材料科学与工程专业英语第三版-翻译以及答案

UNIT1一、材料根深蒂固于我们生活的程度可能远远的超过了我们的想象，交通、装修、制衣、通信、娱乐(recreation)和食品生产,事实上(virtually)，我们生活中的方方面面或多他们的需求密切(intimately)相关,事实上,早期的文明就是通过材料发展的能力来命名的(石器时代、青铜时代、铁器时代)。二、早期的人类仅仅使用(access)了非常有限数量的材料，比如自然的石头、木头、粘土(clay)、兽皮等等。随着时间的发展,通过使用技术来生产获得的材料比自然的材料具有更加优秀的性能。这些性材料包括了陶瓷(pottery)以及各种各样的金属，而且他们还发现通过添加其他物质和改变加热温度可以改变材料的性能。此时,材料的应用(utilization)完全就是一个选择的过程，也就是说,在一系列有限的材料中，根据材料的优点来选择在过去的100年间对这些知识的获得，使对材料性质的研究变得非常时髦起来。因此,为了三、由于很多新的技术的发展,使我们获得了合适的材料并且使得我们的存在变得更为舒复杂的(sophisticated)电子设备依赖于半导体(semiconducting)材料的性能以及结构的关系，与此相反,材料工程则是基于材料结构和性能的关系,来设计和生产具有预定性能的材料，基于预期的性能。材料科学家发展或者合成(synthesize)新的材料,然而材料工程师则是生产新产品或者运用现有的材料来发展生产材料的技术，绝大部分材料学的毕业生被同时训练成为材料科学家五、structure”一词是个模糊(nebulous)的术语值得解释。简单地说，材料的结构通常与其内在成分的排列有关。原子(subatomic)内的结构包括介于单个原子间的电子和原子核的相互作用。在原子水平上，结构包括(emcompasses)原子或分子与其他相关的原子或分子的组织。在更大的结构领域(realm)上，其包括大的原子团，这些原子团通常聚集(agglomerate)在一起，称为“微观”结构，意思是可以使用某种显微镜直接观察构。最后,结构单元可以通过肉眼看到的称为宏观结构。六、“Property”一词的概念值得详细(elaborate)阐述。在使用中，所有材料对外部的刺激(stimuli)都表现(evoke)出某种反应。比如，材料受到力作用会引起形变,或者抛光金属表面会反射光。材料的特征取决于其对外部刺激的反应程度(magnitude)。通常,材料的性质与其形状及大小无关。七、实际上，所有固体材料的重要性质可以概括分为六类：机械、电学、热学、磁学、光学(optical)和腐蚀性(deteriorative)。对于每一种性质,其都有一种对特定刺激(stimulus)引起反应的能力。如机械性能与施加压力引起的形变有关,包括弹性、强度和韧性。对于电性能,如电导性(conductivity)和介电(dielectric)系数，特定的刺激物(stimulus)是电场。固体的热学行为则可用热容和热导率来表示。磁学性质表示一种材料对施加的电场的感应能力。对于光学性质(optical)，刺激物(stimulus)是电磁或光照。用折射(refraction)和反射(reflectivity)来表示光学性质。最后,腐蚀(deteriorative)性质表示材料的化学反应能力。工。另外,材料的性能是其性质的功能。因此,材料的加工、结构、性质和功能的关系可以用以下线性关系来表示：加九、为什么研究材料科学与工程？许多应用科学家或工程师，不管他们是机械的、民事的超级结构、油的精炼成分、或集成电路(circuit)芯片(chip)。当然,材料科学家和工程师是从事材料研究和设计的专家。终选择有几个原则(criteria)。首先，对这些具有所需性能的材料的选择，现场工作条件必料的性质进行平衡。典型的例子是当考虑材料的强度和延展性时，而通常材料具有高强度但却具有低的延展性。这时对这两种性质进行折中考虑(compromise)很有必要。十一、其次，选择的原则是要考虑材料的性质在使用中的磨损(deterioration)问十二、最后,也许是最重要(overriding)的原则是经济问题。最终产品的成本是 (compromise)选择也是可以的。产品的成本还包括组装中的费用。十三、工程师与科学家越熟悉材料的各种性质、结构、功能之间的关系以及材料的加工技术，根据以上的几个原则，他或她对材料的明智(judicial)选择将越来越熟练(proficient)和精确。5:弹性系数6：硬度和韧性7：光学性质8:集成电路9:机械强度10：热导性的关系，来设计和生产具有预定性能的材料2实际上，所有固体材料的重要性质可以概括分为六类：机械、电学、热学、磁学、光学和3除了结构和性质，材料科学和工程还有其他两个重要的组成部分，即加工和性能以上的几个原则,他或她对材料的明智(judicial)选择将越来越熟练(proficient)和交叉学科interdiscipline力学性质mechanicalproperty介电常数dielectricconstant电磁辐射electro-magneticradiation固体性质solidmaterials材料加工processingofmaterials热容heatcapacity弹性模量(模数)elasticcoefficieotuntilrelativelyrecenttimesthatscientistscametounderstandtherelationshipbetweenthestructuralelementsofmaterialsandtheirproperties.2.材料工程学主要解决材料的制造问题和材料的应用问题。Materialengineeringmainlytosolvetheproblemandcreatematerialapplication.3.材料的加工过程不但决定了材料的结构,同时决定了材料的特征和性能。Materialspromaterialcharacteristicandperformance．4.材料的力学性能与其所受外力或负荷而导致的形变有关。MaterialmechanicalpropertiesrelateddeformationtotheappliedloadorforceUNIT2一、固体材料可以被很容易的分成三个范畴：金属、陶瓷以及聚合物，这个分类是基于原子结构以及化学组成,大多数材料落入了截然不同的分组，另外的有些复合材料是由两种或多种以上的材料结合而成，另外一类(category)先进材料——那些用于高科技领域，比如半导体(semiconductor)材料,智能材料，以及纳米工程(nanoengineered)材二、金属材料由一种或多种金属元素构成(比如铁、铝、铜(copper)、钛、金和镍)通常还含有一些少量的非金属成分(例如碳、氮、氧，)金属以及它们的合金中的原子排列非常有规律，对比陶瓷(ceramic)和高聚物(polymer)具有非常稠密的结构,对于机械性能，这些材料非常坚硬和强壮，并且具有易延展性(ductile)【能够承受强大的变形但不破裂】,并且有很强抵制破坏的能力，这解释(accountfor)了它们为何能够广泛运用例如金属具有优良的电导和热导性能，不能透射可见光,抛光金属表面具有可见的光泽(lustrous),另外,有的金属(例如FeCo和Ni)具有令人满意的磁力性能。氧化铝,二氧化硅、碳化硅、氮化硅，那些被认为是传统陶瓷——由粘土所构成、以及玻璃、水泥(cement),至于其机械性能，和金属相比较,具有相对的硬度、强度、韧性，另外的陶瓷具有非常硬的性质，但是他们却非常易碎(brittle)【低延展性(ductility)】，并且非常容易破裂,这些材料具有热、电绝缘性(insulative)【具有低电导性】并且相对金属和高聚物而言具有耐高温和耐严酷环境的能力，陶瓷可能具有透明导热的性质,也有能不透明,而且有的氧化物陶瓷能够展现出磁力性质(例如四氧化三铁)四、高聚物包含塑料以及橡胶材料,大部分由有机物所构成，而且他们的化学成分通常为 (碳、氢(hydrogen)以及其他非金属成分(例如氮、氧、硅)),另，他们具有非常大的分子硅树脂(silicone)橡胶,这些材料通常具有低密度(density)，然而它的性能与金属和陶瓷成各种形状,在自然环境中他们绝大多数具有化学惰性，由于高聚物由链状结构构成,具有柔和无磁性。物更加灵活，因此玻璃纤维先对硬、强壮以及灵活,另外的含有低密度。七、另外一种重要的技术性材料是碳纤维高聚物加强型复合材料,碳纤维中嵌入了高聚物,这种材料比玻璃纤维材料更加的硬和强壮，但是却更为贵重,碳纤维复合材料用于飞机和航空器械上以及高技术的体育器材上(单车，高尔夫球棒、网球拍、滑雪板)以及最近最近应用于汽车保险杠上、新型波音787飞机就基于碳纤维而制造。在,包括了复杂和专业材料的发展,以及材料生产中对环境的影响。Somecommentisappropriaterelativetothisissuesoastoroundoutthisperspective从燃料到保护结构以便方便处置这些放射性废料。十、相当数量的能源用在交通上。减少交通工具(汽车，飞机,火车等)的重量，和提高引用效率。新的高强度，低密度结构材料仍在发展,用作引擎部位温材料也在发展中。为必须的。材料将毫无疑问的在这些发展过程中扮演重要的角色。的材料。为了保证技术的可行，在这个转化过程中的高效但不贵的材料必须被发展于没有污染物于电子设备以及汽车动力的实习才刚刚起步,新的材料仍然需要被发展并用于燃料电池上以及才生产氢气的时候充当催化剂。材料。再者,材料加工和精制的方法需要改善以便它们产生很少的环境退化，也就是说，在生材料加工过程中，带来更少的污染和更少的对自然环境的破坏，而且,在一些材料生产过。这些材料包括聚合物,最初的原生材料是油和一些金属。这些不可再生的资源逐渐变得枯竭下面是必须的:1)发现另外的储藏，2)开发拥有较少负环境影响的新材料,3)增加循环的环技术。结果,不仅是生产，而且环境影响和生态因子,和材料整个生产过程紧密相关的材料“一生”的生命周期的考虑变得越来越重要。源二、先进材料三、半导体四、智能材料五、自由电子六、不可再生资工程属、陶瓷、高分子聚合物,这一分类是基于化学的基本组成和原子的结构氢、氧)分是由碳氢和其他非金属成分等构成(氧氮硅)复合材料是由两种以上的金属、陶瓷、聚合物所构成和材料整个生产过程紧密相关的材料“一生”的生命周期的考虑变得越来越重要。先进材料advancedmaterial合金metalalloys陶瓷材料ceramicmaterial移植implantto粘土矿物clayminerals玻璃纤维glassfiber高性能材料highperformancematerial氢燃料电池hydrogenfuelcell1、金属元素有许多游离电子，金属材料的许多性质可直接归功于这些电子。Metallicmaterialshavelargenumbersofnonlocalizedelectrons，manypropertiesofmetalsaredirectlyattributabletotheseelectrons.构成,且通常含有极少量的非金属元素Metallicmaterialarecomposedofoneormoremetallicelement，andoftenalsononmetalicelementinasmallamount3、许多聚合物材料是有机化合物,并具有大的分子结构。Manyofpolymersareorganiccompounds,andtheyhaveverylargemolecularstructures．4、复合材料是由两种或两种以上的不同材料所构成AcompositeiscomposedwithtwoormoredifferentmaterialUNIT3一、众所周知所有的物质都是由原子组成的。在下面周期表(periodictable)中我们可以知道仅仅大约有成千上万的物种从我们呼吸的空气到我们用于建筑高楼的材料,均是能取决于组成他们的原子类型以及原子的结合方式。构上的分类通常按尺寸的增大列出，它们是三、原子的结构，是指不可见的结构例如原子间的结合方式以及原子的排布。四、微观结构是指不能同肉眼观察到而能用显微镜观察到的结构。五、宏观结构是指可以用肉眼直接观察到的结构。六、原子结构主要影响物质的化学性质、物理性质、耐热性、电性、磁性、光学性质。微观结构和宏观结构也能影响这些性质但它们通常在力学性质和化学反应速率方面的影响是通过很强的成健能力结合在一起的.然而由于金属经常成型,这些结合力必须允许原子运七、从基础化学我们知道任何元素的原子结构都是有被电子围绕的带正电的原子核组成。一个元素的原子数目显示了原子核中带正电的质子(proton)数。原子的重量则显示了在原子核中质子和中子的数目，为了确定在一个原子里有多少中子(neutrons),只需要把原子的数目从原子的重量中减去。周围。我们都知道电子以不同的能量存在,那些围绕在原子核周围的电子可以方便的认为是一个能源层。例如。镁原子序数是12最内层有2个电子,第二层有8个电子,最外层有2九、所有的化学键都包含电子。如果原子共用一个或多个电子时他们会保持很紧密。当原子没有部分填充的电子层时,它们会处于最稳定的状态。如果电子层上只有几个为数不多的电子，那么将趋向于失去它们,这些基本上都是金属元素，当金属原子相结合的时候，金，这些元素基本上都是非金属元素,两个非金属原子之间以共价键结合,金属原子和非金属原子之间以离子键结合，另外的，还有其他的结合键,比如金属键、共价键、离裸眼二、机械性能三、基础化学四、过渡元素五、原子序数六、正电质子金属的性能和陶瓷的性能不同，而陶瓷的性能与聚合物的性能也不同院子的结构影响化学、物理、热学、电学、磁学以及光学性质,宏观结构和微观结构也能影响到这些性质,但通常主要是机械性质和化学反应速率的影响金属的强度暗示了原子之间有很强的结合键原子序数显示了在原子核中带正电的质子的数目、原子重量显示了在原子核中质子和中子的微观结构microstructure电荷平衡balancedelectricalcharge宏观结构macrostructure带正电子的原子核positivelycharge化学反应chemicalreactionnucleu原子量atomicnumber均是由100多种原子组ingfromtheairwebreathetothemetalwithdifferentchara2、事实证明金属原子是通过很强的键结合在一起的。3、微观结构是指能够通过显微镜观察到的而不是用肉眼直接观察到的结构,宏观是指可以直接用肉眼观察到的结构。Microstructure,whichincludesfeaturesthatcannotbeseenwiththenak4、原子核中质子和中子的量的综合就是原子量。Theatomicweightofanatomindicateshowmanyprotonsandneutronsinthenucleus.UNIT4性、侵蚀性、氧化性均属于化学性质。二、当考虑到材料的相时,材料的物理和化学性质的区别就显得简单了，当材料由固体变当一种材料熔化、凝固、气化、凝结、升华,仅仅是它的形态变了，考虑一下冰、液态水、水蒸气，它们都仅仅是H2O而已，相是一种物理性质，物质和物质之间能有四种相:分别是固态、液态、气态、和等离子态热导性、线性热膨胀系数、电导性、和电阻性、透磁率、和抵抗腐蚀的性能等等液态、由液态过度到气态、由气态过渡到固态,反之亦然被称为相转化或过渡，有些固体有几种不同的晶体结构,技术上也能由一种固体转变为另外一种固体的相转变。五、固体向液体的转变，由液体向气体的转变吸收热量，由固体向液体的转变温度称之为向液体的转变不仅仅只是吸收热量，在熔点之下,它们就开始失去晶体结构，但是仍然保持着分子链状的结构，这就导致了柔软和具有韧性的材料,固体、玻璃开始变得柔软和具有流动性的温度称之为玻璃转变温度六、密度,质量可以像枕头一样稀疏分布,也可以相砖头一样密集分布，质量作战的空间称之为体积，单位质量除以单位体积称之为密度在地球表面,重力除以重力加速度(9.8等于质量)对比地球表面上的物质，我们使用重力来计算比质量更为常用八、材料的密度取决于其相以及其温度(液体和气体的密度收到温度的影响非常大)液体水在4摄氏度的密度为1g/CM3=1000g/M3,冰在0摄氏度的密度是0.913g／CM3,我们应该注意到固体相变密度的减少是不同寻常的,几乎所有的物质，固体的相密度大于液体的相密度、水蒸汽的密度为0．051g/CM3.L，由于比重是一个比值,因此它没有单位,比重小于1物质会浮在水面上，比重大于1则下86注意到水的密度单位为1g/CM3,用于测量材料的比重的单位与其密度相同，均为1g/CM3十、透磁率或者简单的透过率,减轻了材料的磁性，它是一个恒定值，由磁感应和电场强度所控制,在自由空间这个常数大约等于1.257×10-6H／M，在其他材料中可能有所不同,通常比自由空间的数值大得多，用μ0代替。强度的变化均为影响材料透过率的因素。十二、在工程应用上渗透率通常用相对值而不是绝对值,如果μ0代替真空中的透过率μ十三、有色金属比如铜、黄铜、铝，透过率和自由空间的数值相等、相对透过率等于1,对于无色金属来说,相对值可能为几百，对于绝对的铁磁性材料，尤其是粉末状或者薄片状。十四，当顺磁性或铁磁性物质嵌入到线圈的内核中，与嵌入空气的线圈相比，其电感系r,根据这种影响可以用来设计变压器和涡流探头相转变温度二、比重三、热导性四、熔点五、重力加速度六、磁导率如果一个物质密度小于1,那么它将会浮在水面上,如果一个物质的密度大于水的密度，那么它将会下沉,相似的，如果一个物质的比重小于1,那么它将会上浮,如果比重大于1那么它将由于相互排斥而往相反的方向移动,导致物质磁通量和真空中相比有所下降，这种情况叫做用而是磁通量多于10称之为铁磁性对于铁磁性物质,尤其是粉末状或者薄片装的铁、钢、镍合金，μr可以上升到1000000以上，反磁性材料μr少于1；而有些未知的物质相对磁透率少于1磁感应八、有色金属density、thermalconductivity、linearcoefficientofthermalexpansion、boilingpoint、glasstransitiontemperature、massperunitofvolume、magneticinductance、Non-ferrousmetal化学性质是用来描述一种物质是怎样变成另外一种完全不同的物质相变是一种物理性质,并且物质存在四种相:固相、液相、气相和等离子体晶体结构破坏,但其分子仍然连接在分子链上，形成了一种柔软的材料在工程应用上，渗透率常用相对值而不是绝对值表示Propertiesthatdescribehowasubstancechangeintoacompletelydifferentsubstancearecalledchemicalproperties．Phaseisaphysicalpropertiesofmatterandmattercanexistfourphases：solid、liquid、gasandplasma.Whenthetemperaturebelowthemeltingpoint,theystarttolosetheircrystallinestructurehoweverthemodulusstillremainlinkedinchains，whichresultinasoftandpliablematerial.Inengineeringapplication，permeabilityoftenexpressinrelativeratherthaninabsolute.UNIT5的使用寿命，机械性能也被用作区别和鉴别材料,最为普通的性能就是强度、延展性、硬度、抗冲击性和断裂韧性,化可能是由于微观结构的形成以及冷加工处理所导致的,控制纤维增强的对其以及其他各种各样的原因、不同产品的形式具有不同的机械性能,比如拨薄片、碟、基础、铸件、锻件等等,另外的，通常在材料的纹理方向具有机械性能、在薄片和碟上、旋转方向被称之为纵向，金的强度被加强,然而延展性、断裂性、和伸长性通常会下降,温度高于室温是，通常导致合金的强度下降，随着温度的上升延展性会上升或下降、四、我们应该注意到在测量材料的性质时会获得显著的变化值，看似相同的试样往往会大不同的结果,英雌通过平均值或计算统计最小值,使用多个测试通常决定机械性能和价值，另外，一个范围内变化现实力其可变性。五、在物上施力被称之为载荷、材料可以接受许多不同的加载场景，而且材料的表现取决于负载的情况,这里有三种基本的加载情况、张力、压力、弯曲、剪切和扭转、张力是指材料的两个界面反向撕开或拉长，压力则正好相反,将材料压在一起，通过弯曲应用负载加载六、如果加入的力是不变的，则称之为静态加载，如果不是不变的是波动的,那么称之为动态或者循环加载,对材料所加入的力极大的影响了材料的机械性能,如果材料要破坏了，在破坏之前会有明显的警示现象.七、压力是用来表达这个词的应用于某一横横截面积的问题,通过负载的观点,压力能够使材料发生变形，透过透视材料内部发生了什么,压力是内部分不离的平衡和反应负载的应用,力的分布可能是，也可能不是均匀的，这取决于载荷条件的性质，在弯曲作用下的杆,将会有沿着垂直轴距离变化的应力分布八、张力是压力的反应，当材料加载力时，就产生了张力，导致了材料的变形，工程应变可以定义为:所施加力的方向的材料的改变量与原始长度的比值,这是一个无单位的数值,虽然它常常保留在复杂的形式中,比如英寸每英寸，米每米。例如FOREXAMPLE，thestraininabarthatisbeingstretchedintensionistheamountofelongationorchangeinlengthdividedbyitsoriginallength应变的分布可能是,也可能不是统一在一个复杂的结构元素,取决于自然的加载情况九、如果张力很小,材料只变化在一个很小的范围内，而且释放压力后材料返回原状,称之为弹性形变，就像皮筋一样返回原状，弹性变形指挥发生于力小于临界压力的情况之下,被称为屈服强度，如果加入的力大于弹性临界,那么就不能返回原状了，被称为塑形变形。所制备好的样品施加一种可以控制的负载来平衡测量所施加的负载和在一段距离内样品的拉成,拉伸试验用于确定弹性系数、弹性限度、伸长量、限制比例、面积减小、拉力强度、屈服点、屈服强度和其他拉伸性质十一、硬度是材料抵抗局部变形的制表，这一指标可以通过缩进变形、抓痕、切、弯曲来是屈服强度、加工硬化、纯拉伸强度和其他拉力性能的贡献,强度的测量广泛运用于控制材料，因为他们是快速而且被定义为是低昂地标志或压痕产生的非破坏性测试的低压力区域。十二、韧性即金属的可塑性变形并吸收能量的过程(指在材料破坏之前)，这种定义的重点在于破裂之前吸收能