第一二章习题
1.非金属矿物材料的精细加工制备包括哪些？天然矿物材料精细加工的目的是什么？
非金属矿物材料的精细加工制备包括：超细粉粹与分级、矿物原料的纯化、高温物理化学处理、结构改性处理、表面改性处理、矿物材料的化学制备、新型陶瓷粉体的制备。
目的：（1）矿物材料的纯化为，达到改善矿物材料的技术物理性能的目的。产物保留原矿物的单一矿物特性、构造、化学成分；2）赋予产物新的技术物理性能：原料矿物的结构、矿物组成、表面化学性质发生不同程度的改变。
2.在细磨和超细磨过程中，因机械作用导致的机械化学反应指什么？主要表面在哪三方面？
机械化学变化：因机械载荷作用导致的固体物料晶体结构和表面物理化学性质的变化(包括晶格畸变、晶格缺陷、颗粒无定形化、多晶转变、表面自由能增大等) 。在细磨和超细磨过程中，因机械作用导致的机械化学反应主要表现为三个方面：
（1）矿物晶体结构的变化：由于超细过程中强烈的机械化学作用，引起矿物的晶体结构，尤其是颗粒表面结构发生变化，例如位错、缺陷、重结晶，甚至使表面转为非晶态层。
（2）矿物物理化学性质的变化：经过细磨和超细磨后，由于矿物颗粒的内能和表面能的增加以及机械激活作用的影响，使矿物的吸附能力、溶解性和表面电性等均有不同程度的改变。
（3）在局部承受较大应力或反复应力作用的区域产生化学反应：在超细粉碎过程中，矿物颗粒因反复承受应力并受到机械激活作用，有时会在颗粒变细的同时发生化学反应，例如由一种固态物质转变为另一种固态物质，或者因矿物分解释放出气体产物，因晶体结构发生变化或外来离子进入晶体结构而改变矿物的化学组成。
3.超细粉体分级的必要性是什么？
分级的必要性:（1）矿物材料的超细粉体在精密陶瓷、涂料、生物工程、电子及尖端技术领域均有广泛应用。现代科技的发展迫切需要超细而且粒度分布范围窄小的粉体，有时甚至要求达到单一粒径。但是机械粉碎得到的粉体粒度分布较宽，往往在0.1μm到数十μm之间，因此需要对其进行分级，以满足对超细粉体的高标准要求。
（2）精密分级设备与超细粉碎设备配套使用，及时将符合粒级要求的产品分出，可以防止产品的过度粉碎(或称过磨)，提高粉碎效率，降低能耗。
4.简述矿物原料的纯化手段。
（1）物理纯化：在经由物理分离纯化矿物原料时，原料的组成矿物之间的空间分布特征发生改变，但各矿物的化学成分、晶体结构均未被触及，所实现的仅仅是杂质组分与目的矿物在空间位置上的相互分离。传统的矿物机械加工，包括矿物原料的粉粹、分级以及目的矿物的分选富集（如浮选、电选、磁选、重选等），均属于物理纯化作用。
（2）化学纯化：在化学应用中，采用多种化学手段以改变杂质矿物及其他组分的化学组成或存在形态，使之从目的矿物中分离出去。在化学纯化处理中，需要使用酸、碱、盐或其他溶剂、熔剂的溶解、熔融作用，或者利用活泼气体的氧化、还原作用，来达到纯化目的。
（3）在煅烧、升华等高温过程中发生的纯化作用属于物理化学作用。高温物理化学处理能改变物料的化学组成、相组成、显微结构及宏观结构，从而赋予处理产物以新的物理化学性质，达到纯化矿物材料、改善原有材料的使用性能或者制备新材料的目的。
5.烧碱熔融法制备高碳石墨的原理是什么？
石墨颗粒表面及鳞片内夹杂的细粒浸染状石英及部分铝硅酸盐矿物在高温下与氢氧化钠反应，生成可溶性盐，能在随后的水浸中除去。水浸产物再用盐酸处理，溶除金属氧化物及碳酸盐。
经历上述碱熔-水浸-酸溶处理后，可将含云母量较少的、品位大于82％的浮选石墨精矿提纯到品位达98％～99％以上。
6.选择性絮凝的原理是什么？选择性絮凝过程分为哪5个阶段？
向多种矿物的混合悬浮体系中加入辅助药剂，以调整某些种类矿物的表面性质，改变它们对絮凝剂的吸附性能，从而在加入絮凝剂时能拉开絮凝剂在不同种类矿粒表面的吸附量的差异，使特定矿物种类的颗粒形成絮块沉降下来，而其它种类的矿物颗粒继续稳定分散于悬浮液中，达到从复杂组成的悬浮体系中选择性地絮凝某些种类矿粒的纯化目的。
选择性絮凝过程可分为5个阶段：
(1) 微细矿物混合体的制浆分散；
(2) 加入辅助药剂调节矿粒的表面性质；
(3) 加入高分子絮凝剂(最常采用的是阴离子型)，发生选择性吸附，形成以某些矿物为主的絮团；
(4) 絮团调整，个体增大；
(5) 絮团与悬浮液的分离。
7.还原漂白的机理是什么？请总结获得良好漂白效果的措施？
还原漂白机理：利用还原剂使赋存于待漂白矿物表面的难溶性的三价铁矿物（氧化铁、氢氧化铁微粒及薄膜）被还原成易溶性的Fe2+，然后经洗涤除去，从而达到漂白的目的。连二亚硫酸钠（Na2S2O4）作为还原剂的氧化-还原反应为：
获得良好漂白效果的措施：
（1）恰当的反应pH值。如果过低，则连二亚硫酸钠的稳定性下降，能自行分解，析出微粒硫，反而降低漂白效果。
（2）分批向强烈搅拌下的矿浆内加入连二亚硫酸钠干粉。
（3）还原漂白时间为40min到2h，反应完毕后应立即过滤洗涤。
（4）有时在漂白反应结束后，需将矿浆静置一段时间，使微细颗粒沉降浓集，这就增大了Fe2+被重新氧化的可能性，可能使矿浆“返黄”。向漂白后的矿浆中
加入络合剂（例如：柠檬酸、草酸、乙二胺醋酸盐、聚磷酸盐等）络合作为漂白产物的Fe2+，避免它被氧化回Fe(OH)3。也可在漂白后加入羟胺或羟胺盐来阻止Fe2+被再氧化。
8.什么是矿物材料改性？
矿物材料改性是指经过适当的化学、物理手段处理，以改变矿物整体或者矿物表面的物理、化学性质，从而改善或赋予矿物材料以新的应用性能，满足社会发展对新材料的需求。
第三四章课堂习题
1.高温物理化学作用包括哪些过程？
高温物理化学作用包括：相变、分解、熔融、重结晶、液-固相反应、
固相反应、烧结。
2.请总结焰熔法的优缺点。
焰熔法的优点是不需要坩埚，因此不需要真空状态或惰气保护系统（保护坩埚材料不被氧化），提供热量的氢氧焰除生成水外不带入其它杂质，晶体生长速率可达每小时10～15mm，长度也不受限制。
焰熔技术的缺点是晶体生长的温度场很不稳定，轴向、横向的温度差异过大，由此导致生成的晶体存在严重的结构缺陷和较大的内应力。焰熔法生成的刚玉单晶的常见结构缺陷有塑性变形和镶嵌构造。
3.什么是固相反应？
固相反应是固体直接参与化学反应并发生化学变化，同时至少在固体内部或外部的一个过程中起控制作用的反应。固相反应除固体间的反应外，还包括有气、液相参与的反应。
4.什么是膨润土的改型？
膨润土的改型，就是利用蒙脱石的阳离子交换特性，改变蒙脱石的层间可交换阳离子的类型或增大蒙脱石的阳离子交换容量，从而改变膨润土的某些理化性能，使之适应多种需求。
5.沸石具有哪些特殊的性能?沸石规整孔道结构的形成分为哪几级？沸石改型的基础是什么？
（1）沸石的特殊性：①孔道规则且孔径大小正好在多数分子的尺寸(5-12? )范围之内；复杂的孔道结构允许沸石和分子筛对化学反应的产物、反应物或中间物的吸附有形状选择性，避免副反应；
②补偿电荷阳离子的可交换性(沸石对某一类特定阳离子的交换能力可能大到足以作为这类阳离子的良好捕收剂使用)；
③非常高的表面积和吸附容量；
④较好的化学稳定性，富铝沸石在碱性环境中有较高的稳定性，而富硅沸石在酸性介质中有较高的稳定性；
⑤容易再生；
⑥良好的热稳定性和水热稳定性，多数沸石的热稳定性可超过500℃；
⑦吸附性质可调控，可从亲水性到疏水性
（2）沸石规整孔道结构的形成分为4级：
第一级：TO4四面体构成多元环
第二级：β笼
第三级：α笼/八面沸石笼
第四级：晶粒
（3）沸石的离子交换作用是沸石能够进行改型的主要基础。
6.层状结构化合物能发生夹层作用的原因是什么？从夹层反应的机理来看，夹层过程可分为哪几类？请简要说明。
原因：层状结构化合物的层内为强烈共价键，维持层的稳定性；层间则是弱相互作用（电中性层时：Van der Waals 力；电正/负性时：弱的静电力）。在一定条件下，活泼性的外来物质（i.e.客体）能克服层间作用力，可逆地插入层间间隙，并且又未破坏原有的层状结构。
从夹层反应的机理来看，夹层过程可分为：
（1）氧化–还原夹层反应过程：存在电子在主、客体之间的转移（电子得失）。
（2）配位夹层反应过程:客体与主体层之间形成配位共价键。
（3）“离子交换”夹层反应过程。
第五六章课堂习题
1. 水热生长过程的主要特点有哪些？水热法使晶体生长的过程是怎样的？完成温差水热结晶的必要条件是什么？
（1）水热生长过程的主要特点：
①过程是在压力与气氛可以控制的封闭系统中进行，
②反应釜内填充矿化剂溶液作为介质；
③生长温度比熔融态、熔盐法生长等低得多；
④生长区基本上处在恒温和等浓度状态，且温度梯度很小；
⑤属于稀薄相生长，溶液粘度很低。
（2）水热法生长晶体的过程：缓慢升温到预定温度的过程中，液相体积及液相上方的气相压力增大。在预设温度及温度梯度下，高温区的营养料溶解，形成的饱和溶液被输送到低温区（籽晶），从而在籽晶区保持溶质过饱和状态，使籽晶生长。冷却使在籽晶上析出部分溶质后的溶液又流回下部高温区，变得不饱和，再溶解营养料。如此循环往复，使籽晶得以不断长大；
（3）完成温差水热结晶的必要条件为：
①在高温高压的某种矿化剂水溶液中，能促使晶体原料具有一定值(例如1.5％～5％)的溶解度，并形成稳定的所需的单一晶相；
②有足够大的溶解度温度系数，以使得在适当的温差下就能形成足够的过饱和度而又不产生过分的自发成核；
③具备适于晶体生长所需的一定切型和规格的籽晶，并使原料的总表面积与籽晶总表面积之比值达到足够大；
④溶液密度的温度系数要足够大，使得溶液在适当的温差条件下具有引
起晶体生长的溶液对流和溶质传输作用；
⑤备有耐高温高压抗腐蚀的容器。
2.从非晶态的铝硅酸钠凝胶转变到亚稳的沸石，涉及的两种晶化机理是什么？请分别列举典型实例。
对晶化机理的两个极端认识 :
?溶液传输机理(液相机理)：在溶液中成核和晶化，即凝胶溶解，形成胶团进入溶液，经过成核-生长，生成沸石。典型的液相机理实例：从清液中生成中硅沸石及高硅沸石(如Y、P、ZSM-5)，没有发生固相传输过程。
?固相传输机理(固相机理)：无定形凝胶经结构重排(重结晶)转化为沸石，晶化时无明显的固相溶解，溶液内的 Na+、K+向固相内迁移，晶化在凝胶固相内部出现。典型的固相机理实例：550℃脱水的无定形硅铝酸盐凝胶通过与三乙胺和乙二胺反应，在160℃生成ZSM-5和ZSM-35，硅酸盐物种不溶于这些有机胺。
3.转晶剂包括哪几类？简述转晶剂的作用机理。
转晶剂有以下三类：
?水溶性蛋白质；
?琥珀酸、马来酸、柠檬酸以及C2以上的羧酸及其盐；棕榈酸、亚油酸等C15以上的脂肪酸的碱金属盐；
?硫酸铝、硫酸铬等无机盐。
转晶剂的作用机理：提高石膏溶液的过饱和度，抑制半水石膏晶体在某些生长方向上的生长速度，而使晶体在另一些特定方向上优先取向生长。
4.在强碱及弱碱条件下，分别合成什么形状的α-FeOOH？请写出弱碱条件下合成α-FeOOH的反应方程式。
在强碱介质中合成的α-FeOOH(针铁矿)为针状微晶；在弱碱介质中可能合成出均匀纺锤形的α-FeOOH微晶。合成纺锤形的α-FeOOH微晶涉及的化学方程式为：
5.什么是沉淀反应？应用沉淀法制备沉淀物时应注意什么？
沉淀反应是向可溶性阳离子的盐溶液或氢氧化物溶液中，加入沉淀剂，如OH-、CO32-、C2O42-及CO2（酸性气体氧化物），形成不溶性的氢氧化物、水合
氧化物、碳酸盐、草酸盐沉淀。煅烧分解沉淀产物能获纯氧化物粉体。
应用沉淀反应制备粉体产物时应该注意：
（1）沉淀法制备的沉淀物应该经过仔细的分散及洗涤，去除由夹带溶液带入的离子，提高产物的纯度。
（2）粒间水使组成沉淀的微粒集合体在干燥过程中易于发生收缩、团聚，不易控制，导致煅烧产物硬团聚化。应采用有机溶剂置换、超临界干燥、冷冻干燥及高压水热处理等特殊手段，以抑制干燥过程中的硬团聚趋势。
6.使用一步法制备白炭黑的工艺流程是怎样的？
一步法(硫酸沉淀法)制备白炭黑的工艺流程先期酸化水玻璃，生成硅酸溶胶晶种；然后将水玻璃及硫酸溶液平行地加入晶种液内，沉淀生成的硅酸胶粒自聚合，形成葡萄状的二次胶粒；95～97℃下熟化；过滤、洗涤、烘干得产物。
7.简述蛇纹石的酸处理过程。
蛇纹石的酸处理过程：将原矿粉碎至200目，经湿式强磁选除去磁性杂质矿物后，以盐酸浸出。为使蛇纹石的镁质被完全沥取，使用超过理论用量25％的盐酸(浓度为6 mol/L)，在100℃与蛇纹石反应12h，可使产物的SiO2含量达到99.5％。反应结束后，将物料过滤、洗涤，获得硅质滤饼，滤饼经烘干、粉碎，为水合二氧化硅产物
8.作为碳化添加剂的EDTA和AlCl3对生成链状碳酸钙微晶起什么作用？
EDTA：稳定晶核和微晶，使晶核寿命延长，单位时间内随机成核数量大增，在碳化反应速率不变的情况下生成颗粒较小的晶体。
AlCl3：少量AlCl3的水解产物Al(OH)3被碳酸钙微晶表面吸附，在搅拌作用下这类微晶相互碰撞，在Al(OH)3粘连下形成链状结构。
9.什么是表面改性？
用一定的方法(物理、化学、机械等方法)，对粉体材料表面进行处理，根据应用的需要，有目的地改变粉体材料表面的物理化学性质(如：表面组成、结构和官能团、表面能、表面润湿性、电性、光性、吸附和反应特性等)，赋予矿物材料以新的功能，以満足现代新材料、新工艺和新技术发展的需要。
10.什么是偶联剂？
“偶联剂”是一种具有两性结构的化合物，它的一部分基团能与粉体表面的官能团反应，形成化学键合，使偶联剂能结合到粉体表面，从而改变粉体的表面性质。当改性后的粉体被添加到高聚物中时，偶联剂的另一部分基团是有柔软性的碳氢长链，它能溶解、扩散到位于矿物个体附近的高聚物的界面区域内，并且能与高聚物的大分子链发生化学键合或物理缠绕。这样，在矿物粉体与高聚物这两种性质差异很大的材料之间，以偶联剂为弹性桥，将两者紧密结合在一起。
11.简述硅烷偶联剂表面改性玻纤的作用机理。
硅烷偶联剂表面改性玻纤的作用机理分为两步：
硅烷偶联剂的典型组成通式：X3-Si-(CH2)n-Y
首先，硅烷偶联剂溶于水中，可水解基团X 迅速发生水解生成硅烷三醇：
其次，硅烷三醇与玻纤表面羟基形成氢键键合，进一步在后续的干燥时脱水缩合，氢键转化为共价键，把有机基团结合到玻纤表面，实现了玻纤表面的有机化改性。
12.有机表面改性剂的选择原则包括哪些？
有机表面改性剂的选择原则包括：
（1）选择改性剂与矿物匹配时，主要考虑矿物材料的表面性质，如表面官能团类型和表面含湿量差异；
（2）选择改性剂亲有机端与高聚物的组合时，主要考虑二者的结合效果；（3）后处理对有机表面改性剂的选用的影响，如橡胶硫化；
（4）改变所用的表面改性剂以满足对复合物的特定性质要求；
（5）有时根据需要采用两种表面改性剂复配使用对粉体改性，产生协同效应。
13.偶联剂改性工艺包括哪两种?
偶联剂改性工艺包括预处理法和整体掺合法。
预处理法：在矿物材料与高聚物混合之前，先单独对矿物进行表面改性处理。分为干式处理法和湿式处理法。
整体掺合法：将矿物填料的表面改性同高聚物基料与填料矿物的粘接同时进行。即：在对高聚物基料与填料矿物进行混炼的同时，将偶联剂原液加入，混炼后加工成型或制成填充母料。由于高聚物基料树脂对偶联剂的稀释，使偶联剂需量过大。
14.对表面改性效果的评价，预评价法和直接评价法的区别是什么？
预评价法：测定表面改性矿物的表面性质变化，对改性效果进行预评价。如：接触角、粘度、沉降性质、吸附性等；
直接评价法：直接测定用改性矿物填充后的高聚物制品的使用性质，如制品的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度、模量、热变形温度、硬度、熔体流速、电性能等。
第七八章习题
1.溶液法是制备陶瓷粉体的一种重要方法，请简要叙述什么是溶液法，溶液法分为哪些具体的类型。
溶液法制备粉体时，先制备金属盐的水或有机溶液，加入合适的添加剂，使它们与金属盐以离子或分子状态混合均匀，经由蒸发、结晶、升华、水解等过程，将金属离子均匀沉淀出来，再经脱水或热分解制成粉体。溶液法主要用于制备氧化物粉体，包括具有高化学均匀性的复杂组成材料，其化学均匀性远超过用常规固态混合后烧结获得的类似材料。
溶液法可分为：溶剂蒸发法、沉淀法、水解法、溶胶-凝胶法。
2.采用冷冻干燥法制备陶瓷粉体时，与常规干燥相比，两者的区别是什么？
常规烘干的缺点：常规烘干湿凝胶时发生液-气相变，过程中由于水的表面张力及表面能的作用引起“液桥”效应，粒间毛细管内存在具有高表面张力的气-液界面，凝胶粒子间容易聚并，凝胶发生很大的体积收缩，形成硬团聚体；
冷冻干燥的优点：
脱除溶剂时发生的是低温低压下的固-气相变，水冷冻成冰时体积增大1/11，使原先相互靠近的凝胶粒子被胀开；固态水的界面张力远小于液态水，粒间的毛细管内不存在具有高表面张力的气-液界面，从而大减脱水过程中微粒间的聚并，削弱脱除溶剂过程中微粒结合形成硬团聚体的趋势。
3.什么是溶胶凝胶法？
溶胶-凝胶法是利用金属的有机或无机化合物经过溶液→溶胶→凝胶状态而固化，再经热处理而生成氧化物或其它固体。
4.根据反应的性质，气相法制备陶瓷粉体包括哪两种方法？
蒸发凝聚法：原料被极高温气化，急冷凝聚成粉体。
气相反应法：基于化学气相沉积(CVD)技术，依靠气相金属化合物（氧氯化物(MOxCly、醇盐M(OR)n、烷基化合物MRn、挥发性卤化物MX）的分解or相互反应
补充习题
1.按照工作原理，粉磨设备可分为哪三类？
按工作原理的分类：
（1）介质磨机：利用高速运动磨介（如球、棒、圆柱、立方体等）对物料施加冲击、研磨、摩擦、剪切等作用，使物料粉碎。常用的介质磨机有球磨机、振动磨、搅拌磨等。
（2）冲击式粉碎机：包括
?高速机械冲击式粉碎机：依靠高速旋转的机械部件，如棒或锤，冲击、打击物料颗粒；
?气流粉碎机：利用高速气流或过热蒸汽加速颗粒，使颗粒发生相互冲击、碰撞或者冲击、碰撞器壁，达到使物料颗粒碎裂的效果。
（3）旋转磨体磨机：主要有
?胶体磨（利用固定磨体和高速旋转磨体之间的相对运动产生强烈的液流剪切、
摩擦、冲击作用，粉碎进入磨体间隙的浆料内所含的固体颗粒）
?雷蒙磨（即：悬辊式磨机，多个磨辊紧贴固定磨环表面作旋转运动，位于辊子与磨环间的物料被磨碎）
高压辊磨（作相向旋转的固定辊和动辊在水平液压力作用下表面紧贴，由上部加入的物料颗粒在辊间的强制相互挤压下发生碎裂）。
2.超细粉碎过程中颗粒表面能增大及机械化学激活可能导致哪些现象产生？
超细粉碎过程中颗粒表面能增大及机械化学激活可能导致下列现象产生：(1) 表面结构自发重组，使颗粒表面层重结晶，甚至在颗粒表面形成化学活泼性较高的非晶态结构；
(2) 新生微粒相互粘附，引起团聚；
(3) 外来分子易于在新生成的“自由”表面或高能活性点上自发进行物理吸附、化学吸附，甚至发生化学反应，这种现象在矿物材料的表面改性过程中得到利用(见第5章)。如果这些分子的吸附能够降低粉体的表面能时，这类吸附可能阻碍颗粒团聚。
3.搅拌磨内研磨介质的分散无规运动对物料产生哪三种作用力？
搅拌磨内研磨介质的分散无规运动对物料产生三种作用力：
?研磨介质之间相互撞击产生的冲击力；
?研磨介质转动产生的剪切和摩擦力；
?研磨介质填入搅拌臂前移后所留下的空间，产生撞击力。
4.超细粉体分级技术的基础是什么？
超细粉体分级技术的基础:
?粉体粒子必须处于分散状态（高流散性）
?针对粉体粒子的运动特性设计合适的分级力场
?引入分级机的分级用流体介质应连续稳定给入，以维持分级效果的平稳性。
5.在纯化高岭石时，常加入的分散剂有哪两类？并请列举代表物。
在纯化高岭石时，常加入的分散剂有：
无机分散剂：聚磷酸盐（例如Na(PO3)6，应用于中、碱性条件下）；
水玻璃（自身碱性，可能以HSiO3–形式在边缘铝醇基团处达物理吸附）
有机分散剂：聚丙烯酸钠 (PAAS)，在中性介质中，晶粒表面与聚丙烯酸根离子有很好的亲和力。
6.什么是碱熔处理？
烧碱（氢氧化钠）在高温熔融状态下能与单质二氧化硅及部分铝硅酸盐反应，把它们转变为可溶性盐类。因此，当矿物材料自身不被熔融碱浸蚀时，就可能利用碱熔方法从矿物材料中除去这部分硅物质。
7.什么是酸溶处理？
酸溶处理是应用酸液与固体原料接触，使固体内的某些物质与酸液发生化学反应而溶解。原则上被纯化矿物应对所用酸呈惰性。
8.在煅烧二水石膏的过程中，可能会出现“外熟内生、内熟外过”的弊病是什么？“外熟内生、内熟外过”的弊病：
矿粒粗大时，热量从颗粒表面向核心传导需要一定的时间，石膏作为不良导热体，延缓了这一传导过程，使矿粒的核心与外部的受热程度不同，表现为失水过程以显著的缩核反应方式向颗粒核心推进。当矿粒表层已过烧成为无水石膏时，核心部分仍有可能未充分受热，以二水石膏形式保留下来。
较细物料易于煅烧透，但也易因过烧而产生过量的硬石膏Ⅲ，使产品性能不稳定，同时，细粉内聚力较大，易于裹成团块，影响物料的翻动和流动，同样会导致煅烧不匀现象。
9.湿法改型膨润土时加入聚磷酸盐作为分散剂的机理是什么？
聚磷酸盐的分散机理：
?络合交换出的Ca2+、Mg2+，避免它们生成碳酸盐/碱式碳酸盐沉淀而增粘，且推动交换反应向正向进行；
?高价聚磷酸根负离子被正电端面吸附，使整个晶体表面负电荷化，体系粘度降低，支承力减弱
第一章原子结构 一判断题 1.共价键是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。 2. 范德华力既无方向性亦无饱和性，氢键有方向性但无饱和性。 3. 绝大多数金属均以金属键方式结合，它的基本特点是电子共有化。 4. 离子键这种结合方式的基本特点是以离子而不是以原子为结合单元。 5. 范德华力包括静电力、诱导力、但不包括色散力。 二、简答题 原子间的结合键对材料性能的影响 第二章晶体结构 一、填空 1.按晶体的对称性和周期性，晶体结构可分为7 空间点阵，14 晶系， 3 晶族。 2.晶胞是能代表晶体结构的最小单，描述晶胞的参数是 a ,b ,c ,α,β,γ。 3. 在立方，菱方，六方系中晶体之单位晶胞其三个轴方向中的两个会有相等的边长。 4. 方向族<111>的方向在铁的(101)平面上，方向族<110>的 方向在铁的(110)平面上。 5. 由hcp(六方最密堆积)到之同素异形的改变将不会产生体积的改变，而由体心最密堆积变成即会产生体积效应。 6. 晶体结构中最基本的结构单元为，在空间点阵中最基本的组元称之为。 7.某晶体属于立方晶系，一晶面截x轴于a/2、y轴于b/3、z轴于c/4，则该晶面的指标为 8. 硅酸盐材料最基本的结构单元是，常见的硅酸盐结构有、、、。 9. 根据离子晶体结构规则－鲍林规则，配位多面体之间尽可能和 连接。
二判断题 1.在所有晶体中只要(hkl)⊥(uvw)二指数必然相等。 2. 若在晶格常数相同的条件下体心立方晶格的致密度,原子半径都最小。 3. 所谓原子间的平衡距离或原子的平衡位置是吸引力与排斥力的合力最小的位置。 4.晶体物质的共同特点是都具有金属键。 5.若在晶格常数相同的条件下体心立方晶格的致密度,原子半径都最小。 6. 在立方晶系中若将三轴系变为四轴系时,(hkIl)之间必存在I=-(h+k)的关系与X1,X2,X3,X4间夹角无关。 7.亚晶界就是小角度晶界,这种晶界全部是由位错堆积而形成的。 8.面心立方与密排六晶体结构其致密度配位数间隙大小都是相同的,密排面上的堆垛顺序也是相同的。 9.柏氏矢量就是滑移矢量。 10.位错可定义为柏氏回路不闭合的一种缺陷,或说:柏氏矢量不为0的缺陷。 11.线缺陷通常指位错,层错和孪晶。 12实际金属中都存在着点缺陷,即使在热力学平衡状态下也是如此。 三选择题 1．经过1/2,1/2,1/2之[102]方向，也经过。 (a) 1,.0,2, (b) 1/2,0,1, (c) –1,0,-2, (d) 0, 0,0, (e) 以上均不是 2. 含有位置0,0,1之(112)平面也包含位置。 (a)1,0,0, (b)0,0,1/2, (c)1,0,1/2。 3.固体中晶体与玻璃体结构的最大区别在于。 （a）均匀性（b）周期性排列（c）各向异性（d）有对称性 4.晶体微观结构所特有的对称元素，除了滑移面外，还有 （a）回转轴（b）对称面（c）螺旋轴（d）回转－反映轴 5.按等径球体密堆积理论，最紧密的堆积形式是。 （a）bcc; （b）fcc; （c）hcp 6.在MgO离子化合物中，最可能取代化合物中Mg2+的正离子(已知各正离子半径 (nm)分别是：（Mg2+）0.066、（Ca2+）0.099、（Li+）0.066、（Fe2+）0.074)是_（c）____。 （a）Ca2+; （b）Li+; （c）Fe2+ 7.下对晶体与非晶体描述正确的是：
1.造成全球气候变暖的根源及其环境影响。 根源： 温室气体的大量排放所造成的温室效应的加剧是全球变暖的根本原因。 主要温室气体有CO2、CH4、N2O、氯氟烃（CFC），其中CO2的作用占55%、CFC占24%、CH4占15%，所以CO2的增加是造成全球变暖的主要因素。 环境影响： 1.冰川融化，淡水资源减少。气温升高所融化的冰山，正是我们赖以生存的淡水最主要的来源。我们的地下淡 水储备很大部分来自冰山融水。在气温平衡正常时，冰山的冰雪循环系统，即冰山夏天融化，流向山下，流入地下，给平原地区积累淡水，并起到过滤作用。冬天水分以水蒸气的形式回到山上，通过大量降雪重新积累冰雪，也是过滤过程。整个循环过程使得我们的淡水有了稳定平衡保障。而如今全球变暖使得冰山冰雪的积累速度远没有融化速度快，甚至有些冰山已不再积累，这就断绝了当地的饮用淡水。 2.全球气候格局改变。全球气候变暖使中高纬度地区降水增加，非洲等一些地区降水减少。有些地区极端天气 气候事件（厄尔尼诺、干旱、洪涝、雷暴、冰雹、风暴、高温天气和沙尘暴等）出现的频率与强度增加。 3.陆地干旱，粮食减少。气温升高不单会从海洋直接吸取水分，还会从陆地吸取水分，使得内陆地区大面积干 旱，从而粮食减产，饲料也同样减产。粮食和肉类食品将面临匮乏，直接威胁国家稳定。 4.海洋二氧化碳含量上升，破坏生物链。大气中二氧化碳含量上升，会导致海洋中二氧化碳含量上升，使海洋 碳酸化，这会杀死大量微生物。海洋温度上升也会破坏大量以珊瑚为中心的生物链。最底层的食物消失，使海洋食物链从最底层开始，向上迅速断裂，并蔓延至海洋以外。由于没有了食物，将有大量海洋生物，和以海洋生物为食的其他生物死亡。海洋中大量生物死亡，将会污染海洋，加速其他生物的死亡；同时释放大量温室气体，加速全球变暖，形成恶性循环。 5.一系列自然灾难增加。气温升高所带来的热能，会提供给空气和海洋巨大的动能，从而形成大型，甚至超大 型台风、飓风、海啸等灾难。台风海啸等灾难不单直接破坏建筑物和威胁人类生命安全，也会带来次生灾难，尤其是台风、飓风等灾难所带来的大量降雨，会导致泥石流、山体滑坡等，严重威胁交通安全和居民生活安全。 6.陆地干旱导致火灾频发。全球变暖导致陆地水分大量流失，不光是森林中的山火，城市中的火灾也将会非常 频繁。 7.海岸生态环境失衡。气温升高，冰川消融，海平面升高，引起海岸滩涂湿地、红树林和珊瑚礁等生态群丧失， 海岸侵蚀，海水入侵沿海地下淡水层，沿海土地盐渍化等，造成海岸、河口、海湾自然生态环境失衡，给海岸带生态环境带来灾难。 2.水体“富营养化”与人类的生存环境的关系。 1.水味变腥发臭。富营养水体中藻类多,有些能散发腥臭味,这种腥臭向水体四周的空气扩散,降低周围人们的 生活质量。 2.水体透明度降低，破坏水产资源。富营养水体中生长着以蓝藻和绿藻为优势种的大量水藻。这些水藻浮于水 表,形成“绿色浮渣”，水质变浑,透明度降低，阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用，还可能造成溶解氧的过饱和状态，对水生动物构成危害，造成鱼类大量死亡。 3.有毒物质的释放，危害人体健康。某些藻类(如蓝藻中的丝状藻类-微囊藻属,鱼腥藻属和束丝藻属;海生腰鞭 毛目生物)能分泌、释放有毒物质,富营养化的水中含有硝酸盐和亚硝酸盐，人畜长期饮用这些物质含量超过一定标准的水，会中毒致病。 4.影响供水水质并增加净水成本。湖泊常为饮用水和工业用水的水源,其富营养化后,净水厂会出现一系列问题。 (1)在藻类增殖旺期,过量藻类会堵塞水泵和管道。(2)富营养水体因缺氧而产生硫化氢、甲烷和氨等有毒有 害气体,水藻产生有毒物质。这降低了净水厂的产水率,增加了净水技术难度和成本。 5.水生生态变化。正常情况下湖泊中各种生物处于相对平衡状态,存在大量的独立种,种间关系密切,各种的数 量不多,但较稳定。水体富营养状态时,水体的正常生态平衡被扰乱,生物种明显减少,而存活生物的个体数剧增,这种物种演替降低了水生生物的稳定性和多样性,导致湖泊生态平衡的破坏。 6.促使湖泊老化。水体富营养化会加速湖泊的衰退，使之向沼泽化发展。 3.再生资源的特点与作用。理解“固体废物是放错地方的资源”。 特点： 1．再生资源的集中和分散。
铜是一种紫红色金属，硬度2.5～3，比重8.5～9，延性和导热性强，导电性高。由于这些性质以及能与锌、铅、镍、铝和钛组合成合金的性能，铜被广泛地应用于电器、机械、车辆、船舶工业和民用器具等方面。 在自然界中出现的含铜矿物约有280多种，其中16种具有工业意义。 第一大类——自然铜 1、自然铜——化学式Cu，理论含铜量100%，但常含银和金等。等轴晶系；晶体呈立方体，但少见；一般呈树枝状、片状或致密块状集合体；铜红色，表面易氧化成褐黑色；条痕呈光亮的铜红色；金属光泽；硬度2.5~3；具强延展性；断口呈锯齿状；为电和热的良导体；密度8.5~8.9g/cm3（如图片1）。自然铜常见于含铜硫化物矿床氧化带内，一般是铜的硫化物转变为氧化物时的中间产物；热液成因的原生自然铜常呈浸染状见于一些热液矿床中；含铜砂岩中亦常有自然铜产出，大量积聚时可作铜矿石利用。 第二大类——铜的硫化物 1．黄铜矿——化学式CuFeS2，理论含铜34.56%。四方晶系；晶体呈四方双锥或四方四面体，但很少见；经常呈粒状或致密块状集合体；黄铜色，表面常因氧化而呈暗黄或斑状锖色，条痕绿黑色；硬度3~4；密度4.1~4.3g/cm3。主要产于铜镍硫化物矿床、斑岩铜矿、矽卡岩铜矿以及某些沉积成因（包括火山沉积成因）的层状铜矿中。在风化作用下，黄铜矿转变为易溶于水的硫酸铜，后者当与含碳酸根的溶液作用时便形成孔雀石、蓝铜矿。它是炼铜的主要矿石矿物之一。
2、斑铜矿——化学式Cu5FeS4，理论含铜63.33%。等轴晶系；通常呈粒状或致密块状集合体；新鲜断口呈铜红色，表面因氧化而呈蓝紫斑状的锖色，因而得名，条痕灰黑色；硬度3；密度4.9~5.0g/cm3。斑铜矿在许多铜矿床广泛分布。内生成因的斑铜矿常含有显微片状黄铜矿的包裹体，为固溶体离溶的产物；次生斑铜矿形成于铜矿床的次生富集带。是炼铜的主要矿石矿物之一。
建筑材料与人居环境 ——建筑设计与人居环境 一、中文摘要： 人居环境，是我们成为人类之本。这不只因为人类有能力营建气势磅礴的建筑——因为同样动 物也能为自己搭建精巧复杂之栖息场所，还因为人 类在为自身营造居住环境的过程中充斥着与土地 和自然间若即若离的恩怨矛盾。现代生活越来越依 赖于高技术，但是还有很多因素如传统的大家庭， 正朝着中心家庭发展，独身生活形式在增多，同时 高质量的生活导致人口的老龄化、全球化的发展影 响着我们。所有这些导致生活方式的改变。如：房 子内房间数量在减少，休闲的空间增大了，人们想 拥有家庭影院、音乐室和家庭办公室，还有就是考 虑无障碍设施的房屋，所有这些不胜枚举，我们能 满足所有这些要求吗？当然可以。设计的宗旨就 是：以人为中心，满足人们的舒适，安全，快 乐和健康乃至长期的可持续发展的目标。因此，我 们需要对建筑进行设计。 关键字：建筑设计人居环境可持续发展
二、导论：伴随着社会的进步和社会的变迁，许 多新的建筑理念，建筑技术，建筑设计形式 孕育而生，以满足新的形式和新的要求，城 市规划与交通系统的设计，世界房屋设计及 趋势在不断的发生变化，以适应环境的要 求，节能技术，生态技术，绿色建筑，在建 筑物设计和城市规划中广泛的被利用和推 广。现代城市设计和房屋设计发展中面临着 许多的问题，需要进一步的研究和改善，但 没有一个设计观点和政策可是永远适合的， “以人为中心的，可持续性发展”设计思路 将长期与我们共存。 世界上正进行着许多关于房屋建设方面的新的试验研究，如节能型房屋、先进技术在房屋设计中的使用、建筑质量保证和快速建筑等方面的研究。无须置疑我们将要提高我们的房屋建设和城市规划，但没有一个设计观点和政策可是永远适合的，“以人为中心的，可持续性发展”设计思路将长期与我们共存。 三、（一）文章主体： 人和动物一样都要长时间住在某个住处。在19世纪的工业革命之后，由于人口大量涌入，有
第二章固体结构 1、晶体:原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列，有固定熔点、各向异性。 2、中间相:两组元A 和B 组成合金时，除了形成以A 为基或以B 为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A，B 两组元均不相同的新相。由于它们在二元相图上的位置总是位于中间，故通常把这些相称为中间相。 4、配位数:晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。 28、有序固溶体：当一种组元溶解在另一组元中时，各组元原子分别占据各自的布拉维点阵的一种固溶体，形成一种各组元原子有序排列的固溶体，溶质在晶格完全有序排列。 36、非晶体:原子没有长程的周期排列，无固定的熔点，各向同性等。 37、致密度:晶体结构中原子体积占总体积的百分数。 40、间隙相:当非金属（X）和金属（M）原子半径的比值rX/rM<0.59 时，形成的具有简单晶体结构的相，称为间隙相。 53、点阵畸变:在局部范围内，原子偏离其正常的点阵平衡位置，造成点阵畸变。 57、置换固溶体:当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子，这种固溶体就称为置换固溶体。 58、间隙固溶体:溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体。 72、晶胞:在点阵中取出一个具有代表性的基本单元（最小平行六面体）作为点阵的组成单元，称为晶胞。 75、金属键:自由电子与原子核之间静电作用产生的键合力。 76、固溶体:是以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶剂原子）所形成的均匀混合的固态溶体，它保持溶剂的晶体结构类型。 89、空间点阵:指几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列，是人为的对晶体结构的抽象。 90、范德华键:由瞬间偶极矩和诱导偶极矩产生的分子间引力所构成的物理键。 99、同质异构体:化学组成相同由于热力学条件不同而形成的不同晶体结构。 101、布拉菲点阵:除考虑晶胞外形外，还考虑阵点位置所构成的点阵。 102、配位多面体:原子或离子周围与它直接相邻结合的原子或离子的中心连线所构成的多面体，称为原子或离子的配位多面体。 104、拓扑密堆相:由两种大小不同的金属原子所构成的一类中间相，其中大小原子通过适当的配合构成空间利用率和配位数都很高的复杂结构。由于这类结构具有拓扑特征，故称这些相为拓扑密堆相。 105、间隙化合物:当非金属（X）和金属（M）原子半径的比值rX/rM>0.59 时，形成具有复杂晶体结构的相， 106、大角度晶界:多晶材料中各晶粒之间的晶界称为大角度晶界，即相邻晶粒的位相差大于10o的晶界。 10、固溶强化：由于合金元素（杂质）的加入，导致的以金属为基体的合金的强度得到加强的现象。 98、电子化合物:电子化合物是指由主要电子浓度决定其晶体结构的一类化合物，又称休姆-罗塞里相。凡具有相同的电子浓度，则相的晶体结构类型相同。 第三章晶体缺陷 7、交滑移:当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移，这一过程称为交滑移。 11、弥散强化：许多材料由两相或多相构成，如果其中一相为细小的颗粒并弥散分布在材料内，则这种材料的强度往往会增加，称为弥散强化。 12、不全位错：柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错称为不全位错。 13、扩展位错：通常指一个全位错分解为两个不全位错，中间夹着一个堆垛层错的整个位错形态。 14、螺型位错：位错线附近的原子按螺旋形排列的位错称为螺型位错。 38、多滑移:当外力在几个滑移系上的分切应力相等并同时达到了临界分切应力时，产生同时滑移的现象。 41、全位错:把柏氏矢量等于点阵矢量或其整数倍的位错称为全位错。 42、滑移系:晶体中一个滑移面及该面上一个滑移方向的组合称一个滑移系。 45、刃型位错:晶体中的某一晶面，在其上半部有多余的半排原子面，好像一把刀刃插入晶体中，使这一晶面上下两部分晶体之间产生了原子错排，称为刃型位错。 46、细晶强化:晶粒愈细小，晶界总长度愈长，对位错滑移的阻碍愈大，材料的屈服强度愈高。晶粒细化导致晶界的增加，位错的滑移受阻，因此提高了材料的强度。 47、双交滑移:如果交滑移后的位错再转回和原滑移面平行的滑移面上继续运动，则称为双交滑移。 48、单位位错:把柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错称为单位位错。
生物资源材料与未来化学纤维工业的发展 当你从食品店买回糖果、糕点的时候，当你从服装店选购了称心服装的时候，当你从家用电器商场抬回称心电器的时候，甚至当你从菜摊上买回新鲜蔬菜的时候，带回来的包装，几乎无一例外都是塑料袋，当这些塑料袋完成了它的使命之后，如何处理就牵扯到了我们的环境保护意识和环境保护观念。当然，作为学习高分子材料与工程的一名学生，经过专业课的学习，我知道高分子已经渗透到我们的衣食住行中，正因为这样高分子的发展会给环境和人类的生存带来巨大地影响。 随着中国经济的发展，难降解的持久性有机物污染开始显现。国际上今年签署了《关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》，其中确定的首批禁止使用的12种持久性有机污染物在中国的环境介质中多有检出，中国是公约的签字国。这类有机污染物具有转移到下一代体内，并在多年后显现其危害的特点，也被称为"环境激素"或"环境荷尔蒙"，危害严重。目前这类有机污染物广泛存在于工农业和城市建设等使用的化学品之中，那么天然高分子材料的经济性循环就应运而生，成为时代的宠儿，企业通过经济性循环可以追求更高的效益，最重要的是在一定程度上减轻环境的污染。 一．天然高分子材料的经济性循环 高分子材料自上世纪问世以来，因具有质量轻、加工方便、产品美观实用等特点，颇受人们青睐，广泛应用于各行各业。随着聚合物合成方法的改进，结构修饰与分子设计水平提高和共混改性技术的
完善，实现了在分子水平上研究高分子的光电、磁等行为，揭示分子结构和光电、磁等特性的关系导致更新的功能高分子材料的出现。近年来功能性高分子材料，如智能高分子材料，高性能高分子材料和环境友好高分子材料等相继问市，为高分子材料应用于大型制件和工程提供了技术支持。高分子材料包括塑料、橡胶、合成纤维。在二战以前，由于天然高分子材料来源丰富，人工合成高分子工业发展缓慢。但随着战争的爆发, 天然橡胶、棉花等天然高分子材料开始紧缺, 迫使人们去探索合成人造高分子的途径。 与此同时，高分子材料的大量使用及废弃后的不适当处置引发了诸如白色污染之类的问题制约了高分子工业的发展。况且，高分子材料的原料是石油和天然气，都是不可再生的资源。近年来，石油原料的有效开采储量迅速下降，能源价格不断上升，更加速了废旧高分子材料的资源化进程。由于高分子材料具有许多优良性能，适合现代化生产，经济效益显著，且不受地域、气候的限制，因而高分子材料工业取得了突飞猛进的发展，成为对人类最为重要的材料；但是，高分子材料的化学稳定性使其消费产物对环境造成了巨大的压力。循环利用废旧高分子材料资源化是处理废旧高分子材料、保护环境的有效途径。无论是从环境科学的原理着眼,还是从环保和节约资源的角度看,废塑料资源化不仅可以消除环境污染,而且可以获得宝贵的资源和能源,产生明显的环境效益。以下就是高分子经济性循环的几种方法，做简要介绍。 第一，物理循环利用物理回收循环利用技术主要是指简单再生利
熟料矿物组成对水泥强度的影响 在硅酸盐水泥熟料中，四种主要矿物C3S、C2S、C3A、C4AF每一种都以单独的相存在，并在水化反应中显示各自不同的特征。因此，矿物组成及相对含量对水泥的水化速度、水化物的形态和尺寸有决定性影响，对水泥强度的形成和发展有着至关重要的作用。可以说，矿物组成是水泥早期强度、强度增长速度和后期强度高低位重要的影响因素。 表1和表2是水泥熟料四种单矿物质强度的测定结果。由于试验条件的差异，各方面所测单矿物的绝对强度不一样，但就其基本规律却是一致的，即硅酸盐矿物的含量是决定水泥强度的主要因素。 表1 四种主要矿物的抗压强度（一）单位：Mpa
其中C3S的早期强度最大，28天强度基本上依赖于C3S，C3S含量高，水泥的早期强度高，但以后强度增长不大。而C2S高的水泥虽然早期强度不高，但长期强度增幅大，到1年以后可以赶上甚至超过C3S高的水泥。C3S、C2S的相对含量对强度发展的影响如图2所示。 表2 四种主要矿物的抗压强度（二）单位：Mpa C3A的早期强度增长很快，一般认为，C3A主要对早期强度有利，但强度绝对值不高，而后期强度增长随龄期延长逐渐减少，甚至有倒缩现象。实验表明，当水泥中C3A含量较低时，水泥强度随C3A的增多而提高，但超过某一最佳含量后，强度反而降低，同时龄期越短，C3A的最佳含量越高。C3A的含量对1d、3d 的早期强度影响最大，如果超过最佳含量，则将对后期产生不利影响。 关于C4AF的强度，目前国内外有关实验证明，C4AF不仅对早期强度有利，而且有助于后期强度的发展，由表1和表2数据可知，其3d、7d、28d抗压强度远比C2S和C3A高，其一年强度甚至还能超过C3S。由此可知，C4AF也是一种
硅酸盐水泥熟料的矿物组成 硅酸三钙3CaO·SiO2，可简写为C3S，50%左右，有时高达60%以上； 硅酸二钙2CaO·SiO2，可简写为C2S，20-33% 铝酸三钙3CaO·Al2O3：可简写为C3A，7-15% 铁相固溶体：常以铁铝酸四钙4CaO· Al2O3· Fe2O3代替，可简写为C4AF，10-18%。 另外，还有少量的游离氧化钙(f-CaO)、方镁石(结晶氧化镁f-MgO)、合碱矿物以及玻璃体等。使用萤石或萤石、石膏复合做矿化剂的硅酸盐水泥熟料中，还有氟铝酸钙（C11A7·CaF2）、硫铝酸盐矿物等。 硅酸三钙的化学性质: 加水调和后，凝结时间正常，水化较快，粒径为40-45μm的硅酸三钙颗粒加水后28天，可以水化70%左右。强度发展比较快，早期强度高，强度增进率较大，28天强度可以达到一年强度的70-80%，四种熟料矿物中强度最高。水化热较高，抗水性较差。 硅酸二钙的化学性质 C2S与水作用时，水化速度较慢，至28天龄期仅水化20%左右，凝结硬化缓慢，早期强度较低，28天以后强度仍能较快增长，一年后可接近C3S。它的水化热低，体积干缩性小，抗水性和抗硫酸盐浸蚀能力较强。 中间相:填充在阿利特、贝利特之间的物质通称为中间相，它包括铝酸盐、铁酸盐、组成不定的玻璃体、含碱化合物、游离氧化钙及方镁石等。 铝酸三钙的化学性能：铝酸三钙水化迅速，放热多，凝结硬化很快，如不加石膏等缓凝剂，易使水泥急凝。铝酸三钙硬化也很快，水化3天内就大部分发挥出来，早期强度较高，但绝对值不高，以后几乎不再增长，甚至倒缩。干缩变形大，抗硫酸盐浸蚀性能差。 铁相固溶体：C4AF水化硬化速度较快，因而早期强度较高，仅次于C3A。与C3A不同的是它的后期强度也较高，类似C2S。抗冲击，抗硫酸盐浸蚀能力强，水化热较铝酸三钙低。 游离氧化钙性能：1过烧的游离氧化钙结构比较致密，水化很慢，通常在加水3d以后反应比较明显。2游离氧化钙水化生成氢氧化钙时，体积膨胀97.9%。3 随着游离氧化钙含量的增加，试体抗拉、抗折强度降低，3d以后强度倒缩，严重时甚至引起安定性不良。 方镁石的水化比游离氧化钙更为缓慢，要几个月甚至几年才明显起来。 方镁石水化生成氢氧化镁时，体积膨胀148%，导致体积安定性不良。 方镁石膨胀的严重程度与其含量、晶体尺寸等都有关系。方镁石晶体小于1μm，含量5%时，只引起轻微膨胀；方镁石晶体5-7μm，含量3%时，就会严重膨胀。 率值：用来控制熟料中各氧化物含量和彼此间比例关系的系数，称为率值。 水硬率的物理意义：表示熟料中氧化钙与酸性氧化物之和的质量百分数的比值，常用HM表示影响：水硬率假定各酸性氧化物所结合的氧化钙是相同的。当各酸性氧化物的总和不变，它们之间的比例变化时，所需的氧化钙不同。 硅率的物理意义：硅率又称硅酸率，它表示熟料中SiO2的百分含量与Al2O3和Fe2O3百分含量之比，用SM或n表示。 影响：熟料硅率过高，由于高温液相量显著减少，熟料煅烧困难，硅酸三钙不易形成，如果熟料中游离氧化钙含量低，硅酸二钙含量多时，熟料易于粉化。熟料硅率过低，则熟料因硅酸盐矿物太少而强度低，且由于液相量过多，易出现结大块，结炉瘤，结圈等，影响窑的操作。
测定扩散系数的方法。示踪原子扩散方法、化学扩散方法、弛豫方法、核方法。2、产生柯肯达尔效应的原因由于两种原子以不同速度相对扩散而造成标记面的漂移。3、影响扩散系数的因素温度、晶体结构及固溶体类型、各向异性、第三组元、晶体缺陷、4、稳定化合物：是指具有一定的熔点，而且在熔点以下都能保持自身固有的结构而不发生分解的化合物。5、二元相图的几何规律：1.两个单相区只能交与一点，而不能交成线段、2.两个单相区之间，必定是一个由这两个单相构成的两相区、3三相共存区，必定是一条水平线，该水平线必须与由这3个相组合而成的3个两相区相邻、4如果两个恒温转变中有两个是相同的相，那么在这两条水平线之间一定是由这两个相组成的两相区、5.两相区和单相区的分界线与三相等温水平线相交，则分界线的延长线进入另一个两相区，而不会进入单相区。6、相区接触法则：在二元系相图中，相邻相区中相的数目只能相差一个，这一规律称作相区接触法则。7、晶胞的选取原则1.几何形状与晶体具有同样的对称性、2.平面六面体内相等的棱与角的数目最多、3.当平行六面体棱间有直角时，直角数目最多、4.在满足上述条件下，晶包体积应最小。8、形成置换固溶体的条件和影响溶解度因素:1.条件：溶质取代了溶剂中原子或离子所形成的固溶体、2影响：原子或离子的尺寸的影响、晶体结构类型的影响、电负性的影响、电子浓度的影响。9、碳对铁碳合金的组织与性能的影响: 1.碳对铁碳合金平衡组织的影响：当含碳量增加时，使铁碳合金组成相的相对含量发生变化，从而导致不同性质的结晶。2.碳对合金机械性能的影响：当含碳量达到0.77%时，铁碳合金不仅具有较高的强度和硬度，也具有一定的塑性和韧性，当>0.77%时，铁碳合金的塑性韧性降低。3.碳对合金工艺性能的影响：(1) CaCl2固溶在NaCl晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS)CaCl2+2NaCl→→Ca·Na+2Clcl+V’Na(2) MgO固溶在Na2O晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS)MgO+Na2O→→Mg·Na+Oo+V’Na(3) Al2O3固溶在MgO晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS)Al2O3+3MgO→→2Al·Mg+3Oo+V”Mg(4) YF3固溶在CaF2晶体中(产生正离子空位，生成置换型SS)2YF3+3CaF2→→2Y·Ca+6F F+V”Ca(5) MgO固溶在ZrO2晶体中(产生负离子空位，生成置换型SS)MgO+ZrO2→→Mg”zr+Oo+V··o11、材料科学基础《材料科学基础》系统地介绍了材料科学的基础理论，探讨材料的共性和普遍规律。主要内容包括材料的结构，材料的凝固与相图，扩散，材料中铺缺陷，塑性变形、回复与再结晶等。《材料科学基础》可作为高等院校材料类和机械类专业的学生及研究生的教科书和参考书，也可以为相关专业的学生及从事材料工作的科技工作者和工程技术人员提供参考。12、材料科材料科学是自然科学的一个分支，它从事于材料本质的发现、分析和了解方面的研究，目的在于提供材料结构的统一描绘和模型，以及解释这种结构与性能之间的关系。13、合成的定义式什么，合成研究包括那些？指促使原子、分子结合而构成材料的化学与物理过程。合成的研究既包括有关寻找新合成方法的科学问题，也包括以适当的数量和形态合成材料的技术问题；既包括新材料的合成，也应包括已有材料的新合成方法（如溶胶-凝胶法）及其新形态（如纤维、薄膜）的合成。14、制备研究如何控制原子与分子使之构成有用的材料。这一点是与合成相同的，但制备还包括在更为宏观的尺度上或以更大的规模控制材料的结构，使之具备所需的性能和适用效能，即包括材料的加工、处理、装配和制造。简而言之，合成与制备就是将原子、分子聚合起来并最终转变为有用产品的一系列连续过程。 15、结构的定义式什么，包括那些方面1.定义：结构是理解和控制性能的中心环节。2.包括{原子结构、原子的排列、相结构、显微组织、晶体中的结构缺陷。16、离子键的特点：离子键可用化学式表示、高熔点，结合力强，硬而脆、电子周围无自由电子、无方向性、传导性差7、共价键的特点:具有饱和性符合8-n定律、具有方向性、结合力强，熔点高，硬、电子周围无自由电子、传导性差19、晶向指数建立步骤1.选定坐标系、2通过原点作一条直线，使其平行于待标定的晶向、3在直线上任取一点P，求出P点在3个坐标系的坐标、4取截距的最小整数比，去掉比例符号，用方括号括之20、晶面指数的确定步骤：1.选定以晶轴为坐标轴的坐标系，要求坐标原点不在待标晶面上，各轴单位分别是单位平行六面体边长a、b、c2.求出待标晶面在X、Y、Z轴上的截距pa、qb、rc,截距系数为p、q、r3取截距系数的倒数最小整数比、4.去掉比例符号，以小括号括之。 21、晶带定律晶带指数为【uvw】时，晶带中任何晶面指数（hkl）都能符合关系式：hu+kv+lw=0,这种规律称为晶带定律。22、缺陷：晶体的某些区域总是存在原子或分子的不规则排列，这便是晶体结构缺陷23、热缺陷：热缺陷是由于晶体中的原子(或离子)的热运动而造成的缺陷。24、非化学计量化合物：其各元素的原子（或离子）组成可以一定的比例范围内波动。它们的组成不符合化合价规则，不服从组成定律，不能用小的整数来表示，只能用小数描述。5、互扩散伴有浓度变化的扩散，与异类原子的浓度梯度有关，异类原子相对扩散，相互渗透。扩散物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到均匀分布的现象。自扩散没有浓度变化的扩散，与浓度梯度无关。异扩散溶质原子在溶剂金属中的扩散 26、扩散通量指扩散物质在单位时间内通过单位截面积的质量。27、固相反应的特点：1、相界面{共格界面、半共格界面、肥共格界面}2.界面能、3应变能、4取向关系、5.惯性面、6晶体缺陷29、固相反应的一般过程包括哪些：1、反应物颗粒间混合接触2、在颗粒表面发生反应3、形成细薄含大量结构缺陷的新相4、晶粒生长5、反应通过反应物的扩散而继续 30、影响固相反应的因素：反应物化学组成与结构；反应物颗粒尺寸及分布的影响；反应温度压力、气氛；矿物剂及其它因素 31、自由度(f)定义:指：在平衡系统中独立可变的因素。 33、何谓金属键？金属的性能与金属键的关系如何定义：金属正离子与自由电子之间的相互作用就构成了金属原子间的结合力→金属键。关系：由于金属键存在自由电子，金属就具有高导电性和导热性，自由电子能吸收光波能量，产生突跃，从而表现出有金属光泽、不透明，另外，金属正离子以球型密堆积方式组成，晶体原子间可滑动，表现出有延展性，并说明金属键没有方向性和饱和性。 34、定比例规则：从等边三角形的某一顶点向对边作一直线，则在线上的任一点表示对边两组分含量之比不变，而顶点组分的含量则随着远离顶点而降低。等含量规则：在 等边三角形中，平行于一条边的直线上的所有各点均含有相等的对应顶点的组成。杠杆规则：在三元系统中，一种混合物分解为两种物质(或两种物质合成为一种混合物)时，它们的组成点在一条直线上，它们的重量比与其它组成点之间的距离成反比。连线规则：将界线(或延长线)与相应的连线相交，其交点是该界线上的温度最高，温度走向是背离交点切线规则：将界线上的某一点所作的切线与相应的组成的连线相交，如交点在连线上，则表示界线上该处具有共熔性质；如交点在连线的延长线上，则表示界线上该处具有转熔性质，远离交点的晶相被回吸。重心规则：无变量点处于其相应副三角形的重心位，则为共熔点；无变量点处于其相应副三角形的交叉位，则为单转熔点；无变量点处于其相应副三角形的共轭位，则为双转熔点。三角形规则原始熔体组成点所在三角形的三个顶点表示的物质即为其结晶产物；与这三个物
生态环境材料 集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#
高分子材料论文 题目生态环境材料 学院理学院 年级 2013级 专业材料化学 姓名魏佳 学号 生态环境材料 魏佳 （甘肃农业大学理学院材料化学专业，甘肃兰州，730070） 摘要：90年代初,在可持续性发展理论和应用的推动下,国际材料界出现了一个新的领域——环境材料,在这种材料的研究和开发的过程中,既要追求良好的使用性能,又要深刻认识到自然资源的有限性和尽可能降低废弃物排放量,并在材料的提取、制备、使用直到废弃与再生的整个过程中都尽可能地减少对环境的影响。它在生产的过程中对资源和能源的消耗量比较少,废弃后能够回收再生利用的可能性比较大,其从生产使用到回收的全过程对周围的生态环境的影响也最小。因而它可以称为“绿色材料”或者“生态材料”。 关键词：环境；生态；发展；材料
生态环境材料的研究内容比较广泛,归纳起来可以概括为材料的环境协 调性评价,生态环境材料的设计,材料在制备加工中的环境协调技术包括零排 放和零废弃加工技术,以及材料在使用过程中的环境协调性技术如制备环境 协调性制品等等。具体从材料的性能上来说主要包括以下几个方面:再生利用型材料,包括再生的可以降解的塑料、在家用电器中能够加以 回收利用的电路基板,在生产和使用过程中污染较少并且能够回收再生的纸 张等。能够经自然界微生物分解或者能够自动降解的材料如新型的包装袋, 由天然材料加工成的高分子材料等。为净化环境和防止污染而设计的材料如 新型的不释放有害气体的墙体材料,高吸油性树脂等。替代传统有污染的材 料的新型材料如冰箱内的全无氟制冷剂等。与洁净能源相关并且能够利用它 们的材料,如燃料电池中的储氢材料。环境材料有区别于传统材料的特点。 环境材料的主要特点就是在保证了它们具有良好的使用功能的前提下,在其 生产、使用和回收处理过程中对资源的利用率很高并且在上面的三个过程中 对生态环境无副作用。而传统材料在上面三个方面的效果往往是比较差的。一、定义 生态环境材料应是同时具有满意的使用性能和优良的环境协调性，或者是能够改善环境的材料。所谓环境协调性是指对资源和能源消耗少、对环境污染小和循环再生利用率高。生态环境材料的研究进展将有助于解决资源短缺、环境恶化等一系列问题，促进社会经济的可持续发展。 这类材料对资源和能源消耗少、对生态和环境污染小、再生利用率高或可降解化和可循环利用，而且要求从材料制造、使用、废弃直至再生利用的整个寿命周期中，都必须具有与环境的协调共存性。因此，所谓生态环境材料实质上是赋予传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性的材料，它是由材料工作者在环境意识指导下，或开发新型材料，或改进、改造传统材料所获得的。我们之所以强调它并非仅特指新开发的新型材料，并不是它的新材料体系，是因为实际上任何一种材料只要经过改造达到节约资源并与环境协调共存的要求，它就应视为生态环境材料。 这种定义、概念有助于调动更广大的材料工作者的积极性，鼓励和支持他们
1..晶界偏聚：由于晶内与晶界上的畸变能差别或由于空位的存在使得溶质原子或杂质原子 在晶界上的富集现象 2.科垂尔气团：溶质原子在刃型位错周围的聚集的现象，这种气团可以阻碍位错运动，产 生固溶强化效应等结果 3.反应扩散：伴随有化学反应而形成新相的扩散称为反应扩散，如从金属表面向内部渗入 金属时，渗入元素浓度超过溶解度出现新相 4.变形织构：经过塑性变形后原来多晶体中位向不同的晶粒变成取向基本一致，形成晶粒 的择优取向，择优取向后的晶体结构为织构，若织构是在塑性变形中产生的，称为变形织构 5.割阶和扭折：位错运动过程中与其它位错交截后形成一定的位错交截折线，若交截后的 位错折线在原来位错的滑移面上，此位错折线称为扭折，若交截后的位错折线垂直于原来位错的滑移面，此位错折线称为割阶 6.冷加工与热加工：通常根据金属材料的再结晶温度来加以区分，在再结晶温度以上的加 工称为热加工，低于再结晶温度又是室温下的加工称为冷加工 7.面角位错：在位错反应中，fcc晶体中不同滑移面上的全位错分解为不全位错后，领先 不全位错反应生成新的不可动位错，导致出现的三个不全位错之间夹杂两个层错的不可动位错组态； 8.变形织构：多晶体中位向不同的晶粒经过塑性变形后晶粒取向变成大体一致，形成晶粒 的择优取向，择优取向后的晶体结构称为变形织构，织构在变形中产生，称为变形织构； 9.再结晶织构是具有变形织构的金属经过再结晶退火后出现的织构，位向于原变形织构可 能相同或不同，但常与原织构有一定位向关系。 10.再结晶全图：表示冷变形程度、退火温度与再结晶后晶粒大小的关系（保温时间一定） 的图。 11.带状组织：多相合金中的各个相在热加工中可能沿着变形方向形成的交替排列称为带状 组织； 12.加工流线：金属内部的少量夹杂物在热加工中顺着金属流动的方向伸长和分布，形成一 道一道的细线； 13.动态再结晶：低层错能金属由于开展位错宽，位错难于运动而通过动态回复软化，金属 在热加工中由温度和外力联合作用发生的再结晶称为动态再结晶。 14.临界变形度：再结晶后的晶粒大小与冷变形时的变形程度有一定关系，在某个变形程度 时再结晶后得到的晶粒特别粗大，对应的冷变形程度称为临界变形度。二次再结晶：某些金属材料经过严重变形后在较高温度下退火时少数几个晶粒优先长大成为特别粗大的晶粒，周围较细的晶粒逐渐被吞掉的反常长大情况。 15.退火孪晶：某些面心立方金属和合金经过加工和再结晶退火后出现的孪晶组织 16.堆垛层错：密排晶体结构中整层密排面上原子发生滑移错排而形成的一种晶体缺陷 17.弗兰克-瑞德位错源：两个结点被钉扎的位错线段在外力的作用下不断弯曲弓出后，互相 邻近的位错线抵消后产生新位错，原被钉扎错位线段恢复到原状，不断重复产生新位错的，这个不断产生新位错、被钉扎的位错线即为弗兰克-瑞德位错源 18.Orowan机制：合金相中与基体非共格的较硬第二相粒子与位错线作用时不变形，位错 绕过粒子，在粒子周围留下一个位错环使材料得到强化的机制 19.铃木气团：溶质原子在层错区偏聚，由于形成化学交互作用使金属强度升高 20.多边形化：连续弯曲的单晶体中由于在加热中通过位错的滑移和攀移运动，形成规律的 位错壁，成为小角度倾斜晶界，单晶体因而变成多边形的过程 21.空位平衡浓度：金属晶体中，空位是热力学稳定的晶体缺陷，在一定的空位下
一、选择题： 第6章 1.形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的。 （A）1/3 （B）2/3 （C）3/4 第7章 2.在二元系合金相图中，计算两相相对量的杠杆法则用于。 （A）单相区中（B）两相区中（C）三相平衡水平线上 3.已知Cu的T m=1083?C，则Cu的最低再结晶温度约为。 （A）100?C （B）200?C （C）300?C 4.能进行攀移的位错必然是。 （A）刃型位错（B）螺型位错（C）混合位错 5.A和A-B合金焊合后发生柯肯达尔效应，测得界面向A试样方向移动，则。（A）A组元的扩散速率大于B组元 （B）B组元的扩散速率大于A组元 （C）A、B两组元的扩散速率相同 6.，位错滑移的派-纳力越小。 （A）位错宽度越大（B）滑移方向上的原子间距越大（C）相邻位错的距离越大 7.形变后的材料再升温时发生回复与再结晶现象，则点缺陷浓度下降明显发生 在。 （A）回复阶段（B）再结晶阶段（C）晶粒长大阶段 第6章 8.凝固时在形核阶段，只有核胚半径等于或大于临界尺寸时才能成为结晶的核心，当形成的核胚 半径等于临界半径时，体系的自由能变化。 （A）大于零（B）等于零（C）小于零 9.铸锭凝固时如大部分结晶潜热可通过液相散失时，则固态显微组织主要为。（A）树枝晶（B）柱状晶（C）胞状晶 10.下述有关自扩散的描述中正确的为。 （A）自扩散系数由浓度梯度引起 （B）自扩散又称为化学扩散 （C）自扩散系数随温度升高而增加 11.fcc、bcc、hcp三种单晶材料中，形变时各向异性行为最显著的是。 （A）fcc （B）bcc （C）hcp 12.对于变形程度较小的金属，其再结晶形核机制为。 （A）晶界合并（B）晶界迁移（C）晶界弓出 13.形变后的材料在低温回复阶段时其内部组织发生显著变化的是。 （A）点缺陷的明显下降 （B）形成亚晶界 （C）位错重新运动和分布 第6章 14.凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下哪种方法？
非金属矿物材料技术专业简介 专业代码530604 专业名称非金属矿物材料技术 基本修业年限三年 培养目标 本专业培养德、智、体、美全面发展，具有良好职业道德和人文素养，掌握石材或非金属矿制品生产、应用、质量检验及技术管理基本知识，熟悉石材或非金属矿物深加工技术，了解石材或非金属矿物制品营销技能，具备工艺控制、生产管理、设备操作能力，从事石材或非金属矿物制品工业技术管理、生产管理、设备巡检、工艺设计和节能环保新功能材料研发等工作的高素质技术技能人才。就业面向 主要面向石材行业或非金属矿物制品行业，在建材工程技术、非金属矿物制品制造岗位群，从事工艺控制、技术管理、生产巡检、技术创新、施工管理、工艺设计、节能环保功能材料研发等工作。 主要职业能力 1.具备对新知识、新技能的学习能力和创新创业能力； 2.具备识别石材荒料、人工石或非金属矿制品的观察能力； 3.具备饰面石材加工方法、非金属矿物选矿、提纯、复合及功能改性方法的选择能力； 4.具备对石材或非金属矿加工利用的技术能力； 5.具备生产工序作业控制与调整能力； 6.具备生产工艺设备、质量检验仪器的操作维护、工艺故障处理能力； 7.具备人造石或非金属矿物制品配方设计、新产品开发等基础工作能力； 8.具备一定的计算机、外语、识图、工程制图与策划能力。
核心课程与实习实训 1.核心课程 非金属矿及制品概论、摩擦材料生产技术及设备、密封材料生产技术及设备、矿物保温隔热材料及应用技术、非金属矿深加工技术、非金属矿物材料性能检测、循环经济与清洁生产等。 2.实习实训 在校内进行非金属矿及制品鉴别、非金属矿物基摩擦密封材料配方课程设计、非金属矿物材料车间工艺设计、非金属矿制品性能检测、非金属矿制品生产仿真等实训。 在非金属矿制品生产、摩擦密封材料生产、保温绝热材料生产等企业进行实习。 职业资格证书举例 云母制品加工工石棉制品工高岭土制品工金刚石制品工人工合成 晶体工 衔接中职专业举例 硅酸盐工艺及工业控制建筑与工程材料选矿技术 接续本科专业举例 无机非金属材料工程材料科学与工程
材料与环境 姓名：吴其军学号：205130130 班级：材料工程131 摘要：材料是人类赖以生存和发展的物质基础。材料与我们的生活息息相关，无论是吃穿住行，我们都离不开对材料的应用，材料的应用的改变和研制正式是社会发展的基础。但是我们不得不看到由于材料的生产、制造、使用和废弃，也对人类环境带来了称重的负担，因此使得全世界的人们不得不重新审视材料与生态环境的关系。 关键词：材料环境可持续发展 一、材料的发展 材料发展的历史从生产力的侧面反映了人类社会发展的文明史，因此历史学家往往根据当时有代表性的材料将人类社会划分为石器时代、青铜器时代和铁器时代等。公元前6000年，人类发明了火，掌握了钻木取火的技术。有了火，不仅可以熟食、取暖、照明和驱兽，还可以烧制陶器。陶瓷材料的发明和应用，创造了新石器时代的仰韶文化，后来在制陶技术的基础上又发明了瓷器。这是陶瓷材料发展的一次飞跃，瓷器（英译名为China）的出现已成为中华民族文化的象征之一，对世界文化产生过深远的影响。 人们在大量地烧制陶瓷的实践中，熟练地掌握了高温加工技术，利用这种技术来烧炼矿石，逐渐冶炼出铜及其合金青铜。可以说这是人类社会最早出现的金属材料，它使人类社会从新石器时代转入到青铜器时代。炼铜技术发展为炼铁应是顺理成章的事。用铁作为材料来制造农具，使农业生产力得到空前的提高，并促使奴隶社会解体和封建社会兴起。我国从公元前3世纪起，即秦汉时代起就进入农业经济发达社会，到了唐宋时代，经济繁荣，科学文化发达，社会安定，国泰民安，处于盛世，形成了我国封建社会的科学文化高峰。正如英国李约瑟博士所说的：“在3～13世纪，中国保持一个让西方人望尘莫及的科学知识水平”。 18世纪发明了蒸汽机，爆发了产业革命，小作坊式的手工操作被工厂的机械操作所代替。工业迅猛发展，生产力空前提高，迫切要求发展铁路、航运，使生产出来的产品远销他国，占据国际市场。社会经济的发展推动和促进了以钢铁为中心的金属材料大规模发展，有力地摧毁了封建社会的生产方式，萌发了资本主义社会。 次世界大战后各国致力于恢复经济，发展工农业生产，对材料提出质量轻、强度高、价格低等一系列新的要求。具有优异性能的工程塑料部分地代替了金属材料，合成纤维、合成橡胶、涂料和胶粘剂等都得到相应的发展和应用。合成高分子材料的问世是材料发展中的重大突破，从此以金属材料、陶瓷材料和合成高