the BCC structure. The closer the atoms come to each other, the less energy they have and the more stable is their structure.

Metallic iron and chromium have BCC structure. And aluminum, copper, silver and gold all have FCC structure.

译文:

在立方晶胞中,所有边长相等,所有轴间夹角都是90°,如果立方晶胞中原子、分子或离子都位于8个顶点位置,则称其为简单立方(SC)。如果晶胞中除顶点原子外,还有一个位于立方中心,则称其为体心立方(BCC)。如果立方晶胞中除了顶点原子外,每个面心上还有一个原子则称其为面心立方(FCC)。在面心立方结构中,原子排列比体心立方更加紧凑。原子排列越紧凑,体系能量越低,晶体结构越稳定。

铁和铬是体心立方结构,铝、铜、银和金都是面心立方结构。

Tetragonal unit cells result from stretching a cubic unit cell along one of its edge.In a tetragonal unit cell, all angles are 90°, but length c is different from a and b (a=b≠c). There are two tetragonal Bravais lattices: the simple tetragonal and the body-centered tetragonal. Examples of Tetragonal unit cells are Tin, Zircon and Wulfenite.

译文:

四方晶胞是由立方晶胞沿着一个边拉伸得到的。在四方晶胞中,所有的轴间夹角都是90°,但是边c的长度与边a和边b不同(a=b≠c)。四方晶系有两种布拉维点阵:简单四方和体心四方。四方晶胞的物质有锡、氧化锆和钼铅矿石。

A hexagonal unit cell has two equal axes a = b; height c, is different from a and b (a=b ≠ c); two equal angles (α and βboth are 90o), and γ is 120o. The Hexagonal Close-Packed (HCP) is another common close packed structure. In HCP structure, the top and bottom faces of the

unit cell have six atoms, these six atoms form regular hexagons and surround a single atom in the center. Between the top and bottom planes is another plane containing three additional atoms.

Examples of HCP metals are Zinc, Magnesium, Titanium and Zirconium.

译文:

六方晶胞有两个相等的边,a = b,高c不等于a和b(a=b ≠ c),有两个相等的轴间夹角(α和β都是90°),γ角是120°。密排六方(HCP)是另一种常见的密排结构。在密排六方中,晶胞顶面和底面各有6个原子,这6个原子组成六边形。顶面和底面六边形的中心各有一个原子。在顶面和底面之间还有三个共面原子。

密排六方的金属有锌、镁、钛和锆。

Typical lattices of most metals are BCC, FCC, or HCP. Three typical crystal structures for most of the common ceramics are simple cubic, FCC or HCP.

译文:

典型的金属晶体结构有体心立方、面心立方或者密排六方。典型的陶瓷晶体结构有简单立方、面心立方和密排六方。

In conclusion, there are seven crystal systems (Cubic, Tetragonal, Orthorhombic, Trigonal, Hexagonal, Monoclinic, and Triclinic). Four lattice types (Primitive, Body-centered, Face-centered, Side-centered) combine with seven crystal systems to form 14 Bravais lattices. Typical crystal unit cells are Body-Centered Cubic, Face-Centered Cubic, Body-Centered Tetragonal, and Hexagonal Close-Packed.

译文:

总结一下,晶体一共有7种晶系(立方、四方、斜方、三方、六方、单斜和三斜)四种点阵类型(简单、体心、面心和底心),7种晶系和4种点阵类型组合形成14种布拉维点阵。典型的晶体结构是体心立方,面心立方,体心四方和密排六方。

材料科学基础问答

&2.1以NaCl晶胞为例,试说明面心立方紧密堆积中的八面体和四面体空隙的位置和数量。以NaCl晶胞中(001)面心的一个球(Cl-离子)为例,它的正下方有1个八面体空隙(体心位置),与其对称,正上方也有1个八面体空隙;前后左右各有1个八面体空隙(棱心位置)。所以共有6个八面体空隙与其直接相邻,由于每个八面体空隙由6个球构成,所以属于这个球的八面体空隙数为6×1/6=1。在这个晶胞中,这个球还与另外2个面心、1个顶角上的球构成4个四面体空隙(即1/8小立方体的体心位置);由于对称性,在上面的晶胞中,也有4个四面体空隙由这个参与构成。所以共有8个四面体空隙与其直接相邻,由于每个四面体空隙由4个球构成,所以属于这个球的四面体空隙数为8×1/4=2。 #2.2试解释说明为什么在硅酸盐结硅酸盐晶体结构分类依据是什么?可分为哪几类,每类的结构特点是什么?(9分) 答:硅酸盐晶体结构分类依据是:结构中硅氧四面体的连接方式。 1.岛状:硅氧四面体孤立存在; 2.组群状:硅氧四面体以两个、三个、四个或六个,通过共用氧相连成硅氧四面体群体,群体之间由其它阳离子连接; 3.链状:硅氧四面体通过共用氧相连,在一维方向延伸成链状,链与链之间由其它阳离子连接; 4.层状:硅氧四面体通过三个共用氧在两维平面内延伸成硅氧四面体层(高岭石1:1型,蒙脱石、滑石2:1); 5.架状:每个硅氧四面体的四个顶角都与相邻的硅氧四面体共顶,形成三维空间结构。 #2.3鲍林规则:(1)配位体规则,围绕每个阳离子,形成一个阳离子配位多面体,阴、阳离子的距离决定了它们的半径之和,阳离子的配位数取决于它们的半径之比,与电价无关。(2)静电价规则,在一个稳定的离子化合物结构中,每一个阴离子的电价等于或者近似等于相邻阳离子分配给这个阴离子的静电价强度总和。3。阴离子配位数多面体的共顶,共棱和共面规则)在一个配位结构中,两个阴离子配位多面体共棱,特别是共面时,结构稳定会降低。(4)在一个含有不同阳离子的晶体结构中,电价高,配位数小的阳离子,趋向于不相互共享配位多面体要素。(5)节约规则,在同一个晶体结构中,本质上不同的结构单元的数目趋向于最小数目。@2.4MgO具有NaCl结构。根据O2-半径为0.140nm和Mg2+半径 为0.072nm,计算球状离子所占据的体积分数和计算MgO的密 度。并说明为什么其体积分数小于74.05%?(10分) 解:在MgO晶体中,正负离子直接相邻,a0=2(r++r-)=0.424(nm) 体积分数=4×(4π/3)×(0.143+0.0723)/0.4243=68.52% 密度=4×(24.3+16)/[6.023×1023×(0.424×10-7)3]=3.5112(g/cm3) MgO体积分数小于74.05%,原因在于 r+/r-=0.072/0.14=0.4235>0.414,正负离子紧密接触,而负离子之 间不直接接触,即正离子将负离子形成的八面体空隙撑开了,负 离子不再是紧密堆积,所以其体积分数小于等径球体紧密堆积的 体积分数74.05%。 2.5影响离子晶体结构的主要因素:1.化学式类型不同,2.阳、阴 离子半径比值不同,3.极化性能影响配位数和晶体结构类型。 @4.1试述晶体结构中点缺陷的类型。以通用的表示法写出晶体 中各种点缺陷的表示符号。试举例写出CaCl2中Ca2+置换KCl中 K+或进入到KCl间隙中去的两种点缺陷。答:晶体结构中的点缺 陷类型共分为:间隙原子、空位和杂质原子等三种。在MX晶体 中,间隙原子的表示符号为M I或X I;(2分)空位缺陷的表示符号 为:V M或V X。(2分)如果进入MX晶体的杂质原子是A,则其表 示符号可写成:A M或A X(取代式)以及A i(间隙式)。 #5.1试述影响置换型固溶体的固溶度的条件,和固溶体特点 1.离子尺寸因素,|(r1-r2)/r1|<15%才可形成连续固溶体2、离 子的电价因素,离子价或离子价总和相同才可生成连续置换型固 溶体3、晶体的结构类型,晶体结构相同是生成固溶体必要条件 4、电负性因素,电负性相近的元素,固溶体才可能具有大的溶 解度。固溶体的特点:1)是单一均匀相;2)晶体的结构类型 仍保持基质(溶剂组分)结构特点;3)两组分的组成可在一定 范围内变化,其性质随组成呈线性变化。 固溶体性质:1.活化晶格,促进烧结。2.稳定晶形。3.催化剂。4. 固溶体的电性能。5.透明陶瓷及人造宝石,达到透明度关键在于 消除气孔,烧结过程中气孔消除主要靠扩散 6.1硼反常现象:试述B2O3中加入Na2O后,结构发生的变化, 答:B2O3中加入Na2O后, Na2O所提供的氧使[BO3]三角体变 成[BO4]四面体,导致B2O3玻璃结构由两度空间的层状结构部 分转变为三维的架状结构,从而加强了网络,并使玻璃的各种物 理性质变好,这与相同条件下的硅酸盐玻璃相比,其性质随R2O 或RO加入量的变化规律相反,出现硼酸盐玻璃的硼反常现象。 ##硼反常现象:硼酸玻璃随着Na2O(R2O)含量的增加,桥氧 数增大,热膨胀系数逐渐下降。当Na2O含量达到15%—16%时, 桥氧又开始减少,热膨胀系数重新上升,。##原因:当数量不多 的碱金属氧化物同B2O3一起熔融时,碱金属所提供的氧不像熔 融SiO2玻璃中作为非桥氧出现在结构中,而是使硼转变为由桥 氧组成的硼氧四面体。致使B2O3玻璃从原来二度空间层状结构 部分转变为三度空间的架状结构,从而加强了网络结构,并使玻 璃的各种物理性能变好。这与相同条件下的硅酸盐玻璃性能随碱 金属或碱土金属加入量的变化规律相反。 双碱效应:当一种碱金属氧化物被另一种置换时电阻率不随置 换量起直线变化 6.2表面张力的影响因素:1.温度,随温度升高而降低2.化学键, 具有金属键的熔体表面张力>共价键>离子键>分子键3.与化学 组成的关系,B2O3是陶瓷釉中降低表面张力的首选组分,4.离 子晶体结构类型的影响,熔体内部质点之间的相互作用越大,表 面张力越大。5.两种熔体混合时,表面张力不具加和性。 6.3玻璃通性(特性):1.各向同性,2.介稳性3.熔融态向玻璃态 转化的可逆与渐变性4.物理化学性质变化的连续性 6.4玻璃形成条件:1.热力学条件,随温度降低,熔体释放能量大 小不同,可有三种冷却途径:结晶化、玻璃化、分相。2.动力学 条件,成核速率与生长速率的极大值所处的温度范围很靠近,熔 体易析晶不易形成玻璃;若玻璃形成温度附近粘度很大,易形成 过冷液体而不易析晶;临界冷却速率大,则形成玻璃困难而析晶 容易。3.结晶化学条件,氧化物的键强是决定它能否形成玻璃的 重要条件;形成玻璃必须具有极性共价键或金属共价键型。 Cl K K KCl Cl V Ca CaCl2 ' 2 + + →? Cl K i KCl Cl V Ca CaCl2 2' 2 + + →??

材料导论 (26)

Module 4 (Metallic Materials金属材料) Video 4 Powder Metallurgy粉末冶金 Hello every one. Today, let us talk about Powder Metallurgy. 今天我们来谈谈粉末冶金. 译文: 大家好!今天我们来谈谈粉末冶金。 What is Powder Metallurgy? 译文: 什么是粉末冶金? Powder metallurgy (PM), frequently designated as P/M, is a technology, which involves converting the starting material to the required powder form, and then “sticking”the material back together again to produce a more or less solid object. Powdered metals can be ferrous, nonferrous, or a combination of ferrous and nonferrous elements with nonmetallic elements. 译文: 粉末冶金通常也用P/M代表,该技术首先采用的材料为粉末状态,再将粉体材料通过“粘接”形成固体状。粉体金属可以是黑色金属、有色金属,或者黑色或有色金属元素与非金属元素的结合。 Then,how about powder metallurgy process? 译文: 那么,粉末冶金工艺包括哪些呢?有缘学习更多驾卫星ygd3076 The PM production technologies generally involve all or most of the following process steps:powder production,mixing of powders,forming of the mixed powder into a compact,sintering of the compact to enhance integrity and strength,and secondary operations. 译文: PM制备技术通常涉及以下步骤:粉体制备,粉体混合,将混合的粉体压制,将压缩件烧结以提高其整体性和强度,以及其它附加工艺。 Among of them, the three basic steps are: powder mixing (or powder blending)

材料科学基础2复习题与参考答案

材料科学基础2复习题及部分参考答案 一、名词解释 1、再结晶:指经冷变形的金属在足够高的温度下加热时,通过新晶粒的形核及长大,以无畸变的等轴晶粒取代变形晶 粒的过程。 2、交滑移:在晶体中,出现两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移。 3、冷拉:在常温条件下,以超过原来屈服点强度的拉应力,强行拉伸聚合物,使其产生塑性变形以达到提高其屈服点 强度和节约材料为目的。(《笔记》聚合物拉伸时出现的细颈伸展过程。) 4、位错:指晶体材料的一种内部微观缺陷,即原子的局部不规则排列(晶体学缺陷)。(《书》晶体中某处一列或者若 干列原子发生了有规律的错排现象) 5、柯氏气团:金属内部存在的大量位错线,在刃型位错线附近经常会吸附大量的异类溶质原子(大小不同吸附的位 置有差别),形成所谓的“柯氏气团”。(《书》溶质原子与位错弹性交互作用的结果,使溶质原子趋于聚集在位错周围,以减小畸变,降低体系的能量,使体系更加稳定。) 6、位错密度:单位体积晶体中所含的位错线的总长度或晶体中穿过单位截面面积的位错线数目。 7、二次再结晶:晶粒的不均匀长大就好像在再结晶后均匀、细小的等轴晶粒中又重新发生了再结晶。 8、滑移的临界分切应力:滑移系开动所需要的最小分切应力。(《书》晶体开始滑移时,滑移方向上的分切应力。) 9、加工硬化:金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高,而塑性和韧性降低的现象,又称冷作硬 化。(《书》随塑性变形的增大,塑性变形抗力不断增加的现象。) 10、热加工:金属铸造、热扎、锻造、焊接和金属热处理等工艺的总称。(《书》使金属在再结晶温度以上发生加 工变形的工艺。) 11、柏氏矢量:是描述位错实质的重要物理量。反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。(《书》揭 示位错本质并描述位错行为的矢量。)反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量。 12、多滑移:晶体的滑移在两组或者更多的滑移面(系)上同时进行或者交替进行。 13、堆垛层错:晶体结构层正常的周期性重复堆垛顺序在某二层间出现了错误,从而导致的沿该层间平面(称为 层错面)两侧附近原子的错排的一种面缺陷。 14、位错的应变能:位错的存在引起点阵畸变,导致能量增高,此增量称为位错的应变能。 15、回复:发生形变的金属或合金在室温或不太高的温度下退火时,金属或合金的显微组织几乎没有变化,然而性能 却有程度不同的改变,使之趋近于范性形变之前的数值的现象。(《书》指冷变形金属加热时,尚未发生光学显微组织变化前(即再结晶前)的微观结构及性能的变化过程。) 16、全位错:指伯氏矢量为晶体点阵的单位平移矢量的位错。 17、弗兰克尔空位:当晶体中的原子由于热涨落而从格点跳到间隙位置时,即产生一个空位和与其邻近的一个间 隙原子,这样的一对缺陷——空位和间隙原子,就称为弗兰克尔缺陷。(《书》存在能量起伏的原子摆脱周围原子的约束而跳离平衡位置进入点阵的间隙中所形成的空位(原子尺度的空洞)。) 18、层错能:单位面积层错所增加的能量。(《书》产生单位面积层错所需要的能量。) 19、表面热蚀沟:金属长时间加热时,与表面相交处因张力平衡而形成的热蚀沟。(《书》金属在高温下长时间加热时, 晶界与金属表面相交处为了达到表面张力间的平衡,通过表面扩散产生的热蚀沟。) 20、动态再结晶:金属在热变形过程中发生的再结晶。 二、填空题 1、两个平行的同号螺位错之间的作用力为排斥力,而两个平行的异号螺位错之间的作用力为吸引力。 2、小角度晶界能随位向差的增大而增大;大角度晶界能与位向差无关。 3、柏氏矢量是一个反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量;该矢量的模称为位错强度。 4、金属的层错能越低,产生的扩展位错的宽度越宽,交滑移越难进行。 5、螺型位错的应力场有两个特点,一是没有正应力分量,二是径向对称分布。 6、冷拉铜导线在用作架空导线时,应采用去应力退火,而用作电灯花导线时,则应采用再结晶退火。 7、为了保证零件具有较高的力学性能,热加工时应控制工艺使流线与零件工作时受到的最大拉应力的方向 一致,而与外加的切应力方向垂直。 8、位错的应变能与其柏氏矢量的模的平方成正比,故柏氏矢量越小的位错,其能量越低,在晶体中越稳定。 9、金属的层错能越高,产生的扩展位错的宽度越窄,交滑移越容易进行。

“材料化学”教案

山东轻工业学院 教师授课教案 课程名称:材料化学 课程代码:0731504 课程学分: 课程类别:必修课 授课班级:材料化学04-1,2 授课教师:刘素文,刘金华

<<材料化学>>教案 (理论教学48学时,实验教学8学时) 一、课程介绍 课程名称:材料化学(Materials chemistry) 课程性质:专业基础课 先修课程:无机化学,物理化学 总学时:56 (理论教学48 ,实验 8 ) 教材:《材料化学》,潘伟主编,武汉工业出版社,2004年出版 参考资料:《材料化学导论》,唐小真等,高等教育出版社,2004年第三次印刷课程内容:材料化学的基本理论(晶态与非晶态、缺陷化学、相图化学、表面与界面化学等);材料制备化学(合成方法及原理);材料化学工程(扩 散、相变、固相反应、烧结等动力学);新型结构材料;新型功能材 料;功能转换材料等。 二、主要内容 第一章绪论 2学时 §1-1材料科学及其发展 §1-2 材料分类 §1-3 材料化学的任务 第二章材料化学的理论基础14学时 §2-1 晶体与非晶体 一、结构特征 二、性能区别 三、晶体结构基本类型 §2-2 缺陷化学 一、缺陷的分类 二、缺陷化学基础(缺陷符号,缺陷方程)

优秀文档 三、固溶体 四、非整比化合物 五、位错与晶界 六、缺陷在材料中的应用 §2-3 相图与相图化学(刘光华P171-199) 一、固体材料中的基本晶体相(固溶体和化合物) 二、相平衡与相律 三、相图分析 四、相图与新材料(唐小真P102-104) §2-4 材料表面与界面 一、表面现象及其在材料科学中的应用 二、超细粉体的分散性 三、纳米材料简介 第三章材料制备化学 10学时 §3-1 各类材料制备方法比较 §3-2 晶体材料的制备 一、陶瓷法(固相反应法) 二、化学法(沉淀法、溶胶-凝胶法、水热合成法) §3-3 非晶态材料的制备 §3-4 晶体生长 §3-5 高分子材料的制备 第四章材料化学反应工程 6学时 §4-1 固态相变(唐小真P104) 一、相变类型 二、固体中的扩散 三、相变动力学 四、相变增韧 §4-2 固相反应(刘光华P226) 一、固相反应的特点和分类

材料导论 (35)

Video 5: Amorphous or Crystalline State of Polymers Now, let’s talk about the solid state of polymers. Structurally, materials in solid state may be amorphous or crystalline. We all know that substances having small molecules (such as water, CO2 and methane) are normally totally crystalline as solids, or totally amorphous as liquids. In contrast, polymers are macro-molecules with high-molecular weight, and may have a wide molecular weight distribution. Therefore, the concept of crystallinity in polymers must be different from that in low-molecular-weight substances. 今天讲固态聚合物形态。 从结构上讲,固态材料可呈无定形和结晶两种形态。 固态小分子物质如水、二氧化碳和甲烷通常可呈完全结晶形态,而液相则是完全无定形的。 相比而言,聚合物分子量很高,且具有一定分子量分布。因此,聚合物的结晶与小分子物质的结晶不同。 When polymers are cooled from the molten state or concentrated from a dilute solution, their chains could be randomly twisted, coiled and entangled. This twisting, coiling prevents the strict ordering of polymer chains, resulting in a disorder arrangement of polymer chains, only a short-range order of repeating units. Consequently, we can only get an amorphous solid. This is a common situation for polymers in solid state. Possibly, individual polymer chains are folded (back and forth) on themselves and packed in a regular manner or in an orderly fashion. This will form a three-dimensional long-range ordered arrangement, that is, a crystalline structure of polymer. 熔融态聚合物冷却时,或聚合物稀溶液浓缩时,分子链会随机蜷缩、缠绕。这种卷曲、缠结会阻止分子链有序排列,使分子链呈无序排布,只有重复单元结构可做短程有序排布。因此,通常固态聚合物呈无定形状态。 当然,单根分子量也有可能自己来回折叠,以有序方式规整堆积,形成三维、长程有序排布,即形成聚合物结晶结构。 But, in fact, since polymer chains are very long, they have high molecular weights,

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--------------------。

材料导论 (56)

In the previous lectures, we have already know that degradation is a vital properites of biomaterials. Biodegradable polymers normally possess labile functional groups accessible to biological or non-biological mechanisms of degradation. Biodegradable polymeric biomaterials will gradually degrade into water soluble oligomers and monomers that eliminate from a human body after fulfilling their intended use. The use of biodegradable synthetic polymers as biomaterials is also due to that their mechanical and physical properties can readily be adjusted by varying preparation techniques and molecular structure. Therefore, biodegradable polymeric biomaterials are intensively studied and used in biomedical and tissue engineering applications. 在之前的课程中,我们已经知道降解是生物材料的一个重要特性。生物可降解聚合物通常具有生物可降解或非生物可降解机制的不稳定官能团。生物降解聚合物生物材料将逐渐降解为水溶性低聚物和单体,在完成预期的用途后可以从人体中去除。生物可降解合成聚合物作为生物材料的使用,还因为它们的机械和物理性能可以通过不同的制备技术和分子结构很容易地进行调整。因此,生物降解聚合物生物材料在生物医学和组织工程应用中得到了广泛的研究和应用。 合成可降解材料在人体中完成使命以后呢,可以被降解成为水溶性的低聚物或者单体然后被人体排出,而且我们可以通过分子设计,可以实现合成可降解材料的不同力学和物理性质,以满足应用需要,因此此类生物材料非常的重要。 According to the mechanisms of erosion, degradable polymers can

材料科学基础基本题

材料科学基础(I )基础习题 晶体结构 1. 填空 1. fcc 结构的密排方向是___<110>____,密排面是_{111}_____,密排面的堆垛顺序是_ABCABC …______致密度为__0.74_________配位数是_____12___________晶胞中原子数为_____4______,把原子视为刚性球时,原子的半径是__42a _________;bcc 结构的密排方向是___<111>____,密排面是_{110}____________致密度为___0.68________配位数是_________8_______ 晶胞中原子数为_____2______,原子的半径是___43a _________;hcp 结构的密排方向是__0211_____,密排面是__{0001}____,密排面的堆垛顺序是__ABABAB …_____,致密度为___074________配位数是________12________,晶胞中原子数为____6_______,原子的半径是___a/2_________。 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__0.74*a 3______________。 4. 在体心立方晶胞中,体心原子的坐标是___(1/2,1/2,1/2)______________。 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_____14______种,铝晶体属于___面心立方__________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 --------------------。 9 晶胞中每个原子平均占有的体积称为____________________________________。 10 FCC 包含有<112>晶向的晶面是___________________。 11. 图2为简单立方点阵晶胞,其中ABC 面的指数是______________,AD 的晶向指数是_______________ 。 B D

材料化学导论复习提纲

材料化学导论复习提纲 第一章绪论 一、材料的分类(按成分分类、按功能分类) 1、按组成、结构特点分 金属材料:由金属及合金构成的材料。 黑色金属:如钢Fe、Mn、Cr及其合金; 有色金属:黑色金属以外的各种金属及其合金。 无机非金属材料:由非金属单质或金属与非金属组成的化合物所构成的材料。 传统无机非金属材料:水泥、玻璃、陶瓷等 新型无机非金属材料:高温结构陶瓷、光导纤维等。如水晶(SiO2)、金刚石(C)、刚玉(Al2O3)、 新型陶瓷材料或精细陶瓷。 高分子材料:以脂肪族或芳香族的C-C 共价键为基础结构的大分子组成。 天然高分子材料:木材,天然橡胶,棉花,动物皮毛等。 合成高分子材料:塑料,合成橡胶,合成纤维和粘合剂等。 复合材料:金属、无机非金属和有机高分子材料有机结合,可以在性能上起到协同作用,从而获得全新性能的一类材料。如碳纤维等。 2、按使用性能分 结构材料:主要利用材料的力学性能的材料。 功能材料:主要利用材料的物理和化学性能的材料。 二、原料与材料的区别、(化学过程与材料过程?)。 材料:人类能用来制作有用物件的物质。是为获得产品,无化学变化。 原料:人们在自然界经过开采而获得的劳动对象。是生产材料,往往伴随化学变化。 注意:材料和原料合成为原材料。 三、.材料的发展过程(了解)。 第一代:天然材料 在原始社会,生产技术水平低下,人类使用的材料只能是自然界的动物、植物和矿物,主要的工具是棍棒,用石料加工的磨制石器。 第二代:烧炼材料 烧炼材料是烧结材料和冶炼材料的总称。天然的矿、土烧结的砖瓦、陶瓷、玻璃、水泥,都属于烧结材料;从天然矿石中提炼的铜、铁等,属于冶炼材料。 第三代材料:合成材料 如合成塑料、合成橡胶、合成纤维。 第四代:可设计的材料 近代出现的根据实际需要去设计特殊性能的材料。 第五代:智能材料 随时间、环境的变化改变自己的性能或形状的材料。如形状记忆合金。 第二章 一、晶体的对称性:点对称操作的独立操作元素、点对称操作与平移对称操作的组合(空间群)。 晶体的对称性:指对晶体施加某种几何操作后,晶体可以完全复原的性质。这种几何操作为对称操作。 点对称操作:在晶体对称操作过程中,若至少有一个点保持不变,则这种对称操作称为点对称操作。晶体的这种对称性称为点对称性或宏观对称性。 能使点阵结构复原的对称元素:平移群、对称中心(又称倒反)、镜面、旋转轴、旋转反轴。 空间点阵结构中只能容纳有限的几种旋转轴,即二重轴、三重轴、四重轴和六重轴,所以其最基本的对称元素只有七种。 1、旋转对称性:指以一个假想直线为轴,绕此直线旋转一定的角度可使图形相同部分重合。 (该直线称为对称轴,以L表示,分为n重旋转轴,其中n=360/α, α为旋转角度。受点阵结构的限制,晶体中只存在1,2,3,4,6几种旋转轴,用L1, L2 ,L3,L4,L6 表示。)

软件工程导论第六章课后答案

计算机科学与技术 第六章习题答案 4、图6.18给出的程序流程图代表一个非结构化的程序,问: (1)为什么说它是非结构化的? (2)设计一个等价的结构化程序。 (3)在(2)题的设计中使用附加的标志变量flag了吗?若没有,再设计一个使用flag的程序;若用了,再设计一个不用flag的程序。 图6.18 一个非结构化程序 答:(1)图示程序的循环控制结构有两个出口,不符合结构程序的定义,因此是非结构化的程序。 (2)设计的等价结构化程序盒图如下所示:

(3)在第(2)题中没有使用标志变量flag,设计使用附加的标志变量flag,将上述程序改成等价的结构化程序,如下盒图所示: 7、某交易所规定给经纪人的手续费计算方法如下:总手续费等于基本手续费加上与交易中的每股价格和股数有关的附加手续费。如果交易总金额少于1000元,则等于手续费为交易金额的8.4%;如果交易总金额在1000元到10000元之间,则基本手续费为交易金额的5%,再加34元;如果交易总金额超过10000元,则基本手续费为交易金额的4%加上134元。当每股售价低于14元时,附加手续费为基本手续费的5%,除非买进、卖出的股数不是100的倍数,在这种情况下附加手续费为基本手续费的9%。当每股售价在14元到25元之间时,附加手续费为基本手续费的2%,除非交易的股数不是100的倍数,在这种情况下附加手续费为基本手续费的6%。当每股售价超过25元时,如果交易的股数零散(即,不是100的倍数),则附加手续费为基本手续费的4%,否则附加手续费为基本手续费的1%。要求:(1)用判定表表示手续费的计算方法。(2)用判定树表示手续费的计算方法。答:(1)用判定表表示手续费的计算方法如下所

材料化学 李奇 陈光巨 编写 第六章 课后答案

第6章习题答案 1.纳米的基本涵义是什么?简述为什么纳米材料会表现出许多前所未有的新特性? 答:纳米材料是指晶粒尺寸为纳米级(10-9米)的超细材料。它的微粒尺寸大于原子簇,小于通常的微粒,一般为100~102nm。它包括体积分数近似相等的两个部分:一是直径为几个或几十个纳米的粒子二是粒子间的界面。前者具有长程序的晶状结构,后者是既没有长程序也没有短程序的无序结构。 由于纳米材料具有颗粒尺寸小、比表面积大、表面能高、表面原子所占比例大等特点,纳米材料具有传统材料所不具备的奇异或反常的物理、化学特性,如原本导电的铜到某一纳米级界限就不导电,原来绝缘的二氧化硅、晶体等,在某一纳米级界限时开始导电。即纳米材料显现出纳米效应,具体表现为三大效应:表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应。 由于纳米效应,纳米材料光学、热学、电学、磁学、力学乃至化学性质也就相应地发生十分显著的变化。因此纳米材料具备其它一般材料所没有的优越性能,可广泛应用于电子、医药、化工、军事、航空航天等众多领域,在整个新材料的研究应用方面占据着核心的位置。 2.纳米材料可分为哪几类? 答:纳米材料大致可分为纳米粉末、纳米纤维、纳米膜、纳米块体等四类。其中纳米粉末开发时间最长、技术最为成熟,是生产其他三类产品的基础。 纳米粉末又称为超微粉或超细粉,一般指粒度在100纳米以下的粉末或颗粒,是一种介于原子、分子与宏观物体之间处于中间物态的固体颗粒材料。纳米纤维指直径为纳米尺度而长度较大的线状材料。纳米膜分为颗粒膜与致密膜。颗粒膜是纳米颗粒粘在一起,中间有极为细小的间隙的薄膜。致密膜指膜层致密但晶粒尺寸为纳米级的薄膜。纳米块体是将纳米粉末高压成型或控制金属液体结晶而得到的纳米晶粒材料。 3.比较小尺寸效应和量子尺寸效应。 答:纳米颗粒的小尺寸所引起的宏观物理性质的变化称为小尺寸效应。当纳米材料中的微粒尺寸小到与光波波长或德布罗意波波长、超导态的相干长度等物理特征相当或更小时,晶体周期性的边界条件被破坏,非晶态纳米微粒的颗粒表面层附近原子密度减小,使得

关于材料导论的论文范文

篇一:关于材料导论的论文范文 虽然我已经进大材料专业两个多月,却由于种种原因,不能对材料这门基础学科有清楚的认识,甚至对于别人问我材料是干什么的,我也是尴尬地不能回答。在这10来次的课程中,我终于进一步认识到了材料学科的优势和发展前景,对于自己的未来也有了更多自信和期许。 材料共分为金属材料,无机非金属材料和高分子材料三大类。在这些课程中,教授们着重强调了无机非金属材料中的陶瓷材料。以前,我总认为陶瓷无非就是瓷碗,花瓶之类,却没想到它还会有那么多的化学特性和功能。实际上,陶瓷是瓷器和陶器的统称,它采用天然原料如长石、粘土和石英等烧结而成,是典型的硅酸盐材料,主要组成元素是硅、铝、氧,这三种元素占地壳元素总量的90%,普通陶瓷来源丰富、成本低、工艺成熟。这类陶瓷按性能特征和用途又可分为日用陶瓷、建筑陶瓷、电绝缘陶瓷、化工陶瓷等。大多数陶瓷具有良好的电绝缘性,因此大量用于制作各种电压的绝缘器件。陶瓷材料在高温下不易氧化,并对酸、碱、盐具有良好的抗腐蚀能力。此外,它在防辐射方面也发挥着至关重要的作用在所有的材料中,最令我感兴趣的是功能材料。功能材料是指那些具有优良的电学、磁学、光学、热学、声学、力学、化学、生物医学功能,特殊的物理、化学、生物学效应,能完成功能相互转化,主要用来制造各种功能元器件而被广泛应用于各类高科技领域的高新技术材料。它涉及信息技术、生物工程技术、能源技术、纳米技术、环保技术、空间技术、计算机技术、海洋工程技术等现代高新技术及其产业。功能材料不仅对高新技术的发展起着重要的推动和支撑作用,有着十分广阔的市场前景和极为重要的战略意义。 其中,太阳能电池材料是新能源材料研究开发的热点。随着能源日益紧缺和环保压力的不断增大,石油的枯竭几乎像一个咒语,给人类带来了不安。各国都开始力推可再生能源,其中开发和利用太阳能已成为可再生能源中最炙热的“新宠”,太阳能电池是通过光电效应或者光化学效应直接把光能转化成电能的装置。太阳能资源丰富,而且免费使用,又无需运输,对环境无任何污染。正是因为这些优点,太阳能光伏产业才蓬勃发展起来。相信在未来,太阳能电池会发挥越来越重要的作用。 尽管我国非常重视功能材料的发展取得了一批接近或达到国际先进水平的研究成果,在国际上占有了一席之地,却依旧和发达国家存在着、较大的差距。因此发达国家企图通过功能材料领域形成技术垄断,并试图占领中国广阔的市场。例如,高铁的一些关键材料还需从国外进口,每年都得花高达千亿的资金去购买这些材料,还必须满足他们各种要求,这对拥有万千专家学者的中国来说,这不能不说是一种悲哀。特别是我国国防用关键特种功能材料是不可能依靠进口来解决的,必须要走独立自主、自力更生的道路。如军事通信、航空、航天、激光武器等,都离不开功能材料的支撑。 如何在毕业后成为一位优秀的材料人,这是我们每个人都需要思考的问题,未来充满着未知,这一切都有待于我们的努力。首先,我们要有勤勉、认真、踏实的学习作风,我们所学的基础课程都是很朴实无华的内容,这就要求我们能静下心来,从一砖一瓦打基础做起,不可心浮气躁。其次,我们需要动手实验的实 践能力,任何的成果都要依靠理论和实验,用实验来验证理论,这就要求我们要有一定的动手能力,对于实验的操作、各种仪器的使用要有相当的了解。而且我们一定要有举一反三的创新能力,我们的目标就是在于如何研发出不同于前人的材料,制作新工艺和新方法,这样人类才能更好地利用科学来造福众生,才能使我们的世界越来越丰富多彩。另外,我们还要学习一定的软件知识。课上,老师教我们如何用软件来模拟物质结构,引起了我们极大的兴趣,如果我们将想要在材料方面大展身手,软件将是我们研究学习不可或缺的帮手。

材料科学基础试题及答案考研专用

一、名词: 相图:表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。 匀晶转变:从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。 平衡结晶:合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。 成分起伏:液相中成分、大小和位置不断变化着的微小体积。 异分结晶:结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。 枝晶偏析:固溶体树枝状晶体枝干和枝间化学成分不同的现象。 共晶转变:在一定温度下,由—定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程。 脱溶:由固溶体中析出另一个固相的过程,也称之为二次结晶。 包晶转变:在一定温度下,由一定成分的固相与一定成分的液相作用,形成另一个一定成分的固相的转变过程。 成分过冷:成分过冷:由液相成分变化而引起的过冷度。 二、简答: 1. 固溶体合金结晶特点? 答:异分结晶;需要一定的温度范围。 2. 晶内偏析程度与哪些因素有关? 答:溶质平衡分配系数k0;溶质原子扩散能力;冷却速度。 3. 影响成分过冷的因素? 答:合金成分;液相内温度梯度;凝固速度。

三、书后习题 1、何谓相图?有何用途? 答:相图:表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。 相图的作用:由相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。 2、什么是异分结晶?什么是分配系数? 答:异分结晶:结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。 分配系数:在一定温度下,固液两平衡相中溶质浓度之比值。 3、何谓晶内偏析?是如何形成的?影响因素有哪些?对金属性能有何影响,如何消除? 答:晶内偏析:一个晶粒内部化学成分不均匀的现象 形成过程:固溶体合金平衡结晶使前后从液相中结晶出的固相成分不同,实际生产中,液态合金冷却速度较大,在一定温度下扩散过程尚未进行完全时温度就继续下降,使每个晶粒内部的化学成分布均匀,先结晶的含高熔点组元较多,后结晶的含低熔点组元较多,在晶粒内部存在着浓度差。 影响因素:1)分配系数k0:当k0<1时,k0值越小,则偏析越大;当k0>1时,k0越大,偏析也越大。2)溶质原子扩散能力,溶质原子扩散能力大,则偏析程度较小;反之,则偏析程度较大。3)冷却速度,冷却速度越大,晶内偏析程度越严重。 对金属性能的影响:使合金的机械性能下降,特别是使塑性和韧性显著降低,

材料导论 (11)

Phase diagram 1. Hello everybody, Welcome to my class. Today, we will talk about phase diagram, Gibbs phase rule and learn how to calculate the relative amount of liquid phase and solid phase. 译文: 大家好,欢迎来到我的课程。今天,我们将讨论相图,吉布斯相律以及如何计算液相和固相的相对含量。 2. We first learn the definition of phase. Phase is defined as a homogeneous part or aggregation of material.This homogenous part differs from another part due to difference in structure, composition, or both. The difference structures forms an interface to difference in structure and composition.这里要注意相的概念,相是指在结构和组成方面与其它部分不同的均匀体。 译文: 我们首先学习相的定义,相是指在结构或组成,以及结构和组成与其它部分不同的均匀体,这些不同部分形成界面。也就是相与相之间的分界面。 3.Some solid material have the capability of changing their crystal structure with varying conditions of pressure and temperature, which cause these materials to change phase. 译文: 一些固体材料随着不同压力和温度条件的改变,具有改变相的能力。 4. Change phases are depending on the surrounding temperature. As the material absorbs heat: solid completely liquefied.If temperature drops, it cause liquid to solid. Now we should understand some important Conceptions 译文: 相的改变可基于环境温度,比如固体吸热变成液体,如果温度下降,则液体变成固体。有缘学习更多驾卫星ygd3076 5. First is Phase diagram. Phase diagram is the graphical representations of a material system under varying conditions of temperature and composition. 译文:

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