材料科学基础2版课后答案.docx
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1、1章答案1.1 仔细观察下白炽灯泡,会发现有多少种不同的材料?每种材料需要何种热学、电学性质?答:(1)构成白炽灯的材料有两种,分别为玻璃材料和金属材料。(2)白炽灯中的玻璃材料需要有很好的热容性耐高温性,而且热膨胀系数要小;白炽灯中的金属材料主要有灯丝和金属接口,灯丝需要耐高温且熔点高,接口处的金属需要有很好的导电性。1.2 为什么金属具有良好的导电性和导热性?答:金属具有良好的导电性和导热性的原因为:金属中有大量可以自由移动的电子。自由电子对电流的阻碍作用弱,所以金属有良好的导电性;自由电子可以传递热量,所以金属有良好的导热性。1.3 为什么陶瓷、聚合物通常是绝缘体?答:陶瓷、聚合物通常是
2、绝缘体是因为在陶瓷和聚合物中电子或者离子都被严重地束缚,没有可以自由流动的电子和传递电子的离子,所以它们通常是绝缘体。1.4 铝原子的质量是多少?若铝的密度2.7g化H?,计算Imm3中有多少原子?答:(D铝的相对原子质量为27gmo1.,铝为面心立方结构,每个晶胞中有4个铝原子,则铝原子的质量为Ma1=27NA=4.482x1.0-26kg(2)Imm3中铝的质量为m,由p=mV得m=pV=2.710-31.10-3=2.710-6kgImm3中铝原子的数量为n=2.71064.4821026=6.0210,91.5 为了防止碰撞造成扭折,汽车的挡板可由装甲制造,但实际应用中为何不如此设计?
3、说出至少三种理由。答:实际应用中不用装甲制造汽车挡板的理由有:(1)用装甲制造汽车的挡板成本太高,不符合经济型选材原则;(2)用装甲制造汽车挡板工艺更杂,不符合工艺性能原则;(3)用装甲制造汽车挡板耗能耗材大,不符合环境协调性原则。1.6 描述不同材料常用的加工方法。答:不同材料常用的加工方法如下:(1)金属材料常用的加工方法有铸造、成型、连接、机械加工和冶金粉末;(2)陶瓷材料常用的加工方法有浇注、压制和烧结;(3)聚合物常用的加工方法有模制和成型:(4)复合材料常用的加工方法有铸造、成型、连接、压制和烧结。1.1 叙述金属材料的类型及其分类依据。答:金属材料的类型及其分类依据为:(1)由一
4、种金属元素构成的单质(纯金属);(2)由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素构成的合金。合金又可分为固溶体和金属间化合物。1.2 试将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类:黄铜钢筋混凝土橡胶氯化钠铅-锡焊料沥青环氧树脂镁合金碳化硅混凝土石墨玻璃钢答:金属:黄铜,铅-锡焊料,镁合金;陶瓷:碳化硅;聚合物:橡胶沥青,环氧树脂;复合材料:钢筋混凝土,玻璃钢。1.3 AhCh陶瓷既牢固又坚硬且耐磨,为什么不用AI2O3制造铁锤?答:不用AI2O3制造铁锤的原因为:材料的选择不仅要符合它的使用性能原则,而且要兼顾它的工艺性能原则和经济性原则,相比金属材料,AI2O3制造铁锤的工艺复杂,而
5、且生产成本很高,所以不用AI2。3制造铁锤。2章答案2.1 定性描述晶体结构的参量有哪些?定量描述晶体结构的参量又有哪些?答:(1)定性描述晶体结构的参量有晶胞参数、晶系划分和空间点阵类型。(2)定量描述晶体结构的参量有晶面指数和晶向指数。2.2 依据结合力的本质不同,晶体中的键合作用分为哪几类?其特点是什么?答:(1)依据结合力本质的不同,晶体中的键合作用分为强键力(主价键或化学键)和弱键力(次价键或物理键)。强键力包括离子键,共价键和金属键。弱键力包括范德华键和氢键。(2)各种键的特点分析如下:离子键是正、负离子依靠静电库仑力而产生的键合,其特点是没有方向性和饱和性。共价键是原子之间通过共
6、用电子对或通过电子云重叠而产生的键合,其特点是具有方向性和饱和性。金属键是失去最外层电子(价电子)的原子实和自由电子组成的电子云之间的静电库仑力而产生的结合,其特点是没有方向性和饱和性。范德华键(分子键)是通过“分子力”而产生的键合,包括葛生力、德拜力和伦敦力,有极性和非极性两大类。氢键是指氢原子同时与两个电负性很大而原子半径较小的原子相结合所形成的键,氢键具有饱和性,它是一种特殊形式的物理键。2.3 等径球最紧密堆积的空隙有哪两种?一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙?答:(1)等径球最紧密堆积的空隙有四面体空隙和八面体空隙两种。(2) 一个球的周围有8个四面体空隙和6个八面体空
7、隙。2.4 n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙?不等径球是如何进行堆积的?答:(1)n个等径球作最紧密堆积时可形成2n个四面体空隙和n个八面体空隙。(2)不等径球进行堆积时,直径大的球先进行密堆积,直径小的球填充在四面体或者八面体的空隙中。2.5 硅酸盐晶体结构有何特点?怎样表征其化学式?答:(1)硅酸盐晶体结构的特点结构中Si,+离子位于O?一离子形成的四面体中心,构成硅酸盐晶体的基本结构单元SiOj四面体。Si-O-Si键是一条夹角不等的折线,一般在145。左右。SiCM四面体的每个顶点,即。2一离子最多只能为两个SiCM四面体所共用。两个相邻的SiOH四面体
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