材料科学概论ch2-2

《材料学概论》课程大纲《材料学概论》课程大纲2015年3月第1讲材料的支柱和先导作用1.1材料的定义和分类，选择材料的标准1.1.1 材料的定义——材料、原料、物质之间的关系1.1.2 判断物质是否为材料的依据1.1.3 材料的分类1.1.4 材料生命周期的循环1.2材料的重要性1.2.1 材料是人类社会进步的标志1.2.2 材料是当代文明的根基1.2.3 材料是各类产业的基础1.2.4 先进材料是高新技术的核心1.2.5 新材料是国家核心竞争力的体现1.2.6 材料可以“点石成金，化腐朽为神奇”1.2.7 “制造材料者制造技术”，材料可以“以不变应万变”1.2.8 复合材料和功能材料大大扩展了材料的应用领域1.3材料科学与工程四面体1.3.1 材料科学与工程的定义和学科特点1.3.2 材料科学与工程四要素1.3.3 重视材料的加工和制造1.3.4 提高材料的性能永无止境1.4材料与创新1.4.1 关注材料的最新应用——强调发展，注重创新1.4.2 “9.11事件”世贸大厦垮塌和“3.11大地震”福岛核事故都涉及材料1.4.3 新材料如何适应技术创新和产业创新第2讲材料就在元素周期表中（一）2.1元素在周期表中的位置决定于其核外电子排布2.1.1 门捷列夫元素周期表——最伟大的材料事件2.1.2 元素周期表中120种元素综合分析2.1.3 原子的核外电子排布（1）——量子数和电子轨道2.1.4 原子的核外电子排布（2）——电子排布的三个准则2.2过渡族元素、稀土元素和镧系元素2.2.1 过渡族元素——d或f亚层电子未填满的元素2.2.2 过渡族元素的一般特征2.2.3 稀土元素——4f亚层电子未填满的元素2.2.4 稀土元素的特征2.3元素周期表反映元素的规律性2.3.1 碳的sp3、sp2、sp杂化2.3.2 电子授受及元素氧化数变化2.3.3 过渡族元素和难熔金属2.3.4 原子半径、离子半径和元素的电负性2.3.5 原子的电离能和可能的价态表现第3讲材料就在元素周期表中（二）3.1材料性能与组织结构的关系3.1.1 材料性能与化学键类型的关系3.1.2 材料性能与微观结构的关系3.1.3 铁的晶体结构3.1.4 材料性能与组织的关系3.2从轨道能级到能带——绝缘体、导体和半导体3.2.1 固体能带的形状3.2.2 金属的能带结构与导电性3.2.3 绝缘体、导体和半导体的能带图3.2.4 半导体的能带结构与导电性3.2.5 化合物半导体和荧光体材料第4讲金属及合金材料（一）4.1高炉炼铁和转炉炼钢4.1.1 钢材的传统生产流程4.1.2 高炉炼铁中的化学反应4.1.3 高炉的构造4.1.4 高炉炼铁运行过程4.1.5 炼钢的目的4.1.6 氧气转炉炼钢的原料4.1.7 氧气转炉炼钢的主要化学反应4.1.8 沸腾钢和镇静钢4.2金属材料的组织结构4.2.1 晶态和非晶态,单晶体和多晶体4.2.2 固溶体和金属间化合物4.2.3 相、相图、组织和结构4.2.4 利用Fe-C相图分析钢的平衡组织4.2.5 凝固中的形核与长大4.3铸锭及其组织4.3.1 铸锭典型的三区组织4.3.2 枝晶的形成和铸锭组织的控制4.3.3 定向凝固和连铸连轧4.3.4 单晶制造第5讲金属及合金材料（二）5.1金属材料的加工5.1.1 金属的热变形5.1.2 金属的冷变形5.1.3 由铜锭到铜箔的压延加工5.2钢的强化机制5.2.1 碳钢中的各种组织5.2.2 钢的强化机制5.2.3 合金钢及合金元素的作用5.2.4 铁的磁性5.2.5 表面处理（1）——表面淬火及渗碳淬火5.2.6 表面处理（2）——表面渗碳、氮化及喷丸处理5.2.7 合金钢（1）——强韧钢、可焊高强度钢和工具钢5.2.8 合金钢（2）——高速钢、不锈钢、弹簧钢和轴承钢5.3钢材的热处理5.3.1 热处理的目的和热处理温度的确定5.3.2 钢的退火（annealing）5.3.3 钢的正火（normalizing）5.3.4 钢的淬火（quenching）(1)——加热和急冷的选择5.3.5 钢的淬火（quenching）(2)——增加淬透性和防止淬火开裂5.3.6 钢的回火（tempering）第6讲粉体及纳米材料6.1粉体材料的性能6.1.1 粉体及其特殊性能（1）——小粒径和高比表面积6.1.2 粉体及其特殊性能（2）——易流动性和高分散性6.1.3 粉体及其特殊性能（3）——低熔点和高化学活性6.2粉体的加工与处理6.2.1 破碎和粉碎6.2.2 分级和集尘6.2.3 混料及造粒6.2.4 输送及供给6.2.5 非机械式粉体制作方式6.3粉体的应用6.3.1 日常生活中的粉体6.3.2 工业应用的粉体材料6.3.3 粉体精细化技术——粒度精细化及粒子形状的改善6.4纳米材料6.4.1 纳米材料与纳米技术的概念6.4.2 包罗万象的纳米领域6.4.3 “纳米”就在我们身旁6.4.4 纳米材料制备和纳米加工6.4.5 纳米技术与纳米材料的发展前景第7讲陶瓷及陶瓷材料7.1陶瓷材料的定义和分类7.1.1 陶瓷发展史——人类文明进步的标志7.1.2 陶瓷及陶瓷材料（1）——按致密度和原料分类7.1.3 陶瓷及陶瓷材料（2）——按性能和用途分类7.1.4 陶瓷及陶瓷材料（3）——结构陶瓷和功能陶瓷7.2坯体成型7.2.1 普通黏土陶瓷的主要原料7.2.2 陶瓷成型工艺（1）——旋转制坯成型和注浆成型7.2.3 陶瓷成型工艺（2）——干压成型、热压成型和等静压成型7.2.4 陶瓷成型工艺（3）——挤压成型、注射成型和流延成型7.3陶瓷烧结7.3.1 普通陶瓷的烧结过程7.3.2 陶瓷的烧成和烧结工艺7.4陶瓷材料的结构7.4.1 普通陶瓷的组织和结构7.4.2 精细陶瓷的组成、组织结构和性能7.5结构陶瓷7.5.1 结构陶瓷及应用（1）——Al2O3和ZrO27.5.2 结构陶瓷及应用（2）——TiO2、BeO和AlN7.5.3 结构陶瓷及应用（3）——SiC和Si3N47.5.4 低温共烧陶瓷（LTCC）基板7.6功能陶瓷7.6.1 功能陶瓷及应用实例（1）——陶瓷电子元器件7.6.2 功能陶瓷及应用实例（2）——生物陶瓷和换能器件7.6.3 功能陶瓷及应用实例（3）——微波器件、传感器和超声波马达第8讲玻璃材料及玻璃的应用8.1玻璃的发展简史8.1.1 玻璃的发现至少有5000年8.1.2 古代玻璃与现代玻璃的组成惊人地相似8.2玻璃的定义和特征8.2.1 玻璃的传统定义和现代定义8.2.2 现代生活中不可缺少的玻璃8.3玻璃的加工8.3.1 玻璃熔融和成形加工8.3.2 非传统方法制造玻璃8.4建筑及高铁用玻璃8.4.1 免擦洗玻璃8.4.2 保证冬暖夏凉的中空玻璃8.4.3 夏天冷室用节能玻璃8.4.4 防盗玻璃8.4.5 子弹难以穿透的防弹玻璃8.4.6 防止火势蔓延的防火玻璃8.4.7 电致变色（加电压时着色）玻璃8.4.8 防水雾（防朦胧）镜子的秘密8.4.9 高铁车厢用窗玻璃8.4.10 汽车前窗用钢化玻璃8.4.11 下雨天不用雨刷的疏水性玻璃8.4.12 防紫外线玻璃8.4.13 隐蔽玻璃8.4.14 反光玻璃微珠8.4.15 天线玻璃8.4.16 汽车用防水雾玻璃8.5高技术玻璃8.5.1 生物医学用玻璃材料8.5.2 特殊性能玻璃材料8.5.3 图像显示、光通信用玻璃材料8.5.4 高新技术前沿用玻璃材料第9讲高分子及聚合物材料（一）9.1何谓高分子和聚合物9.1.1 树脂、高分子聚合物、塑料等术语的内涵及相互关系9.1.2 乙烯分子中的共价键9.1.3 高分子的特征9.1.4 乙烯在引发剂H2O2的作用下发生聚合反应9.1.5 常见聚合物的结构和用途（1）——按结构和反应分类9.1.6 常见聚合物的结构和用途（2）——按性能和用途分类9.2聚合物的合成9.2.1 加聚反应和聚合物实例（1）——均加聚9.2.1 加聚反应和聚合物实例（2）——共加聚9.2.1 缩聚反应和聚合物实例——共缩聚9.3从结构层次看聚合物9.3.1 聚丙烯中的不对称碳原子引起的立体异构9.3.2 高分子链的结构层次9.3.3 高分子链间的相互作用9.3.4 高分子的聚集态结构第10讲高分子及聚合物材料（二）10.1高分子材料性能与加工10.1.1 天然橡胶和合成橡胶10.1.2 热固性塑料10.1.3 聚合物的结构模型及力学特性10.1.4 聚合物的形变机理及变形特性10.1.5 聚合物的成形加工及设备（1）——压缩模塑和传递模塑10.1.6 聚合物的成形加工及设备（2）——挤出成形和射出成形10.1.7 聚合物的成形加工及设备（3）——塑料薄膜和纤维丝制造10.2人造纤维10.2.1 干法纺丝10.2.2 湿法纺丝和熔体纺丝10.3胶粘剂和涂料10.3.1 胶粘剂的构成和粘接原理10.3.2 胶粘剂的制造和用途10.3.3 涂料的分类及构成10.3.4 涂料中各种成分的选择10.3.5 涂料的成膜和固化第11讲复合材料和生物材料11.1复合材料的定义和分类11.1.1 复合材料的定义和分类11.1.2 复合材料的界面11.1.3 复合材料的特长及优势11.2增强材料和基体材料11.2.1 复合材料中增强材料与基体材料的匹配11.2.2 增强纤维的制造11.2.3 碳纤维及C/C复合材料11.2.4 增强纤维的编织和铺展11.2.5 复合材料的成形制造11.3复合材料的应用11.3.1 复合材料在航空航天领域的应用11.4天然复合材料11.4.1 天然复合材料——木材的断面组织11.4.1 天然复合材料——木材的微观结构11.5生物材料11.5.1 生物材料的定义和范畴11.5.2 骨骼、筋和韧带组织11.5.3 骨骼固定和关节修复11.5.4 各种植入人体的材料11.5.5 植入人体材料的损伤及防止第12讲磁性及磁性材料12.1磁性的来源12.1.1 磁性起源于电流12.1.2 磁矩、导磁率和磁化率12.1.3 过渡金属元素3d壳层的电子结构与其磁性的关系12.2磁性材料的分类12.2.1 高导磁率材料、高矫顽力材料及半硬质磁性材料12.2.2 亚铁磁性和软磁铁氧体磁性材料12.2.3 铁氧体永磁体的制作12.2.4 从铁系合金到铁氧体材料12.3磁畴和磁滞回线12.3.1 磁畴及磁畴的运动12.3.2 决定铁磁畴结构的能量类型12.3.3 滞回线及其决定因素12.4软磁材料与硬磁材料12.4.1 非晶态高导磁率材料12.4.2 永磁材料及其进展12.4.3 钕铁硼稀土永磁材料及其制备工艺12.4.4 钕铁硼永磁材料性能的提高和改进12.4.5 粘结磁体12.4.6 永磁材料的应用和退磁曲线第13讲薄膜技术及薄膜制备技术13.1薄膜的定义和薄膜形成的必要条件13.1.1 薄膜的定义和薄膜材料的特殊性能13.1.2 获得薄膜的三个必要条件13.1.3 真空获得13.1.4 薄膜是如何沉积的13.1.5 气体放电13.1.6 等离子体与薄膜沉积13.2薄膜制备——PVD法13.2.1 真空蒸镀13.2.2 离子镀和激光熔射13.2.3 溅射镀膜13.2.4 磁控溅镀靶13.2.5 溅射镀膜的应用13.3薄膜制备——CVD法13.3.1 CVD法原理及设备13.3.2 各类CVD的应用13.4薄膜的加工13.4.1 薄膜的图形化——湿法刻蚀和干法刻蚀13.4.2 反应离子刻蚀（RIE）和反应离子束刻蚀（RIBE）13.4.3 平坦化技术和大马士革工艺13.5薄膜材料的应用13.5.1 超硬涂层13.5.2 金刚石及类金刚石涂层13.5.3 镀Cu膜用于集成电路芯片制作。

材料科学概论所谓材料，是指经过某种加工，具有一定结构、组分和性能，并可应用于一定用途的物质,通俗的讲就是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。

材料是人类生活和生产的物质基础，是人类认识自然和改造自然的工具，是人类进步程度的主要标志。

可以这样说，自从人类一出现就开始了使用材料。

材料的历史与人类史一样久远。

从人类的出现到二十一世纪的今天，人类的文明程度不断提高，材料及材料科学也在不断发展。

在人类文明的进程中，材料大致经历了‘‘ 1．使用纯天然材料的初级阶段 2．人类单纯利用火制造材料的阶段 3．利用物理与化学原理合成材料的阶段 4．材料的复合化阶段5．材料的智能化阶段这五个阶段。

当前，高技术新材料的发展日新月异，材料科学的内涵也将日益丰富。

我们每一天都与材料打交道，它如空气般萦绕在我们身边的每一个角落、每一分每一秒。

从清晨睁开眼睛时投射入眼底的那束光开始算起，牙刷、毛巾、牙膏……无不是材料这一庞大而复杂家庭的一份子。

材料是人类赖以生存和发展的物质基础，20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。

80年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。

这主要是因为材料与国民经济建设和人民生活密切相关。

材料除了具有重要性和普遍性以外，还具有多样性。

从物理化学属性来分，可分为金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料和不同类型材料所组成的复合材料。

从用途来分，又分为电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。

更常见的两种分类方法则是结构材料与功能材料；传统材料与新型材料。

金属材料金属材料，特别是钢、铜、铝等，仍是21世纪的主要结构材料和电能传输材料。

金属材料已有成熟的生产工艺，相当多的配套设施和工业规模生产，价格低廉、性能可靠，已成为涉及面广、市场需求大的基础材料。

金属材料虽然今后会部分被高分子材料、陶瓷材料及复合材料所代替，由于它有比高分子材料高得多的弹性模量，比陶瓷高得多的韧性和良好的导电性能，在相当长的时期内改变不了它在材料中的主导地位，即使在高技术产业中也不例外.金属材料的发展趋势是：随着航天航空和其它尖端技术的飞跃的发展，在改善和提升传统材料品质的同时，金属功能材料、非平衡态金属，特别是高比强、高模量、耐高温、抗氧化，抗腐蚀、耐磨损合金和金属基复合材料会有快速的发展，如金属超导材料、钛及其合金、铝基增强复合材料，金属间化合物、形状记忆合金和纳米晶块体材料等。

一、填空题：1.原子间的键合可分为化学键和物理键两大类。

其中化学键包括离子键、金属键和共价键。

2.铁碳合金可按含碳量来分类，含碳量低于2.11%的为碳钢（含碳量低于0.0218&的为工业纯铁），含碳量大于2.11%的为铸铁。

3.以锌为唯一的或主要的合金元素的铜合金称为黄铜。

4.传统上，陶瓷的概念是指所有以黏土为主要原料与其他天然矿物质原料经过粉碎加工、成型、煅烧等过程而制成的各种制品。

5.按照陶瓷坯体结构不同和坯体致密度不同，把陶瓷制品分为两大类陶器和瓷器。

6.陶瓷的微观结构是指晶体结构类型、对称性、晶格常数、原子排列情况及晶格缺陷等，分析京都可达数挨。

7.陶瓷的显微结构是指在光学显微镜（如金相显微镜、体式显微镜等）或是电子显微镜（SEM/TEM）下观察到的陶瓷内部的组织结构，也就是陶瓷的各种组成（晶相、玻璃相、气相）的形状、大小、种类、数量、分布及晶界状态、宽度等，观察范围为微米数量级。

8.高聚物的静态粘弹性行为表现有蠕变、应力松弛。

9.聚合物在溶液中通常呈无规线团构象，在晶体中呈锯齿形或螺旋形。

10.制作碳纤维的五个阶段分别是拉丝、牵伸、稳定、碳化和石墨化。

11.复合材料通常有三种分类法，分别是增强材料、基体材料、纤维材料。

12.所谓纳米材料，从狭义上说，是有关原子团簇、纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜、纳米碳管和纳米固体材料的总称。

从广义上说，纳米材料是指晶粒或晶界等显微构造等达到纳米尺寸（<100nm）的材料。

13.信息材料是指与信息技术相关，用于信息收集、储存、处理、传输和显示的各类功能材料。

二、名称解释：1.加工硬化：金属随变形程度的增大，强度和硬度上升而塑性和韧性下降的现象。

2.热处理：p673.白口铸铁：p814.玻璃相：p1275.晶体相：p1266.气相：p1287.结构陶瓷：p117 8.功能陶瓷：p118 9.球晶：p164 10.取向：高分子链在特定的情况下，沿特定方向的择优平行排列，聚合物呈各向异性特征。

《高分子材料概论》第1章绪论1.2.1 塑料塑料是在玻璃态下使用的、具有可塑性的高分子材料。

它是以树脂为主要组分，加入各种添加剂，能在一定温度和压力下加工成形的各种材料的总称。

塑料的组成：1）树脂: 塑料的主要组分。

2）填充剂（填料）: 提高塑料的力学、电学性能或降低成本等。

3）增塑剂: 提高塑料的可塑性和柔软性4）稳定剂: 提高塑料对热、光、氧等的稳定性，延长使用寿命。

5）增色剂: 赋予塑料制品各种色彩。

6）润滑剂: 提高塑料在加工成形过程中的流动性和脱模能力，同时可使制品光亮美观。

7）固化剂: 与树脂发生交联反应，使受热可塑的线型结构变成热稳定好的体型结构。

8）其他: 还有发泡剂、催化剂、阻燃剂等。

塑料的分类(注意分类举例)1）按塑料热性质分类：热塑性塑料：受热时软化或熔融、冷却后硬化，韧性好，可反复成型加工。

聚乙烯、聚氯乙烯热固性塑料：在加热、加压并经过一定时间后即固化为不溶、不熔的坚硬制品，立体网状结构，不可再生。

具有更好耐热性和抗蠕变能力。

酚醛树脂、环氧树脂2）按塑料的功能和用途分类：通用塑料：产量大、用途广、价格低的塑料，但性能一般，主要用于非结构材料。

聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯工程塑料：具有较高力学性能，能替代金属制造机械零件和工程构件的塑料。

具有较宽的温度适用范围，能在苛刻条件下长时间使用。

通用工程塑料:长期在100~150℃范围内应用的塑料聚酰胺、聚苯醚、聚甲醛、聚碳酸酯特种工程塑料:在150 ℃以上长期使用的塑料。

聚砜、聚四氟乙烯、聚酰亚胺、聚芳酯功能塑料：导电塑料、导磁塑料、感光塑料等1.2.2 橡胶橡胶是以高分子化合物为基础的、具有良好高弹性的材料。

线形柔性高分子聚合物，以生胶为原料，加入适量配合剂而形成。

橡胶的结构特征：（1）分子链具有足够的柔性；（2）玻璃化温度比室温低得多：（3）在使用条件下不结晶或结晶较小，理想情况是在拉伸时可结晶，除去外力后结晶又消失，网状结构橡胶的组成：橡胶是以生胶为主要成分，添加各种配合剂和增强材料制成的。

材料科学概论复习指导一．课程主要内容：材料科学概论主要包括金属材料、有机高分子材料、无机非金属材料、复合材料和新材料等内容，主要介绍了材料科学的常用术语、基础理论、各类材料的性能和应用以及材料科学与工程的四要素之间的相互关系等。

了解材料的分类、各种材料的性能及材料科学的研究方法与新材料的研究情况，掌握材料科学的研究内容、四要素的含义以及其他材料科学的基础理论，建立微观结构与宏观性能的联系，能从常见材料的内部结构、性能和应用方面做简单的分析。

二.主要知识点第一章绪论材料科学、材料工程、材料科学与工程的定义、材料的定义与分类重点及难点：理解材料科学、材料工程、材料科学与工程的定义，材料的定义与分类。

第二章材料学纲要掌握四要素及晶体非晶体含义定义，了解点阵、空间点阵、晶胞、七大晶系的构成、多晶材料的固溶体、化合物及其组成，点、线、面缺陷概念，位错的概念；了解各种检测手段，掌握结构失效的四周形式及定义重点及难点：材料学的概念及材料学的四要素第三章金属材料掌握固态金属材料的分类、纯铁物理性质，了解Fe-C相图，掌握共晶、共析、包晶转变及碳在铁中的三种固溶体，了解碳钢的分类、钢的加热、冷却时的组织转变，掌握钢常规热处理的四种方式及其定义，了解合金钢的定义、分类及合金元素在钢中的作用，了解铸铁的石墨化过程、铸铁的组织分类及性能特点，了解铝镁钛铜及其合金的特性、分类，了解轴承合金的特点重点及难点：掌握Fe-C相图、几种热处理方式及主要合金元素的作用、有色金属固溶强化的特点、铸铁的球化处理第四章无机非金属材料掌握无机非金属材料的构成及特点，掌握陶瓷材料的相组成和晶体缺陷及特点，掌握普通陶瓷结构陶瓷的分类、特点及相关生产工艺，了解功能陶瓷各类材料的特点及应用，掌握气硬性无机胶凝材料的定义，了解气硬性胶凝材料石灰石膏的生成及特点，了解水泥玻璃的构成、特性及生成方法重点及难点：掌握无机非金属材料结构，不同陶瓷材料的生产工艺及其主要组成第五章高分子材料掌握高分子材料的基本概念如链结构、聚合度、立体规整性、不同分子量的表述方法、缩聚、结构单元、共聚物、高分子合金等，掌握高分子的结构构成要素，了解高分子的发展历史，高分子合成的主要反应，高分子的结构及其对性能的影响，掌握链式聚合、自由基聚合等反应的特征、阴阳离子聚合反应的特点，了解聚烯烃、ABS、PA等典型的高分子品种重点及难点：掌握高分子材料的结构、不同几种主要的合成工艺及影响因素特点第六章复合材料掌握复合材料的分类、性能特点及发展趋势，掌握复合材料的复合原理、增强及增韧机理，掌握不同种类复合材料的界面作用机理，熟悉不同种类复合材料的构成特点及用途重点及难点：掌握复合材料的复合原理第七章新材料了解纳米材料、生物材料和超导材料等新材料的结构、制备方法、性能与应用。

材料科學概論(一)第一章作業名詞解釋(1)PTFE 聚四氟乙烯、鐵氟龍化學式是一種使用了氟取代聚乙烯中所有氫原子的人工合成高分子材料。

聚四氟乙烯廣泛應用於各種需要抗酸鹼和有機溶劑的場合，並被用來製作不粘鍋以及乾式變壓器。

聚四氟乙烯很軟，因此經常用於塗層。

(2)PVC 聚氯乙烯、化學式-(CH2CHCl)-n是一種使用一個氯原子取代聚乙烯中的一個氫原子的高分子材料。

由於其防火耐熱作用，聚氯乙烯被廣泛用於各行各業各式各樣產品。

(3)PS 聚苯乙烯、化學式是一種無色透明的熱塑性塑料。

具有高於攝氏100度的玻璃轉化溫度聚苯乙烯的化學穩定性比較差，溫度超過75到95°C會釋放出苯乙烯。

易被強酸強鹼腐蝕(如未經稀釋的橙汁），但可以被多種有機溶劑溶解，如丙酮、乙酸乙酯。

不抗油脂，受到紫外光照射後易變色。

聚苯乙烯質地硬而脆，無色透明，可以和多種染料混合產生不同的顏色。

發泡聚苯乙烯（俗稱保麗龍）也被用於建築材料，具吸音、隔音、隔熱等效果。

(4)PE 聚乙烯、化學式- (CH2-CH2) n -是日常生活中最常用的高分子材料之一，大量用於製造塑料袋聚乙烯抗多種有機溶劑，抗多種酸鹼腐蝕，但是不抗氧化性酸，例如硝酸。

在氧化性環境中聚乙烯會被氧化。

(5)GFRP 玻璃纖維增強塑膠（Glassfiber Reinforced Plastic,俗稱玻璃鋼）,是一種有機非金屬跟無機非金屬複合的塑膠基複合材料,包含機體和增強體兩部分。

GFRP具有良好的電絕緣性能和粘結性能,較高的機械強度和耐熱性,可塑性極強,成型收縮率小,體積較輕,施工方便。

(6)CFRP 碳纖維增強複合材料CFRP被廣泛運用於工程中，如橋樑加固、維修。

工程中結構因時間積累，產生結構破壞。

採用碳纖維結構加固、維修的方法是現代工程技術常用的方法。

CFRP還被廣泛應用在軍事，航空，體育用品，賽車等領域。

(7)PC 聚碳酸酯化學式是一種無色透明的無定性熱塑性材料，耐酸、耐油。

材料学科概论试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学主要研究的是什么？A. 材料的加工工艺B. 材料的微观结构C. 材料的性能D. 材料的组成答案：C2. 下列哪项不是金属材料的特性？A. 导电性B. 导热性C. 可塑性D. 绝缘性答案：D3. 陶瓷材料通常具有哪些特性？A. 高强度B. 高韧性C. 高硬度D. 低密度答案：C4. 聚合物材料的玻璃化温度是指什么？A. 聚合物的熔点B. 聚合物的脆性温度C. 聚合物从玻璃态到高弹态的转变温度D. 聚合物的软化温度答案：C5. 纳米材料的尺寸通常在什么范围内？A. 1-100纳米B. 1-100微米C. 1-100毫米D. 1-100厘米答案：A二、填空题（每题2分，共20分）1. 材料科学中的“四要素”是指______、______、______和______。

答案：组成、结构、加工、性能2. 金属材料的强度和硬度通常随着______的增加而增加。

答案：晶粒尺寸的减小3. 陶瓷材料的断裂韧性通常比金属材料______。

答案：低4. 聚合物材料的分子链结构可以分为______和______。

答案：线型、支链型5. 纳米材料的表面效应是指随着材料尺寸的减小，其______所占比例增大。

答案：表面积三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述材料的疲劳破坏机制。

答案：材料的疲劳破坏机制是指在循环应力作用下，材料内部缺陷逐渐扩展，最终导致材料断裂的过程。

2. 描述金属材料的塑性变形机制。

答案：金属材料的塑性变形机制通常涉及位错的滑移和攀移，以及晶粒的旋转和变形。

3. 聚合物材料的老化过程是如何发生的？答案：聚合物材料的老化过程通常涉及分子链断裂、交联以及氧化等化学反应，导致材料性能下降。

四、计算题（每题10分，共30分）1. 已知某金属的屈服强度为200 MPa，弹性模量为200 GPa，请计算该金属的弹性应变。

答案：弹性应变 = 屈服强度 / 弹性模量 = 200 MPa / 200 GPa =0.0012. 如果一个聚合物材料的玻璃化温度为100°C，其使用温度为50°C，请计算其相对温度。

材料科学导论课后习题答案第一章材料科学概论1.氧化铝既牢固又坚硬且耐磨，但为什么不能用来制造榔头？答：氧化铝脆性较高，且抗震性不佳。

2.将下列材料按金属、陶瓷、聚合物和复合材料进行分类：黄铜、环氧树脂、混泥土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅锡焊料、橡胶、纸杯答：金属：黄铜、镁合金、铅锡焊料；陶瓷：碳化硅；聚合物：环氧树脂、沥青、橡胶、纸杯；复合材料：混泥土、玻璃钢3.下列用品选材时，哪些性能特别重要？答：汽车曲柄：强度，耐冲击韧度，耐磨性，抗疲劳强度；电灯泡灯丝：熔点高，耐高温，电阻大；剪刀：硬度和高耐磨性，足够的强度和冲击韧性；汽车挡风玻璃：透光性，硬度；电视机荧光屏：光学特性，足够的发光亮度。

第二章材料结构的基础知识1.下列电子排列方式中，哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金属？(1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2(2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6(3) 1s2 2s2 2p5(4) 1s2 2s2 2p6 3s2(5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2(6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1答：惰性元素：(2)；卤族元素：(3)；碱族：(6)；碱土族：(4)；过渡金属：(1),(5)2.稀土族元素电子排列的特点是什么？为什么它们处于周期表的同一空格内？答：稀土族元素的电子在填满6s态后，先依次填入远离外壳层的4f、5d层，在此过程中，由于电子层最外层和次外层的电子分布没有变化，这些元素具有几乎相同的化学性质，故处于周期表的同一空格内。

3.描述氢键的本质，什么情况下容易形成氢键？答：氢键本质上与范德华键一样，是靠分子间的偶极吸引力结合在一起。

它是氢原子同时与两个电负性很强、原子半径较小的原子（或原子团）之间的结合所形成的物理键。

当氢原子与一个电负性很强的原子（或原子团）X结合成分子时，氢原子的一个电子转移至该原子壳层上；分子的氢变成一个裸露的质子，对另外一个电负性较大的原子Y表现出较强的吸引力，与Y之间形成氢键。