材料化学_第七章_课后答案_李奇_陈光巨_编写

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1、第7章习题答案1.什么是金属玻璃？分析金属玻璃的结构特点和性能特点。答：将熔融的合金喷射到冷的铜板上，降温速度在一百万摄氏度每秒以上，由于冷凝速度极高，液态合金来不及形成结晶就凝固了，结果获得了如同玻璃一样的非晶态合金。用X射线衍射法进行测试，发现这种急冷的合金与平常的金属不同，它不是晶体而是玻璃体，故非晶态合金又称为金属玻璃。这些非晶态金属材料内部原子作不规则排列，这样的结构特征使它具有许多晶态材料所没有的性能。主要包括：(1)原子排列长程无序，这导致金属玻璃的X射线衍射不会出现晶态金属那样的衍射线，也不存在亚微观(即

2、微米数量级)的各向异性(如磁畴结构等性质)。(2)短程有序，即金属原子的周围配位情况彼此相似，也和晶态中原子的情况相近。(3)无晶界，晶态金属一般由微米量级的小晶粒组成，晶粒间存在晶界。从亚微观来看金属玻璃是均匀的固体，不存在晶粒和晶界，这一特点大大提高了金属玻璃的力学性能和电磁性能，使它具有很高的强度，例如抗拉强度、硬度、断裂强度和弹性模量等都比晶态合金强得多。金属玻璃为非晶态结构，显微组织均匀，不含晶界、位错等缺陷，使腐蚀金属的液体“无缝可钻”，具有高度抗腐蚀性。(4)不稳定性，金属玻璃在热力学上是不稳定的，它有向晶

3、态转化的趋势。(5)卓越的硬度和机械度，拉丝后纤维化的非晶态铁钽硅硼合金线材，拉伸强度高达400公斤每平方毫米，为钢琴丝的1.4倍，为一般钢丝的10倍。(6)优越的磁学性能。2.按照硅氧四面体在空间的组合情况，硅酸盐结构可以分成哪几类？答：按照硅氧四面体在空间的组合情况，硅酸盐结构可以分成岛状硅酸盐、组群状硅酸盐、链状硅酸盐、层状硅酸盐和架状硅酸盐。3.什么是红外辐射材料？什么是透红外材料？它们各自有什么特点？答：理论上，在0K以上时，任何物体均可辐射红外线，故红外线是一种热辐射，有时也叫热红外。但工程上，红外辐射材料只

4、指能吸收热物体辐射而发射大量红外线的材料。红外辐射材料的辐射特性决定于材料的温度和发射率。而发射率是红外辐射材料的重要特征值，它是相对于热平衡辐射体的概念。热平衡辐射体是指当一个物体向周围发射辐射时，同时也吸收周围物体所发射的辐射能，当物体与外界进行能量交换慢到使物体在任何短时间内仍保持确定温度时，该过程可以看作是平衡的。透红外材料指的是对红外线透过率高的材料。对透红外材料的要求，首先是红外光谱透过率要高，透过的短波限要低，透过的频带要宽。透过率定义与可见光透过率相同，一般透过率要求在50％以上，同时要求透过率的频率范围

5、要宽，透红外材料的透射短波限，对于纯晶体，决定于其电子从价带跃迁到导带的吸收，即其禁带宽度。透射长波限决定于其声子吸收，和其晶格结构及平均原子量有关。4.什么是发光材料？它的发光机理是什么？发光特征有哪些？答：发光是一种物体把吸收的能量，不经过热的阶段，直接转换为特征辐射的现象。发光现象广泛存在于各种材料中，因此，发光材料品种很多，按激发方式可分为：光致发光材料、电致发光材料、阴极射线致发光材料、热致发光材料、等离子发光材料。发光材料的发光中心受激后，激发和发射过程发生在彼此独立的、个别的发光中心内部的发光就叫做分立中心

6、发光。它是单分子过程，有自发发光和受迫发光两种情况。发光特征主要包括颜色特征、强度特征和持续时间特征。发光材料的发光颜色彼此不同，有各自的特征。已有发光材料的种类很多，它们发光的颜色也足可覆盖整个可见光的范围。一个材料的发光光谱属于哪一类，既与基质有关，又与杂质有关。随着基质的改变，发光的颜色也可改变。发光强度随激发强度而变，通常我们用发光效率来表征材料的发光本领。发光效率有三种表示方法：量子效率、能量效率及光度效率。量子效率指发光的量子数与激发源输入的量子数的比值；能量效率是指发光的能量与激发源输入的能量的比值；光度效

7、率指发光的光度与激发源输入的能量的比值。最初发光分为荧光及磷光两种。荧光是指在激发时发出的光，磷光是指在激发停止后发出的光。发光时间小于10-8s为荧光，大于10-8s为磷光。当时对发光持续时间很短的发光无法测量，才有这种说法。现在瞬态光谱技术已经把测量的范围缩小到10-12s以下，最快的脉冲光输出可短到8fs（1fs=10-15s）。所以，荧光、磷光的时间界限已不清楚。但发光总是延迟于激发的。1.何为光电效应？主要有哪些光电效应？答：物质由于受到光照而引发其某些电性质变化的这一现象称为光电效应。光电效应主要有光电导效应

8、、光生伏特效应和光电子发射效应三种。前两种效应在物体内部发生，统称为内光电效应，它一般发生于半导体中。光电子发射产生于物体表面，又称外光电效应。它主要发生于金属中。2.半导体有几种分类方法，它们大致的分类结果是什么？答：按成分可将半导体分为元素半导体和化合物半导体。元素半导体又可分为本征半导体和杂质半导体。化合物半导