材料在現(xiàn)代社會中的作用

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上1、 材料在現(xiàn)代社會中的作用 1. 人類文明的標(biāo)志 不斷的開發(fā)和使用材料的能力是任何一個社會發(fā)展的基礎(chǔ)之一。石器時代，燧石，打火石、金屬器時代、Si時代 ?2、 現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ) 材料是所有科技進(jìn)步的核心；先進(jìn)材料是先進(jìn)技術(shù)的基石。飛機-噴氣式發(fā)動機材料、計算機-固體微電子電路-晶體管-Si材料、光導(dǎo)纖維3、 現(xiàn)代社會發(fā)展的基礎(chǔ)從半導(dǎo)體集成電路到混凝土摩天大樓；從塑料袋到航天飛機a.半導(dǎo)體材料-集成電路-計算機、通訊等、b.航天飛機、c.光導(dǎo)纖維二、材料的分類金屬材料：Fe、Al等無機非金屬材料：陶瓷、玻璃、水泥等高分子材料：塑料、橡膠等3、 材料科學(xué)與工程研究材料的組

2、成 、結(jié)構(gòu)晶體結(jié)構(gòu)：原子（分子、離子）在空間如何排列 ，晶體分為晶態(tài)【晶態(tài)：原子（分子、離子）在空間周期性有序排列長程有序】、非晶態(tài)【非晶態(tài)：原子（分子、離子）在空間周期性無序排列,短程有序、長程無序】、多晶【多晶：晶粒和晶界， 晶粒：晶態(tài)，晶界：非晶態(tài)】 性能（組成-性能：不同的組成不同的性能，結(jié)構(gòu)-性能：不同的結(jié)構(gòu)不同的性能）與 應(yīng)用思考題1、 石器時代和金屬器時代作為人類文明重要標(biāo)志，請簡要討論石器時代和金屬器時代特點？石器時代：2.5億年前，主要使用燧石，打火石金屬時代：主要使用銅、鐵2、 為什么說材料是現(xiàn)代技術(shù)的基礎(chǔ)？材料是所有科技進(jìn)步的核心；先進(jìn)材料是先進(jìn)技術(shù)的基石。3、 材料分哪

3、幾類？簡要說明各類的主要特點。 三類金屬材料：Fe、Al等。具有延展性，導(dǎo)電性等特性無機非金屬材料：陶瓷、玻璃、水泥等。高分子材料：塑料、橡膠等。各種聚合物4、什么是晶態(tài)（體）、非晶態(tài)和多晶態(tài)？各舉一例。晶態(tài)：原子（分子、離子）在空間周期性有序排列， 長程有序。NaCl，CdS非晶態(tài)：原子（分子、離子）在空間周期性無序排列 ，短程有序、長程無序。（二氧化硅）多晶態(tài)：晶粒和晶界。晶粒：晶態(tài) ， 晶界：非晶態(tài) （聚乙烯硅）無機非金屬材料（陶瓷，玻璃，水泥，耐火材料，半導(dǎo)體材料，功能材料）1、 陶瓷材料：經(jīng)過高溫處理的無機非金屬材料釉：低熔點玻璃質(zhì)。鉛釉，錫釉思考題1.無機非金屬材料分為哪幾類？六類

4、：陶瓷，玻璃，水泥，耐火材料，半導(dǎo)體材料，功能材料2. 陶瓷的發(fā)展分為那幾個階段？陶器（土器, 陶器），瓷器，精瓷器3. 陶瓷材料的主要成分為那些？粘土4.陶瓷為什么要進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)？粘土中的元素對應(yīng)的氧化物化學(xué)鍵強度大，高溫?zé)Y(jié)才能破壞其化學(xué)鍵5.精瓷和土器相比區(qū)別有哪些？土器煅燒溫度低，粗糙不美觀。精瓷煅燒溫度高，細(xì)膩美觀6.釉有何特點？主要釉料是什么？特點：低熔點玻璃質(zhì)。主要釉料：鉛釉，錫釉2、 玻璃1. 從熔體冷卻，在室溫下還保持熔體結(jié)構(gòu)的固體物質(zhì)狀態(tài)。 過冷液體-非晶態(tài)結(jié)構(gòu)3. 制造（硅酸鹽英玻璃），原料：SiO2 、Na2CO3 、CaO工藝過程：配料，熔制：（典型溫度1500度），

5、成型：3、 水泥，主要成分：CaO-Al2O3，CaO-SiO2，CaO-Al2O3-Fe2O33.混泥土：水泥、沙子、碎石塊四、先進(jìn)無機非金屬材料簡介半導(dǎo)體材料、結(jié)構(gòu)陶瓷、功能陶瓷思考題1. 玻璃的結(jié)構(gòu)有何特點？從熔體冷卻，在室溫下還保持熔體結(jié)構(gòu)的固體物質(zhì)狀態(tài)。 過冷液體-非晶態(tài)結(jié)構(gòu) 制造（硅酸鹽英玻璃 原料：SiO2 、Na2CO3 、CaO工藝過程：配料、熔制：（典型溫度1500度）、成型：2.早期如何發(fā)現(xiàn)的玻璃形成？主要成分？最早是由水手在沙灘上做飯，沙中含二氧化硅與貝克中的碳酸鈣，海水中的過氧化鈉，氯化鈉等在火種燒制，形成了透明的玻璃。主要成分：二氧化硅，碳酸鈣，過氧化鈉。3. 簡述

6、玻璃的工藝？熔制，溫度1500度4.混泥土如何構(gòu)成？水泥、沙子、碎石塊5. 舉一例說明現(xiàn)代無機非金屬材料的特點和應(yīng)用。陶瓷（Ceramics)：經(jīng)過高溫處理的無機非金屬材料。粘土。陶器-土器, 陶器，950 and 1050°C -瓷器，12001300°C-精瓷器，12501300°C 玻璃（Glass）水泥（Cements)：主要成分CaO-Al2O3、CaO-SiO2、CaO-Al2O3-Fe2O3耐火材料（Refractory)半導(dǎo)體材料（Semiconductors)功能材料（Functional Materials）復(fù)習(xí)思考題1、 金屬材料有什么特點？

7、它們的基本用途是什么？主要應(yīng)用在哪些領(lǐng)域？特點：具有良好的塑性、較高的強度和硬度，即具有良好的綜合力學(xué)性能。基本用途：適合作為受力的結(jié)構(gòu)材料。金屬材料絕大部分都是結(jié)構(gòu)材料，但近來也出現(xiàn)一些功能材料，如形狀記憶合金、儲氫合金、金屬超導(dǎo)材料等。結(jié)構(gòu)材料主要應(yīng)用于機械制造、航空、航天、化工、建筑和交通運輸?shù)炔块T。在機械設(shè)備中約占所用材料的百分之九十以上，其中又以鋼鐵材料占絕大多數(shù)。2、 請敘述一個典型機器零件的生產(chǎn)工藝流程。20CrMnTi制作汽車變速齒輪工藝流程：鍛造正火加工齒形非滲碳部位鍍銅保護(hù)滲碳預(yù)冷直接淬火+低溫回火噴丸磨齒（精磨）技術(shù)要求：滲碳層后(1.21.6)mm，表面碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)1.0

8、%；齒頂硬度(5860)HRC，心部硬度(3045)HRC。40Cr鋼制作拖拉機連桿螺栓工藝路線：下料鍛造退火(或正火)粗加工調(diào)質(zhì)精加工裝配技術(shù)要求：調(diào)質(zhì)處理后組織為回火S，硬度(3038)HRC。板簧制造工藝路線：扁鋼剪斷加熱壓彎成形余熱淬火+中溫回火噴丸裝配3、人類使用的第一種金屬是那種金屬？舉出幾個例子。人類使用的第一種金屬：銅（Cu)錫青銅，銅鏡、銅鼎、銅劍4、 對人類生產(chǎn)生活最重要的金屬是哪種金屬？舉出幾個例子。對人類生產(chǎn)、生活影響最大的金屬：鐵鋼及鑄鐵鋤頭、犁鏵、鋼筋、鐵鍋、火車、汽車、機床、大橋、槍、炮5、 鋼按用途分為哪幾類？合金結(jié)構(gòu)鋼、合金工具鋼、特殊性能鋼 合金結(jié)構(gòu)鋼：工具

9、結(jié)構(gòu)用鋼(橋梁、船舶、建筑等)、機器零件用鋼調(diào)質(zhì)鋼、彈簧鋼、滲碳鋼、滾動軸承鋼 合金工具鋼：刃具鋼、模具鋼、量具鋼特殊性能鋼：不銹鋼。耐銹鋼、耐磨鋼6、 合金鋼編號的一般原則是什么？原則為：平均碳含量+合金元素符號+合金元素平均含量平均碳含量 數(shù)字。結(jié)構(gòu)鋼：兩位，以 0.01%為一個單位；工具鋼：一位，以0.1%為一個單位，1%，不標(biāo)。 合金元素符號 以漢字或化學(xué)元素符號表示。合金元素平均含量 數(shù)字，以1%為一個單位，含量1.5%，不標(biāo)出。高級優(yōu)質(zhì)鋼，鋼號尾部加 “A”。特級優(yōu)質(zhì)鋼，鋼號尾部加 “E”。7、 低合金高強度結(jié)構(gòu)鋼的特點是什么？其用途有哪些？特點：低碳、低合金、高強度。承載大、自重

10、輕、綜合性能好。用途：廣泛用于制造橋梁、車輛、船舶、石油化工容器、建筑鋼筋等。8、彈簧的主要作用是什么？彈簧鋼的主要性能要求有哪些？作用：利用彈性變形吸收、儲存能量以驅(qū)動某些裝置或減緩震動和沖擊的作用。性能要求：較高的彈性極限e，防止工作時產(chǎn)生塑性變形；較高的疲勞強度r和屈強比s/b ，以避免疲勞破壞9、齒輪類零件對材料性能的要求是什么？滲碳鋼主要用于哪些零件？齒輪類零件對材料性能的要求是：高的接觸疲勞強度，高的表面硬度和耐磨性，防止齒面受損；高的抗彎強度，適當(dāng)?shù)男牟繌姸群晚g性，防止疲勞、過載及沖擊斷裂；良好的切削性能以及小的淬火變形性能。用途：制造汽車、拖拉機中的變速齒輪，礦山機器中的軸承，

11、內(nèi)燃機上的凸輪軸、活塞銷等機器零件。10、 根據(jù)模具的使用性質(zhì)，模具鋼分為哪兩大類？根據(jù)模具的使用性質(zhì)，可將模具鋼分為兩大類：冷模具鋼：是指使金屬在冷狀態(tài)下變形的模具用鋼，其工作溫度一般小于250。熱模具鋼：是指使金屬在加熱狀態(tài)或液態(tài)下成形的模具用鋼，其模腔表面溫度高于600。11、按化學(xué)成分銅合金分為哪幾類？b、按化學(xué)成份分類： （1）黃銅：以Zn為主要合金元素。 普通黃銅：H+銅含量；例：H62 ，平均Cu含量62%，余量為Zn。 特殊黃銅：H+主要合金元素符號+銅含量+添加元素含量。 例：HMn58-2 、含Cu量為58%，含Mn量2%， 余量為Zn。 （2）白銅：以Ni為主要合金元素。

12、 普通白銅：B+鎳含量；例： B30，平均Ni含量30%，余量為Cu。 特殊白銅： B+主要添加合金元素符號+Ni含量+添加元素含量； 例：BMn40-1.5 Ni 40% Mn 1.5% 余量為Cu。 3）青銅：除Zn 、Ni以外的其它元素為主要合金元素的銅合金。按所含主要合金元素的種類分：錫青銅、鋁青銅、鈹青銅、硅青銅、錳青銅、鋯青銅、鉻青銅等。加工青銅的代號：Q+主要合金元素符號+主要合金元素含量+添加元素含量。例：QSn4-3：平均Sn含量為4%，Zn含量為3%，余量為Cu的加工錫青銅；QAl9-2：Al含量為9%，含Mn量為2%，Cu為余量的加工鋁青銅。QBe2：Be含量為2%，余量

13、為Cu的加工鈹青銅。思考題1、什么叫高分子材料？常見的五烯有哪些？三大合成高分子材料分別是什么？她們的分子量大小及分布順序如何？高分子：由許多結(jié)構(gòu)相同的、簡單的單元通過共價鍵重復(fù)連接而成的相對分子質(zhì)量很大的化合物 一種由許多結(jié)構(gòu)相同的、簡單的單元通過共價鍵重復(fù)連接而成的相對分子質(zhì)量很大的化合物常見五烯：塑料、橡膠、纖維、涂料、膠粘劑。三大合成高分子材料分別：塑料、橡膠、纖維（產(chǎn)量最大，與國民經(jīng)濟、人民生活關(guān)系密切故稱為“三大合成材料”）2、 高分子材料的結(jié)構(gòu)特點有哪些？何謂高分子分子量的多分散性？結(jié)構(gòu)特點：一、分子量大（A、相對分子質(zhì)量很大：一般在104106）、B、共價鍵連接， 分子量具有多

14、分散性：C、由相同的化學(xué)結(jié)構(gòu)重復(fù)多次而成， 高分子的結(jié)構(gòu)復(fù)雜 什么是分子量的多分散性（Polydispersity） ？ 高分子不是由單一分子量的化合物所組成。即使是一種“純粹”的高分子，也是由化學(xué)組成相同、分子量不等、結(jié)構(gòu)不同的同系聚合物的混合物所組成。 這種高分子的分子量不均一(即分子量大小不一、參差不齊）的特性，就稱為分子量的多分散性3、 高分子材料的發(fā)展方向有哪些？請就復(fù)合化談?wù)勀愕目捶?。方向：高性能化、高功能化、?fù)合化、精細(xì)化、智能化。先進(jìn)復(fù)合材料的發(fā)展史：40年代，玻璃纖維增強塑料（GFRP） 復(fù)合材料發(fā)展的第一代 6080年代，先進(jìn)復(fù)合材料 復(fù)合材料發(fā)展的第二代 80 年，先進(jìn)復(fù)

15、合材料充分發(fā)展 復(fù)合材料發(fā)展的：第三代飛機上用的復(fù)合材料：碳纖維/環(huán)氧樹脂、碳纖維/芳綸/環(huán)氧樹脂、玻璃纖維增強塑料、增韌石墨、玻璃纖維開創(chuàng)性的大量應(yīng)用源自F1賽車的碳纖維復(fù)合材料、大推力、高涵B-2隱形轟炸機 除主體結(jié)構(gòu)是鈦復(fù)合材料外，其它部分均由碳纖維和石墨等復(fù)合材料構(gòu)成，不易反射道比渦扇發(fā)動機大量運用了復(fù)合材料或鈦合金空心寬弦葉片、整體葉盤。目前商用飛機上復(fù)合材料僅占全機重量的50%，而某些直升機早已達(dá)到90%荷蘭計劃研發(fā)新型綠色環(huán)保飛機 外形將酷似飛碟,另一個設(shè)想就是使用復(fù)合材料，如纖維增強塑料。這種復(fù)合材料強度可與金屬媲美，而重量卻比金屬輕得多，因此可以節(jié)省燃油。綠可木，生態(tài)木塑復(fù)合

16、材料，木塑復(fù)合材料吸音板4、 請舉例身邊一種塑料橡膠和纖維材料，談?wù)勀銓λ齻兊男阅芄δ芴攸c你認(rèn)為它們存在的不足之處有哪些？如何改進(jìn)？幾種主要塑料如：聚氯乙烯塑料是由氯乙烯單體聚合而成的，是常用的熱塑性塑料之一。商品名稱簡稱為“氯塑”，英文縮寫為PVC。如聚氯乙烯(PVC)的導(dǎo)熱系數(shù)僅為鋼材的1/357,鋁材的1/1250。在隔熱能力上，單玻塑窗比單玻鋁窗高40%,雙玻高50%。將塑料窗體與中空玻璃結(jié)合起來后,在住宅、寫字樓、病房、賓館中使用,冬天節(jié)省暖氣、夏季節(jié)約空調(diào)開支,好處十分明顯。聚氯乙烯的燃燒性能不好，離火即滅，屬于難燃性塑料；燃燒時，有刺激性的氯化氫臭味放出，燃燒時軟化 。性能：軟質(zhì)

17、聚氯乙烯一般含增塑劑3050。 2.硬質(zhì)聚氯乙烯只加少量的增塑劑制成。 3.聚氯乙烯塑料耐熱性 4.聚氯乙烯薄膜 5.聚氯乙烯塑料與有機溶劑和萘等防蟲藥劑軟質(zhì)聚氯乙烯可制成較好的農(nóng)用薄膜，常用來制作雨衣、臺布、窗簾、票夾、手提袋等。還被廣泛用于制造塑料鞋及人造革。硬質(zhì)聚氯乙烯能制成透明、半透明及各種顏色的珠光制品。常用來制作皂盒、梳子、洗衣板、文具盒、各種管材等。橡膠： 聚丁二烯橡膠（順丁膠，BR，無色或淺色，透明）1、制法及分子結(jié)構(gòu)：溶聚法、乳聚法 特性： 不飽和性橡膠，可與硫磺及氧起反應(yīng)，化學(xué)活性較NR 低，耐熱耐老化性較NR好。非極性橡膠，耐油性差。結(jié)晶性橡膠，無自補強作用，強度低 。彈

18、性高（最高）；耐低溫（Tg= 105）； 耐磨（Tg有關(guān)）；生熱小。 加工性能差（對溫度敏感，溫度高則易脫輥）， 不耐撕裂，粘著性差，抗?jié)窕圆患?。較易冷流。 4.用途：制造輪胎胎面以及耐寒制品，常與NR，SBR并用。 氯丁橡膠（CR）1.分子結(jié)構(gòu) CR是由氯丁二烯為單體，采用乳液聚合而成的一種高分子彈性體。呈淺黃色至褐色。 3.特性不飽和性橡膠，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，耐老化性能優(yōu)良。極性橡膠，耐油耐溶劑性能優(yōu)良，氣密性、粘著性 好，有導(dǎo)電性。易結(jié)晶性（Tg=-43），有自補強作用，有自熄性，阻燃，貯存穩(wěn)定性差，對溫度敏感，需用金屬氧化物（ZnO、MgO）來硫化。彈性較低，耐寒性較差，低溫使用不理想。（極性橡膠共同點）4.用途CR主要用于制造膠管、膠帶、化工設(shè)備襯里、 膠粘劑等。纖維：粘膠纖維以天然纖維如木質(zhì)纖維、棉纖維、禾本科植物纖維（如甘蔗渣、蘆葦、麥桿等）為原料，經(jīng)纖維素黃酸酯溶液以濕法紡絲制成的。粘膠纖維的生產(chǎn)包括以下四個過程：（1） 粘膠的制備：即漿粕的準(zhǔn)