【正文】 Al、N、B； 碳化物形成元素：Mn、Cr、Mo、W、V、Nb、Zr、Ti 合金滲碳體 合金碳化物第四章 無機非金屬材料（1）？它們有哪些主要特征？答：陶瓷，玻璃，水泥，耐火材料。積極作用：填充晶體之間的空隙，提高材料的致密度；降低燒成溫度；阻止晶型轉變、抑止晶粒長大。（陶瓷定義：以粘土、長石、石英為主要原料，經(jīng)過粉碎、混煉、成型、鍛燒等制作的產(chǎn)品。 與普通陶瓷的區(qū)別 原料上：純度較高的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物、硅化物等，材料組成精確調配；制備上：突破了爐窯的界限，廣泛采用真空燒結、保護氣氛燒結、熱壓、熱等靜壓等手段；性質上：特殊力學、物理和化學性能。Al2O3 C3A鐵鋁酸四鈣 4CaO。單體：通過聚合反應能制備高分子化合物的物質稱做單體?？s聚反應：由具有兩個以上官能團的低分子化合物聚合成高分子化合物，同時析出某些小分子物質(如水、氨、醇、氯化氫等)的反應。 由于這一突出特點，聚合物顯示出了特有的性能，表現(xiàn)為“三高一低一消失”。答：目的：制品強度很低、彈性小、遇冷變硬、遇熱變軟、遇溶劑溶解等，無使用價值，通過硫化才能獲得必需的使用性能。答：基體：樹脂；增強體：玻璃纖維。(3)電性能好 是優(yōu)良的絕緣材料，用來制造絕緣體。h②可以充分選擇材料來滿足產(chǎn)品的性能，如：可以設計出耐腐的，耐瞬時高溫的、產(chǎn)品某方向上有特別高強度的、介電性好的，等等。答：條件：具備一定的分子量，分子結構(線形或支化度很低)，超分子結構具有取向并部分結晶，具有一定的耐熱性，機械物理性能，化學穩(wěn)定性以及一定的染色性 。另一類是由一種聚合物經(jīng)過適當?shù)母叻肿臃磻部赊D化為另一種高分子化合物。了解聚乙烯（PE）、合成纖維、高分子（物理性能、熱行為、力學狀態(tài)、結晶、）。？答：增強纖維因直徑較小，產(chǎn)生裂紋的幾率降低。混合結合：上述三種形式的混合結合方式。4． 材料的物理性質表述為電學性質、磁學性質、光學性質和熱學性質。8． 固體中的結合鍵可以分為（4）種，它們是（金屬鍵）、離子鍵、（分子鍵）、共價鍵。其中（板條馬氏體）的韌性較好12． 液態(tài)金屬結晶時，結晶過程的推動力是：（液相和固相之間存在過冷度）。（錯）第三部 選擇題 （5題共10分，每題2分）（1） 決定晶體結構和性能最本質的因素是：a. 原子間的結合能 。 高分子按結構單元的化學組成可分為 碳鏈高分子 、 雜鏈高分子 、 元素有機高分子 、 無機高分子 。 陶瓷材料的 塑性 和 韌性 較低，這是陶瓷材料的最大弱點。1 顆粒增韌的增韌機理主要包括 相變增韌 、 裂紋轉向增韌 、和 分叉增韌 。 （ √ ）純鋁中含有Fe、Si等元素時會使其性能下降。 （ √ ）陶瓷材料在低溫下熱容小，在高溫下熱容大。（ √ ）復合材料有高的強度和彈性模量、良好的減震性。石墨的存在對鑄鐵有著什么樣的作用？簡述其原因。與小分子相比高分子有什么特點？答：與小分子相比，高分子：分子量不確定，只有一定的范圍，是分子量不等的同系物的混合物；沒有固定熔點，只有一段寬的溫度范圍；分子間力很大，沒有沸點，加熱到2000C~3000C以上，材料破壞（降解或交聯(lián)）。高彈態(tài) 鏈段運動已充分發(fā)展。特點：玻璃化轉變是一個松弛過程。離子晶體在陶瓷材料中占有很重要的地位。以共價鍵結合的晶體稱為共價晶體。最硬的金剛石、SiC、Si3NBN等材料都屬于共價晶體。其作用是：將分散的晶體相粘結起來，填充晶體之間的空隙，提高材料的致密度；降低燒成溫度，加快燒結過程；阻止晶體轉變、抑止晶粒長大。它降低材料的強度，是造成裂紋的根源。剛度是由彈性模量衡量的，而彈性模量又反映其化學鍵的鍵能。陶瓷材料的強度也受晶粒大小的影響。陶瓷內部和表面所產(chǎn)生的微裂紋，由于裂紋尖端的應力集中，內部裂紋在受到外應力時擴展很快，這是導致陶瓷材料斷裂的根本原因。1什么是顆粒增強復合材料？簡述其增強機理。不同的是，這些細小彌散的硬顆粒并非借助于相變產(chǎn)生的硬顆粒，他們在溫度升高時仍保持其原有尺寸，因而，增強效果可在高溫下持續(xù)較長時間，使復合材料的抗蠕變性能明顯優(yōu)于金屬或合金基體。在熱壓時，短纖維沿壓力方向擇優(yōu)取向，產(chǎn)生性能上的各向異性。二、判斷題：壓電陶瓷材料不管在什么溫度下均有壓電效應。主要有，電子陶瓷，超導陶瓷，磁性陶瓷，敏感陶瓷，生物陶瓷，光學陶瓷等。答：納米材料：通常定義為材料的顯微結構中，包括顆粒直徑、晶粒大小、晶界、厚度等特征尺寸都處于納米尺寸水平的材料。負溫度系數(shù)熱電材料：溫度升高，材料的電導率下降。 (—)填空題材料主要的工藝性能有 鑄造性能 、 鍛造性能 、 焊接性能 、和 切屑性能。1普通陶瓷的主要原料是（黏土）（石英）（長石）。2根據(jù)Al2O3陶瓷瓷坯中主晶相的不同，可將Al2O3陶瓷分為（剛玉瓷）、（剛玉—莫來石瓷）、（莫來石瓷）等。2生產(chǎn)硅酸鹽水泥的主要原料是石灰質原料和粘土原料，石灰質原料提供CaO， 粘土原料提供Al2OSiOFe2O3。3鏈鎖聚合分為自由基聚合、陰離子聚合、陽離子聚合和配位聚合。3復合材料的基本組分可劃分為（基體相）和（增強相）3（界面）對復合材料特別是力學性能起著極為重要的作用。3復合材料的性能取決于組分材料的性能、（數(shù)量）、（分布方式）和（界面結構）。4生物材料與機體組織發(fā)生直接接觸與相互作用時，會發(fā)生損傷機體的（宿主反應）和損壞材料性能的（材料反應）。 50、納米材料可分為（納米粉末）、（納米纖維）、納米膜、納米塊體、納米復合材料等。（√）2陶瓷的物理、化學、力學性能主要取決于主晶相。（√）3碳化物陶瓷材料是一種耐熱高溫材料，且許多碳化物的熔點都在3000℃以上，而且其硬度也很高。（√）4壓敏電阻是指電阻值對外加電壓敏感，即電壓提高，電阻率隨之升高。（）5自由基聚合能發(fā)生鏈終止反應，而陰離子聚合和陽離子聚合不能發(fā)生鏈終止反應。（）6高分子特有的特征是單個高分子鏈也存在凝聚態(tài)。（ √ ）6樹脂基復合材料界面比金屬基復合材料界面復雜。（）70、石墨/鎂復合材料在金屬基復合材料中具有最高的比強度和比模量。（ ）73nm的金顆粒熔點高于塊體金。（ ） (三)選擇題1 低碳鋼拉伸試驗時，其變形過程可簡單分為 A 幾個階段。⑶具有結構可設計性。C；金屬基復合材料按不同的基體性能，其使用溫度在350 174。C）；化學穩(wěn)定性（樹脂基復合材料和陶瓷基復合材料）；還有較好的耐燒蝕性、耐輻射性、耐蠕變性以及特殊的光電磁性能。 增強相一般較基體硬，強度、模量較基體大，或具有其它特性。　基體（粘結劑）——熱固性的酚醛、環(huán)氧樹脂，熱塑性的聚脂。 　粘結劑（基體）—— 環(huán)氧樹脂，酚醛樹脂，聚四氟乙烯?！』w —— 環(huán)氧樹脂等。　性能 —— 如鋁基復合材料的強度、彈性模量、疲勞極限高于高強鋁合金，比強度高于鋼和鈦合金 。另外，裂紋在發(fā)展過程中會出現(xiàn)轉向，增加裂紋擴展阻力，從而進一步提高韌度。⑵溶解和浸潤結合⑶反應結合：反應產(chǎn)物并不一定是單一化合物，可能存在多種產(chǎn)物，而且大多為脆性。答： 纖維增強的機理：— 增強纖維應制成細纖維，這樣才有利于提高纖維強度、改善脆性，降低裂紋發(fā)生率。注意：纖維增強復合材料承受載荷的主體是增強纖維。纖維含量越高，抗拉強度、彈性模量越大；纖維越細，缺陷越小，并且比表面積也越大，材料結合力越大，則材料強度越高；纖維的排布方向應符合構件的受力要求。4復合材料分類⑴按基體材料分類：樹脂基復合材料、金屬基復合材料、陶瓷基復合材料、碳碳復合材料、水泥基復合材料。 三、問答：根據(jù)維度數(shù)，納米材料的基本單元可分為哪三類？舉例并說明其用途。用于微導線、微光纖材料等。什么是生物材料？答：用于與生命系統(tǒng)接觸和發(fā)生相互作用、并能對細胞、組織和器官進行診斷治療、替換修復或誘導再生的特殊功能材料，又稱生物醫(yī)用材料。為了減少體積，我們可以用 制成衛(wèi)星用自展天線；為了減少航天飛機內外溫差造成的熱應力，可以選擇 材料。超導體的臨界參數(shù)包括 、 和 。一般地，磁性材料具有一個臨界溫度稱為 。 1非晶合金的結構特點包括 、 、 和 。合金就是復合材料 C.僅2. 介質損耗的兩種定義陶瓷介質在電導和極化過程中都有能量損耗，一部分電能轉化為熱能。電滯回線的形成與電疇的反轉有關6. BaTiO3隨溫度T變化的晶體結構最重要類型：以BaTiO3（鈦酸鋇）或PbTiO3（鈦酸鉛）基固溶體為主晶相。r（Ti4+）= 197。在120186。C以下，Ti4+半徑小，電價高。BaTiO3的自發(fā)極化起因在于鈦離子的位移，Ti 穩(wěn)定性差，低溫下發(fā)生位移 （），自發(fā)極化=TiO離子31%+O離子的電子位移59%+其他10%8. 90度電疇和180度電疇（反平行）由能量最低原理，相鄰電疇內的偶極矩排列成90176。180176。疇。疇不產(chǎn)生應力（因自發(fā)極化反平行，晶體的形變是同一維）。電荷與應力成比例，用介質電位移D和應力X表達如下：式中D的單位為C/m2，X的單位為N/m2，d稱為壓電常數(shù)(C/N)。11. 晶體具有壓電性的必要條件是晶體不具有對稱中心。 12. 對于鐵電陶瓷來說，雖然各晶粒都有較強的壓電效應，但由于晶粒和電疇分布無一定規(guī)則，各方向幾率相同，使ΣP =0，因而不顯示壓電效應，故必須經(jīng)過人工預極化處理，使ΣP ≠0，才能對外顯示壓電效應。內光電效應：材料吸收輻射后，入射光子與晶格中的原子相互作用1）產(chǎn)生準自由電子，2）使半導體的價帶電子激發(fā)到導帶，形成自由電子空穴對，產(chǎn)生的載流子留在材料內部，而不逸出材料引起材料導電率變化。2. 試解釋高分子材料的粘彈性、蠕變、應力松弛和玻璃化轉變溫度的含義（10分）4. 何為傳統(tǒng)陶瓷和特種陶瓷？兩者在成分和性能上有何不同？（10分）5. 聚合物復合材料的顆粒增強和纖維增強的機制有何不同？（10分）6. 什么叫納米材料，它有哪四大效應？（10分）磁致伸縮效應：是指鐵磁體在被外磁場磁化時，其體積和長度將發(fā)生變化的現(xiàn)象。 壓電效應：某些電介質在沿一定方向上受到外力的作用而變形時，其內部會產(chǎn)生極化現(xiàn)象，同時在它的兩個相對表面上出現(xiàn)正負相反的電荷。 熱釋電效應：在某些絕緣物質中，由于溫度的變化引起極化狀態(tài)改變的現(xiàn)象。 形狀記憶效應：是指具有一定形狀的固體材料,在某種條件下經(jīng)過一定的塑性變形后,加熱到一定溫度時,材料又完全恢復到變形前原來形狀的現(xiàn)象。因此，半導體的導電來源于電子和空穴的運動，電子和空穴都是半導體中導電的載流子。該電子僅靠原子核，它受到原子核的吸引較強，一般不參與化學反應，在正常電場作用下沒有遷移能力。c π電子。在電場的作用下π電子可以在局部做定向移動?！被颉?80。3. 鎂基復合材料是同類金屬基復合材料中強度和模量最高的一種。6. 氧化鋁生物陶瓷具有良好的生物相容性，能與機體組織實現(xiàn)化學鍵性結合。它是一種多相材料，主要包括______________和_____________，其材料主要特點是______________、______________________、_________________和________________等4個方面。從用途上分，材料大致可分為_____________和__________________兩大類。廣義：“物品”包括食品、衣物和器件，狹義：“物品”僅包括器件；意義：我們的衣食住行的必備條件，人類一切生活和生產(chǎn)活動的物質基礎，先于人類存在，并且與人類的出現(xiàn)和進化有著密切的聯(lián)系。 新型材料：正在發(fā)展，且具有優(yōu)異性能和應用前景的一類材料。 研究材料組成、結構、生產(chǎn)過程、材料性能與使用效能以及它們之間的關系。6. 什么是無機非金屬材料，其基本特點有哪些。7. 什么是高分子材料，其基本特點有哪些由M較高的化合物構成的材料，包括橡膠、塑料、纖維、涂料和高分子復合材料等。比強度大、比剛度大，成型工藝性能好，抗震性能好，高溫性能好，抗蠕變能力好，耐腐蝕性能好。11. 什么是材料的力學強度、塑性、硬度和韌性。12什么是合金，其基本特點是什么。合金的形狀被改變之后，一旦加熱到一定的躍變溫度時，它又可以魔術般地變回到原來的形狀，人們把具有這種特殊功能的合金稱為形狀記憶合金。優(yōu)點：熔點高、硬度大、化學穩(wěn)定性好、耐高溫、耐磨損、耐氧化和腐蝕、比重小、強度和模量高等，可在各種苛刻的環(huán)境下工作；另一方面，陶瓷材料在磁、電、光、熱等方面的性能和用途具有多樣性和可變性；弱點：脆性大、韌性差，常因存在裂紋、空隙、雜質等。在打火機、煤氣灶、燃氣熱水器等用具上都可以見到它的蹤影。根據(jù)主鏈上碳原子間化學鍵的類型，又分為飽和鍵和不飽和鍵碳鏈高分子。典型的例子是有機硅橡膠。20. 簡述聚合物的結構特點。分子量有兩大特點：一是相對分子質量很高，達幾萬至幾百萬；二是具有多分散性。根據(jù)溶液依數(shù)性測得的聚合物分子量平均值稱為數(shù)均分子量。聚乙炔為共軛聚合物，組成主鏈的碳原子有四個價電子，其中三個為σ電子（兩個與相鄰的碳原子連接，一個與氫原子鏈合），余下的一個價電子π電子與聚合物鏈所構成的平面相垂直?？梢允欠磻a(chǎn)物層、擴散結合層、成分過渡層、殘余應力層、涂層或間