材料与社会发展期末复习题Word格式文档下载.docx
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耐腐蚀，耐磨损，抗氧化等，以及宽广的导电性，隔热性，透光性；
良好的铁电性，铁磁性，压电性。
④复合材料：
是由有机高分子、无机非金属或金属与几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型多相固体材料，它既能保留原组分材料的主要特色，又通过复合效应获得原组分所不具有的性能。
比重小，比模量和比强度大；
具有优良的化学稳定性，自润滑；
耐热，耐疲劳，耐蠕变，电绝缘性好等特点。
②从其发展过程上，可分为传统材料和新型材料，它们是互相依存，互相促进，互相转化，互相替代的关系。
传统材料的特征为：
需求量大，生产规模大，但环境污染严重；
新型材料特征：
建立在新思路、新概念、新工艺、新检测技术的基础上，以材料的优异性能、高品质、高稳定性参与竞争，属高薪技术的一部分；
投资强度较高，更新换代快，风险性大，知识和技术密集程度高，一旦成功，回报率也较高，且不以规模取胜。
③从其使用性能分类：
分为结构材料和功能材料。
结构材料则主要利用材料力学性能；
而功能材料主要利用材料物理和化学性能。
④按用途进行分类：
分为航空航天材料、信息材料、电子材料、能源材料、生物材料、建筑材料、包装材料、电工电器材料、机械材料、农用材料、日用品及办公用品材料。
2.请举例说明材料工程与材料科学之间的差别和联系？
请给出材料科学研究的五要素图。
（1）材料科学是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能以及它们之间的相互关系，集物理学、化学、冶金学等于一体的科学。
材料科学是一门与工程技术密不可分的应用科学。
（2）材料工程是研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。
其工程硕士学位授权单位培养从事新型材料的研究和开发、材料的制备、材料特性分析和改性、材料的有效利用等方面的高级工程技术人才。
要素：
化学成分、制备加工、组织结构和性质性能。
（成分、合成/制备、组织结构、性质和效能。
）其中，组织结构是核心要素。
同时，前面三者共同支撑“性质性能”。
这四者的关系组成一个正四面体。
3.材料在历史中发挥重要作用对你印象深刻之处，请举例说明！
材料的发展与人类进步和发展息息相关。
一万年前，人类使用石头作为日常生活工具，人类进入旧时器时代，人类战争也进入了冷兵器时代。
7000年前人类在烧制陶器的同时创造了炼铜技术，青铜制品泛地得到应用，同时又促进了人类社会发展，人类进入了青铜器时代。
（所以说材料发展推动人类社会发展）同时火药的发明又使人类战争进入了杀伤力更强的热兵器时代。
5000年前人类开始使用铁，随着炼铁技术的发展，人类又发明了炼钢技术。
十九世纪中期转炉、平炉炼钢的发展使得世界钢产量迅猛增加，大大促进了机械、铁路交通的发展。
随着二十世纪中期合金钢的大量使用，人类又进入钢铁时代，钢铁在人类活动中起着举足轻重的作用。
核材料的发现，又将人类引入了可以毁灭自己的核军备竞赛，同时核材料的和平利用，又给人类带来了光明。
二十世纪中后期以来，高分子、陶瓷材料崛起以及复合材料的发展，又给人类带来了新的材料和技术革命，楼房可以越盖越高、飞机越飞越快，同时人类进入太空的梦想成为了现实。
例子
比如电子组件的演进，从体积非常大的真空管、晶体管进步到集成电路（IC化），不仅为现代的科技另造高峰，同时也使得电器用品趋于小型化、轻巧化、功能强、易于携带等种种好处。
所以说人类的生活确实是与材料科学有关。
4.与我们生活密切相关的交通或日常用品中，哪些是以钢为主要承力材料的？
钢铁在历史中作用显著，如何在未来发挥重要作用？
建造北京奥运会主体育场“鸟巢”，就是用了大量的钢材。
建材：
卷门、轻型钢、防火门，栏杆，淋浴喷头。
运输：
汽车内、外车身板件、排气管，汽车保险杠，火车铁轨。
家电：
冰箱、洗衣机外壳、干衣机外壳。
一般：
标识牌、展示柜，冷冻商品陈列橱。
用于桥梁建筑的钢材
未来发展趋势：
为了满足不断增长的市场需求和相关产业的发展需要，当前先进钢铁材料的发展特点和趋势是：
环境友好、资源节约、性能优良、成本低廉、品种规格多样化、理论和技术研究不断深入等。
（1）高性能钢铁材料研发投入持续增加
采用新工艺、新技术和新的检测技术，经济地生产以高洁净度、高均匀度、超细组织及高精度为特点的高强度、高韧性、长寿命钢铁材料，是先进钢铁材料的主要的发展方向。
（2）钢铁材料品种规格趋向多样化
除了通用的板、管、丝、带、棒、线、型、锻、铸材等，各国均大力发展特殊异型材、预先热处理或表面处理钢材、接近使用形状和使用状态的铸锻轧精密材、近终形金属制品材（如轴承套圈、滚动体、标准模块等）。
（3）研制开发新型钢铁材料
研制开发具有高性能的新型钢铁材料，从而替代技术性能较差的老钢铁材料的过程，实际上也就是传统材料产业得以持续生存而不断发展的过程。
晶粒细化理论和形变诱导相变理论的发展导致了近年来超细晶钢的迅速发展；
另一方面也得益于新工艺技术的发展，如钢中加氮技术的发展导致了高氮不锈钢的开发，钢中加钙技术的发展导致了钙处理钢的开发，而超低碳钢生产控制技术则直接推动了IF钢、超低碳贝氏体钢的发展。
5.如何评定材料的硬和软？
控制钢的硬或软的主要因素是什么？
硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标。
硬度试验的方法较多，原理也不相同，测得的硬度值和含义也不完全一样。
最常用的是静负荷压入法硬度试验，即布氏硬度（HB）、洛氏硬度（HRA，HRB，HRC）、维氏硬度（HV），其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。
而里氏硬度（HL）、肖氏硬（HS）则属于回跳法硬度试验，其值代表金属弹性变形功的大小。
因此，硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。
控制钢的软、硬的主要因素是钢的金相组织和钢中碳含量、不同合金元素的构成与含量。
常见的金相组织有铁素体、奥氏体、马氏体等，马氏体相对而言硬一些；
含碳量相对高的比含碳量相对低的硬一些；
合金元素钨、铬等的含量高，相对材料也偏硬一些。
6.我国民间“打铁”过程一般有几步？
生铁、熟铁和钢有什么区别，如何从生铁得到钢？
如何从熟铁得到钢？
步骤：
加热、锻打、淬火。
铁分为生铁和熟铁。
区别：
熟铁、钢和生铁都是铁碳合金，以碳的含量多少来区别。
一般含碳量小于0.2%的叫熟铁或纯铁，含量在0.2-1.7%的叫钢，含量在1.7%以上的叫生铁。
熟铁软，塑性好，容易变形，强度和硬度均较低，用途不广；
生铁含碳很多，硬而脆，几乎没有塑性；
生铁得到钢：
将生铁在炼钢炉中进一步熔炼，并供给足够的氧气，通过炉内的高温氧化作用，部分碳被氧化成一氧化碳气体而逸出，其他杂质则形成氧化物进入炉渣中除去，这样可使碳的含量降低，从而得到含碳量合乎要求的产品，即为钢
熟铁得到钢：
锻打块炼铁和熟铁的过程中，不断地反复加热，铁吸收木炭中的碳份，提高了含碳量，减少夹杂物后成为钢。
7.古代铸造青铜器的主要步骤有哪几步？
何为青铜器时代和铁器时代，是如何定义的？
制模—制范—浇注—修整。
（块范法，失蜡法）
青铜时代：
青铜时代（或称青铜器时代或青铜文明）在考古学上是以使用青铜器为标志的人类文化发展的一个阶段。
铁器时代：
是继青铜时代之后的又一个时代，它以能够冶铁和制造铁器为标志。
8.铝合金可以分为哪两大类？
什么样的热处理工艺可以提高铝合金的强度？
变形铝合金和铸造铝合金，固溶处理+时效
9.目前大多数汽车轮毂采用的材料是什么？
现在大多车都采用铝合金轮毂钢制轮毂一般低配的车考虑成本才会
10.为什么要推进汽车轻量化？
如何实现？
材料如何选择？
汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。
实验证明，汽车质量降低一半，燃料消耗也会降低将近一半。
由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。
如何实现：
①汽车主流规格车型持续优化，规格主参数尺寸保留的前提下，提升整车结构强度，降低耗材用量；
②采用轻质材料。
如铝、镁、陶瓷、塑料、玻璃纤维或碳纤维复合材料等；
③采用计算机进行结构设计。
如采用有限元分析、局部加强设计等；
④采用承载式车身，减薄车身板料厚度等。
其中，当前的主要汽车轻量化措施主要是采用轻质材料。
材料选择：
铝合金铝的密度约为钢的1/3，是应用最广泛的轻量化材料。
以美国生产的汽车产品为例，1976年每车用铝合金仅39kg，1982年达到62kg，而1998年则达到了100kg。
铝基复合材料密度低、比强度和比模量高、抗热疲劳性能好，但在汽车上的应用受到价格及生产质量控制等方面的制约，还没有形成很大的规模。
镁合金镁的密度约为铝的2/3，在实际应用的金属中是最轻的。
镁合金的吸振能力强、切削性能好、金属模铸造性能好，很适合制造汽车零件。
钛合金钛的密度为4.5g/cm3,具有比强度高、高温强度高和耐腐蚀等优点。
由于钛的价格昂贵，至今只见在赛车和个别豪华车上少量应用。
（不写为好）先进高刚性钢材制造车辆，此一材质不仅比传统钢材轻量35%，在产品生命周期中的污染更降低70%，FSV计划主席JodyShaw表示：
高度运用弹性、可塑性、低生产污染以及极具竞争力的制造成本完美展现出钢材的优势。
11.高分子材料是近代科学技术发展形成的新专业，在中国仅仅只有30年左右的历史，它是材料这个传统的大学科中一片新领域，它主要包括七个方面，请列举。
塑料，橡胶，合成纤维，涂料，胶黏剂，高分子树脂复合材料，功能高分子材料
12.高分子材料在我国军工包括航天、航空、兵器、舰艇、核能等方面发挥重要的作用，请列举一件高分子材料在军工上应用实例。
树脂基复合材料具有优异的综合性能，制备工艺容易实现，原料丰富。
在航空工业中，树脂基复合材料用于制造飞机机翼、机身、鸭翼、平尾和发动机外涵道；
在航天领域，树脂基复合材料不仅是方向舵、雷达、进气道的重要材料，而且可以制造固体火箭发动机燃烧室的绝热壳体，也可用作发动机喷管的烧蚀防热材料。
新型氰酸树脂复合材料具有耐湿性强，微波介电性能佳，尺寸稳定性好等优点，广泛用于制作宇航结构件、飞机的主次承力结构件和雷达天线罩。
13.论述光电高分子的应用前景？
太阳能电池是太阳能光伏发电的基础和核心，是一种利用光生伏打效应把光能转变为电能的器件。
用适当的光照在上面之后，器件两端会产生电动势。
传统硅太阳能电池成本昂贵、工艺复杂、材料要求苛刻，而有机太阳能电池，具有潜在的低成本、轻重量和分子水平的可设计性的特点。
近年来成为国内外研究热点OLED是有机发光二极管，是指有机半导体材料和发光材料在电场驱动下，通过载流子注入和复合导致发光的现象。
作为平板显示器件，OLED与使用最普遍的LCD相比，拥有面板薄、对比度高、响应速度快、功耗低、视角宽、重量轻等。
未来光电转换高分子材料的研究还应致力于在应用的进一步成熟，解决目前此种材料在应用中的软肋。
14.智能材料的三要素是什么？
人工合成自愈合材料的作用机制可以是哪些？
A.智能材料必须具备感知、驱动和控制这三个基本要素
B.智能材料（Intelligentmaterial），是一种能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。
智能材料是继天然材料、合成高分子材料、人工设计材料之后的第四代材料.
C.智能材料有七大功能，即传感功能、反馈功能、信息识别与积累功能、响应功能、自诊断能力、自修复能力和自适应能力。
D.自愈合聚合物材料本身就具有恢复材料的载荷传递能力，这种恢复可以是自主地发生，也可以是被一个具体的刺激物所激发的，
愈合作用机制：
1.分子互扩散导致的自愈合2.由光引发的自愈合3.通过形成可逆键的自愈合4.活性聚合导致的自愈合5纳米粒子自愈合.6.金属基自愈复合材料7.混合磨损自愈材料
15.什么是生物医用材料？
什么材料可作为生物医用材料？
什么是组织工程技术？
A.生物医学材料指的是一类具有特殊性能、特种功能，用于人工器官、外科修复、理疗康复、诊断、治疗疾患，而对人体组织不会产生不良影响的材料。
B.现在各种合成材料和天然高分子材料、金属和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各种复合材料，其制成产品已经被广泛地应用于临床和科研。
C.组织工程技术定义：
应用生命科学与工程学的原理与技术，在正确认识哺乳动物的正常及病理两种状态下的组织结构与功能关系的基础上，研究、开发用于修复、维护、促进人体各种组织或器官损伤后的功能和形态的生物替代物的一门新兴学科。
D.组织工程研究主要包括四个方面：
种子细胞、生物材料、构建组织和器官的方法和技术以以及组织工程的临床应用。
目前临床上常用的组织修复途径大致有3种：
即自体组织移植、异体组织移植或应用人工代用品。
16.举例论述功能晶体材料在社会发展中起什么作用
1.光学晶体：
主要用于光学仪器的透过窗口、棱镜、透镜、滤光和偏元件及相位补偿镜等
2.非线性光学晶体：
其重要应用之一是激光频率转换晶体，用于红宝石激光器、可调谐激光器、半导体激光器。
3.如用于导弹红外制导头的多元红外探测器器件材料碲镉汞、红外探测蓝宝石窗口，精确制导的激光晶体材料红宝石和铷钇铝石榴石、红外接收系统中的关键材料碲镉汞、电子吊舱中的砷化镓材料和空一空导弹整流罩材料多晶硫化锌等。
17.举例论述不同功能晶体材料的功能之间的相互关系和相互转化。
功能晶体材料,有天然晶体和人工晶体之分。
晶体有许多宝贵的性质,如金刚石的超硬度、方解石的双折射,许多还能实现光、电、声、热、磁、力等不同能量形式的交互作用和转换。
按化学分类可分为无机晶体和有机晶体;
按状态分类可分为单晶、多晶、晶体薄膜和晶体纤维;
作为功能材料,最常用的是按物理性质分类,如光学晶体、激光晶体（可将外界提供的能量通过光学谐振腔转化为在空间和时间上相干的具有高度平行性和单色性激光的晶体材料。
是晶体激光器的工作物质。
）、非线性晶体（非线性光学晶体由于具有波长变换，增大振幅，开关。
记忆等许多元件功能，正作为光计算的基本元件而引人注目。
）、压电晶体（在机械力作用下，产生形变，使带电质点发生相对位移，从而在晶体表面出现正、负束缚电荷，这样的晶体称为压电晶体。
压电晶体极轴两端产生电势差的性质称为压电性。
）、电光晶体（具有电光效应的晶体材料。
在外电场作用下，晶体的折射率发生变化的现象称为电光效应。
）、磁光晶体、闪烁晶体（在X射线和射射线等高能粒子的撞击下，能将高能粒子的动能转变为光能而发出闪光的晶体。
）等。
18.例举五种以上太阳电池的名称。
阐述太阳电池的工作原理。
硅太阳能电池、多元化合物薄膜太阳能电池、聚合物多层修饰电极型太阳能电池、纳米晶体太阳能电池、有机太阳能电池，
太阳光照在半导体p-n结上，形成新的空穴-电子对，在p-n结内建电场的作用下，光生空穴流向p区，光生电子流向n区，接通电路后就产生电流。
这就是光电效应太阳能电池的工作原理。
19.什么是信息、信息技术及信息材料？
信息材料有哪些类型？
信息：
是人类的一切生存活动和自然存在所传达出来的信号和消息。
它一般泛指我们所说的消息、情报、指令、数据及信号等周围环境的知识
信息技术：
是指信息的获取、处理、传输、存储和显示的技术，即人们对信息的获取、处理和应用的能力。
信息材料：
指用于信息的获取、存储、处理、传输和显示的微电子材料和光电子材料。
20.结合具体事例，说明材料对信息技术、能源技术发展的推动作用。
对信息技术推动：
光电子技术，与之直接相关的材料便是光电子材料。
砷化镓由于比硅具有更优异的性能和受激发光的特点，对发展高密度、高速度芯片很有利。
近年来发现的多孔硅、纳米碳化硅等发光半导体材料，目前都在探索之中，一旦有所突破将引起计算机的一场革命。
对能源技术的推动：
1883年第一块太阳电池由CharlesFritts制备成功。
Charles用硒半导体上覆上一层极薄的金层形成半导体金属结，器件只有1%的效率。
到了20世纪50年代，随着半导体物性的逐渐了解，以及加工技术的进步，1954年当美国的贝尔实验室在用半导体做实验发现在硅中掺入一定量的杂质后对光更加敏感这一现象后，第一个太阳能电池在1954年诞生在贝尔实验室。
太阳电池技术的时代终于到来。
自20世纪60年代起，美国发射的人造卫星就已经利用太阳能电池作为能量的来源。
21.光盘存储原理是什么？
一次性写入光盘和可擦重写光盘所用的记录介质层材料有哪些？
只读型光盘存储原理：
CD-ROM光盘的信息数据是预刻在光盘母盘上的（形成凹坑），然后制成金属压膜，再把凹坑复制于聚碳酸酯（PC）的光盘基片上。
靠记录凹坑与周围的反射率不同作为读出信号。
磁光型（MO）光盘存储原理：
靠光热效应使记录下的磁畴方向产生可逆变化，
不同方向的磁畴使探测光的偏振面产生旋转（即克尔角），并以此作为读出信号。
全光（相变）型光盘存储原理：
靠光热效应在晶态与非晶态之间产生可逆相变，记录下晶态与非晶态不同的反射率，作为探测信号。
记录介质层
一次性写入
烧蚀型以聚甲苯丙烯酸甲酯（PMMA）为衬底
起泡型常用CD-R记录介质为花箐或酞箐
熔线型硅薄膜
相变型硫属化合物或金属合金
合金化型Pt-Si，Rh-Si或Au-Si制成双层结构
可擦重写入
GeTe-Sb2Te4合金TbFeCo合金
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