材料科学概论课后习题归纳及补充

一、填空题：

1.原子间的键合可分为化学键和物理键两大类。其中化学键包括离子键、金属键和共价键。

2.铁碳合金可按含碳量来分类，含碳量低于2.11%的为碳钢（含碳量低于0.0218&的为工业纯铁），含碳量大于2.11%的为铸铁。

3.以锌为唯一的或主要的合金元素的铜合金称为黄铜。

4.传统上，陶瓷的概念是指所有以黏土为主要原料与其他天然矿物质原料经过粉碎加工、成型、煅烧等过程而制成的各种制品。

5.按照陶瓷坯体结构不同和坯体致密度不同，把陶瓷制品分为两大类陶器和瓷器。

6.陶瓷的微观结构是指晶体结构类型、对称性、晶格常数、原子排列情况及晶格缺陷等，分析京都可达数挨。

7.陶瓷的显微结构是指在光学显微镜（如金相显微镜、体式显微镜等）或是电子显微镜（SEM/TEM）下观察到的陶瓷内部的组织结构，也就是陶瓷的各种组成（晶相、玻璃相、气相）的形状、大小、种类、数量、分布及晶界状态、宽度等，观察范围为微米数量级。

8.高聚物的静态粘弹性行为表现有蠕变、应力松弛。

9.聚合物在溶液中通常呈无规线团构象，在晶体中呈锯齿形或螺旋形。

10.制作碳纤维的五个阶段分别是拉丝、牵伸、稳定、碳化和石墨化。

11.复合材料通常有三种分类法，分别是增强材料、基体材料、纤维材料。

12.所谓纳米材料，从狭义上说，是有关原子团簇、纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜、纳米碳管和纳米固体材料的总称。从广义上说，纳米材料是指晶粒或晶界等显微构造等达到纳米尺寸（<100nm）的材料。

13.信息材料是指与信息技术相关，用于信息收集、储存、处理、传输和显示的各类功能材料。

补充:

1.每个面心立方晶胞的原子数为4，其配位数为12。

2.刃型位错的柏氏矢量与位错线互相垂直，螺旋形位错的柏氏矢量与位错相互平行

3.莱氏体是共晶转变所形成的奥氏体和渗碳体组成的混合物。

2.陶瓷的显微组织：晶相、玻璃相、气相。

3.孪晶面：指镜而对称的晶体相交的界，称为孪晶面。 5.晶体的面缺陷：表面、晶界、亚晶界、相界。

4.单体：组成高分子化合物的简单低分子化合物。

5.链节：构成高聚物的重复结构单元称为链节。P146 缩聚反应：由一种单体或多种单体相互缩合成聚合物，同时析出其他低分子化合物的反应称为缩聚反应。复合材料：由两种或者两种以上性能不同的材料组成一个整体，从而表现出某些优于其中任何一种材料性能的材料。

二、名称解释：

1.加工硬化：金属随变形程度的增大，强度和硬度上升而塑性和韧性下降的现象。

2.热处理：p67

3.白口铸铁：p81

4.玻璃相：p127

5.晶体相：p126

6.气相：p128

7.结构陶瓷：p117 8.功能陶瓷：p118 9.球晶：p164 10.取向：高分子链在特定的情况下，沿特定方向的择优平行排列，聚合物呈各向异性特征。

11.液晶态：p165 12.复合材料：p175 13.碳纤维：p181 14.拉挤成型：在牵引设备下，将浸渍树脂的连续显微或其织物通过成型模加热使树脂固化、生产复合材料型材的工艺方法。

15.干法缠绕：是采用经过预浸胶处理的预浸沙或带在缠绕上，经加热软化至粘液态后缠绕到芯模上。16.智能材料：p221 17.超导现象：p228

补充：

1.塑性变形：材料在外力作用下产生去除外力后不能恢复原状的永久性变形称为塑性变形。

塑性变形具有不可逆性 2.断裂韧度：是衡量材料在裂纹存在的情况下抵抗断裂的能力

三、简答题

1.固态金属具有什么特征？P5

2.简述含碳量对碳钢力学性能的影响。答：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量超过0.23%时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。

3.钢的普通热处理工艺有哪些？分别有什么作用？P76

4.简述铝及铝合金的特点及应用。P97

5.特种陶瓷材料与传统陶瓷材料的区别是什么？P116 【网上答案:在原料上，突破了传统上的以主要原料的局限，特种陶瓷一般以纯度较高的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物等为主要原料；在制备上突破了传统陶瓷以炉窑为主要烧结设备的限制，广泛采用真空烧结、保护气氛烧结，采用热压、热静等手段；在性质上，特种陶瓷有不同的性质与功能】

6.玻璃相的主要作用是什么?p127气相的形成原因是什么？P128

7.反应烧结和热压烧结的主要优缺点是什么？P135

8.简述陶瓷材料烧结前干燥的目的？P132 8.成型对坯料提出哪些方面的要求？烧结应满足哪些要求？P132~133

9.简述增强材料（增强体、功能体）在复合材料中所起的作用，并举例说明。填充：廉价、颗粒状填料，降低成本。例：PVC中添加碳酸钙粉末。增强：纤维状或片状增强体，提高复合材料的力学性能和热性能。效果取决于增强体本身的力学性能、形态等。赋予功能：赋予复合材料特殊的物理、化学功能。作用取决于功能体的化学组成和结构。例：TiC颗粒增强Si3N4复合材料、碳化钨/钴复合材料，切割工具；碳/碳复合材料，导弹、宇航工业的防热材料（抗烧蚀），端头帽、鼻锥、喷管的喉衬。（参考p177）

10.垂直于纤维扩展的裂纹需要克服哪些断裂？对于脆性纤维/脆性基体复合材料，需要克服的断裂功：纤维拔出和纤维断裂（吸收能量）；对于纤维与基体脱胶（纤维与基体的界面较弱时;消耗储存的应变能）、应力松弛（纤维断裂时：消耗储存的应变能）、纤维连桥（消耗纤维上的应变能）；对于脆性纤维/韧性基体复合材料，基体的塑性变形（粘结强度很高，纤维无法拔出时：吸收能量）也会增加断裂功。

11.复合材料的界面具有怎样的特点？P186【网上答案：界面相的化学组成、结构和物理性能与增强材料和基体的均不相同，对复合材料的整体性能产生重大影响。界面具有一定的厚度（约几个纳米到几个微米），厚度不均匀。材料特性在界面是不连续的，这种不连续性可能是陡变的，也可能是渐变的。材料特性包括元素的浓度、原子的配位、晶体结构、密度、弹性模量、热膨胀系数等。】

12.各举三例说明下列聚合物：

(1)天然无机高分子，天然有机高分子，生物高分子。（2）碳链聚合物，杂链聚合物。（3）塑料，橡胶，化学纤维，功能高分子。答：（1）天然无机高分子：石棉、金刚石、云母；天然有机高分子：纤维素、土漆、天然橡胶；生物高分子：蛋白质、核酸（2）碳链聚合物：聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯；杂链聚合物：聚甲醛、聚酰胺、聚酯（3）塑料：PE、PP、PVC、PS；橡胶：丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶化学纤维：尼龙、聚酯、腈纶、丙纶；功能高分子：离子交换树脂、光敏高分子、高分子催化剂

13.简述何谓高分子化合物，所谓高分子材料。P145

14.与低分子化合物比较，简述高分子化合物的特征。

答：1.相对分子量大，相对份子质量往往存在分布。2.分子间相互作用力大，分子链有柔顺性。3.晶态有序性较差，但非晶态都具有一定的有序性。4.高分子结构复杂，由一级、二级、三级结构组成。

补充：

1.纤维增强复合材料承受载荷的主体是增强纤维。有关强化的几个问题：⑴增强纤维