材料设计复习资料小学学案

材料现代设计理论与方法答：成分，性质，合成与制备，效能(使用性能),环境影响(气氛、温度、受力状态)、组织结构、理论(材料设计与工艺设计)连续模型层次(介观):空间尺寸~lum,组织结构层次的设计，将材料看成连续介质工程设计层次(宏观):空间尺寸对应于宏观材料，涉及大块材料加工和使用性答：第一性原理(能带理论)、计算机模拟技术(数值算法)、知识库与数据库技术(相图数据库)、材料设计专家系统(人工智能)2、原子结合成晶体的化学键(键合类型)答：离子键、共价键、范德华键、金属键答：(1)在假设自由电子在金属晶体中的恒定势场下运动基础上建立了薛定谔方程，并将电子从能量空间转向波数空间(K空间)考虑，建立了K空间理能带底时的总能量随K2而增加，到最大费米能2g2mF二(2)通过将单电子的性质假设为是原子和其他价电子在均匀势场中的处理，得到有着固定V分布(势分布)的单电子薛定周围，而是在整个固体内部运动，仅仅受到离子实势场的微扰。近自由电子近似应用范围有限，只对碱金属适用，这一类晶体的费米面近似为球形。图(b)在K=n/2a附近不同于图(a),其他部分与自由电子模型完全相同。7、布里渊区：当K=n/2a时，电子产生布拉格反射，从而出现能隙，导致将K空间分为区的概念，这些区称为布里渊区。布里渊区理论是描述能带结构的模型。8、第二布里渊区答：在波矢空间中取某一倒易阵点为原点，作所有倒易点阵矢量的垂直平分面，这些面波矢空间划分为一系列的区域：其中最靠近原点的一组面所围的闭合区称为第一布里渊区；在第一布里渊区之外，由于一组平面所包围的波矢区叫第二布里渊区；9、合金相的琼斯理论相边界(fcc)出现在电子浓度(每个原子的自由电子)为1.4,相(fcc)出现在1.5。蒙特卡罗方法1、蒙特卡罗方法的基本思想得到这种事件出现的频率；(2)当所要求解的问题是某个随机变量的期望值：通过某种“试验”的方法，得到这个随机变数的平均值；(3)蒙特卡罗方法求解问题：①首先要建立一个随机模型；②然后要制造一系列的随机数用以模拟这个过程；(关于建立随机模型，因问题而异)Markov过程作为随机游动过程，它在游走中任一阶段的行为都不被先前游动也就是说，在tO时刻以前的经历全部缩并为所谓的“在时刻t具有动力学变量度(即施加约束条件),而只着眼于其他部分自由度的处理，则所观测系统的演即舍去现实系统的微观运动的详细信息，并由引入作用于动力学变量的某种将舍去的详细信息作为随机变量更新过程来处理。3、蒙特卡罗方法的特点(8点)答：优点：收敛速度与问题维数无关；受问题的条件限制的影响小；程序结(3)符合热力学极限的宏观系统由几千万亿亿个分子或原子组成(一般高达1023数量级),所含微观粒子数量巨大。实际计算中，分子动力学方法受到有限读书之法在循良而渐进-熟读而精思克服这一困难的办法：是对所选定的模拟单元施加周期性边界条件。(4)硬球势惰性气体、简单金属。原子内嵌势(EmbedAtomMethods)简单金属，过渡金属dohnson,MeiTersoff.Brennerd.Stillinger-Weber6、分子动力学模拟计算的求解方法答：以一个一维谐振子为例，其经典哈密顿量为动量值确定下一时刻的坐标、动量值。两步法所得的坐标和动量的递推公式分别为：(2)提出或设计能体现这一(些)性质的高分子结构；包括：①链的结构(近程结构和远程结构);物的，要改变构型必须经过化学键的断裂和重组。远程结构(小分子没有，大分子独有):赋予高分子链柔性，致使聚合物有性的影响主要表现在以下几方面：显著,可大大增加分子链的刚性。超过一定值后，分子链的构象服从统计规律，链长对柔顺性的影响不大。该物理量用于表征高分子尺寸的大小。读书之法在循良而渐进-熟读而精思答：统计学法、定量组织学方法、热力学方法、金属物理学方法2、合金设计的内容有哪些?答：当某价电子脱离共价键束缚成为自由电子后，在共价键的原处就留下一个“空位”,这个空位就成为空穴。材料合成与制备方法3、陶瓷产生脆性的主要原因有哪些?答：手段：微裂纹增韧、相变增韧、第二相增韧、晶须增韧、纤维增韧第一章单晶材料的制备答：固相-固相平衡的晶体生长、液相-固相平衡的晶体生长、气相-固相平衡的2、单晶生长理论研究的基本科学问题是什么?裂纹、器壁以及各种催化剂形成晶核的过程)4、晶体则可采用不同的方法生长，选择的一般原则答：(1)有利于提高晶体的完整性，严格控制晶体中的杂质和缺(4)有利于晶体生长的重复性和产业化，例如计算机控制晶体生长过程等。5、答：(1)晶体是在柔软而多孔的凝胶骨架中生长，有自由发育的适宜条件。(2)晶体是在静止环境中靠扩散生长，没有对流与湍流的影响，有利于生长完(3)氧化还原反应法；(4)溶解度降低法答：又称热液法。水热法是利用高温、高压水溶液使得通常难溶或者不溶的物质溶解和重结晶。晶体的水热生长是一种在高温高压下过饱和溶液中进行结晶(2)由于体系中存在十分有效的热对流及溶解区和生长之间的浓度差，这些离子、分子或离子团被输运到生长区(输运阶段)。(3)离子、分子或离子团在生长界面上的吸附、分解与脱附。(4)吸附物质在界面上的运动。(5)结晶。答：(1)过程是在压力与气氛可以控制的封闭系统中进行的。(3)生长区基本上处在恒温和等浓度状态，且温梯很小。答：又称为丘克拉斯基(Gockraski)技术，在许多晶体生长前，待生长的材料在周围环境气氛起反应。(2)籽晶预热，然后将旋转着的籽晶引人熔体，微熔，再缓慢地提拉。(3)降低坩场温度，不断提拉，使籽晶直径变大(即放肩阶段)。达到恒定时，晶体直径不变(等径生长阶段)。要建立起满足提拉速度与生长体系的温度梯度及合理的组合条件。(4)当晶体己经生长达到所需要的长度后，升高坩场温度使晶体直径减小，直到晶体与熔体拉脱为止，或者将晶体提出，脱离熔体界面。加电解质进行胶溶分散而形成粒子溶胶的路线，所得到的溶胶也称物理胶这种溶胶也叫化学胶到化学上及性能上不同于原材料的新材料。应的技术的掌握，还仅处于开发的初始阶段，需要进一步开发和掌握这种组装技术，以利用其设计和组装一些迄今为止采用其他方法还无法合成的材料。(2)依靠动力学控制组装过程的合成方法很可能成为今后开发的重点。对