材料科学与工程导论复习提纲part1part3.doc

材料科学与工程导论复习提纲 概论，金属材料部分1. 什么是材料？2. 什么是材料科学与工程3. 传统上材料科学与工程的基本要素4. 画出两种扩展模型5. 材料的分类标准哪些？6. 材料在社会各方面的作用7. FCC BCC HCP 结构8. 什么是相图，它在材料研究开发中的作用。9. 从化学键的角度说明为什么金属材料一般都具有良好的物理、力学性能？10. 根据Fe-C相图对铁基材料进行分类11. 什么是有色金属，写出15种有色金属的名字和元素符号。12. 什么是稀土元素，结合电子结构说明，为什么它在各行各业种都有广泛的应用。13. 高炉炼铁，转炉炼钢的基本物理化学原理14. 铝冶金流程图，由铝土矿制备Al2O3，进一步制备Al板带箔材的基本物理化学原理。15. 金属材料制备加工的一般工艺流程16. 铝合金的分类，依据是什么？17. 航空航天用金属结构材料的发展趋势。18. 请说明集成电路引线框架对铜合金性能有何要求。19. 钕铁硼稀土永磁材料的现状，生产工艺和投资案例分析。20. 金属材料腐蚀的种类。21. 高性能炭/炭航空刹车材料的制备技术 22. 简述一下我国金属材料现状和对策。(是金属材料的生产大国，钢4亿多吨，有色金属1200万吨以上，但还不是生产强国。依靠科技创新，发展材料的深加工，发展循环经济，注意资源的综合利用。)23. 什么叫复合材料？它的复合原理包含哪些？24. 什么叫纳米材料，由于哪些效应使得纳米材料可能具有特殊性能。25. 什么叫非晶态材料（Bulk metallic glasses），它可能具有哪些特殊性能？26. 什么叫生物材料，它有什么发展前景？27. 我们的海量硬盘得益于一项什么科学技术，简单叙述其基本构成和原理。最近我国材料科学家（谁）在复合材料研究方面取得了显著成绩，获得国家技术发明一等奖，结束了该奖项空缺6年的历史，这些成功范例，给予我们材料科技工作者极大的鼓舞。结合这些事例，谈谈您对材料科学促进社会进步的认识和体会。28. 谈谈您学习本门课程的收获、体会和建议。- Simple answer：请说明集成电路引线框架对铜合金性能有何要求。Lead frame copper alloy:铜合金引线框架材料引线框架材料是半导体元器件和集成电路封装中的关键部件，起到支撑芯片、实现芯片与外界电连通的作用，另外它还是电路工作时芯片散热的通道。铜合金框架材料有下述特点：导电导热好，强度和硬度高，热耐性和耐氧化性好，具有一定的耐蚀性，不发生应力腐蚀开裂，线膨胀系数与硅片、陶瓷或玻璃的相匹配，平整度好，残余应力小，易冲裁加工，并具有良好的焊接性能。高性能炭/炭航空刹车材料的制备技术 碳/碳复合材料（C/C）是由碳纤维及其制品（碳毡、碳布等）增强的碳基复合材料。一般C/C是由碳纤维及其制品作为预制体，通过化学气相沉积法（CVD）或液态树脂、沥青浸渍碳化法获得C/C的基体碳来制备的。CVD法得到基体碳为沉积碳，采用树脂或沥青碳化得到的基体碳分别为树脂碳和沥青碳。C/C的组成只有一个元素碳，因此具有碳和石墨材料所特有的优点如低密度和优异热性能如耐烧蚀性、抗热震性、高导热性和低膨胀系数等，同时还具有复合材料的高强度、高模量等特点。优异的摩擦磨损性能。C/C中的碳纤维除增强碳基体外，也提高了复合材料的摩擦系数。C/C复合材料高温摩擦时能大量吸收能量（8201050KJ/KgC/C），在高速、高能量条件下的摩擦升温高达1000以上，其摩擦性能仍然保持平稳，而且磨损量很低，这是其它摩擦材料所不具有的。正因为如此，C/C作为军用和民用飞机的刹车盘材料得到了越来越广泛的应用，图3-100为空中客车A320的C/C刹车装置。目前6070的C/C主要用于摩擦材料，包括飞机刹车盘、F1赛车、高速列车的刹车制动材料。 练习题金属腐蚀分为化学腐蚀和电化学腐蚀两种类型时代除了以阶级为标准划分外，时代划分的一种形式是以材料为标准的。石器时代、青铜器时代到铁器时代使用磨制石器石器时代、铜器时代、铁器时代等Stone age Bronze ageFerrous ageSilicon age (information age)1翻译电池材料Lithium-ion batteries(Li-ion)OverviewHistorically, lead-acid, nickel-cadmium (Ni-Cd), and nickel-metal hydride (Ni-MH) batteries have been the conventional choice for small-sized rechargeable batteries. In line with the recent trends toward mobile and cordless electronic equipment, rechargeable batteries are required to provide higher energy density to meet the needs of ever smaller and lighter devices. Moreover, the attention being focused on protecting the environment has resulted in demand for products that are environmentally friendly.Features 1. High Energy DensityThe weight of a lithium ion battery is approximately one half compared to a nickel-cadmium or nickel-metal hydride battery of similar capacity. Moreover, the volume of the lithium ion battery is 40 to 50% smaller than that of a nickel-cadmium and 20 to 30% smaller than that of a nickel-metal hydride battery. 2. 2. High VoltageA single lithium ion cell has a voltage of 3.7V (mean value), which is equal to either three nickel-cadmium or nickel-metal hydride cells connected in series.3. Pollution-freeThe lithium ion battery does not contain any polluting substances such as cadmium, lead, mercury, etc.4. Non-metal LithiumThe lithium ion battery does not employ any lithium metal. It is not governed by aircraft transportation rules relating to carrying lithium batteries in passenger airplanes.5. Long Cycle LifeUnder normal conditions, the lithium ion battery has a life of more than 500 charge/discharge cycles.6. No Memory EffectThe lithium ion battery is free from the so-called memory effect, a phenomenon seen in nickel-cadmium in which the apparent battery capacity decreases when shallow charge and discharge cycles are repeated.7. Fast Charge CapacityThe lithium ion battery can be fully charged in 1 to 2 hours, using a constant-current / constant-voltage (CC/CV) type dedicated charger with a rated voltage of 4.2V per cell.ApplicationsThe rechargeable lithium ion battery shows great promise as a battery to meet such requirement. This new battery technology has excellent features, such as: high energy density, high voltage, good storage and cycle life characteristics. These batteries are widely used for 3C applications such as: Personal Computers, Cellular Phones, and for personal cordless electronic applications i.e. Portable CD Players, PDA etc填空（材料），（能源），（生物）和信息，是 现代社会发展的基石。2004年中南大学黄伯云教授以项目高性能炭/炭航空刹车材料的制备技术以及西北工业大学张立同教授以项目耐高温抗氧化长寿命炭纤维复合材料技术双双获得了（国家技术发明一等奖），一举打破了该奖项六 年的空白。这一事件对于中国材料科学工作者是一个极大的鼓舞。Briefly answer the following questions.1. What is material?2. What is the essential of materials science and engineering? Take one model to demonstrate it. 第一部材料科学与工程百科全书对材料科学与工程下的定义为：材料科学与工程就是研究有关材料组成、结构、制备工艺与材料性能和用途的关系的知识,并将这些知识加以运用。因而把组成与结构、合成与生产过程、性质、使用效能称为材料科学与工程四个基本要素。多种表述模型给有色金属下一个定义有色金属的英文名称为（），其定义为从化学键的角度说明为什么金属材料一般都具有良好的物理、力学性能。金属材料的结合键主要是金属键。它具有同非金属完全不同的特性。金属原子的外层电子少，容易失去。当金属原子相互靠近时，这些外层原子就脱离原子，成为自由电子，为整个金属所共有，自由电子在金属内部运动，形成电子气。这种由自由电子与金属正离子之间的结合方式称为金属键，见图。由于自由电子的存在，当金属受到外加电场作用时，其内部的自由电子将沿电场方向作定向运动，形成电子流，所以金属具有良好的导电性；金属除依靠正离子的振动传递热能外，自由电子的运动也能传递热能，所以金属的导热性好；随着金属温度的升高，正离子的热振动加剧，使自由电子的定向运动阻力增加，电阻升高，所以金属具有正的电阻温度系数；当金属的两部分发生相对位移时，金属的正离子仍然保持金属键，所以具有良好的变形能力；自由电子可以吸收光的能量，因而金属不透明；而所吸收的能量在电子回复到原来状态时产生辐射，使金属具有光泽。H. GLEITER，NANOSTRUCTURED MATERIALS: BASIC CONCEPTS ANDMICROSTRUCTUR，Acta mater. 48 (2000) 1-29Nanostructured Materials (NsM) are materials with a microstructure the characteristic length scale of which is on the order of a few (typically 110) nanometers. NsM may be in or far away from thermodynamic equilibrium. NsM synthesized by supramolecular chemistry are examples of NsM in thermodynamic equilibrium. NsM consisting of nanometer-sized crystallites (e.g. of Au or NaCl) with different crystallographic orientations and/or chemical compositions are far away from thermodynamic equilibrium.The properties of NsM deviate from thos