材料概论

第二章

1 普通的混凝土中有几种相？请分别写出各种相的名称。若在其中加入钢筋，则钢筋起到什么作用？此时又有几种相？

答：3相；砂子、碎石、水泥浆；增强作用；4。

2 比较晶体与非晶体的结构特性，了解晶体的结构不完整性有哪些类型？并区分三大材料的结构类型与比较其各自的特点。

答：晶体结构的基本特征是原子或分子在三维空间呈周期性的规则而有序地排列,即存在长程的几何有序。

结构的不完整性：实际上，极大多数晶体都有大量的与理想原子排列的轻度偏离存在，依据其几何形状而分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。

金属材料的结构：一般都是晶体。金属键无方向性，晶体结构具有最致密的堆积方式。体心立方、面心立方和紧密堆积六方结构，金刚石结构。

无机非金属材料的结构：金刚石型结构；硅酸盐结构; 玻璃结构; 团簇及纳米材料

高分子材料的结构包括高分子链的结构及聚集态结构

各自的特点：

3 高分子材料其聚集态结构可分为：晶态和非晶态(无定形)两种，与普通的晶态和非晶态结构比较有什么特点？

答：晶态有序程度远小于小分子晶态，但非晶态的有序程度大于小分子物质液态。

4 如何区分本征半导体与非本征半导体材料？

答：本征半导体：材料的电导率取决于电子-空穴对的数量和温度的材料。

非本征半导体：通过加入杂质即掺杂剂而制备的半导体，杂质的多少决定了电荷载流子的数量。

5 极大多数晶体实际上都存在有种种与理想原子排列的轻度偏离，依据结构不完整性的几何形状可分为哪几种缺陷类型？按溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成哪几种类型？

答：依据其几何形状而分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。

按溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成：

置换型固溶体(或称取代型)：溶剂A晶格中的原子被溶质B的原子取代所形成的固溶体。原子A同B的大小要大致相同。

填隙型固溶体(也称间隙型)：在溶剂A的晶格间隙内有溶质B的原子填入(溶入)所形成的固溶体。B原子必须是充分小的，如C和N等是典型的溶质原子。

6 比较热塑性高分子材料和热固性高分子材料的结构特点，并说明由于结构的不同对其性能的影响。

答：线型结构的高分子化合物：在适当的溶剂中可溶胀or溶解，升高温度时则软化、流动，∴易加工，可反复加工使用，并具有良好的弹性和塑性。(热塑性)

交联网状结构高分子：性能特点：较好的耐热性、难溶剂性、尺寸稳定性和机械强度，但弹性、塑性低，脆性大。∴不能进行塑性加工，成型加工只能在网状结构形成前进行，材料不能反复加工使用。(热固性)

7 聚二甲基硅氧烷的结构式为？其柔顺性怎么样？

答：非常好

8 何为材料的力学强度？影响力学强度的主要因素有哪些？按作用力的方式不同，材料的力学强度可分为哪几种强度？

答：材料在载荷作用下抵抗明显的塑性变形或破坏的最大能力。

通常材料中缺陷越少、分子间键合强度越大，材料的强度也越高。

按作用力的方式不同，可分为：拉伸强度；压缩强度；弯曲强度；冲击强度；疲劳强度等。

9 区分高分子材料的大分子之间的相互作用中的主价力和次主价力，比较两者对其性能的影响。

答：大分子链中原子间、链节间的相互作用是强大的共价键这种结合力称为主价力，大小取决于链的化学组成→键长和键能。对性能，特别是熔点、强度等有重要影响。

大分子之间的结合力是范德华力和氢键，称为次价力，比主价力小得多(只有主价力1-10％)，但对高分子化合物的性能影响很大。如乙烯呈气态，而聚乙烯呈固态并有相当强度，∵后者的分子间力较前者大得多。

10 按电阻率的大小，可将材料分成哪几类？何谓超导性？

答：按电阻率的大小，可将材料分：超导体；导体；半导体；绝缘体。

超导性：一旦T< Tc(超导体临界T)时，电阻率就跃变为零。Tc依赖于作用于导体的磁场强度。

11 介电体、压电体与铁电体三者之间存在何种关系和区别？

答：

12 按照物质对磁场的影响，可分为哪几类？

答：抗磁性物质：使磁场减弱；

顺磁性物质：使磁场略有增加；

铁磁性及亚铁磁性物质：使磁场强烈增加。

1、简述选矿的原理和常用的选矿方法。

答：选矿的原理：根据矿石的物理化学性质的不同，如利用不同密度(重力分离法)、不同磁性(铁矿石)、在酸液、碱液中不同的溶解度(铜、贵金属、铝矾土)、在有机溶液中不同的润湿特性等，将有用矿物和脉石矿物分离。

选矿方法：

重选法、浮选法和磁选法，及手选和电选法等，都是不改变矿物物化性质的机械选矿法。

化学选矿：可与机械选矿法联合使用，处理成分复杂的难选矿石，即采用草酸、硫酸和盐酸的酸处理。

2、非氧化物原料主要有哪几类？同氧化物相比较，有哪些特点？

答：非氧化物原料大多为难熔化合物，主要有下列3类：

①类金属难熔化合物金属与非金属结合的化合物：金属的硼化物、碳化物、氮化物、硅化物等；

②非金属难熔化合物非金属与非金属结合的化合物：B4C、SiC、BN、Si3N4和其他多组元化合物等；

③金属间互相结合的金属互化物：Al、Be等系统的金属互化物，钴－铬－钨系统的互化物。

与氧化物相比，许多非金属难熔化合物Tm更高，高温力学性能更好。

3、生产单体的最重要原料来源路线有哪几种？

答：单体多数是脂肪族化合物, 少数是芳香族化合物。

最重要的原料来源路线有3种：A.石油化工路线; B.煤炭原料路线; C.其他原料路线。

4、比较加成聚合反应和缩合聚合反应的特点。

答：

从三大材料共性出发，说明材料成型性及成型方法？

答：材料在其成型加工特性上有许多相似之处，材料的成型性主要表现在两个方面：

A可流动性；

B可塑性变形性。

将材料的成型方法从传统三大材料区分方法中重新归类，将其归纳为四种成型类别：

①自由流动成型；

②受力流动成型；

③受力塑性成型；

④其他成型。

1、简述焦炭和石灰石在高炉炼铁过程中所起的作用。

答：焦炭：燃料&还原剂。发热值↗，硫、磷↘，适当机械强度(保证料柱透气性，并足以在炉料↓不产生粉末阻碍煤气流的合理分布)。作用有3方面：还原剂、载热体和使熔融铁增碳的媒介。

石灰石(&白云石)：熔剂之一。降低T冶炼、保证脉石和焦炭灰分能熔化造渣→还原铁与脉石&灰分→很好地分离合格生铁。

2、高炉冶炼原理可以从哪5方面来具体阐述

答：5个方面：

(1)煤气流和炉料运动：铁矿石、焦炭、熔剂等；

(2)脱水、挥发及碳酸盐分解：吸附水可在高炉上部蒸发；

(3)各种元素的还原反应：铁矿石中铁、锰、硅、磷等氧化物→组成元素→生铁；

(4).造渣过程：根据矿石成份和冶炼要求，控制熔剂数量和熔炼过程促使需要元素→生铁，有害杂质→渣；

(5).脱硫和渗碳：脱S→优质生铁的首要问题，国标中生铁S%≯0.07%。↓S%主要是↑炉渣的脱S能力。

3、为了获得适合于成型要求的玻璃液，玻璃配合料在熔制过程可分为哪五个阶段？简述各阶段的温度范围和主要特征。

答：分五个阶段：

①硅酸盐形成：很大程度是在固态下进行，各种原料在800到1000℃下反应生成烧结状态的硅酸盐及熔融物，其中含大量石英砂粒、气泡和条；

②玻璃液形成：普通G在1200到1250℃完成；

③玻璃液澄清：G液继续加热T↑，粘度大大下降→气泡大量↑—去除可见气泡，但还有条纹，T也不均匀。钠钙硅G一般在14001500℃结束；

④玻璃液的均化：G液长时间处于高温下，化学组成→一致，即通过G液的扩散、对流和搅拌作用消除条纹和热不均匀性。均化可＜T澄清完成，此时粘度太小，不适合成型要求。；

⑤玻璃液冷却：将经澄清均化后的G液通过合理的冷却→T↓200到300℃，成型。此过程应不损坏G液的质量。

4、简述普通陶瓷三大原料及其作用。陶瓷的成型方法主要有哪三种？不同成型方法所对应的坯料含水量（范围）分别为多少？

答：

普通陶瓷三大原料：

①可塑性的粘土类；

②非可塑性的石英类；

③长石类。

作用：

粘土类：

①可塑性是陶瓷泥坯赖以成型的基础；

②结合性是将各种原料结合在一起的基础，并有利于坯体的成型加工；

③粘度使注浆泥料和釉料具有良好的悬浮性和稳定性，使浆料组分均匀，不至于沉淀分层；

④粘土原料中的三氧化二铝是陶瓷坯体生成莫来石主晶相的主要成分；

⑤可获得多品种的陶瓷产品。

石英类：

①是瘠性原料，可调节泥料的可塑性，↓坯体的干燥收缩，缩短干燥时间并防止坯体变形；

②烧成时，加热膨胀可部分补偿坯体收缩，高温时部分地溶解于液相中↑熔体粘度，未溶解的石英颗粒构成坯体的骨架，可防止坯体发生变形和开裂；

③改善瓷器的白度和透光度；

④SiO2是釉料中玻璃质的主要组分，↑釉中石英的含量可↑釉的T熔融温度及粘度，并↓釉的a，同时还可赋予釉以较高的机械强度、硬度、耐磨性及耐化学侵蚀性。

长石类：

①坯体中碱金属氧化物的主要来源，能降低陶瓷的烧成温度，它和石英等原料高温熔化后形成的玻璃态物质是坯釉的主要成分；

②赋予坯体一定的机械强度和化学稳定性；

③长石融化后形成的液相能增大致密度，冷却后的长石熔体，增加坯体的透明度，提高坯体的机械强度和电气性能；

④瘠性物质，可坯体的干燥时间、减少坯体的干燥收缩和变形，调节坯料的可塑性。

陶瓷成型的方法及含水量：

(1)可塑料：含水约18%~25%；

(2)干压料：3%~7%—干压料，8%~15%—半干压料；

(3)注浆料：含水28%~35% 。

5、轮胎的结构与种类

答：

结构：外胎、内胎、垫带和轮辋。外胎由胎体、胎面、胎圈三个主要部分组成。胎体包括帘布层和缓冲层二部分，胎面包括胎面胶和胎侧胶二部分。

种类：

按用途分有汽车轮胎、农业和林业机械用轮胎、工程机械轮胎、越野轮胎、航空轮胎、摩托车轮胎等；

按结构分主要有斜交轮胎、子午线轮胎；

按压力分有低压、中压及高压轮胎。

6、简述丁苯橡胶的配合与加工工艺？

答：丁苯橡胶的配合：

配合的原则是制品应满足产品的性能要求、使用要求，具有良好的工艺性能。

配合体系：硫化体系、补强与填充体系、防护体系、增塑剂、加工助剂等。

加工工艺：橡胶塑炼、混炼、压出、压延、成型、硫化等，完成从橡胶原材料到制品的加工过程。

7、PVC物料组成及电线电缆料加工方法

答：PVC物料组成：树脂、稳定剂、增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂、其他助剂。

电线电缆料的加工过程主要步骤如下：物料配制、混合、塑化、造粒。