材料概论习题及答案.pdf

材料概论习题及答案材料概论习题及答案作业作业 1 11.1.人类使用材料的历史经历了哪些时代？人类使用材料的历史经历了哪些时代？答：人类使用材料的历史经历了石器时代、青铜器时代、铁器时代、水泥时代、钢时答：人类使用材料的历史经历了石器时代、青铜器时代、铁器时代、水泥时代、钢时代、硅时代、新材料时代。代、硅时代、新材料时代。2.2.材料的化学材料的化学(键键)分类和使用性能分类？分类和使用性能分类？答：材料的化学答：材料的化学(键键)分类：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料。分类：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料。材料的使用性能分类：结构材料、功能材料。材料的使用性能分类：结构材料、功能材料。3.3.什么是材料科学、材料工程、材料科学与工程？什么是材料科学、材料工程、材料科学与工程？答：材料科学：一门以固体材料为研究对象，以固体物理、固体化学、热力学、动力答：材料科学：一门以固体材料为研究对象，以固体物理、固体化学、热力学、动力学、量子力学、冶金、化工为理论基础的边缘交叉基础应用学科，是运用电子显微镜、学、量子力学、冶金、化工为理论基础的边缘交叉基础应用学科，是运用电子显微镜、X X 射线衍射、热谱、电子离子探针等各种精密仪器和技术，探讨材料的组成、结构、制射线衍射、热谱、电子离子探针等各种精密仪器和技术，探讨材料的组成、结构、制备工艺和加工使用过程与其机械、物理、化学性能之间的规律的一门基础应用学科。备工艺和加工使用过程与其机械、物理、化学性能之间的规律的一门基础应用学科。材料工程：材料工程：运用材料科学的理论知识和经验知识，运用材料科学的理论知识和经验知识，为满足各种特定需要而发展、为满足各种特定需要而发展、制制备和改进各种材料的工艺技术。备和改进各种材料的工艺技术。材料科学与工程：材料科学与工程：研究材料的组成与结构、研究材料的组成与结构、合成与制备合成与制备(工艺工艺)、性能、性能、使用效能使用效能(用用途途)四者之间相互关系和规律的一门科学。四者之间相互关系和规律的一门科学。4.4.简述无机非金属材料及其特点？简述无机非金属材料及其特点？答：无机非金属材料是一种或多种非金属元素答：无机非金属材料是一种或多种非金属元素(如如 O O、C C、N N 等，通常为等，通常为 O)O)的化合物，主的化合物，主要为金属氧化物和金属非氧化物，不含要为金属氧化物和金属非氧化物，不含 C-H-OC-H-O 链。链。无机非金属材料的特点：无机非金属材料的特点：组成：一种或多种非金属元素组成：一种或多种非金属元素(如如 O O、C C、N N 等，通常为等，通常为 O)O)的化合物。的化合物。结构：结合键主要为离子键、共价键或离子共价混合键。结构：结合键主要为离子键、共价键或离子共价混合键。性能：高熔点、高强度、耐磨损、高硬度、耐腐蚀和抗氧化的基本属性，宽广性能：高熔点、高强度、耐磨损、高硬度、耐腐蚀和抗氧化的基本属性，宽广的导电性、导热性和透光性以及良好的铁电性、铁磁性和压电性，很差的延展性及耐的导电性、导热性和透光性以及良好的铁电性、铁磁性和压电性，很差的延展性及耐冲击性。冲击性。合成与制备合成与制备(艺艺)：(暂忽略暂忽略)。使用效能使用效能(应用应用)：(暂忽略暂忽略)。作业作业 2 21.1.从从 CaO-SiOCaO-SiO2 2二元相图分析矿物组成与化学组成、工艺条件的关系？二元相图分析矿物组成与化学组成、工艺条件的关系？答：答：CaO-SiOCaO-SiO2 2二元相图。二元相图。矿物组成与化学组成的关系：在矿物组成与化学组成的关系：在 870-1125870-1125之间，随着之间，随着 SiOSiO2 2质量分数的降低，质量分数的降低，CaOCaO 质量分数的提高，所形成的矿物组成依次为磷石英，磷石英质量分数的提高，所形成的矿物组成依次为磷石英，磷石英+-CS-CS，-CS-CS，-CS+C-CS+C2 2S S，C C2 2S S，C C2 2S+CS+C3 3S S，C C3 3S S，C C3 3S+CaOS+CaO，CaOCaO。矿物组成与工艺条件的关系：在矿物组成与工艺条件的关系：在 SiOSiO2 2-CS-CS 区间，随着温度的升高，依次生成石区间，随着温度的升高，依次生成石英英+-CS-CS，磷石英，磷石英+-CS-CS，磷石英，磷石英+-CS-CS，方石英，方石英+L+L，L L。2.2.计算计算BOBO3 3 三角体和三角体和SiOSiO4 4 四面体中正负离子彼此相互接触的正负离子半四面体中正负离子彼此相互接触的正负离子半径的比值。径的比值。答：答：BOBO3 3 三角体中正负离子彼此相互接触的正负离子半径的比值：三角体中正负离子彼此相互接触的正负离子半径的比值：SiOSiO4 4 四面体正负离子彼此相互接触的正负离子半径的比值：四面体正负离子彼此相互接触的正负离子半径的比值：3.3.为什么岛状、链状、架状硅酸盐晶体结构结构的桥氧数、硅氧比不同？为什么岛状、链状、架状硅酸盐晶体结构结构的桥氧数、硅氧比不同？答：答：由于由于SiOSiO4 4 四面体聚合形状不同，四面体聚合形状不同，所以岛状、所以岛状、链状、链状、架状硅酸盐晶体结构的桥氧数、架状硅酸盐晶体结构的桥氧数、硅氧比不同。硅氧比不同。岛状硅酸盐晶体结构：桥氧数：岛状硅酸盐晶体结构：桥氧数：0 0，硅氧比，硅氧比 1:41:4。链状硅酸盐晶体结构：单链：桥氧数：链状硅酸盐晶体结构：单链：桥氧数：1 1，硅氧比，硅氧比 1:31:3；双链：桥氧数：；双链：桥氧数：2.52.5，硅，硅氧比氧比 4:114:11。架状硅酸盐晶体结构：桥氧数：架状硅酸盐晶体结构：桥氧数：4 4，硅氧比，硅氧比 1:21:2。4.4.什么叫晶体缺陷？有哪些类型？什么叫晶体缺陷？有哪些类型？答：晶体缺陷：实际晶体中原子规则排列遭到破坏而偏离理想结构的区域。答：晶体缺陷：实际晶体中原子规则排列遭到破坏而偏离理想结构的区域。晶体缺陷类型：点缺陷、线缺陷和面缺陷。晶体缺陷类型：点缺陷、线缺陷和面缺陷。点缺陷：晶格位置缺陷点缺陷：晶格位置缺陷(弗兰克尔缺陷、肖特基缺陷弗兰克尔缺陷、肖特基缺陷)、组成缺陷、组成缺陷(间隙型杂质原间隙型杂质原子、置换型杂杂质原子子、置换型杂杂质原子)和电荷缺陷。和电荷缺陷。线缺陷：刃型位错、螺型位错。线缺陷：刃型位错、螺型位错。面缺陷：与晶体结构无关的面缺陷：晶晶界和相界，与晶体结构有关的面缺陷：面缺陷：与晶体结构无关的面缺陷：晶晶界和相界，与晶体结构有关的面缺陷：共轭相界、孪晶界、堆垛层错。共轭相界、孪晶界、堆垛层错。5.5.试说明图像分析法与非图像分析法的异同。试说明图像分析法与非图像分析法的异同。答：相同点：图像分析法与非图像分析法均基于物理方法，其工作原理是以电磁波答：相同点：图像分析法与非图像分析法均基于物理方法，其工作原理是以电磁波轰击样品激发产生透射、反射和吸收等特征物理信息，将这些信息加以分析从而确定轰击样品激发产生透射、反射和吸收等特征物理信息，将这些信息加以分析从而确定物相组成和结构特征。物相组成和结构特征。不同点：不同点：图像分析法是以显微术为主，图像分析法是以显微术为主，既可根据图像的特点及有关的性质来分析既可根据图像的特点及有关的性质来分析和研究固体材料的相组成，也可形象地研究其结构特征和形貌特征，测定其各项结构和研究固体材料的相组成，也可形象地研究其结构特征和形貌特征，测定其各项结构参数，是材料的主要研究手段，其中最有代表性的是光学显微镜分析和电子显微镜分参数，是材料的主要研究手段，其中最有代表性的是光学显微镜分析和电子显微镜分析。析。非图像分析法分为衍射法和成分谱分析。非图像分析法分为衍射法和成分谱分析。衍射法包括衍射法包括 X X 射线衍射、射线衍射、电子衍射和中子电子衍射和中子衍射等三种分析方法，主要用来研究材料的结晶相及其晶格常数，其中最有代表性的衍射等三种分析方法，主要用来研究材料的结晶相及其晶格常数，其中最有代表性的是粉末是粉末 X X 射线衍射分析和单晶射线衍射分析和单晶 X X 射线衍射分析。射线衍射分析。成分谱分析的信息来源于整个样品，成分谱分析的信息来源于整个样品，是统计性信息，是统计性信息，主要测定材料的化学成分。主要测定材料的化学成分。成成分谱种类很多，有光谱，色谱，热谱，质谱，能谱，波谱，核磁共振谱、穆斯堡尔谱分谱种类很多，有光谱，色谱，热谱，质谱，能谱，波谱，核磁共振谱、穆斯堡尔谱等等，其中最有代表性的是差热分析，红外光谱分析，能谱分析，核磁共振分析。等等，其中最有代表性的是差热分析，红外光谱分析，能谱分析，核磁共振分析。作业作业 3 31.1.名词解释：熔融法、高温烧结法。名词解释：熔融法、高温烧结法。答：答：(1)(1)熔融法：将合成所需材料的原料加热，使其在加热过程和熔融状态下产生各种熔融法：将合成所需材料的原料加热，使其在加热过程和熔融状态下产生各种化学反应，从而达到一定的化学成分和结构。根据加热温度的高低，分为高温熔融法化学反应，从而达到一定的化学成分和结构。根据加热温度的高低，分为高温熔融法和低温熔融法。玻璃熔融、高炉炼铁、转炉炼钢等为高温熔融法。高分子化合物的本和低温熔融法。玻璃熔融、高炉炼铁、转炉炼钢等为高温熔融法。高分子化合物的本体聚合和熔融聚合为低温熔融法。体聚合和熔融聚合为低温熔融法。(2)(2)高温烧结法：陶瓷、耐火材料、粉末冶金以及水泥熟料等通常都是要把成型后高温烧结法：陶瓷、耐火材料、粉末冶金以及水泥熟料等通常都是要把成型后的坯体的坯体(粗制品粗制品)或固体粉料在高温条件下进行烧结后，才能得到相应的产品。或固体粉料在高温条件下进行烧结后，才能得到相应的产品。2.2.以石料生产为例说明破碎以石料生产为例说明破碎-筛分流程及所需设备。筛分流程及所需设备。答：答：(1)(1)石料生产线如下图所示：石料生产线如下图所示：(2)(2)破碎破碎-筛分流程：对原料有粒度要求的原料制备工艺，筛分作业必须与破粉碎筛分流程：对原料有粒度要求的原料制备工艺，筛分作业必须与破粉碎作业配合使用，组成破碎筛分流程，即破碎筛分粉碎作业配合使用，组成破碎筛分流程，即破碎筛分粉碎(磨碎磨碎)筛分超细粉碎筛分超细粉碎筛分符合粒度要求的原料。筛分符合粒度要求的原料。(3)(3)所需设备：破碎设备：颚式破碎机等各种破碎机；粉碎所需设备：破碎设备：颚式破碎机等各种破碎机；粉碎(磨碎磨碎)设备：球磨设备：球磨机等各种磨机；超细粉碎设备：气流粉碎磨等各种磨；筛分设备：振动筛等各种机等各种磨机；超细粉碎设备：气流粉碎磨等各种磨；筛分设备：振动筛等各种筛。筛。3.3.什么是配料的原则和方法？什么是配料的原则和方法？答：答：(1)(1)配料：根据不同种类材料的理化性能、尺寸及外形，并考虑有关工艺因素，制配料：根据不同种类材料的理化性能、尺寸及外形，并考虑有关工艺因素，制定相应的配方，确定材料的原料组成。定相应的配方，确定材料的原料组成。(2)(2)配料的原则：配合料的组成包括按规定比例配合的各种原料的种类、数量配料的原则：配合料的组成包括按规定比例配合的各种原料的种类、数量(重重量或体积量或体积)、粒级，因此，配料的原则是：原料、制品化学组成可能有波动，试样分、粒级，因此，配料的原则是：原料、制品化学组成可能有波动，试样分析可能有误差，配合料的化学成分必须在满足产品性能要求的同时，比产品要求的指析可能有误差，配合料的化学成分必须在满足产品性能要求的同时，比产品要求的指标要稍高些；工艺过程对粉料结合性或分散性的要求；原料中的水分和灼减成分。标要稍高些；工艺过程对粉料结合性或分散性的要求；原料中的水分和灼减成分。(3)(3)配料的方法：即体积法和重量法。配料的方法：即体积法和重量法。4.4.简述泥料混练的目的、方法和设备。简述泥料混练的目的、方法和设备。答：答：(1)(1)泥料混练：使两种以上不均匀物料的成分和颗粒度均匀化，促进颗粒接触和塑泥料混练：使两种以上不均匀物料的成分和颗粒度均匀化，促进颗粒接触和塑化的操作过程。化的操作过程。(2)(2)泥料混练的目的：使坯料中的成分和性质均匀，即在单位重量或体积内具有同泥料混练的目的：使坯料中的成分和性质均匀，即在单位重量或体积内具有同样的成分和颗粒组成。样的成分和颗粒组成。(3)(3)泥料混炼的方法：原料的制备与混合一体化、困料、塑化处理。泥料混炼的方法：原料的制备与混合一体化、困料、塑化处理。(4)(4)泥料混炼的设备：高速混炼机、真空挤泥机、普通捏合机等。泥料混炼的设备：高速混炼机、真空挤泥机、普通捏合机等。5.5.根据材料的成型特性，材料的成型方法分为哪几类？根据材料的成型特性，材料的成型方法分为哪几类？答：答：(1)(1)材料的成型特性：可流动性和可塑性变形性。材料的成型特性：可流动性和可塑性变形性。可流动性：材料在加热作用下或添加溶剂时表现出来的流动性。可流动性：材料在加热作用下或添加溶剂时表现出来的流动性。可塑性变形性：材料在加热作用下或添加溶剂、增塑剂等助剂时，同时受外力可塑性变形性：材料在加热作用下或添加溶剂、增塑剂等助剂时，同时受外力作用下，表现出来的塑性变形行为。作用下，表现出来的塑性变形行为。(2)(2)材料成型方法的成型特性分类：自由流动成型、受力流动成型、受力塑性成型材料成型方法的成型特性分类：自由流动成型、受力流动成型、受力塑性成型和其他成型。和其他成型。自由流动成型：成型时无外力作用下，将呈流动状态的物料倒入模型型腔，或自由流动成型：成型时无外力作用下，将呈流动状态的物料倒入模型型腔，或使其附在模型表面，经改变温度、反应或溶剂挥发等作用，使之固化或凝固，从而形使其附在模型表面，经改变温度、反应或溶剂挥发等作用，使之固化或凝固，从而形成具有模型形状的产品，最终产品可以是成品，也可以是半成品。成具有模型形状的产品，最终产品可以是成品，也可以是半成品。受力流动成型：成型时在受力作用下，将呈流动状态的物料注入模型型腔，或受力流动成型：成型时在受力作用下，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、反应或溶剂挥发等作用，使物料通过一定形状的口模，或附在模型表面，经温度变化、反应或溶剂挥发等作用，使物料冷凝、固化，最终形成产品，产品一般无需后续加工即可直接使用。使物料冷凝、固化，最终形成产品，产品一般无需后续加工即可直接使用。受力塑性成型：在受力条件下，在高温或常温，或塑化条件下，使固态物料产受力塑性成型：在受力条件下，在高温或常温，或塑化条件下，使固态物料产生塑性变形而获得所需尺寸、形状及力学性能的成型方法。生塑性变形而获得所需尺寸、形状及力学性能的成型方法。6.6.简述干燥及干燥过程？简述干燥及干燥过程？答：答：(1)(1)干燥：干燥：使含水物料使含水物料(如湿坯、如湿坯、原料、原料、泥浆等泥浆等)中的液体水汽化而排除水分的过程。中的液体水汽化而排除水分的过程。(2)(2)干燥过程：可大致分为四个阶段。干燥过程：可大致分为四个阶段。第一阶段为升速干燥阶段，第一阶段为升速干燥阶段，即随着干燥时间的增长，即随着干燥时间的增长，坯体含水量减少，坯体含水量减少，干燥速度升干燥速度升高，坯体的表面层温度也随之升高。高，坯体的表面层温度也随之升高。第二阶段为等速干燥阶段，第二阶段为等速干燥阶段，是干燥过程中最主要的阶段。是干燥过程中最主要的阶段。在此阶段中，在此阶段中，水分的蒸发水分的蒸发仅发生在坯体表面上，干燥速度等于自由水面的蒸发速度，虽然水分大量排出，但速仅发生在坯体表面上，干燥速度等于自由水面的蒸发速度，虽然水分大量排出，但速度恒定。因此，干燥速度取决于干燥介质度恒定。因此，干燥速度取决于干燥介质(空气空气)的温度、湿度及运动速度，而与坯体的温度、湿度及运动速度，而与坯体的厚度的厚度(或粒度或粒度)及最初含水量无关。及最初含水量无关。第三阶段是降速干燥阶段，第三阶段是降速干燥阶段，随着干燥时间的增长，随着干燥时间的增长，坯体含水量减少，坯体含水量减少，水分从表面蒸水分从表面蒸值。当达到值。当达到 1600K1600K 时，由于辐射传热，又有所升高。时，由于辐射传热，又有所升高。(4)(4)温度对无机晶体材料热稳定性的影响：无机晶体材料热稳定性随温度的升高而温度对无机晶体材料热稳定性的影响：无机晶体材料热稳定性随温度的升高而降低。降低。2.2.试说明材料介电性、压电性、热释电性、铁电性的形成机理。试说明材料介电性、压电性、热释电性、铁电性的形成机理。答：答：(1)(1)介电性：材料在电场作用下产生感应电荷的性质。介电性：材料在电场作用下产生感应电荷的性质。形成机理：极化，即介质内质点形成机理：极化，即介质内质点(原子、分子、离子原子、分子、离子)正负电荷重心的分离，从而正负电荷重心的分离，从而转变成偶极子。或在外电场作用下，正、负电荷尽管可以逆向移动，但它们并不能挣转变成偶极子。或在外电场作用下，正、负电荷尽管可以逆向移动，但它们并不能挣脱彼此的束缚而形成电流，只能产生微观尺度的相对位移并使其转变成偶极子的过程。脱彼此的束缚而形成电流，只能产生微观尺度的相对位移并使其转变成偶极子的过程。(2)(2)压电性：某些晶体材料按所施加的机械应力成比例地产生电荷的能力。压电性：某些晶体材料按所施加的机械应力成比例地产生电荷的能力。形成机理：由于晶体受机械作用形成机理：由于晶体受机械作用(应力与应变应力与应变)而引起正负离子相对位移产生偶极而引起正负离子相对位移产生偶极子，引起了晶体介质的极化，导致两端表面内出现符号相反的束缚电荷。子，引起了晶体介质的极化，导致两端表面内出现符号相反的束缚电荷。(3)(3)热释电性：由于温度的变化而引起晶体表面荷电的现象。热释电性：由于温度的变化而引起晶体表面荷电的现象。形成机理：由于晶体受热膨胀而引起正负离子相对位移产生偶极子，引起了晶体形成机理：由于晶体受热膨胀而引起正负离子相对位移产生偶极子，引起了晶体介质的极化，从而导致致晶体的总电矩发生改变。介质的极化，从而导致致晶体的总电矩发生改变。(4)(4)铁电性：晶体中的电偶极子由于它们的相互作用而产生自发平行排列的现象。铁电性：晶体中的电偶极子由于它们的相互作用而产生自发平行排列的现象。形成机理：所谓自发极化，即这种极化状态并非由外电场所造成的，而是由晶体形成机理：所谓自发极化，即这种极化状态并非由外电场所造成的，而是由晶体的内部结构特点造成的，晶体中每一个晶胞里存在固有电偶极矩。的内部结构特点造成的，晶体中每一个晶胞里存在固有电偶极矩。3.3.试分析反射、折射、吸收、散射对材料透光性的影响。试分析反射、折射、吸收、散射对材料透光性的影响。答：影响材料透光性的各种因素：答：影响材料透光性的各种因素：反射：反射系数愈大，两个表面的界面反射损失就愈大，材料的透光性就愈差。反射：反射系数愈大，两个表面的界面反射损失就愈大，材料的透光性就愈差。折射：材料对周围环境的相对折射率大，反射损失也大。折射：材料对周围环境的相对折射率大，反射损失也大。吸收：吸收系数愈大，吸收损失就愈大，材料的透光性就愈差。吸收：吸收系数愈大，吸收损失就愈大，材料的透光性就愈差。散射：散射系数愈大，材料的宏观及微观缺陷、晶粒排列方向的影响、气孔引散射：散射系数愈大，材料的宏观及微观缺陷、晶粒排列方向的影响、气孔引起的散射损失就愈大，材料的透光性就愈差。起的散射损失就愈大，材料的透光性就愈差。4.4.简述材料铁磁性的形成机理，并画出其磁滞回线。简述材料铁磁性的形成机理，并画出其磁滞回线。答：答：(1)(1)铁磁性的形成机理：铁磁物质内部存在很强的“分子场”铁磁性的形成机理：铁磁物质内部存在很强的“分子场”，在“分子场”的作，在“分子场”的作用下，原子磁矩趋于同向平行排列，即自发磁化至饱和，称为自发磁化；铁磁体自发用下，原子磁矩趋于同向平行排列，即自发磁化至饱和，称为自发磁化；铁磁体自发磁化分成若干个小区域磁化分成若干个小区域(这种自发磁化至饱和的小区域称为磁畴这种自发磁化至饱和的小区域称为磁畴)，由于各个区域，由于各个区域(磁畴磁畴)的磁化方向各不相同，其磁性彼此相互抵消，所以大块铁磁体对外不显示磁性。磁性的磁化方向各不相同，其磁性彼此相互抵消，所以大块铁磁体对外不显示磁性。磁性材料的磁性是自发产生的。所谓磁化过程材料的磁性是自发产生的。所谓磁化过程(又称感磁或充磁又称感磁或充磁)只不过是把物质本身的磁只不过是把物质本身的磁性显示出来，而不是由外界向物质提供磁性的过程。实验证明，铁磁质自发磁化的根性显示出来，而不是由外界向物质提供磁性的过程。实验证明，铁磁质自发磁化的根源是原子源是原子(正离子正离子)磁矩，而且在原子磁矩中起主要作用的是电子自旋磁矩。与原子顺磁矩，而且在原子磁矩中起主要作用的是电子自旋磁矩。与原子顺磁性一样，在原子的电子壳层中存在没有被电子填满的状态是产生铁磁性的必要条件。磁性一样，在原子的电子壳层中存在没有被电子填满的状态是产生铁磁性的必要条件。(2)(2)铁磁体的磁滞回线：铁磁体的磁滞回线：B Bs s：饱和磁化强度；：饱和磁化强度；H Hc c：矫顽力；：矫顽力；B Br r：剩余磁化强度。：剩余磁化强度。5.5.画出低碳钢的应力画出低碳钢的应力-应变曲线，标出其力学特征，并说明各种力学特征的含义？应变曲线，标出其力学特征，并说明各种力学特征的含义？答：低碳钢的应力答：低碳钢的应力-应变曲线见下图，力学特征有：应变曲线见下图，力学特征有：比例极限比例极限p p：保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力，保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力，即在拉伸应力即在拉伸应力-应变曲线上开始偏离直线时的应力值。应变曲线上开始偏离直线时的应力值。弹性极限弹性极限e e：材料由弹性变形过渡到弹材料由弹性变形过渡到弹-塑性变形时的应力。塑性变形时的应力。应力超过弹性极限应力超过弹性极限以后，材料便开始产生塑性变形。以后，材料便开始产生塑性变形。屈服强度屈服强度s s：材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应：材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。力。抗拉强度抗拉强度b b：材料由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是：材料由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是材料在静拉伸条件下的最大承载能力。材料在静拉伸条件下的最大承载能力。断裂强度断裂强度k k(拉伸条件拉伸条件)：材料在静拉伸条件下发生断裂时的应力。：材料在静拉伸条件下发生断裂时的应力。6.6.磨损失效类型有哪些？腐蚀失效类型有哪些？磨损失效类型有哪些？腐蚀失效类型有哪些？答：答：(1)(1)磨损失效：导致机件尺寸变化和质量损失的表面损伤。磨损失效：导致机件尺寸变化和质量损失的表面损伤。(2)(2)磨损失效类型：粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损。磨损失效类型：粘着磨损、磨粒磨损、腐蚀磨损、疲劳磨损。(3)(3)腐蚀失效：材料表面和周围介质发生化学反应或电化学反应所引起的表面损腐蚀失效：材料表面和周围介质发生化学反应或电化学反应所引起的表面损伤。伤。(4)(4)腐蚀失效类型：高温氧化腐蚀、电化学腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳。腐蚀失效类型：高温氧化腐蚀、电化学腐蚀、应力腐蚀、腐蚀疲劳。作业作业 5 51.1.画出铁碳相图，并简述铁碳相图中的特征点、特征线的意义。画出铁碳相图，并简述铁碳相图中的特征点、特征线的意义。答：答：(1)(1)铁碳相图如图所示。铁碳相图如图所示。(2)(2)铁碳相图中的特征点铁碳相图中的特征点(3)(3)铁碳相图中的特征线铁碳相图中的特征线ECFECF 水平线：共晶反应线，水平线：共晶反应线，11481148。PSKPSK 线线(A(A1 1线线)：共析反应线，：共析反应线，727727。GSGS 线线(A(A3 3线线)：冷却时自：冷却时自 A A 中开始析出中开始析出 F F 的临界温度线，的临界温度线，912912-727-727。ESES 线线(A(Acmcm线线)：碳在：碳在A A 中的固溶线，将在中的固溶线，将在A A 中析出中析出 FeFe3 3C C，11481148-727-727。亦称从。亦称从A A 中开始析出中开始析出 FeFe3 3C C的临界温度线。的临界温度线。2.2.画出铝合金相图，并说明变形铝合金与铸造铝合金的区别。画出铝合金相图，并说明变形铝合金与铸造铝合金的区别。答：答：(1)(1)铝合金相图如下。铝合金相图如下。(2)(2)变形铝合金与铸造铝合金的区别变形铝合金与铸造铝合金的区别组成与结构：变形铝合金为铝合金相图组成与结构：变形铝合金为铝合金相图 D D 点已左成分的合金，含有大量塑性很点已左成分的合金，含有大量塑性很好的固溶体。铸造铝合金为铝合金相图好的固溶体。铸造铝合金为铝合金相图 D D 点已右成分的合金，含有塑性较差的共晶点已右成分的合金，含有塑性较差的共晶组织。组织。性能与使用效能：变形铝合金具有良好的塑性和压力加工性能，可采用锻造、性能与使用效能：变形铝合金具有良好的塑性和压力加工性能，可采用锻造、轧制、挤压等压力加工方法制成板材、带材、棒材、管材、线材等各种型材。铸造铝轧制、挤压等压力加工方法制成板材、带材、棒材、管材、线材等各种型材。铸造铝合金具有良好的铸造性能，可直接浇铸成铝合金铸件。合金具有良好的铸造性能，可直接浇铸成铝合金铸件。合金类型：变形铝合金可进一步分为可热处理和不可热处理强化两类，包括防合金类型：变形铝合金可进一步分为可热处理和不可热处理强化两类，包括防锈铝合金、锈铝合金、硬铝合金、硬铝合金、超硬铝合金、超硬铝合金、锻造铝合金。锻造铝合金。铸造铝合金包括铸造铝合金包括 Al-SiAl-Si 系、系、Al-CuAl-Cu 系、系、Al-MgAl-Mg 系、系、Al-ZnAl-Zn 系等。系等。3.3.解释黄铜、青铜、白铜的区别。解释黄铜、青铜、白铜的区别。答：答：(1)(1)黄铜：以锌为主要合金元素的铜合金，具有美观的黄色。黄铜：以锌为主要合金元素的铜合金，具有美观的黄色。(2)(2)青铜：含铝、硅、铅、铍、锰等的铜基合金，分为压力加工青铜和铸造青铜。青铜：含铝、硅、铅、铍、锰等的铜基合金，分为压力加工青铜和铸造青铜。(3)(3)白铜：以镍为主要添加元素的铜基合金。白铜：以镍为主要添加元素的铜基合金。作业作业 6 61.1.普通陶瓷的生产工艺流程及其特点？普通陶瓷的生产工艺流程及其特点？答：答：(1)(1)普通陶瓷的生产工艺过程：原料制备普通陶瓷的生产工艺过程：原料制备(配料配料)(泥料混练泥料混练)成型干燥施成型干燥施釉烧成釉烧成(成品加工成品加工)等工序。等工序。(2)(2)普通陶瓷的生产工艺流程特点：普通陶瓷的生产工艺流程特点：原料制备：可塑性原料：高岭土、伊利石、蒙脱石等粘土矿物；弱塑性原料：叶原料制备：可塑性原料：高岭土、伊利石、蒙脱石等粘土矿物；弱塑性原料：叶腊石和滑石；非塑性原料：石英砂、粘土烧熟料、长石。腊石和滑石；非塑性原料：石英砂、粘土烧熟料、长石。成型：主要有可塑成型、注浆成型、压制成型等成型：主要有可塑成型、注浆成型、压制成型等 3 3 种方法。种方法。干燥：干燥过程分为升速干燥阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段、干燥：干燥过程分为升速干燥阶段、等速干燥阶段、降速干燥阶段、平衡干燥阶平衡干燥阶段等四个阶段。干燥方法主要有热气干燥、电热干燥、高频干燥、微波干燥、近红外段等四个阶段。干燥方法主要有热气干燥、电热干燥、高频干燥、微波干燥、近红外与远红外干燥。与远红外干燥。烧结：烧结：烧结是陶瓷制备中重要的一环，烧结是陶瓷制备中重要的一环，伴随烧结发生的主要变化是颗粒间接触界伴随烧结发生的主要变化是颗粒间接触界面扩大并逐渐形成晶界；气孔从连通逐渐变成孤立状态并缩小，最后大部分甚至全部面扩大并逐渐形成晶界；气孔从连通逐渐变成孤立状态并缩小，最后大部分甚至全部从坯体中排除，使成型体的致密度和强度增加，成为具有一定性能和几何外形的整体。从坯体中排除，使成型体的致密度和强度增加，成为具有一定性能和几何外形的整体。烧结过程分为初期、中期和后期三个时期，五个阶段。烧结方法主要是常压烧结。烧结过程分为初期、中期和后期三个时期，五个阶段。烧结方法主要是常压烧结。施釉：施釉：釉是附着在陶瓷坯体表面上的一层很薄的玻璃体。釉是附着在陶瓷坯体表面上的一层很薄的玻璃体。施釉制品分一次烧成和施釉制品分一次烧成和二次烧成工艺。二次烧成工艺。2.2.传统熔体冷却法制备玻璃的工艺过程及特点？传统熔体冷却法制备玻璃的工艺过程及特点？答：答：(1)(1)传统熔体冷却法制备玻璃的工艺过程：原料制备配料熔融成型退火传统熔体冷却法制备玻璃的工艺过程：原料制备配料熔融成型退火成品加工。成品加工。(2)(2)传统熔体冷却法制备玻璃的工艺特点：传统熔体冷却法制备玻璃的工艺特点：原料制备：硅砂：原料制备：硅砂：28.9%(28.9%(质量分数质量分数)；砂岩：；砂岩：34.00%34.00%；白云石：；白云石：14.10%14.10%；纯碱：；纯碱：16.14%16.14%。配料：对于配合料的主要要求：组成正确和稳定；具有一定的颗粒级配；配料：对于配合料的主要要求：组成正确和稳定；具有一定的颗粒级配；具有一定的水分：具有一定的水分：3%3%7%7%；具有一定的气体率；均匀性良好。；具有一定的气体率；均匀性良好。熔融：熔融：将配合料在池窑中经过高温加热形成均匀的、将配合料在池窑中经过高温加热形成均匀的、无气泡并符合成型要求的玻无气泡并符合成型要求的玻璃液的过程。熔融是玻璃生产中很重要的环节，玻璃的许多缺陷都是在熔制过程中造璃液的过程。熔融是玻璃生产中很重要的环节，玻璃的许多缺陷都是在熔制过程中造成的，玻璃的产量、质量、合格率、生产成本、燃料消耗和池窑寿命等都与玻璃的熔成的，玻璃的产量、质量、合格率、生产成本、燃料消耗和池窑寿命等都与玻璃的熔融密切相关。玻璃熔融包括一系列物理的、化学的、物理化学的变化过程。熔融过程融密切相关。玻璃熔融包括一系列物理的、化学的、物理化学的变化过程。熔融过程分为硅酸盐形成、玻璃形成、澄清、均化和冷却等分为硅酸盐形成、玻璃形成、澄清、均化和冷却等 5 5 个阶段。个阶段。成型：成型：成型是熔融的玻璃液转变为具有固定几何形状制品的过程。成型是熔融的玻璃液转变为具有固定几何形状制品的过程。玻璃成型的方玻璃成型的方法有压制法、吹制法、拉制法、压延法、浇注法、离心法、喷吹法、漂浮法、烧结法法有压制法、吹制法、拉制法、压延法、浇注法、离心法、喷吹法、漂浮法、烧结法以及焊接法等。成型过程分为成型和定型两个阶段。成型是赋予制品以一定的几何形以及焊接法等。成型过程分为成型和定型两个阶段。成型是赋予制品以一定的几何形状；定型是把制品的形状固定下来，玻璃的定型通过温度降低进行的。状；定型是把制品的形状固定下来，玻璃的定型通过温度降低进行的。退火：退火：消除或减少玻璃中热应力至允许值的热处理过程。消除或减少玻璃中热应力至允许值的热处理过程。玻璃制品在成型后的冷玻璃制品在成型后的冷却过程中，经受激烈的、不均匀的温度变化，产生的热应力会导致大多数制品在存放、却过程中，经受激烈的、不均匀的温度变化，产生的热应力会导致大多数制品在存放、加工及使用中自行破裂，所以一般玻璃制品在成型或热处理后要经过退火以减少或消加工及使用中自行破裂，所以一般玻璃制品在成型或热处理后要经过退火以减少或消除热应力。除热应力。3.3.简述硅酸盐水泥熟料矿物的形成过程？简述硅酸盐水泥熟料矿物的形成过程？答：硅酸盐水泥熟料矿物的形成过程如表所示。答：硅酸盐水泥熟料矿物的形成过程如表所示。干燥与脱水。干燥：生料中自由水和吸附水的蒸发。脱水：生料中粘土矿物放出干燥与脱水。干燥：生料中自由水和吸附水的蒸发。脱水：生料中粘土矿物放出其结合水，形成偏高岭石。其结合水，形成偏高岭石。碳酸盐和铝硅酸盐分解。形成氧化钙、二氧化硅和氧化铝。碳酸盐和铝硅酸盐分解。形成氧化钙、二氧化硅和氧化铝。固相反应。固相反应。在生料煅烧过程中，在生料煅烧过程中，碳酸钙分解的组分与粘土分解的组分提供质点间碳酸钙分解的组分与粘土分解的组分提供质点间相互扩散，进行固相反应，随温度升高，反应生成硅酸二钙、七铝酸十二钙、铝酸三相互扩散，进行固相反应，随温度升高，反应生成硅酸二钙、七铝酸十二钙、铝酸三钙、铁铝酸二钙、铁铝酸四钙。钙、铁铝酸二钙、铁铝酸四钙。液相烧结和熟料结晶。占硅酸盐水泥熟料液相烧结和熟料结晶。占硅酸盐水泥熟料 454565%65%的的 C C3 3S S 是在熟料液相出现后形是在熟料液相出现后形成的。它由已形成的成的。它由已形成的C C2 2S S 和未结合的和未结合的 CaOCaO 在液相中扩散反应所生成。熔体含量有限，粘在液相中扩散反应所生成。熔体含量有限，粘度较大，便只能形成熟料球那样的烧结产物。其反应式：度较大，便只能形成熟料球那样的烧结产物。其反应式：液相烧结和熟料结晶是煅烧水泥的关键，必须要有足够的时间使液相烧结和熟料结晶是煅烧水泥的关键，必须要有足够的时间使 C3SC3S 生成反应进生成反应进行完全，否则，残存的游离行完全，否则，残存的游离 CaOCaO 将严重影响水泥质量。经过上述各阶段煅烧，形成硅将严重影响水泥质量。经过上述各阶段煅烧，形成硅酸盐水泥熟料，其矿物组成主要是酸盐水泥熟料，其矿物组成主要是 C C3 3S S、C C2 2S S、C C3 3A A、C C4 4AFAF，其中，其中 C C3 3S+CS+C2 2S S 占占 70%70%。熟料的强制冷却。熟料的强制冷却。其目的是回收熟料带走的热量，其目的是回收熟料带走的热量，预热二次空气，预热二次空气，提高窑的热效提高窑的热效率；迅速冷却熟料以改善熟料质量与易磨性；降低熟料温度，便于熟料的运输、储存率；迅速冷却熟料以改善熟料质量与易磨性；降低熟料温度，便于熟料的运输、储存与粉磨。物料在与粉磨。物料在125012501450145012501250烧结，紧接着将其快速冷却，可得到最好的熟料。烧结，紧接着将其快速冷却，可得到最好的熟料。作业作业 7 71.1.名词解释：单体、结构单元、重复单元、聚合度。名词解释：单体、结构单元、重复单元、聚合度。答：单体：可与同种或其他分子聚合而生成高分子物质的那些小分子原料。答：单体：可与同种或其他分子聚合而生成高分子物质的那些小分子原料。结构单元结构单元(链节链节)：组成高分子链的那些最简单的反复出现的结构式，这些结构：组成高分子链的那些最简单的反复出现的结构式，这些结构式通常与合成它们的单体相似或有关。式通常与合成它们的单体相似或有关。重复单元：高分子链中反复出现的原子集合结构重复单元：高分子链中反复出现的原子集合结构(重复出现的最小单元重复出现的最小单元)。聚合度：聚合物分子链中连续出现的重复单元聚合度：聚合物分子链中连续出现的重复单元(或称链节或称链节)的次数。用的次数。用 n n 表示。表示。2.2.什么叫加聚反应？什么叫缩聚反应？各有何特征？什么叫加聚反应？什么叫缩聚反应？各有何特征？答：加聚反应：由一种或多种单体相互加成，或由环状化合物开环相互结合成聚合答：加聚反应：由一种或多种单体相互加成，或由环状化合物开环相互结合成聚合物的反应。加聚反应的单体含有双键。物的反应。加聚反应的单体含有双键。加聚反应特征：加聚反应特征：烯类单体的加聚反应主要按链式聚合反应的机理进行，烯类单体的加聚反应主要按链式聚合反应的机理进行，链式聚合链式聚合的特征是整个聚合过程由链引发、链增长、链终止等几步基元反应组成。其体系始终的特征是整个聚合过程由链引发、链增长、链终止等几步基元反应组成。其体系始终由单体相对分子质量高的高分子和微量引发剂组成，没有相对分子质量递增的中间产由单体相对分子质量高的高分子和微量引发剂组成，没有相对分子质量递增的中间产物。随着聚合时间的延长，高分子物质的生成量逐渐增加，而单体则逐渐减少。加聚物。随着聚合时间的延长，高分子物质的生成量逐渐增加，而单体则逐渐减少。加聚物分为均聚物和共聚物。均聚物：仅由一种单体聚合