材料科學(xué)概論課后習(xí)題歸納及補(bǔ)充

1、一、填空題：1. 原子間的鍵合可分為 化學(xué)鍵 和物理鍵 兩大類(lèi)。其中化學(xué)鍵包括離子鍵、金屬鍵和共價(jià)鍵。2. 鐵碳合金可按含碳量來(lái)分類(lèi)，含碳量低于2.11%的為碳鋼（含碳量低于 0.0218& 的為工業(yè)純鐵） ，含碳量大于2.11%的為鑄鐵。3. 以 鋅 為唯一的或主要的合金元素的銅合金稱(chēng)為黃銅。4. 傳統(tǒng)上， 陶瓷的概念是指所有以黏土為主要原料與其他天然礦物質(zhì)原料經(jīng)過(guò) 粉碎加工 、 成 型、 煅燒 等過(guò)程而制成的各種制品。5. 按照陶瓷坯體結(jié)構(gòu)不同和坯體致密度不同，把陶瓷制品分為兩大類(lèi) 陶器 和 瓷器 。6. 陶瓷的 微觀(guān)結(jié)構(gòu) 是指晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型、 對(duì)稱(chēng)性、 晶格常數(shù)、 原子排列情況及晶

2、格缺陷等， 分 析京都可達(dá)數(shù)挨。7. 陶瓷的 顯微結(jié)構(gòu) 是指在光學(xué)顯微鏡（如金相顯微鏡、體式顯微鏡等）或是電子顯微鏡（SEM/TEM下觀(guān)察到的陶瓷內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)，也就是陶瓷的各種組成（晶相、玻璃相、氣相）的形狀、大小、種類(lèi)、數(shù)量、分布及晶界狀態(tài)、寬度等，觀(guān)察范圍為微米數(shù)量級(jí)。8. 高聚物的靜態(tài)粘彈性行為表現(xiàn)有蠕變 、 應(yīng)力松弛 。9. 聚合物在溶液中通常呈無(wú)規(guī)線(xiàn)團(tuán)構(gòu)象，在晶體中呈 鋸齒形 或 螺旋形 。10. 制作碳纖維的五個(gè)階段分別是拉絲 、 牽伸 、穩(wěn)定、 碳化 和石墨化。11. 復(fù)合材料通常有三種分類(lèi)法，分別是增強(qiáng)材料 、 基體材料 、 纖維材料 。12. 所謂納米材料，從狹義上說(shuō)，是有

3、關(guān)原子團(tuán)簇、納米顆粒、納米線(xiàn)、納米薄膜、納米碳管和納米固體材料的總稱(chēng)。 從廣義上說(shuō)， 納米材料是指晶粒或晶界等顯微構(gòu)造等達(dá)到 納米尺寸（<100nm） 的材料。13. 信息材料是指與信息技術(shù)相關(guān)，用于信息收集、 儲(chǔ)存 、 處理 、傳輸和顯示的各類(lèi)功能材料。補(bǔ)充 :1. 每個(gè)面心立方晶胞的原子數(shù)為 4 ，其配位數(shù)為12 。2. 刃型位錯(cuò) 的柏氏矢量與位錯(cuò)線(xiàn)互相垂直， 螺旋形位 錯(cuò)的柏氏矢量與位錯(cuò)相互平行3. 萊氏體是共晶轉(zhuǎn)變所形成的奧氏體和滲碳體組成的混合物。2. 陶瓷的顯微組織：晶相、玻璃相、氣相。3. 孿晶面：指鏡而對(duì)稱(chēng)的晶體相交的界，稱(chēng)為孿晶面。 5. 晶體的面缺陷：表面、晶界、亞晶

4、界、相界。 4. 單體：組成高分子化合物的簡(jiǎn)單低分子化合物。 5. 鏈節(jié)：構(gòu)成高聚物的重復(fù)結(jié)構(gòu)單元稱(chēng)為鏈節(jié)。 P146 縮聚反應(yīng)： 由一種單體或多種單體相互縮合成聚合物， 同時(shí)析出其他低分子化合物的反應(yīng)稱(chēng)為縮聚反應(yīng)。 復(fù)合材料： 由兩種或者兩種以上性能不同的材料組成一個(gè)整體，從而表現(xiàn)出某些優(yōu)于其中任何一種材料性能的材料。二、名稱(chēng)解釋?zhuān)? .加工硬化：金屬隨變形程度的增大，強(qiáng)度和硬度上升而塑性和韌性下降的現(xiàn)象。2 . 熱處理： p67 3. 白口鑄鐵： p81 4. 玻璃相： p127 5. 晶體相： p126 6. 氣相： p1287. 結(jié)構(gòu)陶瓷： p117 8. 功能陶瓷： p118 9.

5、球晶： p164 10. 取向：高分子鏈在特定的情況下，沿特定方向的擇優(yōu)平行排列，聚合物呈各向異性特征。11. 液晶態(tài)： p165 12. 復(fù)合材料： p175 13. 碳纖維： p181 14. 拉擠成型：在牽引設(shè)備下，將浸漬樹(shù)脂的連續(xù)顯微或其織物通過(guò)成型模加熱使樹(shù)脂固化、生產(chǎn)復(fù)合材料型材的工藝方法。15. 干法纏繞：是采用經(jīng)過(guò)預(yù)浸膠處理的預(yù)浸沙或帶在纏繞上，經(jīng)加熱軟化至粘液態(tài)后纏繞到芯模上。 16. 智能材料： p221 17. 超導(dǎo)現(xiàn)象： p228補(bǔ)充：1.塑性變形：材料在外力作用下產(chǎn)生去除外力后不能恢復(fù)原狀的永久性變形稱(chēng)為塑性變形。塑性變形具有不可逆性2. 斷裂韌度：是衡量材料在裂紋存

6、在的情況下抵抗斷裂的能力三、簡(jiǎn)答題1. 固態(tài)金屬具有什么特征？ P5 2. 簡(jiǎn)述含碳量對(duì)碳鋼力學(xué)性能的影響。 答： 鋼中含碳量增加，屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度升高，但塑性和沖擊性降低，當(dāng)碳量超過(guò)0.23% 時(shí)，鋼的焊接性能變壞，因此用于焊接的低合金結(jié)構(gòu)鋼，含碳量一般不超過(guò)0.20%。碳量高還會(huì)降低鋼的耐大氣腐蝕能力，在露天料場(chǎng)的高碳鋼就易銹蝕；此外，碳能增加鋼的冷脆性和時(shí)效敏感性。3. 鋼的普通熱處理工藝有哪些？分別有什么作用？ P76 4. 簡(jiǎn)述鋁及鋁合金的特點(diǎn)及應(yīng)用。P97 5. 特種陶瓷材料與傳統(tǒng)陶瓷材料的區(qū)別是什么？ P116 【網(wǎng)上答案: 在原料上，突破了傳統(tǒng)上的以主要原料的局限，特種陶瓷一般

7、以純度較高的氧化物、 氮化物、 碳化物、硼化物等為主要原料； 在制備上突破了傳統(tǒng)陶瓷以爐窯為主要燒結(jié)設(shè)備的限制， 廣泛采用真空燒結(jié)、保護(hù)氣氛燒結(jié)，采用熱壓、熱靜等手段；在性質(zhì)上，特種陶瓷有不同的性質(zhì)與功能】 6. 玻璃相的主要作用是什么 ?p127 氣相的形成原因是什么？ P128 7. 反應(yīng)燒結(jié)和熱壓燒結(jié)的主要優(yōu)缺點(diǎn)是什么？ P135 8. 簡(jiǎn)述陶瓷材料燒結(jié)前干燥的目的？ P132 8. 成型對(duì)坯料提出哪些方面的要求？燒結(jié)應(yīng)滿(mǎn)足哪些要求？ P1321339. 簡(jiǎn)述增強(qiáng)材料（增強(qiáng)體、功能體）在復(fù)合材料中所起的作用，并舉例說(shuō)明。填充：廉價(jià)、顆粒狀填料，降低成本。例：PVC中添加碳酸鈣粉末。增強(qiáng)：

8、纖維狀或片狀增強(qiáng)體，提高復(fù)合材料的力學(xué)性能和熱性能。效果取決于增強(qiáng)體本身的力學(xué)性能、 形態(tài)等。 賦予功能： 賦予復(fù)合材料特殊的物理、化學(xué)功能。作用取決于功能體的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu)。例： TiC 顆粒增強(qiáng)Si3N4 復(fù)合材料、碳化鎢/ 鈷復(fù)合材料，切割工具；碳 / 碳復(fù)合材料，導(dǎo)彈、宇航工業(yè)的防熱材料（抗燒蝕） ，端頭帽、鼻錐、噴管的喉襯。 （參考p177）10. 垂直于纖維擴(kuò)展的裂紋需要克服哪些斷裂？對(duì)于脆性纖維/ 脆性基體復(fù)合材料， 需要克服的斷裂功：纖維拔出和纖維斷裂（吸收能量） ；對(duì)于纖維與基體脫膠（纖維與基體的界面較弱時(shí) ; 消耗儲(chǔ)存的應(yīng)變能） 、應(yīng)力松弛（纖維斷裂時(shí)：消耗儲(chǔ)存的應(yīng)變能）

9、、纖維連橋（消耗纖維上的應(yīng)變能） ；對(duì)于脆性纖維/ 韌性基體復(fù)合材料，基體的塑性變形（粘結(jié)強(qiáng)度很高， 纖維無(wú)法拔出時(shí)：吸收能量）也會(huì)增加斷裂功。11. 復(fù)合材料的界面具有怎樣的特點(diǎn)？P1861網(wǎng)上答案：界面相的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)和物理性能與增強(qiáng)材料和基體的均不相同， 對(duì)復(fù)合材料的整體性能產(chǎn)生重大影響。 界面具有一定的厚度（約幾個(gè)納米到幾個(gè)微米） ，厚度不均勻。材料特性在界面是不連續(xù)的，這種不連續(xù)性可能是陡變的，也可能是漸變的。材料特性包括元素的濃度、原子的配位、晶體結(jié)構(gòu)、密度、彈性模量、熱膨脹系數(shù)等。 】12. 各舉三例說(shuō)明下列聚合物：（1） 天然無(wú)機(jī)高分子，天然有機(jī)高分子，生物高分子。（ 2）碳

10、鏈聚合物，雜鏈聚合物。（ 3 ）塑料，橡膠，化學(xué)纖維，功能高分子。答： （ 1 ）天然無(wú)機(jī)高分子：石棉、金剛石、云母；天然有機(jī)高分子：纖維素、土漆、天然橡膠；生物高分子：蛋白質(zhì)、核酸（ 2）碳鏈聚合物：聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯；雜鏈聚合物：聚甲醛、聚酰胺、聚酯（ 3）塑料：PE、 PP、 PVC、PG橡膠：丁苯橡膠、順丁橡膠、氯丁橡膠、丁基橡膠化學(xué)纖維：尼龍、聚酯、睛綸、丙綸；功能高分子：離子交換樹(shù)脂、光敏高分子、高分子催化劑13. 簡(jiǎn)述何謂高分子化合物，所謂高分子材料。 P14514. 與低分子化合物比較，簡(jiǎn)述高分子化合物的特征。答： 1. 相對(duì)分子量大，相對(duì)份子質(zhì)量往往存在分布。 2. 分

11、子間相互作用力大，分子鏈有柔順性。 3. 晶態(tài)有序性較差， 但非晶態(tài)都具有一定的有序性。 4. 高分子結(jié)構(gòu)復(fù)雜， 由一級(jí)、 二級(jí)、三級(jí)結(jié)構(gòu)組成。補(bǔ)充：1. 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料承受載荷的主體是增強(qiáng)纖維。 有關(guān)強(qiáng)化的幾個(gè)問(wèn)題： 增強(qiáng)纖維的強(qiáng)度和彈性模量應(yīng)比基體高。 基體與纖維之間要有一定黏結(jié)作用，且應(yīng)具有適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合強(qiáng)度，便于應(yīng)力的傳遞。纖維應(yīng)有合理的含量、尺寸和分布。纖維含量越高，抗拉強(qiáng)度、彈性模量越大； 纖維越細(xì)，缺陷越小，并且比表面積也越大，材料結(jié)合力越大，則材料強(qiáng)度越高；纖維的排布方向應(yīng)符合構(gòu)件的受力要求。 由于纖維縱向比橫向的抗拉強(qiáng)度高幾十倍， 應(yīng)盡量使纖維的 排列方向平行于應(yīng)力作用方向。

12、線(xiàn)膨脹系數(shù)匹配。 有良好的相容性 （高溫下基體與纖維之間不發(fā)生生化學(xué)反應(yīng)， 基體不腐蝕和損傷 纖維） 。2. 什么是復(fù)合材料？其應(yīng)具備哪些特征？ 復(fù)合材料 指利用先進(jìn)的材料制備技術(shù)將兩種（以上）性質(zhì)不同的材料優(yōu)化組合而成的新材料。 特征：是根據(jù)需要設(shè)計(jì)制造的人造材料。 必須由兩種及兩種以上不同組分與性能的材料組成， 而且各組分間有明顯界限。具有結(jié)構(gòu)可設(shè)計(jì)性。具有單一組分材料所不能達(dá)到的特殊、綜合性能。3. 什么是退火及正火？作用是什么？P76作用：降低硬度，提高塑性，調(diào)整組織，部分改善力學(xué)性能，使組織均勻化，消除部分內(nèi)應(yīng)力。 4. 復(fù)合材料的主要性能特點(diǎn)？比強(qiáng)度和比模量高，抗疲勞與斷裂安全性能

13、好，良好的減振性能，良好的高溫性能。 5. 陶瓷的制備過(guò)程？ P131 6. 提高陶瓷材料強(qiáng)度及減輕脆性的途徑？制造微晶、 高密度、 高純度的陶瓷，在陶瓷表面引入壓力，復(fù)合強(qiáng)化 7. 什么是冷加工？什么熱加工？答：低于再結(jié)晶溫度的加工稱(chēng)為冷加工；高于再結(jié)晶溫度的加工稱(chēng)為熱加工。 8. 金屬化合物的特點(diǎn)？ 1. 結(jié)構(gòu)與組元不同 2. 混合建 3. 化學(xué)分子式表示9. 柏氏矢量與位錯(cuò)線(xiàn)垂直是刃型位錯(cuò)。 柏氏矢量與位錯(cuò)線(xiàn)平行的是螺旋位錯(cuò)。 10. 金屬晶體的塑性變形實(shí)質(zhì)： 原子相對(duì)位移距離超過(guò)了晶格中原子間距， 使原子失去了回復(fù)到原始狀態(tài)的能力。 11. 含碳量高的用退火， 含碳量低的用正火。 12. 為什么要進(jìn)行熱處理： 許多零件需要具有高強(qiáng)度， 白面淬火處理達(dá)到這一要求。 13. 根據(jù)碳的斷口判斷顏色。 P81 13. 鋼為什么能夠進(jìn)行熱處理？鋼在加熱和冷卻過(guò)程中