材料导论复习重点(励杭泉版

1、简答题1. 晶粒细化为什么可以提高金属强度和韧性？晶界是位错运动的障碍，因而晶粒越细小，晶界的总面积越大，位错的运动越困难，材 料的强度也就越高，细晶强化是指通过细化晶粒来提高金属的强度。多晶体的强度高于 单晶体，晶粒越细， 强度越高。 此外晶粒细化还能使金属的韧性和塑性提高。晶粒越细， 单位体积中晶粒越多，变形时同样是变形量，便可以分散到更多的晶粒中，产生较均匀 的变形而不改造成局部应力集中，引起裂纹的过早产生和发展 2具有什么的化合物能够结晶，讨论影响聚合物结晶度的因素？一切结构规整的聚合物分子链在适当条件小都可以结晶， 但结晶度的高低则取决于分子 链规整的程度以及外部条件。化学规整性是指

2、链的化学结构和构造的规整性。从组成的 角度看应该为均聚物链，如果是共聚连就不够规整，从几何的角度看应是线性链，有支 化就不能算是规整。立构规整性是指构型的规整性。全同立构与间同立构的分子链具有 规整性。3. 冷等静压成型的特点 可以比较方便的提高成型压力，因胚体各向受力均匀，密度高而均匀，烧成缩水小。所 以不易变形，模具制作方便，寿命长，成本低，可以少用或不用粘黏剂。可生产形状复 杂，大件，细长的型胚。成型质量高。4. 碳纤维与石墨纤维的区别？二者之间的联系 ？两者没有严格的分界线，区别仅在于碳化程度及石墨化程度的高低。碳含量在92%95%之间，模量在344GPA以下的为碳纤维，碳含量在99%

3、以上，模量在344GPA以上的为石 墨纤维。在 1300 左右热解的为碳纤维，在 1900 以上热解的为石墨纤维。特点：碳纤维有优异的扛蠕变和耐疲劳性能，并有突出的热稳定性。不存在内应力，不 需退火。缺点：抗氧化性较差。脆性，对应变敏感，耐冲击性差。5. 天然橡胶的优缺点各有哪些 ?优点：具有良好的综合性能，包括良好的弹性，较高的机械强度，耐屈挠，疲劳性能， 多次形变发热低，良好气密性，防水性和可恢复原有弹性。缺点：因含不饱和双键，所 以化学性质活泼，易进行加成、取代、氧化、交联等反应，易老化，发生降解和交联， 易老化。6. 硬度的特点，适用范围 布氏：用较大直径的压头和压力，因而压痕面积大，

4、能反应出较大范围内材料各组成成 份间的综合平均性能，特别试用于像灰铸铁，轴承合金这样具有粗大组成成份的材料硬 度维氏：精度比布氏高，低于 HB300 内，硬度基本相等。采用金刚石压头，可不受被测材 料限制，可测任何材料，缺点是压痕过小，肉眼难以分别，表面必须打光，且测定时间 长洛氏：以压痕深度来测定，较快速。适用与薄层材料。7. 如何用反应烧结法制取 SiC？ 将碳化硅与碳粉的粉末混合物制成所需形状，然后在高温下与硅的蒸汽或硅的熔体作 用。碳与硅反应生成碳化硅，将原有的碳化硅颗粒融合起来。过剩的硅渗透到颗粒的每 一个隙缝，最后形成无孔隙的复合材料。8. 硫化的作用 橡胶与硫磺作用的过程叫硫化。

5、加入硫磺后，在临近分子链的双链间形成硫链，使材料 发生了交联。交联将聚异戊二烯分子链连在一起，提高了强度，同时控制了分子链间的 移滑，产生了巨大的弹性，同时降低了双键的数量，提高了抗氧化性能。9. 高压聚乙烯（低密度聚乙烯）和低压聚乙烯（高密度聚乙烯）的区分（结构、性能特点）高密度聚乙烯基本上为线形分子，结晶度高，熔点为 180 C；低密度聚乙烯的分子链有 较高的支化度，结晶度低，熔点只有110 C。低密度聚乙烯适用于薄膜，纸张的涂层，导线包覆等非结构应用，高密度聚乙烯则应用于注射制品，容器，地下管线等。优点： 价格低廉，优异的耐腐蚀性，不惧怕任何酸、碱及有机溶剂。缺点：强度与耐热性较低。10

6、. 热塑性塑料与热固性塑料的区别热塑性塑料：由线形长链分子组成，加热到某一温度（或为玻璃化温度或为熔点）时就 发生流动，可以反复加工成型。热塑性塑料可以是结晶性的也可以是非结晶性的。热固性塑料：加热后即发生固化的材料（有些热固性塑料在室温就能与固化剂发生作用 而固化）固化后分子形成三维的交联网络，不能再次成型加工，无法回收利用。热固性 塑料是非结晶的。填空题，名词解释（重点）1. 材料环：原材料制取t预加工t工程化t生产制品t服务器t丢弃回收fL2. 钢铁要从铁铁矿石中冶炼铝通过电解铝凡土得到3. 维修是服役期内的补充制造过程4. 黑色金属：铸铁、钢与其它一些铁合金；主要有色金属包括铝、铜、镍

7、、镁、钛和 锌5. 聚合物可以分成三类：热塑性塑料、热固性塑料、弹性体6. 周期变化的应力称动态应力。一种为重复应力：应力从零变到某一值，再回到零； 一种是交变应力：应力从拉伸变为压缩，再从压缩变为拉伸。7. 蠕变是材料在恒定应力下随时间缓慢塑性变形的过程8. 热导率是热能在材料内部流动能力的度量。9. 形成聚合物的聚合反应：连锁聚合、逐步聚合。连锁聚合中最主要的是加成聚合； 逐步聚合中最普遍的是缩聚聚合。10. ABS:丙烯腈、丁二烯与苯乙烯的三元聚合物。11. 氟塑料：聚烯烃上的氢原子部分地或全部为氟原子所取代就成为氟塑料。举例：聚四氟乙烯、聚三氟乙烯、聚氟乙烯12. 尼龙：学名是聚酰胺，

8、是具有酰胺基团（CONH）的聚合物的统称。13. SBS线形或星形的苯乙烯-丁二烯-苯乙烯嵌段共聚物。14. 高性能类热固性树脂基可分三类：中温型、高温型、中温高强型。中温型的代表是酚醛。15. 树脂基复合材料的加工：模面成型；模压成型；真空成型；挤压成型；缠绕成型；纤维编制16. 碳碳复合材料：基体是碳，用碳纤维增强的复合材料17. 热冲击：材料因温度急剧变化而产生过大热应力的现象。TS：抗热冲击指数18. 氧化铝是在铝矶土的加热过程中制得的。AI2O3?3H2O（或AI2O3?H2O）+NaOHT （浸出/分解）NaAI（OH）4+赤泥t （晶种分解/蒸发、苛化）Al2（OH）3 t （煅

9、烧）AI2O3。19. 氮化硼的电子结构与碳相似，晶体有两种变体，一种类似于石墨（六方体），一种类似于金刚石（立方体）。立方氮化硼的密度和硬度高得多，用六方氮化硼在高温高压下制得。20. 陶瓷材料的三个主要增韧途径：复合、预应力、相转变法。21. 晶体的缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷22. 不锈钢是铁、铬与其他元素的合金。铬含量大于10.5%;合金必须具有纯性23. 钛，“梦幻金属” ；耐腐蚀性、高比强度、优异的高温性能。24. 铝合金的三大优点： 1.质量轻，比强度高； 2.高的热导率与电导率； 3.耐腐蚀性（可 与氧气迅速生成保护膜） 4.良好的焊接性，高反射率，易加工成型。缺点：疲劳极 限

10、不高，会在低应力下疲劳破坏；硬度低，容易磨损；熔点低，不能在高温下工作。附：其他名词解释1. 传统材料：指那些成熟且工业中已批量生产并大量应用的材料。2. 先进材料：指那些已在发展，且具有优异性能和应用前景的一类材料。3. 聚合物：一种或几种简单低分子化合物经聚合而组成的分子量很大的化合物。10 复合材料：将不同性质的材料组分分优化组合而成的材料。11. 金属基三大类：颗粒增强型、纤维增强型、板状复合材料。12. HB 适用范围：采用较大直径的压头和压力因而压痕面积大，能反映出较大范围内材料各 组分组成的综合平均性能，特别适用于像灰铸铁和轴承合金这样具有较大组成像的材料硬 度。13. 维氏硬度

11、的特点和应用：由于采用的是金刚石材料，因此维氏硬度法测量范围较宽，测 定精度较布氏高，缺点是压痕过小，表面必须打光，测试时间较长。14. 肖氏硬度又叫回跳硬度， 其测定原理是指将一定量得具有金刚石圆头或铜球的标准冲头。 范围：主要用于检验轧辊的质量和一些大型工件如：机床，导轨。曲轴等的硬度。15. 努氏：在同样压力下压痕比维氏小，适用于测定极薄层材料，丝带等细长见件及硬而脆 的材料。16. 聚合物复合材料： 1.比强度和比模量高，比强度是抗拉强度与密度之比。2.抗疲劳性好。3.减振性能好。 4.高温性能好。17. 冷等静压成型的特点：可以比较方便的提高成型压力由于坯体各向压力均匀，其密度高 而

12、且均匀，烧成收缩小，因而不易变形，烧制方便，寿命长。成本低，可以使用不同的粘接 剂，可以生产一般方法不能生产的形状复杂，大件及细长的制品，而且成型量高。18. 金属陶瓷制造原则：工艺过程 :1. 金属对陶瓷的润湿性要好。 2. 两者相互无剧烈化学反应 3.两者膨胀系数相差不能太大。19. 目前陶瓷材料的增韧主要通过三个途径：1.复合 2.预应力法 3. 相转变法晶向族： 原子排列相同但空间位向不同的所有晶向。 晶向指数中数字的绝对值相同的属于同 一晶向族。20. 合金元素的主要作用：起润滑作用，减少摩擦，提高被切削性增强，耐磨性，提高高温 强度，除形成碳化钨外，部分融入钢中形成固溶体。21.

13、根据材料 的结构和基本性质， 可以将其分为四大类： 金属、陶瓷、聚合物、 和复合材料。22. 材料科学分为：固体物理学、金属学、高分子化学和高分子物理。23. 喷气式发动机的材料是含镍、钴、铬的超级合金。24. 钢铁从铁矿石中冶炼铝通过电解铝凡土得到25. 单质指纯元素，目前已知的有 110 中 .26. 陶瓷的原材料是粉体。用矿物的粉体进行压制、烧结就能够得到陶瓷制品。27. 材料环：原材料制取，预加工，工程化，生产制品，服务期，回收28. 维修是服役期内的补充制造过程29. 钢铁统称黑色金属，主要有色金属有：铝铜镍镁钛锌30. 聚合物三类：热塑性塑料、热固性塑料和弹性体。31 复合材料根据

14、基体分：聚合物基、陶瓷基、金属基。32. 韧性：材料在塑性形变过程中吸收能量的能力。33. 冲击强度的高低，取决于材料分散应力的能力。能够及时分散应力的，吸收能量就多， 材料就韧；不能分散应力的，材料就脆。34. 重复应力：从 0 变得某一值，再回到 0.35. 交变应力：从拉伸为压缩，再从压缩变为拉伸。36. 蠕变：在恒定应力下随时间缓慢塑性变形的过程37布氏硬度的最高测定范围为：钢球，HB459,碳化钨球HB60038比热容：是将单位质量材料的温度提高1K,所需的能量。39. 由于吸收能量，相邻原子的间距变大，这是热膨胀的根本原因。40. 由共价键或离子键构成的材料线胀系数最小；金属由金属

15、键结合，线胀系数居中；聚合物大分子之间主要是范德华力，所以线胀系数最高。41. 热导率：是热能在材料内部流动能力的度量。42. 电阻率是材料的固有性质，只与材料的结构有关，与材料的尺寸无关。43. 介电质：凡是不传导电流的物质。功能：绝缘体；电容。44. 极化：如果将原子或分子置于电场中，就会发生电子云中心的位移，即电子的重新分布 的现象。45. 介电常数：表征电介质贮存电能能力的大小。介电常数随温度的升高而升高。46. 电容材料需要高介电常数值，而绝缘材料需要低介电常数。47 电致伸缩：材料在电场中因极化而改变尺寸的现象。电致伸缩的逆现象为压电现象，即介电体的尺寸受力变化时就会极化而产生一个

16、电压或电场。.48 软磁材料可以通过反复改变外磁场方向不断被磁化与消磁，同时振幅减小。硬磁材料在 生产过程中便获得了磁性。它们本质上的特点是它们不能被消磁。33-.49.聚合物按来源有天然和合成；按聚合方式有加聚物和缩聚物。50 聚合反应可以在单体中进行，称为本体聚合；可以在溶液中进行，称为溶液聚合；也可 以在悬浮液或乳液中进行，称为悬浮聚合或乳液聚合。51. 分子构造指聚合物分子链的形状及组合方式。聚合物不能以气态存在。52. 热塑性塑料在热或溶液的作用下会成为粘稠的液体，降低温度或脱去溶剂后就会变成固 体。而热固性塑料会在热的作用下固化，固化后不能再变成液体。53. 热塑性塑料的分子是线性

17、链或支化链；热固性塑料固化后网络构造54. 聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚氯乙烯（PVC）聚酰胺（PA）55. 苯乙烯工业上通过乙苯脱氢制成，是最活跃的一种单体。苯乙烯几乎可以与任何其他单 体共聚。56. 比较 5 种塑料力学性质和结构特性总结出：1 支化降低链的密度， 降低结晶度， 从而降低力学性能； 2.引入侧链原子或基团提高强度与模量，影响程度依次是甲基、苯基、氯原基。57. 氟塑料：聚烯烃上的氢原子部分地或全部为氟原子所取代。聚四氟乙烯是化学稳定性最 高的塑料， 有塑料王之称。 但流动性极差， 不能进行熔体加工只能烧结成型， 这是主要缺点。58 .橡胶和硫磺作用的过程叫硫化。59.

18、44.复合材料以基体分类：金属基复合材料（MMC）、陶瓷基复合材料（CMC）和聚合物基复合材料 （PMC）.60. 基体的作用：传递应力；保护纤维不受损伤；钝化因纤维断裂引起的裂缝。61. 混合物必须满足的条件：1 .纤维与基体必须紧密结合；2.纤维必须是连续的或在长度方向上搭接的； 3.存在一个临界纤维体积分数，高于此值方能发生纤维增强；4.存在一个临界纤维长度，高于此值方能发生增强。62. 有两类主要的聚合物基体：热塑性的和热固性的。硼纤维是用化学沉积法制造的。63. 高性能热固性树脂基分为三类：中温型、高温型、中温高强型。中温型的代表酚醛。环 氧树脂是中温高强度型的代表。64. 磨损的定

19、义是表面物质的减少。溶胶失去流动性即称为凝胶。 溶液-凝胶转变是不可逆的，溶胶 -凝胶转变是可逆的。65. 氮化物家族中最主要的成员是氮化硅，主要优势是耐高温性能或抗热冲击性能。主要取 决于烧结助剂。66. 氮化硼电子结构和碳似，两种变体，一种似石墨（六方） ，一种似金刚石（立方） 。六方 氮化硼较软，具有片成结构。可以热压成型67. 基体是一种金属或几种金属的混合物。纤维增强对提高应力-应变性能效果最好，但加工工艺最复杂，成本最高。延展性金属可以大幅度提高陶瓷的韧性。68. 玻璃陶瓷：玻璃熔体如果缓慢冷却，可以得到结晶产物。69.66.相是指物质中物理性质与化学性质都相同的区域。70. Fr

20、enkel 缺陷是空穴与间隙缺陷的组合。 Schttky 缺陷是丢失了一对正、负粒子后留下的双 空穴。71. 位错可以分为边缘位错与螺旋位错两种。原子的扩散有两种重要的机理：空穴扩散和间 隙扩散。72. 扩散活化能：一个扩散原子必须从邻近原子中挤过，才能到达新的位置，这一过程是需 要能量的，即扩散活化能。73. 固溶体可以分为取代固溶体和间隙固溶体。74. Hume-Rothery 溶解度规则提供了生成取代固溶体的条件：1.溶剂和溶质半径相差不超过15%2.处于周期表的相近位置，不易生成化合物。3.如果半径相差不超过 8%，再具有相同晶格，则可以以任何比例互溶。75. 铜-镍体系是完全互溶体系

21、的经典示例。76. 冷加工：是指在较低温度下通过拉伸、挤压等方式使金属材料减少截面积并形成所需形 状的加工过程。77-88. 体 ：铁素体、奥氏体、渗碳体、马氏体、珠光体、贝氏体、球状体。78. 含碳量低于 0.8%的碳钢称为亚共析钢、 含碳量高于 0.8%，低于 2.1%的碳钢称为过共析钢79. 不锈钢是铁、铬和其它元素的合金。铁铬合金必须具备两个条件才能叫不锈钢：铬含量 必须超过 10.5%（质量分数） ，合金必须具有钝性。80. 钛在地壳中的含量只有 1%81. 超导性：一些晶体冷却到绝对零度就变成超导体，电阻为零82. ABS:丙烯晴具有较高的韧性和良好的加工流动性83. 挤出成型：凡

22、是有固定截面积的产品注射成型：热塑性塑料压制成型:热固性塑料真空成型: 只适用于热塑性塑料 压延:效率最高84 增强纤维:硼纤维与碳化硅纤维（用化学沉积法制造）85. 热冲击指材料经历温度突变86 .陶瓷的增韧的途径:复合、预应力法、相转变法。87. 脆性固体中影响裂痕增长的主要因素是微观结构与增韧体的几何形状。增韧体的形状偏离球形越远，增韧效果越好。盘状粒子的效果优于球形， 而棒状又优于盘状粒子。 最高的增 韧效果来自连续纤维。 连续纤维的增韧主要源于裂缝尾部纤维的拔出， 而纤维的拔出又强烈 依赖于界面的滑动阻力与纤维的性质，纤维与陶瓷基体的结合不宜过强，当然也不宜过弱， 纤维增强对提高应力

23、应变性能效果最好， 但加工工艺最复杂， 成本最高。 而最大的问题还是 纤维本身的热稳定性。 纤维还必须避免受到化学侵蚀或机械损伤， 必须有一定的表面处理以 有利于与基体的脱粘和拔出，为了满足上述要求，就必须避免使用高温。88. 晶体的缺陷:点缺陷、线缺陷、面缺陷89. 冷加工是指在较低温度下通过拉伸、 挤压等方式使金属材料减少截面积并形成所需形状 的加工过程90. 预制件:先将原材料制成一定规格，一定尺寸的预制件或零件，以供进一步加工使用。 零件可直接用于装配，预制件可按需要进行切割后进一步加工。91. 热塑性塑料:由线形长链分子组成，加热到某一温度（或为玻璃化温度或为熔点）时就发生流动，可以

24、反复加工成型。热塑性塑料可以是结晶性的也可以是非结晶性的。92. 热固性塑料：加热后即发生固化的材料（有些热固性塑料在室温就能与固化剂发生作用 而固化）固化后分子形成三维的交联网络，不能再次成型加工，无法回收利用。热固性塑料 是非结晶的。93. 疲劳极限与疲劳强度的区别：疲劳极限：从某一应力开始，出现水平线，在该水平的应 力以下，无论应力变化多少周， 材料也不会破坏。 疲劳强度： 是维持某一周数而材料不破坏 的应力。比较：疲劳强度大于等于疲劳极限。94. 蠕变分为三个阶段：减速段、匀速段和加速段。较高温度下，粗晶粒材料的抗蠕变性优 于细晶粒。低温下，细的叫佳。95. 聚合反应分两大类：连锁聚合

25、、逐步聚合。96. 玻璃钢：与玻璃纤维混合制成的复合材料。97. 玻璃纤维： 1.最普通的增强材料。 2.短纤维用于增强热塑性塑料与整体模塑制品。3.纤维束用于缠绕加工或用于编制二维的玻璃布。 4. 无纺布氏中等长度纤维无规叠合而成的5.玻璃纤维与基体树脂的亲和性常用偶联剂处理增强。98. 酚醛树脂的功能：耐温性强；具有良好的炭化强度；燃烧时很少发烟，很少释放有害气 体；与玻璃、尼龙、石墨、硅和石英都有很好的相容性。99. 树脂基复合材料的加工：模面成型；模压成型；真空成型；挤压成型；缠绕成型；纤维 编制。100. 反应烧结法 -碳化硅的制取：方法 1.通过粒子间的化学反应，即化学融合。过程：将碳 化硅与碳的粉末混合物制成所需形状， 然后在高温下与硅的蒸汽或硅的熔体作用。 碳和硅反 应生成碳化硅， 将原有的碳化硅颗粒融合起来。 过剩的硅渗透到颗粒的每一个缝隙中， 最后 形成无孔