材料概论
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材料的定义材料是能为人类社会经济地制造有用器材(或物品) 的物质
石器时代青铜器时代铁器时代水泥时代钢时代硅时代新材料时代
第二章材料的四要素使用性能合成和加工结构与成分性质与现象
?组元：组成材料最基本、独立的物质。
?相：材料中具有同一化学成分并且结构相同的均匀部分叫做相。
?组织：材料内部的微观形貌称为材料的组织。
?固溶体：溶质组元溶入溶剂组元的晶格中所形成的单相固体称为固溶体。
材料的分类：金属材料无机非金属材料有机高分子材料复合材料
?金属键：金属原子形成金属晶体时，每个原子都提供少数价电子，作为自由电子，
共用于整个晶体，这种自由电子构成金属键。无方向性、无饱和性、金属原子倾向紧密堆积
?离子键：由原子释放出最外层的电子变成带正电荷的阳离子，同能接受其放出的电
子的原子变成带负电荷的阴离子相互之间作用的吸引力所形成的一种键合。离子键无饱和性，无方向性离子键的本质是正负电荷间的静电作用力
?共价键是原子间通过共用电子对所形成的相互作用。共价键有饱和性，有方向性
?范德华建广泛存在于分子之间的弱相互作用。无方向性和饱和性
?氢键氢原子在分子中与一个a原子键合时，还能形成与另一个b原子的附加键，
是一类结合力比较弱的键，但比范德华键要强，有方向性。
?晶体：晶体内部质点在三维空间成周期性重复排列的固体。
?非晶体(non-crystal): 内部质点在三维空间不成周期性重复排列的固体。不具有长程有
序
?点阵结构是将原子/原子团，分子/分子团，离子/离子团抽象为点而构成的阵列，以
便于研究及表述
?结构基元：晶体学中，把阵点所代表的内容称为平移结构基元，简称为结构基元。
?晶体结构= 点阵+ 平移结构基元
?晶胞：晶体结构中最小的周期性重复的单元。两方面描述晶胞结构，周期性重复的
方式，重复的内容。
?七大晶系：p24
?金属晶体四种结构及其特点
?简单立方晶格(Simple Cubic Lattice，SC)：Po
?体心立方晶格(Body-Centered Cubic Lattice，BCC)：Cr、Mo、W、V、α -Fe、β -Fe
?面心立方晶格(Face-Centered Cubic Lattice，FCC)：γ-Fe、Cu、Al、Ni、Au、Ag、Pt
?六方密堆积晶格(Hexagonal Close Packed Lattice，HCP): Mg、Be、Zn、α -Ti、Cd
?
?离子晶体五种结构
?晶体缺陷及其分类
?点缺陷（晶格空位、置换原子、间隙原子），将导致晶格畸变
?线缺陷：呈线状分布的缺陷-位错(刃型、螺型)
?面缺陷：p26
?金属的热膨胀性金属受热体积增大，冷却时则收缩的能力，用线膨胀系数表示。
?L2 - L1
?α＝———
?L2T
?α ：线膨胀系数，L1：膨胀前的长度，
?L2：膨胀后的长度，T：膨胀前后的温度差
?导电性是金属传导电流的能力。用电阻率来衡量金属的导电性能
?导热性是金属在加热或冷却时能够传导热能的性能，用热导率表示。
?强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。抗拉强
度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。
?塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不破坏的能力。用
延伸率和断面收缩率来衡量。
?硬度是衡量金属材料软硬程度的指标常用的方法有布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA、
HRB、HRC）和维氏硬度（HV）等方法。
?第三章
?矿物：由天然产出且具有特定的化学成分和内部结构构造的均匀固体。是组成岩石
和矿石的基本单元。
?矿石是矿物的集合体。
?脉石：与矿石矿物伴生的无用矿物统存为脉石。广泛用于金属和无机非金属材料的
生产。
?矿物的五大分类
?自然元素矿物金（Au）、金刚石（C）、硫（S）、石墨（C）…
?卤化物矿物萤石（CaF2）、石盐（NaCl）、钾盐（KCl）
?硫化物矿物黄铁矿（FeS2）、黄铜矿（CuFeS2）、方铅矿（PbS2）…
?氧化物和氢氧化物矿物赤铁矿（Fe2O3）、磁铁矿（Fe3O4）、软锰矿（MnO2）、铝
土矿（Al2O3?nH2O）褐铁矿（Fe2O3?nH2O）
?含氧酸盐矿物硫酸盐矿物：石膏、芒硝、重晶石…碳酸盐矿物: 方解石（CaCO3）、
白云石aMg(CO3)2、菱锰矿(MnCO3)
?三大选矿法及其特点将有用矿物和脉石矿物分离。
?选矿的步骤：
1)破碎、粉磨使矿物单体解离；
2)分离、富集有用矿物；
3)脱水、干燥（对于湿法选矿）。
?选矿的理论基础：
根据矿石物理化学性质的不同，采用不同的方法。如：密度、磁性、溶解度、润湿性、粘度、形状等。
?重力选矿法（简称重选法）：是在运动介质（水）中，按粒度比重和粒度的差异进行
分选的分法。根据矿物密度不同，在空气、水或其他悬浮液介质中，具有不同的沉降速度，进行分选的方法。
特点：设备简单，成本低。
具体工艺：水力、风力分级，洗矿。有重介质、跳汰、摇床、溜槽等方法选矿。
应用：a.金、钨、锡矿石。
b.钛、锆、铌、钽、稀有金属矿物的矿砂。
非金属石矿，如：石棉、高岭土
?浮选法根据不同矿物表面具有不同的润湿性（疏水、亲水）使粉矿有选择地附着于
矿浆中的泡沫中，将其分离的方法。
正浮选：有用的矿物浮入泡沫中（与泡沫有良好的润湿性），脉石石物留在矿浆里（与液体有良好的润湿性）。反之为反浮选。
特点：效果好，但成本稍高，排出废水。特别适用于低品位矿物成分复杂的矿。
应用：a)有色金属矿中的90％以上用此法。
b )石墨、萤石、重晶石、磷灰石等非金属矿。
?磁选法
?根据矿物磁性的大小的不同将其分离的方法。
磁选矿物分成三类：
a)强磁性矿物如：磁铁矿、钛磁铁矿、磁黄铁矿等。
b)弱磁性矿物如：赤铁矿、褐铁矿、钛铁矿、水锰矿、
硬锰矿。
c)非磁性矿物如：方解石、石英、长石、黄铜矿
无机非金属材料制备用天然无机原料粘土、石英、长石、碳酸盐类典型矿物的组成石油化工路线——一次加工
?石油——一次加工
?方法包括常压蒸馏和减压蒸馏。
?蒸馏是一种利用液体混合物中各组分沸点不同进行分离的方法。
?原理：根据沸点不同加热、蒸发、冷却。
?目的：获得汽油、煤油、柴油、重油等产品。
?常压蒸馏：又称为直接蒸馏，是在常压和300～400℃条件下进行的蒸馏。
?减压蒸馏：负压、380～400℃条件下进行的蒸馏。
?二次加工
?通过对石油蒸馏产品的再次深度加工可以获得大量有机化工原料。
?催化裂化
?加氢裂化
?催化重整
?热裂解
?煤的加工路线
?以煤为原料，经过化学加工转化为气体、液体和固体燃料及化学品
?煤的干馏
?煤的气化
?煤的液化
?材料制备工艺气相法液相法固相法
?气相法分为不发生化学反应的物理气相沉积法和通过气相化学反应的化学气
相沉积法
?在真空条件下，采用物理方法，将材料源——固体或液体表面气化成气态原子、分
子或部分电离成离子，并通过低压气体（或等离子体）过程，在基体表面沉积具有某种特殊功能的薄膜的技术。
?化学气相沉积是指利用原料在气相中通过化学反应形成基本粒子并经过成核、生长
两个阶段合成薄膜、粒子、晶须或晶体等固体材料的工艺过程。
?液相法熔融法溶液法界面法液相沉淀法溶胶凝胶法水热法喷雾法
?固相法：高温烧结自蔓延高温合成（SHS）
?高温烧结：一种或多种固体（金属、氧化物、氮化物、黏土……）粉末经过成型，
在加热到一定温
?度后开始收缩，在低于熔点温度下变成致密、坚硬的烧结体，这种过程称为烧结。
?应用领域：陶瓷、耐火材料、粉末冶金、超高温材料等
?粉末冶金主要工序：
?制粉→混粉→成形→烧结→（整形）→（机加工）→（热处理）→清洗包装
?第四章
?自由流动成型
?指将呈流动状态的物料，成型时无外力作用下，倒入模型型腔或使其附在模型表面，
经改变温度（降温或升温），或反应，或溶剂挥发等作用，使之固化或凝固，而形成具有模型形状的产品。
?最终的产品可以是成品，也可以是半成品（或毛坯）。
?自由流动成型中典型代表是：金属砂型铸造、陶瓷注浆成型、塑料与橡胶浸渍成型。
?受力流动成型
?成型时在受力作用条件下，将呈流动状态的物料，注入模型型腔，或使物料通过一
定形状的口模，或附在模型表面，经温度变化（降温或升温），或反应，或溶剂挥发等作用，使物料冷凝、固化，最终形成产品。
?典型代表是：金属压力铸造、玻璃吹制成型、塑料注塑成型。
受力塑性成型的特点和区别
?受力塑性成型是指在受力条件下，在高温，或常温，或塑化剂存在下，固态物料产
生塑性变形而获得所需尺寸、形状及机械性能的成型方法。与前两种成型方法（自
由流动成型、受力流动成型）相比，受力塑性成型过程中，物料不发生流动，而产生塑性变形。
?受力塑性成型主要有金属锻压成型、陶瓷可塑成型、橡胶塑性成型。
?金属砂型铸造
?是以型砂和芯砂为造型材料制成铸型，将金属熔化成液体，浇注到具有与零件形状
相近似的铸型空腔内，待其冷却、凝固后获得铸件的工艺方法。
?80%以上的铸件用此法制备。
?常用铸造金属材料：铸铁、铸钢、铸铝、铸铜等
?金属压力铸造
?压铸是将液态或半固态金属浇入压铸机的压室中，金属液在运动的压射冲头作用下，
以极快的速度充填型腔，并在压力的作用下结晶凝固而获得铸件的一种铸造方法。
?金属锻压成型
?锻压：对坯料施加外力，使其产生塑性变形、改变尺寸、形状及改善性能，用以制
造机械零件、工件或毛坯的成形加工方法。
?主要方法：
?锻造:将坯料加热到高温状态后进行加工。
?冲压:将坯料在常温下进行加工。
?经典方法：自由锻造、模型锻造、板料冲压
?粉末冶金
制粉→混粉→成形→烧结→（整形）→（机加工）→（热处理）→清洗包装
?
?第五章
?三大高温合金
?铁基高温合金镍基高温合金钴基高温合金
?主要以铁为基体、含一定量铬和镍的奥氏体合金。
?适用于低于800℃的条件
?镍——形成稳定奥氏体的主要元素，并在时效处理过程中形成Ni3(Ti、Al)沉淀强化相。
?铬——提高抗氧化性和抗燃气腐蚀性
?钼和钨——强化固溶体的晶界
?铝、钛、铌——沉淀硬化作用
?曾长期为我国高温合金的主要品种
?镍基高温合金
?氧化铝氧化铝（Al2O3）为主体的陶瓷材料，Al2O3含量为75%~99.9%。
硬度大（仅次于金刚石）、耐磨性能极好（266倍于锰钢）、重量轻（仅为钢铁一半）。
广泛用于磨料、模具、刀具、化工材料和电子材料。
?氧化锆以氧化锆（ZrO2）为主体的陶瓷材料。
?密度大、硬度高、耐火度高、化学稳定性好，抗弯强度和断裂韧性等性能更为突出。
?广泛用于磨料、模具、刀具、化工、生物医用材料、发动机部件。
?碳化硅、以碳化硅（SiC）为主要成分的陶瓷，具有已知陶瓷材料中最佳的高温力学
性能(强度、抗蠕变性等)。抗氧化性也是所有非氧化物陶瓷中最好的。缺点是断裂韧性较低，脆性较大。
?以氮化硅（Si3N4）为主要成分的陶瓷，是一种烧结时不收缩的无机材料。氮化硅的
强度很高，尤其是热压氮化硅，是世界上最坚硬的物质之一。
?塑料包装及其特点
?碳素钢是近代工业中使用最早、用量最大的基本材料。含碳量小于2%，除铁、
碳和限量以内的硅、锰、磷、硫等杂质外，不含其他合金元素的钢。
(1) 低碳钢：又称软钢，含碳量小于0.25%。低碳钢易于接受各种加工如锻造，焊接
和切削，常用于制造链条，铆钉，螺栓，轴等。
(2) 中碳钢：碳0.25%～0.60%的碳素钢。有镇静钢、半镇静钢、沸腾钢等多种产品。
热加工及切削性能良好，焊接性能较差。强度、硬度比低碳钢高，而塑性和韧性低于低碳钢。在中等强度水平的各种用途中，中碳钢得到最广泛的应用，大量用于制造各种机械零件。
(3) 高碳钢：常称工具钢，含碳量大于0.60%，可以淬硬和回火。锤，撬棍等由含碳
量0.75%的钢制造；切削工具如钻头，丝攻，铰刀等由含碳量0.90% 至1.00% 的钢制造。
?合金钢现代工业要求钢材具有更高的强度，还要有耐温（高、低）、耐高压、耐腐
蚀、综合机械性能好，设备壁厚和自重小等特性。
碳素钢无论采用怎么样的热处理都已经不能满足这些要求，尤其是高温抗氧化性、热强性、冷韧性、在高温高压下耐氢氮腐蚀的性能。而在碳素铁中加入一种或多种元素形成的合金钢可有效的改变钢的组织和性能，很好的满足上述要求。
目前常用的合金元素有：铬(Cr)，锰(Mn)，镍(Ni)，硅(Si)，硼(B)，钨(W)，钼(Mo)，钒(V)，钛(Ti)和稀土元素(Re)等。
?铸铁
含碳量2%以上的铁，含有S、P、Si、Mn等杂质。
脆性材料，抗拉强度较低，不能锻造，但有良好铸造性、耐磨性、减振性及切削加工性。
在一些介质(浓硫酸、醋酸、盐溶液、有机溶剂等)中有相当好的耐腐蚀性能。
铸铁可分为灰铸铁、可锻铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁和特殊性能铸铁等。
?铜及铜合金
纯铜（紫铜）低温时可保持较高的塑性和冲击韧性，用于制作深冷设备和高压设备垫片。
黄铜：铜锌合金，铸造性能好，力学性能比纯铜高，耐蚀性能与纯铜相似，价格便宜，应用较广。可作薄壁管和波纹管。可做深冷设备的筒体、管板、法兰及螺母等。
其中锡黄铜1%的锡，能提高在海水中的耐蚀性。称海军黄铜
?化工陶瓷由耐火石、长石和石英石经过成型干燥烧结而成，主要成分为SiO2。
?化工玻璃化工用的玻璃不是一般的钠钙玻璃，而是硼玻璃（耐热玻璃）或高铝
玻璃，它们有好的热稳定性和耐腐蚀性
第六章
高炉炼铁转炉炼钢的原料基本工艺流程。
?高炉冶炼用的原料主要有铁矿石（天然富矿和人造富矿）、燃料（焦炭和喷吹燃料）、
熔剂（石灰石与白云石等）。
?冶炼1t生铁大约需要1.6~2.0t矿石，0.4~0.6t焦炭(coke)，0.2~0.4t熔剂。
?高炉冶炼是连续生产过程，必须尽可能为其提供数量充足、品位高、强度好、粒度
均匀粉末少、有害杂质少及性能稳定的原料。
铁矿石处理工艺流程
?矿石→破碎→筛分→富矿(品位大于50%)→混匀(mix)→高炉；
?矿石→破碎→筛分→贫矿→磨矿→筛分→选矿→造块→人造富矿→高炉
高炉炉料
炼钢
?根据所炼钢种的要求把生铁中的含碳量去除到规定范围，并使其它元素的含量减少
或增加到规定范围的过程。
?炼钢任务：“四脱”脱C、脱O、脱P、脱S
“二去”去有害气体、去夹杂
“二调整”调整成分、调整温度
?这一过程基本上是一个氧化过程，是用不同来源的氧(如空气中的氧、纯氧气、铁矿
石中的氧)来氧化铁水中的碳、硅、锰等元素。
炼钢用原料
?炼钢原料分为金属料和非金属料两大类。
?炼钢用的金属料主要有铁水、废钢、铁合金。
?1）铁水
?铁水是转炉炼钢的主要原材料，一般占装入量的70%-100%，是转炉炼钢的主要热源，
铁水物理热占转炉热收入的50%以上。应努力保证入炉铁水的温度，保证炉内热源充足和成渣迅速。我国炼钢规定进入转炉的铁水温度应大于1250℃，并且要相对稳定。
?2）废钢
?转炉和电炉炼钢均使用废钢，废钢是电弧炉炼钢最主要的金属料，其用量占金属料
的70%-90%;氧气顶吹转炉用废钢量一般是总装入量的10%-30%,作为调整吹炼温度的冷却剂。
?3）铁合金
?铁合金是脱氧及合金化材料。用于钢夜脱氧的铁合金叫做脱氧剂，常用的有：
简单合金：Fe-Mn，Fe-Si，Fe-Cr，Fe-V，Fe-Ti，Fe-Mo，Fe-W等
复合脱氧剂：Ca-Si合金，Al-Mn-Si合金，Mn-Si合金，Cr-Si合金，Ba-Ca-Si合金，Ba-Al-Si合金等。
?炼钢用的非金属料主要有造渣材料和氧化剂。
1）造渣材料：主要有石灰、萤石和白云石。
2）氧化剂：主要有氧气、铁矿石和氧化铁皮
?炼钢的方法主要有转炉、电炉和平炉三种。
平炉炼钢的主要特点是可搭用较多的废钢(可用钢铁料的20—50％的废钢)，原料适应性强，所用的原料有废钢、废铁、铁矿石和溶剂（石灰石和生石灰）。反应所需的热量是由燃烧气体燃料（高炉煤气，发生炉煤气）或液体燃料（重油）所提供。但冶炼时间长，已被淘汰。
转炉炼钢广泛采用氧气顶吹转炉或顶底复吹转炉，生产速度快(1座300吨的转炉吹炼时间不到20分钟，包括辅助时间不超过1小时，而300吨平炉炼1炉钢要7个小时)，品种多、质量好，可炼普通钢，也可炼合金钢。
电炉炼钢是用电能作热源进行冶炼。原料可以是废钢、也可以是海绵铁，现代电弧炉甚至可以用大量铁水。主要用于冶炼特殊合金钢。
转炉炼钢流程
? 1.检查炉体，并准备加料进炉。
? 2.加废钢、兑铁水，然后把炉体摇正，下枪吹炼。
? 3.吹氧、造渣冶炼。
? 4.当钢水成份和温度合格后倒炉出钢。
?
材料概论复习题1 - 复件
材料概论复习题（金属、陶瓷部分） 1.说明A1、A3和A cm温度的含义。它们是恒定的温度吗？ 2.解释名词：低碳钢、中碳钢和高碳钢。 3.解释名词：低温退火、奥氏体化、退火、正火、淬火、回火、残余奥氏体、等温淬火和 分级淬火。 4.说明为什么严格来讲TTT曲线只能用于等温热处理。 5.举例说明淬透性和淬硬性的区别。画图说明淬透性的测量方法和原理。 6.说明钢的渗碳和氮化的原理和应用。 7.什么是不锈钢？说明不锈钢的耐蚀原理。 8.画图说明灰口铸铁、球墨铸铁和可锻铸铁的组织的区别，指出它们性能的差异。 9.钢的退火、正火和淬火加热温度应该如何选择？ 10.说明钢的低温、中温和高温回火的一种应用。 11.根据钢的TTT或CCT曲线，说明退火、正火、淬火的组织转变。 12.举例说明钢按用途的分类和典型钢号和应用。 13.简述铝合金的热处理原理。 14.解释变形铝合金、铸造铝合金、不可热处理强化铝合金和可热处理强化铝合金。 15.解释名词:陶瓷、无机玻璃和玻璃陶瓷。 16.说出下列陶瓷的一种应用：Al2O3,SiO2,BaTiO3,ZrO2,BC,金刚石。 17.说明陶瓷材料的性能特点。 18.为什么陶瓷的拉伸强度明显低于压缩强度？ 19.烧结的驱动力是什么? 20.晶粒长大的驱动力是什么？ 21.画图说明下列陶瓷工艺：单向压制和烧结，热压烧结、热等静压、流延成型。 22.烧结陶瓷有哪些重要的特性？ 材料概论复习题（高分子、复合材料部分） 23.根据机械和热行为划分，高分子材料可以分为哪几类？它们在结构方面有哪些特性？ 24.举出商业上常见的热塑性塑料，分别简要说明其用途 25.高分子化合物的聚合类型有哪两种？它们有什么区别？ 26.名词解释：聚合度 27.计算分子量为140,000g/mol的尼龙66的聚合度？已知己二酸的分子量是146g/mol，乙 二胺的分子量是116g/mol 28.什么是玻璃化温度和玻璃态聚合物？玻璃态聚合物有什么特点， 29.什么是高分子材料的分解温度？在分解温度时，热塑性塑料和热固性塑料有什么区别？ 常见的热稳定剂有哪些？ 30.天然形成的复合材料有哪些？ 31.复合材料主要分为哪几种？请分别举例说明 32.什么是微粒增强复合材料的混合原则？ 33.计算硬质合金的密度，该硬质合金含有75wt%WC，15wt%TiC，5wt%TaC，5wt%Co
新材料概论课程论文
《新材料概论》 课程论文 题目：氢氧化镍电极材料制备及研究进展 学院：化学与生物工程学院 班级：研究生14级 学号：102014375 姓名：许****** 任课教师：******** 2014年11月18日
氢氧化镍电极材料制备及研究进展 姓名：****** 任课老师：***** (化学与生物工程学院，化学工程与技术102014375) 摘要 氢氧化镍[Ni(OH)2]是近年来研究较多的镍氢电池中正极的活性材料。Ni(OH)2的生产已有数十年历史，在制备工艺方面日本、美国和加拿大的技术比较领先，制备出的Ni(OH)2性能优良。目前国内外制备Ni(OH)2的方法有很多种。本论文主要综述了镍电极的种类，以及氢氧化镍的制备方法，包括化学沉淀法，粉末金属法，电解合成法。关键词：Ni(OH)2、活性材料、镍电极，制备方法
目录 摘要 (Ⅰ) 1 前言 (1) 1.1 电池简介 (1) 1.2 镍氢电池的发展概况 (1) 1.2.1 Ni/MH电池的基本原理 (1) 1.2.2 Ni/MH电池的优点及其发展简史 (2) 2 镍电极概述 (3) 2.1 碱性电池中镍电极的种类 (3) 2.1.1袋式或有极板盒式镍电极 (3) 2.1.2 粘结式镍电极 (4) 2.1.3 烧结式镍电极 (4) 2.1.4 泡沫式镍电极 (5) 2.1.5 纤维式镍电极 (5) 3 氢氧化镍的晶体结构及性质 (6) 4 氢氧化镍的制备方法 (7) 4.1 化学沉淀法 (7) 4.1.1 缓冲溶液法 (7) 4.1.2 络合沉淀法 (7) 4.1.2 直接生成法 (7) 4.1.3 均相沉淀法 (8) 4.1.4 离子交换树脂法 (8) 4.1.5 Chimie douee技术 (8) 4.2粉末金属法 (8) 4.2.1高压水解法 (8) 4.2.2硝酸氧化法 (9) 4.3 电解合成法 (9) 4.3.1电化学浸渍法 (9) 4.3.2 盐电解法 (9) 参考文献 (10)
《环境材料概论》复习参考资料(答案)
《环境材料概论》复习思考题 1-1.简述材料在社会经济发展中的地位及其重要作用。 (看书用自己的话说说) 答:1、材料是国民经济和社会发展的基础和先导,与能源、信息并列为现代高科技的三大支柱。 2、 16实际以来,人类经历了两次世界范围的产业革命,均离不开新材料的开发。 3、21世纪的经济仍然是建立在物质基础之上, 随着世界经济的快速发展和人类生活水平的提高,现代社会对材料及其产品的需求增长也更加迅猛。 1-2.用自己的理解给出生态环境材料的定义。 答:1、生态环境材料是指那些具有满意的使用性能和可接受的经济性能,并在其制备、使用及废弃过程中对资源和能源消耗较少,对生态环境影响较小且再生利用率较高的一类材料。(注意:环境、使用、经济三个性能) 2、生态环境材料实质上是赋予传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性的材料, 或者那些直接具有净化和修复环境等功能的材料。 1-3.生态环境材料的特征是什么? 答:从材料本身性质来看,主要特征是: 1、无毒无害、减少污染,包括避免温室效应和臭氧层破坏等。 2、全寿命过程对资源和能源消耗少。 3、可再生循环利用,容易回收。 4、材料的高使用效率等。 按照有关的研究报道和生态环境材料的要求,其特征有: 1、节约能源; 2、节约资源; 3、可重复使用; 4、可循环再生; 5、结构可靠性; 6、化学稳定性; 7、生物安全性; 8、有毒、有害替代; 9、舒适性; 10、环境清洁、治理功能。 1-4.你认为那些材料属于生态环境材料?举例说明。(举例之后还要简要说明一下) 答:比如:生态水泥、环保建材、降解树脂 环境工程材料 天然资源环境材料 电磁波防护类材料 电子功能材料领域的毒害元素替代材料 1-5.画出传统材料和生态环境材料的材料—环境系统图并说明两者的区别与联系。 2-1.材料是如何分类的?研究材料的四要素是什么? 答:根据材料的物理和化学属性分为:金属材料、非金属材料、有机高分子材料、复合材料; 研究材料的四要素是:组成、结构、加工工艺及性能与用途。 2-2.在材料的合成与加工技术工艺过程中,如何赋予其环境协调功能 ? 答:通过分析材料的环境影响特征, 得出环境负荷流动结构, 将传统的材料和产品设计方法与LCA 方法相结合, 从环境协调性的角度对材料和产品进行设计 (即环境协调性设计) , 并结合LCA 思想,从实际生产过程出发,提出切实可行的生产工艺的改进措施。对大量消耗的基础材料产业的生产等过程进行环境协调性改造, 从根本上提高资源、能源利用效率, 减少和消除污染以实现零排放工程,是材料产业环境协调性发展的治本之道。 (还要用自己的 话阐述一下) 2-3.化学元素在环境中的分布特征是什么? 答:1、普遍性 在自然界中, 构成物质的元素有 90多种, 它们不仅广泛存在于宇宙中, 而且均存在于地壳层中有矿物、岩石和土壤等构成的各种地质体中,从而体现出化学元素分布的普遍性。2、富集性
半导体材料导论结课复习题
半导体材料复习题 1、半导体材料有哪些特征？ 答：半导体在其电的传导性方面，其电导率低于导体，而高于绝缘体。 （1）在室温下，它的电导率在103~10-9S/cm之间，S为西门子，电导单位，S=1/ρ（Ω. cm) ；一般金属为107~104S/cm，而绝缘体则<10-10，最低可达10-17。同时，同一种半导体材料，因其掺入的杂质量不同，可使其电导率在几个到十几个数量级的范围内变化，也可因光照和射线辐照明显地改变其电导率；而金属的导电性受杂质的影响，一般只在百分之几十的范围内变化，不受光照的影响。 （2）当其纯度较高时，其电导率的温度系数为正值，即随着温度升高，它的电导率增大；而金属导体则相反，其电导率的温度系数为负值。 （3）有两种载流子参加导电。一种是为大家所熟悉的电子，另一种则是带正电的载流子，称为空穴。而且同一种半导体材料，既可以形成以电子为主的导电，也可以形成以空穴为主的导电。在金属中是仅靠电子导电，而在电解质中，则靠正离子和负离子同时导电。 2、简述半导体材料的分类。 答：对半导体材料可从不同的角度进行分类例如： 根据其性能可分为高温半导体、磁性半导体、热电半导体； 根据其晶体结构可分为金刚石型、闪锌矿型、纤锌矿型、黄铜矿型半导体； 根据其结晶程度可分为晶体半导体、非晶半导体、微晶半导体， 但比较通用且覆盖面较全的则是按其化学组成的分类，依此可分为：元素半导体、化合物半导体和固溶半导体三大类。 3、化合物半导体和固溶体半导体有哪些区别。 答：由两个或两个以上的元素构成的具有足够的含量的固体溶液，如果具有半导体性质，就称为固溶半导体，简称固溶体或混晶。固溶半导体又区别于化合物半导体，因后者是靠其价键按一定化学配比所构成的。固溶体则在其固溶度范围内，其组成元素的含量可连续变化，其半导体及有关性质也随之变化。 4、简述半导体材料的电导率与载流子浓度和迁移率的关系。 答：s = nem 其中： n为载流子浓度，单位为个/cm3; e 为电子的电荷，单位为C（库仑），e对所有材料都是一样，e=1.6×10-19C 。 m为载流子的迁移率，它是在单位电场强度下载流子的运动速度，单位为cm2/V.s； 电导率s的单位为S/cm(S为西门子）。 5、简述霍尔效应。 答：将一块矩形样品在一个方向通过电流，在与电流的垂直方向加上磁场(H)，那么在样品的第三个方向就可以出现电动势，称霍尔电动势，此效应称霍尔效应。 6、用能带理论阐述导体、半导体和绝缘体的机理。 答：按固体能带理论，物质的核外电子有不同的能量。根据核外电子能级的不同，把它们的能级划分为三种能带：导带、禁带和价带（满带）。 在禁带里，是不允许有电子存在的。禁带把导带和价带分开，对于导体，它的大量电子处于导带，能自由移动。在电场作用下，成为载流子。因此，导体载流子的浓度很大。 对绝缘体和半导体，它的电子大多数都处于价带，不能自由移动。但在热、光等外界因素的作用下，可以使少量价带中的电子越过禁带，跃迁到导带上去成为载流子。 绝缘体和半导体的区别主要是禁的宽度不同。半导体的禁带很窄，（一般低于3eV），绝缘体的禁带宽一些，电子的跃迁困难得多。因此，绝缘体的载流子的浓度很小。导电性能很弱。实际绝缘体里，导带里的电子
新材料科学导论期末复习题(有答案版)
一、填空题： 1.材料性质的表述包括力学性能、物理性质和化学性质。 2.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。 3.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。 4.材料科学与工程有四个基本要素，它们分别是：使用性能、材料的性质、制备/加工和结构/成分。 5.按组成和结构分，材料分为金属材料，无机非金属材料，高分子材料和复合材料。 6.高分子材料分子量很大，是由许多相同的结构单元组成，并以共价键的形式重复连接而成。 7.复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。 8.聚合物分子运动具有多重性和明显的松弛特性。 9.功能复合材料是指除力学性能以外，具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。如有 光，电，热，磁，阻尼，声，摩擦等功能。 10.材料的物理性质表述为光学性质、磁学性质、电学性质和热学性质。 11.由于高分子是链状结构，所以把简单重复（结构）单元称为链节，简单重复（结构）单元的个数称为聚 合度。 12.对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合时，两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料，其性能显示 为增强体与基体的互补。（ppt-复合材料，15页） 13.影响储氢材料吸氢能力的因素有：（1）活化处理；（2）耐久性（抗中毒性能）； （3）抗粉末化性能；（4）导热性能；（5）滞后现象。 14.典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。 15.功能复合效应是组元材料之间的协同作用与交互作用表现出的复合效应。复合效应表现线性效应和非线性效 应，其中线性效应包括加和效应、平均效应、相补效应和相抵效应。 16.新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。 17.功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。功能高 分子材料的制备主要有以下三种基本类型： ①功能小分子固定在骨架材料上； ②大分子材料的功能化； ③已有功能高分子材料的功能扩展； 18.材料的化学性质主要表现为催化性能和抗腐蚀性。 19.1977年，美国化学家MacDiarmid，物理学家Heeger和日本化学家Shirakawa首次发现掺杂碘的聚乙炔具有金 属的导电特性，并因此获得2000年诺贝尔化学奖。 20.陶瓷材料的韧性和塑性较低，这是陶瓷材料的最大弱点。 第二部分名词解释
环境学概论复习提纲
环境学概论复习提纲 环境学 一、绪论 1、环境科学的概念和特点？ （1）概念：环境科学就是在现代社会经济和科学发展过程中，为了解决环境问题而诞生的一门新兴科学。 （2）环境科学的特点：环境科学研究的中心事物是人，而客观事物既包括自然因素，也包括社会因素。（环境是与中心事物对应发生的，环绕于某个中心事物 周围的客观事物，中心事物的不同，则其环境不同。） 2、环境与人之间的辩证关系？ 诞生条件、生存条件、生产生活空间、生活 生产资源 环境人 废弃物
“三废”：物质污染（化学性污染，具有累积性、滞后性） “两噪”、“一磁”：能量污染（物理污染，具有瞬时性 危害可能会变成永久性。） 3、不同时期的环境问题？ （1 ）人类诞生S “第一次浪潮”之前的环境问题 人类只是自然食物的采集者和捕食者，居住在中低纬的洞穴中，其活动目的 是获得食物，维持生存和繁殖。通过生理代谢与外界环境（物质）交换能 量，对自然环境是只利用环境，但生存受到威胁。 （2）“第一次浪潮”的环境问题 生态平衡失调 ①标志：新石器时期，随着生产工具的进步磨制石器如石犁、石锄的使用，产生了 原始农业和畜牧业。 （3）“第二次浪潮”的环境问题 环境污染 ①标志：蒸汽机的发明和使用 （4）“第三次浪潮”的环境问题 污染转移 ① 标志：以电子工程和遗传工程等新兴产业的出现（20世纪60年代） 4、污染转嫁的方式？ (1)产业转移 (2)固体废弃物的越域转移
①危险性废物的越境转移 ②工业废渣的越境转移 ③生活垃圾的越境转移 (3)战争强加污染转移：如贫铀炸弹 5、自然环境的结构？ （1）无机环境（非生物）：大气、太阳、水、矿产（矿藏）、地貌 （2）有机环境（生物）：植物（生产者；自养型生物）、动物（消费者； 异养型生物）、微生物（分解者；异养型生物） （3）营养级：第I营养级、第U营养级、第川营养级…… （4）食物链：草牧食物链（捕食链）和腐屑食物链。二者同时存在，缺一不可。 6、食物网的成因：（1）消费者和分解者的食性复杂（食草性、食肉性、杂 食性）（2 ）资源共享（被捕食者） 7、金字塔型：随着营养级的增加，生物量减少，呈数量级递减，称十分之 一法则，所以生物量呈金字塔型。（城市生态系统的生物量呈倒金字塔型, 极不稳定，需要以外境输入（如食物生物量），使其稳定。 8、能量流： 第一能量流：依附捕食链（太阳能） 第二能量流：依附腐屑食物链（化学能） 第三能量流：人为储存和地质矿化作用。 遵循能量守恒定律
材料概论练习题答案-1
绪论 1. 什么是材料？ 答：材料是由一定配比的若干相互作用的元素组成、具有一定结构层次和确定性能，并能用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质 2. 人类文明历史与材料发展的关系？ 答：材料是人类文明的里程碑 ; 材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础；人类的历史曾以 使用的主要材料来加以划分。 3.材料按组成、结构特点可分为哪几类？ 无机非金属材料 水泥、陶瓷、玻璃、耐火材料 金属材料 黑色、有色、特殊金属材料 高分子材料 塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂 复合材料 - 碳材料 金属基、陶瓷基、树脂基、碳 4. 材料科学与工程的概念？ 答：材料科学与工程是关于材料成分、结构、工艺和它们性能与应用之间有关知识开发和应 用的科学。它是一个多学科的交叉领域，是从科学到工程的一个专业连续领域。同时材料科学与工程学科以数学、力学及物理、化学自然科学为基础，以工程学科为服务和支撑对象，是 一个理工结合、多学科交叉的新兴学科，其研究领域涉及自然科学、应用科学和工程学。 5.日本专家岛村昭治将材料的发展历史划分为哪五代？ 答：旧石器时代 新石器时代 青铜器时代 铁器时代 高分子材料与硅材料时代 第二章MSE 的四个基本要素 1.材料科学与工程的四个要素是什么？ 答：组成，结构，合成与加工，性质 / 使用性能 2.什么是材料的化学组成？相的概念？材料相的组成？ 答：材料的化学组成：组成材料最基本、独立的物质，可为纯元素或稳定的化合物，以及其 种类和数量；相：材料中具有同一化学成分并且结构相同的均匀部分称为相；组成材料的相的种类和数量称为相组成 3. 什么是材料的结构？ 答：材料的结构是指材料的组元及其排列和运动方式。包含形貌、化学成分、相组成、晶体 结构和缺陷等内涵。材料的结构决定材料的性能 4. 材料的合成的概念？材料加工的概念？ 答：合成：常常是指原子和分子组合在一起制造新材料所采用的物理和化学方法。合成是在固体中发现新的化学现象和物理现象的主要源泉。 加工：这里所指的是成型加工，除了上述为生产出有用材料对原子和分子控制外，还包括在较大尺度上的改变，有时也包括材料制造等工程方面的问题 合成与加工是指建立原子、分子和分子聚集体的新排列，在从原子尺度到宏观尺度的所有尺度 上对结构进行控制以及高效而有竞争力地制造材料和零件的演变过程 5.材料的性能、材料的功能以及材料使用性能的含义？ 答：材料的性能：合成与加工是指建立原子、分子和分子聚集体的新排列，在从原子尺度到宏观尺度的所有尺度上对结构进行控制以及高效而有竞争力地制造材料和零件的演变过程； 材料的功能：指物质（材料）对应于某种输入信号时，所产生的质或量的变化，或其中某些变 化会产生一定的输出，即能产生另一种效应。如压电效应，热电效应等。材料使用性能： 是材料在使用条件下应用性能的度量，通常指材料在最终使用状态时的行为，是材料固有性 质与产品设计、工程能力和人类需要相融合在一起的一个要素，必须以使用性能为基础进行
环境工程概论习题
环工习题 （一）填空题（请将正确的答案填在横线空白处） 1．废水处理的最终目标同该厂所在地区整体的环境目标紧密相关。 2．按作用原理，废水处理方法分为物理法、化学法和生物法三种基本类型。 3. 格栅按清渣方式分为人工格栅和机械格栅两种。 4. 利用重力沉降原理来完成固液分离目的的常见构筑物有沉砂池、初沉池、二沉池和重力浓缩池。 5. 影响废水中悬浮颗粒体沉淀效率的主要因素有：固液密度差、颗粒大小、水的动力学条件及水的粘度。 6. 沉砂池分为平流沉砂池和曝气沉砂池两种类型。 7. 按池内的水流方向，沉淀池通常有平流沉淀池、竖流沉淀池和辐流沉淀池三种。 8. 设置淹没潜孔、穿孔墙或导流窗的目的在于整流。 9. 斜板(管)沉淀池不适合于分离生物污泥。 10.从内部过程看，化学混凝分为凝聚和絮凝两种。 11.无机型混凝剂主要起凝聚作用，有机型混凝剂主要起絮凝作用。 12.聚合氯化铝的英文缩写是PAC。 13.聚合硫酸铁的英文缩写是PFS。 14.聚丙烯酰胺的英文缩写是PAM。 15.按离子型来分，聚丙烯酰胺有阳离子型、阴离子型和非离子型三种。 16.影响废水的化学混凝效果的主要因素有废水水质、混凝剂类型、混凝剂的配置和投加方法、混合和反应条件。 17.往往以药液的均匀性(是否有未溶解的粘性团块)及药液的粘度对聚丙烯酰胺的配置效果进行初步判断。 18.化学混凝系统的日常操作管理内容有混凝剂保存及药效分析、混凝药液配置、混凝条件控制与絮体性状观察、混凝效果测定及设备维护保养等。 19.石灰的投加方法有干法和湿法两种。 20.工业液碱中NaOH的有效浓度一般为30％左右，液碱投加前需配制成5％～15％的稀溶液。 21.石灰石、大理石的主要成分为CaCO3，白云石的主要成分为CaCO3和MgCO3。 22.采用石灰石作为中和滤料时，要注意预防和消除滤料表面结壳和附着碳酸气。 23.通过降低进水中硫酸浓度和提高废水的水流速度，可以有效地消除中和时石灰石表面结壳。 24.通常将具有吸附能力的多孔物质称为吸附剂，如活性炭。 25.吸附剂是通过分子引力(范德华引力)、化学键力和静电引力来完成吸附作用的，相应地吸附也就分为物理吸附、化学吸附和离子交换吸附三种类型。 26.当吸附速度与解吸速度相等时，吸附过程才达到平衡。 27.沸石通常用于废水的脱氮处理，其作用原理主要为吸附与离子交换。 28.当使用粉末活性炭作为吸附剂时，必须考虑防火防爆措施。 29.吸附剂的再生方法主要有加热法、化学法和生物法三种。 30.吸附法属于废水深度处理方法，只有当废水经过了充分的常规处理之后才使用。 31.吸附塔无法进水的主要原因有进水管堵塞、吸附床内部压力过高、出水阀门锈死或损坏等。 32.吸附塔吸附容量下降、出水水质不达标的主要原因有进水水质不合格、反冲洗不彻底及吸附剂再生不当等。 33.吸附剂跑料过多的原因有反冲洗强度过大、底部配水系统损坏及吸附床的偏流或沟
功能材料概论论文
【摘要】碳纤维的出现是材料史上的一次革命。碳纤维是目前世界首选的高性能材料，具有高强度、高模量、耐高温、抗疲劳、导电、质轻、易加工等多种优异性能，正逐步征服和取代传统材料。现已广泛应用于航天、航空和军事领域。世界各国均把发展高性能碳纤维产业放在极其重要的位置。碳纤维除了在军事领域上的重要应用外，在民品的发展上有着更加广阔的空间，并已经开始深入到国计民生的各个领域。在机械电子、建筑材料、文体、化工、医疗等各个领域碳纤维有着无可比拟的应用优势。 我国对碳纤维的研究由于起步较晚，技术力量薄弱，虽然碳纤维及其复合材料在我国已被纳入国家“863”和“973”计划，但总体情况不尽理想，我国仍不具备成熟的碳纤维工业化生产技术，国防和民用碳纤维产品基本依赖进口。 【关键词】碳纤维、性能、技术 碳纤维主要是由碳元素组成的一种特种纤维，是由含碳量较高、在热处理过程中不熔融的人造化学纤维经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等工艺制成的。其含碳量随种类不同而异，一般90以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、可加工性好，沿纤维轴方向表现出很高的度，且碳纤维比重小。 1、碳纤维的化学性能 碳纤维是一种纤维状的碳素材料。我们知道碳素材料是化学性能稳定性极好的物质之一。这是历史上最早就被人类认识的碳素材料的特征之一。除强氧化性酸等特殊物质外，在常温常压附近，几乎为化学惰性。可以认为在普通的工作温度≤250℃环境下使用，很难观察到碳纤维发生化学变化。根据有关资料介绍，从碳素材料的化学性质分析，在≤250℃环境下，碳素材料既没有明显的氧化发生，也没有生成碳化物和层间化合物生成。由于碳素材料具有气孔结构，因此气孔率高达25%左右，在加热过程易产生吸附气体脱气情况，这样的过程更有利于我们稳定电气性能和在电热领域的应用。 2、碳纤维的物理性能 (a)热学性质：碳素材料因石墨晶体的高度各向异性，而不同于一般固体物质与温度的依存性，从工业的应用角度来看，碳素材料比热大体上是恒定的。几乎不随石墨化度和碳素材料的种类而化 (b)导热性质：碳素材料热传导机理并不依赖于电子，而是依靠晶格振动导热，因此，不符合金属所遵循的维德曼—夫兰兹定律。根据有关资料介绍，普通的碳素材料导热系数极高，平行于晶粒方向的导热系数可与黄铜媲美。 (c)电学性质：碳素材料电学性质主要与石墨晶体的电子行为和不同的处理温度有关，石墨的电子能带结构和载流子的种类及其扩散机理决定了上述性质。碳素材料这类电学性质具有本征半导体所具备的特征，电阻率变化主要与载流子的数量
新材料概论答案
1. 简述什么是材料及其在生产生活中的重要意义。 可为人类社会接受的、经济地制造有用物品的自然界物质。广义：“物品”包括食品、衣物和器件，狭义：“物品”仅包括器件；意义：我们的衣食住行的必备条件，人类一切生活和生产活动的物质基础，先于人类存在，并且与人类的出现和进化有着密切的联系。 2. 简述材料与原料以及物质的关系。 原料一般不是为获得产品，而是生产材料，往往伴随化学变化。 材料的特点往往是为获得产品，一般从材料到产品的转变过程不发生化学变化。材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。材料总是和一定的用途相联系，可由一种或若干种物质构成。同一种物质，由于制备方法或加工方法不同，可成为用途迥异的不同类型和性质的材料。 3.简述传统材料与新型材料的关系。 传统材料：指已经成熟且在工业中批量生产并大量应用的材料，如钢铁、水泥、塑料等。由于其量大、产值高、涉及面广泛，又是很多支柱产业的基础，又称为基础材料。 新型材料：正在发展，且具有优异性能和应用前景的一类材料。 新型材料与传统材料之间并没有明显的界限，传统材料通过采用新技术，提高技术含量，提高性能，大幅度增加附加值而成为新型材料；新材料在经过长期生产与应用之后也就成为传统材料。传统材料是发展新材料和高技术的基础，而新型材料又往往能推动传统材料的进一步发展。 4.材料科学与工程研究的主要内容是什么。 研究材料组成、结构、生产过程、材料性能与使用效能以及它们之间的关系。 5. 什么是金属材料，其基本特点有哪些。 以金属元素为主而构成的并具有一般金属特性的材料，包括纯金属和合金。固体状态下具有晶体结构，具有独特的金属光泽且不透明，导电导热性良好，有延展性。 6. 什么是无机非金属材料，其基本特点有哪些。 无机非金属材料：以金属元素或非金属元素的化合物或非金属元素单质为组元，原子与原子之间通过离子键和共价键而键合。主要有凝胶材料（玻璃、陶瓷、水泥），传统材料（混凝土、氧化物），新型材料（氧化、非氧化物陶瓷、复合陶瓷）。 耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐蚀、延展性低。 7. 什么是高分子材料，其基本特点有哪些 由M较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料和高分子复合材料等。分子量大，密度小，绝缘绝热，力学性能好。 8.什么是复合材料，其基本特点有哪些。 由两种或者两种以上物理和化学性质不同的物质组合而成的一种多相固体材料，复合材料中，通常有一相为连续相，成为基体；另一相为分散相，称为增强材料。比强度大、比刚度大，成型工艺性能好，抗震性能好，高温性能好，抗蠕变能力好，耐腐蚀性能好。 9.什么是晶体，其基本特点有哪些。 晶体：由原子或分子在空间按一定规律周期重复地排列构成的固体物质。晶体中原子或分子的排列具有三维空间的周期性，隔一定的距离就重复出现；固定的熔点；各向异性：不同方向的性能不同；一般有规则的外形。 10.有哪七大晶系，立方晶系的晶胞参数有什么特点。 立方晶系、六方晶系、四方晶系、三方晶系、正交晶系、单斜晶系、三斜晶系。即其晶胞参数有a=b=c，α=β=γ=90°的特征。 11.什么是材料的力学强度、塑性、硬度和韧性。 强度（strength）：材料在力的作用下抵抗塑性变形和断裂的能力。分为抗拉、抗压、抗弯、抗剪强度等。塑性（plasticity）：塑性是金属在外力作用下能稳定地改变自己的形状和尺寸，
新材料概论
100万年前，旧石器时代；1万年前，新石器时代；5千年前，青铜器时代；3千年前，铁器时代；20世纪中叶，电子材料时代。 材料既是人类社会进步的里程碑，也是社会现代化的物质基础和先导。特别是先进材料的研究、开发与应用反映着一个国家科学技术与工业水平以及国防实力。 可以说，没有半导体和其它功能材料的发现和发展，就不会有今天的计算机技术和今天的信息社会；没有高强度、耐高温的轻质结构材料，就不会有今天的航空、航天技术 把组成与结构（composition-structure）、合成与生产过程（synthesis-processing）、性质（properties）及使用效能（performance）称之为材料科学与工程的四个基本要素（basic elements）。把四要素连结在一起，便形成一个四面体（tetrahedron）， 五个基本要素的模型，即成分（composition）、合成/加工（synthesis／processing）、结构（structure）、性质（properties）和使用效能（performance）。如果把它们连接起来，则形成一个六面体（hexahedron），如图1-3（b）。 1、材料是如何分类的，试论述你自己的观点。 2、为什么说材料是人类社会进步的里程碑，试举例说明 3、为什么说先进材料是高新技术发展和社会现代化的基础和先导？ 4、如何理解材料科学与工程是研究材料组成、结构、生产过程、材料性能与使用效能以及它们之间的关系（四要素）？ 弹性：指材料加载立即变形，卸载变形立即消失。刚度：材料抵抗弹性变形的能力（电脑机箱变形的危害）——弹性模量E、G。 失效应力；多种指标；极为重要。 （a）屈服强度——破坏前的塑性变形（钉子） （b）抗拉强度——常温断裂拉应力 （c）蠕变强度——高温恒载变形；蠕变强度与载荷作用的时间有关；对高温零部件重要。 （d）持久强度——高温断裂 （2）强度 指材料失效应力，有多种指标。强度指标是设计零件、检查材料和制品性能的重要依据。 a）屈服强度——刚产生塑性变形对应的强度，材料尚未破坏（钉子被砸弯）。（b）抗拉强度——材料常温断裂拉应力（c）蠕变强度——衡量材料高温恒载变形，与载荷作用的时间有关；对高温零部件重要。
环境学概论复习重点
环境学概论 1.环境科学的基本任务 揭示人类-环境系统的实质，研究人类-环境系统之间的关系，掌握它的发展规律，调控人类与环境之间的物质和能量交换过程，以改善环境质量，造福人民，不进人类与环境之间的协调发展。 环境科学的主要任务 ①探索全球围环境演化的规律，了解人类环境变化的过程、环境的基本特性、环境结构和演化机理等，以便应用这些认识使环境质量向有利于人类的方向发展，避免对人类不利的变化。 ②揭示人类活动同自然环境之间的关系，以便协调社会经济发展与其环境保护的关系？使人类社会和环境协调发展。 ③探索环境变化对人类生存的影响，发挥环境科学的社会功能，探索污染物对人体健康危害的机理及环境毒理学的研究，为人类正常、健康的生活服务。 ④研究区域环境污染综合防治的技术措施和管理措施。 2.八大公害事件 马斯河谷烟雾事件1930年12月多诺拉烟雾事件1948年10月 伦敦烟雾事件1952年12月洛杉矶光化学烟雾事件每年5-11月 水俣事件1953年开始发现富山事件（骨痛病）1931年发现直至1972年3月 四月事件1970年米糠油事件1968年 3.大气结构 ①对流层特点：一是气温随高度增加而递减，垂直方向上有强烈的对流，二是密度大，大气总质量的3/4以上集中在此层 ②平流层温度随高度降低变化小，气温趋于稳定。在平流层中空气没有对流运动，平流运动占优势。 ③中间层有强烈的垂直对流运动，气温随高度增加而下降 ④热成层由于太阳和宇宙射线的作用，该层大气部分空气分子发生电离，使其具有较高密度的带电
粒子，故称电离层 ⑤散逸层空气受地心引力小 4.大气污染是指大气中一些物质的含量达到有害的程度，以至破坏人和生态系统的正常生存和发展，对人体、生态和材料造成危害的现象。 5.一次污染物是指直接从污染源排放的污染物质，如二氧化硫、一氧化氮、一氧化碳、颗粒物等。二次污染物是指由一次污染物在大气中互相作用经化学反应或光化学反应形成的与一次污染物的物理、化学性质完全不同的新的大气污染物，其毒性比一次污染物还强。如硫酸及硫酸盐气溶胶、硝酸及硝酸盐气溶胶、臭氧、光化学氧化剂O x 6.大气污染的化学转化：从污染源排放进入大气中的污染物，在扩散、运输过程中，由于自身的物理、化学性质的影响和其他条件（如、温度、湿度等）的影响，在污染物之间，以及它们与空气原有组分之间进行化学反应，形成新的二次污染源。这一反应过程称为大气污染的化学转化。 7.光化学反应：大气中存在着吸光物质，可在大气中引起化学反应。这时。一个原子、分子、自由基或离子吸收一个光子所引发的反应，称为光化学反应。 8.光化学烟雾的特征是烟雾呈蓝色，具有强氧化性，刺激人们眼睛，伤害植物叶子，能使橡胶开裂，并使大气能见度降低 9.光化学烟雾形成的简化机制 光化学烟雾的形成过程是由一系列复杂的链式反应组成的，是以NO2光解生成O的反应引发，导致了臭氧的生成。由于碳氢化合物的存在，促使NO向NO2的快速转化，在此转化中自由基（特别是HO.基）起了重要作用。致使不需要消耗臭氧而能使大气中的NO转化成NO2，NO2又能继续光解产生臭氧。同时转化过程中产生的自由基又继续与碳氢化合物反应生成更多的自由基，如此继续不断地进行链式反应，直到NO或碳氢化合物消失为止。所产生的醛类、O3、PAN等二次污染物最终产物。 10.气温垂直递减率：在对流层，气温垂直变化的总趋势是，随着
材料概论试题
1.何为材料，为何材料是人类社会生活的物质基础？ 材料是人类用于制造物品、器件或其他产品的物质。是人类要生存需要的最基本的物质生活资料。物质生产活动是人类从事其他各种社会活动的先决条件。 2.材料科学与工程的四个基本要素是什么？请说明他们之间的关系。 材料的四个基本要素：结构与成分、性质、合成与制备、用途与性能 3.复合材料设计的基本思想是什么？举一例说明。 达到功能复合，能保留原组成原料的特性，并通过复合效应得到原来所不具有的更为优越的新性能。 碳纤维复合材料制造大飞机；轮胎是由橡胶、碳黑、帘子线等材料构成的。 4.从燕子造窝到人用草拌泥造房、再到我们用碳纤维复合材料制造大飞机的过程，你得到了哪些启示？ 这些复合材料的制备都还停留在经验的层面上，而碳纤维复合材料制造大飞机虽然使用了 一贯的复合思想，但相比之下更具有系统性、科学性。如今我们创造新的复合材料不再需 要像过去一样完全依靠试错法，而有相关的理论指导，所以我们在探索新领域时可以从一些已有的思想中获取灵感，再用理论化地手段将其转化为材料科学。 5．绿色建筑的基本涵义？ 绿色建筑指在建筑的全寿命周期内，最大限度地节约资源，保护环境和减少污染，为人们提供健康、舒适和高效的使用空间，与自然和谐共生的建筑物。 6.建筑生态环境材料的基本涵义？生态环境材料是指那些具有良好的使用性能和优良的环境协调性的材料 7.看《终结者2》推测那个人材料的性能与特点，并推测由什么方法合成。( 描述电影中未来人
材料的特点和性能，并设想可由什么方式合成? 终结者2 中的机器人由液态金属构成，具有流动性和高强度性，韧性好，可再组合。 合成方法: 合金合成法，置于电解液中的镓基液态合金在和铝合金结合后，能长期高速运转。 8.试说明金属材料在民航飞机中的应用情况 铝合金用作承力件，钛合金用于具有一定耐热性和耐腐蚀性的板材结构件，高强度结构钢，用于前后起落架；不锈钢，用于发动机的一些装置。高温合金用于耐高温的板材结构件和螺栓，螺母等固件和排气孔的蜂窝结构 9.说明燃料电池的工作原理及其特点。 燃料电池的工作原理是通过氧化还原反应将化学能直接转化为电能。 燃料范围广，不受卡诺循环限制、能量转换效率高、超低污染、运行噪声低、可靠性高、维护方便等 10.说明质子交换膜燃料电池的特性 a.可低温运行。b ?比能量和比功率高；c?结构紧凑、质量小，水易排出。 d ?采用固态电解质不会出现变形、迁移或从燃料电池中气化，无电解液流失。e ．可靠性高，寿命长。 f .因唯一的液体是水，本质上可避免腐蚀。 11.什么是有机半导体？ 具有半导体性质的有机材料，即导电能力介于金属和绝缘体之间 12.导电机理是什么，为什么有机物能导电？含有共轭基团的有机分子之间形成连续共轭的大pai 结构，用来传导电子和空穴，然后在电场的作用下, 载流子可以沿聚合物链作定向运动,从而使高分子材料导电
材料概论(双语)考试复习要点
1.the Iron Age 铁器时代 2.covalent bonding 共价键，共价结合 https://www.360docs.net/doc/a68910958.html,posites 复合材料 4.crystal lattice 晶体点阵，晶格 https://www.360docs.net/doc/a68910958.html,position and structure 成分和结构 6.tensile strength抗拉强度，抗张强度 7.ferrous metals 黑色金属8.gray cast iron 灰口铸铁9.austennitic stainless 奥氏体不锈钢10.weldability and hardenability 可焊性和可淬性11.refractory metals 难溶金属 11.carbide and nitride碳化物和氮化物 12.stiffness 刚度13.corrosion 腐蚀 14.the Bronze Age 铜器时代 15.metallic bonding 金属键，金属结合 16.polymers 高分子材料17.ceramics and glasses 陶瓷和玻璃 18.elementaty cell 晶胞19.direction indices晶向指数20.synthesis and processing 合成和加工21.yeild strength 屈服强度22.nonferrous metals 有色金属23.white cast iron白口铸铁24.martensitic stainless steels 马氏体不锈钢25.castability and formability 铸造性能与模锻性能 26.titanium and nickel钛和镍 27.precious metals 贵金属28.oxide and sulfide氧化物和硫化物29.die cast alloy压铸合金30.elasticity 弹性，弹力31.brittleness脆性 32.fatigue strength 疲劳强度 33.corrosion腐蚀34.annealing 退火35.high compressive strength 高压缩强度 材料工程materials engineering 金属及其化合物metals and their alloys 面心立方晶格face-centered cubic lattice 材料塑性the plasticity of materials 普碳钢plain-carbon steels 陶瓷ceramics 合金元素alloying elements 表面处理surface treatment 金属物理性能the physical property of metals 材料科学materials science 金属材料metallic materials 体心立方晶格body-centered cubic lattice 材料的强度the strength of materials 有色金属nonferrous metals 合金钢alloy steels 铝及铝合金aluminums and aluminum alloys 加工硬化work hardening 热处理heat treated 金属力学性能mechanical property Absorbed energy吸收功transition temperature转变温度modulus of elasticity弹性模量conductivity导电性thermal expansion热膨胀heat capacity 热容mold铸型rolling轧制forming 模压thermosetting ploymers热固性材料thermoplastic ploymers 热塑性材料stress versus strain应力应变pig iron生铁wrought iron熟铁steel malking 炼钢smelting熔炼blast furnace鼓风炉castability可锻性machinability机加工性nonmachinable不可机加工的hardenability可淬硬性nonmagnetic 非磁铁alloyed steels合金钢anneal退火stree-corrsion cracking应力腐蚀断裂high-strength low-alloy steel高强度低合金钢cast iron alloys铸铁合金heat-treatable 可热处理的solubility 溶解度thermo-mechanical 热加工性plain-carbon steel普碳钢electrolytic iron电解铁 Introduction to materials材料概论coordination nunber配位数polycrystals多晶体anisotropy各向异性hexagonal close-packed structure 密排六方结构impact strength冲击强度tensile strength拉伸强度yield point 屈服点utimate strength极限强度breaking strength破坏强度fracture toughness断裂韧度thoughness 韧性elastic limit弹性极限creep strength蠕变强度creep蠕变fatigue life 疲劳寿命corrosion resistance抗腐蚀性 wear-resistance 耐磨性wear rate磨损率oxidation resistance抗氧化性imperfection缺陷austenitic马氏体martensitic 马氏体pearlite珠光体
新材料概论课程论文
新材料概论课程论文 摘要 新材料是指新近发展的或正在研发的、性能超群的一些材料，具有比传统材料更为优异的性能。新材料技术则是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。 一、概论 新材料（或称先进材料）是指那些新近发展或正在发展之中的具有比传统材料的性能更为优异的一类材料。新材料技术是按照人的意志，通过物理研究、材料设计、材料加工、试验评价等一系列研究过程，创造出能满足各种需要的新型材料的技术。新材料按材料的属性划分，有金属材料、无机非多属材料（如陶瓷、砷化镓半导体等）、有机高分子材料、先进复合材料四大类。按材料的使用性能性能分，有结构材料和功能材料。结构材料主要是利用材料的力学和理化性能，以满足高强度、高刚度、高硬度、耐高温、耐磨、耐蚀、抗辐照等性能要求；功能材料主要是利用材料具有的电、磁、声、光热等效应，以实现某种功能，如半导体材料、磁性材料、光敏材料、热敏材料、隐身材料和制造原子弹、氢弹的核材料等。新材料在国防建设上作用重大。例如，超纯硅、砷化镓研制成功，导致大规模和超大规模集成电路的诞生，使计算机运算速度从每秒几十万次提高到现在的每秒百亿次以上；航空发动机材料的工作温度每提高100℃，推力可增大24%；隐身材料能吸收电磁波或降低武器装备的红外辐射，使敌方探测系统难以发现，等等。 新材料技术被称为“发明之母”和“产业粮食”。 二、新材料的应用
新材料作为高新技术的基础和先导，应用范围极其广泛，它同信息技术、生物技术一起成为二十一世纪最重要和最具发展潜力的领域。同传统材料一样，新材料可以从结构组成、功能和应用领域等多种不同角度对其进行分类，不同的分类之间相互交叉和嵌套，目前，一般按应用领域和当今的研究热点把新材料分为以下的主要领域：电子信息材料、新能源材料、纳米材料、先进复合材料、先进陶瓷材料、生态环境材料、新型功能材料（含高温超导材料、磁性材料、金刚石薄膜、功能高分子材料等）、生物医用材料、高性能结构材料、智能材料、新型建筑及化工新材料等 三、新材料技术发展的方向 新材料技术的发展不仅促进了信息技术和生物技术的革命，而且对制造业、物资供应以及个人生活方式产生重大的影响。记者日前采访了中国科学院“高科技发展报告”课题组的有关专家，请他们介绍了当前世界上新材料技术的研究进展情况及发展趋势。材料技术的进步使得“芯片上的实验室”成为可能，大大促进了现代生物技术的发展。新材料技术的发展赋予材料科学新的内涵和广阔的发展空间。目前，新材料技术正朝着研制生产更小、更智能、多功能、环保型以及可定制的产品、元件等方向发展纳米材料20世纪90年代，全球逐步掀起了纳米材料研究热潮。由于纳米技术从根本上改变了材料和器件的制造方法，使得纳米材料在磁、光、电敏感性方面呈现出常规材料不具备的许多特性，在许多领域有着广阔的应用前景。专家预测，纳米材料的研究开发将是一次技术革命，进而将引起21世纪又一次产业革命。日本三井物产公司曾在去年末宣布该公司将批量生产碳纳米管，从2002年4月开始建立年产量120吨的生产设备，9月份投入试生产，这是世界上首次批量生产低价纳米产品。美国ibm公司的科研人员，在2001年4月，用碳纳米管制造出了第一批晶体管，这一利用电子的波性，而不是常规导线实现传递住处的技术突破，有可能导致更快更小的产品出现，并可能使现有的硅芯片技术逐渐被淘汰。在碳纳米管研究方兴未艾的同时，纳米事业的新秀－－“纳米带”又问世了。在美国佐治亚理工学院工作的三位中国科学家2001年初利用高温气体固相法，在世界上首次合成了半导体化物纳米带状结构。这是继发现多壁碳纳米管和合成单壁纳米管以来，一维纳米材料合成领域的又一大突破。这种纳米带的横截面是一个窄矩形结构，带宽为30～300mm，厚度为5～10nm，而长度可达几毫米，是迄今为止合成的惟一具有结构可控且无缺陷的宽带半导体准一维带状结构。