材料科學(xué)概論考點總結(jié)

1、1·材料 : 材料是人類社會所能接受的、 可經(jīng)濟地制造有用物品的物質(zhì) (Materials is the stuff from which a thing is made for using.)2·材料的分類及類型 :按服役領(lǐng)域分類：結(jié)構(gòu)材料 ( 受力，承載 ) ，功能材料 ( 半導(dǎo)體，超導(dǎo)體以及光、電、聲、磁等 )按化學(xué)組成分：金屬材料，無機非金屬材料，高分子材料，復(fù)合材料按材料尺寸分：零維材料，一維材料，二維材料，三維材料按結(jié)晶狀態(tài)分：晶態(tài)材料，非晶態(tài)材料，準晶態(tài)材料3·材料科學(xué)： 是一門以實體材料為研究對象，以固體物理，熱力學(xué)，動力學(xué)，量子力學(xué)，冶金，化工為

2、理論基礎(chǔ)的交叉型應(yīng)用基礎(chǔ)學(xué)科。4·材料的發(fā)展要素 ：材料的成分、組織結(jié)構(gòu)、合成加工、性質(zhì)與使用性能5·材料的力學(xué)性能 ：彈性模量，強度，塑性，斷裂韌性，硬度6·塑性變形： 材料在外力作用下產(chǎn)生去除外力后不能恢復(fù)原狀的永久性變形稱為塑性變形。塑性變形具有不可逆性7·能帶： 滿帶，空帶，價帶，禁帶8·磁性的分類：磁滯回線： Hc：矯頑力Hm：飽和磁場強度Br ：剩余磁感應(yīng)強度Bs ：飽和磁感應(yīng)強度9·不同材料的熱導(dǎo)率特性：金屬材料有很高的熱導(dǎo)率，無機瓷或其它絕緣材料熱導(dǎo)率較低，半導(dǎo)體材料的熱傳導(dǎo)，高分子材料熱導(dǎo)率很低10·固溶體

3、 ：合金的組元以不同的比例相互混合混合后形成的固相的晶體結(jié)構(gòu)與組成合金的某一組元的相同這種相就稱為固溶體.11·斷裂韌度 ：是衡量材料在裂紋存在的情況下抵抗斷裂的能力12·影響斷裂失效的因素：（ 1）材料機械性能的影響（ 2）零件幾何形狀的影響（ 3）零件應(yīng)力狀態(tài)的影響（ 4）加工缺陷的影響（ 5）裝配、檢驗產(chǎn)生缺陷的影響13·穿晶斷裂： 裂紋在晶粒部擴展，并穿過晶界進入相鄰晶粒繼續(xù)擴展直至斷裂14·沿晶斷裂 ：裂紋沿晶界擴展導(dǎo)致斷裂15·磨損的定義 ：在機件表面互相接觸并作相對運動產(chǎn)生的摩擦過程中，會有微小顆粒從表面不斷分離出來形成尺寸和形狀

4、不同的磨屑，使材料逐漸損失，導(dǎo)致機件尺寸變化和質(zhì)量損失，這種表面損傷現(xiàn)象即為磨損。16·磨損的分類 ：黏著磨損、磨料磨損、腐蝕磨損及疲勞磨損17·結(jié)構(gòu)材料的失效 ：材料在外加載荷和環(huán)境的作用下，會逐漸損失原有的物理、化學(xué)或力學(xué)性能，直至不能繼續(xù)服役，這一現(xiàn)象稱為失效。18·其常見的失效形式 ：過量變形，斷裂，磨損，腐蝕19·材料在國民經(jīng)濟中的地位及作用：材料的使用水平?jīng)Q定了這個國家的科技發(fā)展水平 , 而一個國家的科技水平是國民經(jīng)濟的命脈的控制因素之一。材料的高水平利用以及高尖端的開發(fā)必然可以為國民經(jīng)濟助力。20·金屬材料的特性：良好的導(dǎo)電性和導(dǎo)

5、熱性。正的電阻溫度系數(shù)，即隨溫度升高電阻增大。絕大多數(shù)金屬具有超導(dǎo)性，即在溫度接近于絕對零度時電阻突然下降，趨近于零。良好的反射能力，不透明性及金屬光澤。良好的塑性變形能力21·Fe-C 相圖有什么用： 它是編制熱處理制度的重要依據(jù)，可以通過鐵碳平衡圖了解鐵碳在不同溫度區(qū)間的金相組織，從而確定熱處理溫度。22·材料的蠕變極限： 材料在高溫長期載荷下對緩慢塑性變形（即蠕變）的抗力；以余變形量的最大應(yīng)力7000 .2/ 1000表示 700下經(jīng) 1000h 產(chǎn)生 0.2%殘23·材料的持久強度：材料在高溫長期載荷下對斷裂的抗力；500以10000表示在 500下經(jīng) 1

6、0000h發(fā)生斷裂的應(yīng)力值。24·提高材料熱強性的途徑：固溶強化：加入基體固溶強化元素 Cr、Ni 、 W、 Mo等析出相強化：加入第二相沉淀強化元素 V、Ti 、 Nb等晶界強化：加入微量晶界強化元素硼 (B) 與稀土 (RE) 元素，起凈化晶界或填充晶界空位的作用。25·耐磨鋼的性能及成分特點：有很高的耐磨性和韌性。高錳鋼是目前最主要的耐磨鋼；（1）高碳保證鋼的耐磨性和強度， （2）高錳它和碳配合，保證完全獲得奧氏體組織，（ 3）一定量的硅 硅可改善鋼水的流動性，并起固溶強化的作用26·鐵素體： 碳與 相(BCC)鐵形成的間隙固溶體， Ferrite 。奧氏體

7、：碳與 相(FCC)鐵形成的間隙固溶體， Austenite滲碳體： 碳與鐵一起形成的化合物用 Fe3C 表示，一般含碳 6.67 。27·退火 ：把鋼加熱到適當(dāng)溫度，保溫一定時間，然后在退火爐中緩慢冷卻，以獲得接近平衡組織的熱處理工藝。正火：將鋼件加熱到 A3（或 Acm）以上 3050，保溫適當(dāng)?shù)臅r間后，在靜止的空氣中冷卻，得到珠光體組織的熱處理工藝。淬火：將鋼加熱至奧氏體化后，迅速置于水中或機油中快速冷卻，使組織轉(zhuǎn)變?yōu)轳R氏體的熱處理工藝。鋼材經(jīng)淬火后，強度和硬度提高，脆性增大，塑性和韌性明顯降低回火：將淬火鋼加熱至A1 點以下某一溫度保溫一定時間后，以適當(dāng)方式冷卻到室溫的熱處理

8、工藝28·鋼鐵的常規(guī)熱處理工藝種類及特點29·合金鋼牌號的命名規(guī)則：在牌號之首用數(shù)字標明碳的質(zhì)量分數(shù)。 結(jié)構(gòu)鋼用碳的平均質(zhì)量分數(shù)的 萬分數(shù)來表示（兩位數(shù)）；工具鋼和特殊性能鋼用碳的平均質(zhì)量分數(shù)的 千分數(shù)來表示（一位數(shù)），而工具鋼的碳的質(zhì)量分數(shù)超過 1%時，就不再標出。在之后用元素符號表明鋼中的主要合金元素，質(zhì)量分數(shù)由其后綴的數(shù)字標明，平均質(zhì)量分數(shù)小于 1.5%時不標，平均質(zhì)量分數(shù)為 1.5%-2.49%、2.5%-3.49%時，相應(yīng)標出 2、3 等。30·不銹鋼的特點及“不銹”原理：（ 1）耐腐蝕性能越高，碳的含量要越少。因為C 的存在增加陰極相（碳化物） ，特別

9、是與 Cr 能形成碳化物在晶界析出。（ 2）Cr 能提高基體的電極電位， Cr 在氧化性介質(zhì)中極易鈍化， 生成致密的氧化膜，使鋼的耐蝕性大大提高。（ 3）加入 Mo、Cu 等，可提高鋼在非氧化性酸中的耐蝕能力。（ 4）加入 Ti 、Nb 等，能比 Cr 優(yōu)先與 C 形成穩(wěn)定的碳化物。（ 5）加入 Mn、N 等，部分替代 Ni ，提高在有機酸中的耐蝕性 。鉻含量大于 12%，碳含量可高達1.2%，具有足夠高的耐蝕性31·影響金屬表面腐蝕的因素：化學(xué)不均勻性，能量不均勻性，化學(xué)成分，壓力，溫度32·防止金屬表面腐蝕的方法：改變金屬的部結(jié)構(gòu)。例如，把鉻、鎳加入普通鋼中制成不銹鋼。

10、在金屬表面覆蓋保護層。 例如，在金屬表面涂漆、 電鍍或用化學(xué)方法形成致密耐腐蝕的氧化膜等。電化學(xué)保護法。還有加緩蝕劑33·金屬表面改性的方法： 激光表面改性；離子注入表面改性；化學(xué)熱處理表面改性金屬表面涂塑，氣相沉積硬涂層技術(shù)34·傳統(tǒng)瓷、特種瓷的概念與分類：傳統(tǒng)瓷：主要指黏土制品，以天然的硅酸鹽礦物為原料經(jīng)粉碎、成形、燒結(jié)制成的產(chǎn)品。包括日用瓷、建筑瓷、衛(wèi)生瓷、化工瓷等，產(chǎn)量大，用途廣特種瓷： 是以高純化工原料和合成礦物為原料，沿用傳統(tǒng)瓷的工藝流程制備的瓷，是具有特殊力學(xué)、 物理或化學(xué)性能的瓷。 也稱為現(xiàn)代瓷、 新型瓷、精細瓷、高技術(shù)瓷等。按性能和應(yīng)用可分為：電子瓷、光學(xué)

11、瓷等；按化學(xué)成分可分為：氧化物瓷和非氧化物瓷最常用的分類方法：結(jié)構(gòu)瓷材料（工程瓷材料）和功能瓷材料；35·瓷材料的相組成： 大致可分為 3 種：晶體相、玻璃相和氣相（氣孔） 。36·瓷材料生產(chǎn)過程三大步驟：原料配制、坯料成形和制品燒成37·粉末制備方法：1)固相法：還原法、熱分解法、自蔓延高溫合成法等。2)氣相法：氣相合成法、氣相熱分解法。3)液相法：直接沉淀法、均勻沉淀法、共沉淀法、醇鹽水解法、溶膠-凝膠法。4)機械法：球磨、振動球磨、攪動球磨、氣流粉碎等方法。5)溶劑蒸發(fā)法。38·影響 Al 2O3 瓷燒結(jié)的因素：成形方法的影響；燒結(jié)制度的影響（燒結(jié)

12、溫度，升溫速率，壓力）；燒結(jié)氣氛的影響39·特種瓷與普通瓷的區(qū)別：在原料上，突破了傳統(tǒng)瓷以黏土為主要原料的局限， 特種瓷一般以純度較高的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硅化物等為主要原料；在制備上，突破了傳統(tǒng)瓷以爐窯為主要燒結(jié)設(shè)備的界限， 廣泛采用真空燒結(jié)、保護氣氛燒結(jié)，采用熱壓、熱等靜壓等手段；在性質(zhì)上，特種瓷有不同的特殊性質(zhì)和功能。40·瓷材料的晶體缺陷 ：點缺陷、線缺陷和面缺陷41·提高瓷材料強度及減輕脆性的途徑：制造微晶、高密度、高純度的瓷，提高晶體的完整性是瓷發(fā)展的重要方向。把瓷制成截面細小的纖維及晶須，減少缺陷存在的幾率，強度可提高 1-2 數(shù)量級通過

13、適當(dāng)工藝在瓷表面造成一層殘余壓應(yīng)力， 以部分抵消外加拉應(yīng)力， 可提高其強度復(fù)合強化是發(fā)揮瓷材料優(yōu)勢的重要途徑。 纖維增強的瓷基復(fù)合材料可有效地改善材料的強韌性42·材料部熱應(yīng)力產(chǎn)生的原因：1、機械約束；2、均質(zhì)材料中出現(xiàn)溫度梯度；3、非均質(zhì)固體中各相之間的熱膨脹系數(shù)的差別；4、單相多晶體中熱膨脹系數(shù)各向異性。43·耐火材料制備時原料煅燒目的：(1)去除原料中易揮發(fā)的雜質(zhì)和夾雜物；(2)使原料的顆粒致密化及結(jié)晶長大；(3)促使完成同質(zhì)異晶的晶型轉(zhuǎn)化。44·生物瓷的定義 ：用于人體器官替換，修補及外科矯形等的瓷材料種類：生物惰性瓷；生物活性瓷優(yōu)點：1）具有良好的力學(xué)性

14、能，并且極其穩(wěn)定；在體難于溶解，不易氧化，不易腐蝕變質(zhì)，熱穩(wěn)定性好，便于消毒；2）耐磨，有一定潤滑性，不易產(chǎn)生疲勞現(xiàn)象，而且和人體組織的親和性好；3）組成圍比較寬，可以根據(jù)實際應(yīng)用的要求設(shè)計組成，以調(diào)節(jié)性能；45·生物材料的發(fā)展趨勢： 展望未來，隨著生物材料學(xué)和其他學(xué)科發(fā)生著越來越頻繁的交叉，新的材料的發(fā)現(xiàn)，以及舊的材料的改造與改良，生物材料在21 世紀將會大量的應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)，將會有越來越多的性能優(yōu)異，功能多樣的生物材料造福人類。46·耐火材料 ：耐火材料是耐火度不低于1580的無機非金屬材料47·不定形耐火材料定義、特點及分類：不定形耐火材料是由合理級配的顆粒

15、料、 粉狀料、結(jié)合劑與外加劑共同組成的不經(jīng)成型和燒成而直接使用的耐火材料 。分類：1）按耐火骨料品質(zhì)分類 : 硅質(zhì)、粘土質(zhì)、高鋁質(zhì)、鎂質(zhì)等等2) 按所用結(jié)合劑分類 : 水泥結(jié)合、粘土結(jié)合、水玻璃結(jié)合、超微粉結(jié)合等等按熱工設(shè)備或使用部位命名 : 轉(zhuǎn)爐鎂質(zhì)噴補料、鋼包永久層澆注料、高爐出鐵溝澆注料等等；3) 按施工和使用方法分類 : 耐火澆注料：一般借助振動器施工 ; 耐火搗打料：借助風(fēng)鎬或人工搗打；耐火噴涂、噴補、涂抹料：借助噴補機或人工涂抹；耐火泥（漿）：人工砌筑耐火磚的填縫材料；耐火投射料：以投射方式施工 ；特點：1）工廠占地面積小，投資少， 能耗低； 2）生產(chǎn)過程簡便， 勞動強度低； 3

16、）供貨周期短； 適用性強，可制成任何形狀的構(gòu)筑物； 4 ）施工簡便，直接使用或調(diào)配后使用； 5）使用方便，可進行在線或離線修補48·耐火度 ：耐火材料在高溫作用下而不熔化的性質(zhì)稱為耐火度；多相體達到某一特定軟化程度的溫度荷重軟化溫度： 耐火材料在規(guī)定的升溫條件下，受恒定載荷產(chǎn)生規(guī)定變形時的溫度； 是耐火材料以恒荷重、 持續(xù)升溫法所測定的高溫力學(xué)性質(zhì)； 表示制品對高溫和荷重同時作用的抵抗能力；表示耐火材料呈現(xiàn)明顯塑性變形的軟化圍。49·石灰的特性及應(yīng)用：1）生可塑性和保水性好； 2）石灰水化時水化熱大，體積增大； 3）硬化緩慢； 4）硬化時體積收縮大：硬化過程中， 蒸發(fā)大量的

17、游離水而引起顯著收縮，促使制品開裂 5 ）硬化后強度低； 6）耐水性差：氫氧化鈣晶體易溶于水。應(yīng)用 ： 1）建筑砂漿和石灰乳；2）無熟料水泥石灰火山灰活性材料3 ）三合土 灰粘土砂水4 ）材制品的原料如：硅酸鹽制品、灰砂制品、碳化板等。5）地基加固50·石膏凝結(jié)硬化的影響因素：石膏的組成；膏漿體的用水量；外加劑；細度51·硅酸鹽水泥的生產(chǎn) ：兩磨一燒黏土，石灰石和調(diào)節(jié)原節(jié)原料一起粉磨得到生料生料煅燒得到熟料熟料，石膏和混合材一起粉得到水泥52·共聚物 ：兩種或更多種的小分子一個接一個地連接成鏈狀或網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的高分子，稱為共聚物。53·立體異構(gòu) ：stere

18、oisomerism 是在有相同分子式的化合物分子中， 原子或原子團互相連接的次序相同，但在空間的排列方式不同， 與構(gòu)造異構(gòu)（根據(jù)情況不同可以分為：碳鏈異構(gòu) 、位置異構(gòu) 、官能團異構(gòu) 三種。）同屬有機化學(xué)疇中的 同分異構(gòu) 現(xiàn)象54·高分子材料的定義 ：高分子材料是由可稱為單體的原料小分子通過聚合反應(yīng)而合成的。 絕大部分原料單體為有機化合物三大合成高分子材料：塑料合成橡膠合成纖維55·高分子材料的近程結(jié)構(gòu)：包含結(jié)構(gòu)單元的化學(xué)組成、結(jié)構(gòu)單元的鍵接方式、結(jié)構(gòu)單元空間立構(gòu)、支化與交聯(lián)、結(jié)構(gòu)單元鍵接序列遠程結(jié)構(gòu)： 指整個高分子鏈的結(jié)構(gòu)。包含高分子鏈尺寸( 相對分子質(zhì)量 )和高分子鏈的形態(tài) ( 高分子鏈的構(gòu)象和鏈柔性) 。56·高分子材料老化的機理 產(chǎn)生大分子鏈的交聯(lián)變硬、變脆、開裂。大分子鏈斷開變軟、發(fā)粘、褪色。防止老化的方法：進行結(jié)構(gòu)改性，提高穩(wěn)定性。例如：聚氯乙烯在氯氣中用紫