新材料概论考试范围

第一章1.材料可以这样来表述：材料是由一种化学物质为主要成分、并添加一定的助剂作为次要成分所组成的，可以在一定温度和压力下使之熔融，并在模具中塑制成一定形状，冷却后在室温下能保持既定形状，并可在一定条件下使用的制品，其生产过程必须实现最高的生产率、最低的原材料成本和能耗，最少地产生废物和环境污染物，并且其废弃物可以回收、再利用。

2.材料是用来制造器件的物质；材料是经过工业加工的采掘工业、农业的劳动对象等。

材料必须具备如下几个要点：（1）一定的组成和配比；（2）成型加工性；（3）形状保持性；（4）经济性；（5）回收和再生性。

3.材料的分类方法很多，通常是按组成、结构特点进行分类：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。

4.材料的要素：（1）性质（2）使用性能（3）结构与成分（4）合成和加工5.合成与加工是在各种设备和机械中实现的，结构与成分研究更取决于探测工具——仪器设备的进展。

第二章1.组成材料最基本，独立的物质称为材料的组元。

2.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。

3.材料内部的微观形貌称为材料的组织。

组织是材料性能的决定性因素。

4.固态溶体，即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。

按照溶质原子在溶剂晶格中的位置不同，固溶体可分成两种类型：置换型固溶体和间隙型固溶体。

5.复合体是指有两种或两种以上不同材料通过一定的方式复合而构成的新型材料，各相之间存在着明显的界面。

在复合材料中各相不但保持着各自的固有特性，而且可最大限度地发挥各种材料相的特性，并赋予单一材料所不具备的优良特殊性能。

6.金属是指具有良好的导电性和导热性，有一定的强度和塑性并具有光泽的物质，包括纯金属和合金两类。

7.合金是指由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素构成的具有金属性的物质。

8.组成高分子化合物的相同结构单元称为重复单元，每个重复单元又称为大分子链的一个链节，一个高分子化合物中重复单元的数目n叫做链节数，在大多数场合下链节数可称为聚合度，记为DP。

9.聚乙烯（PE）聚丙烯（PP）聚苯乙烯（PS）聚氯乙烯（PVC）聚乙烯醇（PV A) 聚碳酸酯（PC）聚氨酯（PU)10.材料的结构是指材料的组成单元之间相互吸引和排斥作用达到平衡式的空间排布，从宏观到微观可分成不同的层次，即宏观组织结构、显微组织结构及微观结构。

宏观组织结构是用肉眼或放大镜能观察到的晶粒、相的集合状态。

显微组织结构或称亚微观结构，是借助光学显微镜、电子显微镜可观察到的晶粒、相的集合状态或材料内部的微区结构。

比显微组织结构更细的一层结构即微观结构，包括原子及分子的结构以及原子和分子的排列结构。

因为一般分子的尺寸很小，故把分子结构排列列为微观结构。

11.材料中的化学键合：金属键，离子键，共价键，氢键，范德华键。

12.按晶格的边长，晶轴相交的角度等可将晶体分类为几大晶系：立方晶系，正方晶系，三方晶系，斜方晶系，单斜晶系，三斜晶系，六方晶系。

13. 点缺陷：理想晶体中的一些原子被外界原子所代替，或者在晶格间隙中掺入原子，或者留有原子空位，破坏了有规则的周期性排列，引起质点间势场的畸变，这样造成晶体结构的不完整，仅仅局限在原子位置。

一般分为三类，结构位置缺陷，组成缺陷，电荷缺陷。

14.金属材料的结构：体心立方结构，面心立方结构，紧密堆积六方结构，金刚石型结构。

15.无机非金属材料结构：金刚石结构，硅酸盐结构（链状机构，层状结构，网状结构），玻璃结构，陶瓷结构（结晶相，固溶体相，玻璃相，气相）。

16.玻璃相的作用：将分散的晶相粘结起来，填充晶相之间的空隙，提高材料的致密度；降低烧成温度，加快烧结过程；阻止晶体转变，抑制晶体长大及填充气孔间隙；获得一定程度的玻璃特性，如透光性。

17.高分子材料的结构：链结构（影响大分子链柔顺性的主要因素：主链结构，取代基的特性，链的长度）；交联网状结构；高分子化合物的聚集态结构。

18.高分子材料之所以具有良好的化学稳定性，其中主要原因有三方面：一是分子链上各原子是由共价键结合而成的，键能很高，结合很牢；二是高分子的特殊形态，使得大分子链上能够参加化学反应基团在与化学反应介质接触上比较困难，如晶态高聚物由于长链分子间堆砌紧密，具有相当高的化学稳定性，无定形高聚物处于玻璃态时，因大分子链不能自由运动，反应基团被固定，化学反应也难以进行，即使在高弹性态和黏流态时，也因大分子链杂乱无章，彼此缠结，许多基团被包裹起来，难以与其他反应介质接触，故与低分子物质相比，化学反应仍然比较缓慢；三是高聚物大都是绝缘体，不会产生电化学腐蚀。

聚四氟乙烯不仅C-F键结合很牢，而且分子规整对称，易于结晶，加之氟原子组成了严密的保护层，包围了碳链，故使得它的化学性质非常稳定。

19.高分子材料的老化：指在加工、存储和使用过程中，受化学结构影响，在光、热、氧、高能辐射、气候、生物等因素的综合作用下，使其失去原有性能而丧失使用价值的过程。

20.材料的力学性能：指材料受外力作用时的变形行为及其抵抗破坏的能力。

强度：材料在载荷作用下抵抗明显的塑性变形或破环的最大能力。

塑性：材料在荷载作用下，应力超过屈服点后能产生显著的残余变形而不即行断裂的性质。

屈服强度指材料在外力作用下发生塑性形变的最小应力。

弹性：材料受到载荷作用下产生变形，当载荷去除后变形消失而恢复原状的能力。

刚度：材料在载荷的作用下抵抗弹性变形的。

硬度：材料抵抗其他较硬物体压入表面的能力。

常用的硬度试验方法有布氏、维氏和洛氏实验。

21. 疲劳极限：材料在受到拉伸、压缩、弯曲、扭曲或这些外力的组合反复作用时，应力的振幅超过某一限度即会导致材料的断裂，这一限度称为疲劳极限。

22.耐磨性：材料对磨损的抵抗能力，可用磨损量表示。

23.固体加热时，有三个重要的热效应，即吸热、传热、膨胀。

24.（线）膨胀系数：是温度变化1K时材料单位长度的变化量。

25.热传导的机制主要可分为三种，即自由电子的传导，晶格振动的传导和分子或链段的传导等。

26.铁电性：研究介电常数大的物质，当电场强度ξ增加时，极化强度开始时按比例增大，接着突然升高在电场强度很大时增加速度又减慢而趋向于极限值。

除去电场后剩余一部分极化状态Pr，必须加上相反的电场强度ξt才能完全消除极化状态，也就是出现滞后现象，与铁磁体类似，因而人们称这种现象为铁电性。

27.压电效应：某些晶体结构受外界应力作用而变形时，好像电场施加在铁电体一样有偶极矩形成，在相应晶体表面产生与应力成比例的极化电荷，它像电容器一样，可用电位计在相反表面上测出电压；如果施加相反应力，则改变电位符号。

这些材料还有相反的效应，若将它放在电场中，则晶体将产生与电场强度成比例的应变。

这种具有使机械能和电能相互转换的现象称压电效应。

由于形变产生的电效应，称为正压电效应；对材料施加以电压而产生形变时，称为逆压电效应。

28.荧光性：一种物质在吸收电能或光能后，通过电子跃迁，再释放出光的现象。

29.磁性：抗磁性，顺磁性，反铁磁性，铁磁性和亚铁磁性。

第五章1.玻璃的主要化学组成：二氧化硅，三氧化二铝，氧化钙，氧化钠，氧化钾，氧化铁2.玻璃的熔制过程：硅酸盐形成阶段；玻璃形成阶段；玻璃液澄清阶段；玻璃液的均化阶段；玻璃液冷却阶段。

3.玻璃的成型方法可分为人工成型和机械成型两种类型。

4.保护气体：氮氢混合气体5.为什么要进行玻璃退火？答：玻璃制品在生产过程中，经受激烈的、不均匀的温度变时，将产生热应力。

这种热应力将降低制品的强度和热稳定性。

高温成型或热加工的制品，若不经退火，令其自然冷却，很可能在成型后的冷却、存放以及机械加工的工程中自行破裂。

此外玻璃制品自高温自然冷却时，其内部的结构变化是不均匀的，由此将造成其光学性质上的不均匀。

退火就是消除或减少玻璃中热应力至允许值的热处理过程。

6.玻璃制品的深加工可分为冷加工、热加工和表面处理三大类。

7.表面处理可分为三类：玻璃的光滑面或散光面的形成，是通过表面处理以控制玻璃表面的凹凸；改变玻璃表面的薄层组成，改善表面性质，以得到新的性能；在玻璃表面上用其他物质形成薄层而得到新性质，即是表面涂层。

8.按照制品的性能和用途可将陶瓷制品分为普通陶瓷和特种陶瓷（也称新型陶瓷，精细陶瓷或精密陶瓷）。

9.按照陶瓷坯体致密度的不同，可把陶瓷制品分为陶器与瓷器两大类。

陶器通常是未烧结或部分烧结、有一定的吸水率、断面粗糙无光、不透明、敲之声音粗哑，有的无釉，有的施釉。

瓷器的坯体已烧结，基本上不吸水，致密，有一定透明性，敲之声音清脆，断面有贝壳状光泽，通常根据需要施有各种类型的釉。

10.普通陶瓷的基本制备工艺基本上可分为两种类型：一种是制品一次烧成；另一种是制品二次烧成。

一次烧成工艺简单，设备投资小，生产周期短，但工艺难度较大，除要求生产坯有足够的强度外，对坯釉配方的匹配性及烧成时工艺制度也要求严格。

二次烧成工艺是将坯体先经过一次素烧，然后再施釉入窑烧成，多用于生坯强度较低或坯釉烧成温度相差太大的陶瓷制品。

11.普通陶瓷生产所用的主要原料:具有可塑性的粘土类原料具有非可塑性的石英类原料长石类原料【粘土在陶瓷工业中的作用概括起来有以下几点：（l）粘土的可塑性：指与适量的水混炼以后形成的泥团在一定外力的作用下产生变形但不开裂，当外力去掉以后仍能保持其形状不变的性质；(2)粘土的结合性：是指黏土能够粘结一定细度的废塑性物料，形成良好的可塑泥团并有一定干燥强度的性能。

】12.陶瓷坯料按成型方法不同分为：可塑料，干压料和注浆料。

13.陶瓷的成型：可塑成型，注浆成型，压制成型。

14.釉是熔融在陶瓷制品表面上一层很薄的玻璃态物质，由碱金属、碱土金属或其他金属的硅酸盐及硼酸盐所构成。

外观可以是有色的或无色的，可以是透明的、半透明的或不透明的。

釉层不仅改善了陶瓷的表面质量，而且能提高陶瓷的机电性能，增加其热稳定性。

艺术釉的采用还可增加产品的艺术性，提高其附加值。

15.胶凝材料是指在物理、化学作用下, 能从浆体变成坚固的石状体,并能胶结其他物料而有一定机械强度的物质的通称。

凡细磨成粉末状,加入适量水后,可成为塑性浆体,既能在空气中硬化,又能在水中硬化,并能将砂、石等材料牢固地胶结在一起的水硬性胶凝材料,通称为水泥.16.按水泥的用途和性能可将其分为：通用水泥，专用水泥以及特性水泥三大类。

通用水泥为用于大量木建筑工程等一般用途的水泥，如硅酸盐水泥，矿渣硅酸盐水泥，火山灰质硅酸盐水泥和粉煤灰硅酸盐水泥等。

17.硅酸盐水泥的组分材料主要有：硅酸盐水泥熟料，石膏，活性混合材料，非活性混合材料，窑灰18.水泥熟料矿物组成：硅酸三钙（3CaO·SiO2,简写为C3S); 硅酸二钙(2CaO·SiO2,简写为C2S); 铝酸钙主要是铝酸三钙(3CaO·Al2O3,简写为C3A）；铁相固溶体通常以铁铝酸四钙为代表（4CaO·Al2O3·Fe2O3,简写为C4AF)19.水泥的生产过程大致分为三个阶段：生料制备，熟料煅烧和水泥粉磨（二磨一烧）。