材料科学
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相似问题和答案
第1题：
简述料浆制备的基本原理。
正确答案: 将煤储运系统送过来的粒度＜10mm的原煤、水、NaOH、石灰石与添加剂在棒磨机内经过钢棒坠落时的研砸、钢棒与钢棒之间的研磨、钢棒与筒体之间的研磨，制成一定粒度配比的煤浆。
第2题：
单晶材料制备中区域熔化法的原理。
正确答案:区域熔化技术是半导体提纯的主要技术。也可以作为一种单晶生长技术，因为在用它进行提纯时的确常常得到单晶。要制备单晶，可将单晶体籽晶放在料舟的左边。籽晶须部分熔化，以便提供一个清洁的生长表面。然后熔区向右移动，倘若材料很容易结晶也可以不要籽晶。热源可以是熔体、料舟或受感器耦合的射频加热。其他热源包括电阻元件的辐射加热、电子轰击以及强灯光或日光的聚焦辐射。
第3题：
在金属间化合物的制备方法中，单晶化合物的制备方法与定向凝固法有何异同？
正确答案: （1）金属间化合物单晶的制备
① 利用金属凝固时，固液相界面上有着较大的温度梯度，而且凝固是从一端开始恒速而缓慢地进行的方法。
② 金属蒸气凝聚在基材上时， 按照晶体的取向通常择优生长，并由此而制得单晶。
③ 加工变形的材料， 在某一温度以上加热会产生再结晶， 利用晶粒的长大而制备单晶。
（2）定向凝固
当二元或三元共晶合金沿某一方向连续凝固时，所形成的共晶相按照一定取向呈层状或纤维状排列。
定向凝固法和单晶制备法在本质上是相同的，区别在于：前者制得的是共晶合金，后者制得的是单相材料。 定向凝固的制品一般多为镍基或钴基高温合金。
第4题：
单晶的制备应从（）。
- A、稀溶液
- B、浓溶液
- C、稀溶液加搅拌
正确答案:A
第5题：
简述单晶材料制备中提拉法的原理。
正确答案: （1）要生长的结晶物质材料在坩埚中熔化而不分解，不与周围环境起反应。
（2）籽晶预热后旋转着下降与熔体液面接触，同时旋转籽品，这一方面是为了获得热对称性，另一方面也搅拌了熔体。待籽晶微熔后再缓慢向上提拉。
（3）降低坩埚温度或熔体温度梯度，不断提拉，使籽晶直径变大（即放肩阶段），然后保持合适的温度梯度和提拉速度使晶体直径不变（即等径生长阶段）。
（4）当晶体达到所需长度后，在拉速不变的情况下升高熔体的温度或在温度不变的情况下加快拉速使晶体脱离熔体液面。
（5）对晶体进行退火处理，以提高晶体均匀性和消除可能存在的内部应力（晶体退火的目的也在于此）。
第6题：
简述单晶材料制备中定向凝固法原理。
正确答案: （1）本质上，定向凝固法是借助在一个温度梯度内进行结晶，从而在单一的固-液界面上成核。
（2）要结晶的材料通常放在一个圆柱形的坩埚内，使该坩埚下降通过一个温度梯度，或者使加热器坩埚上升。通常把坩埚固定在一个设计得能产生近似一线性梯度的温度的炉子内，然后冷炉子
第7题：
简述应变退火法制备铝单晶的几种工艺。
正确答案: （1）先在550℃使纯度为99.06%的铝退火，以消除原有应变的影响和提供要求的大小，再使无应变的晶粒较细的铝变形以产生1%-2%的应变，然后将温度从450℃，长到550℃，按25℃/天的速度退火，在一些场合，最后再要在600℃退火1h。
（2）在初始退火之后，较低温度下的所谓回复退火会减少晶粒数目，并帮助晶粒在后期退火时更快地长大。在320℃退火4h以得到回复，接着加热试样到450℃，并在该温度下保温2h，这样便长出长约15cm，直径约1mm的丝状单晶。
（3）在液氮温度附近冷滚轧，继之在640℃退火10s，并在水中淬火，制备了用于再结晶的铝，此时样品中含有2mm大小的晶粒和强烈的织构，再通过一个温度梯度退火，然后加热到640℃，可得到约1m长的晶体。
（4）采用交替施加应变和退火的方法，很容易抽取宽2.5cm的高纯单晶铝带，使用的应变不足以使新晶粒成核，而退火温度为640℃。
第8题：
简述纳米材料的制备方法基本原理。（蒸发-冷凝法、水热合成法、溶剂热合成法、溶胶－凝胶法、微乳液法、模板合成法、自组装法及其特点、VLS机制，VS机制等）
正确答案: 蒸发-冷凝法原理：在高真空的条件下，金属试样经蒸发后冷凝。
水热合成法原理：在特制的密闭反应容器里，采用水溶液作为反应介质，对反应容器加热，创造一个高温（100～350℃）、高压（1～500MPa）的反应环境，使通常难溶或不溶的物质溶解并重结晶。
溶胶－凝胶合成原理：将金属醇盐或无机盐经水解直接形成溶胶或经解凝形成溶胶，然后使溶胶聚合凝胶化，再将凝胶干燥、焙烧去除有机成分，最后得到无机材料。
微乳液法基本原理：两种互不相溶的溶剂在表面活性剂的作用下形成微乳液，在“微泡”中经成核、聚结、团聚、热处理后得到粉体。
模板合成法原理：利用基质材料结构中的空隙或外表面作为模板进行合成。结构基质为多孔玻璃、分子筛、大孔离子交换树脂等。
自组装法原理：基本结构单元在基于非共价键的相互作用下自发的组织或聚集为一稳定、具有一定规则几何外观的结构。
特点：
①有序性：结构比组成部分有序性高
②相互作用力弱：氢键、范德华力、静电作用等
③组成结构复杂：包含纳米及细观结构
VLS生长机制：必须有催化剂的存在；在适宜的温度下，催化剂能与生长材料的组元互熔形成液态的共熔物；生长材料的组元不断地从气相中获得；当液态中溶质组元达到过饱和后，晶须将沿着固-液界面的择优方向析出。特点：催化剂的尺寸决定纳米线材料的最终直径；反应时间影响纳米线的长径比。
VS生长机制：通过热蒸发、化学还原或气相反应等方法产生气相；气相被传输到低温区并沉积在基底上；以界面上微观缺陷（位错、孪晶等）为形核中心生长出一维材料。
第9题：
球晶的制备应从（）。
- A、稀溶液
- B、熔体
- C、高温高压下
正确答案:B
第10题：
简述复凝聚法制备微囊的基本原理。
正确答案:系使用两种带相反电荷的高分子材料作为复合囊材，在一定条件下交联且与囊心物凝聚成囊的方法。例如，以明胶和阿拉伯胶为囊材，囊心物与明胶和阿拉伯胶的溶液形成混悬液或乳状液，将溶液的pH值调至低于明胶的等电点使之带正电荷，而阿拉伯胶仍带负电荷，由于电荷互相吸引交联形成正、负离子的络合物，因溶解度降低而包裹囊心物凝聚成囊。