材料化学课后题答案第三章

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1、第三章材料的性能1.用固体能带理论说明什么是导体，半导体，绝缘体？答：固体的导电性能由其能带结构决定。对一价金属（如Na），价带是未满带，故能导电。对二价金属（如Mg），价带是满带，但禁带宽度为零，价带与较高的空带相交叠，满带中的电子能占据空带，因而也能导电。绝缘体和半导体的能带结构相似，价带为满带，价带与空带间存在禁带。禁带宽度较小时（0.1—3eV）呈现半导体性质，禁带宽度较大（＞5eV）则为绝缘体。答案或者是：满带：充满电子的能带空带：部分充满或全空的能带价带：价电子填充的能带禁带：导带及满带之间的空隙（其中，空带和价带是导带）导体：价带未满，或价带全满但禁带宽度为零，

2、此时，电子能够很容易的实现价带与导带之间的跃迁。半导体：价带全满，禁带宽度在0.1-3eV之间，此时，电子可以通过吸收能量而实现跃迁。绝缘体：价带全满，禁带宽度大于5eV，此时，电子很难通过吸收能量而实现跃迁2、有一根长为5m，直径为3mm的铝线，已知铝的弹性模量为70Gpa，求在200N的拉力作用下，此线的总长度。FA/0E(Hooke'sLaw)(ll)/l00(ll=5.002)/ml003.试解释为何铝材不易生锈，而铁则较易生锈？答:锈蚀机理不同，前者为化学腐蚀，后者为电化学腐蚀铝是一种较活泼的金属，但因为在空气中能很快生成致密的氧化铝薄膜，所以

3、在空气中是非常稳定的。铁与空气中的水蒸气，酸性气体接触，与自身的氧化物之间形成了腐蚀电池，遭到了电化学腐蚀，所以容易生锈。4.为什么碱式滴定管不采用玻璃活塞？答：因为普通的无机玻璃主要含二氧化硅，二氧化硅是一种酸性的氧化物，在碱液中将会被溶解或侵蚀，其反应为：SiO2+2NaOH→Na2SiO3+H2O5.何种结构的材料具有高硬度？如何提高金属材料的硬度？答：由共价键结合的材料具有很高的硬度，这是因为共价键的强度较高。无机非金属材料由离子键和共价键构成，这两种键的强度均较高，所以一般都有较高硬度，特别是当含有价态较高而半径较小的离子时，所形成的离子键强度较高(因静电引力较大)

4、，故材料的硬度较高。金属材料的硬度主要受金属晶体结构的影响，形成固溶体或合金时可显著提高材料的硬度。6.什么是材料的疲劳？有哪些指标反应材料的疲劳性能？答：疲劳是指材料在循环受力（拉伸，压缩，弯曲，剪切等）下，在某点或某些点产生局部的永久性损伤，并在一定循环次数后形成裂纹或使裂纹进一步扩展直到完全断裂的现象。高循环疲劳的裂纹形成阶段的疲劳性能常以S-N曲线表征，7、热膨胀受什么因素影响？试用势能图说明热膨胀主要受到键强的影响，键强越强，热膨胀越弱。此外，组织结构也对热膨胀有影响。结构紧密的固体，膨胀系数大。第三章材料的性能1、用固体能带理论说明什么是导体、半导体、绝缘体？答:

5、1）固体能带理论是关于晶体的量子理论，是研究固体中电子运动规律的一种近似理论。其中，分子轨道理论认为，两原子间相应的原子轨道可以组合成相同数目的分子轨道。在金属晶体中，金属原子靠得很近，可以通过原子轨道组合成分子轨道，以使能量降低。金属晶体中通常包含数目极多的原子，这些原子轨道可组成极多的分子轨道，随着数量的增多，各相邻分子轨道实际上连成一片，构成了具有一定能量宽度的能带。2）固体通常含有不同的能带。已充满电子的能带叫满带，其中的电子无法自由流动、跃迁。在此之上，能量较高的能带，可以是部分充填电子或全空的能带，叫做空带，空带获得电子后可以参与导电过程，又叫导带。价电子所填充的

6、能带称为价带。3）固体的导电性质由其能带结构决定。导体的能带特点是价带是未满带，或价带是满带，而禁带宽度为零，价带与较高的空带相交叠，满带中的电子能占据空带，因此这两种情况都能导电。半导体和绝缘体的能带结构相似，价带为满带，价带与空带间存在禁带。当禁带宽度为0.1~3时，呈现半导体性质；禁带宽度大于5时则为绝缘体。2、有一根长为5，直径3的铝线，已知铝的弹性模量为70，求在200的拉力作用下，此线的总长度。5,3.,70,200.29答：已知σ＝/0，ε＝(-0)0，σ＝ε，又已知0=5，0=π(0.0015),=70×10,=200,将以上数据代入，可得=5.002米。所以

7、，在200的拉力作用下，此线的总长度为5.00229米。:,σ＝/0，ε＝(-0)0，σ＝ε,0=5，0=π(0.0015),=70×10,=200.,=5.002.,5.002200.3、试解释为何铝材不易生锈，而铁则较易生锈。,.答:铝材在常温下会在其表面形成一层致密而稳定的23薄膜，会有效的保护铝材而不易生锈。而铁的化学性质很活泼，在空气中形成的铁的氧化物也不是很稳定，容易与环境中的水、2、2等发生反应，形成氧化铁、氢氧化铁与碱式碳酸铁等，从而使铁生锈。4、为什么碱式滴定管不采用玻璃活塞？?答：因