《材料科学基础》作业1

缩聚反应 共缩聚反应 均缩聚反应 2.试比较加聚反应与缩聚反应的特点。 3.简述高分子化合物的基本性质。 4.举例说明高聚物常见的改性途径。 5.熟悉高聚物的分类,了解高聚物的命名。

6.简述高聚物的结构特点及研究高聚物结构的主要内容。

7.高聚物的大分子链是由哪些元素组成的?高聚物的密度为什么一般仅有钢铁的1/4~1/7(即0.9~2.0g/cm3)。

8.分别列举均聚物与共聚物中常出现的链接方式或序列。 9.说明常见高聚物分子链的键接方式及其对聚合物性能的影响。

10.什么是高分子链的构型?乙烯类大分子链有哪三类常见的立体异构?并举例说明不同立体异构对其性能的影响。

11.如何理解高聚物分子量的多分散性?高聚物的平均分子量及分子量分布宽窄对高聚物性能有何影响?

12.什么是大分子链的柔性?影响大分子链的柔性有哪些因素?

13.在高聚物大分子链中有哪些热运动单元?这些热运动单元与高聚物宏观性状有何关联?

14.简述高聚物中原子键合的种类及特点。

15.非晶态高聚物一般包括__、__、__以及__。关于非晶态高聚物结构的两种代表性模型是__模型和__模型。

16.怎样理解晶态高聚物的结构?

17.什么是结晶度?影响结晶度的因素有哪些?结晶对高聚物性能有何影响? 18.举例说明什么是高分子合金及其特性。

Ch3习题及思考题

1. 计算当压力增加到500×105Pa时锡的熔点的变化时,已知在105Pa下,锡的熔点为505K,熔化热7196J/mol,摩尔质量为118.8×10-3kg/mol,固体锡的体积质量密度7.30×103kg/m,熔化时的体积变化为+2.7%。

2. 考虑在一个大气压下液态铝的凝固,对于不同程度的过冷度,即:ΔT=1,10,100和200℃,计算: (a)临界晶核尺寸; (b)半径为r*的晶核个数;

(c)从液态转变到固态时,单位体积的自由能变化ΔG*(形核功); (d)从液态转变到固态时,临界尺寸r*处的自由能的变化 ΔGv。

铝的熔点Tm=993K,单位体积熔化热Lm=1.836×109J/m3,固液界面比表面能δ=93mJ/m2,书中表6-4是121mJ/m2,原子体积V0=1.66×10-29m3。

3. (a) 已知液态纯镍在1.013×105Pa(1个大气压),过冷度为319℃时发生均匀形核。设临界晶核半径为1nm,纯镍的熔点为1726K,熔化热Lm=18075J/mol,摩尔体积V=6.6cm3/mol,计算纯镍的液-固界面能和临界形核功。

(b) 若要在2045K发生均匀形核,需将大气压增加到多少?已知凝固时体积变化ΔV=-0.26cm3/mol(1J=9.87×105 cm3.Pa)。 4. 纯金属的均匀形核率可以下式表示

式中A 1035,exp(-Q/kT) 10-2,ΔG*为临界形核功,k为波耳兹曼常数,其值为1.38*10-23J/K

(a) 假设过冷度ΔT分别为20℃和200℃,界面能σ=2×10-5J/cm2,熔化热ΔHm=12600J/mol,熔点Tm=1000K,摩尔体积V=6cm3/mol,计算均匀形核率

(b) 若为非均匀形核,晶核与杂质的接触角θ=60°,则 多少?

(c) 导出r*与ΔT的关系式,计算r*=1nm时的ΔT/Tm。

如何变化?ΔT为

5.试证明在同样过冷度下均匀形核时,球形晶核较立方晶核更易形成。 6. 证明任意形状晶核的临界晶核形成功ΔG*与临界晶核体积V*的关系:

,ΔGV——液固相单位体积自由能差。

7.绘图并推导纯金属的凝固驱动力⊿G=Lm⊿T/Tm。 8.合金中相平衡的条件是什么?

9.什么是相变?相变在材料研究中有何意义?

10.什么是结晶?研究金属和合金的结晶理论有何意义? 11.名词解释:

冷却曲线 过冷现象 过冷度 结构起伏 晶胚 晶核 晶粒 晶界 形核率 长大速度 均匀形核

非均匀形核 能量起伏 光滑界面 粗糙界面

12.纯金属液固转变的驱动力是什么?为什么说过冷度越大这个相变的驱动力也越大?

13.试说明与气态金属相比,液态金属的性质更接近于固态金属。 14.液态金属的结晶过程是 与 的过程。 15.证明均匀形核的临界形核功等于表面能的1/3。

16.能否说明过冷度⊿T越大,相变的形核率就越大,为什么?

17.晶核长大的动力学条件是什么?长大机制有哪几种?长大速度如何? 18.推导相律f=C-P+2。

Ch4习题及思考题

1. 固溶体合金的相图如图所示,试根据相图确定:

(a) 成分为40%B的合金首先凝固出来的固体成分;

(b) 若首先凝固出来的固体成分含60%B,合金的成分为多少?

(c) 成分为70%B的合金最后凝固的液体成分;

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