材料科學(xué)工程基礎(chǔ)總結(jié)

1、材料科學(xué)與工程的四個(gè)基本要素：答：1）、使用性能是材料在使用狀態(tài)下表現(xiàn)出的行為，

是材料研究的出發(fā)點(diǎn)和目標(biāo)，主要決定于材料的力學(xué)、物理和化學(xué)等性質(zhì)；2）、材料的

性質(zhì)是材料對(duì)熱、光、機(jī)械載荷等的反應(yīng)，主要決定于材料的組成與結(jié)構(gòu)；3）、化學(xué)成分和4）組織結(jié)構(gòu)是影響其性質(zhì)的直接因素；通過合成制備過程，可改變材料的組織結(jié)構(gòu)而影響其性質(zhì)；

2、材料科學(xué)與工程定義：答：關(guān)于材料組成、結(jié)構(gòu)、制備工藝與其性能及使用過程間相互

關(guān)系的知識(shí)開發(fā)及應(yīng)用的科學(xué)。3、按材料特性？材料分為哪幾類？答：金屬材料、無機(jī)非金屬材料、高分子材料、半導(dǎo)

體材料。4、金屬通常分哪兩大類？答：黑色金屬材料和有色金屬材料。

5、比較金屬材料、陶瓷材料、高分子材料、復(fù)合材料在結(jié)合鍵上的差別。答：簡(jiǎn)單金屬完

全為金屬鍵，過渡族金屬為金屬鍵和共價(jià)鍵的混合，但以金屬鍵為主；陶瓷材料是由一種或多種金屬同非金屬(通常為氧)相結(jié)合的化合物，其主要為離子鍵，也有一定成分的共價(jià)鍵；高分子材料，大分子內(nèi)的原子之間結(jié)合為共價(jià)鍵，而大分子與大分子之間的結(jié)合為物理鍵。復(fù)合材料是由二種或二種以上的材料組合而成的物質(zhì)，因而其結(jié)合鏈非常復(fù)雜，不能一概而論。

6、在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子結(jié)構(gòu)有什么共同特點(diǎn)？從左到右或從上

到下元素結(jié)構(gòu)有什么區(qū)別？性質(zhì)如何遞變？答：同一周期元素具有相同原子核外電子層數(shù)，從左到右，核電荷增多，原子半徑逐漸減小，電離能增加，失電子能力降低，得電

子能力增加，金屬性減弱，非金屬性增強(qiáng)；同一主族元素核外電子數(shù)相同，從上向下，電子層數(shù)增多，原子半徑增大，電離能降低，失電子能力增加，得電子能力降低，金屬性增強(qiáng)，非金屬性降低。

7、原子中一個(gè)電子的空間位置和能量可用哪四個(gè)量子數(shù)來決定？答：主量子數(shù)n、軌道角

動(dòng)量量子數(shù)li、磁量子數(shù)mi和自旋角動(dòng)量量子數(shù)Si。

8、影響配位數(shù)的因素。答：共價(jià)鍵數(shù),與結(jié)合鍵類型有關(guān)，影響材料的密度。原子的有效

堆積（離子和金屬鍵合）異種離子接近放出能量，不引起離子間的強(qiáng)相互推斥力下，近鄰異號(hào)離子盡可能多，離子晶體結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定。離子化合物配位數(shù)較高，常為6。正、負(fù)離子的配位數(shù)主要取決于正、負(fù)離子的半徑比，只有當(dāng)正、負(fù)離子相互接觸時(shí)，離子晶體的結(jié)構(gòu)才穩(wěn)定。配位數(shù)一定時(shí)，正、負(fù)離子的半徑比有個(gè)下限值。

9、比較鍵能大小和各種結(jié)合鍵的主要特點(diǎn)。答：化學(xué)鍵能>物理鍵能，共價(jià)鍵能≥離子

鍵能>金屬鍵能>氫鍵能>范氏鍵能；共價(jià)鍵中：叁鍵鍵能>雙鍵鍵能>單鍵鍵能。特點(diǎn)：金屬鍵，由金屬正離子和自由電子，靠庫侖引力結(jié)合，電子的共有化，無飽和性，無方向性；離子鍵以離子為結(jié)合單元，無飽和性，無方向性；共價(jià)鍵共用電子對(duì)，有飽和性和方向性；范德華力，原子或分子間偶極作用，無方向性，無飽和性；氫鍵，分子間作用力，氫橋，有方向性和飽和性。10、簡(jiǎn)述結(jié)合鍵類型及鍵能大小對(duì)材料的熔點(diǎn)密度導(dǎo)電性導(dǎo)熱性彈性模量和

塑性有何影響。答：熔點(diǎn)：熔點(diǎn)高低代表材料的穩(wěn)定性程度。加熱時(shí)，當(dāng)熱振動(dòng)能足以破壞相鄰原子間的穩(wěn)定結(jié)合時(shí)，材料發(fā)生熔化。結(jié)合鍵類型和結(jié)合(鍵)能大小決定材料

熔點(diǎn)的高低。密度：金屬鍵沒有方向性，金屬原子總是趨于密集排列，故金屬密度高；陶瓷材料為共價(jià)鍵和離子鍵的結(jié)合，其密度較低；聚合物多為二次鍵結(jié)合，其組成原子質(zhì)量較小，聚合物密度最低。導(dǎo)電和導(dǎo)熱性：金屬鍵由金屬正離子和自由電子，靠庫侖引力結(jié)合，價(jià)電子能在晶體內(nèi)自由運(yùn)動(dòng)，使金屬具有良好導(dǎo)電性；不僅正離子振動(dòng)傳遞熱能，電子運(yùn)動(dòng)也能傳遞熱能，使金屬具有良好導(dǎo)熱性；而非金屬鍵結(jié)合的陶瓷和聚合物在固態(tài)下不導(dǎo)電，導(dǎo)熱性小。模量：結(jié)合鍵能越大材料的拉伸或壓縮模量越大。塑性：金屬鍵無飽和性又無方向性，金屬受力變形，可改變?cè)�子之間的相互位置，金屬鍵不被破壞，使金屬有良好延展性；共價(jià)鍵鍵能高，有方向性和有飽和性，結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，改變?cè)�子間的相對(duì)位置很困難，共價(jià)鍵結(jié)合的材料塑性變形能力差，硬而脆。11、空間點(diǎn)陣。答：空間點(diǎn)陣：一系列在三維空間按周期性排列的幾何點(diǎn)稱為一個(gè)空間

點(diǎn)陣；晶面指數(shù)：晶面在三個(gè)晶軸上的截距倒數(shù)之比；致密度：晶胞中的原子所占的體積與該晶胞所占體積之比。12、液晶及其液晶的分類：答：液晶：某些結(jié)晶物質(zhì)受熱熔融或被溶劑溶解之后，失去

固態(tài)物質(zhì)的剛性，變成具有流動(dòng)性的液態(tài)物質(zhì)，但結(jié)構(gòu)上保存一維或二維有序排列，物

理性質(zhì)上呈現(xiàn)各向異性，兼有部分晶體和液體性質(zhì)的過渡中間態(tài)物質(zhì)。分類：按晶相的形成分為熱致液晶和溶致液晶；按分子排列的有序性分為：絲狀相，螺旋狀相和層狀相。13、

影響形成間隙型固溶體的因素：答：1）、晶格結(jié)構(gòu)(溶質(zhì)原子半徑小,溶劑原子晶格間隙大)；2）、間隙離子進(jìn)入后，需形成空位或反電荷離子以置換方式，生成置換型固溶體，保持電中性。3）、組分偏離化學(xué)式的化合物（含變價(jià)離子）。實(shí)質(zhì)：由金屬的高氧化態(tài)和低氧化態(tài)形成的固溶體。

14、有序合金的原子排列有何特點(diǎn)?這種排列和結(jié)合鍵有什么關(guān)系?答：特點(diǎn)：原子

分別占據(jù)晶胞中不同結(jié)構(gòu)位置。15、為什么只有置換固溶體的兩個(gè)組元之間才能無限互溶，而間隙固溶體則不能?答：

這是因?yàn)樾纬晒倘垠w時(shí)，熔質(zhì)原子的熔入會(huì)使熔劑結(jié)構(gòu)產(chǎn)生點(diǎn)陣畸變，從而使體系能量升高。熔質(zhì)與熔劑原子尺寸相差越大，點(diǎn)陣畸變的程度也越大，則畸變能越高，結(jié)

構(gòu)的穩(wěn)定性越低，熔解度越小。一般來說，間隙固熔體中熔質(zhì)原子引起的點(diǎn)陣畸變較大，故不能無限互溶，只能有限熔解故不能無限互溶，只能有限熔解。

16、弗侖克爾缺陷：答：等量的間隙正離子和正離子空位。17、點(diǎn)缺陷對(duì)晶體性質(zhì)的影響：答：點(diǎn)缺陷存在和空位運(yùn)動(dòng)，造成小區(qū)域的晶格畸變。

五點(diǎn)：使材料電阻增加，定向流動(dòng)的電子在點(diǎn)缺陷處受到非平衡力，使電子在傳導(dǎo)中的散射增加；2）加快原子的擴(kuò)散遷移，空位的遷移伴隨原子的反向運(yùn)動(dòng)3）使材料體積

增加，密度下降4）比熱容增大，附加空位生成焓5）改變材料力學(xué)性能，間隙原子和異類原子的存在，增加位錯(cuò)運(yùn)動(dòng)阻力,使強(qiáng)度提高，塑性下降。

18、位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)及其特點(diǎn)：答：1）位錯(cuò)的滑移：位錯(cuò)處原子能量高，不穩(wěn)定，切應(yīng)力

下其原子的位移量更大。將位錯(cuò)推進(jìn)一個(gè)原子距離。移動(dòng)方向平行滑移面，和位錯(cuò)線垂直；切應(yīng)力繼續(xù)作用，位錯(cuò)逐漸移到晶體表面，產(chǎn)生一個(gè)原子距離的臺(tái)階。位錯(cuò)滑移使

晶體產(chǎn)生塑性變形,比完整單晶兩個(gè)相鄰原子面整體相對(duì)移動(dòng)更容易；晶體實(shí)際強(qiáng)度(實(shí)際晶體)比理論強(qiáng)度(無位錯(cuò)晶體)低得多。位錯(cuò)滑移與外力有關(guān)；2）位錯(cuò)的爬（攀）移：與空位和間隙原子有關(guān)，位錯(cuò)在垂直滑移面方向的運(yùn)動(dòng)。原子從半原子面下端離開，半原子面縮短，正爬（攀）移，位錯(cuò)線上移；原子擴(kuò)散至位錯(cuò)附近，加到半原子面上，半原子面伸長，負(fù)爬（攀）移。位錯(cuò)爬（攀）移是通過原子的擴(kuò)散實(shí)現(xiàn)；19、體積（晶格）擴(kuò)散的微觀機(jī)制類型：答：間隙擴(kuò)散與空位擴(kuò)散。20、

比較下列各因素對(duì)擴(kuò)散系數(shù)的影響，并簡(jiǎn)要說明原因。1）金屬鍵晶體的擴(kuò)散系數(shù)與共價(jià)鍵晶體或離子鍵晶體的擴(kuò)散系數(shù)：鍵能越強(qiáng)，原子間的結(jié)合鍵力越強(qiáng)，熔點(diǎn)也高，

激活能越大，擴(kuò)散系數(shù)越小。共價(jià)鍵晶體和離子鍵晶體的擴(kuò)散系數(shù)<金屬鍵晶體的擴(kuò)散系數(shù)2）間隙固溶體擴(kuò)散系數(shù)與置換型固溶體的擴(kuò)散系數(shù)：隙固溶體的擴(kuò)散系數(shù)>置換型固溶體的擴(kuò)散系數(shù)。置換型固溶體的擴(kuò)散，首先要形成空位，激活能較大。3）鐵的自擴(kuò)散系數(shù)a(Fe)與r(Fe)：912℃鐵的自擴(kuò)散系數(shù)Da(Fe)/Dr(Fe)=280。21、固體表面結(jié)構(gòu)的主要特點(diǎn)?答：排列狀態(tài)：趨向于表面能降低1)原子密堆（表面

能的本質(zhì)是表面原子的不飽和鍵）。2）離子極化或位移；3)雜質(zhì)原子的遷移，自由表面，使表面能降低；4）吸附層；5）受外界影響，表面質(zhì)點(diǎn)排列較不規(guī)整，缺陷較內(nèi)部多；第二是離子極化或位移：1）理想表面；鍵不飽和，不均勻力場(chǎng)；正離子被拉向內(nèi)部；2)負(fù)離子受正離子的作用，誘導(dǎo)出偶極子；3）離子重排，形成偶極矩。22、固體表面對(duì)外來原子發(fā)生哪兩種吸附?并比較其主要特征?答：發(fā)生化學(xué)吸附和物

理吸附；化學(xué)吸附：?jiǎn)畏肿訉游�附，放�?80～400kJ/mol有選擇性�；瘜W(xué)吸附源于

不飽和鍵。物理吸附：?jiǎn)位蚨喾肿訉游�附（吸附層厚），無選擇性，放熱<20kJ/mol，高表面能物質(zhì)（如金屬）吸水。

23、三種濕潤的共同點(diǎn)是：液體將氣體從固體表面排開，使原有的固/氣(或液/氣)界面

消失，被固液界面取代。數(shù)學(xué)表達(dá)式：沾濕：粘附功Wa=A+Lg；Wa=Sg+Lg－

SL。浸濕：Wi=A=Sg－SL。鋪展：S=A－Lg。規(guī)律：Sg越大，SL越小，粘附張力A越大，越有利于各種潤濕；沾濕：Lg大，有利沾濕；浸濕：Lg，無影響;鋪展：Lg小，有利鋪展。改變潤濕性主要取決于Sg，Lg，SL的相對(duì)大小，改變Sg較難，實(shí)際上更多的是考慮改變Lg和SL。24、潤濕的本質(zhì)是異相接觸后表面體系能下降。潤濕方程：Sg-SL=Lg*cos。25、高分子材料組成和結(jié)構(gòu)的基本特征.答：1.平均分子量大和存在分子量分布，分子

量不等的同系物的混合物；具有“多分散性”；沒有固定熔點(diǎn)，只有一段寬的溫度范

圍；分子量分布影響聚合物的加工和物理性能，低分子部分使材料強(qiáng)度降低，分子量過高部分使熔融塑化成型困難。2.高分子鏈具有多種形態(tài)3.分子鏈間以范氏力為主，部分化學(xué)鍵；分子內(nèi)為共價(jià)鍵。分子間力很大，沒有沸點(diǎn)，一般加熱到200℃~300℃以上，材料破壞（降解或交聯(lián)）。4.組成與結(jié)構(gòu)的多層次性。26、.比較高分子鏈的構(gòu)型和構(gòu)象。答：構(gòu)型：分子中由化學(xué)鍵所固定的原子在空間的

幾何排列。要改變構(gòu)型必須經(jīng)過化學(xué)鍵的斷裂和重組。構(gòu)象是由分子內(nèi)熱運(yùn)動(dòng)引起的物

理現(xiàn)象，是不斷改變的，具有統(tǒng)計(jì)性質(zhì)。因此高分子鏈取某種構(gòu)象是指的是它取這種構(gòu)象的幾率最大。區(qū)別：構(gòu)象是由于單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)而產(chǎn)生的分子中原子在空間位置上的變化，而構(gòu)型則是分子中由化學(xué)鍵所固定的原子在空間的排列；構(gòu)象的改變不需打破化學(xué)鍵，而構(gòu)型的改變必須斷裂化學(xué)鍵。27、比較分子鏈的近程結(jié)構(gòu)對(duì)高分子鏈柔順性的影響。答：1.主鏈結(jié)構(gòu)。極性小的碳鏈

高分子，分子內(nèi)相互作用不大，內(nèi)旋轉(zhuǎn)位壘小，柔性較大。主鏈中含非共軛雙鍵，相鄰

單鍵的非鍵合原子間距增大,使最鄰接雙鍵的單鍵的內(nèi)旋轉(zhuǎn)較容易，柔順性好。主鏈中含共軛雙鍵，因電子云重疊，沒有軸對(duì)稱性，Л電子云在最大程度交疊時(shí)能量最低，而內(nèi)旋轉(zhuǎn)會(huì)使Л鍵的電子云變形和破裂，不能內(nèi)旋轉(zhuǎn)，剛性鏈分子。主鏈含不能內(nèi)旋轉(zhuǎn)的芳環(huán)、芳雜環(huán)時(shí)，可提高分子鏈的剛性。2.取代基。側(cè)基極性越大，極性基團(tuán)數(shù)目越多，相互作用越強(qiáng)，單鍵內(nèi)旋轉(zhuǎn)越困難，分子鏈柔順性越差。3.氫鍵和交聯(lián)結(jié)構(gòu)的影響，高分子的分子內(nèi)或分子間形成氫鍵，氫鍵影響比極性更顯著，增加分子鏈的剛性。28、內(nèi)聚能密度對(duì)高聚物結(jié)構(gòu)和性能的影響。答：CED400兆焦/米3（J/cm3），強(qiáng)極性基團(tuán)，氫鍵，分子間作用力大，較高結(jié)晶性和強(qiáng)度，纖維。29、高分子共混物（合金）的制備方法。答：化學(xué)共混：通過化學(xué)方法，把不同性能的

聚合物鏈段連在一起，接枝共聚、嵌段共聚及互穿共聚等；物理共混：通過物理方法，

把不同性能的聚合物混合在一起。機(jī)械共混、熔融共混及溶液澆鑄共混等。工藝簡(jiǎn)單，共混時(shí)存在相容性問題。30、與低分子晶體比較，聚合物晶體的特點(diǎn)。答：1）晶胞由鏈段組成，高聚物晶胞是

由一個(gè)或若干個(gè)高分子鏈段構(gòu)成。2)折疊鏈，高分子鏈在大多數(shù)情況下以折疊鏈片晶形態(tài)構(gòu)成高分子晶體。3)高分子晶體的品胞結(jié)構(gòu)重復(fù)單元，構(gòu)成高分子晶體的晶胞結(jié)構(gòu)重復(fù)單元有時(shí)與其化學(xué)重復(fù)單元不相同。4）結(jié)晶不完善5)聚合物晶體具有結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及多重性。31、聚合物共混物（聚合物合金）的概念及其與共聚物的差別。答：共混物是指：兩種

或兩種以上的聚合物，通過物理或化學(xué)方法共混，形成宏觀上均勻、連續(xù)的高分子材料。

通過混合組分的調(diào)配和共混的工藝條件的控制，獲得所需性能的材料。共聚物是指：由兩種或兩種以上不同單體經(jīng)聚合反應(yīng)而得的聚合物。

32、熱固性聚合物和熱塑性聚合物。答：熱固性聚合物：許多線性或支鏈形大分子由化

學(xué)鍵連接而成的交聯(lián)體形聚合物，許多大分子鍵合在一起，已無單個(gè)大分子可言。這類

聚合物受熱不軟化，也不易被溶劑所溶脹。熱塑性聚合物：聚合物大分子之間以物理力聚而成，加熱時(shí)可熔融，并能溶于適當(dāng)溶劑中。熱塑性聚合物受熱時(shí)可塑化，冷卻時(shí)則固化成型，并且可以如此反復(fù)進(jìn)行。

33、聚合物共混物和聚合物共聚物。答：共混物，兩種或兩種以上的聚合物，通過物理

或化學(xué)方法共混，形成宏觀上均勻、連續(xù)的高分子材料。共聚物，是有兩種以上的單體組成的聚集體。34、鐵碳合金中的一次滲碳體、二次滲碳體、三次滲碳體、共晶滲碳體、共析滲碳體的

主要區(qū)別是什么?答：一次滲碳體：w(C)4.3%時(shí)，從液相中直接結(jié)晶出的粗大片狀滲

碳體。二次滲碳體：w(C)0.77～2.11%時(shí)，從奧氏體晶界析出的網(wǎng)狀次生滲碳體。三次滲碳體：w(C)0.0218%～0.77%，先共析鐵素體+珠光體。共析鋼，W(c)0.77%，珠光體。過共析鋼W(c)0.77%～2.11%，先共析二次滲碳體+珠光體。鑄鐵：亞共晶白口（鑄）鐵W(c)2.11%~4.3%，珠光體+二次滲碳體+萊式體。共晶白口（鑄）鐵W(c)4.3%，萊式體。過共晶白口（鑄）鐵W(c)4.3%～6.67%，一次滲碳體+萊式體。40、碳對(duì)鐵碳合金機(jī)械性能有何影響：答：含碳量對(duì)鐵碳合金的機(jī)械性能影響極大，含

碳量增加到一定程度后就會(huì)引起質(zhì)的變化，含碳量越大，韌性越差延展性越大，硬度越

大。

41、鐵碳合金中碳的存在形式。灰鑄鐵,白口鑄鐵，麻口鑄鐵的碳的存在形式有何不同。

答：碳的存在形式：固溶到鐵晶格間隙中的固溶碳,與Fe形成間隙化合物的化合碳,游

離在Fe-C合金中的游離碳.。白口鑄鐵（碳以滲碳體形式存在，斷口為白亮色）灰口鑄鐵（碳以游離石墨形式存在，斷口為暗灰色）麻口鑄鐵（同時(shí)含有石墨和滲碳體，斷口灰白相間）。

42、灰鑄鐵的組織特點(diǎn)，影響灰鑄鐵性能的因素。答：基體（鐵素體、鐵素體-珠光體、珠光體）以及石墨兩部分組成。鑄鐵的機(jī)械性能主要受石墨和基體所控制．提高鑄鐵的

機(jī)械性能，一方面，改變石墨的數(shù)量、形狀、大小和分布，減少其有害影響；另一方面，通過某些手段(合金化、熱處理等)調(diào)整、改善基體的性能，提高鑄鐵的機(jī)械性能。43、灰口鑄鐵組織的形成過程中，石墨化過程的三個(gè)階段。答：第一階段，高溫石墨化

C"D"由液相凝固形成一次石墨，1154℃，共晶轉(zhuǎn)變，共晶石墨LC"→AE’＋G(奧氏體＋石墨)；第二階段，中間石墨化1154～738℃，碳溶解度下降，奧氏體成分沿E’S’

變化，過飽和碳析出石墨，二次石墨GII。第三階段，低溫石墨化P"Q"，738℃,共析轉(zhuǎn)變，共析石墨AS→F＋G(鐵素體＋石墨)；三次石墨GⅢ。

44、灰口鑄鐵的組織按其基體的不同，可分為哪三種�；铱阼T鐵的組織可看成是碳鋼的

基體加片狀石墨。答：鐵素體灰口鑄鐵，鐵素體-珠光體灰口鑄鐵，珠光體灰口鑄鐵。45、灰口鑄鐵和球墨鑄鐵在組織和性能上有何區(qū)別。答：灰口鑄鐵，組織：鋼+片狀石

墨，對(duì)力學(xué)性能無明顯要求的構(gòu)件；大型復(fù)雜機(jī)體。球墨鑄鐵，球狀石墨＋鐵素體和珠

光體的混合組織。性能：球化越完整，球狀石墨尺寸越細(xì)小，可減少應(yīng)力集中，力學(xué)性能越優(yōu)越；疲勞強(qiáng)度與中碳鋼相似，耐磨性好，制造重要和形狀復(fù)雜的機(jī)械零件。46、硅酸鹽結(jié)構(gòu)的基本特點(diǎn)和類型：答：類型：島狀結(jié)構(gòu)；組群狀（環(huán)狀）結(jié)構(gòu)；鏈狀

結(jié)構(gòu)；層狀結(jié)構(gòu)；架狀結(jié)構(gòu)。特點(diǎn)：結(jié)構(gòu)中Si4+間沒有直接的鍵，而是通過O2－連結(jié)；以硅氧四面體為結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)；每一個(gè)O2－只能連接2個(gè)硅氧四面體；硅氧四面體間只能共頂連接，不能共面連接。47、玻璃的定義及其通性，玻璃中的氧化物分為哪三類。答：定義：將原料加熱熔融（熔

體），快冷卻（過冷卻）形成，室溫下保持熔體結(jié)構(gòu)的固體物質(zhì)，固體非晶態(tài)(無定形)

物質(zhì)。通性：各向同性；熱力學(xué)介穩(wěn)性；狀態(tài)轉(zhuǎn)化的漸變性；性質(zhì)變化的連續(xù)性和可逆性。分類：硅酸鹽、硼酸鹽、磷酸鹽。48、陶瓷材料中主要結(jié)合鍵是什么?從結(jié)合鍵的角度解釋陶瓷材料所具有的特殊性能?

答：結(jié)合鍵：離子鍵，共價(jià)鍵。由于鍵能強(qiáng)，所以陶瓷材料有良好的抗壓性，硬度高，二鍵結(jié)合時(shí)，外層電子處穩(wěn)定，不自由運(yùn)動(dòng)，所以熔點(diǎn)高，耐氧化性高好，化學(xué)穩(wěn)定

性高。

49、從顯微結(jié)構(gòu)看，陶瓷材料主要有哪些相構(gòu)成？并分別說明各構(gòu)成相的主要作用及其

對(duì)陶瓷性能的影響。為什么外界溫度的急劇變化可以使許多陶瓷器件開裂或破碎?答：

晶相,玻璃相,氣相和晶界；晶粒是陶瓷最主要的組成相，晶相的性質(zhì)是影響陶瓷性能的

主要因素；燒成－冷卻過程中，晶界處產(chǎn)生熱應(yīng)力，出現(xiàn)微裂紋，降低陶瓷強(qiáng)度。玻璃相的作用，粘結(jié)分散的晶粒，抑止晶粒長大；填充晶粒間的空隙，填充氣孔，提高致密度，降低燒結(jié)溫度。氣相會(huì)降低陶瓷強(qiáng)度，造成裂紋。保留一定的氣相，陶瓷的比重小，絕熱性好。因?yàn)榇蠖鄶?shù)陶瓷主要由晶相和玻璃相組成，這兩種相的熱膨脹系數(shù)相差較大，由高溫很快冷卻時(shí)，每種相的收縮不同，所造成的內(nèi)應(yīng)力足以使陶瓷器件開裂或破碎。50、分析滑石Mg3[Si4O10](OH)2的結(jié)構(gòu)與性能的關(guān)系。答：滑石的結(jié)構(gòu)為復(fù)網(wǎng)層

結(jié)構(gòu)。它是由硅氧四面體層，八面體層和硅氧四面體層組成，上下層均為硅氧四面體層，

上層活性氧全向下，下層活性氧全向上，中間夾一鎂氫氧層(由1個(gè)Mg2+，4個(gè)O2－,2個(gè)OH－組成八面體）。每一個(gè)活性氧同時(shí)連接1個(gè)[SiO4]四面體和3個(gè)[MgO4(OH)2]八面體，每一層O2－電價(jià)飽和。層與層間結(jié)合為范德華鍵，層間鍵合弱，易沿層面解理。故滑石。51、

分析鈣鈦礦CaTiO3晶體的結(jié)構(gòu)。答：鈣鈦礦呈立方體晶形。在立方體晶體常具平行晶棱的條紋，系高溫變體轉(zhuǎn)變?yōu)榈蜏刈凅w時(shí)產(chǎn)生聚片雙晶的結(jié)果，在高溫變體結(jié)構(gòu)中，鈣離子位于立方晶胞的中心，為12個(gè)氧離子包圍成配位立方-八面體，配位數(shù)為12；鈦離子位于立方晶胞的角頂，為6個(gè)氧離子包圍成配位八面體，配位數(shù)為6。

52、高嶺石的結(jié)構(gòu)是：答：三斜晶系，單網(wǎng)層結(jié)構(gòu)：硅氧四面體層和八面體層下層為硅

氧四面體層，硅氧四面體中的活性氧向上；上層為八面體層（由1個(gè)Al3+，2個(gè)O2－,

4個(gè)OH－組成），每一個(gè)活性氧同時(shí)連接1個(gè)硅氧四面體和2個(gè)[AlO2(OH)4]八面體，層與層間為氫鍵結(jié)合，結(jié)合力較弱，層間易解理成片狀，但OH-O之間仍有一定的吸引力，所以單網(wǎng)層之間水分子不易進(jìn)去，不因水含量增加而膨脹。

53、炭黑按用途分為哪兩大類：答：分為色素用炭黑和橡膠用炭黑，色素用炭黑是顏料

作用，橡膠用炭黑用來補(bǔ)強(qiáng)。后面的可以不抄，遇到題了再抄：一次結(jié)構(gòu)，化學(xué)鍵合，穩(wěn)定；二次結(jié)構(gòu)，兩個(gè)以上的凝聚體或附聚體，范德華力，空隙較大。54、復(fù)合材料的定義和組成：答：定義：兩種或兩種以上的物理，化學(xué)，力學(xué)性能不同

的物質(zhì)經(jīng)復(fù)合工藝組合而成的多相固體材料。組成：基體相，分散增強(qiáng)相，界面相。55、復(fù)合材料所用的增強(qiáng)材料分類：答：顆粒增強(qiáng)復(fù)合材料，短纖或晶須增強(qiáng)復(fù)合材料，

連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，片狀材料增強(qiáng)，三位編織復(fù)合材料。

擴(kuò)展閱讀：材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)學(xué)習(xí)心得

《材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》課程研修體會(huì)

《材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》是材料專業(yè)首要的專業(yè)基礎(chǔ)課，是學(xué)生全面進(jìn)入專業(yè)領(lǐng)域、從基礎(chǔ)課到專業(yè)課的過渡課程。它概念多、學(xué)科知識(shí)面寬、應(yīng)用基礎(chǔ)理論廣，既包括基本原理，又涉及工程實(shí)踐應(yīng)用，無論是學(xué)生學(xué)起來，還是教師教起來都相當(dāng)有難度。通過學(xué)習(xí)顧宜教授及其教學(xué)團(tuán)隊(duì)講授的《材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》課程，使我更加深入的了解本課程的教課規(guī)律，熟悉了本課程的重點(diǎn)難點(diǎn)知識(shí)，對(duì)《材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》油了更深入的了解。

要在有限的學(xué)時(shí)內(nèi)使學(xué)生能夠掌握基本內(nèi)容，講授內(nèi)容要有詳有略，有舍有取，對(duì)基本概念應(yīng)講透，基本原理和方法應(yīng)精講，做到重點(diǎn)突出,詳略得體。在本課程中，根據(jù)材料成型及控制工程（鑄造專業(yè)）的教學(xué)計(jì)劃和《材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》教學(xué)大綱，重點(diǎn)講授晶體學(xué)基礎(chǔ)、晶體缺陷、相圖、擴(kuò)散及相變等基本知識(shí)，對(duì)其它內(nèi)容，例如凝固、固體材料的結(jié)構(gòu)、材料的表面與界面、金屬材料的變形與再結(jié)晶、材料的變形、高分子材料的結(jié)構(gòu)、固體材料的電子結(jié)構(gòu)與物理性能、材料概論等知識(shí),采用引導(dǎo)自學(xué)或簡(jiǎn)單介紹的方法，讓學(xué)生在很短的時(shí)間內(nèi)了解相關(guān)知識(shí)。部分內(nèi)容在材料物理專業(yè)的其它課程中會(huì)做詳細(xì)講解。由于學(xué)時(shí)不斷減少，不能面面俱到，要做到重點(diǎn)突出,兼顧各知識(shí)點(diǎn)。

《材料科學(xué)基礎(chǔ)》各部分內(nèi)容之間是緊密聯(lián)系的，因此在上課之初一定要把該門課程的各部分內(nèi)容讓學(xué)生有一個(gè)整體認(rèn)識(shí)，并說明各部分內(nèi)容之間的相互關(guān)聯(lián)。在教學(xué)過程中，從一個(gè)教學(xué)內(nèi)容轉(zhuǎn)到下一個(gè)教學(xué)內(nèi)容時(shí)，一定要做好兩部分內(nèi)容之間的銜接工作，因?yàn)樗�起到貫通�?nèi)容完整性的重要作用。例如在講解晶體缺陷時(shí)，一定要求學(xué)生對(duì)晶體結(jié)構(gòu)知識(shí)全面掌握，而在講解擴(kuò)散與相變時(shí)，要求學(xué)生對(duì)晶體缺陷知識(shí)熟練掌握。在授課進(jìn)度安排上，一定要保證前一部分內(nèi)容已經(jīng)熟練掌握，才能安排后續(xù)相關(guān)內(nèi)容的學(xué)習(xí)。

為了解決這個(gè)《材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》課程內(nèi)容多，概念多，理論性強(qiáng)的問題，除了授課時(shí)要突出重點(diǎn)，講清難點(diǎn)，課外多做習(xí)題外，更新教學(xué)手段，采取有效的教學(xué)方法，促進(jìn)學(xué)生理解與記憶，幫助學(xué)生學(xué)習(xí)，將是重要的途徑。以往課程教學(xué)手段主要是采用課堂面授方式，利用粉筆加黑板的傳統(tǒng)教學(xué)模式。這種教學(xué)方法不能很好地把理論運(yùn)用到實(shí)際中，生動(dòng)豐富地講透理論知識(shí)，學(xué)生學(xué)習(xí)的難度較大，教學(xué)難以達(dá)到應(yīng)有的效果，教學(xué)面也很窄。采用多媒體教學(xué)的方式，形象生動(dòng)的對(duì)《材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》的知識(shí)進(jìn)行學(xué)習(xí)和講授，此外給學(xué)生講授一些自己在博士期間參與的項(xiàng)目或者課題，并用本課程的哪些知識(shí)進(jìn)行了解決和做出的成果，提高學(xué)生學(xué)習(xí)本課程的興趣和提高感染力。

現(xiàn)代教育重視學(xué)生能力的培養(yǎng)，即注重培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)、運(yùn)用知識(shí)、創(chuàng)新知識(shí)的能力。在《材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》教學(xué)中，首先要培養(yǎng)學(xué)生獲取知識(shí)的能力。材料科學(xué)發(fā)展迅速，要培養(yǎng)學(xué)生的自學(xué)能力。在教學(xué)過程中，我們適當(dāng)安排部分章節(jié)讓學(xué)生自學(xué)。學(xué)生通過查找相關(guān)參考書籍，總結(jié)概括自學(xué)部分的知識(shí)要點(diǎn)，然后分小組進(jìn)行分析討論，提高學(xué)生的自學(xué)能力和對(duì)材料專業(yè)課的學(xué)習(xí)興趣。其次，要結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，加深對(duì)所學(xué)內(nèi)容的理解。最后要加強(qiáng)實(shí)驗(yàn)教學(xué)，提高學(xué)生的動(dòng)手能力，努力培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。在實(shí)驗(yàn)安排中，在開設(shè)基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)、演示實(shí)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，多開設(shè)計(jì)型、綜合型實(shí)驗(yàn)。

通過本課程的學(xué)習(xí)使我認(rèn)識(shí)到教學(xué)名師是如何講授《材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》的，并且學(xué)習(xí)到了新的教學(xué)方法和教學(xué)體會(huì)。作為年輕教師，通過學(xué)習(xí)顧教授的課程，加深了對(duì)《材料科學(xué)與工程基礎(chǔ)》的學(xué)習(xí)和系統(tǒng)的串聯(lián)，為以后的教學(xué)開辟了新的思路和在頭腦中樹立了一個(gè)學(xué)習(xí)的榜樣。

友情提示：本文中關(guān)于《材料科學(xué)工程基礎(chǔ)總結(jié)》給出的范例僅供您參考拓展思維使用，材料科學(xué)工程基礎(chǔ)總結(jié)：該篇文章建議您自主創(chuàng)作。

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