材料科學(xué)導(dǎo)論復(fù)習(xí)題

一章1.氧化鋁既牢固又堅硬且耐磨，但為什么不能用來制造鎯頭？答：氧化鋁脆性較高，且抗震性不佳。2.將下列材料按金屬、陶瓷、聚合物和復(fù)合材料進行分類：黃銅、環(huán)氧樹脂、混泥土、鎂合金、玻璃鋼、瀝青、碳化硅、鉛錫焊料、橡膠、紙杯。答：金屬：黃銅、鎂合金、鉛錫焊料陶瓷：碳化硅聚合物：環(huán)氧樹脂、瀝青、橡膠、紙杯復(fù)合材料：混泥土、玻璃鋼3.下列用品選材時，哪些性能特別重要？汽車曲柄、電燈泡燈絲、剪刀、汽車擋風(fēng)玻璃、電視機熒光屏。答：汽車曲柄：強度，耐沖擊韌度，耐磨性，抗疲勞強度；電燈泡燈絲：熔點，耐高溫，電阻大；剪刀：硬度和高耐磨性，足夠的強度和沖擊韌性；汽車擋風(fēng)玻璃：透光性，硬度；電視機熒光屏：光學(xué)特性，足夠的發(fā)光亮度。4.概述材料科學(xué)的發(fā)展史，談?wù)勀愕恼J(rèn)識和體會。5五大基礎(chǔ)材料是什么？各有哪些特點？答：五大基礎(chǔ)材料是金屬、陶瓷、高分子材料、復(fù)合材料和半導(dǎo)體材料。金屬：強度高、延展性好、導(dǎo)電導(dǎo)熱，但不透明、易腐蝕。陶瓷：硬度高、耐高溫、絕緣、隔熱，但是脆性大、難加工。高分子材料：質(zhì)輕、絕緣、易成型，但強度低、耐溫性差。復(fù)合材料：比強度比模量高、性能可設(shè)計，但界面較弱。半導(dǎo)體材料：導(dǎo)電性介于導(dǎo)體與絕緣體之間，化學(xué)純度和表面加工精度高，但性能易受成分、尺寸、加工等因素的影響。6.什么叫材料科學(xué)？什么叫材料科學(xué)與工程？它們是如何產(chǎn)生的？兩者的重要區(qū)別是什么？答：材料科學(xué)是研究材料的構(gòu)成、構(gòu)造與性能之間關(guān)系的一門學(xué)科。它是從化學(xué)的角度，研究材料的化學(xué)構(gòu)成與原子構(gòu)造、原子結(jié)合鍵及其微觀構(gòu)造的互有關(guān)系。從晶體學(xué)和固體物理學(xué)的角度，分析和研究材料的組織形態(tài)、微構(gòu)造、內(nèi)部缺點與性質(zhì)和性能的互有關(guān)系。材料科學(xué)與工程是研究有關(guān)材料的構(gòu)成、構(gòu)造、制備工藝與其性質(zhì)和性能以及它們之間互有關(guān)系的技術(shù)開發(fā)及應(yīng)用的一門學(xué)科。重要有四方面因素促使材料科學(xué)的產(chǎn)生，其一，基礎(chǔ)學(xué)科的發(fā)展。二、工藝。三、多個材料的表征儀器和設(shè)備。四、不同類型的材料能夠互相替代和補充，充足發(fā)揮多個材料固有的優(yōu)秀特性。由于材料的研究的目的是面對實際、面對工程應(yīng)用。因此，材料科學(xué)與工程就出現(xiàn)了。許多大學(xué)的冶金系、材料系多數(shù)改名為材料科學(xué)與工程系；側(cè)重于基礎(chǔ)研究的叫材料科學(xué)系，著重于工藝研究的叫材料工程系。7.什么叫新材料？當(dāng)今新材料的發(fā)展方向有哪些？簡談你自己對新材料研發(fā)的認(rèn)識和見解。答：新材料是指新近發(fā)展的或正在研發(fā)的、性能超群的某些材料。發(fā)展方向重要有下列六個方向：一、信息科學(xué)技術(shù)二、新能源科學(xué)技術(shù)三、生物科學(xué)技術(shù)四、空間科學(xué)技術(shù)五、生態(tài)環(huán)境科學(xué)技術(shù)六、用高技術(shù)改造、更新現(xiàn)有材料。8.什么叫納米材料？納米材料有哪些效應(yīng)？舉例闡明。答：納米材料是指三維空間中最少有一維處在納米尺度范疇（1-100nm）或由它們作為基本單元構(gòu)成的材料。納米材料有小尺寸效應(yīng)、表面效應(yīng)、量子尺寸效應(yīng)和量子隧道效應(yīng)。如（量子尺寸效應(yīng)）高的光學(xué)非線性，特異的催化和光催化性質(zhì)。二章9.材料的四個構(gòu)造是什么？它們影響材料的哪些性能？答：材料的四個構(gòu)造分別是：一、原子構(gòu)造（一級構(gòu)造）決定原子的結(jié)合方式，決定其化學(xué)性質(zhì)和物理性質(zhì)。二、原子鍵合（二級構(gòu)造）決定結(jié)合力大小，影響其物理、力學(xué)等性能。三、原子排列（三級構(gòu)造）決定材料的形態(tài)，影響其物理、力學(xué)等性能，它與加工工藝親密有關(guān)。四、顯微組織（四級構(gòu)造）影響材料力學(xué)性能如強度、塑性等，重要由加工工藝決定。10.材料的三級和四級構(gòu)造能夠通過加工工藝來變化，那么材料的二級構(gòu)造能夠變化嗎？為什么？答：原子的結(jié)合鍵是材料的二級構(gòu)造。對于單一的材料來說，其價鍵構(gòu)造是不能夠通過加工工藝來變化的。但是實際工程應(yīng)用中，通過一定的加工工藝來變化材料的二級構(gòu)造，例如金剛石含有共價鍵，石墨含有共價鍵和物理鍵，而石墨等碳質(zhì)原料和某些金屬在高溫高壓下能夠反映生成金剛石，即一定程度上變化了材料的二級構(gòu)造。三章11.簡述陶瓷材料的相構(gòu)成及常見的相構(gòu)造。答：陶瓷材料中的相構(gòu)成較為復(fù)雜，常見的相有晶相、玻璃相和氣相。它們對陶瓷性能都有很大影響。晶相是陶瓷材料的重要構(gòu)成相，常見構(gòu)造有氧化物構(gòu)造和硅酸鹽構(gòu)造。氧化物構(gòu)造涉及AB型構(gòu)造(NaCl型)、AB2型構(gòu)造(金紅石型)、A2B3型構(gòu)造(剛玉型)以及其它某些構(gòu)造。硅酸鹽的構(gòu)造特點是硅、氧離子構(gòu)成四周體，硅離子位于四周體中心。硅氧四周體SiO44-之間又以共有頂點的氧離子互相連接起來。由于連接方式不同而形成多個硅酸鹽構(gòu)造，如島狀、環(huán)狀、鏈狀和層狀等。玻璃相是在陶瓷燒結(jié)時形成的一種非晶態(tài)物質(zhì)，其構(gòu)造是由離子多面體（如硅氧四周體）構(gòu)成的無規(guī)則排列的空間網(wǎng)絡(luò)，如非晶態(tài)石英的構(gòu)造。玻璃相熱穩(wěn)定性差，在較低溫度下即開始軟化。玻璃相的作用是粘結(jié)分散的晶相、減少燒結(jié)溫度、克制晶相的粗化。氣相是指陶瓷中的氣孔，它是在陶瓷生產(chǎn)過程中形成并被保存下來的。氣孔的存在減少了陶瓷的密度，能吸取震動，并進一步減少了導(dǎo)熱系數(shù)。但也造成陶瓷強度下降，介電損耗增大，絕緣性減少。12.簡述高分子的結(jié)晶特點，舉例闡明幾個常見的高分子結(jié)晶形態(tài)。答：高分子結(jié)晶的特點以下：（1）高分子晶體屬于分子晶體；（2）高分子晶體的熔點Tm定義為晶體全部熔化的溫度；（3）高分子鏈細而長使得高分子鏈結(jié)晶得到的晶體只能屬于較低檔晶系，無立方晶格；（4）高分子的結(jié)晶是通過鏈段的協(xié)同運動排入晶格的，即晶胞由鏈段構(gòu)成；（5）高分子結(jié)晶不完善，有結(jié)晶度的概念；（6）高分子的結(jié)晶過程分一次結(jié)晶（主結(jié)晶）和二次結(jié)晶（次級結(jié)晶）。（7）高分子鏈普通以折疊鏈片晶形態(tài)構(gòu)成高分子晶體。高分子結(jié)晶有單晶、球晶、樹枝狀晶、串晶、柱晶，伸直鏈晶等。八章13.簡述硬度的多個測定辦法？舉例闡明如何測定金屬材料、陶瓷材料和高分子材料的硬度。答：慣用的測試辦法有三種：壓痕法、回跳法和刻痕法。(1).布氏硬度：布氏硬度的測定是把直徑為D的淬火鋼球，用載荷P壓入被測材料的表面，并保持一定時間后卸載，通過測量壓痕直徑d或計算壓痕表面積F來得到，其計算式為：HB=P/F=2P/πD(D-(D2-d2)1/2)。(2).洛氏硬度：洛氏硬度是用壓頭的壓痕深度來量度。根據(jù)所用壓頭和載荷不同，可分為HRC(薄板或硬脆材料)、HRB(退火鋼及有色金屬)和HRA(淬火鋼等)三種。洛氏硬度能夠直讀，操作方便，合用廣泛，可測量低硬度、高硬度材料。但洛氏硬度載荷大，標(biāo)尺不能統(tǒng)一，普通不適宜測定硬而脆的薄層，硬薄層工件用維氏硬度衡量。(3).維氏硬度：維氏硬度的壓頭為金剛石四棱錐體，兩對面的夾角為136°，通過測量壓痕對角線長度求出，HV＝1.8544P/d2。d為壓痕對角線長度，用此值查表得硬度值。陶瓷材料普通用維氏硬度和顯微硬度測定。(4).小載荷硬度(a)維氏顯微硬度：維氏顯微硬度，簡稱顯微硬度，是用來測量組織中某一相微區(qū)的硬度。顯微硬度的壓頭和表達符號與維氏硬度相似，但所用的載荷更小，只有幾克至幾百克(2g、5g、10g、50g、100g、200g)，并且長度以微米計量，其體現(xiàn)式為：HV＝1854.4P/d2，(P的單位是g，d為μm)，故有時稱為小載荷的維氏硬度。由于壓痕微小，需要做成金相樣品。重要適合于陶瓷材料的硬度測定。(b)努氏硬度：努氏硬度是從維氏顯微硬度發(fā)展而來。重要差別：一是壓頭形狀為金剛石長棱形，兩個長棱夾角為172.5°，兩個短棱夾角為130°，試樣上長短對角線長度之比L/W為7.11倍的棱形壓痕；二是硬度值不是實驗力F除以壓痕的表面積之商值，而是除以壓痕投影面積之商值。其定義為：HK＝1.451F/L2。L為實際壓痕對角線長度(μm)，K為Knoop的縮寫，F(xiàn)為載荷(N)，其值在0.4903~19.61N(c)邵氏硬度：使用硬度計，在規(guī)定的實驗條件下用原則彈簧壓力將硬度計上的壓針壓入試樣，以壓入深度轉(zhuǎn)換為硬度值，直接由硬度計讀出邵氏值HS。HS分為邵氏A和邵氏D。邵氏A適合于較軟的塑料如橡膠、泡沫塑料等，邵氏D適合于較硬的塑料。(d)肖氏硬度：肖氏硬度又叫回跳硬度，是動載實驗法。其原理是將一定重量的含有金剛石圓頭或者鋼球的原則沖頭從一定高度h。，自由落體到試件表面，然后由于試件的彈性變形使沖頭回跳到某一高度h，用這兩個高度的比值來計算肖氏硬度值KS。肖氏硬度無量綱，沖頭回跳高度越高，則試樣的硬度越高。(e)莫氏硬度：陶瓷及其礦物材料慣用的劃痕硬度稱為莫氏硬度。它只表達硬度從小到大的次序，不表達軟硬的程度。背面的材料能夠劃破前面材料的表面。起初，莫氏硬度僅分為10級，1級最小，10級最硬。其對應(yīng)硬度的排序為：1滑石，2石膏，3方解石，4螢石，5磷灰石，6正長石，7石英，8黃玉，9剛玉，10金剛石。后來，又出現(xiàn)了某些人工合成的高硬度陶瓷材料，莫氏硬度等級范疇擴大，現(xiàn)分為15級。其次序為：1滑石，2石膏，3方解石，4螢石，5磷灰石，6正長石，7SiO2玻璃，8石英，9黃玉，10石榴石，11熔融氧化鋯，12剛玉，13碳化硅，14碳化硼，15金剛石。14.什么叫材料的I型斷裂？裂紋尖端的應(yīng)力場為什么是奇異性的？答：材料在垂直于截面的應(yīng)力作用下發(fā)生的斷裂稱作I型斷裂，I型斷裂所受應(yīng)力方向在裂縫平面內(nèi)，與裂縫的發(fā)展方向垂直。由下圖看出，裂紋尖端的應(yīng)力存在奇異性，材料斷裂實驗也證明，當(dāng)脆性材料中存在裂紋時，裂紋尖端就是一種應(yīng)力奇異場，形成應(yīng)力分布特殊的應(yīng)力場。從公式上，Irwin指出，應(yīng)力場強弱程度由應(yīng)力強度因子KI參數(shù)來控制，KI值大小與裂紋尺寸半長a、外加均勻拉伸應(yīng)力σ存在下列關(guān)系：，因此稱之為奇異性的。15.化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和物理腐蝕有哪些區(qū)別？各舉一例闡明。答：腐蝕可分為化學(xué)腐蝕、電化學(xué)腐蝕和物理腐蝕三種。耐腐蝕性是指金屬抵抗多個介質(zhì)侵蝕的能力?；瘜W(xué)腐蝕是指金屬材料與非電解質(zhì)直接發(fā)生化學(xué)反映但不產(chǎn)生電流的破壞過程。例如，金屬在干噪氣體中的腐蝕（飛機發(fā)動機燃燒室內(nèi)壁、火焰筒的腐蝕）。電化學(xué)腐蝕是指金屬表面與電解質(zhì)溶液發(fā)生電化學(xué)反映而引發(fā)的破壞過程。腐蝕過程必須有電極反映并產(chǎn)生電流，即有一種陰極反映和一種陽極反映。金屬在大氣、海水、土壤、介質(zhì)中的腐蝕均屬于電化學(xué)腐蝕，這是最普遍、最常見的腐蝕形式。例如，鋼鐵生銹等。物理腐蝕是指由于單純的物理溶解而產(chǎn)生的腐蝕，如鋼鐵在液態(tài)鋅中的溶解等。16.試述非晶態(tài)線性高分子材料、晶態(tài)高分子材料和體型高分子材料在不同溫度下的力學(xué)狀態(tài)。答：(1)線性非晶態(tài)高聚物的三種力學(xué)狀態(tài)：線性非晶態(tài)高聚物在不同溫度下體現(xiàn)出三種物理狀態(tài)：玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)。(a)玻璃態(tài)：T<Tg時，變形曲線基本上是水平的，彈性模量較高，此時物體的變形符合虎克定律，應(yīng)力應(yīng)變呈線性關(guān)系，其斜率為直線。由于溫度低、分子動能小，整個分子鏈或鏈段不能發(fā)生運動，分子處在凍結(jié)狀態(tài)，但比鏈段更小的構(gòu)造部分（鏈節(jié)、側(cè)基、原子等）在其平衡位置附近作小范疇的振動。(b)高彈態(tài)：T>Tg時，變形量很大，彈性模量明顯減少，但外力去除后變形能夠回復(fù)，彈性是可逆的。高聚物體現(xiàn)為柔軟性而富彈性，含有橡膠的特性，處在所謂高彈態(tài)或橡膠態(tài)。此時，分子動能增大，足以使分子鏈段運動，但還不能使整個大分子鏈運動。此時分子鏈的柔性已大大增加，卷曲狀態(tài)的分子鏈可沿外力方向逐步伸展，變形量可達100％～1000％，這是高聚物所獨有的力學(xué)狀態(tài)。(c)粘流態(tài)：溫度高于Tf后，變形快速發(fā)展，高聚物開始產(chǎn)生粘性流動，處在所謂粘流態(tài)，此時變形已不可逆。因分子的動能增強，不僅鏈段運動，整個分子鏈也能運動，產(chǎn)生很大的不可逆的流動變形，出現(xiàn)高聚物的粘性流動。粘流態(tài)重要是與大分子鏈的運動有關(guān)。(2)晶態(tài)高聚物的力學(xué)狀態(tài)：聚合物結(jié)晶普通不完整，存在一定的非晶部分，也有玻璃化轉(zhuǎn)變。由于結(jié)晶部分的存在(結(jié)晶度不不大于40%)，在Tg以上，鏈段運動仍受到限制，模量下降不大。在Tm以上模量才快速下降。若聚合物分子量很大，Tm<Tf,則在Tm和Tf之間出現(xiàn)高彈態(tài)，若分子量小，Tm>Tf，則熔融之后轉(zhuǎn)變成粘流態(tài)。因此，結(jié)晶度和分子量對聚合物材料的物理狀態(tài)和性能有明顯影響。17.什么是高分子材料的粘彈性？蠕變、應(yīng)力松弛和滯后內(nèi)耗的含義是什么？答：大多數(shù)高聚物的高彈性是平衡高彈性，應(yīng)力與應(yīng)變同時發(fā)生。但有些高聚物如橡膠，特別在老化和低溫狀態(tài)下體現(xiàn)出與時間的依賴性，即應(yīng)變與應(yīng)力不同時，有些滯后。粘彈性是指高聚物的應(yīng)變不僅取決于應(yīng)力，并且取決于加載速率，或高聚物的應(yīng)力同時依賴于應(yīng)變和應(yīng)變速率的變形行為。蠕變是在應(yīng)力保持恒定的狀況下，應(yīng)變隨時間的增加而增加的現(xiàn)象.高聚物受力變形后產(chǎn)生的應(yīng)力隨時間而逐步衰減的現(xiàn)象叫應(yīng)力松弛。例如，法蘭密封墊圈經(jīng)長時間后發(fā)生滲漏現(xiàn)象。與蠕變同樣，它也是大分子鏈在力的作用下，逐步變化構(gòu)象和發(fā)生了位移。高聚物受周期載荷作用時，會產(chǎn)生拉伸和壓縮的循環(huán)應(yīng)變，如上圖所示。高聚物受載拉伸時，應(yīng)力與應(yīng)變沿ACB線變化，而卸載回縮時沿BDA變化，回縮是平衡的，伸張則達不到平衡。因此應(yīng)變落后于應(yīng)力，出現(xiàn)應(yīng)變滯后現(xiàn)象。由于應(yīng)變對應(yīng)力的滯后，在重復(fù)加載時，就會出現(xiàn)上一次變形還沒有回復(fù)，或分子鏈的構(gòu)象跟不上變化時，又施加了下一次載荷，造成分子間的內(nèi)摩擦，產(chǎn)生所謂的內(nèi)耗，變形儲存的彈性能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。儲存的能量等于滯后回線ACBDA所包圍的面積。內(nèi)耗的存在會引發(fā)高聚物溫度的升高，加速老化，但內(nèi)耗能吸取震動波，有助于高聚物的減震性能。18.陶瓷材料的力學(xué)性能有何特點并作簡要解釋。答：(1)剛度：陶瓷材料的化學(xué)鍵合是強大的離子鍵或是離子鍵與化學(xué)鍵的混合鍵，故含有很高的彈性模量，是各類材料中屬最高的。像金屬同樣，陶瓷材料的彈性模量對組織不敏感，但受氣孔率影響較大，同時隨溫度的提高會下降。(2)硬度：與剛度同樣，硬度也取決于化學(xué)鍵的強度，因此陶瓷材料也是各類材料中硬度最高。這是陶瓷材料的最大特點。陶瓷的硬度隨溫度的升高而下降，但高溫下仍有較高的保存值。(3)強度：陶瓷的強度也很高，是彈性模量的1/10～1/15，但實際強度在1/1000～1/100，甚至更低。陶瓷材料理論強度低的因素是組織中的晶界形態(tài)。陶瓷晶界中存在晶粒間的局部分離或空隙現(xiàn)象，晶界上的原子鍵間被拉長，鍵強度被明顯，并且晶界上也因相似電荷的靠近產(chǎn)生的斥力產(chǎn)生裂縫。另外，陶瓷的實際強度受致密度、雜質(zhì)及其缺點的影響較大。解決的方法是改善晶界、消除缺點、提高致密度。(4)塑性：陶瓷在室溫下幾乎沒有塑性變形行為。塑性變形是在剪切應(yīng)力作用下由位錯運動引發(fā)的密排原子面間的滑移變形。陶瓷晶體的滑移系極少，比金屬少得多。位錯運動所需剪切應(yīng)力很大，靠近于晶體的理論剪切強度。另外，共價鍵有明顯的方向性和飽和性，而離子鍵的同號離子靠近斥力很大，因此由離子晶體和共價晶體構(gòu)成的陶瓷的塑性極其差。但在高溫時，原子的擴散能夠增進陶瓷中的位錯運動，以及晶界原子的遷移，這時陶瓷體現(xiàn)出一定的塑性。(5)韌性和脆性：陶瓷材料是典型的脆性材料，受外力作用時在沒有塑性變形的狀況下發(fā)生低應(yīng)力斷裂。韌性極其低。沖擊韌性在10kJ/m2下列。比金屬低一種數(shù)量級。由于陶瓷材料的斷裂韌性很低，它對表面狀態(tài)極其敏感。表面劃傷、界面等固有缺點處類同微裂紋，是應(yīng)力集中點。一旦受力，由于材料沒有塑性變形，裂紋就會快速擴展。脆性是陶瓷材料作為構(gòu)造材料使用的最大障礙。改善其脆性的辦法重要有：(a)防止表面出現(xiàn)缺點；(b)表面施加壓應(yīng)力；(c)纖維或顆粒增強進行增韌。九章19.概述鋼鐵材料的分類。20.有色金屬分哪幾個？試舉例闡明。答：有色金屬重要分為：一、鋁及鋁合金二、銅及銅合金三、鈦及鈦合金四、鎂及鎂合金21.概述鋼中重要雜質(zhì)元素對鋼的性能的影響。常存雜質(zhì)元素對碳鋼鋼材性能的影響普通碳素鋼除含碳以外，還含有少量錳(Mn)、硅(Si)、硫(S)、磷(P)、氧（O）、氮（N）和氫（H）等元素。這些元素并非為改善鋼材質(zhì)量故意加入的，而是由礦石及冶煉過程中帶入的，故稱為雜質(zhì)元素。這些雜質(zhì)對鋼性能是有一定影響，為了確保鋼材的質(zhì)量，在國標(biāo)中對各類鋼的化學(xué)成分都作了嚴(yán)格的規(guī)定。l.硫硫來源于煉鋼的礦石與燃料焦炭。它是鋼中的一種有害元素。硫以硫化鐵(FeS)的形態(tài)存在于鋼中，F(xiàn)eS和Fe形成低熔點(985℃)化合物。而鋼材的熱加工溫度普通在1150～1200℃以上，因此當(dāng)鋼材熱加工時，由于FeS化合物的過早熔化而造成工件開裂，這種現(xiàn)象稱為“熱脆”。含硫量愈高，熱脆現(xiàn)象愈嚴(yán)重，故必須對鋼中含硫量進行控制。高級優(yōu)質(zhì)鋼：S＜0.02%～0.03%；優(yōu)質(zhì)鋼：S＜0.03%～0.045%；普通鋼：S＜0.055%～0.7%下列。2.磷磷是由礦石帶入鋼中的，普通說磷也是有害元素。磷雖能使鋼材的強度、硬度增高，但引發(fā)塑性、沖擊韌性明顯減少。特別是在低溫時，它使鋼材明顯變脆，這種現(xiàn)象稱"冷脆"。冷脆使鋼材的冷加工及焊接性變壞，含磷愈高，冷脆性愈大，故鋼中對含磷量控制較嚴(yán)。高級優(yōu)質(zhì)鋼：P＜0.025%；優(yōu)質(zhì)鋼：P＜0.04%；普通鋼：P＜0.085%。3.錳錳是煉鋼時作為脫氧劑加入鋼中的。由于錳能夠與硫形成高熔點(1600℃)的MnS，一定程度上消除了硫的有害作用。錳含有較好的脫氧能力，能夠與鋼中的FeO成為MnO進入爐渣，從而改善鋼的品質(zhì)，特別是減少鋼的脆性，提高鋼的強度和硬度。因此，錳在鋼中是一種有益元素。普通認(rèn)為，鋼中含錳量在0.5%～0.8%下列時，把錳當(dāng)作是常存雜質(zhì)。技術(shù)條件中規(guī)定，優(yōu)質(zhì)碳素構(gòu)造鋼中，正常含錳量是0.5%～0.8%；而較高含錳量的構(gòu)造鋼中，其量可達0.7%～1.2%。4.硅硅也是煉鋼時作為脫氧劑而加入鋼中的元素。硅與鋼水中的FeO能結(jié)成密度較小的硅酸鹽爐渣而被除去，因此硅是一種有益的元素。硅在鋼中溶于鐵素體內(nèi)使鋼的強度、硬度增加，塑性、韌性減少。鎮(zhèn)靜鋼中的含硅量普通在0.1%～0.37%，沸騰鋼中只含有0.03%～0.07%。由于鋼中硅含量普通不超出0.5%，對鋼性能影響不大。5.氧氧在鋼中是有害元素。它是在煉鋼過程中自然進入鋼中的，盡管在煉鋼末期要加入錳、硅、鐵和鋁進行脫氧，但不可能除盡。氧在鋼中以FeO、MnO、SiO2、Al2O3等夾雜形式，使鋼的強度、塑性減少。特別是對疲勞強度、沖擊韌性等有嚴(yán)重影響。6.氮鐵素體溶解氮的能力很低。當(dāng)鋼中溶有過飽和的氮，在放置較長一段時間后或隨即在200～300℃加熱就會發(fā)生氮以氮化物形式的析出，并使鋼的硬度、強度提高，塑性下降，發(fā)生時效。鋼液中加入Al、Ti或V進行固氮解決，使氮固定在AlN、TiN或VN中，可消除時效傾向。7.氫鋼中溶有氫會引發(fā)鋼的氫脆、白點等缺點。白點常在軋制的厚板、大鍛件中發(fā)現(xiàn)，在縱斷面中可看到圓形或橢圓形的白色斑點；在橫斷面上則是細長的發(fā)絲狀裂紋。鍛件中有了白點，使用時會發(fā)生忽然斷裂，造成不測事故。因此，化工容器用鋼，不允許有白點存在。氫產(chǎn)生白點冷裂的重要因素是由于高溫奧氏體冷至較低溫時，氫在鋼中的溶解度急劇減少。當(dāng)冷卻較快時，氫原子來不及擴散到鋼的表面而逸出，就在鋼中的某些缺點處由原子狀態(tài)的氫變成分子狀態(tài)的氫。氫分子在不能擴散的條件下在局部地區(qū)產(chǎn)生很大壓力，這壓力超出了鋼的強度極限而在該處形成裂紋，即白點。22.簡要闡明下列金屬材料縮寫符號的含義及其碳元素的平均含量：20、16MnR、12Cr1Mo、0Cr18Ni9、304、316L、Q235、T8A、20g、304L。答：20：含碳量為0.2%的碳鋼16Mng：含碳量為0.16%12Cr1MoV：含碳量為0.12%0Cr18NI9Ti：含碳量低于0.0218%314：國際符號：含碳量為0.1%316L：含碳量低于0.0218%。。。。。。23.陶瓷材料是如何分類的？概述普通陶瓷和先進陶瓷的不同點。答：普通材料（硅酸鹽材料）與特種材料（構(gòu)造陶瓷、工具陶瓷、功效陶瓷）24.概述聚合物材料的分類，試舉出五個以上熱塑性和熱固性樹脂的名稱及其它們在生活中的應(yīng)用實例。答;普通分為三大類：塑料、橡膠、纖維。熱塑性樹脂：PVC（薄膜）PS（電器、發(fā)泡品）PE（薄膜、瓶子）PA（纖維、機械零件）PC(汽車及機器零件、雜貨)熱固性樹脂：酚醛樹脂（增強塑料）聚氨酯（涂料）。25.復(fù)合材料是什么？它分哪幾類？它的重要特性是什么？答：復(fù)合材料是一種混合物。復(fù)合材料按其構(gòu)成分為金屬與金屬復(fù)合材料、非金屬與金屬復(fù)合材料、非金屬與非金屬復(fù)合材料。按其構(gòu)造特點又分為：①纖維復(fù)合材料。將多個纖維增強體置于基體材料內(nèi)復(fù)合而成。如纖維增強塑料、纖維增強金屬等。②夾層復(fù)合材料。由性質(zhì)不同的表面材料和芯材組合而成。普通面材強度高、??；芯材質(zhì)輕、強度低，但含有一定剛度和厚度。分為實心夾層和蜂窩夾層兩種。③細粒復(fù)合材料。將硬質(zhì)細粒均勻分布于基體中，如彌散強化合金、金屬陶瓷等。④混雜復(fù)合材料。由兩種或兩種以上增強相材料混雜于一種基體相材料中構(gòu)成。與普通單增強相復(fù)合材料比，其沖擊強度、疲勞強度和斷裂韌性明顯提高，并含有特殊的熱膨脹性能。分為層內(nèi)混雜、層間混雜、夾芯混雜、層內(nèi)／層間混雜和超混雜復(fù)合材料。復(fù)合材料保存了原有組分材料的優(yōu)點，克服或彌補了缺點，并顯示出某些新的性能。復(fù)合材料有很強的可設(shè)計性，是材料設(shè)計方面的一種突破。能夠按照使用規(guī)定的性能設(shè)計制造新材料。26.什么是半導(dǎo)體材料？重要是哪些材料？將來發(fā)展趨勢是什么？答：半導(dǎo)體是指一種導(dǎo)電性介于絕緣體和導(dǎo)