1、材料化学知识点总结1.名词解释材料（一般）是指人类社会所能够接受的、可以经济地制造有用器件的（固体）物质。材料科学是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能，以及它们之间相互关系的科学。材料科学与工程是关于材料成分、结构、工艺和它们性能与用途之间的有关知识的开发与应用的科学。材料四要素：组成、结构、工艺、性能。复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料。2.什么是材料化学其主要特点是什么材料化学是从化学的角度研究材料设计、制备、组成、结构、表征、性质和应用的一门科学。%特点：跨科学性 实践性3.材料与化学试剂（Chemicals）区别化学试剂在使用过程中通
2、常被消耗，并转化为别的物质；材料一般可以重复、持续使用，除了正常损耗，它是不会不可逆地转变成为别的物质。4.观察一只灯泡，列举出制造灯泡所需要的材料。合金钨丝、玻璃、氮气5.材料按其化学组成和结构可以分为哪几类金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料6.简述材料化学的主要内容材料化学是关于材料的结构、性能、制备和应用的化学。根据化学理论，通过一定的合成和制备工艺，可获得具有特定组成、结构和性能的材料，进而产生相应的用途。材料的结构是指组成原子、分子在不同层次上彼此结合的形式、状态和空间分布，包括原子与电子结构、分子结构、晶体结构、相结构、晶粒结构、表面与晶界结构、缺陷结构等。性能是指材料
3、固有的物理、化学特性，是确定材料用途的依据。材料的合成与制备是将原子、分子聚合起来，并最终转变为有用产品的一系列连续过程。1.名词解释|电负性是元素的原子在化合物中吸引电子能力的标度。由原子、分子或离子等微粒在空间按一定规律、周期性地重复排列所构成的固体物质称为晶体。晶格：晶体中质点中心用直线连起来构成的空间格架。晶胞：构成晶格的最基本的几何单元。具有相同密勒指数的两个相邻平行晶面之间的距离称为晶面间距，用dhkl表示。在实际晶体中，原子偏离理想的周期性排列的区域称之为晶体缺陷（Crystallographic defect）。原子或离子离开平衡位置后，挤入晶格间隙中，形成间隙原子或离子，同时
4、在原来位置上留下空位，由此所产生的缺陷称为弗仑克尔缺陷。原子或离子移动到晶体表面或晶界的格点位上，而在晶体内部留下相应的空位，这种缺陷称为肖特基缺陷。在理想晶格中，每种原子都可以延伸至整个晶体。如果其中单个原子面不能延伸至整个晶体，即所谓半原子面，在此半原子面的终点位置形成线缺陷，这种缺陷就是刃型位错。位错线平行于滑移方向，则在该处附近的原子平面扭曲为螺旋面，即位错线附近的原子是按螺旋形式排列的，这种晶体缺陷称为螺型位错。除了处于表面外，晶粒之间是彼此接邻的，所形成的交界称为晶界。晶体材料在溶解溶质形成固溶体之后，强度（拉伸强度、屈服强度等）和硬度将会提高，这种现象称为固溶强化。2.原子间的结
5、合键共有几种各自特点如何化学键是两个或多个原子之间通过电子转移或电子共享而形成的键合，属于较强的键合方式，包括离子键、共价键和金属键。物理键是一种较弱的键合力，包括氢键和范德华键（或称范德华力）。金属键是金属中自由电子与金属正离子之间构成的键合。特点一是电子公有化，二是既无饱和性也无方向性。金属元素的原子易于失去电子成为正离子，非金属原子易获得电子成为负离子，正离子和负离子之间由于静电引力而形成离子键。离子键具有强的键合力，无饱和性无方向性，配位数高。由离子键所形成的材料具有高熔点、高强度、高硬度、低膨胀系数和较差的塑性，在固态时不导电，在熔融状态下由于离子迁移而导电。共价键是原子间通过共用电
6、子对（电子云重叠）形成的化学键。共价键结合强度较高，与离子键相近，具有饱和性和方向性。与电负性大的原子X（如氟、氯、氧、氮等）共价结合的氢，如果与电负性大的Y（可与X相同）接近时，在X与Y之间以氢为媒介，形成X-HY形式的键，称为氢键。氢键具有饱和性和方向性，它对材料的熔点、沸点、溶解度、粘度、密度等性质有显著影响。范德华键也称为范德华力或分子间力，是存在于分子间的一种吸引力，比化学键的键能小12个数量级，要比氢键还弱。范德华键没有方向性和饱和性，其作用范围在几百皮米。它对物质的沸点、熔点、汽化热、熔化热、溶解度、表面张力、粘度等物理化学性质有决定性的影响。3.范德华力的来源有哪些 取向力。当
7、极性分子相互接近时，它们的固有偶极相互吸引产生分子间的作用力； 诱导力。当极性分子与非极性分子相互接近时，非极性分子在极性分子固有偶极作用下，发生极化，产生诱导偶极，然后诱导偶极与固有偶极相互吸引而产生分子间的作用力；） 色散力。在非极性分子之间，由于组成分子的正、负微粒不断运动，产生瞬间正负电荷重心不重合，出现瞬时偶极。这种瞬时偶极之间产生相互作用力。 4.请简要说明晶体与非晶体的区别和相互转化。晶体由原子、分子或离子等微粒在空间按一定规律、周期性地重复排列所构成的固体物质称为晶体。长程有序（Long-range order），短程有序；具有不同程度的对称性；具有整齐、规则的几何外形，各向异
8、性；在一定压力下有固定熔点，如NaCl、石英等。非晶体长程无序，短程有序（Short-range order） ；无规则外形，各向同性；无固定熔点，如玻璃、橡胶等。非晶态属于热力学亚稳态，非晶态固体总有向晶态转化的趋势，即非晶态固体在一定温度下会自发地结晶，转化为稳定性更高的晶体状态。若将晶体物质从液态快速冷却，也能得到非晶态物质。5.试求下图中所示方向的密勒指数!6.为什么可将金属单质的结构问题归结为等径圆球的密堆积问题金属晶体中的金属原子可以看成是直径相等的刚性圆球，它们紧密地堆积在一起，充分利用了空间，使体系的势能尽可能降低，从而使体系稳定。单层等径圆球的排列，最紧密的方式就是每个球与周
9、围的其它6个球相接触，这种排列称为等径圆球密置层。7.计算体心立方结构和六方密堆结构的堆积系数8.具有FCC结构的镍原子半径为，求镍的晶格参数的密度。9.请画出闪锌矿型晶体结构的示意图闪锌矿型结构的正负离子配位数均为4，负离子按照面心立方排列，正离子填入半数的四面体间隙位（面心立方晶格有8个四面体空隙，其中4个填入正离子），同样形成正离子的面心立方阵列，正负离子的面心立方互相穿。10.在CaTiO3晶体中，各离子配位数并写出O2-的配位多面体12 6 611.什么是共价晶体它有哪些特点主要由共价键结合形成的晶体，常见的金刚石、硅、氮化硅、氧化硅等都是共价晶体。共价晶体的结构很稳定，具有很高的硬
10、度和熔点。由于所有的价电子都参与成键，不能自由运动，因而共价晶体通常不导电。13.说明下列符号的意义：14.位错运动的基本形式有哪些位错运动的基本形式：滑移（Slip）和攀移（Climb）位错的滑移是在外加切应力作用下，通过位错中心附近的少数原子沿柏格斯矢量方向，在滑移面上不断作小于一个原子间距的位移而逐步实现的，导致永久形变。攀移是位错线上的原子扩散到晶体中其它的缺陷区（例如空位、晶界等），从而导致半原子面缩小，位错线沿滑移面的法线方向上升（正攀移）；或反过来，晶体点阵上的原子扩散到位错线下方，从而导致半原子面扩大，位错线沿滑移面法线方向下降（负攀移）。15.固溶体与溶液有何异同固溶体有几种
11、类型固溶体（Solid solution）指一种或多种溶质组元溶入晶态溶剂中，并保持溶剂的晶格类型所形成的单相晶态固体。与一般的溶液类似，固溶体的溶质含量可以在一定范围内变化，存在一个溶解性的问题，即固溶度。由此将其分为有限固溶体和无限固溶体（或连续固溶体）。按照溶质原子在晶格中的位置，可以把固溶体分为置换型固溶体和填隙型固溶体。16.简述影响置换型固溶体的固溶度的因素。原子或离子尺寸差：影响置换型固溶体形成的因素有原子或离子尺寸、电价因素、场强、电负性和晶体结构类型等。】电价因素：若要形成置换型固溶体，必要条件是溶质与溶剂的原子或离子半径相近，或者说两者的差异不能太大。对于离子晶体来说，一般
12、在两种固体的离子价相同或同号离子的离子价总和相同时，才能满足电中性的要求，生成连续固溶体。键性影响：化学键性质相近，即取代前后离子周围的离子键性相近，容易形成连续固溶体。晶体结构因素：形成连续固溶体的另一个必要条件是晶体结构类型相同。17.说明为什么只有置换型固溶体的两个组分之间才能相互完全溶解，而填隙型固溶体则不能置换型固溶体：由溶质原子代替一部分溶剂原子而占据着溶剂晶格中某些结点位置所组成的固溶体。填隙型固溶体：溶质质点进入晶体中的间隙位置形成的固溶体。由于晶体中空隙有限，能够填入的异质原子或离子的数目有限，所以填隙型固溶体是一种有限固溶体。18.求下图中晶面的密勒指数:1.名词解释化学腐
13、蚀是指在金属与非电解质接触时，介质中的分子被金属表面所吸附，并分解为原子，然后与金属原子化合，生成腐蚀产物。这是一种纯化学作用。金属在潮湿空气中的大气腐蚀，在酸、碱、盐溶液和海水中所发生的腐蚀，在地下土壤中的腐蚀，以及在不同金属接触处的腐蚀等，均属于电化学腐蚀。阳极保护法外加阳极电流使金属转入钝态。老化是高分子材料在加工、储存和使用过程中，由于各种因素的影响，其性能和使用价值逐渐降低的现象。降解是指高分子受紫外线、热、机械力等因素作用而发生分子链断裂，使高分子相对分子质量下降，使材料变软、发粘，抗拉强度降低。强度是指材料在外力作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。硬度是材料局部抵抗硬物压入其表面的能
14、力的量度。E为弹性模量或杨氏模量，反映材料的坚硬程度（即刚性）或抵抗弹性形变的能力。材料受到外力作用而发生变形，当外力撤去后，可以恢复原状，这称为弹性形变，它属于非永久性形变。超过曲线A上弹性极限后，应力与应变之间的直线关系被破坏。当撤去应力后，试样的变形只能部分恢复，而保留一部分残余变形，即塑性形变。应力随应变增加而继续增大，达到某一个值后反而下降，该点称为材料的屈服强度（ s），表示材料开始发生明显塑性变形的抗力。通过屈服点后，应力有时会稍降，然后继续增大，试样发生明显而均匀的塑性变形。当应力达到最大值 b时，试样的均匀变形阶段即告中止。 b值称为材料的拉伸强度，表示材料发生最大均匀塑性变
15、形的抗力，是材料受拉伸时所能承受的最大载荷的应力。-S-N曲线上，对应某一寿命值的最大应力称为疲劳强度。热容是1 mol物质升高1 K所需要的热量，单位为J/molK。热量从系统的一部分传到另一部分或由一个系统传到另一个系统的现象称为热传导。填满电子的能带称为满带，由内层电子构成的能带通常是满带。未填满电子的能带称为导带，由价电子构成的能带通常是导带，也称为价带。未填充电子的能带称为空带，通常能量比较高，它在获得电子后可以参与导电过程。半导体和绝缘材料中，满带和导带之间一般存在一个没有能级的能量间隙，称为禁带，或能隙Eg。对相距为l的平行金属板施加电压U，撤去电压后所产生的电荷基本保留在平板上
16、，这种储存电荷的特性称电容C，其定义为电荷量q与电压U的比值，单位为F，|介电性是指在电场作用下，材料表现出对静电能的储蓄和损耗的性质。对BaTiO3类铁电材料施加一定压力，导致极化发生改变，从而在样品的两侧产生小电压，这一现象称为压电性。在外电场作用下电介质产生极化，某些材料在去除外电场后仍能够保持部分极化状态，这种现象称为铁电性。当外磁场作用于材料中的原子时，使其轨道电子产生轻微的不平衡，在原子内形成细小的磁偶极，其方向与外磁场方向相反。此过程将产生一个负的磁效应，当磁场撤去后磁效应可逆地消失，这就是抗磁性。顺磁性是感应磁化方向与外磁场方向相同，材料在磁场中沿磁场方向被微弱磁化，磁场撤去后
17、又能可逆地消失。一些固体材料即使在没有外磁场的情况下，也能够自发地磁化，而在外磁场作用下能沿磁场方向被强烈磁化，以铁为代表，故称为铁磁性。在施加外磁场时，反铁磁性材料的相邻原子磁偶极反方向排列，形成的总磁矩为零。在一些无机陶瓷中，不同的离子具有不同的磁矩行为，当不同的磁矩反平行排列时，在一个方向上呈现出净磁矩，这就是铁氧体磁性，也称为亚铁磁性。)一个个微小区域内“自发地”整齐排列起来而形成自发磁化小区域。相邻的不同区域之间磁矩排列的方向不同，这些小区域称为磁畴若加上反向磁场，可使残余磁感应强度减小为零，此时的磁场强度称为矫顽磁场强度或矫顽力Hc。光子是传递电磁相互作用的基本粒子，它是电磁辐射的
18、载体，光子有速度、能量和动量，没有静止质量。材料在吸收外界能量以后，其中一部分能量以频率在可见光区的光子向外发射，称为发光。2.化学腐蚀的主要特征是什么 环境介质是不电离、不导电的干燥气体或非电解质溶液； 一定条件下，非电解质中氧化剂直接与金属表面原子发生化学反应形成腐蚀产物； 反应过程中，电子传递是在金属与氧化剂之间直接进行，因而没有电流产生；。 遵循多相反应的化学热力学和化学动力学规律。3.试解释为何铝基不易生锈，而铁则较易生锈4.形成腐蚀电池必须具备哪些条件a. 有电位差存在：电位差越大，腐蚀越强烈。较活泼金属的电位低，易于受腐蚀；b. 有电解质溶液：金属表面有水膜时，空气中的污染物SO
19、2溶于水膜中，生成H2SO3或H2SO4，其pH值可达。人体汗水中盐分含量为%；c. 具有不同电位的两部分金属之间有导线连接或直接接触。5.为什么碱式滴定管不采用玻璃活塞。6.何种结构材料具有高硬度如何提高硬度7.什么是材料的疲劳有哪些指标反映材料的疲劳性能9.热膨胀受什么因素影响试用势能图解释10.请用固体能带理论和电导率大小说明什么是导体，半导体，绝缘体11.如何测量材料的相对介电常数首先，在两块极板之间为空气时，测量出电容器的电容C0（空气的介电常数非常接近 0）；然后用同样的电容器板间距离，但在极板之间加入电介质后，测得电容Cx，则：12.压电体有什么用途13.压电体，介电体，铁电体和
20、热电体之间的从属关系晶体的铁电性是怎么产生的BaTiO3的Tc为120 ，室温下为四方相，a= ，c= ，8个Ba2+分别占据着晶胞8个顶点，6个O2-分别位于晶胞面心位置，而Ti4+位于晶胞O2-变形八面体中，但并不是位于中心位置，从而导致BaTiO3晶胞正负电荷重心不重合，晶胞存在明显的极性，使得材料具有铁电性。16.简述软磁材料和硬磁材料的磁化曲线特征及两种材料的用途17.通常金属为什么是不透明的光波从接触金属表面到被吸收的过程中，只进入金属中约100 nm深处。所以，厚度超过100 nm的金属是不透明的。18.金刚石为什么是透明的若Eg大于 eV，则不能形成光吸收，材料呈无色透明，例如
21、：金刚石（Eg= eV）、水晶（Eg=89 eV）。为什么呈现银白色Ag在整个可见光区都有很高的反射率，几乎所有的可见光被反射，呈现银白色。20.什么是折射光线产生折射的原因是什么当光线进入透光材料时产生折射，即相对于原来方向偏转一定的角度。光线产生折射的原因是材料的极化和磁化作用，使电磁波的速度变慢。故折射率与材料的介电性和磁性有关。21.有一根长为5m,直径为3mm的铝线，已知铝的弹性模量为70GPa,求在200N拉力作用下，此线的总长度。1.名词解释通过化学反应获得一定化学组成的材料，即合成|冶金就是从矿石中提取金属或金属化合物，采用各种加工方法将金属制成具有一定性能的金属材料的过程和工
22、艺。聚合是指由低分子单体通过化学反应生成高分子化合物的过程。气相法是使物质在气体状态下发生转变或化学反应，然后在冷却过程中凝聚长大，形成相应产物的方法。物理气相沉积法是利用高温热源将原料加热至高温，使之气化或形成等离子体，然后在基体上冷却凝聚成各种形态的材料（如晶须、薄膜、晶粒等）。化学气相沉积是通过气相化学反应生成固态产物并沉积在固体表面的过程。对于磁性膜的溅镀，可在溅射装置中附加与电场相垂直的磁场，以提高溅射速度，即磁控溅射，如CoPt磁性薄膜。共沉淀法是在含有多种阳离子的溶液中加入沉淀剂，在各成分均一混合后，使金属离子完全沉淀，所得沉淀物再经热分解而制得细小粉体的方法。溶胶-凝胶法（So
23、l-gel process）是通过凝胶前驱体的水解缩聚来制备氧化物材料的湿化学方法。#水热法是指在高压釜中，通过对水溶液反应体系加热加压（或自生蒸汽压），创造一个相对高温高压的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解而达到过饱和后，进而析出晶体的方法。喷雾热解法是将金属盐溶液喷雾至高温介质气体中，使溶剂蒸发和金属盐热分解在瞬间发生而获得氧化物粉末。2.金属热处理常说的四把火是什么退火 加热至727 以上并保温之后随炉缓慢冷却。 消除组织缺陷，减少残余应力，改善切削加工性能；正火 从略高于奥氏体转变温度727 空气自然冷却；淬火 加热至高于727 并保温之后水冷或油冷；回火 淬火后重新加热到一定温度
24、后随炉冷却。3.无机非金属材料的制备工艺一般包括哪四个阶段粉料制备 成型 高温烧成 后处理其中粉料制备和高温烧成是关键环节。法沉积SiO2可通过哪些反应实现写出相关方程式。 5.用什么方法可以对Cuhe Cu2O进行分离写出相关方程式。化学气相输运利用HCl作为输运气体可以对Cu和Cu2O进行分离：Cu (s) + HCl (g) CuCl (g) + H2 (g)Cu2O (s) + 2HCl (g) 2CuCl (g) + H2O (g)从Cu2O生成CuCl为放热反应，而从Cu生成CuCl为吸热反应。故Cu2O在较高温度处沉积，Cu在较低温度区沉积。7.提拉法中，控制晶体品质的因素主要有
25、哪些控制晶体品质的主要因素是固液界面的温度梯度、生长速率、晶转速度以及熔体的流体效应等。8.单晶硅棒和厚度为1m的薄膜分别可用什么方法制备9.液相外延法和气相沉积法都可制备薄膜，如果要制备纳米厚度的薄膜，应采用哪种方法(10.溶胶-凝胶法制备纤维材料，应采用怎样的条件较合适请进行解释。11.怎样用均匀沉淀法合成硫化锌颗粒写出相关方程式。 12.微乳液是什么它包括哪些组成部分微乳液是两种互不相溶的液体形成的热力学稳定、各向同性、外观透明或不透明的分散体系。 水溶液； 有机溶剂：C6C8直链烃或环烷烃； 表面活性剂：阴离子型（琥珀酸二辛酯磺酸钠，AOT）、阳离子型（十六烷基三甲基溴化铵，CTAB）
26、、非离子型（聚氧乙烯醚类，Triton X）。作用：a）增加表面活性； b）阻止液珠聚集。 助表面活性剂：脂肪醇、胺类。作用：a）降低界面张力； b）增加界面膜的流动性； c）调整表面活性剂HLB值。13.粉末冶金的基本工艺流程是什么它的优点有哪些 粉末制备 雾化法 物理化学法 压制成型 坯体烧结 烧结是在保护气氛的高温炉或真空炉中进行，它是粉末冶金工艺的关键工序。| 后处理 但是对于某些精度、硬度、耐磨性要求高的产品，还需要进行后处理，如精压、滚压、挤压、机械加工、热处理、浸油、熔渗、电镀等。此外，还有轧制、锻造等后处理工艺。优点：制品的致密度可控，晶粒细小，组织均匀，无成分偏析；材料的组元
27、可控，有利于制备金属基或陶瓷基复合材料。还可以制备难熔金属、陶瓷材料；可生产形状复杂的零件，精度高，粗糙度低，属于近终型成型（即一次成型），少切削或无切削，原料利用率大于95%，可以节约材料和工时，降低产品成本。最适宜生产齿轮等产品；能够制备其它方法无法产生的具有特殊性能的材料，例如假合金、超合金、高速钢等；假合金是两种以上金属各自以独立、均匀相存在，不形成合金相，也可称为金属基复合材料，如Cu-W合金。超合金是指在650 以上的高应力下长时间使用的材料。;能耗低，投资少，环境友好，尤其是无噪音污染。14. 简述影响固相反应的因素。 15. 简述自蔓延高温合成法原理。 16.微波合成的加热原理
28、是什么由于介质材料具有剩余偶极矩（正、负电荷不重合），当施加外电场后，极性分子就会旋转到沿电场方向排列。若电场方向改变，极性分子也相应旋转改变。而交变电场的频率越高，极性分子旋转变化的速度就越快，交变电场的强度越高，极性分子摆动的幅度越大。微波加热正是提供了一个快速转向的交变电场，激发介质材料内部的分子快速“摩擦”，实现材料的自身发热，而非传统热传递方式加热。17.从金属的结构特点，说明指标非晶态金属的关键是什么 必须形成原子或分子混乱排列的状态； 必须将亚稳态在一定温度范围内保存下来，使其不向晶态转变。1.名词解释黑色金属是指铁、铬、锰及其合金，常作为结构材料；除此以外的金属称为有色金属，常
29、作为功能材料使用。金属合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素构成的具有金属性质的物质。%奥氏体是碳溶解在 -Fe中形成的间隙固溶体（晶胞参数a= ）。仍保持 -Fe的面心立方晶格，晶界比较直，呈规则多边形。马氏体是碳在 -Fe中的过饱和固溶体（图6-4），其晶体结构为体心四方结构（BCT）。铁素体是碳溶解在 -Fe立方晶格中的间隙固溶体。渗碳体是碳与铁形成的化合物Fe3C，一般含碳为%，它是一种具有极高硬度（BHN600以上）的脆性化合物，塑性和韧性几乎为零。在显微镜下所观察到的金属材料各种晶粒的显微形态，即晶粒的形状、大小、数量和分布等情况，称为显微组织或金相组织，简称组织
30、。当两种金属原子的半径、结构、电负性相差较小时，形成固溶体，主要分为间隙固溶体、置换固溶体两种。当两种金属原子的半径、结构、电负性相差较大时，形成金属化合物（如CaCu5）。具有复杂的晶体结构，熔点、硬度和脆性高于相应的单一金属。形成金属化合物可提高合金的强度、硬度和耐磨性，但也会降低塑性和韧性。2.简述形状记忆效应原理。|3.形状记忆合金的特征是什么材料在某一温度下受外力而变形。当外力去除后，仍保持其变形后的形状。但是，当温度上升到某一数值，材料会自动恢复到变形前原有的形状，似乎对以前的形状保持了记忆。4.根据转变机理，形状记忆合金应具备哪些条件马氏体相变是热弹性类型的；马氏体相变通过孪生（切变）完成，不是通过滑移产生；母相和马氏体相均属于有序结构。5.简述形状记忆合金的应用在军事和航天工业方面的应用最早报道的应用实例是美国国家航空和宇航局（NASA）用形状记忆合金做成大型月面天线，有效解决了体态庞大的天线运输问题。在工程方面的应用目前，使用量最大的方式是用以制作套管接口。在使用温度下加工的管接口内径比管子的外径略小。安装时在低温下将其机械扩张，套接完毕后，由于管接口在使用温度下，因形状记忆效应恢复原形而实现与管子的紧密配合。这已经在美国F-14战斗机油压系统、沿海或海底输送管的接口连接上取得了成功应用。在医疗方面的应用Ti-Ni形状记忆合金对生物体有很
