生的 挥发性组分的挥发and分解产物的挥发，从而可以得到试 样的组成、热稳定性、热分解温度、热分解产物and热分解动力 学等有关数据。
▽由TG曲线还可获得试样的质量变化率与温度关系曲线，即 微分热重曲线(DTG曲线)，它是TG曲线对温度的一阶导数。
▽以物质的质量变化率dm/dt对温度T作图，所得的曲线为微 分热重曲线(DTG曲线)。 DTG曲线的峰顶即失重速率的最大值， 它与TG曲线的拐点相对应。即样品失重在TG曲线形成的每一个 拐点，在DTG曲线上都有对应的峰。并且DTG曲线上的峰数目 和TG曲线的台阶数目相等。
▽由于DTG曲线上的峰面积与样品的失重成正比，因此可以从
DTG的峰面积计算出样品的失重量。
三、X射线衍射技术的含义、分类、应用。
1含义：X射线衍射分析(X-ray diffraction，简称XRD)，是利用X射线在晶体中所产生的衍射现象来分析材料的晶 体结构、晶格参数、晶体缺陷、不同结构相的含量及内应力的方法。 2分类：粉末法X射线衍射分析 单晶法X射线衍射分析
3应用：晶体X射线衍射方法是目前研究晶体结构最有力的方法。根据研究对象的不同可以分为粉末法和单晶法。 粉末法：可以用来确定立方晶的晶体结构的点阵形式、晶胞参数等。
单晶法：可以精确给出 晶胞参数、晶体中成键原子的键长、键角等重要的 结构化学数据。 粉末衍射的应用：（1）物相分析，即固体由哪几种物质构成
（2）衍射图的指标化
（3）点阵常数的精确测定
（4）晶粒尺寸和点阵畸变的测定 四、波谱技术的含义、分类及优点。
1含义：以光学理论为基础，以物质与光相互作用为条件，建立物质分子结构与电磁辐射之间的相互作用，从而进 行物质分子几何异构、立体异构、构象异构和分子结构的分析和鉴定的方法。（即一定波长的电磁波（光波）， 作用于被研究物质的分子，引起分子内某种物理量的改变（能级跃迁），便产生波吸收谱。） 2分类： 紫外光谱（UV） 红外光谱（IR） 核磁共振谱（NMR） 质谱 （MS） 3优点：
（1）样品用量少，一般2～3 mg (可<1mg)； （2）除红外和质谱外，无样品消耗，可回收； （3）省时，简便；
（4） 配合元素分析(或高分辨率质谱)，可准确确定化合物的分子式and结构。 五、红外光谱的特点、应用。 1特点 ：
（1）具有高度的特征性。
就像人的“指纹”一样，依据红外光谱的吸收谱线的形状和相对强度来确定化合物。（物质的红外光谱是其分子结构的反映，谱图中的吸收峰和分子中各集团的振动形式相对应。） （2）灵敏度高，测定时间短，近于无损的检测。
（3）样品不受状态限制。固体采用压片法或制成溶液，液体取1～2滴滴在圆形盐片之间测定，气体需转入专用的吸收瓶（或池）内。
2应用（鉴定化合物、测定分子结构） （1）定性鉴定 ①已知物的鉴定
将试样的谱图与标准谱图进行对照，或者与文献上的谱图进行对照。如果两张谱图各吸收峰的位置和形状完全
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相同，峰的相对强度一样，就可以认为样品是该种标准物。如果两张谱图不一样，或峰位不一致，则说明两者不为同一种化合物，或样品有杂质。 ②未知物结构的测定
测定未知物的结构，是红外光谱法定性分析的重要用途。如果未知物不是新化合物，可以通过两种方式，利用标准谱图进行查对：
㈠ 查阅标准谱图的谱带索引，寻找与试样光谱吸收带相同的标准谱图；
㈡ 进行光谱解析，判断试样的可能结构，然后再由化学分类索引查找标准谱图对照核实。
（2）定量鉴定
红外光谱的定量分析是根据组分的吸收峰的强度来进行。 六、原子吸收光谱分析法的含义、优点。 1含义：
原子吸收光谱分析法：是基于 自由原子吸收光辐射的一种 元素定量分析方法，即被测元素的基态原子对 光源发出的该原子的 特征性窄频辐射 产生共振吸收，其吸光度在一定浓度范围内 与蒸汽相中 被测元素的基态原子 浓度成正比。
注：即原子吸收法与紫外可见光光度法的基本原理相同，都遵循Beer定律。 2优点：
（1）灵敏度高（检出限低） （2）精密度好 （3）选择性高
（4）精确度高、分析速度快 （5）应用广泛
七、光谱图的三要素。
（1）波峰位置：反映波谱的特征振动频率，是鉴定官能团的基础，依据峰位可确定聚合物的类型； （2）峰形状：从峰的形状可知分子的对称性，旋转异构等特征；
（3）峰强度：反映分子振动时偶极矩的变化率，又与分子的含量成正比，可定量分析样品。
第四章 材料制备化学
一.材料制备的目的？
MgOAl2O3（a）
起始界面二.陶瓷法制备晶体材料的反应过程（以尖晶石的制备为例说明）、陶瓷法制备材料的缺陷。
1陶瓷法制备晶体材料的反应过程。
Mg2+ MgO(s) + Al2O3(s) → MgAl2O4(s)
MgOAl2O3MgAlO产物层(b)24Al3+ 从热力学上看：反应的自由能允许反应正向自发进行。
从动力学上看：在室温时反应速率极慢，仅当温度超过1200℃时，才开始有明显的反应，要使反应进行完全，
新反应物-产物界面必须将粉末混合物在1500℃下加热数天。原因：MgAl2O4晶核的生长困难以及扩散困难。 3x/4x/4第一阶段：反应-成核
当MgO和Al2O3两种晶体加热后，在接触面上局部生成一层 MgAl2O4。 (c )201500℃262（解释：反应的第一步是先生成MgAl2O4晶核，晶核的生成是比较困难的，这是因为，在 x10(cm)这个过程中化学键必须断裂和重新组合，原子也需要作相当大距离（原子尺度的)的迁移等。 MgO中的Mg2+和Al2O3中的Al3+本来被束缚在它们固有的格点位置上，仅在极高温度时， 这些离子具有足够的热能使之从正常的格位上跳出，并通过晶体扩散。）
15101400℃51300℃
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0100200时间/小时
(a) MgO和Al2O3反应时相互紧密接触状态 (b) MgO和Al2O3相互扩散反应
第二阶段：反应-扩散
为使反应进一步进行并使产物MgAl2O4的厚度增加，Mg2+和Al3+离子必须通过已存在的MgAl2O4产物层，相互扩散达到新的反应界面。（解释：在此阶段有两个反应界面：MgO和MgAl2O4 之间以及MgAl2O4和Al2O3之间的
界面。因为Mg2+和Al3+扩散速率很慢，所以反应即使在高温下进行也很慢，而且其速率随尖晶石产物层厚度增加而降低。反应-扩散过程更为困难。）
尖晶石产物厚度x与温度和时间的关系如图所示：在三种不同温度下,x2对时间的图是 直线，随着温度的增高，反应速率增加得很快。
为使电荷平衡，每有3个Mg2+扩散到右边界面，就有2个Al3+离子扩散到左边界面， 在理想情况下，在两个界面进行的反应可以写成如下的形式：
起始界面 界面MgO/MgAl2O4 2Al3－3Mg2＋4MgO →MgAl2O4
界面MgAl2O4/Al2O3 3Mg2－2Al3＋4Al2O3→3MgAl2O4
Mg2+2陶瓷法制备材料的缺陷。 MgOAl2O3MgAlO产物层(b)24Al3+（1）反应只能在界面进行，随后的扩散过程也十分困难；
（2）反应最终得到的是反应物和产物的混合体系，极难分离和提纯； 新反应物-产物界面3x/4 (3）即使反应进行得很完全，也很难得到一个纯相的体系； x/4（4）高温反应条件苛刻，还存在容器污染的问题。
(c )201500℃3消除缺陷方法（需朝两个方向发展） 262x10(cm)一个是向极端条件发展，如采用超高温(〉1600℃)、高压和超高压、电离辐射、射频、激光、冲击波等； 15另一个方向是向缓和的条件发展，称为软化学法。 10三.无定形材料的制备（了解）。 1400℃5定 义：无定形材料也叫非晶态材料或玻璃态材料，这是一大类刚性固体，具有和晶态物质可相比较的高硬度和高粘滞系数。其组
1300℃（a）MgOAl2O3成的原子、分子的空间排列不呈现周期性和平移对称性，晶态的长程序受到破坏。只是由于原子间的相互关联作用，使其0100在几个原子（或分子）直径的小区域内具有短程序。
制备方法：1液相骤冷法（是先将金属或合金加热熔融成液态，然后通过不同途径使它们以105～108K/s高速冷却）。
200时间/小时 2.气相沉积法（先用各种不同的工艺将固体的原子或离子以气态形式离解出来，然后使它们无规则地沉积在冷却底板上，从而形成非晶态。根据离解和沉积方式的不同，分为：溅射法、真空蒸发沉积法、电解和化学沉积法、辉光放电分解法）。 3离子轰击。 4强激光辐射。 5高温爆聚
第五章 材料的结构与物理性能
一.晶体的基本特征。
1均 匀 性：晶体不同部位的宏观性质相同，即晶体的平移特性。 2各向异性：晶体的不同方向上具有不同的物理性质，即具有旋转特性 3自限性（或自范性）： 晶体具有自发地形成规则的几何外形的特性 4对称性：经过某种操作后，晶体能够与自身重合的特性
5解离性：晶体常具有在某些确定范围的沿晶面劈裂的性质，劈裂面称解理面。 6稳定性（最小内能）：同一种物质的几种不同形态（气、液、非晶态、晶态），以晶体的内能最小。 7确定的和明显的熔点。
8衍射效应：由于晶体结构的特殊性，晶体相当于三位光栅，能使波长相当于X射线、电子流或中子流产生衍射效 应。并可以此来测定晶体的结构。 二非晶体材料的特征。
1均匀性：非晶材料的粒子杂乱无章地分布，但从无序分布的统计性规律上来说也是均匀的。
2长程无序：质点排列不具有格子构造特征，因而不能再使用对称性、晶系、晶胞等概念描述非晶固体。
3介稳性：也称亚稳性，非晶固体的内能并非最低，属于热力学不稳体系，由于动力学的原因，常温常压下，非晶 固体向结晶固体转化的速度非常缓慢，而呈现介稳状态。
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4短程有序：固体非晶结构呈现长程无序特征，但与气体间质点的分布不同，由于质点间存在较强的化学键力，因 而遵循一定的排列规律，在短程范围内呈现一定的次序，即短程有序。 三.液晶材料的分类及各种类型的特点。 液晶的相态结构（晶相）：是指液晶分子在形成液晶相时的空间取向和晶体结构。液晶的晶相主要有以下三类：
（a）向列型晶相 用符号N来表示。
在向列型液晶中，液晶分子刚性部分之间相互平行排列，但是其重心排列无序，只保持着一维有序性。
液晶分子在沿其长轴方向可以相对运动，而不影响晶相结构。因此在外力作用下可以非常容易流动，是在三种晶相中流动性最好的液晶。
（b）近晶型晶相 通常用符号 S 来表示，在所有液晶中最接近固体结晶结构。
在这类液晶中分子刚性部分互相平行排列，并构成垂直于分子长轴方向的层状结构。在层内分子可以沿着层面相对运动，保持其流动性；这类液晶具有二维有序性。
由于层与层之间允许有滑动发生，因此这种液晶在其粘度性质上仍存在着各向异性。 （c）胆甾醇型晶相 由于这类液晶，许多是胆甾醇的衍生物，所以称之为胆甾醇型液晶。 构成液晶的分子基本是扁平型的，依靠端基的相互作用，彼此平行排列成层状结构。
与近晶型液晶不同，它们的长轴与层面平行，而不是垂直。
在两相邻层之间，由于伸出平面外的光学活性基团的作用，分子的长轴取向依次规则地旋转一定角度，层层旋转，构成一个螺旋面结构；分子的长轴取向在旋转360度以后复原。
两个取向度相同的最近层间距离称为胆甾醇型液晶的螺距。
这类液晶具有彩虹般的颜色和很高的旋光本领等独特的光学性质。
第六章 新型结构材料
一耐热合金的含义及分类。
1含义：又称高温合金，指在650℃以上温度下具有一定力学性能和抗氧化、耐腐蚀性能的合金，目前是铁基、镍 基和钴基合金的统称。 2分类：
（1）.按组织结构分：珠光体、马氏体和奥氏体耐热钢、耐热合金等； （2）按成分分类：铁基、镍基和钴基合金等。
①铁基合金：以铁为主，含有大量镍、铬和适量的锰及钨、钼、钒、钛。基体主要是奥氏体耐热钢或奥氏体耐热合金，因为面心立方的奥氏体原子间结合力较强，再结晶温度较高，故比珠光体和马氏体耐热钢具有更高的耐热性。 奥氏体：γ—铁内固溶有碳和（或）其它元素的、晶体结构为面心立方的固溶体。
马氏体：α—铁的固溶体，黑色金属材料的一种组织名称。碳溶于α—铁的过饱和的固溶体，是奥氏体通过无 扩散型相变转变成的亚稳定态。
珠光体：是奥氏体发生共析转变形成的铁素体和渗碳体的共析体。 铁素体： α—铁和以它为基体的固溶体
渗碳体：正交点阵，化学式近似于Fe3C的一种间隙式化合物或铁碳合金按亚稳定平衡系统凝固和冷却转变时 析出的Fe3C碳化物
共析转变：一个固相同时转变为两个成分和结构均不相同的固相的转变。
②镍基合金：以镍为主要成分,一般含有10-20%Cr以便形成稳定的奥氏体组织，为提高抗氧化性和热强性还加人少量W、Mo、Ti、Al等元素。
③钴基合金：这类合金具有良好的热强性、热稳定性和抗冷热疲劳的性能。但在反应堆上禁用钴合金。
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二 高温结构陶瓷的含义及分类。
1含义：高温结构陶瓷，是指用于某种装置、或设备、或结构物中，能在高温条件下承受静态或动态的机械负荷的 陶瓷。
2性能：高熔点、高温强度、较小的高温蠕变性能、较好的耐热震性、抗腐蚀、抗氧化和结构稳定性。 3分类：高温氧化物和高温非氧化物结构陶瓷 高温氧化物结构陶瓷
（1）包括：熔点高于1728℃的氧化物（如氧化硅晶体）或某些复合氧化物（如氧化铝、氧化锆、氧化镁等）。 （2）优缺点：高温下的化学稳定性好，尤其是抗氧化性能好。但弱点是脆性较大，耐机械冲击性差。
（3）应用：高温氧化物陶瓷可用作高温炉衬，熔炼稀有金属和纯金属的坩埚，以及磁流体发电装置的高温电极材 料和热机材料。 高温非氧化物结构陶瓷
（1）包括：氮化物、碳化物、硅化物、硼化物等。
（2）性能与应用：①与氧化物比较，难熔化合物的热导率较高，热膨胀系数较低，因此具有良好的抗热震性。 ②氮化硅与碳化硅还具有较高强度，硬度仅次于金刚石，耐磨性好，是很好的热机材料。 ③采用氮化硅或碳化硅作为燃气轮机和陶瓷发动机的高温部件,与金属部件比较,可承受较高的工作温度，省去水冷却系统，减轻自重，因而节能效果显著。
④由于氮化硼具有优良的热稳定性，而且对金属熔体有很好的耐蚀性，用它作为水平连续铸钢的分离环，可较氮化硅有更长的使用寿命。
⑤由于SiC陶瓷高温强度大，高温蠕变小，硬度高、耐磨、耐腐蚀、耐氧化以及热稳定性好，所以它是1400℃以上良好的高温结构陶瓷材料，在许多领域都有广泛的应用。在航天航空上主要用于发动机燃料燃烧构件方面。
⑥氮化硅（Si3N4）具有硬度大、熔点高、结构稳定、绝缘性能好、耐磨损、弹性模量大、高强度、热膨胀系数小、导热系数大、耐热冲击性好、密度低、耐腐蚀、抗氧化等优点。 三纤维材料的含义及分类。
1含义：聚合物经一定的机械加工（牵引、拉伸、定型等）后形成的细而柔软的材料。
2特点：纤维具有弹性模量大，塑性形变小，强度高等特点，有很高的结晶能力，分子量小，一般为几万。 3分类：
（1）天然纤维：自然界存在的纤维，又分为：植物纤维、动物纤维、矿物纤维。
（2）化学纤维：是经过化学处理加工而制成的纤维。分为人造纤维（或再生纤维） 和合成纤维。
人造纤维：用天然高分子化合物或其衍生物做材料，经溶解后制成纺织溶液，然后纺制成的纤维。
分为人造丝、人造毛和人造棉。
合成纤维：用合成高分子化合物做原料而制成的化学纤维的总称。
四硬质合金的含义、组成及结构。
1含义：由难熔金属的硬质化合物和粘结金属通过粉末冶金工艺制成的一种合金材料。 2性能：硬质合金具有硬度高、耐磨、强度和韧性较好、耐热、耐腐蚀等一系列优良性能。
3组成：硬化相是元素周期表中过渡金属的碳化物，硬化相的存在决定了合金具有极高硬度和耐磨性。 粘结金属一般是铁族金属，常用的是钴和镍。
4结构：ⅣB、ⅤB、ⅥB族金属与碳形成的金属型碳化物，由于碳原子半径小，能填充于金属晶格的空隙中并保金 属原有的晶格形式，形成间充固溶体。在适当条件下，这类固溶体还能继续溶解它的组成元素，直到达到饱和为止。因此，它们的组成可以在一定范围内变动，化学式不符合化合价规则。
间充化合物：当溶解的碳含量超过某个极限时，晶格型式将发生变化，使原金属晶格转变成另一种形式的金属晶格，这时的间充固溶体叫做间充化合物。
5合成方法：硬质合金是以高硬度难熔金属的碳化物（WC、TiC)微米级粉末为主要成分，以钴（Co）或镍（Ni）、钼（Mo）为粘结剂，在真空炉或氢气还原炉中烧结而成的粉末冶金制品。
6性能：硬度高、热硬性好、耐磨性好。脆性大，不能进行切削加工，难以制成形状复杂的整体刀具。 五.超塑性合金的分类及特征。
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