材料與社會(huì)發(fā)展期末復(fù)習(xí)題修改版

1、“材料與社會(huì)發(fā)展”課程復(fù)習(xí)題（修改版）1. 什么是材料？簡(jiǎn)述材料分類(lèi)以及各類(lèi)材料的基本特性。答：材料的定義及其分類(lèi)(1)定義：材料是指能為人類(lèi)經(jīng)濟(jì)性地，用于制造有用器件的物質(zhì)。(2)材料的分類(lèi)：按組成、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)進(jìn)行分類(lèi)：分為金屬材料，無(wú)機(jī)非金屬材料、有機(jī)高分子材料和復(fù)合材料。各自特征：高分子材料：是通過(guò)若干高分子鏈聚集以及高分子鏈與其他添加組分的相互作用而構(gòu)成。分子量大，質(zhì)輕；優(yōu)良的加工性能，導(dǎo)熱系數(shù)小，化學(xué)穩(wěn)定性好，電絕緣性好；功能的可塑性好，出色的裝飾性，但易老化；可以延壓成膜、紡制成絲，可制成各種形狀的構(gòu)件，可產(chǎn)生巨大的粘接力及巨大彈性等。金屬材料：有金屬元素或以金屬元素為主形成的，并具

2、有一般金屬特性的材料稱(chēng)為金屬材料。一般具有金屬光澤，具有良好的導(dǎo)電性，導(dǎo)熱性，延展性及塑性；具有良好的強(qiáng)度和韌性，熔點(diǎn)較高。無(wú)機(jī)非金屬材料：傳統(tǒng)上主要有陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等四大類(lèi)，其主要化學(xué)組成均為硅酸鹽類(lèi)物質(zhì)。具有高熔點(diǎn)，高強(qiáng)度，高硬度；耐腐蝕，耐磨損，抗氧化等，以及寬廣的導(dǎo)電性，隔熱性，透光性；良好的鐵電性，鐵磁性，壓電性。復(fù)合材料：是由有機(jī)高分子、無(wú)機(jī)非金屬或金屬與幾類(lèi)不同材料通過(guò)復(fù)合工藝組合而成的新型多相固體材料，它既能保留原組分材料的主要特色，又通過(guò)復(fù)合效應(yīng)獲得原組分所不具有的性能。比重小，比模量和比強(qiáng)度大；具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，自潤(rùn)滑；耐熱，耐疲勞，耐蠕變，電絕緣性好等特點(diǎn)

3、。從其發(fā)展過(guò)程上，可分為傳統(tǒng)材料和新型材料，它們是互相依存，互相促進(jìn)，互相轉(zhuǎn)化，互相替代的關(guān)系。傳統(tǒng)材料的特征為：需求量大，生產(chǎn)規(guī)模大，但環(huán)境污染嚴(yán)重；新型材料特征：建立在新思路、新概念、新工藝、新檢測(cè)技術(shù)的基礎(chǔ)上，以材料的優(yōu)異性能、高品質(zhì)、高穩(wěn)定性參與競(jìng)爭(zhēng)，屬高薪技術(shù)的一部分；投資強(qiáng)度較高，更新?lián)Q代快，風(fēng)險(xiǎn)性大，知識(shí)和技術(shù)密集程度高，一旦成功，回報(bào)率也較高，且不以規(guī)模取勝。從其使用性能分類(lèi)：分為結(jié)構(gòu)材料和功能材料。結(jié)構(gòu)材料則主要利用材料力學(xué)性能；而功能材料主要利用材料物理和化學(xué)性能。按用途進(jìn)行分類(lèi)：分為航空航天材料、信息材料、電子材料、能源材料、生物材料、建筑材料、包裝材料、電工電器材料、機(jī)

4、械材料、農(nóng)用材料、日用品及辦公用品材料。2. 請(qǐng)舉例說(shuō)明材料工程與材料科學(xué)之間的差別和聯(lián)系？請(qǐng)給出材料科學(xué)研究的五要素圖。答：（1）材料科學(xué)是研究材料的組織結(jié)構(gòu)、性質(zhì)、生產(chǎn)流程和使用效能以及它們之間的相互關(guān)系，集物理學(xué)、化學(xué)、冶金學(xué)等于一體的科學(xué)。材料科學(xué)是一門(mén)與工程技術(shù)密不可分的應(yīng)用科學(xué)。（2）材料工程是研究、開(kāi)發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用金屬材料、無(wú)機(jī)非金屬材料、高分子材料和復(fù)合材料的工程領(lǐng)域。其工程碩士學(xué)位授權(quán)單位培養(yǎng)從事新型材料的研究和開(kāi)發(fā)、材料的制備、材料特性分析和改性、材料的有效利用等方面的高級(jí)工程技術(shù)人才。要素：化學(xué)成分、制備加工、組織結(jié)構(gòu)和性質(zhì)性能。(成分、合成/制備、組織結(jié)構(gòu)、性質(zhì)和效能。

5、)其中，組織結(jié)構(gòu)是核心要素。同時(shí)，前面三者共同支撐“性質(zhì)性能”。這四者的關(guān)系組成一個(gè)正四面體。3.材料在歷史中發(fā)揮重要作用對(duì)你印象深刻之處，請(qǐng)舉例說(shuō)明！答：材料的發(fā)展與人類(lèi)進(jìn)步和發(fā)展息息相關(guān)。一萬(wàn)年前，人類(lèi)使用石頭作為日常生活工具，人類(lèi)進(jìn)入舊時(shí)器時(shí)代，人類(lèi)戰(zhàn)爭(zhēng)也進(jìn)入了冷兵器時(shí)代。7000年前人類(lèi)在燒制陶器的同時(shí)創(chuàng)造了煉銅技術(shù)，青銅制品泛地得到應(yīng)用，同時(shí)又促進(jìn)了人類(lèi)社會(huì)發(fā)展，人類(lèi)進(jìn)入了青銅器時(shí)代。同時(shí)火藥的發(fā)明又使人類(lèi)戰(zhàn)爭(zhēng)進(jìn)入了殺傷力更強(qiáng)的熱兵器時(shí)代。5000年前人類(lèi)開(kāi)始使用鐵，隨著煉鐵技術(shù)的發(fā)展，人類(lèi)又發(fā)明了煉鋼技術(shù)。十九世紀(jì)中期轉(zhuǎn)爐、平爐煉鋼的發(fā)展使得世界鋼產(chǎn)量迅猛增加，大大促進(jìn)了機(jī)械、鐵路

6、交通的發(fā)展。隨著二十世紀(jì)中期合金鋼的大量使用，人類(lèi)又進(jìn)入鋼鐵時(shí)代，鋼鐵在人類(lèi)活動(dòng)中起著舉足輕重的作用。核材料的發(fā)現(xiàn)，又將人類(lèi)引入了可以毀滅自己的核軍備競(jìng)賽，同時(shí)核材料的和平利用，又給人類(lèi)帶來(lái)了光明。二十世紀(jì)中后期以來(lái)，高分子、陶瓷材料崛起以及復(fù)合材料的發(fā)展，又給人類(lèi)帶來(lái)了新的材料和技術(shù)革命，樓房可以越蓋越高、飛機(jī)越飛越快，同時(shí)人類(lèi)進(jìn)入太空的夢(mèng)想成為了現(xiàn)實(shí)。 3. .比如電子組件的演進(jìn)，從體積非常大的真空管、晶體管進(jìn)步到集成電路（IC化），不僅為現(xiàn)代的科技另造高峰，同時(shí)也使得電器用品趨于小型化、輕巧化、功能強(qiáng)、易于攜帶等種種好處。所以說(shuō)人類(lèi)的生活確實(shí)是與材料科學(xué)有關(guān)。1982年日本首次研制出了陶

7、瓷發(fā)動(dòng)機(jī)小汽車(chē)，引起了世界性轟。因?yàn)樗?出現(xiàn)將使發(fā)動(dòng)機(jī)重量減輕，提高燃燒度和節(jié)約燃料的愿望成為現(xiàn)實(shí)。1988年前 蘇聯(lián)一架以液氫為燃料的中型運(yùn)輸機(jī)首次試飛成功，象征人類(lèi)在航空領(lǐng)域中啟 用了無(wú)污染的新能源-液氫。液氫的沸點(diǎn)為253，攜儲(chǔ)液氫需要高效率的絕熱材料。液氫發(fā)動(dòng)機(jī)的使用，則意味著低溫極限技術(shù)已達(dá)到實(shí)用化程度。1989年3 月，日本的一艘6500號(hào)潛水調(diào)查船下潛到6500米的深海區(qū)，打破了美國(guó)、前蘇聯(lián)和德國(guó)的下潛紀(jì)錄。這艘潛水艇耐水艙用的正是一種高強(qiáng)度鈦合金，觀察窗使用的是一種新型的有機(jī)玻璃。有了深海探測(cè)技術(shù)，人們才可實(shí)現(xiàn)對(duì)人類(lèi)資源開(kāi)發(fā)有不可估量的意義深海資源的開(kāi)發(fā)。美國(guó)在1989年12

8、月入侵巴拿馬，1991年1月人侵海灣以及此刻正在空襲南聯(lián)盟的戰(zhàn)爭(zhēng)中，使用的F- ll7隱身戰(zhàn)斗機(jī)世人皆知。這種武器之所以能隱身，就是使用了一種吸波材料和吸波涂層。4. 與我們生活密切相關(guān)的交通或日常用品中，哪些是以鋼為主要承力材料的？鋼鐵在歷史中作用顯著，如何在未來(lái)發(fā)揮重要作用？答：建造北京奧運(yùn)會(huì)主體育場(chǎng)“鳥(niǎo)巢”，就是用了大量的鋼材。建材：卷門(mén)、輕型鋼、防火門(mén)，欄桿，淋浴噴頭。運(yùn)輸：汽車(chē)內(nèi)、外車(chē)身板件、排氣管，汽車(chē)保險(xiǎn)杠，火車(chē)鐵軌。家電：冰箱、洗衣機(jī)外殼、干衣機(jī)外殼。一般：標(biāo)識(shí)牌、展示柜，冷凍商品陳列櫥。用于橋梁建筑的鋼材未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)：為了滿足不斷增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求和相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展需要，當(dāng)前先進(jìn)鋼

9、鐵材料的發(fā)展特點(diǎn)和趨勢(shì)是：環(huán)境友好、資源節(jié)約、性能優(yōu)良、成本低廉、品種規(guī)格多樣化、理論和技術(shù)研究不斷深入等。 (1)高性能鋼鐵材料研發(fā)投入持續(xù)增加采用新工藝、新技術(shù)和新的檢測(cè)技術(shù)，經(jīng)濟(jì)地生產(chǎn)以高潔凈度、高均勻度、超細(xì)組織及高精度為特點(diǎn)的高強(qiáng)度、高韌性、長(zhǎng)壽命鋼鐵材料，是先進(jìn)鋼鐵材料的主要的發(fā)展方向。世界各鋼鐵發(fā)達(dá)國(guó)家在20世紀(jì)末均開(kāi)展了超級(jí)鋼（或稱(chēng)為新一代銅鐵材料）的研究工作，使得用量最大的鋼鐵材料的強(qiáng)度性能大致提高一倍而韌塑性基本保持不變。而目前正進(jìn)行的工作則希望使其使用壽命大幅度提高。這方面目前正積極開(kāi)發(fā)的主要包括高潔凈度冶煉技術(shù)、精煉技術(shù)、夾雜物控制技術(shù)、等軸晶凝固技術(shù)、高均勻度凝固技術(shù)

10、、無(wú)缺陷連鑄坯技術(shù)、微合金化技術(shù)、高剛度軋機(jī)與高精度軋制技術(shù)、控軋控冷技術(shù)、超細(xì)晶粒組織控制技術(shù)、可控氣氛連續(xù)熱處理技術(shù)、在線組織性能預(yù)報(bào)及檢測(cè)技術(shù)等先進(jìn)鋼鐵材料生產(chǎn)技術(shù)。 (2)鋼鐵材料品種規(guī)格的多樣化 為適用現(xiàn)代鋼鐵材料產(chǎn)品對(duì)材料性能、尺寸、形狀不斷增長(zhǎng)的要求，對(duì)鋼鐵材料的品種規(guī)格提出了相當(dāng)高的要求。除了通用的板、管、絲、帶、棒、線、型、鍛、鑄材等，各國(guó)均大力發(fā)展特殊異型材、預(yù)先熱處理或表面處理鋼材、接近使用形狀和使用狀態(tài)的鑄鍛軋精密材、近終形金屬制品材（如軸承套圈、滾動(dòng)體、標(biāo)準(zhǔn)模塊等）。 (3)研制開(kāi)發(fā)新型鋼鐵材料 研制開(kāi)發(fā)具有高性能的新型鋼鐵材料，從而替代技術(shù)性能較差的老鋼鐵材料的過(guò)程

11、，實(shí)際上也就是傳統(tǒng)材料產(chǎn)業(yè)得以持續(xù)生存而不斷發(fā)展的過(guò)程。如果沒(méi)有或不可能再研制開(kāi)發(fā)出新型的材料，則該種材料將真正進(jìn)入了衰亡期。新型鋼鐵材料的不斷涌現(xiàn)一方面得益于相關(guān)基礎(chǔ)理論的發(fā)展，如微合金化理論的發(fā)展導(dǎo)致了近半個(gè)世紀(jì)數(shù)百個(gè)微合金鋼新鋼種的開(kāi)發(fā)和生產(chǎn)應(yīng)用，而晶粒細(xì)化理論和形變誘導(dǎo)相變理論的發(fā)展導(dǎo)致了近年來(lái)超細(xì)晶鋼的迅速發(fā)展；另一方面也得益于新工藝技術(shù)的發(fā)展，如鋼中加氮技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了高氮不銹鋼的開(kāi)發(fā)，鋼中加鈣技術(shù)的發(fā)展導(dǎo)致了鈣處理鋼的開(kāi)發(fā)，而超低碳鋼生產(chǎn)控制技術(shù)則直接推動(dòng)了IF鋼、超低碳貝氏體鋼的發(fā)展。目前，全世界大量生產(chǎn)應(yīng)用的鋼種大致為3000多種，其中一半以上是近20年來(lái)新研制開(kāi)發(fā)的。顯然，

12、這種新型鋼鐵材料取代傳統(tǒng)鋼鐵材料的過(guò)程還將持續(xù)地發(fā)展下去。此外，非晶微晶、單晶和低維度鋼鐵材料的研制開(kāi)發(fā)工作在近年來(lái)也廣泛受到重視. (4)強(qiáng)化鋼鐵材料基礎(chǔ)研究 高技術(shù)化的鋼鐵材料應(yīng)該是建立在堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)理論之上并在理論指導(dǎo)下研制開(kāi)發(fā)出來(lái)的，早期的經(jīng)驗(yàn)性或偶然性地研制開(kāi)發(fā)新型鋼鐵材料的局面在現(xiàn)代鋼鐵工業(yè)中已完全成為歷史，近年來(lái)大量生產(chǎn)應(yīng)用的新型鋼鐵材料無(wú)不是在堅(jiān)實(shí)的理論指導(dǎo)下研制開(kāi)發(fā)出來(lái)的。因此，為了不斷開(kāi)發(fā)新型鋼鐵材料，就必須對(duì)鋼鐵材料的基礎(chǔ)理論和技術(shù)進(jìn)行廣泛深入的研究。5. 如何評(píng)定材料的硬和軟？控制鋼的硬或軟的主要因素是什么？答：硬度是衡量材料軟硬程度的一個(gè)性能指標(biāo)。硬度試驗(yàn)的方法較多，原

13、理也不相同，測(cè)得的硬度值和含義也不完全一樣。最常用的是靜負(fù)荷壓入法硬度試驗(yàn)，即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、維氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗堅(jiān)硬物體壓入的能力。而里氏硬度（HL）、肖氏硬(HS)則屬于回跳法硬度試驗(yàn)，其值代表金屬?gòu)椥宰冃喂Φ拇笮?。因此，硬度不是一個(gè)單純的物理量，而是反映材料的彈性、塑性、強(qiáng)度和韌性等的一種綜合性能指標(biāo)?？刂其摰能洝⒂驳闹饕蛩厥卿摰慕鹣嘟M織和鋼中碳含量、不同合金元素的構(gòu)成與含量。常見(jiàn)的金相組織有鐵素體、奧氏體、馬氏體等，馬氏體相對(duì)而言硬一些；含碳量相對(duì)高的比含碳量相對(duì)低的硬一些；合金元素鎢、鉻等的含量高，相對(duì)材料也偏硬一些。6. 我

14、國(guó)民間“打鐵”過(guò)程一般有幾步？生鐵、熟鐵和鋼有什么區(qū)別，如何從生鐵得到鋼？如何從熟鐵得到鋼？答：步驟：加熱、鍛打、淬火。鐵分為生鐵和熟鐵。區(qū)別：熟鐵、鋼和生鐵都是鐵碳合金，以碳的含量多少來(lái)區(qū)別。一般含碳量小于0.2%的叫熟鐵或純鐵，含量在0.2-1.7%的叫鋼，含量在1.7%以上的叫生鐵。熟鐵軟，塑性好，容易變形，強(qiáng)度和硬度均較低，用途不廣；生鐵含碳很多，硬而脆，幾乎沒(méi)有塑性；鋼具有生鐵和熟鐵兩種優(yōu)點(diǎn)，為人類(lèi)廣泛利用。生鐵得到鋼：將生鐵在煉鋼爐中進(jìn)一步熔煉，并供給足夠的氧氣，通過(guò)爐內(nèi)的高溫氧化作用，部分碳被氧化成一氧化碳?xì)怏w而逸出，其他雜質(zhì)則形成氧化物進(jìn)入爐渣中除去，這樣可使碳的含量降低，從而

15、得到含碳量合乎要求的產(chǎn)品，即為鋼熟鐵得到鋼：鍛打塊煉鐵和熟鐵的過(guò)程中，不斷地反復(fù)加熱，鐵吸收木炭中的碳份，提高了含碳量，減少夾雜物后成為鋼。7. 古代鑄造青銅器的主要步驟有哪幾步？何為青銅器時(shí)代和鐵器時(shí)代，是如何定義的？步驟：制模制范澆注修整。（塊范法，失蠟法）青銅時(shí)代：青銅時(shí)代（或稱(chēng)青銅器時(shí)代或青銅文明）在考古學(xué)上是以使用青銅器為標(biāo)志的人類(lèi)文化發(fā)展的一個(gè)階段。鐵器時(shí)代：是繼青銅時(shí)代之后的又一個(gè)時(shí)代，它以能夠冶鐵和制造鐵器為標(biāo)志。8. 鋁合金可以分為哪兩大類(lèi)？什么樣的熱處理工藝可以提高鋁合金的強(qiáng)度？變形鋁合金和鑄造鋁合金，固溶處理+時(shí)效9. 目前大多數(shù)汽車(chē)輪轂采用的材料是什么？現(xiàn)在大多車(chē)都采用

16、鋁合金輪轂 鋼制輪轂一般低配的車(chē)考慮成本才會(huì)10. 什么叫粉末冶金？粉末冶金有什么特點(diǎn)？粉末燒結(jié)鋼有什么特點(diǎn)？粉末冶金是制取金屬粉末或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經(jīng)過(guò)成形和燒結(jié)，制造金屬材料、復(fù)合材料以及各種類(lèi)型制品的工藝技術(shù)。特點(diǎn)：粉末冶金具有獨(dú)特的化學(xué)組成和機(jī)械、物理性能，而這些性能是用傳統(tǒng)的熔鑄方法無(wú)法獲得的。運(yùn)用粉末冶金技術(shù)可以直接制成多孔、半致密或全致密材料和制品，如含油軸承、齒輪、凸輪、導(dǎo)桿、刀具等，是一種少無(wú)切削工藝。（1）粉末冶金技術(shù)可以最大限度地減少合金成分偏聚，消除粗大、不均勻的鑄造組織。在制備高性能稀土永磁材料、稀土儲(chǔ)氫材料、稀土發(fā)光材料、稀土催

17、化劑、高溫超導(dǎo)材料、新型金屬材料（如Al-Li合金、耐熱Al合金、超合金、粉末耐蝕不銹鋼、粉末高速鋼、金屬間化合物高溫結(jié)構(gòu)材料等）具有重要的作用。（2）可以制備非晶、微晶、準(zhǔn)晶、納米晶和超飽和固溶體等一系列高性能非平衡材料，這些材料具有優(yōu)異的電學(xué)、磁學(xué)、光學(xué)和力學(xué)性能。（3）可以容易地實(shí)現(xiàn)多種類(lèi)型的復(fù)合，充分發(fā)揮各組元材料各自的特性，是一種低成本生產(chǎn)高性能金屬基和陶瓷復(fù)合材料的工藝技術(shù)。（4）可以生產(chǎn)普通熔煉法無(wú)法生產(chǎn)的具有特殊結(jié)構(gòu)和性能的材料和制品，如新型多孔生物材料，多孔分離膜材料、高性能結(jié)構(gòu)陶瓷磨具和功能陶瓷材料等。（5）可以實(shí)現(xiàn)近凈形成形和自動(dòng)化批量生產(chǎn)，從而，可以有效地降低生產(chǎn)的資源

18、和能源消耗。（6）可以充分利用礦石、尾礦、煉鋼污泥、軋鋼鐵鱗、回收廢舊金屬作原料，是一種可有效進(jìn)行材料再生和綜合利用的新技術(shù)。我們常見(jiàn)的機(jī)加工刀具，五金磨具，很多就是粉末冶金技術(shù)制造的。粉末燒結(jié)鋼的特點(diǎn)：強(qiáng)度一般為0.7GPa左右，硬度和耐磨性均優(yōu)于燒結(jié)鐵。通過(guò)熱處理和表面硬化處理可以進(jìn)一步提高其力學(xué)性能。11. 請(qǐng)簡(jiǎn)要闡述熱處理過(guò)程數(shù)值模擬技術(shù)的優(yōu)勢(shì)和難點(diǎn)？難點(diǎn)：缺乏模擬所需的材料參數(shù),即可靠的材料性能和邊界條件數(shù)據(jù)。模型不是“萬(wàn)能的通用的”淬火過(guò)程的模型不能用于加熱過(guò)程。理論基礎(chǔ)、可靠數(shù)據(jù)、模擬工具和驗(yàn)證技術(shù)是材料熱過(guò)程模擬的主要障礙。如何在保證熱處理零部件的變形均一性的同時(shí)實(shí)現(xiàn)性能的設(shè)計(jì)

19、要求,是難題。12. 闡述鈦合金的性質(zhì)及特點(diǎn)（三項(xiàng)以上）？鈦合金分類(lèi)和組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)？舉例穩(wěn)定元素、穩(wěn)定元素和中性元素（一個(gè)即可）。性質(zhì)及特點(diǎn)：密度小，比強(qiáng)度高，耐高溫，耐腐蝕，生物相容。分類(lèi)和組織結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：鈦合金 它是相固溶體組成的單相合金，不論是在一般溫度下還是在較高的實(shí)際應(yīng)用溫度下，均是相，組織穩(wěn)定，耐磨性高于純鈦，抗氧化能力強(qiáng)。在500600的溫度下，仍保持其強(qiáng)度和抗蠕變性能，但不能進(jìn)行熱處理強(qiáng)化，室溫強(qiáng)度不高。鈦合金 它是相固溶體組成的單相合金， 未熱處理即具有較高的強(qiáng)度，淬火、時(shí)效后合金得到進(jìn)一步強(qiáng)化，室溫強(qiáng)度可達(dá)13721666 MPa；但熱穩(wěn)定性較差，不宜在高溫下使用。+鈦合金

20、它是雙相合金，具有良好的綜合性能，組織穩(wěn)定性好，有良好的韌性、塑性和高溫變形性能，能較好地進(jìn)行熱壓力加工，能進(jìn)行淬火、時(shí)效使合金強(qiáng)化。熱處理后的強(qiáng)度約比退火狀態(tài)提高50%100%；高溫強(qiáng)度高，可在400500的溫度下長(zhǎng)期工作，其熱穩(wěn)定性次于鈦合金。舉例： 穩(wěn)定元素：鋁 穩(wěn)定元素：鉬、釩 中性元素：錫、鋯13. 為什么要推進(jìn)汽車(chē)輕量化？如何實(shí)現(xiàn)？材料如何選擇？汽車(chē)的輕量化，就是在保證汽車(chē)的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車(chē)的整備質(zhì)量，從而提高汽車(chē)的動(dòng)力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實(shí)驗(yàn)證明，汽車(chē)質(zhì)量降低一半，燃料消耗也會(huì)降低將近一半。由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車(chē)的輕量化已經(jīng)成為世界汽車(chē)發(fā)展

21、的潮流。汽車(chē)主流規(guī)格車(chē)型持續(xù)優(yōu)化，規(guī)格主參數(shù)尺寸保留的前提下，提升整車(chē)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，降低耗材用量；采用輕質(zhì)材料。如鋁、鎂、陶瓷、塑料、玻璃纖維或碳纖維復(fù)合材料等；采用計(jì)算機(jī)進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。如采用有限元分析、局部加強(qiáng)設(shè)計(jì)等；采用承載式車(chē)身，減薄車(chē)身板料厚度等。其中，當(dāng)前的主要汽車(chē)輕量化措施主要是采用輕質(zhì)材料。鋁合金鋁的密度約為鋼的1/3，是應(yīng)用最廣泛的輕量化材料。以美國(guó)生產(chǎn)的汽車(chē)產(chǎn)品為例，1976年每車(chē)用鋁合金僅39kg，1982年達(dá)到62kg，而1998年則達(dá)到了100kg。鋁基復(fù)合材料鋁基復(fù)合材料密度低、比強(qiáng)度和比模量高、抗熱疲勞性能好，但在汽車(chē)上的應(yīng)用受到價(jià)格及生產(chǎn)質(zhì)量控制等方面的制約，還沒(méi)有形

22、成很大的規(guī)模。鎂合金鎂的密度約為鋁的2/3，在實(shí)際應(yīng)用的金屬中是最輕的。鎂合金的吸振能力強(qiáng)、切削性能好、金屬模鑄造性能好，很適合制造汽車(chē)零件。鈦合金鈦的密度為4.5g/cm3,具有比強(qiáng)度高、高溫強(qiáng)度高和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。由于鈦的價(jià)格昂貴，至今只見(jiàn)在賽車(chē)和個(gè)別豪華車(chē)上少量應(yīng)用。鋼材先進(jìn)高剛性鋼材（Advanced High-Strength Steel，AHSS）制造車(chē)輛，此一材質(zhì)不僅比傳統(tǒng)鋼材輕量35%，在產(chǎn)品生命周期中的污染更降低70%，F(xiàn)SV計(jì)劃主席Jody Shaw表示：高度運(yùn)用彈性、可塑性、低生產(chǎn)污染以及極具競(jìng)爭(zhēng)力的制造成本完美展現(xiàn)出鋼材的優(yōu)勢(shì)。14. 高分子材料是近代科學(xué)技術(shù)發(fā)展形成的新

23、專(zhuān)業(yè)，在中國(guó)僅僅只有30年左右的歷史，它是材料這個(gè)傳統(tǒng)的大學(xué)科中一片新領(lǐng)域，它主要包括七個(gè)方面，請(qǐng)列舉。答：塑料，橡膠，合成纖維，涂料，膠黏劑，高分子樹(shù)脂復(fù)合材料，功能高分子材料15. 高分子材料在我國(guó)軍工包括航天、航空、兵器、艦艇、核能等方面發(fā)揮重要的作用，請(qǐng)列舉一件高分子材料在軍工上應(yīng)用實(shí)例。樹(shù)脂基復(fù)合材料具有優(yōu)異的綜合性能，制備工藝容易實(shí)現(xiàn)，原料豐富。在航空工業(yè)中，樹(shù)脂基復(fù)合材料用于制造飛機(jī)機(jī)翼、機(jī)身、鴨翼、平尾和發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道；在航天領(lǐng)域，樹(shù)脂基復(fù)合材料不僅是方向舵、雷達(dá)、進(jìn)氣道的重要材料，而且可以制造固體火箭發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室的絕熱殼體，也可用作發(fā)動(dòng)機(jī)噴管的燒蝕防熱材料。新型氰酸樹(shù)脂復(fù)合材料

24、具有耐濕性強(qiáng)，微波介電性能佳，尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，廣泛用于制作宇航結(jié)構(gòu)件、飛機(jī)的主次承力結(jié)構(gòu)件和雷達(dá)天線罩。環(huán)氧樹(shù)脂屬上海樹(shù)脂所的AG80了，應(yīng)用很廣。648，氰酸酯等也比較多聚酰亞胺纖維的主要應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)榄h(huán)保行業(yè)的工業(yè)高溫除塵過(guò)濾材料、航空航天行業(yè)的輕質(zhì)電纜護(hù)套及耐高溫特種編織電纜、其他領(lǐng)域的過(guò)濾、隔火氈、防火阻燃服裝及先進(jìn)復(fù)合材料的增強(qiáng)劑等?；鸺鈿け韺硬捎玫母叻肿硬牧?短期耐 6 000甚至 10 000以上高溫), 在軍艦生產(chǎn)上使用的玻璃鋼,人造衛(wèi)星和宇宙飛船上使用的高分子燒蝕材料,飛機(jī)制造中代替金屬使用的高分子材料,密封膩?zhàn)拥鹊?都是各種新型的高分子材料.16. 論述光電高分子的應(yīng)用前

25、景？太陽(yáng)能電池是太陽(yáng)能光伏發(fā)電的基礎(chǔ)和核心，是一種利用光生伏打效應(yīng)把光能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔艿钠骷?。用適當(dāng)?shù)墓庹赵谏厦嬷?，器件兩端?huì)產(chǎn)生電動(dòng)勢(shì)。 傳統(tǒng)硅太陽(yáng)能電池成本昂貴、工藝復(fù)雜、材料要求苛刻，而有機(jī)太陽(yáng)能電池，具有潛在的低成本、輕重量和分子水平的可設(shè)計(jì)性的特點(diǎn)。 聚合物太陽(yáng)能電池一般由共軛聚合物給體和富勒烯衍生物受體的共混膜夾在ITO透明正極和金屬負(fù)極之間所組成，具有結(jié)構(gòu)和制備過(guò)程簡(jiǎn)單、成本低、重量輕、可制備成柔性的器件等突出優(yōu)點(diǎn)。近年來(lái)成為國(guó)內(nèi)外研究熱點(diǎn)。 OLED是有機(jī)發(fā)光二極管，是指有機(jī)半導(dǎo)體材料和發(fā)光材料在電場(chǎng)驅(qū)動(dòng)下，通過(guò)載流子注入和復(fù)合導(dǎo)致發(fā)光的現(xiàn)象。 其原理是用ITO透明電極和金屬電極

26、分別作為器件的陽(yáng)極和陰極，在一定電壓驅(qū)動(dòng)下，電子和空穴分別從陰極和陽(yáng)極注入到電子和空穴傳輸層，電子和空穴分別經(jīng)過(guò)電子和空穴傳輸層遷移到發(fā)光層，并在發(fā)光層中相遇，形成激子并使發(fā)光分子激發(fā)，后者經(jīng)過(guò)輻射弛豫而發(fā)出可見(jiàn)光。 作為平板顯示器件，OLED與使用最普遍的LCD相比，擁有面板薄、對(duì)比度高、響應(yīng)速度快、功耗低、視角寬、重量輕等，尤其值得一提的優(yōu)勢(shì)更在于OLED屏可以彎曲、折疊、甚至可以像一張紙一樣掛在墻上，放在口袋里，以至鑲嵌在衣服里，不用時(shí)是衣服的一部分，需要時(shí)則可顯示必要的信息。 未來(lái)光電轉(zhuǎn)換高分子材料的研究還應(yīng)致力于在應(yīng)用的進(jìn)一步成熟，解決目前此種材料在應(yīng)用中的軟肋。17. 智能材料的三

27、要素是什么？人工合成自愈合材料的作用機(jī)制可以是哪些？答：A.智能材料必須具備感知、驅(qū)動(dòng)和控制這三個(gè)基本要素B.智能材料（Intelligent material），是一種能感知外部刺激，能夠判斷并適當(dāng)處理且本身可執(zhí)行的新型功能材料。智能材料是繼天然材料、合成高分子材料、人工設(shè)計(jì)材料之后的第四代材料. C. 智能材料有七大功能，即傳感功能、反饋功能、信息識(shí)別與積累功能、響應(yīng)功能、自診斷能力、自修復(fù)能力和自適應(yīng)能力。D.自愈合聚合物材料本身就具有恢復(fù)材料的載荷傳遞能力，這種恢復(fù)可以是自主地發(fā)生，也可以是被一個(gè)具體的 刺 激 物 所 激 發(fā) 的，1.分子互擴(kuò)散導(dǎo)致的自愈合2. 由光引發(fā)的自愈合3.通

28、過(guò)形成可逆鍵的自愈合4.活性聚合導(dǎo)致的自愈合5納米粒子自愈合.6. 金屬基自愈復(fù)合材料7. 混合磨損自愈材料18. 什么是生物醫(yī)用材料？什么材料可作為生物醫(yī)用材料？什么是組織工程技術(shù)？答：A.生物醫(yī)學(xué)材料指的是一類(lèi)具有特殊性能、特種功能，用于人工器官、外科修復(fù)、理療康復(fù)、診斷、治療疾患，而對(duì)人體組織不會(huì)產(chǎn)生不良影響的材料。B.現(xiàn)在各種合成材料和天然高分子材料、金屬和合金材料、陶瓷和碳素材料以及各種復(fù)合材料，其制成產(chǎn)品已經(jīng)被廣泛地應(yīng)用于臨床和科研。C. 組織工程技術(shù)定義：應(yīng)用生命科學(xué)與工程學(xué)的原理與技術(shù)，在正確認(rèn)識(shí)哺乳動(dòng)物的正常及病理兩種狀態(tài)下的組織結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系的基礎(chǔ)上，研究、開(kāi)發(fā)用于修復(fù)、維

29、護(hù)、促進(jìn)人體各種組織或器官損傷后的功能和形態(tài)的生物替代物的一門(mén)新興學(xué)科。D.組織工程研究主要包括四個(gè)方面：種子細(xì)胞、生物材料、構(gòu)建組織和器官的方法和技術(shù)以以及組織工程的臨床應(yīng)用。目前臨床上常用的組織修復(fù)途徑大致有3種：即自體組織移植、異體組織移植或應(yīng)用人工代用品。19. 舉例論述功能晶體材料在社會(huì)發(fā)展中起什么作用。答：1.光學(xué)晶體：主要用于光學(xué)儀器的透過(guò)窗口、棱鏡、透鏡、濾光和偏元件及相位補(bǔ)償鏡等2. 非線性光學(xué)晶體：其重要應(yīng)用之一是激光頻率轉(zhuǎn)換晶體，用于紅寶石激光器、可調(diào)諧激光器、半導(dǎo)體激光器。3. 如用于導(dǎo)彈紅外制導(dǎo)頭的多元紅外探測(cè)器器件材料碲鎘汞、紅外探測(cè)藍(lán)寶石窗口，精確制導(dǎo)的激光晶體材

30、料紅寶石和銣釔鋁石榴石、紅外接收系統(tǒng)中的關(guān)鍵材料碲鎘汞、電子吊艙中的砷化鎵材料和空一空導(dǎo)彈整流罩材料多晶硫化鋅等。20. 舉例論述不同功能晶體材料的功能之間的相互關(guān)系和相互轉(zhuǎn)化。功能晶體材料。有天然晶體和人工晶體之分。晶體有許多寶貴的性質(zhì),如金剛石的超硬度、方解石的雙折射,許多還能實(shí)現(xiàn)光、電、聲、熱、磁、力等不同能量形式的交互作用和轉(zhuǎn)換。按化學(xué)分類(lèi)可分為無(wú)機(jī)晶體和有機(jī)晶體; 按狀態(tài)分類(lèi)可分為單晶、多晶、晶體薄膜和晶體纖維; 作為功能材料, 最常用的是按物理性質(zhì)分類(lèi), 如光學(xué)晶體、激光晶體(可將外界提供的能量通過(guò)光學(xué)諧振腔轉(zhuǎn)化為在空間和時(shí)間上相干的具有高度平行性和單色性激光的晶體材料。是晶體激光

31、器的工作物質(zhì)。)、非線性晶體(非線性光學(xué)晶體由于具有波長(zhǎng)變換，增大振幅，開(kāi)關(guān)。記憶等許多元件功能，正作為光計(jì)算的基本元件而引人注目。)、壓電晶體(在機(jī)械力作用下，產(chǎn)生形變，使帶電質(zhì)點(diǎn)發(fā)生相對(duì)位移，從而在晶體表面出現(xiàn)正、負(fù)束縛電荷，這樣的晶體稱(chēng)為壓電晶體。壓電晶體極軸兩端產(chǎn)生電勢(shì)差的性質(zhì)稱(chēng)為壓電性。)、電光晶體(具有電光效應(yīng)的晶體材料。在外電場(chǎng)作用下，晶體的折射率發(fā)生變化的現(xiàn)象稱(chēng)為電光效應(yīng)。)、磁光晶體、閃爍晶體(在X射線和射射線等高能粒子的撞擊下，能將高能粒子的動(dòng)能轉(zhuǎn)變?yōu)楣饽芏l(fā)出閃光的晶體。)等。21. 例舉五種以上太陽(yáng)電池的名稱(chēng)。闡述太陽(yáng)電池的工作原理。硅太陽(yáng)能電池、多元化合物薄膜太陽(yáng)能電

32、池、聚合物多層修飾電極型太陽(yáng)能電池、納米晶體太陽(yáng)能電池、有機(jī)太陽(yáng)能電池，太陽(yáng)光照在半導(dǎo)體p-n結(jié)上，形成新的空穴-電子對(duì)，在p-n結(jié)內(nèi)建電場(chǎng)的作用下，光生空穴流向p區(qū)，光生電子流向n區(qū)，接通電路后就產(chǎn)生電流。這就是光電效應(yīng)太陽(yáng)能電池的工作原理。22. 什么是信息、信息技術(shù)及信息材料？信息材料有哪些類(lèi)型？信息：是人類(lèi)的一切生存活動(dòng)和自然存在所傳達(dá)出來(lái)的信號(hào)和消息。它一般泛指我們所說(shuō)的消息、情報(bào)、指令、數(shù)據(jù)及信號(hào)等周?chē)h(huán)境的知識(shí)。信息技術(shù)：是指信息的獲取、處理、傳輸、存儲(chǔ)和顯示的技術(shù)，即人們對(duì)信息的獲取、處理和應(yīng)用的能力。信息材料：指用于信息的獲取、存儲(chǔ)、處理、傳輸和顯示的微電子材料和光電子材料。23. 結(jié)合具體事例，說(shuō)