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一、名词解释

1． 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。

2． 空间点阵

【答案】为了便于分析研宄晶体中质点的排列规律性，可将实际晶体结构看成完整无缺的理想晶体并简化，将其中每个质点抽象为规则排列于空间的几何质点，称之为阵点。这些阵点在空间呈周期性规则排列并具有完全相同的周围环境，这种由它们在三维空间规则排列的阵列称为空间点阵。

3． 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。

4． 共价健

【答案】共价健是指由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键，具有饱和性和方向性。

5． 非均匀形核

【答案】新相优先在母相中存在的异质处形核，即依附与液相中杂质或外来表面形核。与均匀形核相比，它需要的形核功和过冷度都较小。

二、简答题

6． 简述原子间四种结合键各自的特点，并从结合键的角度讨论金属的力学特性。

【答案】各种键的特点如表所示。

表

金属键由于没有方向性和饱和性，对原子也没有选择性，在受外力作用下原子发生相对移动时，金属正离子仍处于电子气的包围中，金属键不会受到破坏，因此金属能够经受变形而不断裂，具有较好的塑性变形性能。

7． 液态金属在结晶时如何细化晶粒？

【答案】常用的方法有：

（1）增加过冷度。可以增加结晶的驱动力，

降低临界形核功

增加形核率；

（2）变质处理。烧注前加入形核剂，利用异质形核来细化晶粒；

（3）机械（或电磁）振动、搅拌。

总之，增加形核率，降低长大速度，就可以细化晶粒。

8． 说说你对材料的成分、组织、工艺与性能之间关系的理解。

【答案】材料的成分、组织、工艺与性能之间的关系非常紧密，互相影响。材料的性能与它们的化学成分和组织结构密切相关，材料的力学性能往往对结构十分敏感，结构的任何微小变化，都会使性能发生明显变化。

如钢中存在的碳原子对钢的性能起着关键作用，许多金属材料中一些极微量的合金元素也足以严重影响其性能。然而由同一元素碳构成的不同材料如石墨和金刚石，也有着不同的性能，有些高分子的化学成分完全相同而性能却大不一样，其原因是它们有着不同的内部结构。

材料的内部结构可分为不同层次，包括原子结构、原子的排列方式，以及显微组织和结构缺陷。如果同样的晶体材料，它的晶粒或是“相”的形态和分布改变，就可以大大地改善它的性能。无论是金属、陶瓷、半导体、高分子还是复合材料，它们的发展都与成分和结构密切相关。只有理解和控制材料的结构，才能得到人们所要求的材料性能。

而材料的制备/合成和加工不仅赋予材料一定的尺寸和形状，而且是控制材料成分和结构的必要手段。如钢材可以通过退火、淬火、回火等热处理来改变它们内部的结构而达到预期的性能，冷乳硅钢片经过复杂的加工工序能使晶粒按一定取向排列而大大减少铁损。有时候可以说没有一种合成加工上的新的突破，就没有某一种新材料。如有了快速冷却的加工方法，才有了非晶态的金属

减小临界晶核半径

合金。

9． 什么是晶体缺陷？按照晶体缺陷的几何组态，晶体缺陷可分为哪几类？

【答案】（1）在理想完整晶体中，原子按一定的次序严格地处在空间有规则的、周期性的格点上。但在实际的晶体中，由于晶体形成条件、原子的热运动及其他条件的影响，原子的排列不可能那样完整和规则，往往存在偏离了理想晶体结构的区域。这些与完整周期性点阵结构的偏离就是晶体缺陷，它破坏了晶体的对称性。晶体缺陷有的是在晶体生长过程中，由于温度、压力、介质组分浓度等变化而引起的；有的则是在晶体形成后，由于质点的热运动或受应力作用而产生。它们可以在晶格内迁移，以至消失；同时又可有新的缺陷产生。

（2）按照晶体缺陷的几何组态，晶体缺陷可分为：

①点缺陷，只涉及到大约一个原子大小范围的晶格缺陷，包括：晶格位置上缺失正常应有的质点而造成的空位；由于额外的质点充填晶格空隙而产生的填隙；由杂质成分的质点替代了晶格中固有成分质点的位置而引起的替位等。在类质同象混晶中替位是一种普遍存在的晶格缺陷。

②线缺陷，是沿着晶格中某条线的周围，在大约几个原子间距的范围内出现的晶格缺陷。位错是其主要的表现形式。

③面缺陷，是沿着晶格内或晶粒间的某个面两侧大约几个原子间距范围内出现的晶格缺陷，主要包括堆垛层错以及晶体内和晶体间的各种界面，如小角晶界、畴界壁、双晶界面及晶粒间界等。此外，也有人把晶体中的包裹体等归为晶体缺陷而再分出一类体缺陷。

10．简述高聚物的结构特点。

【答案】（1）高分子是由很大数目的结构单元组成，每一结构单元相当于一个小分子，这些结构

，也可以是几种（共聚物），它们以共价链相连接，形成线形分子、支单元可以是一种（均聚物）

化分子或网状分子等。

（2）—般高分子主链都有一定的内旋转自由度，可以使主链弯曲而具有柔性。

（3）高分子结构的一个显著特点是不均一性，或者称多分散性。即使是相同条件下的反应产物，各个分子的分子量、单体单元的键合顺序、空间构型的规整性、支化度、交联度以及共聚物的组成及序列结构等都或多或少的差异。

（4）由于高分子链包含很多结构单元，每一结构单元相当于一个小分子，因此高分子链间有很强

，此作用力对其结构和性能有着十分重要的影响。 的相互作用（范德华力、氢键等）

（5）高分子的聚集态有晶态和非晶态之分。高分子的晶态比小分子晶态的有序程度差得多，存在许多缺陷。但高聚物的非晶态却比小分子液态的有序程度高，这是因为高分子的长链是由结构单元通过化学键连接而成的，所以沿着主链方向的有序程度必然高于垂直于主链方向的有序程度，尤其是经过受力变形后的高聚物更是如此。

（6）要使高聚物加工成有用的材料，往往需要在其中加入填料、各种助剂、色料等。有时用两种或两种以上的高聚物共混改性。这些添加剂与高聚物之间以及不同的高聚物之间是如何堆砌成整块高分子材料的，又存在着所谓的织态结构问题。织态结构也是决定高聚物性能的重要因素。