期末作業(yè)講評

第四章

作業(yè)講評1第九次作業(yè)4-1：鋁的彈性模量為70GPa,泊松比為0.34，在

83MPa的靜水壓時(shí)，此單位晶胞的體積是多少？解：由E=3K(1-2ν)

得K=E/[3(1-2ν)]

=70Gpa/[3(1-2*0.34)]=72.9Gpa

△V/V=σ/K=83Mpa/72.9GPa=1.14‰

V=4.04963×10-30×(1-1.14‰)=66.310-30(m3)

答：此單位晶胞的體積是66.310-30(m3)P176表3－9點(diǎn)陣常數(shù)單位?

24-14.有哪些途徑可以提高高分子材料的剛性？結(jié)晶交聯(lián)提高分子量熱處理復(fù)合材料37.22Citetheprimarydifferencesbetween

elastic,anelastic,andplasticdeformationbehaviors.

概念、原子論角度、施加應(yīng)力后的應(yīng)變、材料的差別（或?qū)?yīng)的材料）44-12熱處理（退火）的實(shí)質(zhì)是什么？它對材料的拉伸強(qiáng)度、硬度、尺寸穩(wěn)定性、沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率有什么影響？結(jié)構(gòu)弛豫，非晶至結(jié)晶轉(zhuǎn)變P112-113

拉伸強(qiáng)度、硬度、尺寸穩(wěn)定性沖擊強(qiáng)度和斷裂伸長率第十次作業(yè)54-13有哪些方法可以改善材料的韌性，試舉例說明。晶粒細(xì)化（晶格類型）；成分，高分子共混橡膠，金屬種雜質(zhì)；熱處理；高分子中的銀紋。64-24按照粘附摩擦的機(jī)理，說明為什么極性高聚物與金屬材料表面間的摩擦系數(shù)較大，而非極性高聚物則較小。摩擦系數(shù)：=S/Pm

S為剪切強(qiáng)度；Pm為抗壓強(qiáng)度，極性聚合物作用力大，S大。第十一次作業(yè)74-29試從金屬、陶瓷和高聚物材料的結(jié)構(gòu)差別解釋它們在熱容、熱膨脹系數(shù)和熱導(dǎo)率等性能方面的差別。

原子鍵合方式不同；結(jié)構(gòu)不同，包括結(jié)晶。8熱導(dǎo)率金屬≈＞無機(jī)非金屬>高分子

導(dǎo)熱的微觀機(jī)制不同熱容高分子>無機(jī)非金屬>金屬

熱運(yùn)動(dòng)基團(tuán)單元大小不同熱膨脹系數(shù)金屬≈無機(jī)非金屬<高分子

化學(xué)鍵的鍵能不同

自由電子晶格振動(dòng)分子傳導(dǎo)1mol材料升高1℃所需的能量原子在熱能增加時(shí)的平均振幅917.6(a)BrieflyexplainwhyCvriseswithincreasingtemperatureattemperaturesnear0K.(b)BrieflyexplainwhyCvbecomesvirtuallyindependentoftemperatureattemperaturesfarremovedfrom0K.(a)TheCviszeroat0K,butitrisesrapidlywithtemperature;thiscorrespondstoanincreasedabilityofthelatticewavestoenhancetheiraverageenergywithascendingtemperature.(b)AbovewhatiscalledtheDebyetemperatureD,

Cvlevelsoffandbecomesessentiallyindependentoftemperatureatavalueofapproximately3R,Rbeingthegasconstant.Thuseventhoughthetotalenergyofthematerialisincreasingwithtemperature,thequantityofenergyrequiredtoproduceaone-degreetemperaturechangeisconstant.1017.23Foreachofthefollowingpairsofmaterials,decidewhichhasthelargerthermalconductivity.Justifyyourchoices.(a)Puresilver;sterlingsilver(92.5wt%Ag–7.5wt%Cu).(b)Fusedsilica;polycrystallinesilica.(c)Linearpolyethylene(Mn=450,000g/mol);lightlybranchedpolyethylene(Mn=650,000g/mol).(d)Atacticpolypropylene(Mw=106g/mol);isotacticpolypropylene(Mw=

5×105g/mol).（a）純銀

合金的雜質(zhì)會(huì)妨礙自由電子的運(yùn)動(dòng)，減少傳導(dǎo)作用（b）熔融SiO2

熔融SiO2有對流現(xiàn)象（c）LLPE

結(jié)晶度更大（d）isotacticPPisotacticPP結(jié)晶全同立構(gòu)無規(guī)114-30何為半分解溫度？它與高分子化學(xué)鍵之間有什么關(guān)系？半分解溫度為高聚物在真空中加熱30min后質(zhì)量損失一半所需要的溫度K=Ae-⊿E/RT，鍵能越大，半分解溫度越高雜環(huán)或環(huán)狀結(jié)構(gòu)、元素高分子124-35增加高分子材料的阻燃性一般有哪些方法？

結(jié)構(gòu)和組成提高熱穩(wěn)定性引入鹵族、磷、氮等元素

添加阻燃劑和無機(jī)填料吸收熱量降低溫度隔離氧134-55、將2400A.m-1的磁場作用到相對磁導(dǎo)率為5000的材料上，計(jì)算磁感強(qiáng)度和磁化強(qiáng)度。解：磁化強(qiáng)度：

M=(μr-1)H=(5000-1)2400A.m-1=1.2107A.m-1

磁感強(qiáng)度：

B=μ0(H+M)=410-7(H.m-1)(2400A.m-1

+1.2107A.m-1)=15.1Wb.m-2=15.1tesla

或B=μrμ0H=5000×4π×10-7H/m×2400A/m=15.1tesla第十三次作業(yè)真空磁導(dǎo)率1418.7Themagnetizationwithinabarofsomemetalalloyis3.2105

A/matanHfieldof50A/m.Computethefollowing:(a)themagneticsusceptibility磁化率

(b)thepermeability磁導(dǎo)率

(c)themagneticfluxdensitywithinthismaterial.磁感強(qiáng)度

(d)Whattype(s)ofmagnetismwouldyousuggestasbeingdisplayedbythismaterial?Why?（a）χm=M/H=（3.2×105A/m）/（50A/m）=6400（b）μr=χm+1=6401

μ=μrμ0=2.56π×10-3H/m(c)B=μH=2.56π×10-3H/m×(50A/m)=0.402tesla（d）鐵磁體χm為103數(shù)量級(jí)1518.9Confirmthatthereare2.2Bohrmagnetonsassociatedwitheachironatom,giventhatthesaturationmagnetizationis1.70×106A/m,thatironhasaBCCcrystalstructure,andthattheunitcelledgelengthis0.2866nm.將numberofBohrmagnetons代入公式計(jì)算Ms=nBμB/a3=2×2.2×9.27×10-24/(0.2866×10-9m)3=1.733×106A/m1618.25Figure18.25showstheB-versus-H

curveforasteelalloy

(a)Whatisthesaturationfluxdensity?

(b)Whatisthesaturationmagnetization?

(c)Whatistheremanence?

(d)Whatisthecoercivity?

(e)OnthebasisofthedatainTables18.5

and18.6,wouldyouclassifythis

materialasasoftorhardmagnetic

material?Why?

17(a)Thesaturationfluxdensity(c)

Whatistheremanence?

Bs=1.4teslaMs=Bs/μ0=1.4/(4π×10-7H/m)=1.11×106A/m(b)Bs=0(Hs+Ms)0Ms

Br=0.8tesla(d)

Whatisthecoercivity?

(e)

OnthebasisofthedatainTables18.5and18.6,wouldyouclassifythismaterialasasoft

orhardmagneticmaterial?Why?Hc=75A/m

184-62已知碲化鋅的Eg=2.26eV，它

對哪一部分可見光透明？第十四次作業(yè)λ=hc/Eg=0.55μmh=6.62×10-34J.s/1.6×10-19

=4.13×10-15eV.s

c=3×108m.s-1

對波長0.55~0.7μm的可見光透明1919.22Brieflyexplainwhatdeterminesthecharacteristiccolorof(a)ametaland(b)atransparentnonmetal.金屬：吸收和再發(fā)射透明非金屬：透射、部分吸收（選擇性吸收）。2019.25Brieflyexplainwhyamorphouspolymersaretransparent,whilepredominantlycrystallinepolymersappearopaqueor,atbest,translucent.半晶聚合物，結(jié)晶與非晶區(qū)密度差異造成折射指數(shù)差異，當(dāng)晶區(qū)尺寸大于可見光波長，造成光散射，造成不透明或半透明。214-74在一塊單向玻纖增強(qiáng)不飽和聚酯單面板中，若纖維直徑是20μm，纖維體積分?jǐn)?shù)是0.45，Ef=4Gp，

Em=80MPa。求（a）單位體積界面的面積；（b）當(dāng)該復(fù)合材料沿纖維方向受到200MPa拉應(yīng)力時(shí)，玻纖和基體各承受的拉應(yīng)力是多少？解（a）設(shè)該單向板為1cm×1cm×1cm=1cm3正立方體

單根纖維的體積V1=π×（0.002cm/2）2×1cm=3.14×10-6cm3

單根纖維的界面面積S1=π×0.002cm×1cm=0.00628cm2

則該1cm3正立方體單向板復(fù)合材料界面面積：

Sc=(1cm3×0.45×S1)/V1=900cm222b）Ff/Fm=VfEf/[(1-Vf)Em]=0.45×4000MPa/(0.55×80MPa)=40.90σ=F/A（假定Ac=1m2) F=200×106NFc=Ff+Fm=40.90Fm+Fm=200×106NFm=4.77×106NFf=200-4.77=195.23×106Nσm=4.77×106N/0.55m2=8.68MPaσf=195.23×106N/0.45m2=433MPa234-78一邊長為25mm的立方體用薄鋁板和硫化橡膠（厚度分別為0.5mm和0.75mm）交替層壓制成。問該復(fù)合板的熱導(dǎo)率為多少？（a）平行板方向（b）垂直板的方向（λAl=0.22λR=0.00012單位J·s-1m-1K-1）解（a）model:

鋁板和橡膠板分別都為25mm/（1.25mm）=20層T2T1

qAlqRQQ24VA1=10/25=0.4VR=15/25=0.6λl=VA1λA1+VRλR=0.4*0.22+0.6*0.00012=0.088+0.000072=0.088(J·s-1m-1K-1)

25(b)Solution:

因?yàn)椋?/p>

1/λt=VA1/λA1+Vr/λr

=0.4/0.22+0.6/0.0012=1.82+5000=5001.82λt=1/5001.82=2.0*10-4(J·s-1m-1K-1)qT130.5mm30.75mmT2T3T412615.11Acontinuousandalignedfiber-reinforcedcompositeistobeproducedconsistingof30vol%aramidfibersand70vol%ofapolycarbonatematrix;mechanicalcharacteristicsofthesetwomaterialsareasfollows:

Also,

thestressonthepolycarbonatematrixwhenthearamidfibersfailis45Mpa.Forthiscomposite,compute(a)thelongitudinaltensilestr