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1、工程材料及其成形技术基础第一章工程材料的结构与性能1-1说明金属键，离子键，共价键的区别和联系？答：区别：（1）.金属键是金属正离子与自由电子间的静电引力作用,形成金属整体的一种结合方式,其作用有[1].使金属显示出良好的导电性;[2].使金属具有良好的导热性;[3].金属具有正的电阻温度系数;[4].使金属显示出良好的塑性;[5].使金属具有光泽.（2）.离子键:当正电性金属原子与负电性非金属原子接触时,前者失去最外层电子变成正离子,后者获得电子变成负离子,正,负离子由于静电引力而相互结合成化合物,这种相互作用就称为离子键.离子键有较强的结合力,因此,离子化合物的熔点,沸点,硬度很
2、高,热膨胀系数很小.（3）.共价键:当两个相同的原子或两种不同的原子相互作用时,原子间以形成公用价电子对而结合,这种结合方式称为共价键.共价键结合极为牢固,共价晶体具有高的熔点,硬度,不是导体.联系:以离子键和共价键强度最强,金属键次之,实际上,只有一种结合键的材料并不多见,大多数材料往往是几种键的混合结合,而以一种结合键为主.1-4单晶体与多晶体有何差别?为什么单晶体具有各向异性,而多晶体则无各向异性?答:差别:结晶方位完全一致的晶体称为"单晶体",在单晶体中,所有晶胞均呈现相同的位向,故单晶体具有各向异性.由多晶粒组成的晶体结构称为多晶体.原因:在单晶体中,所有晶胞均呈现相同的位
3、向,故单晶体具有各向异性.而因为在多晶体中各个晶粒的位向紊乱,其各向同性,这种现象也称为"伪无向性".1-5何谓点缺陷?对性能有何影响?答:(1).点缺陷是一种在三维空间各个方向上尺寸都很小,尺寸范围约为一个或几个原子间距的缺陷,包括空位,间隙原子,置换原子等.(2).由于晶格点缺陷的出现,可促成周围的原子发生靠拢或撑开的现象,从而造成晶格畸变.晶格畸变使材料的强度,硬度和电阻率增加以及其他力学,物理,化学性能的改变.1-6何谓刃型位错?位错密度对材料的力学性能有何影响?答:(1).在晶体内的半原子面EFGH就像刀刃一样,使位于ABCD面的上下两部分晶体沿着EF线产生了原子错排.(2
4、).随着位错密度的增高,材料的强度将会显著增加,所以提高位错密度是金属强化的重要途径之一.1-7主要区别:[1]置换固溶体与间隙固溶体答:置换固溶体系指溶质原子取代部分溶剂原子而占据着晶格的结点位置所形成的固溶体.溶质原子在溶剂晶格中的分布一般是任意的,无规则的,有时在特定的情况下,溶质原子和溶剂原子会各占据晶格中的一定位置.间隙固溶体若溶质原子不是占据晶格结点位置而是分布在晶格间隙所形成的固溶体.当溶质元素与溶剂元素的原子直径比D质/D剂<0.59时才能形成间隙固溶体.[2]相组成物与组织组成物答:组织组成物是由合金中各相的形态所构成的.相组成物是铁素体,奥氏体,渗碳体.1-8置换
5、原子与间隙原子的固溶强化效果哪一个大些?为什么?答:在同等条件下,间隙固溶体所产生的固溶强化效果要远远大于置换固溶体.在固溶体中,溶质原子的溶入将会造成晶格畸变,并随着溶质原子浓度的增加,晶格畸变增大,从而导致固溶体的强度和硬度升高,其他性能也发生变化,这种现象称为固溶强化.1-10陶瓷的典型组织由哪几部分构成?它们对陶瓷性能各起什么作用?答:(1).由晶相,玻璃相,气相组成(2).晶相:陶瓷的力学,物理,化学性能主要取决于主晶相,陶瓷中的晶相主要有硅酸盐,氧化物和非氧化物.玻璃相:其主要作用是将分散的晶相粘结在一起,抑制晶粒长大及填充气孔使陶瓷致密等气相:它常以孤立状态分布在玻璃相
6、中,或以细小气孔存在于晶界或晶内.气孔使组织致密性下降,产生应力集中,导致力学性能降低,脆性增加,并使介电损耗增大,抗电击穿强度下降.因此,应力求降低气孔的大小和数量,并使气孔均匀分布.若要求陶瓷材料密度小,绝缘性好时,则希望有一定量气相存在.1-11高聚物的分子结构有几种?各有何特征及性能特点?答:(1).有大分子链的形态,大分子的聚集态结构(2).大分子链的形态特征:虽然高聚物的分子量很大,但其化学组成往往比较简单,通常是由C,H,N,O,Si等元素构成,其中碳原子之间通过共价键结合而成的碳链高分子是最重要的高聚物.性能特点:大分子链的组成不同,高聚物的性能就不同.聚乙烯的性能软
7、而韧,如果以苯环取代链节中的一个氢原子,就成了硬而脆的聚苯乙烯.可见,化学组成是高聚物结构的基础.大分子的聚集态结构特征:高分子材料内部大分子链之间的几何排列方式,也称为超分子结构.性能特征:晶态与非晶态影响高聚物的性能.结晶使分子排列紧密,分子间作用力增大,所以使高聚物的密度,强度,硬度,刚度,熔点,耐热性,耐化学性,抗液性及气体透过性等性能有所提高,而依赖链运动的有关性能,如弹性,塑性和韧性较低.1-13在什么条件下应用布氏硬度试验比洛氏硬度试验好?答
