工程材料復(fù)習(xí)題49單元

1、習(xí)題四 高分子材料一、名詞解釋塑料：塑料是在玻璃態(tài)下使用的高分子材料。增塑劑：用于提高樹(shù)脂的可塑性和柔軟性的物質(zhì)。穩(wěn)定劑：用于防止塑料老化，延長(zhǎng)其使用壽命的物質(zhì)。固化劑：用于使熱固性樹(shù)脂由線型結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)的物質(zhì)。潤(rùn)滑劑：用于防止塑料加工時(shí)粘在模具上，使制品光亮的物質(zhì)。熱固性塑料：是指在樹(shù)脂中加入固化劑壓制成型而形成的體型聚合物。熱塑性塑料：是指在樹(shù)脂中加入少量穩(wěn)定劑、潤(rùn)滑劑、增塑劑而形成的線型或支鏈型結(jié)構(gòu)的聚合物。通用塑料：是指產(chǎn)量大、用途廣、價(jià)格低廉的一類(lèi)塑料，主要包括聚烯烴類(lèi)塑料、酚酸塑料和氨基塑料。工程塑料：作為結(jié)構(gòu)材料在機(jī)械設(shè)備和工程結(jié)構(gòu)中使用的塑料。特種塑料：用千特定場(chǎng)合及具有

2、某些特殊性能的塑料。注射成型：利用專(zhuān)用設(shè)備，將粉狀或顆粒狀的塑料置于注射機(jī)的機(jī)筒內(nèi)加熱熔融，然后注射成型的方法。澆注成型：類(lèi)似于金屬的澆注成型，將液態(tài)樹(shù)脂澆入模具型腔中，在常壓或低壓下固化或冷卻凝固成型。擠壓成型：將原料放在加壓筒內(nèi)加熱軟化，利用加壓筒中螺旋桿的擠壓力，使塑料通過(guò)不同型孔或口模連續(xù)擠出成型的方法。聚酰胺：聚酰胺(PA)又稱(chēng)為尼龍或錦綸，是一種熱塑性材料，它的強(qiáng)度較高，耐磨及自潤(rùn)滑性好，廣泛用作機(jī)械、化工及電氣零件。聚甲醛：以線型結(jié)晶高聚物為基的塑料。聚砜：以透明微黃色的線型非晶態(tài)高聚物聚硯樹(shù)脂為基的塑料。ABS:以丙烯臘A、丁二烯B、苯乙烯S的三元共聚物ABS樹(shù)脂為基的塑料。酚

3、醛樹(shù)脂：由苯酚和甲酪在催化劑條件下縮聚，烴中和、水洗而制成的樹(shù)脂。橡膠：以高分子化合物為基礎(chǔ)的、具有顯著高彈性的材料。合成纖維：以石油、煤、天然氣為原料制成的、保待長(zhǎng)度比本身直徑大100倍的均勻條狀或絲狀的、具有一定柔韌性的高分子材料。膠粘劑：是指通過(guò)粘附作用，使同質(zhì)或異質(zhì)材料緊密地結(jié)合在一起，并在膠接面上具有一定強(qiáng)度的物質(zhì)。涂料：即油漆，是一種有機(jī)高分子膠體的混合溶液。二、填空題1.按應(yīng)用范圍分類(lèi)，可將塑料分為通用塑料、工程塑料、特種塑料。2工程高聚物按斷裂特性可分為五大類(lèi)型：硬而脆型如酚醛樹(shù)脂，硬而強(qiáng)型如硬質(zhì)聚氯乙烯，硬而韌型如聚酰胺，軟而韌型如橡膠制品，軟而弱型如聚合物軟凝膠3熱塑性工程

4、塑料主要包括聚酰胺(PA)、聚甲醛(POM)、聚硯(PSF)、聚碳酸醛(PC)、ABS塑料、聚四氟乙烯(PTFE)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)。熱固性工程塑料主要有酚醛塑料、環(huán)氧塑料(EP)。4.某廠使用庫(kù)存已兩年的尼龍繩吊具時(shí)，在承載能力遠(yuǎn)大于吊裝應(yīng)力時(shí)發(fā)生斷裂事故，其斷裂原因是老化。三、選擇題1.制作電源插座選用制作齒輪選用b,制作飛機(jī)窗玻璃選用c，制作化工管道選用a齒輪選用da.酚醛樹(shù)脂b.聚氯乙烯c.聚甲基丙烯酸甲醛d.尼龍2.橡膠是優(yōu)良的減震材料和摩阻材料，因?yàn)樗哂型怀龅腶。a.高彈性b.粘彈性c.塑料d.減摩性四、判斷題1.塑料之所以用于機(jī)械結(jié)構(gòu)是由于其強(qiáng)度和硬度比金屬高，特別

5、是比強(qiáng)度高。錯(cuò)2.聚酰胺是最早發(fā)現(xiàn)能夠承受載荷的熱固性塑料。錯(cuò)3.聚四氟乙烯由于具有優(yōu)異的耐化學(xué)腐蝕性，即使在高溫下及強(qiáng)堿、強(qiáng)氧化劑下也不受腐蝕，故有“塑料之王”之稱(chēng)。對(duì)4.聚甲基丙烯酸甲醛是塑料中最好的透明材料，但其透光率仍比普通玻璃差得多。錯(cuò)5.酚醛樹(shù)脂具有較高的強(qiáng)度和硬度、良好的絕緣性等性能，因此是用于電子、儀表工業(yè)中的最理想的熱塑性塑料。錯(cuò)五、綜合題1.何謂高聚物的老化？怎樣防止老化？高分子材料在長(zhǎng)期儲(chǔ)存和使用過(guò)程中，由于受氧、光、熱、機(jī)械力、水蒸氣及微生物等外因的作用，使性能逐漸退化，直至喪失使用價(jià)值的現(xiàn)象稱(chēng)為老化，其實(shí)質(zhì)是高分子材料發(fā)生了交聯(lián)或裂解反應(yīng)。防止老化的措施有改變高聚物結(jié)

6、構(gòu)、添加防老劑及表面處理。2.試述常用工程塑料的種類(lèi)、性能和應(yīng)用。常用工程塑料分為熱塑性塑料和熱固性塑料。常用熱塑性塑料包括：聚酰胺(PA),又稱(chēng)為尼龍或錦綸，強(qiáng)度較高，耐磨及自潤(rùn)滑性好，廣泛用作機(jī)械、化工及電氣零件；聚甲酸(POM),具有優(yōu)良的綜合性能，廣泛用于汽車(chē)、機(jī)床、化工、電氣儀表、農(nóng)機(jī)等行業(yè)；聚砜(PSF),熱穩(wěn)定性高是其最突出的特點(diǎn)，使用溫度為150-174,用于機(jī)械設(shè)備等行業(yè)；聚碳酸酯(PC),具有優(yōu)良的力學(xué)性能，透明無(wú)毒，應(yīng)用廣泛；ABS塑料，堅(jiān)韌、質(zhì)硬、剛性，應(yīng)用廣泛；聚四氟乙烯(PTFE、特氟?。追Q(chēng)“塑料王"'具有極優(yōu)越的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性以及優(yōu)越的

7、電性能，幾乎不受任何化學(xué)藥品的腐蝕，摩擦因數(shù)極低，缺點(diǎn)是強(qiáng)度低、加工性差，主要用作減摩密封件、化工耐蝕件以及高頻或潮濕條件下的絕緣材料；聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA、有機(jī)玻璃），它是目前最好的透明材料，透光率達(dá)到92%以上，比普通玻璃好。常用熱固性塑料包括：酚醛塑料，以酚醛樹(shù)脂為基，加入填料及其他添加劑制成，廣泛用于制作各種電信器材和電木制品（如插座、開(kāi)關(guān)等）、耐熱絕緣部件及各種結(jié)構(gòu)件；環(huán)氧塑料(EP),它是以環(huán)氧樹(shù)脂為基，加入各種添加劑經(jīng)固化處理形成的熱固性塑料。3.用全塑料制造的零件有何優(yōu)缺點(diǎn)？因?yàn)樗芰系纳嵝圆?、彈性大，易老化，加工整件塑料制品時(shí)容易引起工件變形、表面粗糙，有時(shí)可能出現(xiàn)開(kāi)裂

8、、分層，甚至崩落或伴隨發(fā)熱等。4.與金屬相比，在設(shè)計(jì)塑料零件時(shí)，舉出四種受限制的因素。剛性差、強(qiáng)度低、耐熱性差、膨脹系數(shù)大、有老化現(xiàn)象等。5.橡膠為什么可以用作減振制品？橡膠在較小的外力作用下即產(chǎn)生較大的變形，且當(dāng)外力去掉后又能很快恢復(fù)到近似原來(lái)的狀態(tài)，其宏觀彈性變形可達(dá)100%-1000%。同時(shí)，橡膠具有優(yōu)良的伸縮性和可貴的積儲(chǔ)能量的能力，因此有良好的減振性和耐磨性、絕緣性、隔聲性和阻尼性，所以可以用作減振制品。6.用塑料制造軸承，應(yīng)選用什么材料？選用依據(jù)是什么？尼龍，因?yàn)槟猃埦哂休^高的強(qiáng)度和沖擊韌性、良好的耐磨性和耐熱性，另外還有較高的絕緣性和化學(xué)穩(wěn)定性，以及易成型、機(jī)械加工性好等優(yōu)點(diǎn)。7

9、.簡(jiǎn)述常用合成纖維及膠粘劑的種類(lèi)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用。合成纖維的種類(lèi)包括：滌綸，又叫的確良，是很好的衣料纖維；尼龍，又叫錦綸；腈綸，有人造羊毛之稱(chēng)；維綸，原料易得，成本低；丙綸，其纖維以輕、牢、耐磨著稱(chēng)；氯綸，難燃、保暖、耐曬、耐磨，彈性好，但熱收縮大，限制了它的應(yīng)用。膠粘劑的種類(lèi)包括：環(huán)氧膠粘劑，其基料主要使用環(huán)氧樹(shù)脂；改性酚醛膠粘劑，常加入其他樹(shù)脂改性后使用；聚氨酯膠粘劑，通常作非結(jié)構(gòu)膠使用；-氝基丙烯酸酯膠，又稱(chēng)為瞬干膠：厭氧膠；無(wú)機(jī)膠粘劑，在高溫條件下使用。習(xí)題五 陶瓷材料一、名詞解釋陶瓷：是指除了金屬和高聚物以外的無(wú)機(jī)非金屬材料，它是以天然硅酸鹽（粘土、長(zhǎng)石、石英等）或人工合成化合物（氮

10、化物、氧化物、碳化物、硅化物、硼化物、瓶化物等）為原料，烴過(guò)粉碎、配制、成型和高溫?zé)Y(jié)而成的無(wú)機(jī)非金屬材料。金屬陶瓷：是指以金屬氧化物或金屬碳化物為主要成分，再加入適量的金屬粉末，通過(guò)粉末冶金方法制成，具有金屬某些性質(zhì)的陶瓷。特種陶瓷：用于特定場(chǎng)合及具有某些特殊性能的陶瓷，包括氧化鋁陶瓷、氧化鈷陶瓷、氧化鎂陶瓷、氧化鈹陶瓷、氧化釷陶瓷。剛玉陶瓷：以Al2O3為主要原料，以剛玉-Al2O3為主要礦物質(zhì)的陶瓷。氮化硅陶瓷：以氮化硅Si3N4凡為主要成分的陶瓷。硬質(zhì)合金：是金屬陶瓷的一種，是指以金屬氧化物或碳化物為基體，再加入適量金屬粉末作粘結(jié)劑而制成的具有金屬性質(zhì)的粉末冶金材料。二、填空題1按原料

11、來(lái)源不同，可將陶瓷分為普通陶瓷和特種陶瓷，按用途可分為日用陶瓷和工業(yè)陶瓷，按性能可分為高強(qiáng)度陶瓷、高溫陶瓷和耐酸陶瓷。2陶瓷的生產(chǎn)過(guò)程一般都要烴過(guò)胚料制備、成型與燒結(jié)三個(gè)階段。3傳統(tǒng)陶瓷的基本原料是粘土、長(zhǎng)石和石英。4可制備高溫陶瓷的化合物是氧化物、碳化物、氮化物和硼化物，它們的鍵主要共價(jià)鍵和離子鍵。5.YT30是鎢鈷鈦類(lèi)硬質(zhì)合金其成分由66%碳化鎢、30%碳化鈦和4%鈷組成，可用于制作切削刀具、量具、耐磨零件。三、選擇題1.A12O3陶瓷可用作e,SiC陶瓷可用作a、d,Si3N4陶瓷可用作c。a.砂輪b.葉片c.刀具d.磨料e.坩堝2.傳統(tǒng)陶瓷包括f，而特種陶瓷主要有b、c、d、e、g。a

12、.水泥b.氧化鋁c.碳化硅d.氮化硼e.耐火材料f.日用陶瓷g.氮化硅h.玻璃3.熱電偶套管用c合適，驗(yàn)電筆手柄用a合適，汽輪機(jī)葉片用b合適。a.聚氯乙烯b.20Cr13c.高溫陶瓷d.錳黃銅四、判斷題1.陶瓷材料的強(qiáng)度都很高。對(duì)2.立方氮化硼（BN)的硬度與金剛石相近，是金剛石很好的代用品。錯(cuò)3.陶瓷材料可以作為高溫材料，也可以作為耐磨材料使用。對(duì)4.陶瓷材料可以作為刃具材料，也可以作為保溫材料使用。對(duì)五、綜合題1.何為傳統(tǒng)陶瓷？何為特種陶瓷？?jī)烧咴诔煞稚嫌泻萎愅?？傳統(tǒng)陶瓷是指用粘土(A12O3·2SiO2·2H2O)、長(zhǎng)石(K2O·Al2O3·6Si

13、O2,Na2O·Al2O3·6SiO2)和石英(SiO2)為原料，烴成型、燒結(jié)而成的陶瓷。其組織中主晶相為莫來(lái)石(3Al2O3·2SiO2),占25%-3O%,玻璃相占35%-6O%,氣相占1%-3%。特種陶瓷是采用純度高的人工合成物(Al2O3、SiC、ZrO2、Si3N4、BN),烴配料、成型、燒結(jié)而制得的，純凈度高。2.陶瓷材料的顯微組織中通常有哪三種相？它們對(duì)材料的性能有何影響？晶相、玻璃相和氣相（氣孔）。晶相是陶瓷材料中主要的組成相，決定陶瓷材料物理和化學(xué)性質(zhì)。玻璃相的作用是充填晶粒間隙、粘接晶粒、提高材料致密度、降低燒結(jié)溫度和抑制晶粒長(zhǎng)大。氣相是在材料

14、加工制備過(guò)程中形成并保留下來(lái)的。3.簡(jiǎn)述陶瓷材料的種類(lèi)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用(1)普通陶瓷普通陶瓷的加工成型性好，成本低，產(chǎn)量大，除了日用陶瓷、瓷器外，大量用于電器、化工、建筑、紡織等工業(yè)部門(mén)。(2)特種陶瓷氧化鋁陶瓷的耐高溫性能好，可使用到1950°C,具有良好的電絕緣性及耐磨性。微晶剛玉的硬度極高（僅次于金剛石）；部分穩(wěn)定氧化鉛的熱導(dǎo)率低，絕熱性好，熱膨脹系數(shù)大，接近于發(fā)動(dòng)機(jī)中使用的金屬，彎曲強(qiáng)度與斷裂韌性高，除了在常溫下使用外，已成為絕熱柴油機(jī)的主要候選材料，如發(fā)動(dòng)機(jī)氣缸內(nèi)襯、推桿、活塞帽、閥座、凸輪、軸承等；氧化鎂鈣陶瓷通常是用熱白云石礦石除去CO2制成的；氧化破陶瓷除了具有一般陶

15、瓷的性能特點(diǎn)外，最大的特點(diǎn)是導(dǎo)熱性好；氧化針鈾陶瓷是一類(lèi)具有放射性的陶瓷。氮化硼陶瓷的主晶相是BN,屬于共價(jià)鍵晶體，其晶體結(jié)構(gòu)與石墨相仿，為六方晶格，故有白石墨之稱(chēng)，此類(lèi)陶瓷具有良好的導(dǎo)熱性和耐熱性，熱膨脹系數(shù)小，絕緣性好，化學(xué)穩(wěn)定性高，有自潤(rùn)性。碳化硅陶瓷用于制造火箭噴嘴、澆注金屬的喉管、熱電偶套管、爐管、燃?xì)廨啓C(jī)葉片及軸承、泵的密封圈、拉絲成形模具等。碳化物陶瓷的硬度極高，抗磨粒磨損能力很強(qiáng)，熔點(diǎn)高達(dá)2450°C左右，但在高溫下會(huì)氧化，其使用溫度限定在900°C以下，主要用途是制作磨料。其他碳化物陶瓷如碳化鈰、碳化鉬、碳化錠、碳化鈷等的熔點(diǎn)和硬度都很高，通常用作高溫材料

16、。最常見(jiàn)的硼化物陶瓷包括硼化銘、銅化鋁、銅化鈦、銅化鈷等，其特點(diǎn)是硬度高、耐蝕性好。4.簡(jiǎn)述硬質(zhì)合金的種類(lèi)、性能特點(diǎn)及應(yīng)用。硬質(zhì)合金（金屬陶瓷）的硬度高、耐磨性好、熱硬性、壓縮強(qiáng)度及彈性模量高，此外，硬質(zhì)合金還有良好的耐蝕性和抗氧化性，熱膨脹系數(shù)比鋼低。彎曲強(qiáng)度低、脆性大、導(dǎo)熱性差是硬質(zhì)合金的主要缺點(diǎn)。鎢鈷類(lèi)硬質(zhì)合金由碳化鎢和鈷組成；鎢鈷鈦類(lèi)硬質(zhì)合金由碳化鎢、碳化鈦和鈷組成；通用硬質(zhì)合金是在成分中添加TaC或NbC來(lái)取代部分TiC。硬質(zhì)合金有著廣泛的應(yīng)用，可作切削刀具、冷作模具、量具、耐磨零件等。5.鋼結(jié)硬質(zhì)合金的成分、性能及應(yīng)用特點(diǎn)是什么？鋼結(jié)硬質(zhì)合金是以一種或幾種碳化物(WC、TiC)作為

17、硬化相，以合金鋼粉末作為粘結(jié)劑，烴配料、壓型、燒結(jié)而成。它具有與鋼一樣的可加工能力，可以鍛造、焊接和熱處理，用作刃具、模具及耐磨零件。脆性大、韌性低、難以加工成型是制約工程結(jié)構(gòu)陶瓷發(fā)展及應(yīng)用的主要原因。習(xí)題六 復(fù)合材料、名詞解釋復(fù)合材料：由兩種或兩種以上化學(xué)性質(zhì)或組織結(jié)構(gòu)不同的材料通過(guò)不同的工藝方法人工合成的多相材料。纖維復(fù)合材料：是指以各種金屬和非金屬作為基體，以各種纖維作為增強(qiáng)材料的復(fù)合材料。斷裂安全性：是指纖維復(fù)合材料構(gòu)件由于超載或其他原因使少數(shù)纖維斷裂時(shí)，載荷會(huì)重新分配到其他未破斷的纖維上，因而構(gòu)件不致在短期內(nèi)突然斷裂的能力。比剛度：材料的剛度除以密度，又叫比模量。比強(qiáng)度：材料的強(qiáng)度除

18、以密度。偶聯(lián)劑：是指能夠在特定條件下產(chǎn)生活性基團(tuán)，并與粘接界面兩側(cè)的粘接物發(fā)生化學(xué)結(jié)合，從而增加界面結(jié)合強(qiáng)度的一類(lèi)化合物。玻璃鋼：又名玻璃纖維增強(qiáng)塑料，是指一種以合成樹(shù)脂為粘結(jié)劑、玻璃纖維為增強(qiáng)材料的復(fù)合材料，由于它的強(qiáng)度可與普通鋼材媲美，故稱(chēng)為玻璃鋼。二、填空題1. 木材是由木纖維和膠粘劑組成的，灰鑄鐵是由石墨和基體組成的。2. 在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中，性能比較好的纖維主要是玻璃纖維、碳纖維、繃?yán)w維、碳化硅纖維、Kevlar、有機(jī)纖維。3. 在纖維復(fù)合材料中，碳纖維長(zhǎng)度應(yīng)該長(zhǎng)，碳纖維直徑應(yīng)該細(xì)。4. 玻璃鋼是玻璃纖維和樹(shù)脂的復(fù)合材料。三、選擇題1. 細(xì)粒復(fù)合材料中細(xì)粒相的直徑 b 時(shí)增強(qiáng)效果最

19、好。a. 小于 0. 01µm b. 為 0. 01 -0. 10µm c. 大于0. 10µm2. 設(shè)計(jì)纖維復(fù)合材料時(shí)，對(duì)千韌性較低的基體，碳纖維的膨脹系數(shù)可 a ，對(duì)于塑性較好的基體，碳纖維的膨脹系數(shù)可 c 。a. 略低b. 相差很大c. 略高d. 相同3. 車(chē)輛車(chē)身可用 a 制造，火箭機(jī)架可用 b 制造，直升機(jī)螺旋槳葉可用 c 制造。a. 碳纖維樹(shù)脂復(fù)合材料b. 熱固性玻璃鋼c. 硼纖維樹(shù)脂復(fù)合材料四、判斷題1. 金屬、陶瓷、聚合物可以相互任意地組成復(fù)合材料，它們都可以作為基本相，也都可以作為增強(qiáng)相。對(duì)2. 纖維與基體之間的結(jié)合強(qiáng)度越高越好。 對(duì)3. 為了使

20、復(fù)合材料獲得高的強(qiáng)度，其纖維的彈性模量必須很高。 對(duì)4. 纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中的纖維直徑越小，纖維增強(qiáng)的效果越好。 對(duì)5. 玻璃鋼是由玻璃和鋼組成的復(fù)合材料。 錯(cuò)五、綜合題1.復(fù)合材料的分類(lèi)有哪些？按基體材料可分為非金屬基復(fù)合材料和金屬基復(fù)合材料 ；按增強(qiáng)材料可分為纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、粒子增強(qiáng)復(fù)合材料和疊層復(fù)合材料。2.粒子增強(qiáng)、纖維增強(qiáng)的機(jī)制是什么？粒子增強(qiáng)復(fù)合材料按照顆粒尺寸大小和數(shù)量多少可分為彌散強(qiáng)化復(fù)合材料和顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料。彌散強(qiáng)化復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制是使粒子高度彌散地分布在基體中，以便阻礙導(dǎo)致塑性變形的位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)（金屬基體）和分子鏈運(yùn)動(dòng)（聚合物基體）；顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料的增強(qiáng)機(jī)制是用金屬或高

21、分子聚合物作為粘結(jié)劑， 把具有耐熱性好、 硬度高但不耐沖擊的金屬氧化物、 碳化物、 氮化物粘接在一起而形成的材料。 在纖維增強(qiáng)復(fù)合材料中，纖維是材料的主要承載組分， 其增強(qiáng)效果主要取決于纖維的特征、 纖維與基體間的結(jié)合強(qiáng)度、 纖維的體積分?jǐn)?shù)及尺寸和分布。3.影響復(fù)合材料廣泛應(yīng)用的因素是什么？通過(guò)什么途徑來(lái)進(jìn)一步提高其性能并擴(kuò)大其 使用范圍？復(fù)合材料的生產(chǎn)成本高， 纖維與基體的潤(rùn)濕問(wèn)題、 纖維復(fù)合材料性能具有方向性的問(wèn)題影響了它的廣泛應(yīng)用。 采用納米技術(shù)可進(jìn)一步提高其性能，擴(kuò)大使用范圍。4.常用增強(qiáng)纖維有哪些？它們各自的性能特點(diǎn)是什么？玻璃纖維：用量最大、 價(jià)格最便宜；碳纖維：化學(xué)性能與碳相似；

22、銅纖維：耐高溫，強(qiáng)度及彈性模量高；碳化硅纖維：高熔點(diǎn)、 高硬度； Kevlar 有機(jī)纖維：用作高溫、高強(qiáng)復(fù)合材料。習(xí)題七 其他工程材料一、 名詞解釋功能材料：是指具有特殊的電、 磁、 光、 熱、 聲、 力、 化學(xué)性能和生物性能及其轉(zhuǎn)化的功能， 用以實(shí)現(xiàn)對(duì)信息和能量的感受、計(jì)測(cè)、 顯示控制和以轉(zhuǎn)化為主要目的的非結(jié)構(gòu)性高新材料。超導(dǎo)體：是指具有超導(dǎo)電現(xiàn)象的物體。超彈性：在應(yīng)力作用下， 合金應(yīng)變很大， 出現(xiàn)應(yīng)力應(yīng)變平臺(tái)， 這部分應(yīng)變是通過(guò)相變得到的， 在應(yīng)力撤去之后合金形狀恢復(fù)， 這種性能稱(chēng)為超彈性。形狀記憶效應(yīng)：材料在高溫下形成一定形狀后， 冷卻到低溫進(jìn)行塑性變形成為另外一種 形狀， 然后經(jīng)加熱后

23、通過(guò)馬氏體逆相變， 即可恢復(fù)到高溫時(shí)的形狀， 這種效應(yīng)即為形狀記憶 效應(yīng)。超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度：是指電阻突變?yōu)榱愕臏囟?。納米材料：是指晶粒尺寸在100nm以下的材料。小尺寸效應(yīng)：隨著顆粒尺寸的植變， 在一定條件下會(huì)引起顆粒的質(zhì)變，由顆粒尺寸變小所引起的宏觀物理性質(zhì)的變化稱(chēng)為小尺寸效應(yīng)。生物材料：是指用來(lái)達(dá)到特定的生物或生理功能的材料。二、填空題1. 彈性合金可分為恒彈性合金和高彈性合金兩大類(lèi)。2. 常用的膨脹材料有低膨脹材料、 定膨脹材料、 高膨脹材料三種類(lèi)型。3. 電阻材料按特性與用途可分為精密電阻材料、 膜電阻材料和熱電阻材料。4. 超導(dǎo)體在臨界溫度TC以上具有完全的導(dǎo)電性和完全的抗磁性。5. 形

24、狀記憶合金利用材料的塑性變形和馬氏體相變的特性來(lái)實(shí)現(xiàn)形狀恢復(fù)。三、選擇題1. 高彈性合金具有 b 。a. 高的彈性極限和高的彈性模量 b. 高的彈性極限和低的彈性模量c. 低的彈性極限和高的彈性模量 d. 低的彈性極限和低的彈性模量2. 電阻材料的電阻溫度系數(shù) b 。a. 越大越好b. 越小越好c. 大小沒(méi)有要求3. 形狀記憶合金構(gòu)件在 a 態(tài)進(jìn)行塑性變形， 后，恢復(fù)原來(lái)的形狀。a. 馬氏體，加熱轉(zhuǎn)變成母相b. 母相，冷卻轉(zhuǎn)變成馬氏體c. 馬氏體，停留若干天 d. 母相，加熱轉(zhuǎn)變新的母相4. 熱雙金屬片的主動(dòng)層和被動(dòng)層分別是 d 。a. 定膨脹合金和高膨脹合金b. 高膨脹合金和定膨脹合金c.

25、定膨脹合金和低膨脹合金d. 高膨脹合金和低膨脹合金四、判斷題1. 儲(chǔ)氫合金是合金固溶氫氣形成含氫的固溶體，在一定條件下，該合金分解釋放氫氣。 對(duì)2. 膨脹系數(shù)較大的材料稱(chēng)為膨脹材料。 對(duì)3. 永磁材料被外磁場(chǎng)磁化后，去掉外磁場(chǎng)仍然保持有較強(qiáng)的剩磁。 對(duì)4. 高聚物是由許多長(zhǎng)的分子鏈組成的，所以高聚物都是彈性材料。 錯(cuò)5. “惰性氣體冷凝法”主要是指將預(yù)先制備的孤立納米顆粒凝固成塊體材料的方法。 錯(cuò)五、綜合題1. 高彈性合金具有哪些特性？分為哪幾類(lèi)？高彈性合金具有高的彈性極限、低的彈性模量、高的彈性極限與彈性模量比值、高的疲勞極限。高彈性合金可分為鋼基、銅合金基、銀基和鈷基合金。2. 定膨脹合金

26、的特點(diǎn)是什么？并說(shuō)出它的主要用途。特點(diǎn)：-70500內(nèi)膨脹系數(shù)低或中等，且基本穩(wěn)定。用途：電子管、晶體管和集成電路中的引線材料、結(jié)構(gòu)材料，小型電子裝置與器械的微型電池殼，半導(dǎo)體元器件支待電極。3. 什么是電阻材料？它有哪些特性？電阻材料是指利用物質(zhì)固有的電阻特性來(lái)制造不同功能元件的材料，主要用作電阻元件、敏感元件和發(fā)熱元件。4. 什么是超導(dǎo)體、超導(dǎo)體的臨界溫度？并說(shuō)明超導(dǎo)體的主要用途。超導(dǎo)體是指具有超導(dǎo)電現(xiàn)象的物體。超導(dǎo)體的臨界溫度是指電阻突變?yōu)榱愕臏囟?。超?dǎo)體用作超導(dǎo)電纜、超導(dǎo)變壓器等，還用于磁流體發(fā)電、磁懸浮列車(chē)、核磁共振裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)等裝置中。5. 形狀記憶合金和形狀記憶高聚物在形狀記憶機(jī)

27、理方面有何不同？形狀記憶合金是指在高溫下將合金形成一定形狀后，冷卻到低溫進(jìn)行塑性變形成為另外一種形狀，然后經(jīng)加熱后通過(guò)馬氏體逆相變，即可恢復(fù)到高溫時(shí)的形狀的合金。形狀記憶高聚物為熱收縮材料，沒(méi)有相變發(fā)生。6. 納米材料具有什么樣的性能特點(diǎn)？表面效應(yīng)、小尺寸效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)、納米固體材料的力學(xué)性能、特殊的光學(xué)性質(zhì)、特殊的磁性、特殊的熱學(xué)性質(zhì)。7. 未來(lái)材料科學(xué)研究具有哪些特點(diǎn)？材料科學(xué)的發(fā)展方向是什么？在材料的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，將從顯微構(gòu)造層次向分子、原子及電子層次發(fā)展。將有機(jī)、無(wú)機(jī)和金屬三大類(lèi)材料在原子、分子水平上混合成所謂雜化”材料，以探索合成材料的新途徑；運(yùn)用新技術(shù)、新思維開(kāi)發(fā)新材料，進(jìn)

28、行半導(dǎo)體超晶格材料的設(shè)計(jì)；選定目標(biāo)，組織多學(xué)科力量聯(lián)合設(shè)計(jì)某種新材料。習(xí)題八 機(jī)械零件的失效與強(qiáng)化一、 名詞解釋失效：零件在使用過(guò)程中由于某種原因而喪失原設(shè)計(jì)功能的現(xiàn)象。蠕變：在應(yīng)力不變的情況下， 變形量隨時(shí)間的延長(zhǎng)而增加的現(xiàn)象。疲勞：在變動(dòng)應(yīng)力作用下， 零件所承受的應(yīng)力雖然低于其屈服強(qiáng)度， 但經(jīng)過(guò)較長(zhǎng)時(shí)間的工作會(huì)產(chǎn)生裂紋或突然斷裂， 這種現(xiàn)象稱(chēng)為疲勞。強(qiáng)化：使材料具有更高的強(qiáng)度的方法。強(qiáng)韌化：使材料具有更高強(qiáng)度的同時(shí)具有足夠韌性的方法。二、 填空題1. 失效分析的任務(wù)是找出失效的主要原因，并據(jù)此制訂改進(jìn)措施。2. 過(guò)量變形失效包括過(guò)量彈性變形失效、過(guò)量塑性變形失效、蠕變變形失效。3. 斷裂失

29、效包括韌性斷裂失效、低溫脆性斷裂失效、疲勞斷裂失效、蠕變斷裂失效、環(huán)境破斷失效。4. 表面損傷失效主要包括磨損失效、腐蝕失效、表面疲勞失效。5. 失效分析的一般程序是調(diào)查研究；殘骸收集和分析；試驗(yàn)分析研究；、綜合分析、作出結(jié)論、寫(xiě)出報(bào)告。6. 失效分析過(guò)程中的試驗(yàn)分析包括無(wú)損檢測(cè)、斷口分析、化學(xué)成分分析、金相分析、力學(xué)性能分析及其他試驗(yàn)方法等。7. 失效分析報(bào)告一般包括以下內(nèi)容：題目、任務(wù)來(lái)源、分析的目的和要求、試驗(yàn)過(guò)程及結(jié)果、分析結(jié)論、補(bǔ)救和預(yù)防措施或建議。8. 工程材料的強(qiáng)化方法有固溶強(qiáng)化、冷變形強(qiáng)化（加工硬化）、細(xì)晶強(qiáng)化（晶界強(qiáng)化）、第二相強(qiáng)化、相變強(qiáng)化、纖維增強(qiáng)復(fù)合強(qiáng)化。9. 工程材料

30、的強(qiáng)韌化方法有細(xì)化晶粒、調(diào)整化學(xué)成分、形變熱處理、低碳馬氏體強(qiáng)韌化、下貝氏體強(qiáng)韌化、表面強(qiáng)化三、判斷題1. 只要是形成固溶體， 其強(qiáng)度就比溶劑金屬的強(qiáng)度高。 對(duì)2. 冷變形能使金屬的屈服強(qiáng)度提高， 而且形變量越大屈服強(qiáng)度越高。所以， 利用形變進(jìn)行強(qiáng)化時(shí)， 形變量越大越好。 錯(cuò)3. 細(xì)化晶粒不僅能使材料的強(qiáng)度提高 ， 同時(shí)也能提高材料的塑性和韌性。 對(duì)4. 各種成分的鋼都可利用亞溫淬火的方法進(jìn)行強(qiáng)韌化。 錯(cuò)5. 最危險(xiǎn)的、會(huì)帶來(lái)災(zāi)難性后果的失效形式是低應(yīng)力脆斷、疲勞斷裂和應(yīng)力腐蝕開(kāi)裂， 因?yàn)樵谶@些斷裂之前沒(méi)有明顯的征兆，很 難預(yù)防。 對(duì)6. 零件的失效原因可以從設(shè)計(jì)、材料、加工和安裝使用這四個(gè)方

31、面去找。 對(duì)四、綜合題1. 形變熱處理的強(qiáng)韌化原因是什么？奧氏體形變使位錯(cuò)密度增加，一方面由于動(dòng)態(tài)回復(fù)形成穩(wěn)定的亞結(jié)構(gòu)，淬火后得到細(xì)小的馬氏體，板條馬氏體數(shù)量增加，板條內(nèi)位錯(cuò)密度升高，使馬氏體強(qiáng)化；另一方面為碳化物彌散析出提供條件，獲得彌散強(qiáng)化效果。2. 說(shuō)明第二相的形狀、大小及分布對(duì)其強(qiáng)化效果的影響。欲使第二相起到強(qiáng)化作用，應(yīng)使第二相成片層狀，最好是粒狀分布，因?yàn)榱畹诙鄬?duì)基體相的連續(xù)性破壞小，應(yīng)力集中不明顯。同理，第二相顆粒越小、分布越彌散，對(duì)基體的強(qiáng)化效果越好。3. 為什么對(duì)鋼鐵材料來(lái)說(shuō)，在各種強(qiáng)化方法中，相變強(qiáng)化的效果最顯著？相變強(qiáng)化不是一種獨(dú)立的強(qiáng)化方式，實(shí)際上它是固溶強(qiáng)化、沉淀硬

32、化、形變強(qiáng)化、細(xì)晶強(qiáng)化等多種強(qiáng)化效果的綜合4. 亞溫淬火的強(qiáng)韌化原因是什么？粒細(xì)化后，雜質(zhì)元素偏聚濃度降低，此外，適當(dāng)數(shù)量的細(xì)小鐵素體可以大大減輕應(yīng)力集中，阻止裂紋擴(kuò)展；脆性雜質(zhì)元素P、Sb、Sn等引起第二類(lèi)回火脆性的元素經(jīng)亞溫淬火后富集在a相中，丫相中含量減少，可降低鋼的回火脆化傾向。5. 為什么細(xì)化晶粒既能提高材料的強(qiáng)度，又能提高材料的塑性和韌性？晶界的作用：心阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)；是位錯(cuò)聚集的地點(diǎn)。晶粒越細(xì)小，晶界面積越大，阻礙位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的障礙越多，位錯(cuò)密度也越大、越聚集，從而導(dǎo)致強(qiáng)度升高。細(xì)晶強(qiáng)化不但可以提高強(qiáng)度，還可改善塑性和韌性。因?yàn)榫Ы缍嗫蓽p少晶界處的應(yīng)力集中，且晶粒越細(xì)，符合滑移條件的晶

33、粒數(shù)目越多。習(xí)題九典型零件的選材及工程材料的應(yīng)用一、名詞解釋使用性能：零件在使用狀態(tài)下應(yīng)具有的力學(xué)性能、 物理性能和化學(xué)性能。工藝性能：是指零件在實(shí)際加工過(guò)程中， 為了保證加工的順利進(jìn)行而應(yīng)具備的性能。二、填空題1.機(jī)械零件設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選用、工藝設(shè)計(jì)和經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。2.機(jī)械零件選材的基本原則是使用性原則、工藝性原則、經(jīng)濟(jì)性原則。3.材料的經(jīng)濟(jì)性一般包括與材料的價(jià)格、零件的總成本、國(guó)家的資源等。4.高分子材料的加工工藝簡(jiǎn)單，切削加工性好，但它的導(dǎo)熱性較差。5.陶瓷材料的加工工藝簡(jiǎn)單，但成型后除了磨削加工外，幾乎不能進(jìn)行其他加工。6.金屬材料的加工工藝復(fù)雜，而且變化多，不僅影響

34、零件的成形，還影響其最終性能。7.零件的選材必須保證生產(chǎn)、使用其和的總成本最低。零件的總成本與其壽命、質(zhì)量、加工費(fèi)用、研究費(fèi)用、維修費(fèi)用和材料價(jià)格有關(guān)。8.低速重載齒輪可用45號(hào)鋼制造，并進(jìn)行整體淬火熱處理；中速、重載齒輪用40Cr鋼制造，并進(jìn)行整體淬火及表面淬火熱處理；高速、中載并受沖擊的齒輪用20Cr鋼制造，并進(jìn)行滲碳火熱處理。9.汽車(chē)半軸要求其材料具有較高的綜合力學(xué)性能，通常選用調(diào)質(zhì)鋼制造。中小型汽車(chē)的半軸一般用性較高的40、40Cr鋼制造，而重型汽車(chē)半軸用40MnB、40CrNi或40CrMnMo等淬透合金鋼制造10.機(jī)床主軸法蘭聯(lián)接螺栓可用45鋼制造并進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理；大型工程機(jī)械的聯(lián)

35、接螺栓用、40Cr、15MnVB等合金結(jié)構(gòu)鋼制造，并進(jìn)行調(diào)質(zhì)熱處理。三、 簡(jiǎn)要回答題1. 齒輪類(lèi)零件工作時(shí)的受力情況是怎樣的？主要失效形式有哪些？對(duì)齒輪用材有哪些性能要求？工作時(shí)的受力情況如下1)由于傳遞轉(zhuǎn)矩，齒根處承受較大的交變彎曲應(yīng)力。2)齒面相互滑動(dòng)和滾動(dòng)，承受較大的接觸力，并發(fā)生強(qiáng)烈的摩擦。3)由于換擋、起動(dòng)或啃合不良，齒部承受一定的沖擊。主要失效形式如下：1)疲勞斷裂。主要發(fā)生在齒根，它是齒輪最嚴(yán)重的失效形式。2)齒面磨損。3)齒面接觸疲勞破壞。4)過(guò)載斷裂。對(duì)齒輪用材的性能要求如下：1)高的彎曲疲勞強(qiáng)度。2)高的接觸疲勞強(qiáng)度和耐磨性。3)齒輪心部要有足夠的強(qiáng)度和韌性。2. 軸類(lèi)零件

36、工作時(shí)的受力情況是怎樣的？主要失效形式有哪些？對(duì)軸類(lèi)零件用材有哪些性能要求？一般軸的工作條件如下：1)傳遞一定的轉(zhuǎn)矩， 承受一定的交變彎矩和拉、 壓載荷。2)軸頸處承受較大的摩擦。3)承受一定的沖擊載荷。主要失效形式如下：1) 疲勞斷裂。 由于長(zhǎng)期受扭轉(zhuǎn)和彎曲交變載荷作用。2)斷裂失效。由于大載荷或沖擊載荷作用。3)磨損失效。由于軸頸或花鍵處過(guò)度磨損。對(duì)軸類(lèi)零件用材的性能要求如下：1)良好的綜合力學(xué)性能。2)高的疲勞強(qiáng)度。3)良好的耐磨性。3. 彈簧類(lèi)零件的工作條件是怎樣的？其主要失效形式有哪些？對(duì)彈簧類(lèi)零件用材有哪些性能要求？工作條件如下：1)彈簧在外力作用下壓縮、拉伸或扭轉(zhuǎn)時(shí)，材料將承受彎

37、曲應(yīng)力或扭轉(zhuǎn)應(yīng)力。2)起緩沖、減振或復(fù)原作用的彈簧，承受交變應(yīng)力和沖擊載荷的作用。3)某些彈簧受到腐蝕介質(zhì)和高溫的作用。主要失效形式如下：1)塑性變形。2)疲勞斷裂。3)快速脆性斷裂。4)在腐蝕性介質(zhì)中使用的彈簧易產(chǎn)生應(yīng)力腐蝕斷裂失效；在高溫下使用的彈簧易出現(xiàn)蠕變和應(yīng)力松弛，產(chǎn)生永久變形。對(duì)彈簧類(lèi)零件用材的性能要求如下：1)高的彈性極限和屈強(qiáng)比。2)高的疲勞強(qiáng)度。3)好的材質(zhì)和表面質(zhì)量。4)某些彈簧需要良好的耐蝕性和耐熱性。四、選擇題1.零件的使用性能取決于零件的選材和最終熱處理。（選材、設(shè)計(jì)、安裝；預(yù)備、最終）2.大功率內(nèi)燃機(jī)曲軸選用合金球墨鑄鐵，中噸位汽車(chē)曲軸選用球墨鑄鐵，C620車(chē)床主軸選用45鋼、，精密鏜床主軸選用38CrMoAl。(45鋼， 球墨鑄鐵， 3