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2016年南京大学现代工程学院3402材料科学与工程专业基础综合课程之无机材料科学基础复试笔试最后押题五套卷

  摘要

一、名词解释

1. 配位数

【答案】配位数是指晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数目。

2. 偏析

【答案】偏析是指合金中各组成元素在结晶时分布不均匀的现象。

3. 热塑性和热固性高分子材料

【答案】高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶黏剂和高分子基复合材料等。高分子材料按其性能可分为热塑性和热固性高分子材料,其中,热塑性高分子材料可溶、可熔;热固性高分子材料不溶、不熔。利用加热和溶解的方法可将热固性和热塑性材料分辨出来,常用的识别高分子材料的简便方法有经验法、燃烧法、溶解法、仪器分析法等。

4. 金属键

【答案】金属键是金属正离子与自由电子之间的相互作用所构成的金属原子间的结合力。

5. 晶面族

【答案】晶面族是对称关系(原子排列和分布,面间距)相同只是空间位向不同的各组等同晶面,用{hkl}表示。

6. 中间相

【答案】中间相是指合金中组元之间形成的、与纯组元结构不同的相。在相图的中间区域。

二、简答题

7. 铸锭结晶过程中,晶区通常有几个,它们各自产生的原因是什么?

【答案】铸锭结晶过程中,通常有以下几个晶区:

(1)表面细晶区。其形成是由于铸模的强烈冷却作用,使表面层的过冷度很大,从而在表面产生很细的晶粒。

(2)柱状晶区。表面细晶区形成后,释放的结晶潜热使铸模温度升高,造成冷却作用下降。此时,

过冷度减小,形核变得困难,只有细晶区中现有的晶体向液体中生长。在这种情况下,只有一次轴垂直于型壁(散热最快的方向)的晶体才能得到优先生长。

(3)中心等轴晶区。柱状晶生长到一定程度,由于前沿液体远离型壁,散热困难,冷速变慢,而且熔液中得温差随之减小,这将阻止柱状晶的快速生长,当整个熔液温度降至熔点一下时,熔液中出现许多晶核并沿各个方向长大,就形成中心等轴区。

8. Cu-Zn 组成的互扩散偶发生扩散时,标志面会向哪个方向移动?为什么?

【答案】Cu-Zn 组成的互扩散偶发生扩散时,标志面会向Zn 端移动。这是因为

从而产生柯肯达尔效应。

9. (1)写出固体热导率的定义和公式。

(2)指出传导热流的元激发。

(3)指出在低温和高温下热导率对温度的依赖关系,并描述在这两个区间内的主要物理过程。

【答案】(1)固体热导率的定义为:单位温度梯度所引起的热量流密度,即

式中的系数k ,在非金属固体热导率的表示式为

式中,c 为固体热容;为声子的平均速度;1为声子的平均自由程。

(由声子贡献)及电子热导率

式中,

以典型值代入后得 (由自由电子贡(2)传导热流的元激发为声子。 (3)对于金属,

其热导率通常由晶格热导率

献)两部分所组成,即

因此,典型金属的热导率主要由自由电子贡献,即

式中,le 为电子平均自由程,依赖于电子-声子散射过程。所以

式中,为温度为T 时的平均声子数。

是杂质密度)与t 无关,所以 在高温区:在低温区:

在极低温区:声子数很少,主要是杂质散射,