材料概論習題及答案

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上作業(yè)11.人類使用材料的歷史經(jīng)歷了哪些時代？答：人類使用材料的歷史經(jīng)歷了石器時代、青銅器時代、鐵器時代、水泥時代、鋼時代、硅時代、新材料時代。2.材料的化學(鍵)分類和使用性能分類？答：材料的化學(鍵)分類：金屬材料、無機非金屬材料、高分子材料、復合材料。材料的使用性能分類：結(jié)構(gòu)材料、功能材料。3.什么是材料科學、材料工程、材料科學與工程？答：材料科學：一門以固體材料為研究對象，以固體物理、固體化學、熱力學、動力學、量子力學、冶金、化工為理論基礎(chǔ)的邊緣交叉基礎(chǔ)應用學科，是運用電子顯微鏡、X射線衍射、熱譜、電子離子探針等各種精密儀器和技術(shù)，探討材料的組成、結(jié)構(gòu)、制備工藝

2、和加工使用過程與其機械、物理、化學性能之間的規(guī)律的一門基礎(chǔ)應用學科。材料工程：運用材料科學的理論知識和經(jīng)驗知識，為滿足各種特定需要而發(fā)展、制備和改進各種材料的工藝技術(shù)。材料科學與工程：研究材料的組成與結(jié)構(gòu)、合成與制備(工藝)、性能、使用效能(用途)四者之間相互關(guān)系和規(guī)律的一門科學。4.簡述無機非金屬材料及其特點？答：無機非金屬材料是一種或多種非金屬元素(如O、C、N等，通常為O)的化合物，主要為金屬氧化物和金屬非氧化物，不含C-H-O鏈。無機非金屬材料的特點：組成：一種或多種非金屬元素(如O、C、N等，通常為O)的化合物。結(jié)構(gòu)：結(jié)合鍵主要為離子鍵、共價鍵或離子共價混合鍵。性能：高熔點、高強度、

3、耐磨損、高硬度、耐腐蝕和抗氧化的基本屬性，寬廣的導電性、導熱性和透光性以及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性，很差的延展性及耐沖擊性。合成與制備(藝)：(暫忽略)。使用效能(應用)：(暫忽略)。作業(yè)21.從CaO-SiO2二元相圖分析礦物組成與化學組成、工藝條件的關(guān)系？答：CaO-SiO2二元相圖。礦物組成與化學組成的關(guān)系：在870-1125之間，隨著SiO2質(zhì)量分數(shù)的降低，CaO質(zhì)量分數(shù)的提高，所形成的礦物組成依次為磷石英，磷石英+-CS，-CS，-CS+ C2S，C2S，C2S+C3S，C3S，C3S+CaO，CaO。礦物組成與工藝條件的關(guān)系：在SiO2-CS區(qū)間，隨著溫度的升高，依次生成石英+

4、-CS，磷石英+-CS，磷石英+-CS，方石英+L，L。2.計算BO3三角體和SiO4四面體中正負離子彼此相互接觸的正負離子半徑的比值。答：BO3三角體中正負離子彼此相互接觸的正負離子半徑的比值：SiO4四面體正負離子彼此相互接觸的正負離子半徑的比值：3.為什么島狀、鏈狀、架狀硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的橋氧數(shù)、硅氧比不同？答：由于SiO4四面體聚合形狀不同，所以島狀、鏈狀、架狀硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)的橋氧數(shù)、硅氧比不同。島狀硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)：橋氧數(shù)：0，硅氧比1:4。鏈狀硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)：單鏈：橋氧數(shù)：1，硅氧比1:3；雙鏈：橋氧數(shù)：2.5，硅氧比4:11。架狀硅酸鹽晶體結(jié)構(gòu)：橋氧數(shù)：4，硅氧比1:2。4.什么

5、叫晶體缺陷？有哪些類型？答：晶體缺陷：實際晶體中原子規(guī)則排列遭到破壞而偏離理想結(jié)構(gòu)的區(qū)域。晶體缺陷類型：點缺陷、線缺陷和面缺陷。點缺陷：晶格位置缺陷(弗蘭克爾缺陷、肖特基缺陷)、組成缺陷(間隙型雜質(zhì)原子、置換型雜雜質(zhì)原子)和電荷缺陷。線缺陷：刃型位錯、螺型位錯。面缺陷：與晶體結(jié)構(gòu)無關(guān)的面缺陷：晶晶界和相界，與晶體結(jié)構(gòu)有關(guān)的面缺陷：共軛相界、孿晶界、堆垛層錯。5.試說明圖像分析法與非圖像分析法的異同。答：相同點：圖像分析法與非圖像分析法均基于物理方法，其工作原理是以電磁波轟擊樣品激發(fā)產(chǎn)生透射、反射和吸收等特征物理信息，將這些信息加以分析從而確定物相組成和結(jié)構(gòu)特征。不同點：圖像分析法是以顯微術(shù)為主

6、，既可根據(jù)圖像的特點及有關(guān)的性質(zhì)來分析和研究固體材料的相組成，也可形象地研究其結(jié)構(gòu)特征和形貌特征，測定其各項結(jié)構(gòu)參數(shù)，是材料的主要研究手段，其中最有代表性的是光學顯微鏡分析和電子顯微鏡分析。 非圖像分析法分為衍射法和成分譜分析。衍射法包括X射線衍射、電子衍射和中子衍射等三種分析方法，主要用來研究材料的結(jié)晶相及其晶格常數(shù)，其中最有代表性的是粉末X射線衍射分析和單晶X射線衍射分析。成分譜分析的信息來源于整個樣品，是統(tǒng)計性信息，主要測定材料的化學成分。成分譜種類很多，有光譜，色譜，熱譜，質(zhì)譜，能譜，波譜，核磁共振譜、穆斯堡爾譜等等，其中最有代表性的是差熱分析，紅外光譜分析，能譜分析，核磁共振分析。作

7、業(yè)31.名詞解釋：熔融法、高溫燒結(jié)法。答：(1)熔融法：將合成所需材料的原料加熱，使其在加熱過程和熔融狀態(tài)下產(chǎn)生各種化學反應，從而達到一定的化學成分和結(jié)構(gòu)。根據(jù)加熱溫度的高低，分為高溫熔融法和低溫熔融法。玻璃熔融、高爐煉鐵、轉(zhuǎn)爐煉鋼等為高溫熔融法。高分子化合物的本體聚合和熔融聚合為低溫熔融法。(2)高溫燒結(jié)法：陶瓷、耐火材料、粉末冶金以及水泥熟料等通常都是要把成型后的坯體(粗制品)或固體粉料在高溫條件下進行燒結(jié)后，才能得到相應的產(chǎn)品。2.以石料生產(chǎn)為例說明破碎-篩分流程及所需設(shè)備。答：(1)石料生產(chǎn)線如下圖所示：(2)破碎-篩分流程：對原料有粒度要求的原料制備工藝，篩分作業(yè)必須與破粉碎作業(yè)配合

8、使用，組成破碎篩分流程，即破碎篩分粉碎(磨碎)篩分超細粉碎篩分符合粒度要求的原料。(3)所需設(shè)備：破碎設(shè)備：顎式破碎機等各種破碎機；粉碎(磨碎)設(shè)備：球磨機等各種磨機；超細粉碎設(shè)備：氣流粉碎磨等各種磨；篩分設(shè)備：振動篩等各種篩。3.什么是配料的原則和方法？答：(1)配料：根據(jù)不同種類材料的理化性能、尺寸及外形，并考慮有關(guān)工藝因素，制定相應的配方，確定材料的原料組成。(2)配料的原則：配合料的組成包括按規(guī)定比例配合的各種原料的種類、數(shù)量(重量或體積)、粒級，因此，配料的原則是：原料、制品化學組成可能有波動，試樣分析可能有誤差，配合料的化學成分必須在滿足產(chǎn)品性能要求的同時，比產(chǎn)品要求的指標要稍高些

9、；工藝過程對粉料結(jié)合性或分散性的要求；原料中的水分和灼減成分。(3)配料的方法：即體積法和重量法。4.簡述泥料混練的目的、方法和設(shè)備。答：(1)泥料混練：使兩種以上不均勻物料的成分和顆粒度均勻化，促進顆粒接觸和塑化的操作過程。(2)泥料混練的目的：使坯料中的成分和性質(zhì)均勻，即在單位重量或體積內(nèi)具有同樣的成分和顆粒組成。(3)泥料混煉的方法：原料的制備與混合一體化、困料、塑化處理。(4)泥料混煉的設(shè)備：高速混煉機、真空擠泥機、普通捏合機等。5.根據(jù)材料的成型特性，材料的成型方法分為哪幾類？答：(1)材料的成型特性：可流動性和可塑性變形性?？闪鲃有裕翰牧显诩訜嶙饔孟禄蛱砑尤軇r表現(xiàn)出來的流動性?？?/p>

10、塑性變形性：材料在加熱作用下或添加溶劑、增塑劑等助劑時，同時受外力作用下，表現(xiàn)出來的塑性變形行為。(2)材料成型方法的成型特性分類：自由流動成型、受力流動成型、受力塑性成型和其他成型。自由流動成型：成型時無外力作用下，將呈流動狀態(tài)的物料倒入模型型腔，或使其附在模型表面，經(jīng)改變溫度、反應或溶劑揮發(fā)等作用，使之固化或凝固，從而形成具有模型形狀的產(chǎn)品，最終產(chǎn)品可以是成品，也可以是半成品。受力流動成型：成型時在受力作用下，將呈流動狀態(tài)的物料注入模型型腔，或使物料通過一定形狀的口模，或附在模型表面，經(jīng)溫度變化、反應或溶劑揮發(fā)等作用，使物料冷凝、固化，最終形成產(chǎn)品，產(chǎn)品一般無需后續(xù)加工即可直接使用。受力塑

11、性成型：在受力條件下，在高溫或常溫，或塑化條件下，使固態(tài)物料產(chǎn)生塑性變形而獲得所需尺寸、形狀及力學性能的成型方法。6.簡述干燥及干燥過程？答：(1)干燥：使含水物料(如濕坯、原料、泥漿等)中的液體水汽化而排除水分的過程。(2)干燥過程：可大致分為四個階段。第一階段為升速干燥階段，即隨著干燥時間的增長，坯體含水量減少，干燥速度升高，坯體的表面層溫度也隨之升高。第二階段為等速干燥階段，是干燥過程中最主要的階段。在此階段中，水分的蒸發(fā)僅發(fā)生在坯體表面上，干燥速度等于自由水面的蒸發(fā)速度，雖然水分大量排出，但速度恒定。因此，干燥速度取決于干燥介質(zhì)(空氣)的溫度、濕度及運動速度，而與坯體的厚度(或粒度)及

12、最初含水量無關(guān)。第三階段是降速干燥階段，隨著干燥時間的增長，坯體含水量減少，水分從表面蒸發(fā)的速度超過自坯體內(nèi)部向表面擴散的速度。因此干燥速度受水分的擴散速度控制，受空氣的溫度、濕度及運動速度的影響較小。第四階段為平衡干燥階段，即干燥速度逐漸接近于零，最終坯體水分不再減少。當空氣的溫度低于100時，保留在坯體中的水分稱為平衡水分。這部分水分被固體顆粒牢固地吸附著。7.以硅酸鹽制品為例，簡述常壓燒結(jié)過程。答：(1)燒結(jié)：使坯體顯氣孔率接近于零，達到完全致密程度狀態(tài)的過程。(2)硅酸鹽制品的常壓燒結(jié)過程：坯體排出水分階段(10200)：在該階段中，主要是排出坯體中殘存的自由水和大氣吸附水。水分的排除

13、，使坯體中留下氣孔，具有透氣性，有利于下一階段反應的進行。分解、氧化階段(2001000)：這一階段發(fā)生的物理化學變化依原料種類而異，有排出化學結(jié)合水、硅酸鹽或硫酸鹽分解、有機物的氧化燃燒等。此外還可能有晶型轉(zhuǎn)變發(fā)生或少量低熔液相的開始生成。此時坯體的重量減輕，氣孔率進一步增大，強度亦有較大變化。液相形成和晶相合成階段(>1000)：分解作用將繼續(xù)進行，隨溫度升高，液相生成量增加，液相粘度降低，某些新礦物相開始形成，并進行溶解重結(jié)晶。由于液相的擴散、流動、溶解、沉析傳質(zhì)的進行，顆粒在液相表面張力作用下，進一步靠攏而促使坯體致密化，使其強度增大、體積縮小、氣孔率降低、燒結(jié)急劇進行。燒結(jié)階段

14、：坯體中各種反應趨于完全、充分，液相數(shù)量繼續(xù)增加，結(jié)晶相進一步成長而達到致密化，即所謂“燒結(jié)”。冷卻階段：從最高燒成溫度至室溫的冷卻過程中，主要發(fā)生玻璃相的析晶、某些晶相的晶型轉(zhuǎn)變、玻璃相的固化等過程。在此過程中，坯體的強度、密度、體積依品種不同都有相應的變化。作業(yè)41.簡述溫度對無機晶體材料熱容、熱膨脹、熱傳導、熱穩(wěn)定性的影響？答：(1)溫度對無機晶體材料熱容的影響：當溫度遠高于德拜溫度時，無機晶體材料的摩爾比熱容(或Cv)遵循杜隆-珀替定律，變化很小，是一個與構(gòu)成固體的物質(zhì)無關(guān)的常量(3R)。當溫度遠低于德拜溫度時，摩爾比熱容(或Cv)將遵循量子規(guī)律，而與熱力學溫度的三次方成正比，即CvT

15、3。隨著溫度接近絕對零度而迅速趨近于零。(2)溫度對無機晶體材料熱膨脹的影響：無機晶體材料熱膨脹隨溫度升高而增大。(3)溫度對無機晶體材料熱傳導的影響：溫度對無機晶體材料熱傳導的影響見下圖。在低溫時，熱導率與T3成比例。高溫時,則迅速降低，在40K附近，出現(xiàn)極大值。當達到1600K時，由于輻射傳熱，又有所升高。(4)溫度對無機晶體材料熱穩(wěn)定性的影響：無機晶體材料熱穩(wěn)定性隨溫度的升高而降低。2.試說明材料介電性、壓電性、熱釋電性、鐵電性的形成機理。答：(1)介電性：材料在電場作用下產(chǎn)生感應電荷的性質(zhì)。形成機理：極化，即介質(zhì)內(nèi)質(zhì)點(原子、分子、離子)正負電荷重心的分離，從而轉(zhuǎn)變成偶極子?；蛟谕怆妶?/p>

16、作用下，正、負電荷盡管可以逆向移動，但它們并不能掙脫彼此的束縛而形成電流，只能產(chǎn)生微觀尺度的相對位移并使其轉(zhuǎn)變成偶極子的過程。(2)壓電性：某些晶體材料按所施加的機械應力成比例地產(chǎn)生電荷的能力。形成機理：由于晶體受機械作用(應力與應變)而引起正負離子相對位移產(chǎn)生偶極子，引起了晶體介質(zhì)的極化，導致兩端表面內(nèi)出現(xiàn)符號相反的束縛電荷。(3)熱釋電性：由于溫度的變化而引起晶體表面荷電的現(xiàn)象。形成機理：由于晶體受熱膨脹而引起正負離子相對位移產(chǎn)生偶極子，引起了晶體介質(zhì)的極化，從而導致致晶體的總電矩發(fā)生改變。(4)鐵電性：晶體中的電偶極子由于它們的相互作用而產(chǎn)生自發(fā)平行排列的現(xiàn)象。形成機理：所謂自發(fā)極化，即

17、這種極化狀態(tài)并非由外電場所造成的，而是由晶體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)特點造成的，晶體中每一個晶胞里存在固有電偶極矩。3.試分析反射、折射、吸收、散射對材料透光性的影響。答：影響材料透光性的各種因素：反射：反射系數(shù)愈大，兩個表面的界面反射損失就愈大，材料的透光性就愈差。折射：材料對周圍環(huán)境的相對折射率大，反射損失也大。吸收：吸收系數(shù)愈大，吸收損失就愈大，材料的透光性就愈差。散射：散射系數(shù)愈大，材料的宏觀及微觀缺陷、晶粒排列方向的影響、氣孔引起的散射損失就愈大，材料的透光性就愈差。4.簡述材料鐵磁性的形成機理，并畫出其磁滯回線。答：(1)鐵磁性的形成機理：鐵磁物質(zhì)內(nèi)部存在很強的“分子場”，在“分子場”的作用下，

18、趨于同向平行排列，即自發(fā)磁化至飽和，稱為自發(fā)磁化；鐵磁體自發(fā)磁化分成若干個小區(qū)域(這種自發(fā)磁化至飽和的小區(qū)域稱為磁疇)，由于各個區(qū)域(磁疇)的磁化方向各不相同，其磁性彼此相互抵消，所以大塊鐵磁體對外不顯示磁性。的磁性是自發(fā)產(chǎn)生的。所謂磁化過程(又稱感磁或充磁)只不過是把物質(zhì)本身的磁性顯示出來，而不是由外界向物質(zhì)提供磁性的過程。實驗證明，鐵磁質(zhì)自發(fā)磁化的根源是原子(正離子)磁矩，而且在原子磁矩中起主要作用的是。與原子一樣，在原子的中存在沒有被電子填滿的狀態(tài)是產(chǎn)生鐵磁性的必要條件。(2)鐵磁體的磁滯回線：Bs：飽和磁化強度；Hc：矯頑力；Br：剩余磁化強度。5.畫出低碳鋼的應力-應變曲線，標出其力

19、學特征，并說明各種力學特征的含義？答：低碳鋼的應力-應變曲線見下圖，力學特征有：比例極限p：保證材料的彈性變形按正比關(guān)系變化的最大應力，即在拉伸應力-應變曲線上開始偏離直線時的應力值。彈性極限e：材料由彈性變形過渡到彈-塑性變形時的應力。應力超過彈性極限以后，材料便開始產(chǎn)生塑性變形。屈服強度s：材料發(fā)生屈服現(xiàn)象時的屈服極限，亦即抵抗微量塑性變形的應力?？估瓘姸萣：材料由均勻塑性變形向局部集中塑性變形過渡的臨界值，也是在靜拉伸條件下的最大承載能力。斷裂強度k(拉伸條件)：在靜拉伸條件下發(fā)生斷裂時的應力。6.磨損失效類型有哪些？腐蝕失效類型有哪些？答：(1)磨損失效：導致機件尺寸變化和質(zhì)量損失的表

20、面損傷。(2)磨損失效類型：粘著磨損、磨粒磨損、腐蝕磨損、疲勞磨損。(3)腐蝕失效：材料表面和周圍介質(zhì)發(fā)生化學反應或電化學反應所引起的表面損傷。(4)腐蝕失效類型：高溫氧化腐蝕、電化學腐蝕、應力腐蝕、腐蝕疲勞。作業(yè)51.畫出鐵碳相圖，并簡述鐵碳相圖中的特征點、特征線的意義。答：(1)鐵碳相圖如圖所示。(2)鐵碳相圖中的特征點(3)鐵碳相圖中的特征線ECF水平線：共晶反應線，1148。PSK線(A1線)：共析反應線，727。GS線(A3線)：冷卻時自A中開始析出F的臨界溫度線，912-727。ES線(Acm線)：碳在A中的固溶線，將在A中析出Fe3C，1148-727。亦稱從A中開始析出Fe3C

21、的臨界溫度線。2.畫出鋁合金相圖，并說明變形鋁合金與鑄造鋁合金的區(qū)別。答：(1)鋁合金相圖如下。(2)變形鋁合金與鑄造鋁合金的區(qū)別組成與結(jié)構(gòu)：變形鋁合金為鋁合金相圖D點已左成分的合金，含有大量塑性很好的固溶體。鑄造鋁合金為鋁合金相圖D點已右成分的合金，含有塑性較差的共晶組織。性能與使用效能：變形鋁合金具有良好的塑性和壓力加工性能，可采用鍛造、軋制、擠壓等壓力加工方法制成板材、帶材、棒材、管材、線材等各種型材。鑄造鋁合金具有良好的鑄造性能，可直接澆鑄成鋁合金鑄件。合金類型：變形鋁合金可進一步分為可熱處理和不可熱處理強化兩類，包括防銹鋁合金、硬鋁合金、超硬鋁合金、鍛造鋁合金。鑄造鋁合金包括Al-S

22、i系、Al-Cu系、Al-Mg系、Al-Zn系等。3.解釋黃銅、青銅、白銅的區(qū)別。答：(1)黃銅：以鋅為主要合金元素的銅合金，具有美觀的黃色。(2)青銅：含鋁、硅、鉛、鈹、錳等的銅基合金，分為壓力加工青銅和鑄造青銅。(3)白銅：以鎳為主要添加元素的銅基合金。作業(yè)61.普通陶瓷的生產(chǎn)工藝流程及其特點？答：(1)普通陶瓷的生產(chǎn)工藝過程：原料制備(配料)(泥料混練)成型干燥施釉燒成(成品加工)等工序。(2)普通陶瓷的生產(chǎn)工藝流程特點：原料制備：可塑性原料：高嶺土、伊利石、蒙脫石等粘土礦物；弱塑性原料：葉臘石和滑石；非塑性原料：石英砂、粘土燒熟料、長石。成型：主要有可塑成型、注漿成型、壓制成型等3種方

23、法。干燥：干燥過程分為升速干燥階段、等速干燥階段、降速干燥階段、平衡干燥階段等四個階段。干燥方法主要有熱氣干燥、電熱干燥、高頻干燥、微波干燥、近紅外與遠紅外干燥。燒結(jié)：燒結(jié)是陶瓷制備中重要的一環(huán)，伴隨燒結(jié)發(fā)生的主要變化是顆粒間接觸界面擴大并逐漸形成晶界；氣孔從連通逐漸變成孤立狀態(tài)并縮小，最后大部分甚至全部從坯體中排除，使成型體的致密度和強度增加，成為具有一定性能和幾何外形的整體。燒結(jié)過程分為初期、中期和后期三個時期，五個階段。燒結(jié)方法主要是常壓燒結(jié)。施釉：釉是附著在陶瓷坯體表面上的一層很薄的玻璃體。施釉制品分一次燒成和二次燒成工藝。2.傳統(tǒng)熔體冷卻法制備玻璃的工藝過程及特點？答：(1)傳統(tǒng)熔體

24、冷卻法制備玻璃的工藝過程：原料制備配料熔融成型退火成品加工。(2)傳統(tǒng)熔體冷卻法制備玻璃的工藝特點：原料制備：硅砂：28.9%(質(zhì)量分數(shù))；砂巖：34.00%；白云石：14.10%；純堿：16.14%。配料：對于配合料的主要要求：組成正確和穩(wěn)定；具有一定的顆粒級配；具有一定的水分：3%7%；具有一定的氣體率；均勻性良好。熔融：將配合料在池窯中經(jīng)過高溫加熱形成均勻的、無氣泡并符合成型要求的玻璃液的過程。熔融是玻璃生產(chǎn)中很重要的環(huán)節(jié)，玻璃的許多缺陷都是在熔制過程中造成的，玻璃的產(chǎn)量、質(zhì)量、合格率、生產(chǎn)成本、燃料消耗和池窯壽命等都與玻璃的熔融密切相關(guān)。玻璃熔融包括一系列物理的、化學的、物理化學的變化

25、過程。熔融過程分為硅酸鹽形成、玻璃形成、澄清、均化和冷卻等5個階段。成型：成型是熔融的玻璃液轉(zhuǎn)變?yōu)榫哂泄潭◣缀涡螤钪破返倪^程。玻璃成型的方法有壓制法、吹制法、拉制法、壓延法、澆注法、離心法、噴吹法、漂浮法、燒結(jié)法以及焊接法等。成型過程分為成型和定型兩個階段。成型是賦予制品以一定的幾何形狀；定型是把制品的形狀固定下來，玻璃的定型通過溫度降低進行的。退火：消除或減少玻璃中熱應力至允許值的熱處理過程。玻璃制品在成型后的冷卻過程中，經(jīng)受激烈的、不均勻的溫度變化，產(chǎn)生的熱應力會導致大多數(shù)制品在存放、加工及使用中自行破裂，所以一般玻璃制品在成型或熱處理后要經(jīng)過退火以減少或消除熱應力。3.簡述硅酸鹽水泥熟料

26、礦物的形成過程？答：硅酸鹽水泥熟料礦物的形成過程如表所示。干燥與脫水。干燥：生料中自由水和吸附水的蒸發(fā)。脫水：生料中粘土礦物放出其結(jié)合水，形成偏高嶺石。碳酸鹽和鋁硅酸鹽分解。形成氧化鈣、二氧化硅和氧化鋁。固相反應。在生料煅燒過程中，碳酸鈣分解的組分與粘土分解的組分提供質(zhì)點間相互擴散，進行固相反應，隨溫度升高，反應生成硅酸二鈣、七鋁酸十二鈣、鋁酸三鈣、鐵鋁酸二鈣、鐵鋁酸四鈣。液相燒結(jié)和熟料結(jié)晶。占硅酸鹽水泥熟料4565%的C3S是在熟料液相出現(xiàn)后形成的。它由已形成的C2S和未結(jié)合的CaO在液相中擴散反應所生成。熔體含量有限，粘度較大，便只能形成熟料球那樣的燒結(jié)產(chǎn)物。其反應式：液相燒結(jié)和熟料結(jié)晶是

27、煅燒水泥的關(guān)鍵，必須要有足夠的時間使C3S生成反應進行完全，否則，殘存的游離CaO將嚴重影響水泥質(zhì)量。經(jīng)過上述各階段煅燒，形成硅酸鹽水泥熟料，其礦物組成主要是C3S、C2S、C3A、C4AF，其中C3S+C2S占70%。熟料的強制冷卻。其目的是回收熟料帶走的熱量，預熱二次空氣，提高窯的熱效率；迅速冷卻熟料以改善熟料質(zhì)量與易磨性；降低熟料溫度，便于熟料的運輸、儲存與粉磨。物料在125014501250燒結(jié)，緊接著將其快速冷卻，可得到最好的熟料。作業(yè)71.名詞解釋：單體、結(jié)構(gòu)單元、重復單元、聚合度。答：單體：可與同種或其他分子聚合而生成高分子物質(zhì)的那些小分子原料。結(jié)構(gòu)單元(鏈節(jié))：組成高分子鏈的那

28、些最簡單的反復出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)式，這些結(jié)構(gòu)式通常與合成它們的單體相似或有關(guān)。重復單元：高分子鏈中反復出現(xiàn)的原子集合結(jié)構(gòu)(重復出現(xiàn)的最小單元)。聚合度：聚合物分子鏈中連續(xù)出現(xiàn)的重復單元(或稱鏈節(jié))的次數(shù)。用n表示。2.什么叫加聚反應？什么叫縮聚反應？各有何特征？答：加聚反應：由一種或多種單體相互加成，或由環(huán)狀化合物開環(huán)相互結(jié)合成聚合物的反應。加聚反應的單體含有雙鍵。加聚反應特征：烯類單體的加聚反應主要按鏈式聚合反應的機理進行，鏈式聚合的特征是整個聚合過程由鏈引發(fā)、鏈增長、鏈終止等幾步基元反應組成。其體系始終由單體相對分子質(zhì)量高的高分子和微量引發(fā)劑組成，沒有相對分子質(zhì)量遞增的中間產(chǎn)物。隨著聚合時間的延長

29、，高分子物質(zhì)的生成量逐漸增加，而單體則逐漸減少。加聚物分為均聚物和共聚物。均聚物：僅由一種單體聚合而成的，其分子鏈中只包含一種單體構(gòu)成的鏈節(jié)，這種聚合反應稱均聚反應，生成的聚合物稱均聚物。聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚異戊二烯等碳鏈聚合物都是由加聚反應制得的。共聚物：由兩種或兩種以上單體同時進行聚合，則生成的聚合物含有多種單體構(gòu)成的鏈節(jié)，這種聚合反應稱為共聚反應，生成的聚合物稱為共聚物。如工程塑料，是由丙烯腈(acrylonitrile以A表示)，丁二烯(butadiene，以B表示)，苯乙烯(styrene，以S表示)三種不同單體共聚而成的。縮聚反應：由一種或多種單體相互縮合生成高聚物，同時

30、有低分子物質(zhì)(如水、鹵化氫、氨、醇等)析出的反應。所生成的高聚物的化學組成與單體的組成不同(少若干原子)?？s聚反應特征：絕大多數(shù)縮聚反應遵循逐步聚合機理，在反應初期，大部分單體很快聚合成二聚體、三聚體、四聚體等低聚物，短期內(nèi)轉(zhuǎn)化率很高。隨后，低聚物間繼續(xù)反應，當轉(zhuǎn)化率大于98%時，逐漸變成高聚物?？s聚物中留有官能團的結(jié)構(gòu)特征，因此多為雜鏈聚合物。尼龍、滌綸、環(huán)氧樹脂等都是通過縮聚反應合成的。3.簡述三種類型的高分子材料的拉伸應力-應變曲線。這三類曲線分別對應哪種類型的高分子材料？解釋三類拉伸應力-應變曲線的變形機理。答：(1)高分子材料的拉伸應力-應變曲線：高分子材料的種類龐大，即使是同種高分

31、子材料，其相對分子質(zhì)量也不同，因此表現(xiàn)出不同的力學性能，其拉伸應力-應變曲線也各不相同。高分子材料的拉伸應力-應變曲線大致分為三類。(2)這三類曲線分別對應的高分子材料類型。脆性型：該類材料彈性模量高，斷裂伸長率很小。如熱固性塑料等脆性高分子材料；韌性型：該類材料的彈性模量、屈服強度及拉伸強度都較高，斷裂伸長率也較大。如熱塑性塑料等塑性高分子材料；高彈型：此類材料的彈性模量和屈服強度低，斷裂伸長率大。如橡膠等高彈性高分子材料。(3)三類高分子材料拉伸應力-應變曲線的變形機理熱固性塑料(脆性型高分子材料)變形機理：熱固性塑料具有很高的交聯(lián)密度，形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，在外力作用下很難變形。熱塑性塑料(結(jié)晶

32、高分子材料)變形機理：熱塑性塑料變形機理如圖所示。.在拉伸應力作用下，變形從材料強度最弱的非晶區(qū)開始，在晶片之間的最弱非晶區(qū)發(fā)生傾斜、轉(zhuǎn)動甚至滑移，造成非晶區(qū)的分子鏈段取向，即分子鏈沿外應力場方向平行排列。.隨著外應力場的增大，晶區(qū)部分晶片中的折疊鏈被拉伸成直鏈，使原有的晶片結(jié)構(gòu)部分或全部破壞形成新的取向折疊鏈晶片。.隨著外應力場的進一步增大，非晶區(qū)分子鏈沿著外應力場進一步取向，晶區(qū)內(nèi)形成進一步碎化取向的折疊鏈晶片，形成貫穿在晶片之間的伸直鏈組成的微觀結(jié)構(gòu)，稱為晶區(qū)取向。在材料最弱處的宏觀部位表現(xiàn)出縮頸現(xiàn)象。非晶態(tài)高分子材料變形機理：橡膠等高彈型高分子材料的變形機理如圖所示。受力前，分子鏈鏈段雜亂排列。受力時，整個分子鏈沿外力方向平行排列(稱為取向)，取向過程可看成分子在外場作用下的有序化過程。外場除去后，分子熱運動又會使分子重新回復無序化，即解取向。非晶態(tài)高分子材料的取向狀態(tài)在熱力學上是一種非平衡態(tài)。4.塑料及其分類，橡膠及其分類。答：塑料：以聚合物為主要成分，加入適量添加劑，在一定條件下可塑化成型，在常溫下能保持既定形狀的有機高分子材料。目前，塑料產(chǎn)品達15000多種，產(chǎn)量占合成高分子材料總產(chǎn)量的70%。塑料受熱后的形態(tài)和性能分類：熱塑性塑料和熱固性塑料。塑料制品的用途分類：通用塑料、工程塑料和特殊塑料。 橡膠：在常溫下呈高彈性的高