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1、材料与社会发展 考试资料1.什么是材料？简述材料分类以及各类材料的基本特性。答：材料的定义及其分类：(1).定义：材料是指能为人类经济性地，用于制造有用器件的物质。材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。(2).材料的分类：按组成、结构特点进行分为金属材料，无机非金属材料和有机高分子材料和复合材料。从其发展过程上，可分为传统材料和新型材料，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；投
2、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。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。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：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。分子量大，质轻；优良的加工性能，导热系数小，化学稳定性好，电绝缘性好；功能的可塑性好，出色的装饰性，但易老化；可以延压成膜、纺制成丝，可制成各种形状
3、的构件，可产生巨大的粘接力及巨大弹性等。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。一般具有金属光泽，具有良好的导电性，导热性，延展性及塑性；具有良好的强度和韧性，熔点较高。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。具有高熔点，高强度，高硬度；耐腐蚀，耐磨损，抗氧化等，以及宽广的导电性，隔热性，透光性；良好的铁电性，铁磁性，压电性。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。比重小
4、，比模量和比强度大；具有优良的化学稳定性，自润滑；耐热，耐疲劳，耐蠕变，电绝缘性好等特点。”2. 请举例说明材料工程与材料科学之间的差别和联系？请给出材料科学研究的五要素图。答：材料科学是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能以及它们之间的相互关系，集物理学、化学、冶金学等于一体的科学,是一门与工程技术密不可分的应用科学。中国的材料科学研究水平位居世界前列，有些领域甚至居于世界领先水平。材料工程是研究、开发、生产和应用金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料的工程领域。其工程硕士学位授权单位培养从事新型材料的研究和开发、材料的制备、材料特性分析和改性、材料的有效利用等方面的高级工程
5、技术人才。要素：化学成分、制备加工、组织结构和性质性能。其中，组织结构是核心要素。同时，前面三者共同支撑“性质性能”。这四者的关系组成一个正四面体。3.材料在历史中发挥重要作用对你印象深刻之处，请举例说明答：材料的发展与人类进步和发展息息相关。一万年前，人类使用石头作为日常生活工具，人类进入旧时器时代，人类战争也进入了冷兵器时代。7000年前人类在烧制陶器的同时创造了炼铜技术，青铜制品泛地得到应用，同时又促进了人类社会发展，人类进入了青铜器时代。同时火药的发明又使人类战争进入了杀伤力更强的热兵器时代。5000年前人类开始使用铁，随着炼铁技术的发展，人类又发明了炼钢技术。十九世纪中期转炉、平炉炼
6、钢的发展使得世界钢产量迅猛增加，大大促进了机械、铁路交通的发展。随着二十世纪中期合金钢的大量使用，人类又进入钢铁时代，钢铁在人类活动中起着举足轻重的作用。核材料的发现，又将人类引入了可以毁灭自己的核军备竞赛，同时核材料的和平利用，又给人类带来了光明。二十世纪中后期以来，高分子、陶瓷材料崛起以及复合材料的发展，又给人类带来了新的材料和技术革命，楼房可以越盖越高、飞机越飞越快，同时人类进入太空的梦想成为了现实。再比如电子组件的演进，从体积非常大的真空管、晶体管进步到集成电路，不仅为现代的科技另造高峰，同时也使得电器用品趋于小型化、轻巧化、功能强、易于携带等种种好处。所以说人类的生活确实是与材料科学
7、有关。1982年日本首次研制出了陶瓷发动机小汽车，引起了世界性轰。因为它的出现将使发动机重量减轻，提高燃烧度和节约燃料的愿望成为现实。1988年前苏联一架以液氢为燃料的中型运输机首次试飞成功，象征人类在航空领域中启用了无污染的新能源-液氢。液氢的沸点为253，携储液氢需要高效率的绝热材料。液氢发动机的使用，则意味着低温极限技术已达到实用化程度。1989年3月，日本的一艘6500号潜水调查船下潜到6500米的深海区，打破了美国、前苏联和德国的下潜纪录。这艘潜水艇耐水舱用的正是一种高强度钛合金，观察窗使用的是一种新型的有机玻璃。有了深海探测技术，人们才可实现对人类资源开发有不可估量的意义深海资源的
8、开发。美国在1989年12月入侵巴拿马，1991年1月人侵海湾以及此刻正在空袭南联盟的战争中，使用的F-ll7隐身战斗机世人皆知。这种武器之所以能隐身，就是使用了一种吸波材料和吸波涂层。4.与我们生活密切相关的交通或日常用品，哪些是以钢为主要承力材料的？钢铁在历史中作用显著，如何在未来发挥重要作用？答：建造北京奥运会主体育场“鸟巢”就是用了大的钢材。建材：卷门、轻型钢、防火门。运输：汽车内、外车身板件、排气管。家电：冰箱、洗衣机外壳、干衣机外壳。一般：标识牌、展示柜，冷冻商品陈列橱、用于桥梁建筑的钢材我国钢铁工业经过跨越式发展，已经具备了由大到强转变的良好基础，面对新的机遇和挑战，展望未来，我
9、国钢铁工业有理由、有信心紧跟时代发展需要，加快转型升级，在已有基础上不断创新发展，发挥更大作用、做出新的贡献。一是继续满足传统行业用户需要，为经济发展提供支撑。在相当长时期内，建筑、机械等大规模消费钢材的下游行业仍将在我国工业化、城镇化进程中扮演重要角色，而这些行业的发展和转型离不开钢材的支撑，随着下游行业转型升级，钢铁生产可谓天地广阔、大有可为，如工信部和住建部联合在建筑业推进高强钢筋应用，就是钢铁支撑下游行业转型升级重要作用的体现。二是满足战略性新兴产业发展需要。战略性新兴产业是引导未来经济社会发展的重要力量，我国提出发展节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料和新能源
10、汽车七大战略性新兴产业，钢铁工业将承担时代发展赋予的新使命，为培育发展战略性新兴产业提供优质钢铁新材料。三是在推进节能减排和循环经济等方面发挥攻坚作用。钢铁工业是典型的流程工业，产业链长、关联度高、物耗能耗大、物流运输量大，节能减排潜力大，发展循环经济优势突出，钢铁工业将在我国推进节能减排和循环经济中发挥攻坚作用。四是在技术创新方面发挥引领作用。国家提出“十二五”时期要加快建立以企业为主体的技术创新体系，增强原始创新、集成创新和引进消化吸收再创新能力。近年，我国钢铁工业技术创新体系建设蓬勃发展，企业科研机构不断建立完善，技术创新能力得到增强、成果丰硕。在国家认定企业技术中心2011年度评价前十
11、名中，钢铁行业占有四位，在科技经费支出前十名中，钢铁行业据有三个，在拥有专利数前三十名中，钢铁行业占据五席，可以说钢铁工业技术创新在工业行业中走在了前列。在未来发展中，钢铁行业要发挥既有优势，抓住机遇，在技术创新方面发挥引领作用，将来我们不但能输出优质产品和服务，也将能输出一流的技术和装备。五是在培育发展具备较强国际竞争力的大型企业集团方面发挥积极作用。我国钢铁工业规模大，粗钢产量占世界的45%。近年，通过兼并重组，我国钢铁企业规模逐步扩大，2011年世界粗钢产量前五名中我国企业占据了四席。宝钢、河北钢铁、首钢、武钢、沙钢、鞍钢、新兴际华等一批钢铁生产企业进入了世界500强，具备了较强的国际竞
12、争力。企业是市场竞争的主体，随着我国钢铁工业推进兼并重组、优化升级和国际化发展，将会有越来越多的中国钢铁企业登上世界舞台，中国领军钢铁企业也将在全球范围内具备更强的竞争力，为提升我国企业在世界的影响力和竞争力发挥积极作用。5.如何评定材料的硬和软？控制钢的硬或软的主要因素是什么？答：硬度是衡量材料软硬程度的一个性能指标。硬度试验的方法较多，原理也不相同，测得的硬度值和含义也不完全一样。最常用的是静负荷压入法硬度试验，即布氏硬度(HB)、洛氏硬度(HRA，HRB，HRC)、维氏硬度(HV)，其值表示材料表面抵抗坚硬物体压入的能力。而里氏硬度（HL）、肖氏硬(HS)则属于回跳法硬度试验，其值代表金
13、属弹性变形功的大小。因此，硬度不是一个单纯的物理量，而是反映材料的弹性、塑性、强度和韧性等的一种综合性能指标。碳含量高低 合金元素含量种类及数量.都与钢材的软硬因素有关系.6.我国民间“打铁”过程一般有几步？生铁、熟铁和钢有什么区别，如何从生铁得到钢？如何从熟铁得到钢？答：加热，锻打，淬火。熟铁、钢和生铁都是铁碳合金，以碳的含量多少来区别。一般含碳量小于0.2%的叫熟铁或纯铁，含量在0.2-1.7%的叫钢，含量在1.7%以上的叫生铁。熟铁软，塑性好，容易变形，强度和硬度均较低，用途不广；生铁含碳很多，硬而脆，几乎没有塑性；钢具有生铁和熟铁两种优点，为人类广泛利用。生铁到钢：钢是由生铁冶炼而成。
14、将生铁在炼钢炉中进一步熔炼，并供给足够的氧气，通过炉内的高温氧化作用，部分碳被氧化成一氧化碳气体而逸出，其他杂质则形成氧化物进入炉渣中除去，这样可使碳的含量降低，从而得到含碳量合乎要求的产品，即为钢，此过程称为炼钢。所以将含碳量在2%以下，含有害杂质较少的铁碳合金称为钢。熟铁到钢：7.古代制造青铜器的主要步骤有哪几步？何为青铜器时代和铁器时代，是如何定义的？中国古代青铜器的铸造有块范法和失蜡法两种基本的方法，此外还有分铸法、焊接法等工艺。块范法或称土范法，是商周先民最先采用的，是整个青铜时代中应用最广泛的青铜器铸造法。其法步骤如下：制模、制范、浇注、修整。青铜时代（或称青铜器时代或青铜文明）在
15、考古学上是以使用青铜器为标志的人类文化发展的一个阶段。青铜时代必须具备这样一个特点：青铜器在人们的生产、生活中占据重要地位，偶然地制造和使用青铜器的时代不能认定为青铜时代。青铜时代是 以使用青铜器为标志的人类物质文化发展阶段，自有了青铜器和随之的增加，农业和手工业的生产力水平提高，物质生活条件也渐渐丰富。青铜出现后，对提高社会生产力起了划时代的作用。铁器时代是人类发展史中一个极为重要的时代。人们最早知道的铁是陨石中的铁，古代埃及人称之为神物。在很久以前，人们就曾用这种天然铁制作过刀刃和饰物，这是人类使用铁的最早情况。地球上的天然铁是少见的，所以铁的冶炼和铁器的制造经历了一个很长的时期。当人们在
16、冶炼青铜的基础上逐渐掌握了冶炼铁的技术之后，铁器时代就到来了。他们是根据在人们的生产生活中使用的占据主体地位的材料来定义的。8.铝合金可以分为哪两大类？什么样的热处理工艺可以提高铝合金的强度？一为铸造铝合金，有铝硅系、铝铜系、铝镁系、铝锌系合金。 二为变形铝合金，其中又分为两类： 热处理不强化型铝合金，有铝锰系、铝镁系合金； 热处理强化型铝合金，有铝镁硅系、铝铜镁系、铝铜镁锌系等。为了进一步提高铝合金的强度，通常在零件成形后进行热处理。由于铝没有同素异构转变，故铝合金的热处理强化方法与钢不同，铝合金的热处理一般采用固溶时效处理，通过固溶处理，使合金元素和第二相固溶于基体，并在随后的时效处理中均匀析出细小的强化相，达到强化的效果。将铝及铝合金材料加热到一定的温度并保温一定时间以获得预期的产品组织和性能。(1) 退火：产品加热到一定温度并保温到一定时间后以一定的冷却速度冷却到室温。通过
