Главная | Обратная связь | Поможем написать вашу работу!
МегаЛекции

Какова связь агрегатного состояния и электрических свойств материала?

Ответ: В агрегатном состоянии некоторые тела могут обладать электропроводимостью, например аморфные тела.

7. Что общего и в чём разница между поликристаллом и монокристаллом?

Ответ: Монокристалл — отдельный однородный кристалл, имеющий непрерывную кристаллическую решётку и характеризующийся анизотропией свойств. Поликристалл - агрегат из мелких кристаллов какого-либо вещества, иногда называемых из-за неправильной формы кристаллитами или кристаллическими зёрнами.

8. Что следует понимать под кристаллической решёткой?

Ответ: Кристаллическая структура являющаяся правильным расположением частиц связанных между собой в строгом порядке.

9. Как определить положение любого узла в кристаллической решётке?

Ответ: Точки, в которых размещены частицы (ионы, атомы или молекулы), называются узлами кристаллической решетки.

10. Что следует понимать под анизотропией? Как она проявляется в монокристаллах?

Ответ: Неоднородность свойств среды в различных направлениях. Силы взаимодействия между атомами и межатомные расстояния оказываются неодинаковыми по различным направлениям в монокристаллах.

11. Что следует понимать под идеальным и реальным кристаллом?

Ответ: Идеальный - абсолютно бездефектный кристалл, в котором все атомы стоят на своих местах. Реальный – кристалл, имеющий точечный, двухмерный, объемный, линейный дефекты.

12. Приведите примеры точечных дефектов. Как они влияют на свойства материалов?

Ответ: Выделяют: вакансии (отсутствие атома в узле), атомы замещения (замещен узел на примесный атом) и атомы внедрения (атом примеси установлен между узлами). Такой тип дефектов основан на сдвиге решетки. Дефекты пагубно влияют на проводимость.

13.Приведите примеры линейных дефектов. Как они влияют на свойства материалов?

Ответ: Краевая дислокация представляет собой линию, вдоль которой обрывается внутри кристалла край “лишней“ полуплоскости (рис. 2.2)

а) б)

Рис. 2.2. Краевая дислокация (а) и механизм ее образования (б)

Винтовая дислокация получена при помощи частичного сдвига по плоскости Q вокруг линии EF (рис. 2.4) На поверхности кристалла образуется ступенька, проходящая от точки Е до края кристалла.

Влияет на прочность, пластичность, химическую стойкость, ускоряется старение и диффузия.

14. Каковы условия формирования аморфной структуры?

Ответ: 1. Газообразные металлы: метод вакуумного напыления (высокий вакуум, толщина пленки (зависит от температуры кристаллизации материала))

Ионный ( скорость напыления) затвердевания (остывания) жидкого расплава.

Электродный (под низким давлением помещают электроды с разными потенциалами и происходит ионизация и осаждение сплава)

15. Почему кристаллическое состояние является энергетически более выгодным, чем аморфное?

Ответ: внутри на поверхности кристалла частица находится в покое, если равнодействующая всех сил равна нулю. При несимметричности силового поля решетки поверхностной частицы она находится в равновесии потому, что направленные внутрь кристаллической решетки силы компенсируются сжатием поверхностного слоя, т. е. силами упругости. Таким образом, поверхностный слой находится в упруго-напряженном состоянии. Частицы, находящиеся в этом слое тела, обладают большим запасом потенциальной энергии, чем внутренние частицы. ( Кристалл имеет большую поверхностную энергию, чем аморфное тело).

16. Приведите пример природных кристаллических материалов.

Ответ: Кремень, гематит, гетит, нефрит и другие.

17. Приведите примеры природных аморфных материалов.

Ответ: Опал, обсидиан, смола, битум.

18.Что общего и в чём разница между аморфным металлическим сплавом и кристаллическим аналогом?

Ответ: По сравнению с кристаллическими аналогами, аморфные металлические сплавы имеют более низкую плотность, ниже модуль упругости и большее удельное электрическое сопротивление. Аморфные металлические сплавы имеют высокий предел прочности, но при растяжении разрушаются с малым удлинением.

19. Почему многие свойства материалов не сохраняются при переходе от объёмного состояния к нанометровому?

Ответ:

20. Что следует понимать под нанотехнологией и каковы её современные возможности?

Ответ: область фундаментальной и прикладной науки и техники, имеющая дело с совокупностью теоретического обоснования, практических методов исследования, анализа и синтеза, а также методов производства и применения продуктов с заданной атомной структурой путём контролируемого манипулирования отдельными атомами и молекулами. Возможность образовывать нанотрубки, графен, аэрогель, аэрографит, нанокристаллы.

21. Какие представления лежат в основе зонной теории?

Ответ: Электроны, принадлежащие изолированным атомам, имеют определённые дискретные значения энергии. В твёрдом теле энергетический спектр электронов существенно иной, он состоит из отдельных разрешённых энергетических зон, разделённых зонами запрещённых энергий.В соответствии с квантовой механикой свободные электроны могут иметь любую энергию — их энергетический спектр непрерывен.

22. Что следует понимать под температурным коэффициентом удельного сопротивления?

Ответ: Температурный коэффициент электрического сопротивления - изменение удельного сопротивления вещества при изменении температуры на единицу.

23. Как объяснить увеличение удельного сопротивления в проводнике от температуры?

Ответ: Увеличение скорости движение атомов в проводнике, что влечет за собой более препятственное прохождению электронов через проводник.

24. Как удельное сопротивление связано с химической чистотой и структурным совершенством металла?

Ответ: Экспериментально установлено, что при малом содержании примесей удельное сопротивление мало. Удельное сопротивление возрастает пропорционально концентрации примесных атомов.

25. Как термическая обработка влияет на удельное сопротивление?

Ответ: При рекристаллизации путем термической обработки (отжига) удельное сопротивление может быть снижено до первоначального значения, поскольку происходит «залечивание» дефектов и снятие внутренних напряжений.

26. Как удельное сопротивление плёнки зависит от толщины плёнки и почему?

Ответ: Удельное сопротивление тонких проводящих и резистивных пленок больше удельного сопротивления материала в толстых слоях и зависит от толщины пленки и способа ее получения. С уменьшением толщины пленки ухудшается воспроизводимость и стабильность параметров, снижается надежность. Удельное сопротивление тонкой пленки больше, чем толстых слоев, т.к. изменяется площадь поперечного сечения для прохождения электронов.

27. Что понимают под размерным эффектом в плёнке?

Ответ: Это изменение физических свойств с изменением размера в результате возрастания вклада поверхностных процессов или поверхностных свойств по сравнению с объемными.

Эти выражения для диаметра проволоки d и средней длины свободного пробега l имеют вид (для пленок d –толщина)

 
Пленка:

где rb - объемное сопротивление.

28. Почему при соприкосновении двух различных металлов возникает контактная разность потенциалов?

Ответ: Если два тв. проводника привести в соприкосновение, то между ними происходит обмен эл-нами. В результате проводники заряжаются (с меньшей работой выхода положительно, а с большей — отрицательно) до тех пор, пока потоки эл-нов в обоих направлениях не уравновесятся. Установившаяся К. р. п. равна разности работ выхода проводников, отнесённой к заряду эл-на. Если составить электрич. цепь из неск. проводников, то К. р. п. между крайними проводниками определяется только их работами выхода и не зависит от промежуточных членов цепи (правило Вольта). К. р. п. может достигать неск. В. Она зависит от строения проводника и от состояния его поверхности. Поэтому К. р. п. можно изменять обработкой поверхностей (покрытиями, адсорбцией и т. п.), введением примесей (для полупроводников) и сплавлением с др. в-вами (в случае металлов).

29. Почему сверхпроводимостью не обладают металлы с высокой электропроводностью – золото, серебро, медь?

Ответ: при понижении температуры сопротивление образцов падает, стремясь к некоторому постоянному значению. обращение в нуль электрического сопротивления при температуре ниже критической.

30.Каковы коммерческие применения сверхпроводников?

Ответ: они широко используются в лабораторной практике, в ускорительной технике, томографах, установках для управляемой термоядерной реакции. С помощью сверхпроводимости стало возможным многократно повысить чувствительность многих измерительных приборов.

31. Каковы критерии деления проводниковых материалов на низкоомные и высокоомные?

Ответ: Низкоомные металлы и сплавы применяются для производства проводов и кабелей, а также обмоток трансформаторов и т.п., где потери на эл сопротивл должны быть минимальны

32. Каковы преимущества меди как проводникового материала?

Ответ: малое удельное сопротивление 0,0177 – 0,0180 мкОм·м, высокая теплопроводность, достаточно высокая механическая прочность; удовлетворительная в большинстве случаев стойкость по отношению к коррозии, хорошая обрабатываемость, относительная легкость пайки и сварки.

33. Каково место алюминия в интегральных микросхемах?

Ответ: металлизацию алюминием проводят соединяя компоненты ИС

34. Назовите свойства металлов, необходимые для их применения в качестве контактных материалов?

Ответ: высокие электрическая проводимость и теплопроводность;· высокая коррозионная стойкость в воздушной и других средах;· стойкость против образования пленок с высоким электрическим сопротивлением;· малая твердость для уменьшения необходимой силы нажатия;· высокая твердость для уменьшения механического износа при частых включениях и отключениях;· малая эрозия;· высокая дугостойкость (температура плавления);· высокие значения тока и напряжения, необходимые для дугообразования;· простота обработки, низкая стоимость.

35. Назовите металлы и сплавы, применяемые для изготовления элементов высокого сопротивления?

Ответ: титан, манганин, константан, никелин, нихром, фехраль, хромаль

36. Каково основное практическое применение сплавов высокого сопротивления?

Ответ: применяется в качестве реостатной проволоки шунтов и проводов приборов, резисторной ленты, нагревательных элементов и термопарной проволоки.

37. Каковы назначение и свойства припоев?

Ответ: для соединения заготовок и имеющий температуру плавления ниже, чем соединяемые металлы.

38. Назовите основные типы припоев.

Ответ: ПОС-18 – состоит из олова (17 – 18%), сурьмы (2 – 2,5%) и свинца (79 – 81%). Применяется при низких требованиях прочности пайки, в основном для лужения металлов. Температура плавления +183 +270 градусов (начало плавления / растекаемость).

ПОС-30 – состоит из олова (29 – 30 %), сурьмы (1,5 – 2%), свинца (68 – 70%). Лужения и пайка меди, стали и их сплавов. Температура плавления +183 +250 градусов.

ПОС-50 – олово 49 – 50%, сурьма 0,8%, свинец 49 – 50%. Применяется для качественного спаивания различных металлов, в том числе и в радиоэлектронике. Плавление +183 +230 градуса.

ПОС-90 – олово 89 – 90%, сурьма 0,15%, свинец 10 – 11%. Высокопрочный припой с температурой плавки +18 + 222 градуса, применяемый в лужении деталей с последующим золочением и серебрением. Не применяется в установках с повышенной рабочей температурой.

На производстве и в радиолюбительской практике наиболее часто применяемые припои:

ПОС- 40 (Припой Оловянно-Свинцовый). Состав: Олово- 40%, Свинец- 60%. Температура плавления- 240 град/С, применение- пайка радиоэлементов и детелей из оцинкованной стали.

ПОС- 60. Состав: Олово- 60%, Свинец- 40%. Температура плавления- 190 град/С.

39. Каковы назначение и свойства флюсов?

Ответ: удаления окисной пленки с паяемого сплава и припоя, снижения поверхностного натяжения припоя и предохранения паяного шва от окисления, должны обладать несколькими важными свойствами.

1) Вступать во взаимодействие с окислами, прежде чем расплавится припой.

2) Не должны стекать с паяемого участка и образовывать газовые карманы.

3) Не оказывать коррозионного влияния на соединяемые детали и на припой.

4) Быть устойчивыми в условиях их применения, транспортировки и хранения.

5) Не менять химического состава при нагревании(не снижать активности)

6) Остатки флюса должны легко удаляться по окончании пайки.

7) По возможности не содержать дорогостоящих компонентов.

 

40. Назовите на какие группы подразделяются флюсы?

Ответ: по температурному интервалу активности: низкотемпературные (до 450 °C); высокотемпературные (свыше 450 °C);

по природе растворителя: водные; неводные;

по природе активатора определяющего действия: низкотемпературные: канифольные; кислотные; галогенидные; гидразиновые; фторборатные; анилиновые; стеариновые;

высокотемпературные: галогенидные; боридно-углекислые;

по механизму действия: защитные; химического действия; электрохимического действия; реактивные;

по агрегатному состоянию: твёрдые; жидкие; пастообразные.

41. Какие металлы являются тугоплавкими? Каково их практическое применение?

Ответ: класс химических элементов, имеющих очень высокую температуру плавления и стойкость к изнашиванию. тантал, ниобий, молибден, вольфрам и рений.

Тугоплавкие металлы используются в качестве источников света, деталей, смазочных материалов, в ядерной промышленности.

42. Чем обусловлено применение сплавов на основе тугоплавких металлов в качестве электровакуумных?

Ответ: Высокая температура плавления. Эти металлы трудно поддаются механической обработке.

43. Назовите примеры неметаллических проводящих материалов и оцените их специализированное назначение.

Ответ: Сплавы для пайки. Пайка применяется для герметизации или создания электрического контакта. Резестивные элементы:природный графит, пиролитический углерод, стеклоуглерод, контактолы, керметы

44. Что понимают под аморфными металлическими сплавами? Какова особенность их получения?

Ответ: Класс металлических твердых тел с аморфной структурой, характеризующейся отсутствием дальнего порядка и наличием ближнего порядка в расположении атомов.

Осаждение газообразного металла, Затвердевание жидкого металла, Нарушение кристаллической структуры твёрдого металла, Электролитическое осаждение из растворов.

45.Объясните суть явления сверхпроводимости.

Ответ: свойство некоторых материалов обладать строго нулевым электрическим сопротивлением при достижении ими температуры ниже определённого значения.

46. Какие материалы не обладают сверхпроводимостью?

Ответ: металлы с высокой электропроводностью – золото, серебро, медь

47. Чем можно разрушить сверхпроводимость?

Ответ: Повышенные температуры.

48. Где в настоящее время явление сверхпроводимости уже применяется?

Ответ: Явление сверхпроводимости используется для получения сильных магнитных полей, детекторы фотонов на сверхпроводниках, миниатюрные сверхпроводящие приборы-кольца — сквиды, действие которых основано на связи изменения магнитного потока и напряжения, в маглевах (Поезд на магнитной подушке).

49. Каковы перспективы применения сверхпроводящих материалов?

Ответ: Возможное применение высокотемпературной сверхпроводимости в ближайшем будущем.

50. Какая критическая температура перехода достигнута на сегодняшний день?

Ответ: 77 К

51. Классификация конструкционных сталей

Ответ: Конструкционные стали классифицируют по химическому составу, качеству, степени раскисления и назначению

52. Конструкционные стали классифицируют по химическому составу, качеству, степени раскисления, структуре, прочности и назначению

Ответ: не классифицируют по прочности и структуре.

53. Углеродистые стали обыкновенного качества

Ответ: Характеризуются более низким, чем у сталей обыкновенного качества, содержанием вредных примесей и неметаллических включений.

54. Углеродистые качественные стали

Ответ: Характеризуются более низким, чем у сталей обыкновенного качества, содержанием вредных примесей и неметаллических включений.

55. Маркировка легированных сталей

Ответ: 12Х18Н10Т – 0,12% углерода, 18% хлора, 10% никеля, 1-1,5% титана

сталь марки 20Х содержит 0,15—0,25% С и 0,7—1,0 Cr при обычном количестве примесей (Mn, Si, S и Р);

сталь марки 35ХГС содержит 0,30—0,40% С; 0,8—1,1 % Сг; 1,1—1,4% Mn; 1,1—1,4% Si;

сталь 25Х2МФА содержит 0,22—0,29 С; 1,5—1,8% Cr; 0,15—0,3% V; 0,2—0,3% Мо; буква А в конце обозначения марки указывает на то, что это сталь высококачественная, имеющая пониженное содержание фосфора и серы.

(Вопросы из материала для самостоятельного изучения)

1. Чем отличается структура стекла от структуры металла.

Ответ: Структура стекла: аморфно, изотропно, а металл: анизотропен, имеет кристаллическую решетку.

2. Чем отличается закалка стекла от отжига.

Ответ: Отжиг — это процесс медленного охлаждения стекла, нужный для снятия внутренних напряжений в стекле после его создания.

Закалка - получаемое нагревом до температуры закалки (650—680 °C) с последующим быстрым равномерным охлаждением холодным воздухом с обеих сторон.

3. Какие стекла относятся к кронам, а какие к флинтам.

Ответ: В настоящее время к "флинтам" относят стекла с коэффициентом преломления > 1,60 и коэффициентом дисперсии (разложение света - пучок)< 50, а к "кронам" - стекла с коэффициентом преломления < 1,60 и коэффициентом дисперсии > 55.

4. Какие добавки к стеклам придают им синюю, зеленую, желтую

окраски.

Ответ: хром - зелёный цвет, В боросиликатные стёклах, богатых бором, сера - синий цвет. С кальцием – желтый цвет.

5. Что такое увиолевые стекла.

Ответ: Стела пропускающие около 65% УФ-света, на 75% состоит из оксида кремния (силикатное).

6. Что такое молибденовое стекло.

Ответ: Молибденовым стеклом называют стекло, имеющее с металлом близкий коэффициент расширения.

7. Что такое кобальтовое стекло.

Ответ: Пропускает УФ-лучи, но в зависимости от цвета не пропускает лучи видимого спектра.

8. Прочитайте надпись С 75-1.

Ответ:платиновое (платинитовое) a=75×10^-7К^-1 серия 1

9. Прочитайте надпись С 46-1

Ответ: Молибденовое стекло с a=46*10^-7 K^-1 серии 1

10. Прочитайте надпись С 35-5

Ответ: Вольфрамовое стекло с a=35*10^-7 K^-1 серия 5

11. Что такое силикатные стекла.

Ответ: Силикатное стекло - твёрдый, прозрачный материал. Химический состав силикатного стекла выражают формулой: Na^O ·• СаО ·• 6SiO2; а составные части образуются из следующих продуктов: Na20 -из соды, СаО -из известняка, Si02 -из песка. В зависимости от назначения в состав силикатного стекла входят различные присадки и компоненты.

12. Что такое алюмосиликатное стекло.

Ответ:

13. Что такое боросиликатное стекло.

Ответ:Включение оксида бора вместо щелочных составляющих придаёт этому стеклу свойства тугоплавкости, стойкости к резким температурным скачкам и агрессивным средам. Изменение состава и ряд технологических особенностей, в свою очередь, сказывается на себестоимости — оно дороже обычного силикатного.

14. Что такое щелочное силикатное стекло.

Ответ:

15. Что такое жидкое стекло.

Ответ: Жи́дкое стекло́ — водный щелочной раствор силикатов натрия Na2O(SiO2)n и (или) калия K2O(SiO2)n. Реже в качестве жидкого стекла используют силикаты лития, например, в электродном покрытии.

16. Какие стекла пропускают ультрафиолетовое излучение.

Ответ: Кварцевые

17. Какие стекла пропускают рентгеновское излучение.

Ответ:

18. Как влияют щелочные металлы на прочность оксидного стекла.

Ответ:

19. Как классифицируют стекла по назначению.

Ответ: Художественное и техничиские. Оптическое стекло Строительное стекло Листовое стекло

20. Что такое оксидное стекло.

Ответ: Основу оксидного стекла составляет стеклообразующий оксид. К числу стеклообразующих оксидов относятся SiO2, В2O3, GeO2, P2O5. Например, легко образуются стекла в системах СаО - Аl2O3 - В2O3; СаО - Аl2O3; Наибольшее распространение получили силикатные стекла (на основе SiO2) благодаря высокой химической устойчивости, а также дешевизне и доступности сырьевых компонентов. Для придания определенных физических свойств в состав силикатных стекол вводят оксиды различных металлов (наиболее часто щелочных и щелочноземельных).

21. Чем отличается органическое стекло от неорганического.

Ответ: о сновным и фактически единственным сырьем, используемым для производства данного материала, служит специальная термопластичная смола. С точки зрения химика органическое стекло является прозрачным пластиком, имеющим полимерную структуру. Его начали производить в 30-е гг. прошлого века. Стоит отметить, что органическое стекло отражает лишь 8% падающего света, превосходя, таким образом, по показателю прозрачности своего основного конкурента. В отличие от большинства полимеров данный материал не желтеет в процессе эксплуатации. Однако его использование в строительстве серьезно ограничено отсутствием такого важного свойства как жаростойкость. Уже при температуре 120 °С органическое стекло становится пластичным, что заметно облегчает его формовку.

Плексиглас вообще намного лучше, чем неорганическое стекло, поддается обработке (не говоря уже о его закаленной разновидности). Благодаря этому удается существенно снизить себестоимость изделий, а также ускорить процесс их производства.

22. Как передается световой сигнал по стекловолокну.

Ответ:

23. На каком принципе основано использование стекол в линиях

задержки.

Ответ:

24. Где и почему используется кварцевое стекло.

Ответ: Кварцевое стекло применяют для изготовления лабораторной посуды, тиглей, оптических приборов, изоляторов (особенно для высоких температур), изделий, стойких к температурным колебаниям. Незначительное количество отрезков кварцевого стекла используется для изготовления линзы Френеля. Также применяется в производстве термостойких огнеупорных материалов.

25. Что такое фотохромные и полихромные стекла и где они

используются.

Ответ: Фотохромизм — явление обратимого изменения окраски вещества под действием видимого света, ультрафиолета. Воздействие света вызывает в фотохромном веществе атомарные перестройки, изменение заселённости электронных уровней. Параллельно с изменением цвета вещество может менять показатель преломления, растворимость, реакционную способность, электропроводимость, другие химико-физические характеристики.

26. Какие стекла используются в лазерах.

Ответ: На прак­ти­ке ши­ро­ко ис­поль­зу­ют­ся си­ли­кат­ные (Si02) и фос­фат­ные лазерные стекла (P2O5 60-66%, Al2O3 4-8,5%, К2О 4,5-11,5%, SrO 2-17%,В2О3 0,2-3%, SiO2 0,5-3%, Na2O3 0,5-3,5%, СаО 0,1-3%,, BaO 0,8-12%, CeO2 0,1-1, Na2O3 0,5-5%). Фос­фат­ные лазерные стекла име­ют высокие спек­траль­но-лю­ми­нес­цент­ные, ге­не­ра­ци­он­ные и тер­мо­оп­тические ха­рак­те­ри­сти­ки, а сили­кат­ные бо­лее тех­но­ло­гич­ны и дё­ше­вы.

27. Что такое керамика и ситалл.

Ответ: Керамика (др.-гр.:κέραμος — глина) — изделия из неорганических, неметаллических материалов (например, глины) и их смесей с минеральными добавками, формируемые под воздействием высокой температуры с последующим охлаждением.

Ситаллы - (стеклокристаллические материалы) — искусственный материал на основе неорганического стекла, получаемый путем полной или частично управляемой его кристаллизации. Они занимают промежуточное положение между обычными стеклами и керамикой.От неорганического стекла они отличаются кристаллическим строением, а от керамических материалов — более мелкозернистой и однородной микрокристаллической структурой.

28. Чем фотоситаллы отличаются от термоситаллов.

Ответ: Фотоситаллы получают из стекол литиевой системы с нуклеаторами – коллоидными красителями. Фотохимический процесс протекает при облучении стекла ультрафиолетовыми или рентгеновскими лучами, при этом внешний вид стекла не изменяется. Процесс кристаллизации происходит при повторном нагревании.

Термоситаллы получаются из стёкол систем MgO – Al2O3 – SiO2, CaO – Al2O3 – SiO2 и других с добавками TiO2, FeS и нуклеаторов. Кристаллическая структура ситалла создаётся только в результате повторной термообработки предварительно отформованных изделий.

29. Какие фазы присутствуют в керамических материалах.

Поделиться:





Воспользуйтесь поиском по сайту:



©2015 - 2024 megalektsii.ru Все авторские права принадлежат авторам лекционных материалов. Обратная связь с нами...