材料科學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題

材料科學(xué)基礎(chǔ)復(fù)習(xí)題2014.12.15結(jié)合鍵根據(jù)其結(jié)合力的強(qiáng)弱可分為哪兩大類？各自分別包括哪些細(xì)類？P2一類是結(jié)合力較強(qiáng)的主價(jià)鍵（一次鍵），包括離子鍵，共價(jià)鍵，金屬鍵；另一類是結(jié)合力較弱的次價(jià)鍵（二次鍵），包括范德華力和氫鍵。國(guó)際上通常用什么來(lái)統(tǒng)一標(biāo)定晶向指數(shù)和晶面指數(shù)？P9分別以什么表示？國(guó)際上用密勒指數(shù)（Miller）來(lái)標(biāo)定。 分別以方括號(hào)和圓括號(hào)表示，即[uvw]和（hkl）。什么叫點(diǎn)陣、晶胞、晶帶、配位數(shù)、固溶體、孿晶、蠕變、應(yīng)力松弛、合金、致密度、聚合度、近程結(jié)構(gòu)、遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)、復(fù)合材料、界面。點(diǎn)陣（空間點(diǎn)陣）：為了便于分析研究晶體中質(zhì)點(diǎn)的排列情況，把它們抽象成規(guī)則排列于空間的無(wú)數(shù)個(gè)幾何點(diǎn)，這些點(diǎn)可以是原子或分子的中心，也可以是彼此等同的原子群或分子群的中心，但各個(gè)點(diǎn)的周?chē)h(huán)境必須相同。這種點(diǎn)的空間排列就稱為空間點(diǎn)陣。P5晶胞：為了說(shuō)明點(diǎn)陣排列的規(guī)律和特點(diǎn)，在點(diǎn)陣中取出一個(gè)具有代表性的單元作為點(diǎn)陣的組成單元，稱為晶胞。P5晶帶：相交于同一直線的一組晶面組成一個(gè)晶帶。（晶帶面、晶帶軸）P12配位數(shù)：晶體結(jié)構(gòu)中任一原子周?chē)钕噜徢业染嚯x的原子數(shù)。P21固溶體：固溶體是固體溶液，是溶質(zhì)原子溶入溶劑中所形成的均勻混合的物質(zhì)。P25孿晶：變形與未變形兩部分晶體合稱為孿晶。P84蠕變：蠕變是指在恒溫下對(duì)高分子材料快速施加較小的恒定外力時(shí)，材料的變形隨時(shí)間而逐漸增大的力學(xué)松弛現(xiàn)象。P279應(yīng)力松弛：應(yīng)力松弛是指在恒定溫度和形變保持不變的情況下，高分子材料內(nèi)部的應(yīng)力隨時(shí)間增加而逐漸衰減的現(xiàn)象。P279合金：是指由兩種或兩種以上的金屬與非金屬經(jīng)熔煉、燒結(jié)或其他方法組合而成并具有金屬特性的物質(zhì)。P25致密度：晶體結(jié)構(gòu)中原子體積占總體積的分?jǐn)?shù)。P21聚合度：將高分子材料的結(jié)構(gòu)單元總數(shù)稱為聚合度。P253近程結(jié)構(gòu)：包括構(gòu)造和構(gòu)型。P264遠(yuǎn)程結(jié)構(gòu)：是指單個(gè)高分子鏈的大小和形態(tài)、鏈的柔順性及分子在各種環(huán)境中所采取的構(gòu)象。P264復(fù)合材料：把兩種材料結(jié)合在一起，發(fā)揮各自的長(zhǎng)處，又在一定程度上克服各自固有的弱點(diǎn)，這統(tǒng)稱為復(fù)合材料。P287界面：在復(fù)合材料中，通常由一相為連續(xù)相，稱為基體；另一相為分散相，稱為增強(qiáng)材料。分散相是以獨(dú)立的形態(tài)分布在整個(gè)連續(xù)相中，兩相之間存在相界面。P287晶向指數(shù)的確定步驟、晶面指數(shù)的確定步驟？P9-10A.晶向指數(shù)B.晶面指數(shù)闡述主價(jià)鍵和次價(jià)鍵的特點(diǎn)，并討論由此產(chǎn)生的材料性能上的區(qū)別。P2-4特點(diǎn)：主價(jià)建結(jié)合力較強(qiáng)，次價(jià)鍵結(jié)合力較弱。離子鍵：正負(fù)離子靜電吸引力較強(qiáng)，具有較高熔點(diǎn)，脆性，且是良好的電絕緣體。金屬基復(fù)合材料有哪些種類？試分析其性能特征。P296-299A.按增強(qiáng)體類型分：①連續(xù)纖維金屬基復(fù)合材料；②非連續(xù)纖維金屬基復(fù)合材料；③自生增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料；④層板金屬基復(fù)合材料。B.按基體類型分：主要有鋁基、鎂基、鋅基、銅基、鈦基、鎳基、耐熱金屬基、金屬間化合物基等復(fù)合材料。性能特征：①高比強(qiáng)度、比模量；②良好的導(dǎo)熱導(dǎo)電性能；③熱膨脹系數(shù)小、尺寸穩(wěn)定性好；④良好的高溫性能；⑤良好的耐磨性；⑥良好的斷裂韌性和抗疲勞性能；⑦不吸潮、不老化、氣密性好；⑧可設(shè)計(jì)性強(qiáng)。比較陶瓷材料中的位錯(cuò)與金屬材料中的位錯(cuò)有何異同。(見(jiàn)ppt)陶瓷晶體和金屬晶體一樣含有位錯(cuò)。位錯(cuò)來(lái)自于晶體生長(zhǎng)和受外力時(shí)的晶體變形。觀察到SiC晶體生長(zhǎng)的蜷線，這和螺位錯(cuò)的存在有關(guān)。通過(guò)實(shí)驗(yàn)觀察陶瓷晶體，如MgO，Al2O3，ZrO2，SiC等都包含位錯(cuò)。與金屬相比，陶瓷晶體中固有的位錯(cuò)特別是可動(dòng)位錯(cuò)很少，另外，金屬在變形時(shí)可大量增殖位錯(cuò)，而陶瓷晶體由于是以離子鍵或共價(jià)鍵結(jié)合，因此滑移系少，且位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)的柏氏矢量大，這些都導(dǎo)致了陶瓷變形困難。最常見(jiàn)的金屬晶體結(jié)構(gòu)有哪三種結(jié)構(gòu)？分別以何種字母表達(dá)？P19①體心立方結(jié)構(gòu)（bcc或A2）;②面心立方結(jié)構(gòu)（fcc或A1）;③密排六方結(jié)構(gòu)（hcp或A3）。離子鍵、共價(jià)鍵及金屬鍵分別具有哪些特性？P2-4離子鍵：正負(fù)離子靜電吸引力較強(qiáng)，具有較高熔點(diǎn)，脆性，且是良好的電絕緣體。共價(jià)鍵:結(jié)合力很大，因此共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)比較穩(wěn)定，具有硬度高、強(qiáng)度大、脆性大、熔點(diǎn)高等性質(zhì)。金屬鍵：金屬鍵的本質(zhì)特征使金屬具有良好的導(dǎo)電性、導(dǎo)熱性，具有正的電阻溫度系數(shù)，具有金屬光澤和良好的延展性。共聚物從結(jié)構(gòu)特征上分為哪四類？A.無(wú)規(guī)共聚物;B.交替共聚物;C.嵌段共聚物;D.接枝共聚物什么是高分子材料的聚集態(tài)？P265高分子材料的聚集態(tài)主要有哪些類型？P267-273高分子材料的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)又稱超分子結(jié)構(gòu)，指高分子材料內(nèi)分子鏈的排列與堆砌結(jié)構(gòu)。A.非晶態(tài)；B.結(jié)晶態(tài)；C液晶態(tài)；D.取向態(tài)。為什么陶瓷材料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于抗拉強(qiáng)度？(P246)復(fù)合材料的增強(qiáng)體應(yīng)具備何特征？(P288-289)A.增強(qiáng)體應(yīng)具有能明顯提高基體某種所需的特性；B.應(yīng)具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性；C.與基體有良好的潤(rùn)濕性。金屬的回復(fù)是何種過(guò)程？(P213)回復(fù)是指冷變形金屬加熱時(shí)，尚未發(fā)生光學(xué)顯微組織變化前的微觀結(jié)構(gòu)及性能變化的過(guò)程。冷形變金屬在加熱過(guò)程中內(nèi)部結(jié)構(gòu)發(fā)生的變化分為哪幾個(gè)階段？在各階段中金屬的強(qiáng)度、內(nèi)應(yīng)力、電阻等發(fā)生怎樣變化？(P211-213)回復(fù)、再結(jié)晶、晶粒長(zhǎng)大。強(qiáng)度和硬度的變化：通常在回復(fù)階段硬度只發(fā)生較小變化，再結(jié)晶階段則下降較多。強(qiáng)度具有與硬度相似的變化規(guī)律。內(nèi)應(yīng)力的變化：金屬經(jīng)塑性形變所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力在回復(fù)階段基本得到消除，但其中微觀內(nèi)應(yīng)力只有通過(guò)再結(jié)晶方可完全消除。電阻：回復(fù)過(guò)程中變形金屬電阻率明顯下降。金屬回復(fù)動(dòng)力學(xué)曲線具有哪些特點(diǎn)？（見(jiàn)ppt）回復(fù)是一個(gè)弛豫過(guò)程，沒(méi)有孕育期；開(kāi)始變化快，隨后變慢；長(zhǎng)時(shí)間處理后，性能趨于一個(gè)平衡值。金屬材料應(yīng)力-應(yīng)變曲線特征？闡述曲線上特征點(diǎn)的含義？彈性形變的實(shí)質(zhì)是什么、難易程度取決于什么及主要特征有哪些？由上至下特征點(diǎn)意義分別為：抗拉強(qiáng)度、屈服強(qiáng)度（??0.2為條件屈服強(qiáng)度）、彈性極限。彈性形變的實(shí)質(zhì)：可逆形變。（猜的）難易程度取決于：彈性模量。主要特征：①理想的彈性形變是可逆形變，加載時(shí)變形，卸載時(shí)形變消失并恢復(fù)原狀；②不論是加載或卸載，只要在彈性形變范圍內(nèi)，其應(yīng)力-應(yīng)變曲線呈線性關(guān)系，即服從胡克定律。金屬加工硬化的工程意義？（百度）A.是一種非常重要的強(qiáng)化手段，可用來(lái)提高金屬的強(qiáng)度，特別是那些無(wú)法用熱處理強(qiáng)化的合金尤其重要；B.加工硬化是某些工件或半成品能夠拉伸或冷沖壓加工成形的重要基礎(chǔ)，有利于金屬的均勻變形；C.加工硬化可提高金屬零件在使用過(guò)程中的安全性。什么是陶瓷？有幾種晶體結(jié)構(gòu)？其塑性形變的特點(diǎn)是什么？陶瓷是由粉狀原料成形后在高溫作用下硬化而形成的制品，是多晶、多相的聚集體。P2273種晶體結(jié)構(gòu)：A.典型的離子型晶體結(jié)構(gòu)；B.硅酸鹽的晶體結(jié)構(gòu)；C.共價(jià)晶體結(jié)構(gòu)。P230-239塑性形變特點(diǎn)：A.陶瓷晶體難以變形，彈性模量比金屬大得多，常高出幾倍；B.陶瓷的抗壓強(qiáng)度比抗拉強(qiáng)度約高一個(gè)數(shù)量級(jí)；C.陶瓷晶體的理論屈服強(qiáng)度很高，約為E/30，但實(shí)際斷裂強(qiáng)度卻很低，兩者相差1-3個(gè)數(shù)量級(jí)。P245-246無(wú)定型聚合物有哪三種力學(xué)狀態(tài)？各自定義是什么？（自己整理）A.玻璃態(tài)（溫度在Tg以下，聚合物處于玻璃態(tài)，指組成原子不存在結(jié)構(gòu)上的長(zhǎng)程有序或平移對(duì)稱性的一種無(wú)定型固體狀態(tài)）；B.高彈態(tài)（Tg以上，聚合物轉(zhuǎn)變成高彈態(tài)，鏈段運(yùn)動(dòng)但整個(gè)分子鏈不產(chǎn)生移動(dòng)，高分子所特有的力學(xué)狀態(tài)）C.粘流態(tài)（當(dāng)溫度高于粘流溫度Tf并繼續(xù)升高時(shí)，高聚物得到的能量足夠使整個(gè)分子鏈都可以自由運(yùn)動(dòng)，從而成為能流動(dòng)的粘液，其粘度比液態(tài)低分子化物的粘度要大得多，所以稱為粘流態(tài)。）何為熱固性樹(shù)脂、何為熱塑性樹(shù)脂？各舉1-2例。（P311-312）熱固性樹(shù)脂：由某些低分子的合成樹(shù)脂在加熱、固化劑或紫外線等作用下，發(fā)生交聯(lián)反應(yīng)并進(jìn)過(guò)凝膠化階段和固化階段形成不溶、不熔的固體（環(huán)氧樹(shù)脂、熱固性聚酰亞胺樹(shù)脂）；熱塑性樹(shù)脂：即通稱的塑料，該種聚合物在加熱到一定溫度時(shí)可以軟化甚至流動(dòng)，從而在壓力和模具的作用下成形，并在冷卻后硬化固定（聚丙烯、聚氯乙烯、尼龍、聚碳酸酯、聚醚醚酮、聚醚砜、雜環(huán)類聚合物）。影響復(fù)合材料力學(xué)性能的主要因素？(見(jiàn)ppt)A.增強(qiáng)體的強(qiáng)度及模量；B.樹(shù)脂基體的強(qiáng)度及化學(xué)穩(wěn)定性；C.應(yīng)力在界面間傳遞時(shí)樹(shù)脂與基體間的粘接效能。聚合物基復(fù)合材料增強(qiáng)體有哪幾類？簡(jiǎn)述各自特點(diǎn)。（見(jiàn)ppt）A.纖維類增強(qiáng)體，特點(diǎn)：將強(qiáng)的剛硬的脆性纖維和塑性較好的基體復(fù)合在一起，可使材料具有很好的力學(xué)性能，如強(qiáng)度、剛度（特別是比剛度比強(qiáng)度），疲勞抗力等。纖維增強(qiáng)的復(fù)合材料中，纖維承受了絕大部分外載荷，而基體只是將力傳給纖維，并保持一定的塑性和韌性。B.顆粒類增強(qiáng)體，特點(diǎn)（P295）：顆粒類增強(qiáng)體以很細(xì)的粉狀加入基體中起提高強(qiáng)度、模量、增韌、耐磨、耐熱等作用。為什么復(fù)合材料斷裂能比其組分材料大很多？（百度）簡(jiǎn)述復(fù)合材料界面結(jié)構(gòu)和組成，界面作用力有哪些？并畫(huà)出界面示意圖。（見(jiàn)ppt）結(jié)構(gòu)和組成：這是一個(gè)多層結(jié)構(gòu)的過(guò)渡區(qū)域，并非一單純幾何面，界面區(qū)是從與增強(qiáng)材料性質(zhì)不同的某點(diǎn)開(kāi)始至與樹(shù)脂基體整體性質(zhì)相一致的點(diǎn)間的區(qū)域。界面作用力：A.機(jī)械合力；B.物理結(jié)合力；C.化學(xué)結(jié)合力(a.單界面結(jié)合力;b.復(fù)界面結(jié)合力)。示意圖：界面相內(nèi)的化學(xué)組分、分子排列、熱性能、力學(xué)性能，呈現(xiàn)連續(xù)的梯度性變化，界面相很薄，只有μm界面相內(nèi)的化學(xué)組分、分子排列、熱性能、力學(xué)性能，呈現(xiàn)連續(xù)的梯度性變化，界面相很薄，只有μm級(jí)，卻有極其復(fù)雜的結(jié)構(gòu)。在兩相復(fù)合過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)熱應(yīng)力（導(dǎo)熱系數(shù)、膨脹系數(shù)的不同）、界面化學(xué)效應(yīng)（官能團(tuán)之間的作用或反應(yīng)）和界面結(jié)晶效應(yīng)（成核誘發(fā)結(jié)晶、橫晶），這些效應(yīng)引起的界面微觀結(jié)構(gòu)和性能特征，對(duì)CM的宏觀性能產(chǎn)生直接影響。偶聯(lián)劑及其作用機(jī)理。（見(jiàn)ppt）偶聯(lián)劑是這樣的一類化合物，它們的分子兩端通常含有性質(zhì)不同的基團(tuán)，一端的基團(tuán)與增強(qiáng)體表面發(fā)生化學(xué)作用或物理作用，另一端的基團(tuán)則能和基體發(fā)生化學(xué)作用或物理作用，從而使增強(qiáng)體和基體很好地偶聯(lián)起來(lái)，獲得良好的界面粘結(jié)，改善了多方面的性能，并有效地抵抗了水的侵蝕。偶聯(lián)劑分為哪幾類？各舉一例。（見(jiàn)ppt）按化學(xué)組成，偶聯(lián)劑主要可分為有機(jī)鉻（如：有機(jī)酸氯化鉻絡(luò)合物）和有機(jī)硅烷類（RnSiX4-n：R為有機(jī)基團(tuán)，是可與合成樹(shù)脂作用形成化學(xué)鍵的活性基團(tuán),如不飽和雙鍵、環(huán)氧基、氨基等；X為易水解的基團(tuán)，如甲氧基、乙氧基等）兩大類，此外還有鈦酸酯偶聯(lián)劑、鋁酸酯偶聯(lián)劑等。玻