材料概论思考题

什么是材料？如何进行分类？答：材料是人类社会所能接受的，可经济地用于制造生活和生产中使用的物品、器件、构件、机器和其他产品的物质。是人类赖以生存和发展的物质基础。按凝聚状态分：气态材料、液态材料和固态材料，其中固态材料按存在状态分为单晶材料、多晶材料和非晶材料。按用途和使用领域分：建筑工程材料、机械工程材料、核材料、信息材料、电子材料、能源材料、生物材料、包装材料、电工电器材料、医用材料等。从科学意义和实用意义综合考虑按工程材料的化学组成、结合键的特点分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料。什么是材料科学？材料科学与工程的四要素是什么？答：（1）材料科学指研究各种材料的组成、结构制备加工工艺与性能之间关系的科学。（2）指材料的组成与结构、合成与生产过程、性质、使用效能。材料性能的定义是什么？答：指材料对外部刺激的反应或抵抗。什么是材料的组织组成？什么是材料的结构？答：（1）材料的组织指人用肉眼观察到的或借助放大镜、显微镜观察到的相的形态、分布的图像。而材料的组织组成就是指所看到的组织的构成方式。（2）指材料的组元及其排列方式和运动方式，包含形貌、化学成分、相组成、晶体结构和缺陷等内涵。“材料设计”构想始于50年代，80年代后实现“材料设计”的条件渐趋成熟。表现在哪三个方面？答：（1）、固体物理、量子化学、统计力学与计算预报新材料的组分结构与性能大发展为材料微观结构设计提供了理论基础。（2）、现代计算机的速度、容量和易操作性空前提高，使数据计算和数据分析简化。（3）、 科学测试仪器的进步提高了测量水平，提供了丰富的实验数据，以及合成加工性技术的涌现为理论设计提供了条件。何谓粉末烧结？影响烧结的因素有哪些?答：（1）粉末烧结指金属粉末或粉末压坯，在加热到低于主要成分熔点的温度，由于颗粒之间发生粘结等物理化学作用，得到所要求的强度和特性的材料或制品的工艺过程。（2）影响烧结的因素有：粉末的粒度，外加剂的作用，烧结温度和保温时间，盐类的选择及其煅烧时条件的影响，气氛的影响，成型压力的影响。简述合成纤维的优缺点。答：优点：强度高、弹性好、耐穿耐用、光泽好、化学稳定性好、耐霉腐、耐虫蛀。缺点：吸湿性差、耐热性差、导电性差、防污性差、易起毛起球简述材料设计的主要内容？答：材料设计的主要内容有目标性能设计、材料结构设计、原料工艺流程设计。首先制定性能预期，根据所要达到的性能要求分析所需要的材料结构，再根据所需制得的材料结构选取合适的原材料和加工合成工艺。设计完毕后进行制备，根据最后检测结果调整设计方案。何为复合材料？简述复合的目的。答：（1）指以人工方式将两种或多种性质不同但又可性能互补的材料复合起来做成的新材料。（2）目的：1、获得新组成的新形态的材料；2、获单一组分不具备的性质和功能，获得复合效应；3、获得某种特定性能或效益。简述材料性质与性能的关系和区别。答：材料的性质和性能都是基于材料本身固有的属性的描述，但两者的注重角度不同，性质是从材料本身角度出发不以人的意志为转移，而性能是从其应用角度出发，从使用者的角度对材料的性质进行评价简述金属材料加工的主要范畴。答：传统意义上金属材料的加工范畴有以下四个方面：1、材料的切削：车、铣、刨、磨、切、钻。2、材料的成型：铸造、拉、拔、挤、压、锻造。3、材料的改性：合金化、热处理。4、材料的连接：焊接、粘接。碳钢有哪些主要分类方法？分别可以分为那几类？答：见课本P17-18石墨的存在对铸铁有着什么样的作用？简述其原因。答：（1）好处：由于石墨的润滑作用是铸铁有较好的机械加工性能如：良好的铸造性能、耐磨性、减震性、极低的缺口敏感性。（2）坏处：由于石墨在铸铁中相当于空穴和裂纹，容易造成应力集中，石墨的量越多铸铁的抗拉强度越低。简述镁合金的主要优缺点。答：优点：由于镁是所有工程材料中最轻的金属，是镁合金具有相对较高的比强度和比刚度。缺点：抗腐蚀性能和塑性变形能力差。陶瓷材料是如何分类的？举例说明陶瓷材料的结合键主要有哪两种，各有什么特点？答：一、陶瓷按原材料使用范围和用途分为普通陶瓷（传统陶瓷）和特种陶瓷（现代陶瓷），前者又包括日用陶瓷和普通工业陶瓷（建筑陶瓷、电气绝缘陶瓷、卫生陶瓷、化工陶瓷）后者包括结构陶瓷和功能陶瓷。二、按烧结程度和吸水率及晶粒大小又可分为陶器、炻器和瓷器。陶瓷材料结合键主要为离子键和共价键。离子键无方向性有饱和性配位数高强度高。形成的离子晶体强度高硬度高熔点高脆性大无延展性，热膨胀系数小。共价键有方向性和饱和性，配位数低强度高。形成的共价晶体强度硬度熔点高，结构稳定脆性大无延展性，热膨胀系数小。陶瓷材料主要有哪些相组成，各有什么作用？答：陶瓷材料相组成主要有三种：1、晶体相，陶瓷的主要成分，数量大对性能的影响也大，它的结构数量和形态分布决定了陶瓷的主要特点和应用。2、玻璃相，作用（1）将晶相颗粒粘接起来填充晶相之间的空隙，提高材料的致密度。（2）降低烧成温度，加速烧结过程（3）阻止晶体转向抑制晶粒长大（4）获得一定程度的玻璃特性如透光性。3、气相，出多孔陶瓷外气孔都是不利的，会降低陶瓷的强度和导热性能，也是造成裂纹的根源。简述陶瓷材料的力学性能特点，什么是功能陶瓷？答：（1）硬度高，维氏硬度1000-1500Hv（2）刚度大，弹性模量大。（3）强度高，由于离子键共价键结合力大，其理论强度很高，但由于组织不均匀内部杂质和各种缺陷造成实际强度偏低。（4）塑性和韧性低，是陶瓷最大的缺点。功能陶瓷指具有电、光、磁及部分化学功能的多晶无机固体材料，其功能的实现主要取决于各种性能。什么是水泥，水泥的主要种类有哪些？硅酸盐水泥的主要矿物组成？答：（1）凡细磨成粉末状，加入适量水后成为塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化并能将沙石等散粒或纤维牢固胶结在一起的水硬性凝胶材料。（2）按化学成分分有硅酸盐水泥，铝酸盐水泥，硫铝酸盐水泥，氟铝酸盐水泥；按用途分有通用水泥，专用水泥，特种水泥（3）硅酸三钙(3CaO•SiO2)、硅酸二钙(2CaO•SiO2)铝酸三钙(3CaO•Al2O3)、铁铝酸四钙（4CaO•Al2O3•Fe2O3）与小分子相比高分子有什么特点？答：分子量大，高弹性，高粘度，结晶度低，分子链中原子间、链节间为共价键结合有复杂的层次结构，聚集状态无气相。高分子有哪三种力学状态？各有什么特点？简述塑料的主要特点。答：（1）高分子有玻璃态、高弹态、粘流态三种力学状态，玻璃态：链段运动处于冻结状态，模量高形变小，具有胡克弹性行为质硬而脆。高弹态：链段运动已充分发展，在较小应力下即可迅速发生很大变形，除去应力后，形变可迅速恢复。粘流态：由于链段的剧烈运动，整个大分子链的重心发生先对位移，产生不可逆转位移粘流态。（2）塑料特点，优点：轻质高强，加工性好，导热系数小，绝热性好，装饰性优异多功能，经济。缺点：耐热性差，易燃易老化，热膨胀性大，高度小。什么是玻璃化转变温度，有何特点?答：玻璃化转变温度是高聚物高弹态和玻璃态之间的转变的温度。从分子运动角度看玻璃化转变温度是大分子链段开始运动的温度。玻璃化转变温度是高聚物无定形部分从冻结状态到解冻状态的一种松弛现象，转变时无相变热。简述复合材料的发展趋势。答：（1）低成本复合材料；（2）高性能复合材料，指高强度、高模量、耐高温等特性的复合材料（3）功能性复合材料，指具有导电超导微波摩擦吸声阻尼烧蚀等功能的复合材料（4）智能复合材料，指具有感知识别及处理能力的复合材料（5）仿生复合材料，指参考生命系统的结构规律而设计制造的复合材料（6）环保型复合材料，指从环保角度考虑要求废弃的复合材料可以回收利用以节约资源和减少环境污染。什么是颗粒增强复合材料？简述其增强机