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石墨化热处理过程中石墨制品的微观结构分析和理化性能表征

石墨化热处理过程中石墨制品的微观结构分析和理化性能表征
石墨化热处理过程中石墨制品的微观结构分析和理化性能表征

龙源期刊网 https://www.sodocs.net/doc/355075719.html, 石墨化热处理过程中石墨制品的微观结构分析和理化性能表征

作者:李雷

来源:《科学与财富》2020年第05期

摘要:石墨化是石墨制品生产工艺过程中热处理的主要工序之一。以焙烧和浸渍后的样品为原料,在感应石墨化炉内进行高温热处理,考察焙烧样品经石墨化热处理后的组织结构和理化性能。

金属学(铁)及其热处理微观结构原理简析

金属学(铁)及其热处理微观结构原理简析 铁与热处理:按铁金属原本面目讲:铁在液态下,晶粒的晶核是呈十字形,固化后的晶粒在三维空间呈柱型枝晶状(或称树状晶),晶粒内部的原子以金属键有规则地连接,形成晶粒内部的晶格式结构。晶粒之间以枝晶相互交叉联接(晶须理论支持),形成了晶粒之间连接的组织机构。铁是同素异构晶体,其晶粒内部原子晶格式的结构排列不是理想化的,有点、线、面的缺陷;碳原子的半径大于铁的晶格空隙半径,晶格排列理想情况下它进入不了铁的晶粒内部,但由于铁的晶粒内部的局部有晶格排列缺陷,少量碳原子就趁机进入了铁的晶格排列的缺陷处,形成晶粒的局部含碳原子,也就成为了“相”结构;面心与体心立方晶体的晶格排列结构不同,间隙就不同;同样的缺陷数量,含碳量就会不同,面心立方结构下的饱和含碳量是0.77%,体心立方结构下的饱和含量是0.0218%。两个结构的饱和含碳量是35倍的差距,这几十倍的差距就凸显了碳原子降低晶体同素异构转变温度、转变速度、结构变化析出碳原子的重大作用,例如:所有的碳钢、合金钢的淬火都必须加热到晶粒的面心立方结构状态,就是利用此状态的晶格缺陷空间大、含碳量就大而导致的同素异构转变温度低与转变速度慢的特点,得到硬度高的结构。 渗碳体与晶粒缺陷处的碳原子在铁中的含量是少数,但它们极像一个染色剂,碳原子遍布于晶粒内部的缺陷处,渗碳体飘浮在晶粒的晶界上。渗碳体Fe3C熔点1227℃度,含碳量是6.69%,具有复杂的晶体结构,高温时会变得很软,会被温度变化时,柱状晶粒生长产生的体积变化挤的变形,不同温度下有不同的变形;碳钢在含碳量相同时,相同的参数温度下有形状大致相同的碳化物形状。柱型枝晶状晶粒之间的枝晶联接形成(晶须理论支持)的组织机构在机械轧制时,可出现方向纤维性,典型表面可见的是晶界上的碳化物被拉长变形。铁的性能是由结构决定的,例如,奥氏体不锈钢是不导磁的,铁素体不锈钢是导磁的,马氏体不锈钢是导磁不太好的,但奥氏体不锈钢是面心立方结构,铁素体不锈钢是体心立方结构,马氏体不锈钢是不稳定的体心正方结构,结构才能决定是否导磁,与碳无关,与合金无关;就硬度而言:碳钢面心立方结构下的硬度低于体心立方结构下的硬度,体心立方结构下的硬度低于体心正方结构下的硬度,也是结构决定的;就体积而言:面心立方结构下的晶胞体积大于体心立方结构下的晶胞体积,所以,体心立方结构下的硬度就大于面心正方结构下的硬度,晶粒的体积大小也改变硬度,但与碳无关;就含碳量而言,奥氏体的硬度低于铁素体,但奥氏体的含碳量远远大于铁素体,说明含碳量的多与少决定不了钢的硬度,硬度与钢的碳含量的多与少无关。就碳化物Fe3C的硬而脆而言,马氏体中渗碳体Fe3C的含量是很少的,但马氏体它很硬。退火状态的碳钢,渗碳体Fe3C含量高,但它的硬度并不高。各方面的事实证明:铁的性能必须是由结构决定的。 铁碳平衡图已清楚地表明,727℃度PSK线是碳钢与铸铁的共析转变温度线,实际就是同素异构转变温度线,它是纯铁的912℃度同素异构转变G点,在α-Fe晶体内碳原子增多到0.0218%的饱和含量后,由G点下降到P点。γ-Fe结构下晶体晶格缺陷处的饱和含碳量是0.77%。在γ-Fe结构下,当碳含量大于0.77%时,就在727℃度同素异构转变前,随着温度的下降,碳原子先从过饱和、后从次过饱和的晶粒内部缺陷处先后溢出,成为二次渗碳体,直至全部成为饱和的γ-Fe结构下的晶粒,到727℃度进行同素异构转变;当碳含量少于0.77%时,就在727℃度同素异构转变前,随着温度的下降,稍欠饱和含碳量的γ-Fe晶粒先转变为铁素体,转变后的铁素体缺陷处马上挤出碳原子再补充到原晶粒较缺乏碳原子的γ-Fe晶粒缺陷处,使之成为饱和含碳量的γ-Fe晶粒再进行铁素体转变,这个循环转变过程直至到727℃度的同素异构转变。碳原子的作用就是将纯铁的912℃的同素异构转变温度恒定降低到极限的727℃度。碳与钢的硬度无关,只是将同素异构转变温度下降,转变温度下降的后果就是晶粒体积的缩小温区扩大,从912℃度下降到727℃度,以及淬火时晶体转变温度与速度降低可轻易得到马氏体。 无论过冷度的大与小,碳钢只要发生γ-Fe向α-Fe的同素异构转变,就必定有珠光体产生(0.0218C%以上),这是结构转变时,大量碳原子被挤出结构内部,挤到晶粒的晶界处,聚集化合成荧光闪亮的金属碳化物Fe3C小球,继而与多个铁素体晶粒机械混合的原因。晶胞的参数已表明:α-Fe晶胞的晶格常数为2.86埃,晶胞体积(2.86)3=23.39, 晶格间隙半径为0.36埃,铁原子半径为1.23埃;γ-Fe晶胞的晶格常数为3.56埃,晶胞体积(3.56)3=45.11, 晶格间隙半径为0.52埃,铁原子半径为1.26埃。α-Fe晶胞的参数远远小于γ-Fe晶胞的参数,光体积就基本小了一半,连铁原子半径都变小。所以,转变后的α-Fe晶粒,已在结构的

石墨烯性能简介

第一章石墨烯性能及相关概念 1 石墨烯概念 石墨烯(Graphene)是从石墨材料中剥离出来、由碳原子组成的只有一层原子厚度的二维晶体。石墨烯狭义上指单层石墨,厚度为0.335nm,仅有一层碳原子。但实际上,10层以内的石墨结构也可称作石墨烯,而10层以上的则被称为石墨薄膜。单层石墨烯是指只有一个碳原子层厚度的石墨,碳原子-碳原子之间依靠共价键相连接而形成蜂窝状结构。完美的石墨烯具有理想的二维晶体结构,由六边形晶格组成,理论比表面积高达2.6×102m2 /g。石墨烯具有优异的导热性能(3×103W/(m?K))和力学性能(1.06×103 GPa)。此外,石墨烯稳定的正六边形晶格结构使其具有优良的导电性,室温下的电子迁移率高达1.5×104 cm2 / (V·s)。石墨烯特殊的结构、突出的导热导电性能和力学性能,引起科学界巨大兴趣,成为材料科学研究热点。 石墨烯结构图

2 石墨烯结构 石墨烯指仅有一个原子尺度厚单层石墨层片,由 sp2 杂化的碳原子紧密排列而成的蜂窝状晶体结构。石墨烯中碳 -碳键长约为 0.142nm。每个晶格内有三个σ键,连接十分牢固形成了稳定的六边状。垂直于晶面方向上的π键在石墨烯导电的过程中起到了很大的作用。石墨烯是石墨、碳纳米管、富勒烯的基本组成单元,可以将它看做一个无限大的芳香族分子,平面多环烃的极限情况就是石墨烯。 形象来说,石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成二维蜂窝状晶格结构,看上去就像一张六边形网格构成的平面。在单层石墨烯中,每个碳原子通过 sp2 杂化与周围碳原子成键给构整流变形,每一个六边单元实际上类似苯环,碳原子都贡献出个一个未成键电子。单层石墨烯厚度仅0.35nm ,约为头发丝直径的二十万分之一。 石墨烯的结构非常稳定,碳原子之间连接及其柔韧。受到外力时,碳原子面会发生弯曲变形,使碳原子不必重新排列来适应外力,从而保证了自身的结构稳定性。 石墨烯是有限结构,能够以纳米级条带形式存在。纳米条带中电荷横向移动时会在中性点附近产生一个能量势垒,势垒随条带宽度的减小而增大。因此,通过控制石墨烯条带的宽度便可以进一步得到需要的势垒。这一特性是开发以石墨烯为基础的电子器件的基础。

高中化学选修物质结构与性质历年高考题汇总

物质结构与性质(2014年-2019年全国卷) 1.[2019年全国卷Ⅰ] 在普通铝中加入少量Cu和Mg后,形成一种称为拉维斯相的MgCu2微小晶粒,其分散在Al中可使得 铝材的硬度增加、延展性减小,形成所谓“坚铝”,是制造飞机的主要村料。回答下列问题: (1)下列状态的镁中,电离最外层一个电子所需能量最大的是 (填标号)。 A. B. C. D. (2)乙二胺(H2NCH2CH2NH2)是一种有机化合物,分子中氮、碳的杂化类型分别是、。乙二 胺能与Mg2+、Cu2+等金属离子形成稳定环状离子,其原因是,其中与乙二胺形成的化合物 稳定性相对较高的是 (填“Mg2+”或“Cu2+”)。 (3)一些氧化物的熔点如下表所示: 解释表中氧化物之间熔点差异的原因。 (4)图(a)是MgCu2的拉维斯结构,Mg以金刚石方式堆积,八面体空隙和半数的四面体空隙中,填入以四 面体方式排列的Cu。图(b)是沿立方格子对角面取得的截图。可见,Cu原子之间最短距离x= pm,Mg原子之间最短距离y= pm。设阿伏加德罗常数的值为N A,则MgCu2的密度是 g·cm?3(列出计算表达式)。 2.[2019年全国卷Ⅱ]

近年来我国科学家发现了一系列意义重大的铁系超导材料,其中一类为Fe—Sm—As—F—O组成的化合物。回答下列问题: (1)AsH3的沸点比NH3的________(填“高”或“低”),其判断理由是______。 (2)Sm的价层电子排布式为4f66s2,Sm3+价层电子排布式为________。 (3)比较离子半径F- O2-(填“大于”、“等于”或“小于”) (4)一种四方结构的超导化合物的晶胞如图1所示。晶胞中Sm和As原子的投影位置如图2所示。 图中F-和O2-共同占据晶胞的上下底面位置,若两者的比例依次用x和1-x代表,则该化合物的化 学式表示为____________;通过测定密度ρ和晶胞参数,可以计算该物质的x值,完成它们关系表达式:ρ=_________g·cm-3。 以晶胞参数为单位长度建立的坐标系可以表示晶胞中各原子的位置,称作原子分数坐标,例如图1中原子1的坐标为(,,),则位于底面中心的原子2和原子3的坐标分别为___________、__________. 3.[2019全国卷Ⅲ] 磷酸亚铁锂(LiFePO4)可用作锂离子电池正极材料,具有热稳定性好、循环性能优良、安全性高等 特点,文献报道可采用FeCl3、NH4H2PO4、LiCl和苯胺等作为原料制备。回答下列问题: (1)在周期表中,与Li的化学性质最相似的邻族元素是,该元素基态原子核外M层电子的自旋状态(填“相同”或“相反”)。 (2) FeCl3中的化学键具有明显的共价性,蒸汽状态下以双聚分子存在的FeCl3的结构式为,其中Fe的配位数为。

几种材料微观结构分析方法简介

几种材料微观结构分析方法简介 Introduction to several materials microstructure analysis method 黑道梦境间谍 指导教师:XXX 摘要:材料的微观世界丰富多彩,处处蕴含着材料之美.然而如何分析材料的微观结构是一个很重要的问题.本文章将介绍几种分析材料微观结构的方法, 通过微观结构分析仪器来对微观材料结构进行探索 关键词:材料微观结构X射线激光拉曼光谱电子显微分析方法

1 引言 材料科学在21世纪的地位愈发重要,各种各样的材料具有许多优良的物理及化学特性以及一系列新异的力、光、声、热、电、磁及催化特性,被广泛应用于国防、电子、化工、建材、医药、航空、能源、环境及日常生活用品中,具有重大的现实与潜在的高科技应用前景。材料科技是未来高科技的基础, 而微观材料分析方法是材料科学中必不可少的实验手段。因此, 微观材料分析方法对材料科学甚至是整个科技的发展都具有重要的意义和作用. 2 X射线分析 X射线是一种波长很短的电磁波,这是1912年由劳埃M.von Laue指导下的著名的衍射实验所证实的。X射线衍射是利用X射线在晶体中的衍射现象来分析材料的晶体结构、晶格参数、晶体缺陷(位错等)、不同结构相的含量及内应力的方法。这种方法是建立在一定晶体结构模型基础上的间接方法,即根据与晶体样品产生衍射后的X射线信号的特征去分析计算出样品的晶体结构与晶格参数,并且可以达到很高的精度。然而由于它不是显微镜那样可以直接观察,因此也无法把形貌观察与晶体结构分析微观同位地结合起来。由于X射线聚焦的困难,所能分析样品的最小区域(光斑)在毫米数量级,因此对微米及纳米级的微观区域进行单独选择性分析也是无能为力的。 通常获得X射线是利用一种类似热阴极二极管的装置,用一定材料制作的板状阳极(A,称为靶)和阴极(C,灯丝)密封在一个玻璃-金属管壳内,阴极通电加热,在阳极和阴极间加以直流高压U(数千伏至数十千伏),则阴极产生的大量热电子e将在高压电场作用下飞向阳极,在它们与阳极碰撞的瞬间产生X射线,如图1.1所示。 因此,产生X射线的条件是: 1产生自由电子; 2使电子作定向的高速运动; 3在其运动的路径上设置一个障碍物使电子突然减速或停止。 用仪器检测此X射线的波长,发现其中包含两种类型的波谱,即连续X射线波谱和特征X射线波谱。 其中特征X射线是:当加于X射线管两端的电压增高到与阳极靶材相应的某一特定值UK时,在连续谱的某些特定的波长位置上,会出现一系列强度很高、波长范围很窄的线状光谱,它们的波长对一定材料的阳极靶有严格恒定的数值,此波长可作为阳极靶材料的标志或特征,故称为特征X射线谱。特征谱只取决于阳极靶材元素的原子序数。 3 激光拉曼光谱分析 拉曼散射的过程涉及光的弹性散射和非弹性散射,当一束频率为n。的单色光照射到样品上时,都会发生散射现象,产生散射光,将产生弹性散射 (Rayleighscattering)和非弹性散射(Raman scattering)。散射光的大部分具有与入射光(激发光)相同的频率,即散射光的光子能量与入射光的相同,这就是弹性散射,称为瑞利散射。当散射光的光子能量发生改变与入射光不同时,其频率高于和低于入射光即非弹性散射,称为拉曼散射。频率低于激发光的拉

钢结构设计原理(答案)

一、 填空题(每空1分,共10分) 1、钢材的两种破坏形式分别为脆性破坏和 。 2、焊接的连接形式按构件的相对位置分为 、搭接、角接和T 形连 接。 3、钢结构中轴心受力构件的应用十分广泛,其中轴心受拉构件需进行钢结构强度和 的验算。 4、轴心受压构件整体屈曲失稳的形式有 、和 。 5、梁整体稳定判别式11l b 中,1l 是 1b 。 6、静力荷载作用下,若内力沿侧面角焊缝没有均匀分布,那么侧面角焊缝的计算长度不宜大于 。 7、当组合梁腹板高厚比0w h t ≤ 时,对一般梁可不配置加劲肋。 二、 单项选择题(每题2分,共40分) 1、有两个材料分别为Q235和Q345钢的构件需焊接,采用手工电弧焊, 采用E43焊条。 (A)不得 (B)可以 (C)不宜 (D)必须 2、工字形轴心受压构件,翼缘的局部稳定条件为y f t b 235) 1.010(1λ+≤,其中λ的含义为 。 (A)构件最大长细比,且不小于30、不大于100 (B)构件最小长细比 (C)最大长细比与最小长细比的平均值 (D)30或100 3、偏心压杆在弯矩作用平面内的整体稳定计算公式

x 1(10.8') mx x x x Ex M f A W N N βN ?γ+≤-中,其中,1x W 代表 。 (A)受压较大纤维的净截面抵抗矩 (B)受压较小纤维的净截面抵抗矩 (C)受压较大纤维的毛截面抵抗矩 (D)受压较小纤维的毛截面抵抗矩 4、承重结构用钢材应保证的基本力学性能内容应是 。 (A)抗拉强度、伸长率 (B)抗拉强度、屈服强度、冷弯性能 (C)抗拉强度、屈服强度、伸长率 (D)屈服强度、伸长率、冷弯性能 5、随着钢材厚度的增加,下列说法正确的是 。 (A)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均下降 (B)钢材的抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度均有所提高 (C)钢材的抗拉、抗压、抗弯强度提高,而抗剪强度下降 (D)视钢号而定 6、在低温工作(-20oC)的钢结构选择钢材除强度、塑性、冷弯性能指标外,还需要 的指标是 。 (A)低温屈服强度 (B)低温抗拉强度 (C)低温冲击韧性 (D)疲劳强度 7、直角角焊缝的有效厚度e h 的取值为 。 (A)0.7f h (B)4mm (C)1.2f h (D) 1.5f h 8、对于直接承受动力荷载的结构,计算正面直角焊缝时 。 (A)要考虑正面角焊缝强度的提高 (B)要考虑焊缝刚度影响 (C)与侧面角焊缝的计算式相同 (D)取f β=1.22 9、单个螺栓的承压承载力中,[b b c c N d t f =?∑],其中∑t 为 。 (A)a+c+e (B)b+d (C)max{a+c+e ,b+d} (D)min{ a+c+e , b+d} 10、承压型高强度螺栓可用于 。

石墨烯基础知识简介

1.石墨烯(Graphene)的结构 石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢状晶格的平面薄膜,是一种只有一个原子层厚度的二维材料。如图1.1所示,石墨烯的原胞由晶格矢量a1和a2定义每个原胞内有两个原子,分别位于A和B的晶格上。C原子外层3个电子通过sp2杂化形成强σ键(蓝),相邻两个键之间的夹角120°,第4个电子为公共,形成弱π键(紫)。石墨烯的碳-碳键长约为0.142nm,每个晶格内有三个σ键,所有碳原子的p轨道均与sp2杂化平面垂直,且以肩并肩的方式形成一个离域π键,其贯穿整个石墨烯。 如图1.2所示,石墨烯是富勒烯(0维)、碳纳米管(1维)、石墨(3维)的基本组成单元,可以被视为无限大的芳香族分子。形象来说,石墨烯是由单层碳原子紧密堆积成的二维蜂巢状的晶格结构,看上去就像由六边形网格构成的平面。每个碳原子通过sp2杂化与周围碳原子构成正六边形,每一个六边形单元实际上类似一个苯环,每一个碳原子都贡献一个未成键的电子,单层石墨烯的厚度仅为0.335nm,约为头发丝直径的二十万分之一。 图 1.1(a)石墨烯中碳原子的成键形式(b)石墨烯的晶体结构。 图1.2石墨烯原子结构图及它形成富勒烯、碳纳米管和石墨示意图石墨烯按照层数划分,大致可分为单层、双层和少数层石墨烯。前两类具有

相似的电子谱,均为零带隙结构半导体(价带和导带相较于一点的半金属),具有空穴和电子两种形式的载流子。双层石墨烯又可分为对称双层和不对称双层石墨烯,前者的价带和导带微接触,并没有改变其零带隙结构;而对于后者,其两片石墨烯之间会产生明显的带隙,但是通过设计双栅结构,能使其晶体管呈示出明显的关态。 单层石墨烯(Graphene):指由一层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子构成的一种二维碳材料。 双层石墨烯(Bilayer or double-layer graphene):指由两层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括AB堆垛,AA堆垛,AA‘堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。 少层石墨烯(Few-layer or multi-layer graphene):指由3-10层以苯环结构(即六角形蜂巢结构)周期性紧密堆积的碳原子以不同堆垛方式(包括ABC 堆垛,ABA堆垛等)堆垛构成的一种二维碳材料。 石墨烯(Graphenes):是一种二维碳材料,是单层石墨烯、双层石墨烯和少层石墨烯的统称。 由于二维晶体在热力学上的不稳定性,所以不管是以自由状态存在或是沉积在基底上的石墨烯都不是完全平整,而是在表面存在本征的微观尺度的褶皱,蒙特卡洛模拟和透射电子显微镜都证明了这一点。这种微观褶皱在横向上的尺度在8~10nm 范围内,纵向尺度大概为 0.7~1.0nm。这种三维的变化可引起静电的产生,所以使石墨单层容易聚集。同时,褶皱大小不同,石墨烯所表现出来的电学及光学性质也不同。 图1.3 单层石墨烯的典型构象 除了表面褶皱之外,在实际中石墨烯也不是完美存在的,而是会有各种形式的缺陷,包括形貌上的缺陷(如五元环,七元环等)、空洞、边缘、裂纹、杂原子等。这些缺陷会影响石墨烯的本征性能,如电学性能、力学性能等。但是通过一些人为的方法,如高能射线照射,化学处理等引入缺陷,却能有意的改变石墨烯的本征性能,从而制备出不同性能要求的石墨烯器件。 2.石墨烯的性质 2.1 力学特性

《混凝土-微观结构 性能和材料》笔记

笔记之前: 1.这本书是译著。原著名:《CONCRETE Microstructure,Properties,and Materials》由库玛·梅塔(Mehta)和保罗.蒙特罗(Paulo )合著。 2.本笔记所选摘的都是普通教材中可能忽略的地方,不体现混凝土科学的主要框架,只以本书的体色为主:细致,深入,全面。 3.作为思考混凝土某一方面研究的借鉴,目的是拓宽思路。 笔记: 第一篇硬化混凝土的微结构和性能 第一章绪论 第二章混凝土的微结构(提出了混凝土中过渡区的重要性) 第三章强度(见附图1影响混凝土强度各个因素的相互作用) 第四章尺寸稳定性 “需要注意,混凝土构件通常处于被约束的状态,约束有时来自路基的摩擦 和端部的其他构件,但更多还是来自钢筋和混凝土内、外部的应变差。” “混凝土在约束状态下,干缩应变诱发的弹性拉应力和粘弹性行为带来的应 力松弛之间的交互作用,是大多数结构变形和开裂的核心。” “不是所有变量都以同一种方式控制混凝土的强度和弹性模量(通常,粗骨 料的弹性模量越高、用量越大,混凝土的弹性模量就越大。低强或中强混凝 土的强度不受骨料孔隙率正常变化的影响。)” (附图2 影响混凝土弹性模量的不同参数) 第五章耐久性 (附图3 混凝土劣化的物理原因) “在一种冻融环境中耐冻的混凝土在另一种组合条件下却可能被摧毁。” “经显微镜观测证实:当冰在气孔(而不是毛细孔道)中形成时,水泥浆体 会收缩” “对一种骨料,临界尺寸(在一定的孔径分布、渗透性、饱和度与结冰速率 条件下,大颗粒骨料可能会受冻害,但小颗粒的同种骨料则不会)并非单一 值,因为他还取决于结冰速率、饱和度和骨料的渗透性。” (附图4 化学反应引起混凝土劣化的模型) (附图5 常见环境条件下混凝土损伤的整体模型) “氯化物对硫酸盐膨胀的影响清楚地表明:我们在模拟材料行为时经常犯错 误,即为了简单起见只考虑单一因素的影响,而没有充分考虑其他可能会显 著改变这种影响的因素的存在。” 第二篇混凝土原材料、配合比和早龄期性能 第六章水硬性水泥 区分水泥熟料的化学组成(氧化钙、二氧化硅、三氧化二铝、三氧化二铁、 水等)与矿物组成(硅酸三钙、硅酸二钙、氯酸三钙、铁铝酸四钙等); “任何化学反应的主要特征包括物质变化、能量变化和反应速率三个方面” “水化水泥浆体的电子显微研究表明,水泥早期,水化主要以完全溶解机理 为主;水化后期,由于溶液中离子的迁移受阻,剩余水泥颗粒的水化则主要 按固相反应机理进行” (附图6 硅酸盐水泥浆体液相中铝酸盐对硫酸盐的比例对凝结特性的影响) (附图7 水化产物与凝结过程的关系)

钢结构设计基本原理课后答案 肖亚明

合肥工业大学出版社出版 (肖亚明主编) 第三章 1. 解:Q235钢、2/160mm N f w f =、kN N 600= (1)采用侧面角焊缝 最小焊脚尺寸:mm t h f 6.5145.15.1max =?=≥ 角钢肢背处最大焊脚尺寸:mm t h f 12102.12.1min =?=≤ 角钢肢尖处最大焊脚尺寸:mm t h f 8~9)2~1(10)2~1(=-=-≤ 角钢肢尖和肢背都取 mm h f 8= 查表3-2得:65.01=K 、35.02=K kN N K N 39060065.011=?==,kN N K N 21060035.022=?== 所需焊缝计算长度: mm f h N l w f f w 63.217160 87.02103907.023 11 =????=?= mm f h N l w f f w 19.11716087.02102107.023 22 =????=?= 焊缝的实际长度为: mm h l l f w 63.2338263.217211=?+=+=,取240mm 。 mm h l l f w 19.1338219.117222=?+=+=,取140mm 。 (2)采用三面围焊缝,取mm h f 6= 正面角焊缝承担的内力为: kN f l h N w f f w f 97.16316022.1100267.07.033=?????==∑β 侧面角焊缝承担的内力为: kN N N K N 01.3082/97.16360065.02/311=-?=-= kN N N K N 02.1282/97.16360035.02/322=-?=-= 所需焊缝计算长度:

石墨烯基本特性

2004年,英国曼彻斯特大学物理学家安德烈·盖姆和康斯坦丁·诺沃肖洛夫,用高度定向的热解石墨首次获得了独立存在的高质量石墨烯,打破了传统的物理学观点:二维晶体在常温下不能稳定存在。两人也因此共同获得2010年诺贝尔物理学奖。 石墨烯是一种碳原子分布在二维蜂巢晶体点阵上的单原子层晶体。被认为是构建所有其他维数石墨材料的基本单元,它可以包裹成零维的富勒烯,卷曲成一维的碳纳米管或者堆垛成三维的石墨,如图所示。石墨烯晶体C-C键长为0.142nm,每个碳原子4 个价电子中的3 个通过σ键与临近的3个碳原子相连,S、Px 和Py3个杂化轨道形成强的共价键合,组成sp2杂化结构。这些σ键赋予了石墨烯极其优异的力学性质和结构刚性。拉伸强度高达130Gpa,破坏强度为42N/m,杨氏模量为1.0TPa,断裂强度为125Gpa 与碳纳米管相当。石墨烯的厚度仅为0.35nm左右,是世界上最薄的二维材料。石墨烯一层层叠起来就是石墨,厚1毫米的石墨大约包含300万层石墨烯。铅笔在纸上轻轻划过,留下的痕迹就可能是几层甚至仅仅一层石墨烯。(百度百科)石墨烯的硬度比最好的钢铁强100倍,甚至还要超过钻石,是已知的世上最薄、最坚硬的纳米材料。

石墨烯结构示意图(10) 石墨烯目前最有潜力的应用是成为硅的替代品,制造超微型晶体管,用来生产未来的超级计算机。传统的半导体和导体,例如硅和铜,由于电子和原子的碰撞,传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量,2013年一般的电脑芯片以这种方式浪费了72%-81%的电能。而在石墨烯中,每个碳原子都有一个垂直于碳原子平面的σz轨道的未成键的p电子,在晶格平面两侧如苯环一样形成高度巡游的大π键,可以在晶体中自由高效的迁移,且运动速度高达光速的1/300,电子能量不会被损耗,赋予了石墨烯良好的导电性。晶格平面两侧高度巡游的大π键电子又使其具有零带隙半导体和狄拉克载流子特性宽频的光吸收和非线性光学性质, 以及室温下的量子霍尔效应等。常温

有机发光材料物质结构与性能关系

有机电致发光材料结构及性能 有机电致发光(EL)是当前国际上的一个研究热点。因有机具有低压直流驱动高亮度、高效率以及易实现全色大面积显示等优点。近年来,这方面的工作在世界各地引起了广泛关注。 有机EL器件具有与集成电路相匹配的直流低电压驱动的特性,且易于实现大面积直流显示。与液晶显示器件相比,其响应速度要快得多。另外,与无机EL器件相比,有机EL器件还具有易处理、可加工成不同的形状、机械性能良好以及成本低廉等优点。 在有机EL器件研制中,材料的选择是至关重要的。材料的性质、器件的结构和加工工艺决定了器件的最终性能。目前,有机EL材料大致包括小分子化合物和聚合物两大类。按照功能来分,有机EL材料又可分为电子传输材料、空穴传输材料和发光材料。其中,电子传输材料和空穴传输材料又可兼作发光材料。 1、有机电致发光原理 有机、聚合物薄膜EL器件是通过电子、空穴载流子的注入和复合而发光的。 器件的结构包括单层和多层两大类。 单层EL器件由阴极、发射层和阳极组成。为了提高载流子的注入效率和发光效率。在阴极或阳极与发射层之问加入电子输运层或空穴输运层,从而得到了双层或多层EL器件。 有机EL器件的几种典型结构 由前面可知,EL器件由阳极、阴极、载流子(电子和空穴)传输层和发光层组成。阳极一般采用ITO导电玻璃。对于小分子有机EL器件,一般采用真空蒸镀法依次将有机薄膜成形在ITO玻璃上,最后用同样的方法将阴极材料成膜在有机膜上。对于大分子聚合物EL器件,因为聚合物的熔点较高,不易升华,而且高温加热可能破坏其长链结构,因此,通常不采用真空蒸镀法。一般是将聚合物溶解在有机溶剂如氯仿、甲苯或二氯乙烷等中,然后再经过浸涂或旋涂成膜。但阴极薄膜以及多层结构中的其它小分子薄膜仍需要采用真空蒸镀的方法制备。值得注意的是,制备过程中所采用的工艺条件。温度、真空度、成膜速度以及膜层厚度等对器件的性能产生重要影响。通常要求真空度

材料微观结构与性能分析报告

实用标准 完成时间:2016年XX月XX日

摘要 材料分析检测技术,是关于材料成分、结构、微观形貌的检测技术及相关理论基础的研究,在众多领域的研究和生产中被广泛应用。本报告以Mg/Al扩散焊接接头的检测分析为例,分别介绍了扫描电镜(SEM)、X光衍射技术(XRD)、电子探针(EPMA)等材料微结构表征手段和显微硬度、断裂强度测试等材料力学性能测试手段的具体应用。 关键词:材料分析;微观形貌;力学性能 Abstract Material analysis and testing technology are detection technologies and theoretical foundations about material composition, structure, microstructure. They are widely used in many fields of research and production. This report introduce the detection of Mg/Al diffusion bonding joint as an example, and discusses the application progress of X-ray diffraction technology in material analysis, such as SEM, XRD, EPMA which are used for material microstructure analysis and microhardness, breaking strength which are used for mechanical properties testing. Keywords: materials analysis; microstructure; mechanical properties

钢结构基本原理课程设计

2013级土木工程专业 《钢结构》课程设计任务书 钢结构课程是土木工程专业重要的实践性教学环节,是对学生知识和能力的总结。通过钢结构课程设计,使学生进一步了解钢结构的结构型式、结构布置和受力特点,掌握钢结构的计算简图、荷载组合和内力分析,掌握钢结构的构造要求等。要求在老师的指导下,参考已学过的课本及有关资料,综合应用钢结构的材料、连接和基本构件的基本理论、基本知识,进行基本的钢结构设计计算,并绘制钢结构施工图。 设计题目: 钢结构平台梁板柱的设计 设计资料: (a) (b) (a) 梁格布置(b) 次梁布置简图 钢结构平台的梁格布置如如上图所示。铺板为预制钢筋混凝土板。平台永久荷载(包括铺板重力)为5kN/m2,荷载分项系数为,可变荷载分项系数为m2,荷载分项系数为;活荷载F=,钢材采用Q235,E43型焊条,焊条电弧焊。试对此钢结构平台的次梁、主梁和柱子(包括柱脚)进行设计。 要求: 1.每位同学自己独立完成,不能有任何雷同的课程设计计算书,否则都记为不及格; 2.课程设计计算书可以手写也可以打印,打印使用A4纸张; 3.完成并提交期限时间为第15周周五(12月9日)。 提示:可以参考教材P131例题4-2,P135例题4-4,P149习题4-10,P186习题5-2。

《课程设计说明书》格式规范 一、封面要求 学生提交的正稿封面样式附后。评定成绩必须有教师签名并写出评语。 二、正文规范 1、字体字号要求 ①设计标题用小三号黑体、居中,英文标题对应用小三号Times New Roman、居中,“摘要”用5号黑体,中文摘要内容用5号宋体,“Abstract”用5号黑体,英文摘要内容用5号Times New Roman。 ②课程设计正文内容 第一级标题用四号黑体、靠左;第二级标题用小四号黑体、靠左;正文全文用小四号宋体、英文用Times New Roman 12。 ③页码用小五号居中,页码两边不加修饰符,页码编号从正文开始。 ④图表标题用小五号黑体,居图表幅宽中间位置。 2、内容要求 ①正文必须按照《湖南农业大学学报(自然科学版)》要求,即包括完整的标题、作者、指导教师、中英文摘要、前言、方案比较分析、设计计算、讨论、小结、参考文献、致谢、附录含计算数据、参考手册相关计算表格等。 ②文理通顺、说理有据。 ③图表中文标题下必须有英文对照。

石墨烯的特殊性能

石墨烯的特殊性能 摘要:石墨烯是2004年才发现的一种有奇异性能的新型材料,它是由碳原子组成的二维六角点阵结构,具有单一原子层或几个原子层厚。石墨烯因其具有独特的电子能带结构和具相对论电子学特性,是迄今为止人类发现的最理想的二维电子系统,且具有丰富而新奇的物理特性。本文详细介绍了石墨烯的结构,特殊性能以及对石墨烯原胞进行了5×5×1的扩展,通过密度泛函理论 ( DFT) 和广义梯度近似( GGA)对50个碳原子的本征石墨烯超晶胞进行电子结构计算。 关键字:石墨烯,结构,特殊性能,超晶胞,电子结构计算 一、引言 石墨烯是2004年以来发现的新型电子材料石墨烯是sp2杂化碳原子形成的厚度仅为单层原子的排列成蜂窝状六角平面晶体。在单层石墨烯中,碳碳键长为0.142nm,厚度只有0.334nm。石墨烯是构成下列碳同素异型体的基本单元:例如:石墨,碳纳米管和富勒烯。石墨烯被认为是平面多环芳香烃原子晶体。石墨烯在电子和光电器件领域有着重要和广阔的应用前景正因为如此,石墨烯的两位发现者获得了2010年的诺贝尔物理学奖。

石墨烯是一种没有能隙的半导体,具有比硅高100倍的载流子迁移率,在室温下具有微米级自由程和大的相干长度,因此石墨烯是纳米电路的理想材料,石墨烯具有良好的导热性[3000W/(m〃K)]、高强度(110GPa)和超大的比表面积 (2630mZ/g)。这些优异的性能使得石墨烯在纳米电子器件、气体传感器、能量存储及 复合材料等领域有光明的应用前景 二、石墨烯的特殊性能 石墨烯是一种半金属或者零带隙二维材料,在靠近布里渊区6个角处的低能区,其E-k色散关系是线性的 ,因而电子或空穴的有效质量为零,这里的电子或空穴是相对论粒子,可以用自旋为1/2粒子的狄拉克方程来描述。 石墨烯的电子迁移率实验测量值超过15000cm/(V〃s)(载流子浓度n≈10 cm ),在10~100K范围内,迁移率几乎与温度无关,说明石墨烯中的主要散射机制是缺陷散射,因此,可以通过提高石墨烯的完整性来增加其迁移率,长波的声学声子散射使得石墨烯的室温迁移率大约为200000cm /(V〃s),其相应的电阻率为lO -6 〃cm,

金融市场微观结构理论概述

金融市场微观结构理论 杨长汉1 金融市场微观结构理论是证券投资理论中的一个新兴的理论分支,并且在诞生以后就得到了迅速的发展。金融市场微观结构理论要说明的就是在一定的市场微观结构下,证券资产的价格是如何形成的,从而揭示证券市场中的微观结构如何对证券资产价格的形成过程产生影响。我们知道,一般的市场结构指整个金融市场的组织结构,并具有不同的划分方法,比如金融市场按照期限可分为资本市场和货币市场、按照地域可分为国内金融市场和国际金融市场;按照交易对象可分为债券市场、股票市场、外汇市场、黄金市场、期货市场以及期权市场等等。而这里所说的金融市场微观结构从狭义上来讲是指资产价格的发现机制,但金融市场微观结构也有广义的概念,包括价格的发现机制、信息的传播机制以及清算机制等方面。 一、金融市场微观结构理论的发展历程2 (一)20世纪70年代以前:金融市场微观结构理论的思想萌芽 我们知道,金融市场微观结构理论主要说明的就是在金融市场上,既定的交易规则以及微观主体的行为如何对证券价格的形成过程产生影响。因此,金融市场微观结构理论的思想渊源应该是微观经济理论中的价格理论。 微观经济理论中价格理论主要包括古典经济学派的的供求价格论和新古典经济学派的均衡价格论。 1 古典经济学派的供求价格决定论 最早对供求价格论进行论述的是古典经济学派的斯密(Smith)和李嘉图(Ricardo),他们在配第(Petty)劳动价值论的基础上,提出了价格决定的供求学说。 随后,法国经济学家古诺(Cournot,1838)发展了供求价格理论,他认为经济中的需求和供给都可以用一定的数学模型来表示,它们都与价格存在一定的函数关系。古诺的论述是后来微观经济理论中价格理论的重要思想来源。在19世纪以后,西方经济学理论体系是新古典 1文章出处:《中国企业年金投资运营研究》杨长汉著 杨长汉,笔名杨老金。师从著名金融证券学者贺强教授,中央财经大学MBA教育中心教师、金融学博士。中央财经大学证券期货研究所研究员、中央财经大学银行业研究中心研究员。 2(美)莫林.奥哈拉著.杨之曙译.市场的微观结构理论[M].北京:中国人民大学出版社,2007年.

石墨烯结构的分析

石墨烯 石墨烯之所以被广泛应用,是由其自身的内部结构决定的。 石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料。 石墨烯内部碳原子的排列方式与石墨单原子层一样以sp2杂化轨道成键,并有如下的特点:碳原子有4个价电子,其中3个电子生成sp2键,即每个碳原子都贡献一个位于pz轨道上的未成键电子,近邻原子的pz轨道与平面成垂直方向可形成π键,新形成的π键呈半填满状态。研究证实,石墨烯中碳原子的配位数为3,每两个相邻碳原子间的键长为 1.42×10-10米,键与键之间的夹角为120°。除了σ键与其他碳原子链接成六角环的蜂窝式层状结构外,每个碳原子的垂直于层平面的pz轨道可以形成贯穿全层的多原子的大π键(与苯环类似),因而具有优良的导电和光学性能。 在石墨烯中,电子能够极为高效地迁移,而传统的半导体和导体,例如硅和铜远没有石墨烯表现得好。由于电子和原子的碰撞,传统的半导体和导体用热的形式释放了一些能量,目前一般的电脑芯片以这种方式浪费了70%-80%的电能,石墨烯则不同,它的电子能量不会被损耗,这使它具有了优良导热特性。 超级电池采用单原子厚度的碳层构成,这项技术能够在最短时间内对手机和汽车快速充电,能够很容易制造并整合成为器件,未来有望制造更小的手机。 石墨烯储能和放电过程中不发生电池反应,只是将电子储存和释放,是物理变化。由此,应当称其为电容,而不是电池。目前,石墨烯应用于电池上的研究基本上有3个方向: 一是以石墨烯形成全新体系电池。就是说以石墨烯制造一个全新体系的电池,在性能上是颠覆性的,称作“超级电池”。使用这种材料制作的电池,能量密度超过600wh/kg,是目前动力锂电池的5倍,一次充电时间只需8分钟,可行驶1000公里;电池重量只有锂离子电池的一半,体积也会大幅缩小,减轻使用该电池汽车的自身重量;电池的使用寿命更长,是传统氢化电池的4倍,锂电池的2倍;其成本将比目前锂电池降低77%。这些物理参数都符合超级电池的要求。 二是以石墨烯强化现有电池性能。将石墨烯运用到现有电池上,改进提升锂电池、太阳能电池等电池性能,力图达到超级电池的性能。对于那些已投巨资建

物质结构与性质(选考)

1.(2017·全国卷Ⅰ,35)钾和碘的相关化合物在化工、医药、材料等领域有着广泛的应用。回答下列问题: (1)元素K 的焰色反应呈紫红色,其中紫色对应的辐射波长为________nm(填标号)。 A .404.4 B.553.5 C .589.2 D .670.8 E .766.5 (2)基态K 原子中,核外电子占据的最高能层的符号是____________,占据该能层电子的电子云轮廓图形状为________。K 和Cr 属于同一周期,且核外最外层电子构型相同,但金属K 的熔点、沸点等都比金属Cr 低,原因是_________________________________________ ________________________________________________________________________。 (3)X 射线衍射测定等发现,I 3AsF 6中存在I + 3离子。I + 3离子的几何构型为____________,中心原子的杂化类型为________。 (4)KIO 3晶体是一种性能良好的非线性光学材料,具有钙钛矿型的立体结构,边长为a =0.446nm ,晶胞中K 、I 、O 分别处于顶角、体心、面心位置,如图所示。K 与O 间的最短距离为_____nm ,与K 紧邻的O 个数为________。 (5)在KIO 3晶胞结构的另一种表示中,I 处于各顶角位置,则K 处于________位置,O 处于________位置。 答案 (1)A (2)N 球形 K 的原子半径较大且价电子数较小,金属键较弱 (3)V 形 sp 3 (4)0.315或 2 2 ×0.446 12 (5)体心 棱心 解析 (1)紫色光对应的辐射波长范围是400~430nm 。(2)K 原子位于第四周期,原子结构示 意图为 ,核外电子排布式为1s 22s 22p 63s 23p 64s 1,最高能层为N 层,第4电子层为 4s 原子轨道,为球形。K 原子半径大,且价电子数少(K 原子价电子数为1,Cr 原子价电子排

《钢结构设计基本原理》练习及答案大全完整版

一 填空题 1、 计算结构或构件的强度、稳定性以及连接的强度时,应采用荷载的 设计 值;计算疲劳时,应采用荷载的 标准 值。 2、 钢材Q235B 中,235代表 屈服值 ,按脱氧方法该钢材属于 镇静 钢。 3、 对于普通碳素钢,随含碳量的增加,钢材的屈服点和抗拉强度 升高 ,塑性和韧性 降低 ,焊接性能 降低 。 4、当采用三级质量受拉斜对接焊缝连接的板件,承受轴心力作用,当焊缝轴线与轴心力方向 ,焊缝强度可不计算 。 5 、 等因素综合考虑,选用合适的钢材。 6、钢材受三向同号拉应力作用,数值接近,即使单项应力值很大时,也不易进入 塑性 状态,发生的破坏为 脆性 破坏。 7、在普通碳素结构钢的化学成分中加入适量的硅、锰等合金元素,将会 提高 钢材的强度。 8、 轴心受压柱的柱脚底板厚度是按底板的 受弯 受力工作确定的。 9、如下图突缘式支座加劲肋,应按承受支座反力的轴心受压构件计算梁平面外(绕Z 轴)稳定,钢材Q235 , 其长细比为 21.07 。 1 200 10

10 的影响。 11、按正常使用极限状态计算时,受弯构件要限制挠度,拉、压构件要限制 长细比。 12、钢材经过冷加工后,其强度和硬度会有所提高,却降低了塑性和韧性,这种现象称为钢 。 13 拉伸并卸载后,也称为名义屈服点。14 15和构件或连接的构造形式。 16 17构件的稳定承载力。18 承压型连接。 19、对于单轴对称的轴心受压构件,绕非对称主轴屈曲时,会发生弯曲屈曲;而绕对称主轴 20 高稳定承载力。 21、梁的整体稳定系数φb大于0.6时,需用φb′代替φb,它表明此时梁已经进入 _______ __阶段。 22、弯矩绕虚轴作用的双肢格构式压弯构件,采用缀条式格构柱,其分肢的稳定应按 构件进行验算。 23强度确定的。 24原则。 25、设杆件节点间的几何长度为l,则梯形钢屋架的支座斜杆在屋架平面内的计算长度为 杆件几何长度或l。 26、钢材的冲击韧性越小,。 27。

四年高考(2017-2020)专题17 物质结构与性质(选修) (解析版)

专题17 物质结构与性质(选修) [2020新课标Ⅲ]35.[化学——选修3:物质结构与性质](15分) 氨硼烷(33NH BH )含氢量高、热稳定性好,是一种具有潜力的固体储氢材料。回答下列问题: (1)H 、B 、N 中,原子半径最大的是 。根据对角线规则,B 的一些化学性质与元素 的相似。 (2)33NH BH 分子中,N-B 化学键称为_____ 键,其电子对由_____ 提供。氨硼烷在催化剂作用下水解释放氢气: 333243623639NH BH H O NH B O H +- +=++ 336B O -的结构为 ,在该反应中,B 原子的杂化轨道类型由______变为______。 (3)33NH BH 分子中,与N 原子相连的H 呈正电性(H δ+),与B 原子相连的H 呈负电性(H δ-),电负性大小顺序是______。与33NH BH 原子总数相等的等电子体是______(写分子式),其熔点比33NH BH _______(填“高”或“低”),原因是在33NH BH 分子之间,存在_________,也称“双氢键”。 (4)研究发现,氨硼烷在低温高压条件下为正交晶系结构,晶胞参数分别为 a pm 、 b pm 、 c pm ,90αβγ===。氨硼烷的222??超晶胞结构如图所示。

氨硼烷晶体的密度ρ=_______3g cm -?(列出计算式,设A N 为阿伏加德罗常数的值) 【分值】15分 【答案】 (1)B Si (硅) (2)配位 N 3sp 2sp (2)N H B >> 33CH CH 低 H δ+与H δ-的静电引力 (4) 3062 10A N abc -? [2020新课标Ⅱ]35.【化学——选修3:物质结构与性质】(15分) 钙钛矿3()CaTiO 型化合物是一类可用于生产太阳能电池、传感器、固体电阻器等的功 能性材料。回答下列问题: (1)基态Ti 原子的核外电子排布式为 。 (2)Ti 的四卤化合物熔点如下表所示,4TiF 熔点高于其他三种卤化物,自4TiCl 至4 TiI 熔点依次升高,原因是 。 化合物 4TiF 4TiCl 4TiBr 4TiI 熔点/0C 377 -24.12 38.3 155 3)所示,其组成元素的电负性大小顺序是_ _;金属离子与氧离子间的作用力为___ ___,2Ca +的配位数是__ __。 (4)一种立方钙钛矿结构的金属卤化物光电材料的组成为2Pb +、I -和有机碱离子 33CH NH +,其晶胞如图(b )所示。其中2Pb +与图(a )中 的空间位置相同,有机碱 33CH NH +中,N 原子的杂化轨道类型是 ;若晶胞参数为nm α,则晶体密度为 3g cm -?(列出计算公式)。

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