《吐血整理材料化学专业aps面试中德双语》由会员分享，可在线阅读，更多相关《吐血整理材料化学专业aps面试中德双语（44页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1.材料化学由材料化学基础知识，材料化学导论：介绍:材料化学是研究材料的制备，组成，结构，性质及其应用的一门学科。，内涵：采用新技术和工艺方法制备新材料。即指采用新的制造技术，把金属，无机物或者有机物这些材料单独加工或组合在一起，使之产生具有新的性能，功能和用途的材料。 材料组成和微观结构的表征 材料性能的测试 分类：金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料 高温材料化学冶炼：高温下元素的分离浓缩，实质是从氧化物硫化物构成的矿石中分离提取某种有用金属。过程包括矿石粉碎，刷选，获得精矿；，高温物理化学处理（氧化还原，四氧化三铁到铁），获得粗金属，再进行精炼，提纯。金属高温氧化（防腐中介绍）
2、和自曼燃合成 ：利用反应热自加热达到合成材料的目的。点火有电弧，加热，激光，高频等，例子1合成质地优良的TILI金属间化合物。（反应流程图 ）优点：生产简单，合成迅速，节能，集合成和烧结与一体，广泛用于合成金属，陶瓷和复合材料。 金属相变不看了 材料电化学一次电池,只能用一次不能充电的电池。具有高能力密度，使用方便 例子1：锌锰电池分为锰电池和碱性锰电池两种，锌负，MNO2正，电压1.5V，锂电池，锂负，反应看图，碱性锰电池中锌粒，是为了防止反应进行时，锌表面生成ZNO钝化膜，阻碍电流，而钢制容器在环境中会被钝化，保证电池不漏液。锂电池，电极反应，二次化学电池，可充电的电池，阳极阴极反应具有可
3、逆性，且充电时能一直产生氢或氧。所以其反应电位必须比氢或氧相差很大，所以可利用的仅有Pb,Cd,Zn,Ag等金属。电动势1.9V例子 2 铅蓄电池：氢氧燃料电池，写几个燃料电极反应式 比如CH4等电动势是对电源而说的，它就是电源将单位正电荷从负极经电源内部移到正极时，非静电力所做的功。 电压是对一般电路而说的，即某段电路两端的电压，也就单位正电荷，从某点沿电路移到另一点时，电场力所做的功。 等离子体原理，现象，特征。化学气象沉积，光化学反应的应用 材料四要素及其相互关系：四要素为材料的结构与成分，合成和加工，性质和现象，以及使用性能。 当一种材料被创造，发现和生产出来的时候，该材料所表现的性质
4、和现象是人们所关心的中心问题，而材料的性质和现象取决于成分和各种层次上的结构，而材料的结构又是合成和加工的结果。也就是说，最终得到的材料制成品必须能够完成某一指定的任务为目标。任何人造材料的设计和诞生过程，都是遵循材料的四要素原则的。比如， 服装：羊毛的纤维结构为两种不同的细胞组成，呈螺旋状卷曲。羊毛纤维表面被膜状角质层覆盖，具有吸收湿气和扩散水分的作用，所以穿起冬暖夏凉，为了得到羊毛的效果，人们就制造纯棉，棉组织用PEG（聚已二醇溶液处理），PEG附着在织品纤维上，在21时融解软化，吸收体热，身体就会觉得凉：软化的PEG在0左右又会凝结成固态，散发热量，身体就会觉得暖。这样，纯棉就达到了羊毛
5、的效果。 还有鞋子的空气减震系统，气垫，是将合成橡胶和塑料分子结合的鞋底，置入载满气体的透明胶囊，脚跟用力时，产生压力压缩气体胶囊，脚跟离地时，压力消除，反作用力反弹，反弹力将脚跟往上提，使人在跑步，跳跃时感到轻便。 还有眼镜片的发展，从玻璃镜片到树脂镜片，球面镜片到非球面镜面，加硬加膜镜片，隐形眼镜（新型非离子甲基丙基甘油水凝胶）。建筑材料，从土木石到砖瓦，钢筋混泥土，金属合金橡皮塑料刀人工复合材料。航空事业，铝合金，钛合金喷射引擎高温材料。 例子1:材料的发展概况：新石器时代，陶器时代，青铜时代，铁器时代，多元材料时代。陶钵，陶壶，土陶器 ，由枝条编制，外面涂抹泥土的容器偶然掉进火里，枝条
6、烧掉了，泥壳烧成了硬质器皿 。陶器，实际上第一种人造材料，为人类提供盛装液体的容器和煮食物的陶罐，未用完的东西可以存储，为人类定居打下了基础，人类进一步发展了农牧业，人类文明向更高层次发展。所以，陶器是划时代的伟大发明。 之后是釉的发明，陶器向前跃进一大步。把釉涂在陶胚表面，经过烧炼，陶器像玻璃一样又光又滑。釉的发明即预示着瓷器的诞生。 瓷器：纯净的粘土（高岭土）和石英，长石等原料配成泥浆，制成毛胚，烧好粗胚，再上釉，在1300左右高温下，经过复杂的化学变化，胚体和釉紧密结合，形成质地细致，半透明，不吸水的瓷器。我想，瓷器是中国人对世界最伟大的 贡献之一。她体现了人类对智慧的追求，对美的热爱。
7、瓷器融合使用与审美于一天。在唐宋时期，中国的陶瓷业发展到一个高峰，最为著名的是唐三彩。中国各地都有有名的瓷器，尤其以景德镇的瓷器为最。中国人喜爱瓷器，一件好的瓷器卖价可能是几十万元。唐三彩：一种低温铅釉的陶器，采用黄绿褐等色彩构成花朵，斑点或不规则的图案，以色彩斑斓著世。采用二次烧成法，第一次素烧，1000烧胚。第二次上釉，800烧成。改变呈色剂和其他化学元素含量比，可配出五彩斑斓的色彩。 青铜：铜锡合金。含锡1/6 韧性好，制钟鼎. 2/6，硬度高，制刀剑。铜熔点1083，锡232 85%铜和15%锡，熔点960，合金较铜更坚硬，耐磨，韧性高。 青铜镜 ：铜铅合金，铅熔点327，铅比重增加，
8、合金熔点下降。 黄铜：铜锌合金 铁器时代：铁碳合金。铁制刀剑，枪炮，船舰，材料技术的精进。说说铸剑技术：锤炼和锻造加工将钢中的杂质打散，形成一种合成组织。剑身条纹是金属颗粒因受局部锤炼而产生的扭曲现象。一般铸剑都是加热锻造，淬火硬化处理。日本剑的处理手法独特，刀口在一般加热时，覆上一层耐热材料保护，当加热，淬火硬化时，即将此保护层除去。所以日本剑的性能很优越。而对于枪械，坦克等武器和一般制造业，我认为德国的制造业在世界上一直是处于领先地位的。 新材料时代：高分子材料（塑料，橡胶等），复合材料，生物医学材料，智能材料等例子：2.无烟锅的原理和选择 4.材料电化学:一次二次电池 ，极化的应用（金属
9、防腐介绍） 5.新型材料：半导体材料，掺杂，单晶硅，晶体管 6.金矿石浮选线2.材料物理和无机材料基础材料的结构与缺陷：晶格，晶体 和晶体结构缺陷计算 物质通常有三类聚集形态：固液气。而固体按照原子或分子排列的规律性又可分为：晶体，非晶体。晶体，原子有规则的周期性的排列。非晶体，原子无规则排列。原子排列在固态材料中起着很重要的作用。金属，陶瓷，高分子的一系列特性都与原子排列有关，例如 面心立方体结构的金属 CU AL 通常都有优异的延展性，密排六方晶体结构的金属如 Zn Cd 等则较脆，具有线性分子链的橡胶兼具弹性，强韧和耐磨之特点，而具有 三维网络分子链的热固性树脂一旦受热固化便不能再改变形
10、状，但具有耐热，耐蚀性能，硬度也较高。 因此， 研究固态物质内部结构，掌握材料原子，分子排列规律，就能从内部找到改善和发展新材料的途径。将实际晶体结构 理想化，将排列与空间的几何点称为阵点，整个排列就是点阵。而取其中一个最具代表性的基本单元（最小重复单元），就是晶胞。（画图,一个正方体空间结构，里面有若干原子） 将晶胞做三维重复堆砌构成了空间点阵。边长abc和夹角 表示。由边长和角度不同，总共分为7种晶系（见课文）密勒指数（Miller）晶向指数和晶面指数，晶带，晶面间距,晶胞中的原子数等的 计算和表示方法见课文 三种典型晶体结构及点阵常数a / 半径R 计算：面心立方结构fcc Al Cu
11、Ni Ag体心立方结构bcc Cr V Mo Cs密排六方结构hcp Be Mg Zn Cd点阵常数a 主要通过X射线衍射分析求得。不同金属点阵类型可以相同，但是各元素电子结构和原子间结合情况不同，因而有各自的点阵常数 材料力学性质：增韧机理，应力应变，位错和位错的滑移位错：1934年Taylor,Orowan和 polanyi 几乎同时提出晶体位错概念，他们认为晶体实际滑移过程并不是所有原子同时做整体滑动，而是通过晶体中存在的称为位错的线缺陷来进行的，位错在较低应力作用下就开始移动，使滑移区逐渐扩大，直到整个滑移面上的原子都发生了相对位移。位错分为：用位错线来表示（位错滑动时，）刃型位错晶面
12、上有凸出来或者凹下去，所以垂直方向滑移，是线缺陷，畸变是狭长的管道。位错线和滑移方向垂直（作图）螺旋位错不是上下滑移，是晶面左右滑移，也可看做两层原子之间的平行滑移，是几个原子宽度的线缺陷，是面状的。位错线与滑移方向平行（作图）混合位错由刃型和螺旋位错两个分量构成，可以形成位错环。由此可以看出，单一的位错线都不能终止于晶体内部，而只能露于晶体表面（晶界）。如果他要终止于晶体内部，则必须与其他位错线相链接，在晶体内形成封闭线，也叫位错环。柏氏矢量（1939年Burgers提出）的确定和计算 看书本在受外力下各种位错的滑移： 正应力，压扁 T ；切应力，平移。逐步实现。例如，一左一右两个切应力，如
13、课文图，会造成位错线滑移。垂直方向位错的攀移：原子或空位的扩散。位错攀移需要热激活，大多数材料在常温下很难发生。应用：高温淬火，冷变性加工。位错生成：生长中生成，凝固过程不均匀；温度梯度，浓度梯度，机械震动等影响；相邻晶粒间发生碰撞或者液流冲击及冷却时体积变化产生热应力。自高温较快凝固，有大量空位，聚集形成位错。晶界上热应力和组织应力作用，应力集中，发生局部滑移。位错的克服： 材料的相变：相图的基本概念（水的相图单相系统，相的概念:系统内部物理和化学性质完全均匀的一部分，可以不一定只含一种物质。比如气相空气，食盐水溶液等）组分c，相中的化学纯物质。自由度F ：相中的变量。相数P。F=C-P+2
14、ZrO2相图分析增韧机理（图）无机材料基础P165 ZrO2是制作特种陶瓷的重要原料。从低温到高温，四方ZrO2冷却到1200度时转变为单斜ZrO2，伴随明显的体积变化，约7-9%的体积膨胀，造成ZrO2制品容易开裂。所以在ZrO2材料中加入稳定剂，如CaO，那么在1500度以上四方ZrO2可以和稳定剂形成立方晶型固溶体，在冷却过程中，这些固溶体不会发生晶型转变，没有体积效应，因而可以避免ZrO2制品的开裂。2CaOCazr+Ca+OoP72固溶体：含有外来杂质原子的晶体，通过掺杂和溶解形成，是均匀单相。分为置换型固溶体和间隙性固溶体。置换型：两种晶体结构相近，离子半径相近。如MgO-CoO固
15、溶体，Mg2+无限被Co2+取代。还有MgO和NiO。PbTiO3和PbZrO3间隙型：不等价离子置换或生成间隙离子，还会出现离子空位结构。如MgO在AL2O3中有一定的溶解度，当Mg2+进入Al2O3晶格时，它占据Al3+的位子，Mg2+比Al3+低一价，为保持电中性，在Al2O3中产生O空位，反应：2MgO2MgAl+Vo“+2Oo 看一下缺陷方程式的书写重点P56-60占据时有多种可能，符号的解释。马氏体，奥氏体:奥氏体为母相，马氏体为转变相。马氏体转变Martensite：早在战国时期，人们就已经知道用淬火，将刚加热到高温后淬入水中或者油中急冷的方法提高钢的硬度。经过淬火的宝剑削铁如泥，但当时的人们并不知道淬火能
