材料学概论重点

材料？

材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。

材料是人类社会所能接受的、可经济地制造有用物品的物质。

材料的分类及类型

1. 按化学组成（或基本组成）分类：金属、非金属、高分子、复合

2. 按服役领域分类：按使用性能分为：结构材料(受力，承载)、功能材料(半导体，超导体以及光、电、声、磁等)

3. 按材料尺寸分类：三维、二维、一维、零维材料

4.按结晶状态分类：单晶、多晶、非晶态、准晶材料

沿晶断裂与穿晶断裂

裂纹在晶粒内部扩展，并穿过晶界进入相邻晶粒继续扩展直至断裂称为穿晶断裂；裂纹沿晶界扩展导致断裂称为沿晶断裂

磨损的定义及分类

在机件表面互相接触并作相对运动产生的摩擦过程中，会有微小颗粒从表面不断分离出来形成尺寸和形状不同的磨屑，使材料逐渐损失，导致机件尺寸变化和质量损失，这种表面损伤现象即为磨损。

根据摩擦面损伤和破坏的形式，大致可以分为：黏着磨损、磨料磨损、腐蚀磨损及疲劳磨损。结构材料的失效及常见的失效形式

材料在外加载荷和环境的作用下，会逐渐损失原有的物理、化学或力学性能，直至不能继续服役，这一现象称为失效。

结构材料常见的失效形式有如下4种：1. 过量变形2. 断裂3. 磨损4. 腐蚀

材料在国民经济中的地位及作用

★材料的发展史，就是人类社会的发展史。材料的发展史，就是科学技术的发展史。

★材料是当代文明的三大支柱之一。材料、能源、信息是当代社会文明和国民经济的三大支柱，是人类社会进步和科学技术发展的物质基础和技术先导。

★材料是全球新技术革命的四大标志之一。新材料技术、新能源技术、信息技术、生物技术。断裂韧度衡量材料在裂纹存在的情况下抵抗脆性撕裂的能力。

固溶体：加盟组元原子占据基本组元原子晶体所占位置的一部分或他们之间的某些空隙而仍保持基本组元的晶体结构，这种晶体便称为固溶体，加盟组元称为溶质，基本组元称为溶剂。

Fe-C相图有什么作用

碳在铁碳合金中的作用主要反映在铁碳相图上。

铁素体：碳与α相(BCC)铁形成的间隙固溶体。

奥氏体：碳与γ相(FCC)铁形成的间隙固溶体。

渗碳体：碳与铁一起形成可用分子式Fe3C表示的化合物，硬且脆。

退火、淬火

退火是把钢加热到适当温度，保温一定时间，然后缓慢冷却，以获得接近平衡组织的热处理工艺。退火的目的在于均匀化学成分、改善机械性能及工艺性能、消除或减少内应力并为零件最终热处理作好组织准备。

根据处理的目的和要求，钢的退火可分为完全退火、等温退火、球化退火、扩散退火和去应力退火。

淬火工艺是将钢加热至奥氏体化后，快速冷却，使组织转变为马氏体的热处理工艺。

钢铁的常规热处理工艺种类及特点

退火（完全、球化、扩散、再结晶、去应力退火）、正火、淬火（马氏体、等温淬火）、回火（低温、中温、高温回火）

合金钢牌号的命名规则是什么

编号原则：合金钢是按碳的质量分数、合金元素的种类和数量以及质量级别来编号。

★在牌号之首用数字标明碳的质量分数。结构钢用碳的平均质量分数的万分数来表示（两位数）；工具钢和特殊性能钢用碳的平均质量分数的千分数来表示（一位数），而工具钢的碳的质量分数超过1%时，就不再标出。

★在之后用元素符号表明钢中的主要合金元素，质量分数由其后缀的数字标明，平均质量分数小于1.5%时不标，平均质量分数为1.5%-2.49%、2.5%-3.49%时，相应标出2、3等。

40Cr钢（结构钢），C%= 0.40%，Cr含量在1.5%以下。

5CrMnMo钢（工具钢），C%= 0.5%，CrMnMo含量都小于1.5%。

CrWMn，C%大于1%，合金元素含量均小于1.5%。

滚动轴承钢GCr15，C%约为1%，Cr%为1.5%。G：滚动；

Y40Mn（结构钢）, C%为0.40%，Mn%小于1.5%的易切削钢。Y:易切削；

不锈钢的特点及不锈的原理是什么

不锈钢是指在大气和一般腐蚀介质中具有很高耐蚀性的钢种。

不锈钢的特点：

（1）耐腐蚀性能越高，碳的含量要越少。因为C的存在增加阴极相（碳化物），特别是与Cr能形成碳化物在晶界析出。

（2）Cr能提高基体的电极电位，Cr在氧化性介质中极易钝化，生成致密的氧化膜，使钢的耐蚀性大大提高。

（3）加入Mo、Cu等，可提高钢在非氧化性酸中的耐蚀能力。

（4）加入Ti、Nb等，能比Cr优先与C形成稳定的碳化物。

（5）加入Mn、N等，部分替代Ni，提高在有机酸中的耐蚀性。

原理：Cr能提高基体的电极电位，在粒子数分数为12.5%时，基体的电极电位可由-0.56V 跃升到+0.12 V。

传统陶瓷、特种陶瓷的概念及分类

传统陶瓷主要指黏土制品，以天然的硅酸盐矿物为原料经粉碎、成形、烧结制成的产品。包括日用陶瓷、建筑陶瓷、卫生陶瓷、化工陶瓷等，产量大，用途广。

特种陶瓷是以高纯化工原料和合成矿物为原料，沿用传统陶瓷的工艺流程制备的陶瓷，是具有特殊力学、物理或化学性能的陶瓷。也称为现代陶瓷、新型陶瓷、精细陶瓷、高技术陶瓷等。按性能和应用可分为：电子陶瓷、光学陶瓷等；按化学成分可分为：氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷；最常用的分类方法：结构陶瓷材料（工程陶瓷材料）和功能陶瓷材料；

特种陶瓷与普通陶瓷的区别

在原料上，突破了传统陶瓷以黏土为主要原料的局限，特种陶瓷一般以纯度较高的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硅化物等为主要原料；在制备上，突破了传统陶瓷以炉窑为主要烧结设备的界限，广泛采用真空烧结、保护气氛烧结，采用热压、热等静压等手段；在性质上，特种陶瓷有不同的特殊性质和功能。

陶瓷材料的晶体缺陷具体有哪些

分为3种：点缺陷、线缺陷和面缺陷。1材料晶体中也存在置换原子、间隙原子及空位等点陷，并形成置换固溶体与间隙固溶体。2线缺陷位错在陶瓷材料中的作用远不如在金属材料中那么重要。3陶瓷是由微细颗粒的原料烧结而成的，一般都是多晶体。因而，陶瓷中也存在晶界、亚晶界等面缺陷

提高陶瓷材料强度及减轻脆性的途径

首先，制造微晶、高密度、高纯度的陶瓷，提高晶体的完整性是陶瓷发展的重要方向。如热压工艺制成的Si3N4陶瓷，几乎没有气孔，强度接近理论值。把陶瓷制成截面细小的纤维及晶须，减少缺陷存在的几率，强度可提高1-2数量级。

其次，通过适当工艺在陶瓷表面造成一层残余压应力，以部分抵消外加拉应力，可提高其强度。

再次，复合强化是发挥陶瓷材料优势的重要途径。纤维增强的陶瓷基复合材料可有效地改善材料的强韧性。

生物陶瓷的定义、种类、优点及生物材料的发展趋势

生物陶瓷是用于人体器官替换、修补及外科矫形等的陶瓷材料。

分类：生物惰性陶瓷（氧化铝陶瓷、氧化锆陶瓷、碳素类陶瓷）、生物活性陶瓷（磷酸钙陶瓷、生物活性玻璃陶瓷、Na2O-K2O-MgO-CaO-SiO2-P2O5系陶瓷、BGC人工骨）

优点：具有良好的力学性能，并且极其稳定；在体内难于溶解，不易氧化，不易腐蚀变质，热稳定性好，便于消毒；耐磨，有一定润滑性，不易产生疲劳现象，而且和人体组织的亲和性好；组成范围比较宽，可以根据实际应用的要求设计组成，以调节性能；容易成形，可以根据需要制成各种形态和尺寸。

耐火材料

耐火材料是耐火度不低于1580℃的无机非金属材料。

种类：氧化硅质耐火材料、硅酸铝质耐火材料、镁质耐火材料、碳质耐火材料、不定形耐火材料

性能指标：耐火度、高温荷重变形温度、热震稳定性、抗渣性。

不定型耐火材料定义及其分类

不定形耐火材料是由合理级配的颗粒料、粉状料与结合剂共同组成的不经成型和烧成而直接使用的耐火材料。