材料導論復習重點(勵杭泉版

1、簡答題1. 晶粒細化為什么可以提高金屬強度和韌性？晶界是位錯運動的障礙，因而晶粒越細小，晶界的總面積越大，位錯的運動越困難，材 料的強度也就越高，細晶強化是指通過細化晶粒來提高金屬的強度。多晶體的強度高于 單晶體，晶粒越細， 強度越高。 此外晶粒細化還能使金屬的韌性和塑性提高。晶粒越細， 單位體積中晶粒越多，變形時同樣是變形量，便可以分散到更多的晶粒中，產(chǎn)生較均勻 的變形而不改造成局部應力集中，引起裂紋的過早產(chǎn)生和發(fā)展 2具有什么的化合物能夠結(jié)晶，討論影響聚合物結(jié)晶度的因素？一切結(jié)構(gòu)規(guī)整的聚合物分子鏈在適當條件小都可以結(jié)晶， 但結(jié)晶度的高低則取決于分子 鏈規(guī)整的程度以及外部條件?；瘜W規(guī)整性是指

2、鏈的化學結(jié)構(gòu)和構(gòu)造的規(guī)整性。從組成的 角度看應該為均聚物鏈，如果是共聚連就不夠規(guī)整，從幾何的角度看應是線性鏈，有支 化就不能算是規(guī)整。立構(gòu)規(guī)整性是指構(gòu)型的規(guī)整性。全同立構(gòu)與間同立構(gòu)的分子鏈具有 規(guī)整性。3. 冷等靜壓成型的特點 可以比較方便的提高成型壓力，因胚體各向受力均勻，密度高而均勻，燒成縮水小。所 以不易變形，模具制作方便，壽命長，成本低，可以少用或不用粘黏劑?？缮a(chǎn)形狀復 雜，大件，細長的型胚。成型質(zhì)量高。4. 碳纖維與石墨纖維的區(qū)別？二者之間的聯(lián)系 ？兩者沒有嚴格的分界線，區(qū)別僅在于碳化程度及石墨化程度的高低。碳含量在92%95%之間，模量在344GPA以下的為碳纖維，碳含量在99%

3、以上，模量在344GPA以上的為石 墨纖維。在 1300 左右熱解的為碳纖維，在 1900 以上熱解的為石墨纖維。特點：碳纖維有優(yōu)異的扛蠕變和耐疲勞性能，并有突出的熱穩(wěn)定性。不存在內(nèi)應力，不 需退火。缺點：抗氧化性較差。脆性，對應變敏感，耐沖擊性差。5. 天然橡膠的優(yōu)缺點各有哪些 ?優(yōu)點：具有良好的綜合性能，包括良好的彈性，較高的機械強度，耐屈撓，疲勞性能， 多次形變發(fā)熱低，良好氣密性，防水性和可恢復原有彈性。缺點：因含不飽和雙鍵，所 以化學性質(zhì)活潑，易進行加成、取代、氧化、交聯(lián)等反應，易老化，發(fā)生降解和交聯(lián)， 易老化。6. 硬度的特點，適用范圍 布氏：用較大直徑的壓頭和壓力，因而壓痕面積大，

4、能反應出較大范圍內(nèi)材料各組成成 份間的綜合平均性能，特別試用于像灰鑄鐵，軸承合金這樣具有粗大組成成份的材料硬 度維氏：精度比布氏高，低于 HB300 內(nèi)，硬度基本相等。采用金剛石壓頭，可不受被測材 料限制，可測任何材料，缺點是壓痕過小，肉眼難以分別，表面必須打光，且測定時間 長洛氏：以壓痕深度來測定，較快速。適用與薄層材料。7. 如何用反應燒結(jié)法制取 SiC？ 將碳化硅與碳粉的粉末混合物制成所需形狀，然后在高溫下與硅的蒸汽或硅的熔體作 用。碳與硅反應生成碳化硅，將原有的碳化硅顆粒融合起來。過剩的硅滲透到顆粒的每 一個隙縫，最后形成無孔隙的復合材料。8. 硫化的作用 橡膠與硫磺作用的過程叫硫化。

5、加入硫磺后，在臨近分子鏈的雙鏈間形成硫鏈，使材料 發(fā)生了交聯(lián)。交聯(lián)將聚異戊二烯分子鏈連在一起，提高了強度，同時控制了分子鏈間的 移滑，產(chǎn)生了巨大的彈性，同時降低了雙鍵的數(shù)量，提高了抗氧化性能。9. 高壓聚乙烯（低密度聚乙烯）和低壓聚乙烯（高密度聚乙烯）的區(qū)分（結(jié)構(gòu)、性能特點）高密度聚乙烯基本上為線形分子，結(jié)晶度高，熔點為 180 C；低密度聚乙烯的分子鏈有 較高的支化度，結(jié)晶度低，熔點只有110 C。低密度聚乙烯適用于薄膜，紙張的涂層，導線包覆等非結(jié)構(gòu)應用，高密度聚乙烯則應用于注射制品，容器，地下管線等。優(yōu)點： 價格低廉，優(yōu)異的耐腐蝕性，不懼怕任何酸、堿及有機溶劑。缺點：強度與耐熱性較低。10

6、. 熱塑性塑料與熱固性塑料的區(qū)別熱塑性塑料：由線形長鏈分子組成，加熱到某一溫度（或為玻璃化溫度或為熔點）時就 發(fā)生流動，可以反復加工成型。熱塑性塑料可以是結(jié)晶性的也可以是非結(jié)晶性的。熱固性塑料：加熱后即發(fā)生固化的材料（有些熱固性塑料在室溫就能與固化劑發(fā)生作用 而固化）固化后分子形成三維的交聯(lián)網(wǎng)絡，不能再次成型加工，無法回收利用。熱固性 塑料是非結(jié)晶的。填空題，名詞解釋（重點）1. 材料環(huán)：原材料制取t預加工t工程化t生產(chǎn)制品t服務器t丟棄回收fL2. 鋼鐵要從鐵鐵礦石中冶煉鋁通過電解鋁凡土得到3. 維修是服役期內(nèi)的補充制造過程4. 黑色金屬：鑄鐵、鋼與其它一些鐵合金；主要有色金屬包括鋁、銅、鎳

7、、鎂、鈦和 鋅5. 聚合物可以分成三類：熱塑性塑料、熱固性塑料、彈性體6. 周期變化的應力稱動態(tài)應力。一種為重復應力：應力從零變到某一值，再回到零； 一種是交變應力：應力從拉伸變?yōu)閴嚎s，再從壓縮變?yōu)槔臁?. 蠕變是材料在恒定應力下隨時間緩慢塑性變形的過程8. 熱導率是熱能在材料內(nèi)部流動能力的度量。9. 形成聚合物的聚合反應：連鎖聚合、逐步聚合。連鎖聚合中最主要的是加成聚合； 逐步聚合中最普遍的是縮聚聚合。10. ABS:丙烯腈、丁二烯與苯乙烯的三元聚合物。11. 氟塑料：聚烯烴上的氫原子部分地或全部為氟原子所取代就成為氟塑料。舉例：聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚氟乙烯12. 尼龍：學名是聚酰胺，

8、是具有酰胺基團（CONH）的聚合物的統(tǒng)稱。13. SBS線形或星形的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。14. 高性能類熱固性樹脂基可分三類：中溫型、高溫型、中溫高強型。中溫型的代表是酚醛。15. 樹脂基復合材料的加工：模面成型；模壓成型；真空成型；擠壓成型；纏繞成型；纖維編制16. 碳碳復合材料：基體是碳，用碳纖維增強的復合材料17. 熱沖擊：材料因溫度急劇變化而產(chǎn)生過大熱應力的現(xiàn)象。TS：抗熱沖擊指數(shù)18. 氧化鋁是在鋁磯土的加熱過程中制得的。AI2O3?3H2O（或AI2O3?H2O）+NaOHT （浸出/分解）NaAI（OH）4+赤泥t （晶種分解/蒸發(fā)、苛化）Al2（OH）3 t （煅

9、燒）AI2O3。19. 氮化硼的電子結(jié)構(gòu)與碳相似，晶體有兩種變體，一種類似于石墨（六方體），一種類似于金剛石（立方體）。立方氮化硼的密度和硬度高得多，用六方氮化硼在高溫高壓下制得。20. 陶瓷材料的三個主要增韌途徑：復合、預應力、相轉(zhuǎn)變法。21. 晶體的缺陷：點缺陷、線缺陷、面缺陷22. 不銹鋼是鐵、鉻與其他元素的合金。鉻含量大于10.5%;合金必須具有純性23. 鈦，“夢幻金屬” ；耐腐蝕性、高比強度、優(yōu)異的高溫性能。24. 鋁合金的三大優(yōu)點： 1.質(zhì)量輕，比強度高； 2.高的熱導率與電導率； 3.耐腐蝕性（可 與氧氣迅速生成保護膜） 4.良好的焊接性，高反射率，易加工成型。缺點：疲勞極 限

10、不高，會在低應力下疲勞破壞；硬度低，容易磨損；熔點低，不能在高溫下工作。附：其他名詞解釋1. 傳統(tǒng)材料：指那些成熟且工業(yè)中已批量生產(chǎn)并大量應用的材料。2. 先進材料：指那些已在發(fā)展，且具有優(yōu)異性能和應用前景的一類材料。3. 聚合物：一種或幾種簡單低分子化合物經(jīng)聚合而組成的分子量很大的化合物。10 復合材料：將不同性質(zhì)的材料組分分優(yōu)化組合而成的材料。11. 金屬基三大類：顆粒增強型、纖維增強型、板狀復合材料。12. HB 適用范圍：采用較大直徑的壓頭和壓力因而壓痕面積大，能反映出較大范圍內(nèi)材料各 組分組成的綜合平均性能，特別適用于像灰鑄鐵和軸承合金這樣具有較大組成像的材料硬 度。13. 維氏硬度

11、的特點和應用：由于采用的是金剛石材料，因此維氏硬度法測量范圍較寬，測 定精度較布氏高，缺點是壓痕過小，表面必須打光，測試時間較長。14. 肖氏硬度又叫回跳硬度， 其測定原理是指將一定量得具有金剛石圓頭或銅球的標準沖頭。 范圍：主要用于檢驗軋輥的質(zhì)量和一些大型工件如：機床，導軌。曲軸等的硬度。15. 努氏：在同樣壓力下壓痕比維氏小，適用于測定極薄層材料，絲帶等細長見件及硬而脆 的材料。16. 聚合物復合材料： 1.比強度和比模量高，比強度是抗拉強度與密度之比。2.抗疲勞性好。3.減振性能好。 4.高溫性能好。17. 冷等靜壓成型的特點：可以比較方便的提高成型壓力由于坯體各向壓力均勻，其密度高 而

12、且均勻，燒成收縮小，因而不易變形，燒制方便，壽命長。成本低，可以使用不同的粘接 劑，可以生產(chǎn)一般方法不能生產(chǎn)的形狀復雜，大件及細長的制品，而且成型量高。18. 金屬陶瓷制造原則：工藝過程 :1. 金屬對陶瓷的潤濕性要好。 2. 兩者相互無劇烈化學反應 3.兩者膨脹系數(shù)相差不能太大。19. 目前陶瓷材料的增韌主要通過三個途徑：1.復合 2.預應力法 3. 相轉(zhuǎn)變法晶向族： 原子排列相同但空間位向不同的所有晶向。 晶向指數(shù)中數(shù)字的絕對值相同的屬于同 一晶向族。20. 合金元素的主要作用：起潤滑作用，減少摩擦，提高被切削性增強，耐磨性，提高高溫 強度，除形成碳化鎢外，部分融入鋼中形成固溶體。21.

13、根據(jù)材料 的結(jié)構(gòu)和基本性質(zhì)， 可以將其分為四大類： 金屬、陶瓷、聚合物、 和復合材料。22. 材料科學分為：固體物理學、金屬學、高分子化學和高分子物理。23. 噴氣式發(fā)動機的材料是含鎳、鈷、鉻的超級合金。24. 鋼鐵從鐵礦石中冶煉鋁通過電解鋁凡土得到25. 單質(zhì)指純元素，目前已知的有 110 中 .26. 陶瓷的原材料是粉體。用礦物的粉體進行壓制、燒結(jié)就能夠得到陶瓷制品。27. 材料環(huán)：原材料制取，預加工，工程化，生產(chǎn)制品，服務期，回收28. 維修是服役期內(nèi)的補充制造過程29. 鋼鐵統(tǒng)稱黑色金屬，主要有色金屬有：鋁銅鎳鎂鈦鋅30. 聚合物三類：熱塑性塑料、熱固性塑料和彈性體。31 復合材料根據(jù)

14、基體分：聚合物基、陶瓷基、金屬基。32. 韌性：材料在塑性形變過程中吸收能量的能力。33. 沖擊強度的高低，取決于材料分散應力的能力。能夠及時分散應力的，吸收能量就多， 材料就韌；不能分散應力的，材料就脆。34. 重復應力：從 0 變得某一值，再回到 0.35. 交變應力：從拉伸為壓縮，再從壓縮變?yōu)槔臁?6. 蠕變：在恒定應力下隨時間緩慢塑性變形的過程37布氏硬度的最高測定范圍為：鋼球，HB459,碳化鎢球HB60038比熱容：是將單位質(zhì)量材料的溫度提高1K,所需的能量。39. 由于吸收能量，相鄰原子的間距變大，這是熱膨脹的根本原因。40. 由共價鍵或離子鍵構(gòu)成的材料線脹系數(shù)最小；金屬由金屬

15、鍵結(jié)合，線脹系數(shù)居中；聚合物大分子之間主要是范德華力，所以線脹系數(shù)最高。41. 熱導率：是熱能在材料內(nèi)部流動能力的度量。42. 電阻率是材料的固有性質(zhì)，只與材料的結(jié)構(gòu)有關(guān)，與材料的尺寸無關(guān)。43. 介電質(zhì)：凡是不傳導電流的物質(zhì)。功能：絕緣體；電容。44. 極化：如果將原子或分子置于電場中，就會發(fā)生電子云中心的位移，即電子的重新分布 的現(xiàn)象。45. 介電常數(shù)：表征電介質(zhì)貯存電能能力的大小。介電常數(shù)隨溫度的升高而升高。46. 電容材料需要高介電常數(shù)值，而絕緣材料需要低介電常數(shù)。47 電致伸縮：材料在電場中因極化而改變尺寸的現(xiàn)象。電致伸縮的逆現(xiàn)象為壓電現(xiàn)象，即介電體的尺寸受力變化時就會極化而產(chǎn)生一個

16、電壓或電場。.48 軟磁材料可以通過反復改變外磁場方向不斷被磁化與消磁，同時振幅減小。硬磁材料在 生產(chǎn)過程中便獲得了磁性。它們本質(zhì)上的特點是它們不能被消磁。33-.49.聚合物按來源有天然和合成；按聚合方式有加聚物和縮聚物。50 聚合反應可以在單體中進行，稱為本體聚合；可以在溶液中進行，稱為溶液聚合；也可 以在懸浮液或乳液中進行，稱為懸浮聚合或乳液聚合。51. 分子構(gòu)造指聚合物分子鏈的形狀及組合方式。聚合物不能以氣態(tài)存在。52. 熱塑性塑料在熱或溶液的作用下會成為粘稠的液體，降低溫度或脫去溶劑后就會變成固 體。而熱固性塑料會在熱的作用下固化，固化后不能再變成液體。53. 熱塑性塑料的分子是線性

17、鏈或支化鏈；熱固性塑料固化后網(wǎng)絡構(gòu)造54. 聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）聚酰胺（PA）55. 苯乙烯工業(yè)上通過乙苯脫氫制成，是最活躍的一種單體。苯乙烯幾乎可以與任何其他單 體共聚。56. 比較 5 種塑料力學性質(zhì)和結(jié)構(gòu)特性總結(jié)出：1 支化降低鏈的密度， 降低結(jié)晶度， 從而降低力學性能； 2.引入側(cè)鏈原子或基團提高強度與模量，影響程度依次是甲基、苯基、氯原基。57. 氟塑料：聚烯烴上的氫原子部分地或全部為氟原子所取代。聚四氟乙烯是化學穩(wěn)定性最 高的塑料， 有塑料王之稱。 但流動性極差， 不能進行熔體加工只能燒結(jié)成型， 這是主要缺點。58 .橡膠和硫磺作用的過程叫硫化。59.

18、44.復合材料以基體分類：金屬基復合材料（MMC）、陶瓷基復合材料（CMC）和聚合物基復合材料 （PMC）.60. 基體的作用：傳遞應力；保護纖維不受損傷；鈍化因纖維斷裂引起的裂縫。61. 混合物必須滿足的條件：1 .纖維與基體必須緊密結(jié)合；2.纖維必須是連續(xù)的或在長度方向上搭接的； 3.存在一個臨界纖維體積分數(shù)，高于此值方能發(fā)生纖維增強；4.存在一個臨界纖維長度，高于此值方能發(fā)生增強。62. 有兩類主要的聚合物基體：熱塑性的和熱固性的。硼纖維是用化學沉積法制造的。63. 高性能熱固性樹脂基分為三類：中溫型、高溫型、中溫高強型。中溫型的代表酚醛。環(huán) 氧樹脂是中溫高強度型的代表。64. 磨損的定

19、義是表面物質(zhì)的減少。溶膠失去流動性即稱為凝膠。 溶液-凝膠轉(zhuǎn)變是不可逆的，溶膠 -凝膠轉(zhuǎn)變是可逆的。65. 氮化物家族中最主要的成員是氮化硅，主要優(yōu)勢是耐高溫性能或抗熱沖擊性能。主要取 決于燒結(jié)助劑。66. 氮化硼電子結(jié)構(gòu)和碳似，兩種變體，一種似石墨（六方） ，一種似金剛石（立方） 。六方 氮化硼較軟，具有片成結(jié)構(gòu)?？梢詿釅撼尚?7. 基體是一種金屬或幾種金屬的混合物。纖維增強對提高應力-應變性能效果最好，但加工工藝最復雜，成本最高。延展性金屬可以大幅度提高陶瓷的韌性。68. 玻璃陶瓷：玻璃熔體如果緩慢冷卻，可以得到結(jié)晶產(chǎn)物。69.66.相是指物質(zhì)中物理性質(zhì)與化學性質(zhì)都相同的區(qū)域。70. Fr

20、enkel 缺陷是空穴與間隙缺陷的組合。 Schttky 缺陷是丟失了一對正、負粒子后留下的雙 空穴。71. 位錯可以分為邊緣位錯與螺旋位錯兩種。原子的擴散有兩種重要的機理：空穴擴散和間 隙擴散。72. 擴散活化能：一個擴散原子必須從鄰近原子中擠過，才能到達新的位置，這一過程是需 要能量的，即擴散活化能。73. 固溶體可以分為取代固溶體和間隙固溶體。74. Hume-Rothery 溶解度規(guī)則提供了生成取代固溶體的條件：1.溶劑和溶質(zhì)半徑相差不超過15%2.處于周期表的相近位置，不易生成化合物。3.如果半徑相差不超過 8%，再具有相同晶格，則可以以任何比例互溶。75. 銅-鎳體系是完全互溶體系

21、的經(jīng)典示例。76. 冷加工：是指在較低溫度下通過拉伸、擠壓等方式使金屬材料減少截面積并形成所需形 狀的加工過程。77-88. 體 ：鐵素體、奧氏體、滲碳體、馬氏體、珠光體、貝氏體、球狀體。78. 含碳量低于 0.8%的碳鋼稱為亞共析鋼、 含碳量高于 0.8%，低于 2.1%的碳鋼稱為過共析鋼79. 不銹鋼是鐵、鉻和其它元素的合金。鐵鉻合金必須具備兩個條件才能叫不銹鋼：鉻含量 必須超過 10.5%（質(zhì)量分數(shù)） ，合金必須具有鈍性。80. 鈦在地殼中的含量只有 1%81. 超導性：一些晶體冷卻到絕對零度就變成超導體，電阻為零82. ABS:丙烯晴具有較高的韌性和良好的加工流動性83. 擠出成型：凡

22、是有固定截面積的產(chǎn)品注射成型：熱塑性塑料壓制成型:熱固性塑料真空成型: 只適用于熱塑性塑料 壓延:效率最高84 增強纖維:硼纖維與碳化硅纖維（用化學沉積法制造）85. 熱沖擊指材料經(jīng)歷溫度突變86 .陶瓷的增韌的途徑:復合、預應力法、相轉(zhuǎn)變法。87. 脆性固體中影響裂痕增長的主要因素是微觀結(jié)構(gòu)與增韌體的幾何形狀。增韌體的形狀偏離球形越遠，增韌效果越好。盤狀粒子的效果優(yōu)于球形， 而棒狀又優(yōu)于盤狀粒子。 最高的增 韌效果來自連續(xù)纖維。 連續(xù)纖維的增韌主要源于裂縫尾部纖維的拔出， 而纖維的拔出又強烈 依賴于界面的滑動阻力與纖維的性質(zhì)，纖維與陶瓷基體的結(jié)合不宜過強，當然也不宜過弱， 纖維增強對提高應力

23、應變性能效果最好， 但加工工藝最復雜， 成本最高。 而最大的問題還是 纖維本身的熱穩(wěn)定性。 纖維還必須避免受到化學侵蝕或機械損傷， 必須有一定的表面處理以 有利于與基體的脫粘和拔出，為了滿足上述要求，就必須避免使用高溫。88. 晶體的缺陷:點缺陷、線缺陷、面缺陷89. 冷加工是指在較低溫度下通過拉伸、 擠壓等方式使金屬材料減少截面積并形成所需形狀 的加工過程90. 預制件:先將原材料制成一定規(guī)格，一定尺寸的預制件或零件，以供進一步加工使用。 零件可直接用于裝配，預制件可按需要進行切割后進一步加工。91. 熱塑性塑料:由線形長鏈分子組成，加熱到某一溫度（或為玻璃化溫度或為熔點）時就發(fā)生流動，可以

24、反復加工成型。熱塑性塑料可以是結(jié)晶性的也可以是非結(jié)晶性的。92. 熱固性塑料：加熱后即發(fā)生固化的材料（有些熱固性塑料在室溫就能與固化劑發(fā)生作用 而固化）固化后分子形成三維的交聯(lián)網(wǎng)絡，不能再次成型加工，無法回收利用。熱固性塑料 是非結(jié)晶的。93. 疲勞極限與疲勞強度的區(qū)別：疲勞極限：從某一應力開始，出現(xiàn)水平線，在該水平的應 力以下，無論應力變化多少周， 材料也不會破壞。 疲勞強度： 是維持某一周數(shù)而材料不破壞 的應力。比較：疲勞強度大于等于疲勞極限。94. 蠕變分為三個階段：減速段、勻速段和加速段。較高溫度下，粗晶粒材料的抗蠕變性優(yōu) 于細晶粒。低溫下，細的叫佳。95. 聚合反應分兩大類：連鎖聚合

25、、逐步聚合。96. 玻璃鋼：與玻璃纖維混合制成的復合材料。97. 玻璃纖維： 1.最普通的增強材料。 2.短纖維用于增強熱塑性塑料與整體模塑制品。3.纖維束用于纏繞加工或用于編制二維的玻璃布。 4. 無紡布氏中等長度纖維無規(guī)疊合而成的5.玻璃纖維與基體樹脂的親和性常用偶聯(lián)劑處理增強。98. 酚醛樹脂的功能：耐溫性強；具有良好的炭化強度；燃燒時很少發(fā)煙，很少釋放有害氣 體；與玻璃、尼龍、石墨、硅和石英都有很好的相容性。99. 樹脂基復合材料的加工：模面成型；模壓成型；真空成型；擠壓成型；纏繞成型；纖維 編制。100. 反應燒結(jié)法 -碳化硅的制?。悍椒?1.通過粒子間的化學反應，即化學融合。過程：將碳 化硅與碳的粉末混合物制成所需形狀， 然后在高溫下與硅的蒸汽或硅的熔體作用。 碳和硅反 應生成碳化硅， 將原有的碳化硅顆粒融合起來。 過剩的硅滲透到顆粒的每一個縫隙中， 最后 形成無孔