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1、材料科学与工程材料科学与工程导论导论复复习习提提纲纲 概概论论，金属材料部分，金属材料部分 1.什么是材料？什么是材料？ 2.什么是材料科学与工程什么是材料科学与工程 3.传统传统上材料科学与工程的基本要素上材料科学与工程的基本要素 4.画出两种画出两种扩扩展模型展模型 5.材料的分材料的分类标类标准哪些？准哪些？ 6.材料在社会各方面的作用材料在社会各方面的作用 7.FCC BCC HCP 结结构构 8.什么是相什么是相图图，它在材料研究开，它在材料研究开发发中的作用。中的作用。 9.从化学从化学键键的角度的角度说说明明为为什么金属材料一般都具有良好的物理、力学性能？什么金属材料一般都具有良
2、好的物理、力学性能？ 10.根据根据 Fe-C 相相图对铁图对铁基材料基材料进进行分行分类类 11.什么是有色金属，写出什么是有色金属，写出 15 种有色金属的名字和元素符号。种有色金属的名字和元素符号。 12.什么是稀土元素，什么是稀土元素，结结合合电电子子结结构构说说明，明，为为什么它在各行各什么它在各行各业业种都有广泛的种都有广泛的应应用。用。 13.高炉高炉炼铁炼铁， ，转转炉炉炼钢炼钢的基本物理化学原理的基本物理化学原理 14.铝铝冶金流程冶金流程图图，由，由铝铝土土矿矿制制备备 Al2O3， ，进进一步制一步制备备 Al 板板带带箔材的基本物理化学原理。箔材的基本物理化学原理。 1
3、5.金属材料制金属材料制备备加工的一般工加工的一般工艺艺流程流程 16.铝铝合金的分合金的分类类，依据是什么？，依据是什么？ 17.航空航天用金属航空航天用金属结结构材料的构材料的发发展展趋势趋势。 。 18.请说请说明集成明集成电电路引路引线线框架框架对铜对铜合金性能有何要求。合金性能有何要求。 19.钕铁钕铁硼稀土永磁材料的硼稀土永磁材料的现现状，生状，生产产工工艺艺和投和投资资案例分析。案例分析。 20.金属材料腐金属材料腐蚀蚀的种的种类类。 。 21.高性能炭高性能炭/炭航空刹炭航空刹车车材料的制材料的制备备技技术术 22.简简述一下我国金属材料述一下我国金属材料现现状和状和对对策。策
4、。(是金属材料的生是金属材料的生产产大国，大国，钢钢 4 亿亿多吨，有色金属多吨，有色金属 1200 万万 吨以上，但吨以上，但还还不是生不是生产强产强国。依靠科技国。依靠科技创创新，新，发发展材料的深加工，展材料的深加工，发发展循展循环经济环经济，注意，注意资资源的源的 综综合利用。合利用。) 23.什么叫复合材料？它的复合原理包含哪些？什么叫复合材料？它的复合原理包含哪些？ 24.什么叫什么叫纳纳米材料，由于哪些效米材料，由于哪些效应应使得使得纳纳米材料可能具有特殊性能。米材料可能具有特殊性能。 25.什么叫非晶什么叫非晶态态材料（材料（Bulk metallic glasses），它可能
5、具有哪些特殊性能？），它可能具有哪些特殊性能？ 26.什么叫生物材料，它有什么什么叫生物材料，它有什么发发展前景？展前景？ 27.我我们们的海量硬的海量硬盘盘得益于一得益于一项项什么科学技什么科学技术术， ，简单简单叙述其基本构成和原理。最近我国材料科学叙述其基本构成和原理。最近我国材料科学 家（家（谁谁）在复合材料研究方面取得了）在复合材料研究方面取得了显显著成著成绩绩， ，获获得国家技得国家技术发术发明一等明一等奖奖， ，结结束了束了该奖项该奖项空缺空缺 6 年的年的历历史，史，这这些成功范例，些成功范例，给给予我予我们们材料科技工作者极大的鼓舞。材料科技工作者极大的鼓舞。结结合合这这些事
6、例，些事例，谈谈谈谈您您对对 材料科学促材料科学促进进社会社会进进步的步的认识认识和体会。和体会。 28.谈谈谈谈您学您学习习本本门课门课程的收程的收获获、体会和建、体会和建议议。 。-Simple answer： ： 请说请说明集成明集成电电路引路引线线框架框架对铜对铜合金性能有何要求。合金性能有何要求。 Lead frame copper alloy: 铜铜合金引合金引线线框架材料框架材料 引引线线框架材料是半框架材料是半导导体元器件和集成体元器件和集成电电路封装中的关路封装中的关键键部件，起到支撑芯片、部件，起到支撑芯片、实现实现芯片与外界芯片与外界电连电连 通的作用，另外它通的作用，另
7、外它还还是是电电路工作路工作时时芯片散芯片散热热的通道。的通道。铜铜合金框架材料有下述特点：合金框架材料有下述特点：导电导热导电导热好，好，强强度度和硬度高，和硬度高，热热耐性和耐氧化性好，具有一定的耐耐性和耐氧化性好，具有一定的耐蚀蚀性，不性，不发发生生应应力腐力腐蚀蚀开裂，开裂，线线膨膨胀胀系数与硅片、陶系数与硅片、陶 瓷或玻璃的相匹配，平整度好，残余瓷或玻璃的相匹配，平整度好，残余应应力小，易冲裁加工，并具有良好的力小，易冲裁加工，并具有良好的焊焊接性能。接性能。高性能炭高性能炭/炭航空刹炭航空刹车车材料的制材料的制备备技技术术 碳碳/碳复合材料（碳复合材料（C/C）是由碳）是由碳纤维纤
8、维及其制品（碳毡、碳布等）增及其制品（碳毡、碳布等）增强强的碳基复合材料。一般的碳基复合材料。一般 C/C 是是 由碳由碳纤维纤维及其制品作及其制品作为预为预制体，通制体，通过过化学气相沉化学气相沉积积法（法（CVD）或液）或液态树态树脂、脂、沥沥青浸青浸渍渍碳化法碳化法获获得得 C/C 的基体碳来制的基体碳来制备备的。的。CVD 法得到基体碳法得到基体碳为为沉沉积积碳，采用碳，采用树树脂或脂或沥沥青碳化得到的基体碳分青碳化得到的基体碳分别为别为 树树脂碳和脂碳和沥沥青碳。青碳。 C/C 的的组组成只有一个元素碳，因此具有碳和石墨材料所特有的成只有一个元素碳，因此具有碳和石墨材料所特有的优优点
9、如低密度和点如低密度和优优异异热热性能性能 如耐如耐烧蚀烧蚀性、抗性、抗热热震性、高震性、高导热导热性和低膨性和低膨胀胀系数等，同系数等，同时还时还具有复合材料的高具有复合材料的高强强度、高模量等特点。度、高模量等特点。 优优异的摩擦磨异的摩擦磨损损性能。性能。C/C 中的碳中的碳纤维纤维除增除增强强碳基体外，也提高了复合材料的摩擦系数。碳基体外，也提高了复合材料的摩擦系数。C/C 复合复合 材料高温摩擦材料高温摩擦时时能大量吸收能量（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），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以
10、上，其摩擦性能仍然保持平稳稳，而且磨，而且磨损损量很低，量很低，这这是其它摩擦材料所不具有的。正因是其它摩擦材料所不具有的。正因为为 如此，如此，C/C 作作为军为军用和民用用和民用飞飞机的刹机的刹车盘车盘材料得到了越来越广泛的材料得到了越来越广泛的应应用，用，图图 3-100 为为空中客空中客车车 A320 的的 C/C 刹刹车车装置。目前装置。目前 6070的的 C/C 主要用于摩擦材料，包括主要用于摩擦材料，包括飞飞机刹机刹车盘车盘、 、F1 赛车赛车、 、 高速列高速列车车的刹的刹车车制制动动材料。材料。练习题练习题 金属腐金属腐蚀蚀分分为为化学腐化学腐蚀蚀和和电电化学腐化学腐蚀蚀两种
11、两种类类型型时时代除了以代除了以阶级为标阶级为标准划分外，准划分外，时时代划分的一种形式是以材料代划分的一种形式是以材料为标为标准的。准的。 石器石器时时代、青代、青铜铜器器时时代到代到铁铁器器时时代代使用磨制石器使用磨制石器石器石器时时代、代、铜铜器器时时代、代、铁铁器器时时代等代等Stone age Bronze age Ferrous age Silicon age (information age)1翻翻译译电电池材料池材料Lithium-ion batteries(Li-ion) OverviewHistorically, lead-acid, nickel-cadmium (Ni-
12、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 sma
13、ller 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-meta
14、l 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
15、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
16、 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 CapacityT
