材料科学工程基础总结

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1、1、材料科学与工程的四个基本要素：答：1）、使用性能是材料在使用状态下表现出的行为，是材料研究的出发点和目标，主要决定于材料的力学、物理和化学等性质；2）、材料的性质是材料对热、光、机械载荷等的反应，主要决定于材料的组成与结构；3）、化学成分和4）组织结构是影响其性质的直接因素；通过合成制备过程，可改变材料的组织结构而影响其性质；2、材料科学与工程定义：答：关于材料组成、结构、制备工艺与其性能及使用过程间相互关系的知识开发及应用的科学。3、按材料特性？材料分为哪几类？答：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、半导体材料。4、金属通常分哪两大类？答：黑色金属材料和有色金属材料。5

2、、比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料在结合键上的差别。答：简单金属完全为金属键，过渡族金属为金属键和共价键的混合，但以金属键为主；陶瓷材料是由一种或多种金属同非金属(通常为氧)相结合的化合物，其主要为离子键，也有一定成分的共价键；高分子材料，大分子内的原子之间结合为共价键，而大分子与大分子之间的结合为物理键。复合材料是由二种或二种以上的材料组合而成的物质，因而其结合链非常复杂，不能一概而论。6、在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什么区别？性质如何递变？答：同一周期元素具有相同原子核外电子层数，从左到右，核电荷增多

3、，原子半径逐渐减小，电离能增加，失电子能力降低，得电子能力增加，金属性减弱，非金属性增强；同一主族元素核外电子数相同，从上向下，电子层数增多，原子半径增大，电离能降低，失电子能力增加，得电子能力降低，金属性增强，非金属性降低。7、原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定？答：主量子数n、轨道角动量量子数li、磁量子数mi和自旋角动量量子数Si。8、影响配位数的因素。答：共价键数,与结合键类型有关，影响材料的密度。原子的有效堆积（离子和金属键合）异种离子接近放出能量，不引起离子间的强相互推斥力下，近邻异号离子尽可能多，离子晶体结构更稳定。离子化合物配位数较高，常为6。

4、正、负离子的配位数主要取决于正、负离子的半径比，只有当正、负离子相互接触时，离子晶体的结构才稳定。配位数一定时，正、负离子的半径比有个下限值。9、比较键能大小和各种结合键的主要特点。答：化学键能>物理键能，共价键能≥离子键能>金属键能>氢键能>范氏键能；共价键中：叁键键能>双键键能>单键键能。特点：金属键，由金属正离子和自由电子，靠库仑引力结合，电子的共有化，无饱和性，无方向性；离子键以离子为结合单元，无饱和性，无方向性；共价键共用电子对，有饱和性和方向性；范德华力，原子或分子间偶极作用，无方向性，无饱和性；氢键，分子间作用力，氢桥，有方向性和饱和性。10、简述结合键类型及键能

5、大小对材料的熔点﹑密度﹑导电性﹑导热性﹑弹性模量和塑性有何影响。答：熔点：熔点高低代表材料的稳定性程度。加热时，当热振动能足以破坏相邻原子间的稳定结合时，材料发生熔化。结合键类型和结合(键)能大小决定材料熔点的高低。密度：金属键没有方向性，金属原子总是趋于密集排列，故金属密度高；陶瓷材料为共价键和离子键的结合，其密度较低；聚合物多为二次键结合，其组成原子质量较小，聚合物密度最低。导电和导热性：金属键由金属正离子和自由电子，靠库仑引力结合，价电子能在晶体内自由运动，使金属具有良好导电性；不仅正离子振动传递热能，电子运动也能传递热能，使金属具有良好导热性；而非金属键结合的陶瓷和聚合

6、物在固态下不导电，导热性小。模量：结合键能越大材料的拉伸或压缩模量越大。塑性：金属键无饱和性又无方向性，金属受力变形，可改变原子之间的相互位置，金属键不被破坏，使金属有良好延展性；共价键键能高，有方向性和有饱和性，结构稳定，改变原子间的相对位置很困难，共价键结合的材料塑性变形能力差，硬而脆。1、空间点阵。答：空间点阵：一系列在三维空间按周期性排列的几何点称为一个空间点阵；晶面指数：晶面在三个晶轴上的截距倒数之比；致密度：晶胞中的原子所占的体积与该晶胞所占体积之比。2、液晶及其液晶的分类：答：液晶：某些结晶物质受热熔融或被溶剂溶解之后，失去固态物质的刚性，变成具有流动性的液态物质

7、，但结构上保存一维或二维有序排列，物理性质上呈现各向异性，兼有部分晶体和液体性质的过渡中间态物质。分类：按晶相的形成分为热致液晶和溶致液晶；按分子排列的有序性分为：丝状相，螺旋状相和层状相。3、影响形成间隙型固溶体的因素：答：1）、晶格结构(溶质原子半径小,溶剂原子晶格间隙大)；2）、间隙离子进入后，需形成空位或反电荷离子以置换方式，生成置换型固溶体，保持电中性。3）、组分偏离化学式的化合物（含变价离子）。实质：由金属的高氧化态和低氧化态形成的固溶体。4、有序合金的原子排列有何特点?这种排列