期末作业讲评市公开课获奖课件

1、第 四 章作 业 讲 评第1页第1页第九次作业4-1： 铝弹性模量为70GPa,泊松比为0.34，在 83MPa静水压时，此单位晶胞体积是多少？ 解：由E=3K(1-2) 得 K=E/3(1-2) =70Gpa/3(1-2*0.34)=72.9Gpa V/V=/K=83Mpa/72.9GPa=1.14 V=4.0496310-30(1-1.14)=66.310-30 (m3) 答：此单位晶胞体积是66.310-30 (m3)P176 表39 点阵常数单位 第2页第2页4-14.有哪些路径能够提升高分子材料刚性？ 结晶 交联 提升分子量 热处理 复合材料第3页第3页7.22 Cite the p

2、rimary differences between elastic, anelastic, and plastic deformation behaviors. 概念、 原子论角度、 施加应力后应变、 材料差别（或相应材料）第4页第4页4-12热处理（退火）实质是什么？它对材 料拉伸强度、硬度、尺寸稳定性、 冲击强度和断裂伸长率有什么影响？ 结构弛豫 ，非晶至结晶转变 P112-113 拉伸强度、硬度、尺寸稳定性 冲击强度和断裂伸长率第十次作业第5页第5页4-13 有哪些办法能够改进材料韧性，试举例 阐明。 晶粒细化（晶格类型）； 成份，高分子共混橡胶，金属种杂质； 热处理； 高分子中银纹。

3、 第6页第6页4-24 按照粘附摩擦机理，阐明为何极性高 聚物与金属材料表面间摩擦系数较大， 而非极性高聚物则较小。 摩擦系数：=S/Pm S为剪切强度；Pm为抗压强度，极性聚合 物作用力大，S大。第十一次作业第7页第7页4-29试从金属、陶瓷和高聚物材料结构差异 解释它们在热容、热膨胀系数和热导率等 性能方面差异。 原子键合方式不同； 结构不同，包含结晶。第8页第8页热导率 金属无机非金属高分子 导热微观机制不同热容 高分子无机非金属金属 热运动基团单元大小不同热膨胀系数 金属无机非金属高分子 化学键键能不同 自由电子晶格振动分子传导1mol材料升高1所需能量原子在热能增长时平均振幅第9页第

4、9页17.6 (a) Briefly explain why Cv rises with increasing temperature at temperatures near 0 K. (b) Briefly explain why Cv becomes virtually independent of temperature at temperatures far removed from 0 K.(a) The Cv is zero at 0 K, but it rises rapidly with temperature; this corresponds to an increase

5、d ability of the lattice waves to enhance their average energy with ascending temperature. (b) Above what is called the Debye temperature D, Cv levels off and becomes essentially independent of temperature at a value of approximately 3R, R being the gas constant. Thus even though the total energy of

6、 the material is increasing with temperature, the quantity of energy required to produce a one-degree temperature change is constant.第10页第10页17.23 For each of the following pairs of materials, decide which has the larger thermal conductivity. Justify your choices. (a) Pure silver; sterling silver (9

7、2.5 wt%Ag 7.5 wt% Cu). (b) Fused silica; polycrystalline silica. (c) Linear polyethylene (Mn=450,000g/mol); lightly branched polyethylene (Mn=650,000g/mol). (d) Atactic polypropylene (Mw=106g/mol); isotactic polypropylene (Mw = 5105g/mol).（a）纯银 合金杂质会阻碍自由电子运动，减少传导作用 （b）熔融SiO2 熔融SiO2有对流现象（c）LLPE 结晶度更大

8、（d）isotactic PP isotactic PP 结晶全同立构无规第11页第11页4-30 何为半分解温度？它与高分子化学键 之间有什么关系？半分解温度为高聚物在真空中加热30min后质量损失二分之一所需要温度K=Ae- E/RT，键能越大，半分解温度越高杂环或环状结构、元素高分子第12页第12页4-35增长高分子材料阻燃性普通有哪些办法？ 结构和构成 提升热稳定性 引入卤族、磷、氮等元素 添加阻燃剂和无机填料 吸取热量 减少温度 隔离氧第13页第13页4-55、将2400A.m-1磁场作用到相对磁导率 为5000材料上，计算磁感强度和磁 化强度。解：磁化强度： M=(r-1)H=(5

9、000-1)2400A.m-1=1.2107A.m-1 磁感强度： B= 0 (H+M)=410-7(H.m-1) (2400A.m-1 +1.2107A.m-1) =15.1Wb.m-2=15.1tesla 或B= r 0H=5000 410-7H/m 2400A/m=15.1tesla第十三次作业真空磁导率第14页第14页18.7 The magnetization within a bar of some metal alloy is 3.2 105 A/m at an H field of 50 A/m. Compute the following: (a) the magnetic

10、susceptibility 磁化率 (b) the permeability 磁导率 (c) the magnetic flux density within this material. 磁感强度 (d) What type(s) of magnetism would you suggest as being displayed by this material? Why?（a）m=M/H=（3.2105A/m）/（50A/m）=6400（b）r=m+1=6401 =r0=2.5610-3H/m (c) B=H=2.5610-3H/m(50A/m)=0.402tesla（d）铁磁体 m为1

11、03数量级第15页第15页18.9 Confirm that there are 2.2 Bohr magnetons associated with each iron atom, given that the saturation magnetization is 1.70 106 A/m, that iron has a BCC crystal structure, and that the unit cell edge length is 0.2866 nm.将number of Bohr magnetons 代入公式计算Ms=nBB/a3 =22.29.2710-24/(0.2866

12、10-9m)3 =1.733106A/m第16页第16页18.25 Figure 18.25 shows the B-versus-H curve for a steel alloy (a) What is the saturation flux density?(b) What is the saturation magnetization?(c) What is the remanence?(d) What is the coercivity?(e) On the basis of the data in Tables 18.5 and 18.6, would you classify t

13、his material as a soft or hard magnetic material? Why?第17页第17页(a) The saturation flux density(c) What is the remanence? Bs=1.4 tesla Ms=Bs/ 0=1.4/(410-7H/m)=1.11 106A/m(b) Bs= 0(Hs+Ms) 0Ms Br=0.8 tesla (d) What is the coercivity? (e) On the basis of the data in Tables 18.5 and 18.6, would you classi

14、fy this material as a soft or hard magnetic material? Why?Hc=75 A/m 第18页第18页4-62 已知碲化锌Eg=2.26eV，它 对哪一部分可见光透明？第十四次作业 =hc/Eg=0.55m h=6.6210-34J.s/1.610-19 =4.1310-15eV.s c =3108m.s-1 对波长0.550.7 m可见光透明 第19页第19页19.22 Briefly explain what determines the characteristic color of (a) a metal and (b) a trans

15、parent nonmetal.金属：吸取和再发射透明非金属：透射、部分吸取（选择性吸 收）。 第20页第20页19.25 Briefly explain why amorphous polymers are transparent, while predominantly crystalline polymers appear opaque or, at best, translucent.半晶聚合物，结晶与非晶区密度差别造成折射指数差别，当晶区尺寸不小于可见光波长，造成光散射，造成不透明或半透明。第21页第21页4-74 在一块单向玻纤增强不饱和聚酯单面板中，若纤 维直径是20m，纤维体积

16、分数是0.45，Ef=4Gp， Em=80MPa。求（a）单位体积界面面积； （b）当该复合材料沿纤维方向受到200MPa拉应力 时，玻纤和基体各承受拉应力是多少？解（a）设该单向板为 1cm1cm1cm = 1cm3正立方体 单根纤维体积V1 = （0.002cm / 2）21cm = 3.1410-6cm3 单根纤维界面面积S1=0.002cm1cm = 0.00628 cm2 则该1cm3正立方体单向板复合材料界面面积： Sc = (1 cm3 0.45S1)/V1 = 900cm2第22页第22页b） Ff/Fm = VfEf/(1-Vf)Em = 0.454000MPa / (0.5

17、580MPa) = 40.90 = F/A （假定Ac=1m2) F=200 106N Fc = Ff + Fm = 40.90 Fm + Fm = 200 106N Fm = 4.77 106N Ff =200-4.77=195.23 106N m=4.77 106N /0.55m2=8.68MPa f=195.23 106N /0.45m2=433MPa第23页第23页4-78 一边长为25mm立方体用薄铝板和硫化橡胶（厚 度分别为0.5mm和0.75mm）交替层压制成。问该 复合板热导率为多少？ （a）平行板方向 （b）垂直板方向 （Al=0.22 R=0.00012 单位Js-1m-1

18、K-1）解（a）model: 铝板和橡胶板分别都为25mm /（1.25mm）= 20层 T2 T1 qAlqRQQ第24页第24页 VA1=10/25=0.4 VR=15/25=0.6 l =V A1 A1 +VRR =0.4*0.22+0.6*0.00012 =0.088+0.000072 =0.088 ( Js-1m-1K-1 ) 第25页第25页(b) Solution: 由于： 1/t=V A1 /A1 +Vr/r =0.4/0.22 +0.6/0.0012=1.82+5000=5001.82 t=1/5001.82=2.0*10-4 ( Js-1m-1K-1 )qT130.5mm3

19、0.75mmT2T3T41第26页第26页15.11 A continuous and aligned fiber-reinforced composite is to be produced consisting of 30 vol% aramid fibers and 70 vol% of a polycarbonate matrix; mechanical characteristics of these two materials are as follows: Also, the stress on the polycarbonate matrix when the aramid fibers fail is 45