武汉理工大学 材料科学考研资料 复试题及答案.doc

1. 材料科学与工程的定义，特点，地位和作用。 材料科学与工程是一门应用基础科学，它既要探讨材料的普遍规律，又有很强的针对性。材料科学研究往往通过具体材料的研究找出带有普遍性的规律，进而促进材料的发展和推广使用。 材料科学与工程的特点：(1)材料科学是多学科交叉的新兴学科。(2)材料科学与工程技术有不可分割的关系。材料科学是研究材料的组织结构与性能的关系，从而发展新材料，并合理有效地使用材料；但是材料要能商品化，要经过一定经济合理的工艺流程才能制成，这就是材料工程。(3)材料科学与工程有很强的应用目的和明确的应用背景，这和材料物理有重要区别。 地位和作用：①在人类发展的历史长河中，材料起着举足轻重的作用，人类对材料的应用一直是社会文明进程的里程碑。②材料与能源、信息一道被公认为现代文明的三大基础支柱。材料的发展创新是先导社会的先导，现代工业和现代农业发展的基础，也是国防现代化的保证。材料科学的发展不仅是科技进步、社会发展的物质基础，同时也改变着人们在社会活动中的实践方式和思维方式。由此极大地推动了社会进步。 材料科学与工程在机电、能源、建筑、激光、红外、环境保护、通讯等各个技术领域中已获得一系列重要的具体应用。 2. 材料的定义及其分类。 (1)材料是由一种化学物质为主要成分，并添加一定的助剂作为次要成分所组成的，可以在一定温度和压力下使之熔融，并在模具中塑制成一定形状(在某些特定的场合，也包括通过溶液、乳液、溶胶——凝胶等等形成的成型)，冷却后在室温下能保持既定形状，并可在一定条件下使用的制品，其生产过程必须实现最高的生产率，最低的原材料成本和消耗，最少地产生废物和环境污染物，并且其废弃物可以回收再利用。 (2)材料的分类：①按组成、结构特点进行分类：分为金属材料，无机非金属材料、有机高分子材料和复合材料。②从其发展过程上，可分为传统材料和新型材料，其实，两者并无严格区别，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；而新型材料是建立在新思路、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。新型材料的特征是：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。 (3)各自特点：①高分子材料：是通过若干高分子链聚集以及高分子链与其他添加组分的相互作用而构成。②金属材料：有金属元素或以金属元素为主形成的，并具有一般金属特性的材料称为金属材料。③无机非金属材料：传统上主要有陶瓷、玻璃、水泥和耐火材料等四大类，其主要化学组成均为硅酸盐类物质。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。 3. 结合自己所学专业，叙述二个本专业的研究热点问题。 答：比如隐身材料的吸收一定范围电磁波的研究 (1) 高性能纳米结构材料的合成 对纳米结构的金属和合金重点放在大幅度提高材料的强度和硬度，利用纳米颗粒小尺寸效应所造成的无位错密度区域使其达到高硬度、高强度。纳米结构铜或银的块体材料的硬度比常规材料高50倍，屈服强度高12倍；对纳米陶瓷材料，着重提高断裂韧性，降低脆性，纳米结构碳化硅的断裂韧性比常规材料提高100倍，n-ZrO2+Al2O3,n-SiO2+Al2O3的复合材料,断裂韧性比常规材料提高4-5倍，原因是这类纳米陶瓷庞大体积百分数的界面提供了高扩散的通道，扩散蠕变大大改善了界面的脆性。 (2)纳米添加使传统材料改性 高居里点、低电阻的PTC陶瓷材料，添加少量纳米二氧化铣可以降低烧结温度，致密速度快，减少Pb的挥发量，大大改善了PTC陶瓷的性能；纳米材料添加到塑料中使其抗老化能力增强，寿命提高。添加到橡胶可以提高介电和耐磨特性；纳米材料添加到其它材料中都可以根据需要，选择适当的材料和添加量达到材料改性的目的，应用前景广阔。 4. 材料工业与能源、环境之间的关系。 材料是国民经济和社会发展的基础和先导，与能源、信息并列为现代高科技的三大支柱。在某种意义上，材料产业依托的就是资源；同时使用资源的每一步都要消耗能源。就材料的生产过程而言，从资源和环境的角度分析，在原料的采矿、提取、制备、生产加工、运输、使用和废弃的过程中，要消耗大量的资源和能源，并排放出大量的废气、废水和废渣，污染人类生存的环境，并带来其