第1章 工程材料
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工程材料学知识点第一章材料是有用途的物质。
一般将人们去开掘的对象称为“原料”,将经过加工后的原料称为“材料”工程材料:主要利用其力学性能,制造结构件的一类材料。
主要有:建筑材料、结构材料力学性能:强度、塑性、硬度功能材料:主要利用其物理、化学性能制造器件的一类材料.主要有:半导体材料(Si)磁性材料压电材料光电材料金属材料:纯金属和合金金属材料有两大类:钢铁(黑色金属)非铁金属材料(有色金属)非铁金属材料:轻金属(Ni以前)重金属(Ni以后)贵金属(Ag,Au,Pt,Pd)稀有金属(Zr,Nb,Ta)放射性金属(Ra,U)高分子材料:由低分子化合物依靠分子键聚合而成的有机聚合物主要组成:C,H,O,N,S,Cl,F,Si三大类:塑料(低分子量):聚丙稀树脂(中等分子量):酚醛树脂,环氧树脂橡胶(高分子量):天然橡胶,合成橡胶陶瓷材料:由一种或多种金属或非金属的氧化物,碳化物,氮化物,硅化物及硅酸盐组成的无机非金属材料。
陶瓷:结构陶瓷Al2O3,Si3N4,SiC等功能陶瓷铁电压电材料的工艺性能:主要反映材料生产或零部件加工过程的可能性或难易程度。
材料可生产性:材料是否易获得或易制备铸造性:将材料加热得到熔体,注入较复杂的型腔后冷却凝固,获得零件的能力锻造性:材料进行压力加工(锻造、压延、轧制、拉拔、挤压等)的可能性或难易程度的度量焊接性:利用部分熔体,将两块材料连接在一起能力第二章(详见课本)密排面密排方向fcc{111}<110>bcc{110}<111>体心立方bcc面心立方fcc密堆六方cph点缺陷:在三维空间各方向上尺寸都很小,是原子尺寸大小的晶体缺陷。
类型:空位:在晶格结点位置应有原子的地方空缺,这种缺陷称为“空位”。
间隙原子:在晶格非结点位置,往往是晶格的间隙,出现了多余的原子。
它们可能是同类原子,也可能是异类原子。
异类原子:在一种类型的原子组成的晶格中,不同种类的原子占据原有的原子位置。
工程材料第一章一、名词解释晶体晶格晶胞晶面晶向晶体结构各向异性各向同性合金组元二元合金相固溶体金属化合物组织工艺性能使用性能单体二、填空题1、三种常见金属的晶体结构为体心立方晶格、面心立方晶格。
和密排六方晶格。
2、体心立方晶胞中原子个数为 2 ;面心立方晶胞中原子个数为4;密排六方晶体胞中原子个数为 6 。
3、同非金属相比,金属的主要特性是良好的导电性、导热性、塑性,不透明,有光泽,正的电阻温度系数。
4、晶体与非晶体结构上的最根本的区别是晶体内部的原子是按一定几何形状规则排列的,而非晶体则不是。
5、一般可把材料的结合键分为离子键、共价键、金属键和分子键四种。
6、一般将工程材料分为金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料等四大类。
7、高分子材料种类很多,工程上通常根据机械性能和使用状态将其分为四大类工程塑料、合成纤维、合成橡胶和胶黏剂。
8、固态物质按其原子(离子或分子)的聚集状态可分为两大类:晶体和非晶体;固态金属一般情况下均是晶体。
9、晶体中的缺陷按其几何形式的特点可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。
10、点缺陷主要有空位、间隙原子和异类原子等;面缺陷主要有晶界和亚晶界等;线缺陷又称为错位。
11、固态金属中有两类基本相:固溶体和金属化合物。
12、按溶质原子在溶剂中的溶解度,固溶体可分为有限固溶体和无限固溶体。
13、按溶质原子在溶剂中的分布是否有规律,固溶体可分为无序固溶体和有序固溶体。
14、金属化合物主要有正常价化合物、电子化合物、间隙化合物等,这类化合物性能的特点是熔点较高、硬度高、脆性大;合金中含有金属化合物时,强度、硬度和耐磨性提高,而和塑性和韧性降低。
15、金属材料的性能包含工艺性能和使用性能两方面。
16、金属材料的工艺性能主要有铸造性能、锻造性能、焊接性能、切削加工性能、等;力学性能主要有强度、塑性、硬度、韧性、疲劳强度等。
17、大分子链可呈现几种不同几何形状,主要有线型、支化型和体型等三类。
第一章1.作图表示立方晶系中的(123)、)210(、(421)晶面和[]021、]112[、[346]晶向。
2.分别计算面心立方结构与体心立方结构的{100},{110}和111晶面族的面间距,并指出面间距最大的晶面(设两种结构的点阵常数均为a).3.分别计算fcc和bcc中的{100},{110},{111}晶面族的原子面密度和<100>,<110>,<111>晶向族的原子线密度,并指出两种结构的差别.(提示:晶面原子密度为单位面积中的原子数;晶向原子密度为单位长度上的原子数)4.在10)[2晶向。
111(0面上绘出3]5.在六方晶系中画出以下常见晶向[0001],]0112[、]0111[、]0121[等。
[、]01026.若将一块铁进行加热至850度,然后快速冷却到20度的热处理,试计算处理前后空位数应增加多少倍。
(设铁中形成1mol空位所需要的能量为104600J)7.在一个简单立方二维晶体中,画出一个正刃型位错和一个负刃型位错.试求:(1)用柏氏回路求出正、负刃型位错的柏氏矢量.(2)若将正、负刃型位错反向时,说明其柏氏矢量是否也随之反向.(3)具体写出该柏氏矢量的方向和大小.(4)求出此两位错的柏氏矢量和.8.设图1-72所示立方晶体的滑移面ABCD平行于晶体的上、下底面,该滑移面上有一正方形位错环.如果位错环的各段分别与滑移面各边平行,其柏氏矢量b//AB,试解答:(1)有人认为”此位错环运动离开晶体后,滑移面上产生的滑移台阶应为4个b”,这种看法是否正确?为什么?(2)指出位错环上各段位错线的类型;并画出位错移出晶体后,晶体的外型、滑移方向及滑移量。
(设位错环线的方向为顺时针方向)9.设图1-73b所示立方晶体中的滑移面ABCD平行于晶体的上、下底面,晶体中有一位错线fed,de段在滑移面上并平行于AB,ef段垂直于滑移面,位错的柏氏矢量b与de平行而与ef垂直。