材料化學(xué)簡答題

1、材料化學(xué)簡答題 1. 高分子材料含有哪些結(jié)構(gòu)會降低其耐老化性能 ? 答：羰基容易吸收紫外光， 因此含羰基的聚合物在太陽光照射下容易被氧化降解。 分子鏈中 含有不飽和雙鍵、聚酰氨的酰氨鍵、 聚碳酸酯的酯鍵、聚砜的碳硫鍵、 聚苯醚的苯環(huán)上的甲 基等等，都會降低高分子材料的耐老化性。 2. 原子間的化學(xué)鍵形成傾向，可以由哪幾種物理量衡量？它們在元 素周期表里的變化規(guī)律如何？ 答：第一電離能，電子親和勢，原子和離子半徑，電負(fù)性。 3. 原子間的結(jié)合鍵共有幾種？ 各自特點(diǎn)如何？對材料性質(zhì)有何影響？ 答：金屬鍵：金屬中自由電子與金屬離子結(jié)合形成，電子離域性，鍵的球?qū)ΨQ，配位數(shù)高， 有光澤，不透明性，良好的

2、塑性。離子鍵：正負(fù)離子由于靜電吸力形成的鍵。強(qiáng)鍵合力，鍵 既無方向性又無飽和性，配位數(shù)高。高強(qiáng)度，高硬度，高熔點(diǎn)，膨脹系數(shù)低，塑性較差。共 價(jià)鍵：原子之間通過共用電子對形成，強(qiáng)鍵合力，有方向性和飽和性，配位數(shù)低。高熔點(diǎn)， 高硬度，高強(qiáng)度，膨脹系數(shù)低，塑性較差，良好的光學(xué)性能。氫鍵：與電負(fù)性大的原子 X 共價(jià)結(jié)合的H如與電負(fù)性大的原子 Y接近，在X和Y之間以H為媒介，生成氫鍵。溶解度， 黏度，沸點(diǎn)，熔點(diǎn)，密度，弱鍵合力，有方向性和飽和性。范德華鍵：弱鍵合力，既無方向 性又無飽和性。熔點(diǎn)，沸點(diǎn)，溶解度，表面張力，黏度，汽化熱，溶解熱。 3. 固溶體與溶液有何異同？固溶體有幾種類型？ 答：置換型，填

3、隙型。 4. 試述影響置換型固溶體固溶度的因素。 答：原子或離子的尺寸，電價(jià)因素，鍵性影響，晶體結(jié)構(gòu)影響 5. 按幾何維度劃分，晶體缺陷分為哪幾類？ 答：點(diǎn)缺陷， （自間隙原子，空位，間隙式雜原子，置換式雜原子）福倫科爾缺陷（間隙粒 子和空位成對出現(xiàn)， 數(shù)量相等， 晶體體積不發(fā)生變化）肖特基缺陷 （離子或原子移動到晶體 表面或晶界的格點(diǎn)上，在晶體內(nèi)部留下相應(yīng)的空位，晶體體積膨脹密度下降。）線缺陷（位 錯(cuò)：刃型位錯(cuò)（滑移和攀移）螺型位錯(cuò)（滑移） ，混合位錯(cuò)（滑移和攀移） ），面缺陷（晶體 的晶界和表面是最顯而易見的面缺陷，晶界包括傾斜晶界和扭曲晶界） ，體缺陷）晶體中出 現(xiàn)空洞和夾雜在晶體中的較

4、大尺寸的雜質(zhì)包裹都屬于體缺陷） 。 7. 范德華力有 3 種來源，即？、？、？。 答：取向力： 極性分子相互接近， 它們的固有偶極相互吸引產(chǎn)生分子之間的作用力。 誘導(dǎo)力： 非極性分子和極性分子想接近時(shí)， 非極性分子在極性分子的固有偶極的作用下發(fā)生極化， 產(chǎn) 生誘導(dǎo)偶極， 誘導(dǎo)偶極與固有偶極之間的相互作用力。 色散力： 非極性分子之間出現(xiàn)的瞬時(shí) 偶極之間的作用力。 8. 不同材料有不同的強(qiáng)度和延展性 答：很多金屬材料既有高的強(qiáng)度，又有良好的延展性； 多晶材料的強(qiáng)度高于單晶材料： 因?yàn)槎嗑Р牧现械木Ы缈芍袛辔诲e(cuò)的滑移， 改變滑移的方向。 通過控制晶粒的生長， 可以達(dá) 到強(qiáng)化材料的目的。固溶體或合金

5、的強(qiáng)度高于純金屬； 雜質(zhì)原子的存在對位錯(cuò)運(yùn)動具有牽制作用。多數(shù)無機(jī)非金屬材料延展性很差，屈服強(qiáng)度高。 由于共價(jià)鍵的方向性， 無機(jī)非金屬晶體中的位錯(cuò)很難運(yùn)動， 所以大多數(shù)無機(jī)非金屬材料延展 性較差，屈服強(qiáng)度高。 9. 各種材料的硬度 由共價(jià)鍵結(jié)合的材料如金剛石具有很高的硬度，這是因?yàn)楣矁r(jià)鍵的強(qiáng)度較高； 無機(jī)非金屬材料有較高硬度 離子鍵和共價(jià)鍵的強(qiáng)度均較高； 當(dāng)含有價(jià)態(tài)較高而半徑較小的離子時(shí)，所形成的離子鍵強(qiáng)度較高（因靜電引力較大） ，故材 料的硬度更高。 金屬材料形成固溶體或合金時(shí)可顯著提高材料的硬度。 高分子材料硬度通常較低 分子鏈之間主要以范德華力或氫鍵結(jié)合，鍵力較弱。 10. 各種材料的熱

6、膨脹系數(shù) 答：金屬和非金屬的膨脹系數(shù)較小，聚合物的膨脹系數(shù)較大。因?yàn)樵又g的鍵合力越強(qiáng)， 其勢能阱越深， 膨脹系數(shù)越小。 金屬和非金屬原子之間的鍵具有強(qiáng)鍵合力， 所以膨脹系數(shù)小， 聚合物分子鏈之間以范德華力結(jié)合， 鍵合力較弱， 所以膨脹系數(shù)大。結(jié)構(gòu)致密的固體， 膨脹 系數(shù)大，固體結(jié)構(gòu)疏松，內(nèi)部空隙較多，膨脹系數(shù)小。 11. 列舉三種形狀記憶合金，簡述形狀記憶合金的應(yīng)用。 答： Ti-Ni 合金， Cu-Zn 合金， Ti-Ni-Cu 合金 在軍事和航天工業(yè)方面的應(yīng)用： 美國航天局用形狀記憶合金做成天線， 有效解決了體態(tài)龐大 的天線的運(yùn)輸問題。 在醫(yī)療方面的應(yīng)用： 將細(xì)的 Ti-Ni 合金絲插

7、入血管， 由于體溫使其恢復(fù)到母相的網(wǎng)狀， 可阻 止 95%的凝血塊不流向心臟。在工程方面：制作管接頭。把形狀記憶合金加工成內(nèi)徑稍小待 接管外徑的管套， 在使用前將此管套在低溫下進(jìn)行擴(kuò)管， 使其內(nèi)徑稍大于待接管的外徑， 將 此管套套在兩根待接管的接頭上， 然后在常溫下自然升溫或加熱， 由于形狀記憶效應(yīng)而恢復(fù) 至擴(kuò)管前的內(nèi)徑，從而將兩根管子緊緊的連接在一起。 12. 介紹儲氫合金類別，并說明其貯氫、釋氫化學(xué)過程 。 答：一個(gè)金屬原子能與兩個(gè)、三個(gè)甚至更多的氫原子結(jié)合，生成穩(wěn)定的金屬氫化物，同時(shí)放 出熱量。 氫化物加熱又會發(fā)生分解，將吸收的氫釋放出來，同時(shí)吸收熱量。 13. 超塑性合金一般具有怎樣的

8、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？ 答：產(chǎn)生超細(xì)化晶粒 , 適宜的溫度和應(yīng)變速率 14. 非晶態(tài)金屬材料具有什么突出性能特點(diǎn)？ 答：（ 1）高強(qiáng)度高韌性的力學(xué)性能 （2） 高導(dǎo)磁、低鐵損的軟磁性能（ 3）耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿腐蝕的 化學(xué)特性 15. 納米材料的獨(dú)特效應(yīng)有 小尺寸效應(yīng)， 表面與界面效應(yīng)， 量子尺寸效應(yīng)， 宏觀量 子隧道效應(yīng) 16. 復(fù)合材料常用增強(qiáng)材料包括三類 ：纖維，晶須，顆粒。 17. 復(fù)合材料按基體材料可分幾類？按增強(qiáng)纖維種類又可分為幾 類？ 答: 復(fù)合材料按基體材料分可分為：金屬基復(fù)合材料，陶瓷基復(fù)合材料，水泥基復(fù)合材料， 聚合物基復(fù)合材料；按增強(qiáng)體材料種類分可分為纖維增強(qiáng)，晶須增強(qiáng)，顆粒增強(qiáng)。 18.

9、 制備納米粒子的整體思路有哪兩種？ 答：納米粒子的制備方法多種多樣， 一般可歸結(jié)為兩大類， 即“以下至上” 法，或稱構(gòu)筑法； “以上至下”法，或稱粉碎法。 19. 解釋金屬納米顆粒幾乎都是深色的原因？ 答：金屬的納米微粒光反射能力顯著下降，通常可低于 l ，由于小尺寸和表面效應(yīng)使納米 微粒對光吸收表現(xiàn)極強(qiáng)能力 20. 超耐熱合金有哪幾類，其特點(diǎn)是什么？ 答：鐵基超耐熱合金 基于奧氏體不銹鋼 中溫（600800 C）條件下使用 鎳基超耐熱合金 鎳含量一般 50% 在6501000C范圍內(nèi)具有較高的強(qiáng)度和良好的抗氧化、抗燃?xì)飧g能力 鈷基超耐熱合金 含鈷量 40 65的奧氏體高溫合金 在73011

10、00C下，具有一定的高溫強(qiáng)度、良好的抗熱腐蝕和抗氧化能力。 21. 鐵碳合金的形態(tài)包括有 奧氏體、馬氏體、鐵素體、滲碳體 ?、與珠光體等 22. 無機(jī)非金屬材料一般為某些元素的 氧化物、碳化物、氮化物、硼化物、硫 化物和硅酸鹽、鈦酸鹽、鋁酸鹽 ?、磷酸鹽等含氧酸鹽組成。 23. 納米材料 ：微觀結(jié)構(gòu)至少在一維方向上受納米尺度調(diào)制的各種固體超細(xì)材料，或由 它們作為基本單元構(gòu)成的材料。 24. 為什么要對納米顆粒材料表面進(jìn)行改性？有哪些改性方法？ ? 答：納米體易于團(tuán)聚的原因： 表面效應(yīng)、 布朗運(yùn)動、 范德華力和氫鍵； 因此克服團(tuán)聚的途徑： 對納米粒子進(jìn)行表面改性。改性方法有：物理改性；化學(xué)改性 25. 非晶態(tài)金屬材料 ?同時(shí)具有高強(qiáng)度、高韌性的力學(xué)性能 26.固溶體： 指一種或多種溶質(zhì)組元溶入晶態(tài)溶劑并保持溶劑的晶格類