內蒙古大學2013-2014 學年第一學期材料化學期末考試試卷A及參考答案

1、PAGE PAGE 9材料化學期末考試試卷 （A）（20132014 學年第 一 學期）(閉卷 120分鐘)學號 姓名 專業(yè) 年級 重修標記 題號一二三四總分評分 一 填空（每空1分，共30分）1. 材料按性能特點分類，可以分為 、 。2. 在離子晶體中， 離子密堆積，形成空隙， 離子填充空隙。3. 水泥熟料的礦物組成 、 、 、 。4. 陶瓷的組成相為 、 、 ，其中 決定了 陶瓷的力學、物理和化學性能。5. 當溫度變化時，非晶態(tài)聚合物存在著三種不同的力學狀態(tài)，即 、 、 。 6. 寫出全稱：PVC 、PS 、PP 、PE 、PC 。7. 晶體中的線缺陷也叫 ，它主要包括 和 。8. 合金中

2、金屬化合物的力學性能 。合金中含有金屬化合物時, 強度、 硬度和耐磨性 , 而塑性和韌性 。 金屬化合物是工具鋼、高速鋼等鋼中的重要組成相。9. 一硫化橡膠試樣在周期性交變拉伸作用下，應變落后于應力變化的現(xiàn)象稱為 現(xiàn)象，拉伸曲線下的面積表示 ，回縮曲線下的面積表示 ，兩個面積之差表示 。二. 選擇題（每小題1分，共10分）1. 2011年諾貝爾化學獎授予以色列科學家Daniel Shechtman（謝赫特曼），以表彰他發(fā)現(xiàn) 。（a）非晶態(tài)合金 （b）準晶 （c）液晶 （d）光導纖維2. 橡膠是有機高分子彈性體，它的使用溫度是 。 （a）低于Tg （b）高于Tg （c）低于Tf （d）在TgT

3、f 之間。 3. 水泥中加入石膏的目的是 。 （a）調節(jié)水泥凝結的速度 （b）調節(jié)水泥標號 （c）提高水泥產量 （d）調節(jié)水泥細度4. 金屬材料在很低的溫度下會變得 。 （a）比較脆 （b）強度比較高 （c）塑形比較好 （d）韌性比較好5. 下列四種聚合物中，鏈柔順性最差的是 。 （a） ， (b) ， (c) ， (d) 6. FeC體系中，當碳含量 時稱為鋼。 （a）小于0.02% （b）0.020.6%之間 （c）0.6%2%之間 （d）0.02%2% 7. 能得到非晶態(tài)合金的技術是 。（a）定向凝固技術 （b）尖端形核技術 （c）急冷凝固技術 （d）垂直提拉技術8. 在高分子的主鏈結構

4、中，柔順性以 最好。（a）Si-O鍵 （b）C-O鍵 （c）C-C鍵 （d）C-N 鍵9. 提高鋁與鋁合金強度的主要途徑不包括（）。（a）加工硬化 （b）細化晶粒強化 （c）時效強化 （d）穩(wěn)定奧氏體結構10. 按照國家標準，仿瓷餐具是用蜜胺樹脂生產的，蜜胺樹脂指的是 。 （a）脲醛樹脂 （b）三聚氰胺甲醛樹脂 （c）酚醛樹脂 （d）聚甲醛樹脂三. 簡答題（每小題4分，共32分）1. 奧氏體在高溫時穩(wěn)定，為了在室溫獲得穩(wěn)定的奧氏體結構，需采取什么措施？2. 聚合物分子運動有哪些特點？3. 名詞解釋：晶體， 結構弛豫，結晶（晶化），超塑性現(xiàn)象。（8分）4. 細化晶粒是同時提高金屬強度和韌性的唯一

5、強化機制，為什么細化晶?？梢蕴岣卟牧蠌姸?？5. 試估計下列高聚物的Tg高低順序，寫出其結構式并說明理由：PE PP PAN PVC6. 在炎熱的夏天，聚氯乙烯制成的雨衣掛在墻上會隨著時間的增加而變長， 請解釋一下原因。0應變應力材料I材料II材料III7. 有三種材料的應力-應變曲線如圖所示。哪種材料的彈性模量最高？哪種材料的伸長率最大？哪種材料的韌性最高？哪種材料的在斷裂前沒有明顯的塑性變形？判斷順丁橡膠、尼龍6、酚醛塑料分別對應哪種材料的曲線？ 四. 問答題（每小題7分，共28分）1. 由于點缺陷的存在使晶體的結構發(fā)生變化，從而引起性能的變化。請敘述點缺陷對材料結構的影響以及對材料物理性能

6、和力學性能的影響。2. 氮化硅陶瓷是很好的高溫結構陶瓷，但它的抗機械沖擊強度偏低，容易發(fā)生脆性斷裂，因此要對氮化硅陶瓷采取相變增韌的方法進行處理，請寫出具體操作及增韌機理。3為什么高彈態(tài)為高分子所特有？是否所有的高聚物都具有高彈態(tài)，為什么？ 4. 用能帶理論解釋為什么導體和半導體能導電、 絕緣體不能導電。 參考答案一、填空 （每空1分，共30分） 1. 結構材料 功能材料 2. 陰 陽 3. 硅酸二鈣 硅酸三鈣 鋁酸三鈣 鐵鋁酸四鈣。 4. 晶體相 玻璃相 氣相 晶體相 5. 玻璃態(tài) 高彈態(tài) 粘流態(tài) 6. 聚氯乙烯 聚苯乙烯 聚丙烯 聚乙烯 聚碳酸酯 7. 位錯 刃位錯 螺位錯 8. 硬而脆

7、提高 下降9. 滯后 外力對橡膠做功 橡膠對外力做功 內耗二、選擇題 （每小題1分，共10分） 1. b 2. d 3. a 4. a 5. c 6. d 7. c 8. a 9. d 10. b三、簡答題（每小題4分，共32分）1. 加入錳、鎳、鉻等合金元素，驟冷，即可得到室溫下穩(wěn)定的奧氏體結構。2. （1）運動單元的多重性。（2）分子運動的時間依賴性。（3）分子運動的溫度依賴性。3. 晶體：一種內部粒子（原子、分子和離子）或粒子集團在空間按一定的規(guī)律周期性重復排列而成的固體。 結構弛豫：在適當?shù)臈l件下，非晶態(tài)材料向能量較低的、較穩(wěn)定的非晶亞穩(wěn)態(tài)的轉變過程稱為結構馳豫；結晶（晶化）：在適當?shù)?/p>

8、條件下，非晶態(tài)材料向能量最小的穩(wěn)定態(tài)晶態(tài)的轉變過程稱為結晶或晶化。 超塑性現(xiàn)象：用適當?shù)臏囟龋ù蠹s相當于金屬熔點溫度的一半）和較小的應變速率（拉伸速率為10mm/s-1），使金屬產生300%以上的平均延伸率的現(xiàn)象，稱超塑性現(xiàn)象。4. 金屬發(fā)生塑性變形是通過位錯的運動來實現(xiàn)的，所以金屬的強度主要取決于位錯運動的阻力，細化晶粒，可以增加晶界含量，而晶界對位錯運動有阻礙作用，這樣就可以提高金屬的強度。固溶體：以某一組元為溶劑，在其晶體點陣中溶入其它組元原子（溶質原子）所形成的均勻混合的固態(tài)溶體，它保持著溶劑的晶體結構類型。 5. Tg高低順序：PE PP PVC PAN PE PP CH3 PVC

9、PAN PE沒有取代基，柔順性最好，PP 、PVC、PAN的取代基極性逐漸增強，分子鏈柔順性逐漸變差，所以它們的玻璃化溫度逐漸升高。6. 雨衣發(fā)生了蠕變。在恒定應力作用下卷曲分子鏈通過構象改變逐漸被拉直，分子鏈位移導致的不可逆塑性變形。7. 材料彈性模量最高；材料伸長率最大；材料韌性最高。材料在斷裂前沒有明顯的塑性變形；順丁橡膠對應材料；尼龍6對應材料；酚醛塑料對應材料。四、 問答題（每小題7分，共28分）1. 結構變化：晶格畸變（如空位引起晶格收縮，間隙原子引起晶格膨脹，置換原子可引起收縮或膨脹）。 （3分）性能變化：（1）引起金屬材料電阻的增加。晶體中存在點缺陷時，破壞了原子排列的規(guī)律性，

10、使電子遷移時的散射增加，從而增加了電阻。（2）晶體密度下降?？瘴坏拇嬖谑咕w的密度下降。（3）高溫蠕變。空位的存在及其運動是晶體高溫下發(fā)生蠕變的重要原因。（4）原子或分子的擴散就是依靠點缺陷的運動實現(xiàn)的。2. 氮化硅陶瓷的相變增韌：加入氧化鋯常溫時，氧化鋯是單斜晶型，當溫度升高到1170，氧化鋯由單斜晶形轉化為四方晶型，體積收縮8%。添加氧化鋯的氮化硅陶瓷燒結時，氧化鋯呈四方晶型結構，由于受到周圍氮化硅基質的約束，以細分散存在的氧化鋯粒子就以四方相亞穩(wěn)態(tài)保留下來。當陶瓷受到外力作用時，四方晶體吸收能量變成單斜晶體，體積迅速膨脹。由于晶體的體積急速增大，進而可阻止陶瓷中原先存在的細微裂紋的擴展。

11、這樣，陶瓷就不會破裂了。3. 因為高分子化合物分子鏈能夠發(fā)生構象的轉變，具有一定的柔順性，通常情況下分子鏈呈卷曲狀態(tài)，受到外力作用時分子鏈會逐漸伸展，去除外力后，分子鏈又會回到原來的卷曲狀態(tài)，表現(xiàn)出高彈態(tài)。并不是所有的高聚物都具有高彈態(tài)，只有非晶態(tài)高聚物在玻璃化溫度和粘流溫度之間才具有高彈態(tài)，因為在這個溫度下，分子動能增大，結構內空隙增多，分子內鏈段的自由旋轉成為可能。雖然此時分子的動能還不足以使大分子鏈發(fā)生整體運動，但分子鏈的柔順性已大大增加，因此，受力時可達到很大的變形量，表現(xiàn)出很高的彈性。4. 金屬晶體中所有原子，能級相同的價層原子軌道，分別組合成等數(shù)目的一組分子軌道,原子軌道中電子，按填充規(guī)則填入分子