材料科学研究方法 江苏大学
硕士研究生入学考试大纲-江苏大学研究生院
硕士研究生入学考试大纲金属学考试大纲I 考查目标研究生入学考试《金属学》是为江苏大学材料科学与工程学院招收相关硕士生所设置的具有选拔性质的考试科目。
其目的是科学、公平、有效地测试考生是否具备攻读相关硕士生学位所必须的基本素质、一般能力和培养潜能，以利用选拔具有发展潜力的优秀人才入学。
具体来说。
要求考生：1熟练掌握晶体学基础知识、典型金属的晶体结构及其相关内容。
2掌握合金相的一般规律及其结构特点，固溶体的分类及其影响因素，各种中间相的结构和性能特点。
3熟练掌握纯金属的凝固理论，二元系合金凝固中组织的分析、二元合金的分析方法及应用，能用杠杆定律计算组织组成及相组成的相对量。
4练掌握合金凝固特点以及成分过冷对组织形态的影响以及铸锭的组织与缺陷，了解固溶体合金及共晶合金的凝固理论。
5熟练掌握扩散问题的热力学分析、扩散激活能、影响扩散的因素、反应扩散。
6掌握三元相图成分表示及其性质，三元匀晶相图、三元共晶相图及其凝固，能用杠杆定律和重心法则计算组织组成及相组成的相对量。
7熟练掌握晶体缺陷的分类、概念、特点及性质，位错的弹性性质、位错的运动、实际晶体中的位错、各种金属强化的位错机制。
8熟练掌握单晶体、多晶体的塑性变形特点、变形后的组织性能、合金的塑性变形。
9熟练掌握变形金属在加热过程中产生回复与再结晶的现象、影响再结晶的因素、再结晶后晶粒的长大、动态回复与动态再结晶、金属材料的热压力加工。
II 考试形式和试卷结构一、试卷满分及考试时间试卷满分为 150 分，考试时间 180 分钟。
二、答题方式答题方式为闭卷、笔试。
允许使用计算器。
三、试卷内容与题型结构1名词解释（24分） 2计算与分析题（45〜60）3简答题（35〜45）4论述题（30〜40）III 考查内容1晶体材料的结合键2空间点阵和晶胞3典型金属的晶体结构4晶面指数和晶向指数及其标注5同素异构和多型性转变6单晶体、多晶体和非晶体7合金相与固溶体及其特点与影响因素8晶体缺陷及其分类9点缺陷、位错及面缺陷10位错理论的应用11扩散的基本描述12扩散定律13扩散方程的解及其应用14扩散的微观机制15扩散的热力学及影响扩散的因素16反应扩散17相图的基本知识18二元系相图19三元系相图20相图的热力学基础21纯金属的结晶22固溶体的结晶23共晶合金的凝固24凝固组织及其控制25金属及合金的变形26滑移系27滑移过程中晶体的转动28单晶体滑移后的表面形貌29加工硬化现象30孪生的微观和宏观特征31滑移与孪生的比较32多晶体塑性变形的一般特点33冷变形金属在加热时的组织与性能的变化34回复、再结晶与晶粒长大35金属的热加工IV.题型示例及参考答案一、名词解释（每题3分，共24分）1滑移系 2 临界过冷度 3 再结晶织构 4 平衡分配系数5柯肯达尔效应 6 连接线 7 不全位错8 柏氏矢量2图中的a相为何种晶体结构？（ 3 分）七、阐述堆垛层错与不全位错的关系，指出FCC 结构中常产生的不全位错的名称、柏氏矢量二、 Al — C L 相图的局部如图2-1所示。
负热膨胀化合物材料ZrW_2O_8的机理与制备技术
负热膨胀 (Negative Thermal Expansion 简称 NTE) 材料由于具有与常规“热胀冷缩”相反的特性 ,即在 冷却的过程发生膨胀 ,从而引起了国内外材料界的 高度重视.
1996 年美国俄勒冈州立大学的 A W Sleight 研 究小组率先在《Science》上报道了该材料的晶体结构 类型 ,从而对这种上世纪 50 年代就开始合成的物 质 ,在微观层次上探讨了产生负热膨胀性能的机理 , 又将合成 NTE 材料的方法申请了专利保护. 此后美 国的普林斯顿大学 、麻省理工学院 、哈佛大学和日本
第 3 期 程晓农等 : 负热膨胀化合物材料 ZrW2O8 的机理与制备技术
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立体模型. 212 ZrW2O8 负热膨胀机理的新理论
ZrW2O8 负热膨胀机理的另一理论对原已被普
遍接受的“刚性单元模式”提出了质疑 ,该理论 (受抑 软性模式 ———Frustrated Soft Modes , FSM) 认为[10] :在 同样的立方 ZrW2O8 晶体结构中 , [ WO4 ]四面体在一 个宽的温度范围 (5～315 K) 内是刚性的 ,虽然 Zr2O 键十分坚固 ,但可以伸长 ,故[ ZrO6 ]八面体并不是刚 性单元. 重要的是 ,在[ WO4 ]四面体和 [ ZrO6 ]多面体 间的 W2Zr 联接拥有和 Zr2O 键等同的结合力 ,W2Zr 的运动联系在一起且将作为一个单元变动与[ ZrO6 ] 单元变动的程度相当 ;因此 ,O 原子的一些振动必和 [WO4 ]及 [ ZrO6 ] 的偏移相关. 因此不能认为 W2O2Zr 联接中 O 原子的横向振动是 NTE 的最根本原因 ,而 最近的 W2W 和 Zr2Zr 原子对的振动是造成所发现的 低能模式的原因. 因此 ZrW2O8 是纯粹的刚性单元模 型并不完全正确.
江苏大学材料成型及控制工程专业介绍
材料成型及控制⼯程
本专业主要培养从事⾦属成型加⼯技术的科研、⽣产及新材料、新产品开发的⾼级⼯程专业技术⼈才。
通过学习，学⽣具备坚实的⾃然科学、外语和计算机基础，掌握⾦属材料成型及控制⼯程的科学研究⽅法，获得相关的专业理论知识、⽣产技术以及⽣产设备与⼯艺的设计⽅法，具有从事⾦属材料成型管理、开发、研究与设计的能⼒，具备材料成型与控制⼯程领域的计算机应⽤能⼒。
本专业学⽣主要学习材料科学及各类热加⼯⼯艺的基础理论与技术和有关设备的设计⽅法，受到现代机械⼯程师的基本训练，具有从事各类热加⼯⼯艺及设备设计、⽣产组织管理的基本能⼒。
本专业教学理论联系实际，注重学⽣综合能⼒和创新能⼒的培养，依托学校⽰范中⼼实验室的先进设备和仪器，开设⼤量综合性、创新性实验。
本专业是江苏省建设的特⾊专业，专业教学特⾊鲜明，形成三个特⾊⽅向：1、数字化成型与控制；2、先进连接技术；
3、冶⾦⾃动化。
本学科及相近学科有硕⼠学位、博⼠学位授予权，与美国、英国、德国、⽇本等⼤学开展合作交流与培养，为学⽣的进⼀步深造提供了优越的条件。
学⽣在校期间所修的主要专业课程为：⾦属学与热处理、材料成型原理、⿊⾊⾦属材料及制备、有⾊⾦属材料及制备、先进连接技术、现代模具设计、热加⼯环保技术与设备、材料加⼯CAD/CAM、现代材料分析技术、质量检测与控制技术等。
毕业⽣可从事⾦属材料成型及控制⼯程专业相关的⽣产、经营、管理、教学及科研⼯作。
本专业与东风汽车集团、跃进汽车集团、上汽集团、常柴集团、沙钢集团等省内⼤中型企业建⽴了产学研合作与就业基地，毕业⽣就业率在90％以上。
省精品教材《材料科学研究方法》的教学实践
创新是一个国家发展的灵魂和源泉。大学教 育从培养计划 、 课程体系到课 程内容都注重学生
能 力的培 养 ， 能力培 养 中最重 要 的是学 习能力 思
要 实施 ＭＳ （ ｔｒｌ Ｓｉ ｃ ｎ ｎｉｅｒ ｇ 简 Ｅ Ｍａ ｉｓ ｃ ｎｅａｄＥ ｇｎｅｉ ， ｅ ａ ｅ ｎ
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卜 材 料 学
金属材 料工程
称 Ｍ Ｅ 素质教育¨ ， Ｓ Ｓ） Ｍ Ｅ大学科一体化素质教 育是高校发展的必然趋 势， 这种 改革思路应体现 在各专业的培养计划 中。为此 ， 我们在材料类专
省精 品教材 《 材料科学研究 方法》 的教学 实践
戴起 勋 ， 玉涛 ， 晓农 ， 赵 程 邵红红
（ 江苏大学 材料科学与工程学 院， 江苏 镇 江 ２２ １ ） １０ ３
摘
要 ：《 材料科 学研 究方法》 教材的编写具有创新的思路和体 系， 教学 实践过程 中采取 了穿插 大量 实例 、 在 布
通 过该课 程 的学 习 ， 生 可 以对 材 料 大 学 科 学 的 内在 规律 有一 个 宏 观 的 认 识 ， 形 成 科 学 辨 证 并
的概念 ， 了解 材料研究开发工作 基本的方法 、 过 程、 分析思路 ； 掌握各类材料的共同特点与共同效 应； 树立材料的成分一结构一制备一性 质一功能
为 了给学生传递更多的课程 内容信息 ， 教材组还
材料科学与研究方法课程是作为材料类各专 业的专业基础教学知识 平台之一而设置 的课程。 材料科学和工程学科与专业的关 系见图 １ 。根据 学科专业的内涵和发展趋势构思和编写的新教材
材料科学综合性课程设计的实践与研究
材料科学综合性课程设计的实践与研究【摘要】江苏大学无机材料工程专业为培养学生的综合应用能力，对课程体系进行改革，将材料科学类课程组建成课程群，并按课程群设置了材料科学综合性课程设计。
这一综合性课程设计以突出培养学生对知识的综合应用能力和工程能力为目的，有利于培养学生运用专业知识的综合能力，同时对学生综合素质和创新能力的培养也起了重要作用。
【关键词】课程设计；综合；材料科学；实践能力课程设计是检查学生课程知识掌握情况和应用能力的重要教学环节，对于学生综合能力和创新思维的培养非常重要。
以往的课程设计都是与某一门课程相对应，设计中知识的应用也基本是某一门课程的知识点。
而在材料专业的专业课程中，往往是几门课程的知识相互联系、相互补充，因此，将课程设计只局限于某一门课程会束缚学生的思维，不利于培养学生的综合应用能力。
针对几门关联的课程设立综合性课程设计是一个较好的解决办法，江苏大学无机非金属材料在这方面积累了一些经验。
一、材料科学综合性课程设计的设立和选题材料科学类课程以材料科学基础为核心，包括材料测试方法、材料物理性能、材料力学性能等课程。
我们把这几门课程进行组合，将实验从几门课程中分离出来设置独立的综合性实验体系，并增加为整个课程群配套的综合性课程设计，形成以材料科学基础为核心的课程群。
这一课程群以材料微观结构为核心，着重于材料结构及缺陷的理论和结构测试方法，材料结构的形成过程及其原理，材料结构与性能的关系。
课程设计的内容应当与理论教学相辅相成，同时还要尽可能接触新材料的发展前沿。
我们选择功能陶瓷材料中的pzf（pbzro3-pbtio3）压电陶瓷作为综合性课程设计的研究对象，pzt 材料是目前应用最为广泛的压电陶瓷，在传感器、驱动器的智能结构等方面有着重要的应用价值。
这一选题不仅内容新，而且涵盖了课程中的主要知识点。
如pzt材料的结构及其特点与结晶学、晶体化学原理知识点相对应；pzt材料的配方选择与相图与相变知识点相对应；pzt材料中的离子掺杂与晶体缺陷、固溶体及材料物理性能的知识点相对应；pzt材料的主晶相合成与原理与扩散与固相反应原理知识点相对应；主晶相的分析用到材料测试方法的知识；pzt 材料的烧结与扩散与烧结原理及材料物理性能的知识点相对应；材料的结构一工艺一性能之间的关系则涉及到知识的综合运用。
AZ31B镁合金热拉伸流变应力研究
２１００１６）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｌｏｗ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅｓ ａｎｄ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｒａｔｅ ｏｎ ＡＺ３１Ｂ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ｓｈｅｅｔｓ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎ
ห้องสมุดไป่ตู้
ｍａｃｈｉｎｅ ｍｅｔｈｏｄ ｗａｓ ｓｔｕｄｉｅｄ ｂｙ ｔｅｎｓｉｌｅ ｔｅｓｔ
文献标识码：Ａ 文章编号：１００７—２０１２（２００９）０１—０１６７—０６
Ｓｔｕｄｙ ｏｎ ｆｌｏｗ ｓｔｒｅｓｓ ｏｆ ＡＺ３１Ｂ ｍａｇｎｅｓｉｕｍ ａｌｌｏｙ ａｔ ｅｌｅｖａｔｅｄ ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ
ＺＨＡＮＧ Ｑｉｎｇ－ｌａｉ ＸＩＡＯ Ｆｕ－ｇｕｉ ＧＵＯ Ｈａｉ－ｌｉｎｇ ＨＵ Ｙｏｎｇ－ｘｕｅ
图５和图６ａ分别是挤压薄板和热轧／冷轧薄板 的应力一应变曲线。大挤压比制备的和通过半连铸板 坯热轧后再冷轧的薄板微观组织中晶粒尺寸都约为 ５弘ｍ～１２．５Ｆｍ，由于加工方式的不同，它们的流变 应力峰值有很大区别，如１５０℃，１．０×１０１／８叫下 挤压薄板的流变应力为１８０ＭＰａ，而热轧／冷轧的薄 板为１３５ＭＰａ；当温度大于３５０℃时，其流变应力峰 值都接近３０ＭＰａ，当温度达到４００℃时，则其峰值流
薄板的性能好坏往往决定于合金的组织和其制 备工艺等因素。本文主要探讨挤压方法和板坯＋热 轧或冷轧方法，生产不同用途的镁合金薄板组织和 热拉伸性能。实验采用的工业半连铸ＡＺ３１Ｂ镁合金 棒材经高温４２０℃，２４ｈ均匀化退火后，通过热挤压 方法挤压出１．０ｍｍ×２００ｒａｍ的薄板，再经两辊轧 机矫直供实验用，其晶粒均匀分布，尺寸为５ｐｍ～ １２．５肛ｍ，微观组织见图２。文献［１７］认为，在生产 镁合金挤压薄板时一定要考虑挤压比、棒材和挤压 筒温度、挤压速度等因素，这些是获得均匀等轴晶 组织、避免出现混晶组织及长板条状组织的保证。 因为，当挤压比小和挤压温度较低时，由于变形不 均匀，形成晶粒大小不一的混晶组织；当挤压温度 较低时，板的中心部分容易出现未完全再结晶组织。
一维纳米材料的制备
的优点，被称为纳米多孔金属材料。
由于贵金属价格昂贵，且资源稀少，提高其利用率以减少其载量对催 化剂的设计非常重要。
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氮化碳除了具备高硬度和高弹性外，还具有耐磨损、防腐蚀、 耐高温等优异性能，其耐高温和化学稳定性要大大优于金刚石， 在机械加工领域具有良好的应用前景。 它还具有宽能带间隙、高热导、光学非线性，是制造半导体和 光学器件的候选材料，也有可能是一种理想的场致发射材料。
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3、石墨烯及其制备
2004年，英国曼切斯特大学科学家Geim A K等人，通过胶带反复剥离石墨片获得一个 原子厚度的石墨单片—石墨烯(graphene)。
石墨烯是普遍存在于其他碳材料中，并可以 看作是其他维度碳基材料的组成单元。
三维的石墨可以看作是由石墨烯单片经过堆 砌而形成；零维的富勒烯可看作由特定石墨 烯形状团聚而成；而石墨烯卷曲后就可形成 一维的碳纳米管结构。
先进材料的制备及加工技术
江苏大学材料科学与工程学院
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第三讲 一维纳米材料的制备
纳米线的制备
纳米柱的制备
碳纳米管制备
碳纳米管阵列制备
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第四讲 二维纳米材料制备
纳米薄膜简介
纳米薄膜制备技术
石墨烯及其制备
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1、纳米薄膜简介
典型的碳纳米管在溶液中易聚集成束，几乎不溶于任何溶剂，大大 限制了CNTs在各方面的应用。 近年来，人们利用表面活性剂的包裹作用或CNT 与大π共轭体系之 间的π- π相互作用，成功的将CNTs分散在不同溶剂包括水中。 经过化学反应修饰和各种官能化， 除能获得CNTs的分散液外，还 能增加其与基体的界面结合力，为CNTs的组装及表面反应提供了可 能，基于CNT分散液的诸多薄膜材料相继被成功开发。 由于具有优良的电子电导性、化学稳定性，以及高的比表面积等独 特的物理化学性能，CNT 薄膜可在化学催化、智能响应等领域得到 应用。
功能性再生纤维素复合膜的制备及性能研究进展
2016年第35卷第2期CHEMICAL INDUSTRY AND ENGINEERING PROGRESS ·341·化工进展功能性再生纤维素复合膜的制备及性能研究进展王晶晶，王钱钱，张超群，孙建中（江苏大学生物质能源研究所，江苏镇江 212013）摘要：纤维素是自然界中储量最大的天然高分子化合物，被认为是未来能源和化工的主要原料。
然而，天然纤维素聚合度高、结晶度高的特性，使其难以溶于常规溶剂，极大限制了纤维素的应用。
近年来，人们发现了多种新型纤维素溶剂体系，本文简要介绍了基于新型纤维素溶剂体系制备而来的再生纤维素膜以及一系列功能性再生纤维素基有机/无机复合膜材料。
通过新型纤维素溶剂体系溶解再生得到的再生纤维素基复合膜在多孔性、热稳定性、强度等性能方面得到一定程度的改善，有望应用于包装、污水处理、传感器、生物医学等领域。
本文基于再生纤维素膜及其复合膜材料的最新研究进展，对今后发展的热点方向进行了展望，旨在为纤维素溶解和功能性再生纤维素新材料的开发提供参考。
关键词：纤维素溶剂；再生纤维素膜；复合膜；功能性中图分类号：TQ 35 文献标志码：A 文章编号：1000–6613（2016）02–0341–11DOI：10.16085/j.issn.1000-6613.2016.02.001Research progress on preparation and properties of functionalregenerated cellulose composite membranesWANG Jingjing，WANG Qianqian，ZHANG Chaoqun，SUN Jianzhong（Biofuels Institute，Jiangsu University，Zhenjiang 212013，Jiangsu，China）Abstract: Cellulose, the most abundant natural renewable resources on the earth, has been considered as the main raw material for future energy and chemical industry. However, due to its high degree of polymerization and crystalline index, cellulose is extremely difficult to dissolve in conventional solvents, which greatly limits its application. More recently, many new cellulose solvents have been developed to overcome this problem. This paper briefly introduces a series of regenerated cellulose membranes and functional organic/inorganic regenerated cellulose composite membranes with these new cellulose solvents. It has been found that the properties of those cellulose composites, such as the porosity, thermal stability and mechanical properties are significantly improved, giving them promising applications in packaging, wastewater treatment, sensors, biological medicine, etc. The latest research progress of regenerated cellulose membranes and functional regenerated cellulose composites is summarized in this paper. Finally, the trends on developing cellulose solvents and functional regenerated cellulose materials are proposed to provide a guide for cellulose dissolution and new functional regenerated cellulose-based composites.Key words：cellulose solvent; regenerated cellulose; composite membranes; functionality随着环境问题的日益严峻以及石油、煤炭等储量的急剧减少，人们逐渐将目光集中到可再生资源的开发与利用上，尤其是在高性能材料的制备与应用领域。
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2013材料科学与研究方法复习题一、名词解释(5题，15%)材料、材料是指具有指定工作条件下使用要求的形态和物理状态的物质。
材料科学与工程、材料科学与工程学科以数学、力学及物理、化学等自然科学为基础，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、应用科学和工程科学。
移植法、指讲某学科的原理，方法或技术等应用于研究和解决同一学科内的分支科学或其他学科和技术或方法问题，又称转域创造法。
原型启发法、对自然现象进行观察、探索受到启发来进行科学研究和创造发明的。
起启发作用的事物称为原型耗散结构、指从环境中输入能量或（和）物质，使系统转变为新型的有序状态，即这种形态依靠不断地耗散能量或（和)物质来维持。
蠕变是指金属在恒定应力作用下，随着时间的延长发生的缓慢而持续的形变( 非弹性变形).超塑性、材料在特定的组织状态(如超细晶或复合材料) ，在一定温度和形变速率下表现出极高塑性的现象。
仿生学、指原型启发法中的原型为自然界的动植物或自然现象，从材料的观点研究生物材料的结构和功能特点，并用以设计和制造先进复合材料材料设计、是依据积累的经验，归纳的实验规律和总结的科学原理制备预先确定目标性能材料的科学多尺度材料模型、一般是由三个不同尺度的模型组成，即连续介质和介观层次，微观层次及原子层次材料模型。
材料设计专家系统、具有相当数量的各种背景知识，并能运用这些知识解决材料设计中有关问题的计算机程序系统有限元法、有限元的基本思想是将结构物质看成是由有限个划分的单元组成的整体，以单元节点的位移或结点力作为基本未知量求解。
物理模型、对具有相同物理本质特征事物的抽象。
在工程技术中，就是利用物理模型模拟实际系统的行为和过程的方法。
数值模拟、数值模拟是以实际系统和模型之间数学方程式的相似性为基础的分子动力学方法、一种确定性方法，跟踪每个粒子的运动。
求解所有粒子的运动方程，模拟原子的路径相关的基本过程。
细晶强化、由于晶界两侧晶粒的取向不同，多晶体晶粒中的位错滑移除了要克服晶格阻力、滑移面上杂质原子对位错的阻力外，还要克服晶界的阻力，由此产生的强化称为～。
晶粒愈小，晶界就相对愈多，晶界阻力也愈大，强度越高。
回火、将淬火后的钢/铁，在AC1以下加热、保温后冷却下来的金属热处理工艺。
调质处理、淬火并高温回火的复合热处理工艺称为调质。
时效强化、合金经固溶处理后，获得过饱和固溶体，在随后的室温放置或低温加热保温时，第二相从过饱和固溶体中析出，引起强度，硬度提高以及物理和化学性能的显著变化，这一过程被称为时效强化。
GP区、GP区为溶质原子（如Cu）的富集区，其晶体结构与基体相同，溶质原子集中在Al晶格的{100} 面上。
有序结构、物体内部质点在空间呈某种有序排布的结构，具有空间周期性。
但较常被用于专指“超结构”。
如晶体，有序固溶体Cu3 Au。
无序结构,当两种(或两种以上)原子或离子在晶体结构中占据某种位置时，如果它们相互间的分布是任意的,即它们占据任何一个该种位置的几率都是相同的，则这种结构称为无序结构。
如非晶态固体，气体，液体。
二、简答题(5题，15%)1,简要叙述材料可以分为几大类，各大类又可分为哪几种。
根据材料的化学组成可将材料分为金属材料，无机非金属材料，高分子材料和复合材料四大类。
金属材料可分为黑色金属和有色金属两大类。
无机非金属材料分为天然无机非金属材料，硅酸盐材料和新型硅酸盐材料三大类。
高分子材料分为天然高分子材料和合成高分子材料。
2,材料发展可以分为哪几个时代。
古代材料发展：石器时代，青铜器时代，铁器时代。
近代材料发展史。
3,简述材料的近代发展史。
第一次技术革命18世纪后期，以蒸汽机的发明为主要标志，促进了钢铁材料发展。
第二次技术革命19世纪末，以电的发明为标志，促进了无机材料发展和高分子材料出现。
第三次技术革命20世纪中期，以原子能应用为重要标志，实现了合成材料、半导体材料的工业化。
第四次技术革命20世纪70年代，以计算机、特别是微电子技术、生物工程技术和空间技术为主要标志，促进了各类新型材料发展。
4,材料主要有哪些共性规律和共同效应。
材料科学的共性规律晶体学结构规律,材料缺陷与强度,材料的相变原理,材料的形变与断裂,材料的强韧化原理. 材料的共同效应界面效应,表面效应,复合效应,形状记忆效应,动态效应,环境效应和纳米效应.5,简述材料研究开发趋势。
单一材料向多种材料扬长避短的复合化；结构材料和功能材料的整体化；材料多功能的集成化，功能材料和器件一体化；材料制备加工的智能化、敏捷化、功能仿生化；材料科技的微型化、纳米化；材料设计的优选化；材料研究开发的环境意识化、生态化；材料科学技术的多学科渗透综合化、大科学化。
全材料科学的形成6,材料科学与工程学科发展的特点。
（1）各类材料逐步趋向统一（2）材料的发展和应用是系统工程（3）科学与工程的全面融合（4）多学科和跨学科交叉研究和应用（5）新的思维、方法、发现和理论不断产生（6）绿色材料科学技术是必然趋势7,材料研究基本方法有哪些？并就一种方法举例说明。
P47归纳与演绎法，分析与综合法，类比与移植法，数学与模型法，系统方法，假说与理论法，原型启发法与仿生法8,移植法可分为哪几种？①技术移植创新法。
②原理移植创新法；③方法移植创新法；④综合移植创新法。
9,关于组织结构与层次，应注意哪五个共性问题。
可分与穷尽，转换与守恒，树木与森林，表象和真实，质变和量变10,材料性能的基本特性有哪些。
现象与本质，区分与联系，复合与转换，主要与次要，常规与突变。
11,材料结构的设计与控制（选择和改进）的基本思路是什么？（1）根据工程结构的服役条件，提出零部件所使用的性能要求；（2）查阅有关资料，依据知识和经验初步选择材料；（3）根据所选材料的基本知识，设计相关的工艺；（4）检测微观组织，测试其性能；（5）如测定结果达到了设计要求，则进行实际试验；（6）根据失效分析，确定改进的技术方案。
12,从石墨烯的发现过程可得到什么启示？从他们的研究过程，我们还可以得到一些宝贵的启示。
有科学家在20世纪40年代就对类似石墨烯的结构进行过理论研究，但制取单层石墨烯的努力一直没有成功。
但海姆和诺沃肖洛夫没有放弃，他们不断地试验，研究分析，最后用普通胶带完成了他们“魔术”般的发现。
他们用胶带从石墨上沾下薄片，这样的薄片仍然包含许多层石墨烯。
但反复沾上十到二十次，薄片就变得越来越薄，最终产生一些单层石墨烯。
早在上世纪40年代就有科学家对类似石墨烯的结构进行过研究，用胶带从石墨上沾下薄片的方法之前也有人试过，但他们都没有坚持下去。
只有海姆和诺沃肖洛夫一直没有放弃努力，不断探索研究，最终取得成功。
他们只不过比别人多走了一步，多坚持了一下，就走到了成功的彼岸。
13,简述材料制备或加工过程有三个共性的问题：方向、途径和结果，并举一例说明。
这三个问题遵循着三条原理：(1)方向——沿着能量降低的方向发生(2)途径一沿着阻力最小的途径进行(3)结果—过程的结果是适者生存。
在材料中也有不同过程的竞争，过程产物适者生存。
例如，有色合金的时效脱溶产物。
只有最适合于环境（即结构、成分、能量的起伏）的过程，才是最易发生的。
P8914,材料设计的特点有哪些？包括哪几个层次及其相互关系？特点：（1）经验设计和科学设计并存与兼容；（2）材料设计将逐渐综合化；（3）材料设计将逐步计算机化。
材料设计层次：微观设计层次，介观设计层次，宏观设计层次。
空间尺度约1nm数量级，是电子、原子、分子层次的设计。
典型尺度约1μm数量级，材料被看作是连续介质，是组织结构层次的设计。
对应宏观材料，涉及大块材料的成分、组织、性能和应用的设计，是工程应用层次的设计。
不同层次所用的理论及方法是不同的，不同层次间常常是交叉、联合的，不同层次的目的、任务及应用也不尽相同。
15,材料设计主要途径与方法有哪些？举一例说明。
P1301，从相图角度进行设计，2从数量冶金学角度进行设计，3，基于量子理论的设计，4基于物理，数值模拟的设计，5多尺度材料模型与计算设计。
16,材料设计的主要技术有哪些？1材料数据库和知识库技术；2材料设计专家系统；3材料计算设计中的计算机模拟；4基于数据采掘的半经验材料设计。
17,有限元法的适用范围有哪些？对于实际的非均匀介质，要得到热应力分布的解析解几乎是不可能的，特别是对于三维的问题和非线性情况，有限元法是解决问题的最有效的方法。
18,材料研究模拟设计的基本思路。
P16019,物理模拟有哪些特点及应用。
（1）在特殊情况下，物理模拟意义大。
（2）利用物理特性相似模拟。
重大工程→首先建造出物理模型进行物理模拟，（3）可建立整体系统的物理模型；复杂系统可分别对子系统进行模拟试验。
（4）要进行物理模拟试验与分析。
物理模拟已成功应用于汽车行业的大量冷锻、冷挤压件生产和零件精密成形20,举一例说明数值模拟的应用。
P16721,物理模拟与数值模拟的关系。
物理模拟通过建立物理模型和试验了解实际系统的行为特征模拟结果一般不能外推，准确性及普遍性依赖于测量范围和相似条件数值模拟利用控制方程描述过程参数变化，采用数值方法求解而定量提供整个域内的数据，很多非线性问题可以用数值方法获得定量结果数值模拟与物理模拟具有不同的特点和应用，两者具有互补性，物理模拟是数值模拟的基础，数值模拟是物理模拟的归宿，两者结合，才能有效地解决工程复杂问题。
22,分子动力学方法有哪些应用，举一例说明。
在材料科学：界面、位错、裂纹、界面偏析、亚晶等问题的研究。
纳米材料研究应用：模拟晶格畸变、晶体生长、弹性模量、应力-应变关系、高温形变行为、扩散、烧结等，都取得了比较满意的结果。
材料包括：纳米纯金属(如Cu、Ni等)及其合金、Si等非金属和陶瓷等材料。
23,为什么细晶强化既能提高强度，又能同时提高塑性？常温下，晶粒越细，变形量可分散在更多晶粒中进行，产生较均匀塑性变形，而且夹杂等更加分散，不至于造成较大应力集中→避免裂纹产生。
24,什么是回火？回火的种类？什么是调质处理？回火（课堂提问）定义：将淬火后的钢/铁，在AC1以下加热、保温后冷却下来的金属热处理工艺。
目的：用以减低或消除淬火钢件中的内应力，或降低其硬度和强度，以提高其塑韧性。
低温回火：150~250℃，回火后得到回火马氏体，高的硬度和耐磨性，硬度58～64HRC。
应用范围：刃具、量具、模具、滚动轴承、渗碳及表面淬火的零件等。
中温回火：350～500 ℃，回火后得到回火屈氏体，较高的弹性极限、屈服点和一定的韧性，硬度35～50HRC。
应用范围：弹簧、锻模、冲击工具等。
高温回火：500 ℃以上，回火后得到回火索氏体，强度、塑性和韧性都较好，硬度200～350HBS。