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新型工程材料复习题 1.什么是功能材料？ 人们常常将以物理、化学性能为主要技术指标应用的工程材料称为“功能材料”，因此，功能材料是指在电、磁、光、热、声、化、生物学等方面具有特殊性质，或者在其作用下表现出有特殊功能的材料。减振合金、超导材料、贮氢合金、形状记忆合金、生物医用材料 结构材料：以强度、塑性等力学性能为主要技术指标应用的工程材料。如工程结构材料、机器零件材料。 2. 简介工程材料的种类。 工程材料的种类繁多，有各种各样的分类方法，最常用的是按材料的组成与结合键特点进行分类，可分为金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料4大类。 金属材料： 以金属键为主 导电、导热、延展性好，具有金属光泽 陶瓷材料： 以共价键+离子键为主 熔点、硬度、化学稳定性高、脆性大 高分子材料： 以共价键+分子键为主 耐蚀、绝缘、减振性能好，密度小 复合材料： 两种或两种以上上述材料的组合 混合键 具有比强度、比模量高，抗疲劳、减振性能好，耐高温等特点。 3. 简介材料使用性能和工艺性能。 材料的性能分为使用性能和工艺性能两大类。材料的使用性能主要包括力学性能（机械性能）、物理性能和化学性能；材料的工艺性能主要包括铸造性能、锻造性能、切削加工性能、热处理性能、焊接性能等。材料的性能指标是设计、制造零件和工具的重要依据。对于一般的工程材料应重点了解其力学性能，其次是工艺性能。 工程材料中最常用的力学性能是强度、硬度、塑性和韧性。强度和硬度是金属材料抵抗塑性变形能力的标志。对于具有一定塑韧性的材料，硬度高，其强度也高，一些金属材料（不是所有金属材料）的硬度和强度大致成正比，如钢、铸铁和黄铜。 塑性是材料受力断裂前承受永久变形的能力，伸长率低于5%的材料为脆性材料。一般说，塑性高，韧性也高。但韧性与塑性是不同的概念，韧性是材料受力断裂前吸收能量能力的度量。在动载荷且存在缺口的情况下，用冲击试验来评价韧性，对于存在微裂纹和缺陷的材料则用断裂韧性评价。在静载荷条件下，韧性可通过应力-应变曲线下所包围的面积来确定。 4. 常用强化方法：细晶强化 固溶强化 弥散强化 加工硬化 对于多晶体金属，由于晶界和晶粒位向的影响，使位错运动阻力增大，变形更加均匀，韧脆转变温度下降。因而晶粒越细，金属的强度、硬度越高，塑性、韧性越好，即细晶强化。 合金发生塑性变形时，由于固溶体中的溶质原子使晶格发生畸变和对位错的钉扎作用而产生固溶强化。当合金中出现化合物第二相时，其对位错运动有阻碍作用，产生弥散强化或第二相强化。 由于冷塑性变形使金属的空位密度、位错密度增加，亚结构细化及几何硬化作用，因而产生加工硬化，即随冷塑性变形量增加，金属的强度、硬度提高，塑性、韧性下降。 5.常用的改变钢整体组织的热处理工艺有退火、正火、淬火、回火4种，简称“四把火”。改变钢表面组织的热处理主要有表面淬火和化学热处理两种。 6. 形状记忆合金 材料经变形后，在一定温度下恢复变形前的形状和体积的现象称形状记忆效应。具有形状记忆效应的合金即为形状记忆合金。形状记忆合金应具备的三个条件是：①马氏体相变是热弹性类型的；②马氏体相变通过切变完成；③母相和马氏体相均属有序结构。外力去除后，因应力诱发的马氏体消失而引起的形状和体积恢复的现象称超弹性。已实用化的形状记忆合金有Ti-Ni系合金和铜系合金，可用作连接件（如管接头）、热敏元件、航天器天线及机器人、医疗、机械储能等方面的材料。 7. 非晶态合金 非晶态合金是指原子呈长程无序排列的合金，又称金属玻璃。利用旋辊急冷法已能批量生产非晶合金薄带。非晶合金具有高的强韧性、耐蚀性、软磁性，低的电阻温度系数等特点，可作为铁芯材料、增强纤维材料、耐蚀材料等。 8. 纳米材料 纳米材料是指尺寸为1~100nm的粒子，由纳米粒子凝聚成的纤维、薄膜、块体及与其他纳米粒子或常规材料（薄膜、块体）组成的复合材料。当超微粒子的尺寸小到纳米数量级时，将会产生小尺寸效应、表面与界面效应及量子尺寸效应。纳米材料强度、硬度高，塑性和韧性好，还具有许多优异的物理、化学特性。纳米材料种类繁多、新材料层出不穷（如C60、纳米管、人工纳米阵列体系等）。纳米材料在陶瓷增韧、磁性液体发电、光学、生物医学、超微粒传感器、催化及材料强化等领域有着广泛的应用前景。 什么是纳米材料？纳米材料的性质、纳米材料的应用前景与潜在危害以及我们应以科学的态度对待纳米科技。 纳米材料是指在一维、二维或三维的空间中始终处于1nm－100nm范围内的晶体或非晶体材料。其性质不同于常规材料，而具有特殊性。 1，小尺寸效应 熔点：大块金、银的熔点为 1064℃和960℃；而直径为2nm的金、银的纳米颗粒熔点分别为300和100 ℃ 颜色变化，纳米金可以表现出橘黄色、紫色、