材料概論總結
材料概論總結
一、名詞解釋
1、能源材料：能源開發、轉換、運輸、儲存所需的材料。 2、信息材料：信息的接收、處理、儲存和傳播所需的材料。
3、結構材料：以力學性能為基礎，用以制造各種以受力為主的構件材料。
4、功能材料：主要利用物質獨特的物理性質、化學性質或生物功能等而形成的一類材料。 5、碳素鋼：含碳量小于2%，除鐵、碳和限量以內的硅、錳、磷、硫等雜質外，不含其 他合金元素的鋼。
6、合金鋼：為了改善鋼的某些性能而加入一定量的某種或幾種合金元素的鋼。
7、調質鋼：經過調質處理后使用的碳素結構鋼和合金結構鋼。 8、工具鋼：用以制造各種工具用的高~中碳優質鋼。
9、鑄鐵：鑄造用生鐵經重新熔煉~澆注后鑄造機器零件的金屬材料。
10、粉末冶金：將金屬粉末經過成型和燒結制成金屬材料或機械零件的一種工藝方法。
11、灰口鑄鐵：因其斷口的外貌呈暗灰色。
12、蠕墨鑄鐵：將低碳低硅的鐵水經過硅鐵或硅鈣孕育處理而得。
13、球墨鑄鐵：用灰口成分的鐵水經過球化處理和孕育處理而得。
二、填空
1、從材料的使用性能考慮，將材料分為結構材料和功能材料兩類。
2、我國河南安陽殷墟出土的商代晚期的司母戊鼎，是使用錫青銅材料鑄造的，主要是Cu和Sn的合金。
3、元素周期表中，有84種元素是金屬元素。
4、金屬材料通常分為黑色金屬和有色金屬，其中黑色金屬主要指鐵及其合金。
5、按化學成分分類，鋼分為碳素鋼和合金鋼。
6、按冶煉設備和方法的不同，工業用鋼可分為平爐鋼、轉爐鋼和電爐鋼。
7、根據冶煉時脫氧程度的不同，鋼可分為沸騰鋼、半鎮靜鋼、鎮靜鋼。
8、按退火后的金相組織，鋼可以分為亞共析鋼、共析鋼、和過共析鋼。
9、按正火后的金相組織，鋼可以分為珠光體鋼、貝氏體鋼、馬氏體鋼和奧氏體鋼。
10、低碳鋼、中碳鋼和高碳鋼的含碳量分別為0.04%~0.25%C、0.25%~0.60%C和0.60%~1.35%C。
11、強碳化物形成元素有 釩、鋯、鈮、鈦、鉭 等。（舉三例即可，中文名稱或元素符合均得分。）
12、為了形成易切鋼，常在鋼中添加 硫、鉛、鈣 、磷等元素。
13、滲碳鋼一般的熱處理工藝都是在滲碳之后進行淬火，然后進行低溫回火，以達到“表硬里韌”的性能。為了改善滲碳鋼的淬透性，可加入 鉻、鎳、錳、 硼 等元素。
14、大多數調質鋼從碳含量上講一般屬于中碳鋼。調質處理后，鋼的組織為回火索氏體。
15、碳素彈簧鋼的碳含量一般在0.60%~0.75%C之間，合金彈簧鋼的含碳量一般在0.46%~0.70%C之間。彈簧鋼中加入Si、Mn、Cr、V等，主要作用是提高鋼的淬透性和回火穩定性。
16、鉻軸承鋼中的含鉻量以0.40%~1.65%為宜，加入鉻的主要目的是增加鋼的淬透性。
17、不銹鋼中主要包含 鉻（Cr）、鎳（Ni）和鈦等合金元素。按組織特征，不銹鋼主要分為奧氏體型、 奧氏體-鐵素體型、鐵素體型、馬氏體型和沉淀硬化型。
18、硬質合金是用作工具材料的粉末合金，它具有高的硬度、耐磨性和紅硬性。一般以 WC、TiC、TiN等熔點高、硬度高的難熔化合物為主體，加入一定量的 鈷 做粘接劑，分為鎢鉻合金、鎢鈦合金、鎢鈦鉭（鈮）鈷合金和碳化鈦鎳鉬四類。
19、超硬鋁是Al~Cu~Mg~Zn系合金，是強度最高的一種合金。
20、工業純銅具有玫瑰色，表面氧化后呈紫色，稱為紫銅 。在工業純銅中加入合金元素可
提高其強度。如，黃銅即是在工業純銅中主要加入鋅元素，錫青銅即是主要加入錫 元素。
三、問答
1、金屬具有哪些特征？
1）具有金屬光澤的顏色、良好的反射能力和不透明性；
2）具有很高的強度和良好的延展性；
3）具有比一般非金屬材料大得多的導電能力；
4）具有磁、熱、光等許多物理特性；
5）表面工藝性能優良。
2、根據冶煉時脫氧程度不同，鋼可分為哪幾類？分別有什么優缺點？
（1)鋼可分為沸騰鋼、鎮靜鋼和半鎮靜鋼。
(2)沸騰鋼中含硅量很低，鋼材表面質量和深沖性能好；但鋼中的雜質較多，偏析大，質量不夠均勻。鎮靜鋼的組織致密，偏析小，質量均勻。半鎮靜鋼介于鎮靜鋼和沸騰鋼之間，偏析比沸騰鋼大有改善，使用比鎮靜鋼經濟。
3、碳素鋼中除碳和鐵外，還主要包含硅、錳、硫、磷等雜質元素。試簡述這些元素在鋼中的作用。
（1）錳使鋼的強度提高；與硫合成MnS能減輕硫的有害作用。
（2)硅使鋼的強度、硬度、彈性提高，而塑性、韌性降低。
（3)硫與Mn形成MnS使鋼在高溫時具有可塑性，可避免熱脆現象。
（4)磷雖可使鋼的強度、硬度有所提高，但鋼的塑性、韌性急劇降低；還使鋼的焊接性能變壞。
4、寫出下列牌號的金屬材料除鐵以外的主要成分及其平均含量（含量寫上限即可）。
45鋼：0.45%C20Cr：0.20%C；1%Cr GCr15：1%C；15%Cr 60Si2Mn：0.60%C；2%Si；1% MnW18Cr4V：1%C；18%W；4%Cr；1%V
5、為什么很多場合需要提高金屬材料的淬透性？哪些元素添加到鋼中能提高鋼的淬透性？舉5個例子說明。
（1）因為提高金屬材料的淬透性，經滲碳、淬火和低溫回火后，心部強度提高，強度與 韌度配合能力提高，這樣可以達到“表硬里韌”的性能
（2）【錳、硅、鉻、釩、硼】 {20Cr；20CrMnTi；65Mn；38CrNiMo；20MnTiB}
6、根據合金元素在鋼中形成碳化物的傾向的不同，可以分為幾類？分別至少舉3例。
（1）不形成碳化物元素，如 Si,Ni,Cu,Al
（2）強碳化物形成元素{釩、鋯、鈦、鈮、鉭}
（3）弱碳化物形成元素，如 Nn,Cr,Mo
7、與鋼相比，鑄鐵在成分、組織、性能上有何不同。
成分：
鋼是含碳小于2.11%的鐵-碳合金；（實際中小于0.7%） 鑄鐵是含碳大于2.11%小于6.69%的鐵-碳合金。
組織：
鋼在常溫下由不同比例的鐵素體、滲碳體組成。 鑄鐵在常溫下由不同比例的萊氏體及石墨組成。
性能：
鋼具有良好的機械性能（如強度、硬度、塑性、韌性、抗疲勞性等）和工藝性能（可進行鑄造、鍛造、焊接、切削加工等），還可以經過熱處理進一步改善其機械性能和工藝性能。 鑄鐵件具有優良的鑄造性性能，良好的耐磨性及低的缺口敏感性；若合金化后，還具有良好的耐熱性和耐蝕性。
（二）
1.無機非金屬材料包括哪些材料？它們有哪些主要特征
分為陶瓷、玻璃、水泥、耐火材料。
特征：具有高熔點、高硬度、耐腐蝕、耐磨損、高強度和良好的抗氧化性以及寬廣的導電性、導熱性、透光性及良好的鐵電性、鐵磁性和壓電性。
2.天然礦物材料的主要性質和用途有哪些異同點？
（1）天然石材（大理石、花崗石、板石）性質：具有很高的抗壓強度和良好的物理特征；用途：用于加工成飾面板材，做建筑的墻面、地面、柱面、臺面等飾面用，有的可作生活用具。
（2）天然粉體功能材料（硅藻土、膨潤土、沸石、海泡石、凹凸棒石）性質：良好的吸附性、化學性能穩定。用途：應用廣泛
（3）其他天然礦物材料（石棉、云母、滑石、葉臘石、石榴子石）性質：具有良好的耐熱、絕緣性能。用途：尖端技術領域。
3.簡述玻璃的定義和特征。按組成分類，玻璃是如何命名的？按應用分類，玻璃的主要種類及用途有哪些？
（1）定義：是由熔融體經冷卻、固化而成的非晶態固體。特征：透明、堅硬、良好的耐蝕、耐熱性及電學、光學性質。
（2）先列出一價元素氧化物，再列出二價主族元素氧化物和副族元素氧化物，然后列出三價以上氧化物質（按mol濃度由小到大排列），最后為主要的玻璃生成氧化物。當玻璃中同時包含兩種以上M2O或MO氧化物時，一般按分子量從小到大排列。
（3）（建筑玻璃、日用玻璃、儀器玻璃、光學玻璃、電真空玻璃）用途：應用廣泛。
4.簡述陶瓷的定義。按吸水率及燒結程度的不同，陶瓷器皿分成哪三類？
（1）以無機非金屬天然礦物或化工產品為原料、經原料處理、成型、干燥、燒結等工序制成的產品。
（2）分為{陶器、炻器、瓷器}
5.按化學，礦物組成，耐火材料分成哪幾類？它們各自的組成特點如何
按礦物質組成可分硅質制品、硅酸鋁質品、鎂質制品、碳質制品、白云石制品、鋯石制品以及特殊耐火材料制品
硅酸鋁質耐火材料：以Al2O3和SiO2為基本化學組成的耐火材料
硅質耐火材料：以二氧化硅為主體，主要由磷石英、方石英和殘存石英及玻璃相組成的耐火材料。他的典型代表是硅磚，另外，還有白泡石磚和熔融石英磚等
鎂質耐火材料：以鎂石作原料，以方鎂石為主要礦物組成，氧化鎂含量在80%-85%以上的耐火材料
碳質制品：以碳或碳化物為主要成分的耐火材料
白云石制品：CaO（40％～60％）MgO（30％～42％）為主要成分
鋯石制品：含ZrO為主要成分的耐火材料
特殊耐火材料制品：由較純難熔的氧化物、碳化物、硅化物和硼化物及金屬陶 瓷構成的耐火材料
6.無機膠凝材料有幾大類？它們的主要性質和用途有哪些？
可分為 氣硬性膠凝材料與水硬性膠凝材料 兩大類
氣硬性膠凝材料只能在空氣中硬化，并且只能在空氣中保持或發展其強度，如石膏、石灰等； 水硬性膠凝材料則不僅能在空氣中，而且能更好地在水中硬化，保持并發展其強度，如水泥。
7.混凝土有哪些主要特點？各種混凝土分別適用于哪些工程？
特點：1）混凝土具有良好的耐久性。
2）新拌混凝土具有良好的塑性和稠度。
3）原材料來源豐富
4）生產混凝土要求輸入的能量要小得多。
5）混凝土不足之處：自重大、抗拉強度低、抗沖擊強度和韌性比金屬低，導熱系數大，保溫隔熱性較粘土磚差。
混凝土具有原料豐富，價格低廉，生產工藝簡單，同時混凝土還具有抗壓強度高，耐久性好，強度等級范圍寬等特點。
對基礎分部有混凝土分項，混凝土標號一般為C10,C20,C25等； 對主體分部有混凝土分項，混凝土標號一般為C20,C25,C30等。 二次結構中混凝土板帶，構造柱等混凝土標號一般為C20; 女兒墻壓頂、散水混凝土標號一般為C10
8.簡述纖維材料的特征，各種纖維材料的主要組成及應用范圍。
纖維具有彈性模量大，塑性形變小，強度高等特點，有很高的結晶能力，分子量小，一般為幾萬。
（1）天然纖維{植物纖維、動物纖維、礦物纖維}
（2）化學纖維{人造纖維、合成纖維、無機纖維}
應用范圍：紡織業、軍事、環保、醫藥、建筑領域、生物科技、塑料
9.人工晶體材料的功能是什么？主要有哪些人工晶體材料？
功能：能實現電、磁、光、聲和力等能量交互和轉換。
包括半導體晶體、電介質晶體、絕緣晶體、光學晶體、超硬晶體及各種敏感晶體材料等。
10.建筑砂漿有哪些基本性質？其主要用途有哪些
性質：在土木過程中起粘接、襯墊和傳遞應力的作用。用途：
（1）在結構工程中，把單塊的磚、石、砌塊等膠結起來構成砌體；
（2）在裝配式結構中，砌墻的勾縫，大型墻板和各種構件的接縫；
（3）在裝飾工程中，墻面、地面及梁柱結構等表面的抹面；
（4）天然石材、人造石材、瓷磚、錦磚等的鑲貼。
(三）高分子材料是由高分子化合物或以高分子化合物為主、輔以各種添加劑和填充料等物質經加工而形成的一種材料。
1、均聚物：指由一種結構單元通過共價鍵連接起來構成的聚合物。
2、共聚物：指由兩種或兩種以上單體聚合而成的聚合物。
3、共混物：兩種或兩種以上聚合物通過機械或溶液混合在一起的物質。
4、聚合物的分類：塑料、橡膠、纖維、涂料、粘合劑和密封材料 五大類；
5、塑料大致可分：通用塑料、工程塑料、特種塑料。
按受熱性能來分：熱塑性塑料（包括線型和支鏈聚合物，受熱時可熔融、流動，可以多 次重復加工成型）、熱固性塑料（體型聚合物，不熔不溶只能在加工中固化成型）。 按聚合物的主鏈結構可將高分子化合物分：碳鏈聚合物、雜鏈聚合物、元素有機聚合 物。
6、PP：聚丙烯 PE：聚乙烯 PS：聚苯乙烯 PVC：聚氯乙烯 PF：酚醛樹脂 ABS：丙烯脂 -丁二烯-苯乙烯的共聚物
7、結晶對聚合物的性能影響：
1)結晶是高分子鏈規整排列，堆砌緊密，因而增強分子鍵間的作用力，使聚合物的密度、強度、硬度、耐燃性、耐溶劑性、耐化學腐蝕等性能得以提高，從而改善塑料的使用性能。 2）但結晶使高彈性、撕裂伸長率、抗沖擊強度等性能下降；對以彈性、韌性為主要使用性能的材料是不利的。
8、取向：在外力作用下，聚合物分子鏈沿外力方向平行排列。聚合物取向現象：包括分子鏈、鏈段的取向以及寂靜聚合物的晶片晶帶等沿特定的方向擇優排列。未取向的聚合物材料是各向同性的，而取向后的聚合物材料是各向異性的。
9、
1）應力：在所考察的截面某一點單位面積上的內力 。
2）應變：機械零件和構件等物體內任一點因外力作用引起的形狀和尺寸的相對改變。
3）沖擊強度：試樣在沖擊破壞過程中所吸收的能量與原始橫截面積之比。
老化：指高分子材料在加工、貯存和使用過程中，由于受內外因素的綜合作用，其性能逐漸變壞，以致最后喪失使用價值的現象。
10、塑料基本性能的優缺點：
優點：1）質輕、比強度高。2）優異的電絕緣性能。3）減摩、耐摩性能好。4）透光及防護性能。5）減震、消音性能優良。
不足：1）耐熱性比金屬等材料差。2）塑料的膨脹系數要比金屬大3~10倍，容易受溫度變化而影響尺寸的穩定性。3）塑料會發生“蠕變現象”。4）塑料會“老化”。
11、助劑（提高性能、降低成本）
A、熱穩定劑 ：金屬鹽、電類、有機錫。 B、改性劑：ACR、MBS。 C、填充劑：碳酸鈣、滑石粉。 D、潤滑劑：硬脂酸、石蠟。 E、墻塑劑：鄰苯二甲之酯 F、固化劑：胺類。
12、擠出成型：擠出成型也稱擠壓模塑或擠塑，它是在擠出機中通過加熱、加壓而使物 料以流動狀態連續通過口模成型的方法。
注射成型：注射成型(注塑)是使熱塑性或熱固性模塑料先在加熱料筒中均勻塑化，而后由柱塞或移動螺桿推擠到閉合模具的模腔中成型的一種方法
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