材料工程基础期末复习题docWord文件下载.docx
《材料工程基础期末复习题docWord文件下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料工程基础期末复习题docWord文件下载.docx（10页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
因为固液界面的形状直接影响晶体的质量；
且固液界面的微观结构又直接影响晶体的生长机制。
7.直拉法生长单晶直径与哪些因素有关，这些因素如何影响直径由晶体的截面面积公式AQS-QL/LVp,知单晶直径与加热功率QL、热损耗QS、提拉速率V有关。
①控制加热功率有提高加热功率，面积A减小，晶体变细；
反之，减小加热功率，晶体变粗；
②调节热损耗A降低环境温度，提高热交换系数，从而增加了晶体直径的惯性，使等径生长过程易于控制；
B在富氧环境中生长，减少氧空位；
③控制提拉速率V越大，直径越小；
V越小，直径越大；
8.放肩阶段，直径与时间有何关系为什么直径r与时间t的关系为；
由此可以看出，在拉速和熔体中温度梯度不变的情况下，肩部面积随时间按指数规律增加，其物理原因在于，随着肩部面积的增加，热量耗散容易，而热量耗散容易促进晶体直径增加。
9.晶体旋转对直径有何影响A.导致温度更加均匀分布；
B.有利于熔体中介质均匀分布；
C.改变转数可以调节晶体直径。
10.什么是定向凝固法（DSS）基本构思是什么为什么容易形成多晶定向凝固的定义控制过冷度实现晶体定向生长的技术；
固・液界面前沿液相中的温度梯度GL和晶体生长速度V是定向凝固技术的重要工艺参数。
定向凝固B・S法的基本构思是在一个温度梯度场内生长晶体，在单一固液界面上成核。
待结晶材料置于圆柱形堵中，使圮埸自上而下通过一个具有一定温度梯度的炉子，或者加热器沿垂直方向上升。
由于沿圮堀方向温度梯度太小，熔体在成核前必需明显过冷，往往在第一凝固体成核前整个试样均在熔点以下，这种情况下发生形核时，穿过剩余熔体的生长很快，容易形成多晶。
11.什么是提拉法提拉法要注意哪些问题生长晶体的一般原则是什么提拉法是指在晶体生长前，将待生长的材料置于堵坍中熔化，然后将籽晶浸到熔体中，缓慢向上提拉，同时旋转籽晶，即可逐渐生长单晶的方法。
注意方面有1）晶体熔化过程中不能分解；
2）晶体不能与堵堀和周围气氛反应；
3）炉子和加热原件的使用温度高于晶体熔点；
4）确定适当的提拉速度和温度梯度；
5）提拉和旋转的速率平稳；
温度精确控制；
6）晶体直径取决于熔体温度和提拉速度。
提拉法生长晶体的一般原则是平衡提拉速度和优化加热条件。
12.气相生长的基本原理是什么分类及定义原理可概括成对于某一假定的晶体模型。
气相原子获分子运动到晶体表面，在一定条件（压力、温度等）被晶体吸收，形成稳定的二维晶核。
在晶面上产生台阶，在俘获表面上进行扩散的原子，台阶运动、蔓延横贯整个表面，晶体便生长一层原子高度，如此循环反复即能生长块状获薄膜状晶体。
大致可分为三类
（1）升华法将固体在高温区升华，蒸汽在温度梯度的作用下向低温区输运结晶的一种晶体生长的方法。
（2）蒸汽输运法在一定的环境（如真空）下，利用运载气体生长晶体的方法，通常用卤族元素来帮助源的挥发和原料的输运，可以促进晶体的生长。
（3）气相反应法利用气体之间直接混合反应生成晶体的方法。
13.气相生长输运包括哪几个阶段气相系统中，输运分成3个阶段1）原料固体的复相反应；
2）气体中挥发物的输运；
3）晶体形成处的复相反应。
14.如何实现理想的输运过程如满足下列条件，可实现理想的输运过程1）反应产生的所有化合物都是挥发的；
2）有一个制定温度范围内和所选择气体种类分压内，所希望的相是唯一稳定的固体；
3）自由能变化接近零，反应容易成为可逆，并保证平衡时反应物和生成物有足够的量；
4）AH不等于零。
AT不能太小和太大，要合适；
5）控制成核。
要求有在合理的时间内足以长成优质晶体的快速动力学条件。
15.如何评价晶体质量1）外形完美；
2）内部缺陷如位错、枝晶、裂纹等少。
第二章非晶态材料的制备1.名词解释①有序态原子规则地周期性排列；
②无序态原子无规则排列；
③短程有序在很小的范围内，如几个原子构成的小集团，原子的排列具有一定规则，这种规则称为短程有序。
4长程有序晶体质点的规则有序排列延伸到整个晶格的全部。
5非晶态组成物质的原子、分子的空间排列不呈周期性和平移对称性，晶格的长程有序受到破坏，只有由于原子间相互关联作用，使其在小于几个原子间距地小区间内（1-1.5mn）,仍然保持形貌和组分地某些有序特征而具有短程有序,这一类物质称为非晶态2.非晶态微观结构特性
（1）只存在小区间范围内的短程有序，在近程或次近邻的原子间的键合（如配位数、原子间距、键角、键长等）具有某种规律性，但没有长程序；
（2）非晶态材料的X・射线衍射花样是有较宽的晕和弥散的环组成，没有表征结晶态特征的任何斑点和条纹，用电子显微镜也看不到晶粒间界、晶格缺陷等形成的衍衬反差；
（3）当温度升高时，在某个很窄的温度区间，会发生明显的结构相变，因而它是一种亚稳相。
3.非晶态分类、特性分为五类1.非晶态合金；
2.非晶态半导体；
3.非晶态超导体；
4.非晶态高分子材料；
5.非晶体玻璃。
非晶态材料特性有1•力学行为高强度、高韧性；
2.化学性质耐腐蚀性3.软磁特性磁导率和饱和磁感应强度高、矫完力低、损耗低；
4.超导特性5.光学性质光吸收本征吸收边位置有些移动；
光电导光照下产生了非平衡载流子，引起电导率发生变化；
光致发射；
6.其它性质电阻率高、负的电阻系数4.什么是Tanunaii模型塔曼（Tamman）认为玻璃形成是由于过冷液体晶核形成速率最大时的温度低于晶体生长速率最大时的温度。
5.非晶形成条件1）晶核形成的热力学势垒AG要大，液体中不存在成核介质；
2）结晶的动力学势垒要大，物质在Tm或液相温度处粘度要大；
3）在粘度与温度关系相似的条件下，Tm或液相温度要低；
4）原子要实现较大的重新分配，达到共晶点附近的组成。
6.什么类型的化学键易形成玻璃只有处于离子■共价过渡的混合键型物质，既有离子键容易变更键角易造成无对称变形的趋势、又有共价键不易更改键长和键角的趋势，故此类物质最易形成非晶态即玻璃态。
7.根据原子半径与电负性关系,AxBy化合物形成玻璃的基本条件是什么1）半径大于0.15mn原子组成的氧化物不能形成玻璃；
2）半径小于0.13nm,电负性介于1.821的原子组成的氧化物即为玻璃形成体，其结构具有扩展的［AO4］四面体网络结构或者［AO3］层状结构；
共价键方式结合；
3）电负性介于1.8-2.1,原子半径稍大一些，釆用特殊方法，也可形成玻璃；
4）电负性小于1.8的原子组成的氧化物不能形成玻璃，但是非玻璃氧化物与其它一些非玻璃氧化物组成的二元或三元体系却照例形成玻璃（铝酸盐、镣酸盐）5）阳离子电负性大于2.1的氧化物不能形成玻璃；
例外硒化物、硫化物、碳化物、氮化物8.什么是微晶模型、拓扑无序模型微晶模型的基本思想是大多数原子与其最近邻原子的相对位置与晶体情形完全相同，这些原子组成一百至数百nm的晶粒。
长程有序性消失主要是因为这些微晶取向杂乱、无规的原因。
拓扑无序模型基于原子排列的混乱合随机性。
原子的相对位置是随机无序排列的，无论是原子间距和各对原子连线之间的夹角都没有明显的规律性。
9.制备非晶的最基本条件、解决的技术关键最基本条件是要有足够快的冷却速率并冷却到材料的再结晶温度以下。
技术关键是
（1）必须形成原子或分子混乱排列的状态;
（2）必须将这种热力学上的亚稳态在一定的温度范围内保存下来，使之不向晶态转变。
10.非晶态材料各种制备技术及定义1、粉末冶金法是制取金属或用金属粉末（或金属粉末与非金属粉末的混合物）作为原料，经过成形和烧结，制造金属材料、复合以及各种类型制品的工艺技术。
2、气相直接凝聚法由气相直接凝聚成非晶固体。
（技术措施有真空蒸发，溅射，化学气相沉积等）3、液体急冷法是将液体以大于105°
C/s的速度急冷，使液体中紊乱的原子排列保留下来，成为固体，即得非晶。
（其他）4、结晶材料转变法由结晶材料通过辐照、离子注入，冲击等方法制非晶固体。
5、磁悬浮熔炼法将导体悬浮于一个感热场中，借助电热涡流使得导体熔化，迅速吹入冷的惰性气体，使熔体冷却,得到非晶。
6、落管技术将样品置于真空或加载保护气的石英管顶端，密封管口。
用感应加热装置，使得样品熔化，撤去热源，熔体保持自由落下，冷凝成非晶。
7、低熔点氧化物包裹将样品用低熔点氧化物包裹起来,置于容器中熔炼，待中间样品熔化后，然后再冷却到氧化物熔点以上而样品熔点以下的某个温度，样品在液态氧化物包围的气氛中冷凝成非晶。
8、辐照法用能量密度比较高的激光或电子束（能量100kW/cni2）辐照晶体材料表面（如金），使表面局部熔化,然后以大于104°
C/s的速度冷却，即在晶体表面产生一层与基底同质的非晶薄层。
9、离子注入法将高能的非晶粒子直接注入固体材料的表面。
11.辉光发电的技术参数（我加的）辉光放电法是利用反应气体在等离子体中发生分解而在衬底上沉积成薄膜
（1）反应器设计设计原则力求反应气体在电极上均匀分布；
（2）杂质及安全性控制反应气体的纯度和种类对薄膜的质量有决定性的影响。
纯硅烷最好；
小分子气体稀释（Ar、H2、He）掺杂实现pm结（硼烷、磷烷）反应室高真空预热衬底选择绝缘衬底（石英、蓝宝石）、ITO玻璃衬底清洁（3）反应流量和衬底温度控制衬底温度200-400度；
（太低膜柱状结构，组织疏松，易吸水；
太高含氢量低，结构恶化，易形成微晶和多晶）流量20-30cm3/s功率密度0.02—2.0W/cni2第三章有机高分子成形加工基础1、名词解释①流动性一定温度与压力下聚合物充填模具的能力。
2收缩性聚合物制品从模具中取出冷却到室温后，尺寸缩小地特性。
3吸湿性聚合物吸收水分的能力。
3粘水性水对聚合物的润湿性。
4热敏性对热的敏感性，即在高温和受热时间较长或进料口截面过小，剪切作用过大、料温增高时易发生变色、降聚、分解的倾向。
5水敏性有的聚合物即使含有少量水分，在高温高压下就会发生分解，称此性能为水敏性。
2.聚合物的流变规律聚合物熔体属于实际流体，它的粘度不是常数，与流体的温度，切应力，切应变有关，流动特征不完全符合牛顿流变学定律，符合修正后的指数定律；
式中，11为非牛顿指数（ill）,K为稠度，K越大，粘度越大，□离1越大，液体的非牛顿性就越高。
3.流动性的影响因素1.温度温度越高流动性越好；
2.压力压力增加流动性增大；
3.模具浇注系统形式，尺寸与布置，流速阻力设置等影响流动性；
4.聚合物品质粒度均匀、湿度大、含水分及其他挥发性物质多有利于改善流动性；
5.剪切速率“剪切变稀"
现象。
4.结晶聚合物的成形特性1）结晶体熔解需要附加热量,加工温度比非结晶型高；
2）冷凝时，放出热量多，冷却时间长；
3）成型时收缩大，缩孔和气孔等缺陷多；
4）易变形和翘曲5）结晶度与冷却速度有关，快不易结晶；
6）结晶度大强度和硬度高、密度大、刚度大、耐磨性好、耐化学腐蚀性好、第四章聚合物成形加工技术与原理1、名词解释。
1模压成形主要依靠外力的压缩作用实现成形物料造型的一类塑料的一次成形技术。
主要用于热固性塑料，适用于形状复杂或带有复杂嵌件的制品，但生产率低、模具成本较高。
2注射成形又称注塑成形，是热塑性聚合物的一种主要成形方法。
3混炼是为了使各种配合剂均匀分散到橡胶中去的混合过程。
4硫化成形品在一定温度、压力下形成网络结构的过程，其结果是使制件失去塑性，同时获得高弹性。
5吹塑成形是把熔融状态的塑料坯料置于模具内，用压缩空气将此坯料吹胀，使之紧贴着模壁的内侧成形而获得中空制品的成形方法。
2.模压成形包括哪些工艺过程1）成形前的准备预压、预热和干燥2）模压加料（控制加料量和合理堆积）合模
（先快后慢）排气（力求迅速，防影响制品质量）交联固化（温度适宜，时间慢，充分固化交联）聚合物制品脱模清理模具3.挤出成形包括哪些工艺过程加料、输送、压缩（压缩间隙使易导热，熔化；
增压排气；
密实度要求）、熔融（此过程发生各种物理化学变化）、混合（组分混合，热量混合）、排气（间隙空气，水蒸气，挥发物的气化）4.注射成形包括哪些工艺过程成形前的准备、注射过程、后处理等。
注射过程可划分为加料、推进、熔融、注射；
制品的后处理主要指退火处理和调湿处理5.注射成形工艺参数如何影响产品质量影响产品质量的主要工艺参数有1.机筒温度太高，分解物料，太低，不能很好塑化及顺利注射。
应保证聚合物塑化良好，顺利注射，又不引起分解。
2.喷嘴温度比机筒温度稍低，避免流延现象，但不宜太低，堵塞喷孔及模型流入冷凝料3.模具温度分加热状态与冷却状态，对一些粘度高，流动性差，结晶速度快，内应力敏感的聚合物应加热模具，否则制品易开裂，模温不宜太高，否则制品发生热变形，脱模时变形。
4.注射压力压实与填充。
5.成形周期时间过长，原料易分解，制品应力大，强度降低，时间短，易塑化不完全导致制品变形。
6.吹塑成形包括哪些工艺过程（P53）型坯制备，吹胀赋形、定型、脱模。
7.泡沫塑料成形方法有哪些方法很多如注射成型、挤出成型、模压制成型等，常用的有1.低发泡注射成形1）低压法（不完全注入法）2）高压法（完全注入法）3）双组分注射法2.模压成形其成形过程是预发泡、熟化、成形。
8.橡胶成形包括哪些工艺过程各有什么作用生产过程包括素炼、混炼、成形和硫化等四个步骤。
素炼在一定条件下对生胶进行机械加工.使其由强韧的弹性状态转变为柔软而具有可塑性的状态，这种使弹性生胶转变为可塑状态的工艺过程称为塑炼。
混炼是为了使各种配合剂均匀分散到橡胶中去的混合过程。
成形将混炼胶通过压延机制成一定厚度的胶片，或者通过螺旋压出机制成具有一定断面的半成品。
硫化成形品在一定温度、压力下形成网络结构的过程，其结果是使制件失去塑性，同时获得高弹性。
1、粉体是指粉末质粒和质粒之间的间隙所构成的集合体2、粒径，粒度在空间范围内所占据的线性尺寸，可以其与轮廓，或与某些性质相关的球体，立方体，四棱柱等的几何特征值来表示3、当量径是指当一个颗粒的某一物理特性与同质的球形颗粒相同或相近时，我们就用该球形颗粒的直径来代表这个实际颗粒的直径。
粒径分布不同粒径范围内所含粒子的个数或质量，称为粒径分布，常表示成频率分布与累积分布。
4、粒径频率分布5、粒径累积分布6、平均粒径的定义粉体由颗粒dl,d2,d3构成，其物理特性可用各粒径函数的加成表示fdfdlfd2fd3fdn若将粒径想象成一均一球径D表示则fdfD,D即表示平均径7、推导个数基准平均径设粉末由粒径为dl,d2..dn的颗粒组成，每种颗粒的个数分别为nl,112,.mi,是由颗粒总长的特性导出其平均径。
解颗粒群的总长可表示为nidin2d2nndnSndfd将全部颗粒视为粒径为D的均一颗粒，上式中的d用D替代n1Dn2DnnDSnDDZnfD贝由fdfD,ZndDSn则D=Snd/Sn所得的D即为个数基准平均径.8、设颗粒群的总质量为工in,试由比表面积的定义函数求平均粒径.比表面积定义函数为将全部颗粒视为边长为D的立方体，则（重要）9、颗粒形状指一个颗粒的轮廓边界或表面上各点所构成的图像10、形状指数将表示颗粒外形的几何量的各种无因次组合称为形状指数，它是对单一颗粒本身几何形状的指数化,是用各种数学式对于颗粒外形进行表征11、形状系数在表征粉末体性质，具体物理现象和单元过程等函数关系时，把颗粒形状的有关因素概括为一个修正系数加以考虑，该系数即为形状系数。
意义形状系数是用来衡量实际颗粒与球形立方体等颗粒形状的差异程度，比较的基准是具有与表征颗粒群粒径相同的球的体积，表面积，比表面积与实际情况的差异。
V一般表达式若以Q表示颗粒平面或立体的参数,dp为平均粒径，两者的关系为（^①•dpn,①为形状系数v体积形状系数以颗粒体积Vp代替Q,Vp<
Dv-dp3<
Dv为体积形状系数v表面积形状系数以颗粒表面积S代替Q,S©
s・dp2①s为表面积形状系数v比表面积形状系数球形颗粒Vp兀/6•dp3,S兀•dp2①v兀/6①s兀①①s/①v612>
筛分法利用筛孔尺寸由大到小组合的一套筛，借助振动把粉末分成若干等级，称量各级粉末重量，即可计算用重量百分数表示的粒度组成。
筛分法的度量筛孔的孔径和粉末的粒度可以用微米毫米,或目数表示。
所谓目数是指筛网1英寸25.4毫米长度上的网孔数。
ni25.4/ab,m目数，a网孔尺寸,b丝径.筛分终点每分钟通过最大组分筛面上的筛分量小于样品量的0.1时为筛分终点。
13、粉末的孔隙率（空隙率）与填充率的概念粉末体中未被颗粒占据的空间体积与包含空间在内的整个粉末层表观体积之比称为空隙率，以£
表示即填充率V,Vp,Vc分别表示填充层表观体积，颗粒所占据的体积和空隙体积14、松装密度又称容积密度，系指在一定填充状态下，包括颗粒间全部空隙在内的整个填充层单位体积中颗粒的质量。
它与颗粒物料的密度pO和空隙率£
有如下关系pvl-8pO
15、粉末体的安息角（休止角、堆积角）指粉体自然堆积时的自由表面与静止平衡状态下的水平面所形成的最大角度。
16、粉体的成形性成形性是指粉末压制后，压坯保持既定形状的能力，用粉末得以成形的最小单位压制压力表示，或者用压坯的强度来衡量。
17、粉体的压缩性压缩性代表粉末在压制过程中被压紧的能力，在规定的模具和润滑条件下加以测定。
18、（重要）粉碎指块体物料粒子由大变小过程的总称,它包括“破碎”和“粉磨”。
前者是由大料块变成小料块的过程，后者是由小料块变成粉末的过程。
粉碎过程就是在粉碎力的作用下固体物料或粒子发生形变进而破裂的过程。
当粉碎力足够大时，力的作用又很迅猛，物料块或粒子之间瞬间产生的引力大大超过了物料的机械强度。
因而物料发生了破碎。
粉碎作用力的类型主要有如右图所示几种。
可见物料的基本粉碎方式是压碎、剪碎、冲击粉碎和磨碎。
常借助的外力有机械力、流能力、化学能、声能、热能等。
主要由湿法粉碎和干法粉19、（重要）粉碎的方法与分类挤压法由于冲击力P的作用，使夹在俩块工作面之间的物料破碎.冲击法由于冲击力作用使物料破碎.高速运动的工作体对物料的冲击；
高速运动的物料对固定的工作面冲击；
高速运动的物料互相冲击；
高速运动的工作体向悬空的物料冲击.磨剥法运动的工作面对物料摩擦时所施的剪切力或靠物料之间摩擦时的剪切作用而使之破碎.劈裂法物料因楔形工作体的作用而破碎.20、粉碎比若原始物料粒度为D,经粉碎后的粒度为d,则比值iD/d21、（重要）粉碎模型0体积粉碎模型整个颗粒都受到粉碎，成为粒度大的中间颗粒,再粉碎成一定粒度分布的中间颗粒，最后逐渐积蓄成为微粉成分即稳定成分.冲击粉碎0表面粉碎模型仅在颗粒表面产生破坏，从颗粒表面不断切下微粉成分，这一破坏不涉及颗粒内部.摩擦粉碎0均一粉碎模型加于颗粒的力，使颗粒产生分散性的破坏,直接碎成微粉成分.实际上第三种模型可以不考虑，一,二俩种模型构成粉碎产品粒度的二成分分布.22、分级按生产工艺的要求,把粉碎产品按某种粒度大小或不同种类颗粒进行分选的操作过程23、分级粒径将任一组颗粒进行分级，若粗粒部分未混入小于d0的颗粒，细粒部分未混入大于d0的颗粒，此时由于d0粒度的分级进行的完全,称为理想的分级.d0为分级粒度或分级颗粒直径，此时的分级效率为100.24、筛分将粉末颗粒置于具有一定大小孔径或缝隙的筛面上,使通过筛孔为筛下料，被截留在筛面上为筛上料。
25、流体分级对小于100pm的物料可利用粒度变化对流体阻力和颗粒所受的力的平衡原理而分级。
26、重力式分级利用空气阻力和重力之间的平衡关系,调整颗粒粒度进行分级27、（重要）固液分离的概念与方法固液分离用某种方法或技术将液体悬浮液的液相和固相分开的过程.其目的1回收有价固相;
2回收有价液相;
3同时回收两相.回收方法选择固液回收方法和设备，取决于颗粒粒度和固相含量浓度.28、总分离效率总分离效率ET是指进入分离器的全部颗粒中能被分离下来的质量分率29、分级分离效率由于粉体中所含的颗粒通常是大小不均匀的。
按颗粒的各种粒度分别表示其被分离下来的质量分率，称为分级分离效率或简称为粒级效率。
30、浓缩稀薄悬浮液通过固体颗粒在其液相中的沉降分离，因脱除部分清液而变浓的过程31、过滤是使悬浮液通过能截留固体颗粒并具有渗透性的多孔介质过滤介质而实现固■液分离32、（重要）沉淀法通常是在溶液状态下将不同化学成分的物质混合，在混合溶液中加入适当的沉淀剂制备纳米粒子的前驱体沉淀物，再将此沉淀物进行干燥或熾烧，从而制得相应得粉末粒子。
沉淀法主要分为直接沉淀法、共沉淀法、均匀沉淀法、
水解沉淀法、化合物沉淀法等。
33、（重要）水热过程是指在高温、高压下在水、水溶液或蒸气等流体中所进行有关化学反应的总称。
水热条件能加速离子反应和促进水解反应。
在常温常压下一些从热力学分析看可以进行的反应，往往因反应速度极慢，以至于在实际上没有价值。
但在水热条件下却可能使反应得以实现。
水热反应有以下几种类型水热氧化、水热沉淀、水热合成、水热还原、水热分解、水热结晶。
34、（重要）溶胶凝胶技术是指金属有机或无机化合物经过溶液、溶胶、凝胶而固化，再经热处理而成氧化物或其他化合物固体的方法。
溶胶一凝胶法包括以下几个过程1溶胶的制备。
有两种方法一是先将部分或全部组分用适当沉淀剂先沉淀出来，经解凝，使原来团聚的沉淀颗粒分散成原始颗粒。
因这种原始颗粒的大小一般在溶胶体系中胶核的大小范围，因而可制得溶胶；
另一种方法
升级会员 