功能材料相关知识点概括
绪论
1、功能材料指具有一种或几种特定功能的材料，具有优良的物理、化学和生物功能，在物件中起着“功能”的作用。力学功能对应于宏观物体的机械运动，其他功能对应于微观物体的运动，习惯上不把结构材料包括在功能材料范畴内。
2、宏观运动和微观运动之间相互联系，在适当条件下可以互相转化。因此，结构材料和功能材料有共同的科学基础，有时很难截然划分。
3、功能材料是指具有优良的物理、化学和生物或其相互转化的功能，用于非承载目的的材料。
4、功能材料按化学成分（化学键）分类，可分为金属、无机非金属、有机高分子和复合功能材料。按物理性质分类，可分为物理（如光、电、磁、声、热和力学功能材料等）、化学、生物、核功能材料和特殊功能材料。
导电材料
1、导电材料按导电机理可分为电子导电材料和离子导电材料两大类，电子导电材料的导电源于电子运动，电子导电材料包括导体、超导体和半导体。离子导电材料的导电主要源于离子的运动。
2、超导体从正常态（电阻态）过渡到超导态（零电阻态）的转变称为正常-超导转变，转变时的温度Tc称为这种超导体的临界温度。
3、除温度外足够的磁场也能破坏超导态。使超导态转变成正常态的最小磁场Hc（T）称为此温度下该超导体的临界磁场。磁场的存在可以使临界温度降低，磁场越大，临界温度也越低。
4、超导体按迈斯纳效应可分为软超导体（第一类超导体）和硬超导体（第二类超导体），硬超导体在超导态和正常态之间有一种混合态存在。
5、半导体的电子结构跟绝缘体相近，只是半导体的禁带宽度要比绝缘体小，电子受热或光等能量容易被激发，同时产生空穴而形成传导。
6、半导体按化学成分可分为元素半导体和化合物半导体。元素半导体包括本征半导体和杂质半导体。
7、半导体按掺杂原子的价电子数可分为施主型(电子型或n型)和受主型(空穴型或P型)。前者掺杂原子的价电子多于纯元素的价电子，后者正好相反。
8、半导体中价带上的电子借助于热、光、电、磁等方式激发到导带叫本征激发。满足本征激发的半导体叫本征半导体，其导电载流子是由本征激发所形成的导带中的电子和价带中的空穴，本征半导体电导率由电子运动和空穴运动两部分所构成。
9、因为本征半导体的载流子密度非常小，需要在高温下工作，故应用不多。实际应用的大多数为掺杂后非本征半导体，也叫杂质半导体。
10、利用将杂质元素掺入纯元素中，把电子从杂质能级（带）激发到导带上或者把电子从价带激发到杂质能级上，从而在价带中产生空穴的激发叫非本征激发或杂质激发。这种半导体叫杂质半导体。
11、根据杂质电离能的大小，分为浅能级杂质和深能级杂质。深能级能产生的载流子很少，而散射却增加，对电导率影响不大或有所降低。
12、化合物半导体最突出的特点是禁带和迁移率范围宽。
13、具有半导体特性的非晶态物质称为非晶态半导体，与晶态物质相比，非晶态物质的原子排列没有周期性。
14、高分子导电材料包括结构型高分子导电材料和复合型高分子导电材料两大类，结构型高分子导电材料通常简称导电高分子，它们是高分子本身结构或经掺杂后就可以导电的。
15、复合型高分子导电材料的实用化远胜于结构型导电高分子，这是因为它有成型简便，重量轻，性能易于调节，成本低和可选择的品种多等许多优点。
16、离子电导材料一般指的是电导率大于10-4s/cm，且其电子电导对总电导率的贡献可忽略不计，又称快离子导体。离子导电主要发生在离子固体中，离子在固体中通过晶格的缺陷(空穴)而进入穴位发生导电。
17、绘制导体的能带结构图并说明其导带构成情况。
18、与结构材料相比，功能材料有有哪些主要特征？
1)功能对应于材料的微观结构和微观物体的运动；
2)其聚集态和形态非常多样化；
3)产品形式主要是材料元件一体化；
4)是利用现代科学技术，多学科交叉的知识密集型产物；
5)采用许多新工艺和新技术进行制备与检测。
19、什么是迈斯纳效应，完全导体（无阻导体）与超导体有何区别？
当超导体处于超导态时，在磁场作用下，表面产生一个无损耗感应电流，这个电流产生的磁场与外加磁场大小相等、方向相反，因而在样品内不出现净磁通量，即在超导体内部总有B=0，这种完全的抗磁性即麦斯纳效应。
完全导体不同于超导体，由麦克斯韦方程组可知，完全导体中不可能有随时间变化的磁感应强度，即完全导体保持着当它失去电阻时样品内部的磁场，致使完全导体内部的磁场不变，可以看作磁通分布被冻结在完全导体中。
20、什么叫库柏电子对？利用BCS理论解释超导的微观机制。
⑴当电子间有净的吸引作用时，费密面附近的两个电子将形成束缚的电子对的状态，它的能量比两个独立的电子的总能量低，这种电子对状态称为库柏电子对。考虑到电子的自旋，最佳的配对方式是动量相反同时自旋相反的两个电子组成库柏电子对。
⑵库柏电子对之间通过交换声子耦合在一起，拆散一个库柏对，产生两个正常态电子需要外界提供能量。库柏对吸收能量变成两个独立的正常电子的过程称为准粒子激发。由于受热激发，有一些库柏对被拆开成为正常电子，这样就使得超导体内有两种载流子：超导电子和被激发到能隙之上单粒子态中的正常电子。这正赋予了二流体模型新的意义。
①在常温下，金属原子失去外层电子成为正离子规则排列在晶格的结点上作微小振动。自由电子无序地充满在正离子周围。在电压作用下，自由电子的定向运动就成为电流。自由电子在运动中受到的阻碍称为电阻。处在超导态的电子，不是单独一个个存在的，而是配成库珀对存在的，配对的电子，其自旋方向相反，动量的大小相等而方向相反，总动量为零。库珀对作为整体与晶格作用，因此一个电子若从晶体得到动量，则另一个电子必失去动量，作为整体，不与晶格交换动量，也不交换能量，能自由地通过晶格，因此没有电阻。
②温度愈低，结成的电子对愈多，电子对的结合愈牢固，不同电子对之间相互的作用力愈弱。在电压的作用下，这种有秩序的电子对按一定方向畅通无阻地流动起来。
③当温度升高后，电子对因受热运动的影响而遭到破坏，就失去了超导性。当磁场强度达到临界强度时，磁能密度等于库珀对的结合能密度，所有库珀对都获得能量而被撤散，超导态转为正常态。
21、描述超导材料的两个基本特性及其关系；
零电阻效应：在临界温度时，电阻变为零的现象。
迈斯纳效应：在超导态时，不允许磁场穿过，即具有完全抗磁性。
关系：相互独立又相互联系。单纯的零电阻不能保证具有迈斯纳效应；而迈斯纳效应存在必满足零电阻效应。
22、非晶态半导体有何特点？
1）非晶半导体对杂质掺入不敏感，结构不具有敏感性。掺入杂质的正常化合价都被饱和，即全部价电子都处在键合状态，几乎所有非晶态半导体都具有本征半导体的性质。
2）非晶态半导体由于它的非结晶性，因此无方向性，所以没有结晶、提纯、杂质控制等复杂工艺。故非晶态半导体便于大量生产，并且价格低廉。
24、试绘制本征半导体和杂质半导体的能带结构并解释半导体导电机理。
介电材料
1、介电材料又叫电介质，是以电极化为特征的材料。电极化是在电场作用下分子中正负电荷中心发生相对位移而产生电偶极矩的现象。
2、在32种点群的晶体中，有21种点群的晶体不是中心对称的，在这些无对称的晶体中，有20种点群的晶体可能具有压电性，属于压电晶体，称为压电体。
3、在压电晶体中，有10种点群的晶体具有唯一的单向极轴，即存在自发性，可能具有热释电性，属于热释电体。
4、在热释电晶体中，有些晶体的自发极化方向能随外电场方向转化，这类晶体称为铁电体。
5、具有铁电性的晶体，必然具有热释电性和压电性，具有热释电性的晶体，必然具有压电性，但是却不一定具有铁电性。
6、分子极化率一般由电子极化率、原子（离子）极化率和取向极化率三部分构成。
7、介电材料的极化强度是单位体积内电偶极矩的矢量和。介质的极化强度越大，静态介电常数也越大。
8、电介质分子完成极化所需的时间称为弛豫时间τ，其倒数称为弛豫频率f。电子极化的弛豫频率相当于紫外频率，原子（离子）极化的弛豫频率处于红外区，取向极化的弛豫频率处于射频和微波区。
9、在交变电场作用下，由于电场频率不同，极化对电场变化的反应也不同。
10、在交变电场中，由于极化滞后，介电常数要用复数表示，称为动态介电常数。
11、介电损耗产生的原因包括：(1)部分带电质点在外场作用下移动而引起漏导；(2)与偶极子转动和振动相关的能量损耗。
12、电介质承受的电压超过一定值后，就丧失了电介质的绝缘性，这个电压叫做击穿电压。
13、在某温度范围内具有自发极化且极化强度可以因外电场而反向的晶体称铁电体。铁电体是具有电畴和电滞回线的介电材料。
14、所谓电畴就是在一个电畴范围内永久偶极矩的取向都一致。
15、居里温度T c是铁电相与顺电相的相转变温度，当铁电体温度T大于T c时，铁电现象消失。铁电相是极化有序状态，顺电相是极化无序状态。
16、按照铁电体极化轴的多少，可将铁电体分为无序-有序型铁电体（软铁电体）和位移型铁电体（硬铁电体）两类。软铁电体只有一个晶轴，硬铁电体有多个晶轴。
17、反铁电体是一些离子晶体，它的相邻行或列上的离子沿反平行的方向自发极化。
18、铁电体与反铁电体的自发极化有何不同特点？并分别解释为什么总的极化强度ΣP＝0？答：铁电体自发极化的特点是单元晶胞中的偶极子成对的按相同方向平行排列，晶体中存在着一个个由许多晶胞组成的自发极化方向相同的小区域－铁电畴，但各个铁电畴的极化方向是不同的、杂乱无章的分布；反铁电体自发极化的特点是单元晶胞中的偶极子成对的按相反方向平行排列且这两部分偶极子的偶极矩大小相等方向相反。
铁电体ΣP＝0是由于一般情况下整个铁电晶体的内部不同方向取向的电畴其自发极化强度可相互抵消，所以铁电晶体的ΣP＝0；反铁电体晶胞中偶极子以反平行方向排列偶极子的偶极矩在晶胞内部自行抵消，所以对外不显示极性ΣP＝0。
19、绘制铁电体的电滞回线，并标出饱和极化强度Ps、剩余极化强度Pr及矫顽电场强度Ec在图中的位置。
压电材料
1、没有对称中心的材料受到机械应力处于应变状态时，材料内部会引起电极化和电场，其值与应力大小成比例，符号取决于应力的方向，这种现象称为正压电效应。
2、当材料在电场作用下发生电极化时，会产生应变，其应变值与所加电场强度成正比，符号取决于电场方向，此现象称为逆压电效应。
3、具有压电效应的材料叫压电材料，通过压电材料可将机械能和电能相互转换。利用逆压电效
应发展了一系列电致伸缩材料。
4、压电效应产生的根源是晶体中离子电荷的位移，当不存在应变时电荷在晶格位置上的分布是对称的，所以其内部电场为零。但是当给晶体施加应力则电荷发生位移，如果电荷分布不再保持对称就会出现净极化，并将伴随产生一电场，这个电场就表现为压电效应。
5、逆压电效应与电致伸缩效应不同。电致伸缩效应是指在外电场作用下，任何电介质都会发生尺寸变化，即产生应变，是液、固、气电介质一般都具有的性质。而逆压电效应只存在于不具有对称中心的点群的晶体中。此外，电致伸缩效应的形变与电场方向无关，与电场强度的平方成正比，而逆压电效应的形变是随电场反向而反号，与电场强度的一次方成正比。
6、机电耦合系数是一个综合反映压电晶体的机械能与电能之间耦合关系的物理量，是衡量压电材料性能的一个很重要参数。
7、单晶压电材料性能稳定，内耗小；陶瓷多晶压电材料比单晶材料便宜但易老化。半导体压电材料机电耦合系数大并兼有光电导性。
热电材料
1、热电材料就是把热转变为电的材料。主要包括温差电动势材料，热电导材料和热释电材料三大类。
2、在热电回路中通电时，在回路中会引起两种热效应，珀尔帖和汤姆逊热效应。前者出现在电极的两个接头处；后者发生在两个电极上。
3、温差电动势材料主要应用在两个方面：一是用作热电偶材料，制作热电偶用于测温，这方面应用的材料主要是高纯金属和合金材料；二是制作热器件，用来发电或做致冷器，这类器件所用的材料主要是高掺杂半导体材料。
4、当温度升高时，材料的电导率发生较大变化的一类材料称为热电导材料，实质上是温电导材料。
5、热电导材料又称为热敏材料，是重要的传感器材料。
6、正温度系数热电导材料多数是半导性的金属氧化物和过渡金属的复合氧化物，其特点是温度升高，电导率增加。
7、负温度系数热电导材料主要为掺杂半导体陶瓷材料。
8、热释电效应是指当某些晶体受温度变化影响时，由于自发极化的相应变化而在晶体的一定方向上产生表面电荷。
9、热释电材料有晶体（单晶材料、金属氧化物陶瓷）和有机高聚物晶体两大类。
10、何谓塞贝克效应和帕尔帖效应，两者有什么关系？
由两种不同导体（或半导体）组成的闭合回路，当两接点保持在不同温度时，回路中将有电流通过，此回路称热电回路，回路中出现的电动势称为塞贝克电动势，此效应称为塞贝克效应。
在热电回路的两个接头处，当电流流过时将发生热效应，其大小与电流和流通的时间成正比，此效应称为帕尔贴效应。
帕尔帖效应实质上是塞贝克效应的逆效应。
光电材料
1、光电材料是能把光能转变为电能的一类能量转换功能材料。
2、当光照射到材料上，光被材料吸收产生发射电子的现象称为光电子发射现象，这种现象是光-电子能量转换的结果。
3、具有光电子发射现象的材料称为光电子发射材料，光电子发射材料又称之为外光电效应材料。
4、p型半导体光激发到导带的电子寿命约10-9s，电子扩散长度较释热长度大的多。负电子亲和势材料发射效率比正电子亲和势发射材料效率高得多。光子入射深度小于释热长度Lt时，两种阴极效率差别不大。当光子入射深度大于释热长度Lt时，两种亲和势逸出深度不同，负电子亲和势逸出深度LD大于正电子亲和势逸出深度。所以用半导体材料作光阴极，p型材料比n型材料好。
5、受光辐射电导急剧上升的现象称为光电导现象，具有此现象的材料叫光电导材料，又称作内光电效应材料或光敏材料。
6、光照到半导体（或绝缘体）上，价带的电子接受能量，使电子脱离共价键。当光的能量达到禁带宽度的能量值时，价带的电子跃迁到导带，因而在晶体中产生一个自由电子和一个空穴，这两种载流子都参与导电。由于光的作用产生的附加电导称之为光电导。
7、光电导来自附加的载流子，这种载流子可以来自带间跃迁，也可以来自杂质的激发，因此，光电导有本征光电导和杂质光电导之分。
8、光电导材料按材料种类可分为光电导半导体、光电导陶瓷和有机高分子光导体三类。
9、光电导材料主要是应用光生载流子产生光导效应的原理，常用作光探测的光敏感器件材料。
10、在光照下，半导体p-n结两端产生电位差的现象称为光生伏特效应。具有此效应的材料叫光生伏特材料或光生电动势材料。太阳能电池和光生伏特检测器都是光生电动势材料的重要应用。
11、在p-n结区附近受主离子和施主离子产生的静电势梯度阻止载流子扩散，这种p-n结区电场称为内建电场。尽管有内建电场存在，但整个p-n结中没有剩余的空穴和电子，因此p-n结中并无外场电动势，外电场为零。如果光照射到p-n结接触面时，由于光激发而使电子和空穴激发，受内建电场的作用，空穴将向p区移动而积累，电子向n区移动而积累，从而形成净空间电荷，这些空间电荷不能够越过阻挡层（起阻止电子和空穴扩散的作用）而复合，这样将有电动势产生，这种情况下p-n结就形成光电池。
12、硅太阳能电池可分为单晶硅太阳能电池、多晶硅太阳能电池和非晶硅太阳能电池三种。
13、单晶硅太阳能电池禁带宽度不大，转换效率高，但价格昂贵，使用寿命不长。多晶硅材料易得，但其实际转换效率低，不易控制其均匀性。非晶硅太阳能电池工艺简单，对杂质敏感性小，价廉，可以制成大尺寸，但转换效率不高，不够稳定。
14、薄膜太阳能电池质量轻，可制成大面积膜而且可弯曲，但工艺复杂，质量不稳定，转换效率也不够高。
15、陶瓷太阳能电池制备简单，成本低，但稳定性差。
16、MOS和p-n异质结太阳能电池转换效率较高，但工艺复杂。
透光和导光材料
1、透光材料包括透可见光、红外光和紫外光的材料。
2、透可见光的材料常用的有玻璃和高聚物两大类。
3、玻璃材料的透过率最高（可高达98%以上），折射率范围大，色散系数范围大，光学稳定性好，耐磨损，缺点是密度大、耐冲击强度低，加工困难，制造周期长。
4、高聚物透光材料优点是重量轻，成本低，制造简单，不易破碎，缺点是折射率范围窄，热膨胀系数、双折射和色散大，耐热、耐磨、硬度、耐湿和抗化学性能差。
5、光学石英玻璃是透紫外线最好的材料，在紫外波段有很高的透过性能。
6、光通信中用于传播光信息的光学纤维所用的材料称为光纤材料，又称光波导纤维材料。
7、一切光纤的工作基础都是光的全内反射现象。光纤材料按结构可分为包层型和自聚焦型两种，前者的折射率在皮和芯界面上呈突跃变化，后者的折射率则随半径呈梯度指数变化。
8、光学上把具有一定频率、一定偏振状态和传播方向的光波叫作光波的一种模式，或称为光的一种波形。光纤根据模式可分为单模光纤和多模光纤两种。单模光纤就是一种光学纤维只允许传输一个模式的光波。
9、形成光学纤维传输损耗的机理有吸收损耗、本征散射和波导散射三种。吸收损耗是一个重要的损耗，可分为本征吸收、杂质吸收和OH-离子吸收。本征吸收是物质的固有吸收，是组分原子振动产生的吸收。本征散射是物质散射中最重要的，又称为瑞利散射，是由玻璃熔制过程造成的密度不均匀而产生的折射率不均匀所引起的散射。波导散射由波导的结构缺陷产生，如波导芯直径起伏，界面粗糙等。
10、光纤种类很多，按芯和包层折射率分布可分为阶跃型、梯度型、色散移位型和色散平坦型；按传输模式可分为单模光纤和多模光纤。
发光材料
1、发光材料品种很多，按激发方式可以分为：a.光致发光材料：发光材料在光（通常是紫外光、红外光和可见光）照射下激发发光；b.电致发光材料：发光材料在电场或电流作用下的激发发光；
c.阴极射线致发光材料：发光材料在加速电子的轰击下的激发发光；
d.等离子发光材料：发光材料在等离子体的作用下的激发发光；
e.热致发光材料：发光材料在热的作用下的激发发光。
2、发光材料的发光中心（即发光体内部在结构中能发光的分子）受激发时并未离化，即激发和发射过程在彼此独立的、个别的发光中心内部的发光叫做分立中心发光。这种发光是单分子过程，并不伴随有光电导，故又称“非光电导型”发光。
3、分立中心发光有两种情况：自发发光和受迫发光。受迫发光是受激发的电子只有在外界因素影响下才发光。
4、发光材料受激发时分离出一对带异号电荷的粒子，一般为正离子(空穴)和电子，这两种粒子在复合时便发光，叫复合发光。由于离化的带电粒子在发光材料中漂移或扩散，从而构成特征性光电导，所以复合发光又叫“光电导型”发光。
5、大部分复合发光是电子脱离原来的发光中心后，在运动中遇到其他离化了的发光中心复合发光，呈双分子过程，电子在导带中停留的时间较长，是长复合发光过程。
6、材料的发光光谱（又称发射光谱）可分为三种类型：宽带、窄带和线谱。
7、应用中硬性规定当激发停止时的发光亮度L衰减到L0的10%时所经历的时间为余晖时间，简称余辉。人眼能感觉到余辉的长发光期间者为磷光，人眼感觉不到余辉的短发光期间者为荧光。
8、用紫外光、可见光及红外光激发发光材料而产生发光的现象称为光致发光，这种发光材料称为光致发光材料。
9、光致发光材料一般可分为荧光灯用发光材料、长余辉发光材料和上转换发光材料，按发光弛豫时间可分为荧光材料和磷光材料。
10、磷光材料的主要组成部分是基质和激活剂两部分。
11、发光体在红外光激发下发射可见光的现象称为上转换发光，这种发光体称为上转换发光材料。
12、电致发光是在直流或交流电场作用下，依靠电流和电场的激发使材料发光的现象，又称场致发光，这种发光材料称为电致发光材料或场致发光材料。
13、电致发光机理分为本征式和注入式两种。本征式发光是用电场直接激励电子，电场反向后电子与中心（空穴）复合而发光的现象。注入式场致发光是在正向电压下，电子和空穴分别由n 区和p区注入到结区并相互复合而发光的现象，又称p-n结电致发光。
14、射线致发光材料可分为阴极射线致发光材料和放射线致发光材料两种。阴极射线致发光材料是由电子束轰击发光物质而引起的发光现象。阴极射线发光包括三个基本过程，①电离，当高能电子束激发发光材料时，晶体吸收激发能，引起基质价带或满带电子的激发；②电子和空穴的中介运动过程，满带中的电子被电离后进入导带，在满带中产生空穴，电子和空穴分别在导带和满带中扩散；③电子-空穴对复合发光。
15、由于发光强度是随激发强度而变的，通常用发光效率来表征材料的发光本领。发光效率可用量子效率、能量效率及光度效率三种方法表示。
16、等离子体是高度电离化的多种粒子存在的空间，其中带电粒子有电子、正离子，不带电粒子有气体原子、分子、受激原子、亚稳原子等。等离子体具有如下特征：（1）气体高度电离；（2）具有很大的带电粒子浓度，由于带正电与带负电的粒子浓度接近相等，等离子体具有良导体的特性；（3）等离子体具有电振荡的特性；（4）等离子体具有加热气体的特性；（5）气体在等离子体中的运动可看作是热运动。
激光材料
1、根据统计力学原理，大量相同粒子集合处于热平衡温度下，粒子数按能级的分布服从玻尔兹曼分布定律。
2、根据玻尔兹曼分布定律，热平衡条件下绝大部分粒子处于基态，即处于低能级的粒子数在热平衡情况下总多于高能级的粒子数，因而受激吸收总占优势，这叫粒子数正常分布。
3、辐射与物质的相互作用主要包括受激吸收、自发发射和受激发射。原子系统中各个原子的自发发射是各自独立进行的，彼此无关。它们发射的光子传播方向和偏振方向可以各不相同，属于不同的模，相互之间不相干。受激发射的光子与入射光子有相同的模式。
4、如果借助外界激励，破坏粒子的热平衡分布，就可能使高能级的粒子数大于低能级的粒子数，由于它同正常分布相反，所以叫粒子数反转分布。粒子数反转分布的作用在于当外来光辐射时，受激辐射总是大于受激吸收，因而产生光的放大信号，为激光的产生提供了基础。
5、激光器通常由工作物质、激励源和谐振腔三部分构成。
6、激光产生的过程为：当激光工作物质的粒子(原子或分子)吸收了外来能量后，就要从基态跃迁到不稳定的高能态(受激吸收)，很快无辐射跃迁到一个亚稳态能级。粒子在亚稳态的寿命较长，所以粒子数目不断积累增加(泵浦过程)。当亚稳态粒子数大于基态粒子数，即实现粒子数反转分布，粒子就要跌落到基态并放出同一性质的光子，光子又激发其他粒子也跌落到基态，释放出新的光子，这样便起到了放大作用。如果光的放大在一个光谐振腔里反复作用，便构成光振荡，并发出强大的激光。
7、目前所有已实现激光辐射的都是三能级或四能级系统，尚未看到二能级系统实例。红宝石激光器激光工作物质属于三能级系统，钕玻璃激光器、掺钕钇铝石榴石激光器及氦氖激光器、二氧化碳激光器等大多数气体激光工作物质都属于四能级系统。
8、激光具有如下特点：（1）相干性好；（2）单色性纯；（3）方向性好；（4）亮度高。
9、激光工质材料按材料性质可分为固体、气体、液体和半导体四种。
10、固体激光工作物质主要用于固体激光器中，它应具备的基本条件是：材料应具有合适的光谱特性；激发态吸收要小；应具有良好的光学均匀性和稳定性；应具有良好的物化性能。
11、固体激光工作材料的基质包括晶体基质和非晶体基质两类。在晶体基质中，激活离子处于长程有序的点阵结构中，激活离子周围的场基本相同，因此，在晶格场作用下产生的能级分裂和位移也基本相同。处在晶体基质中，离子谱线的加宽主要属洛伦兹线型的均匀加宽，其典型荧光线宽约几厘米-1。因此，晶体激光器振荡阈值较低，易于连续运转。在非晶体基质中，离子处于长程无序的网络结构中，不同离子受到周围配位场的作用不同，因而产生的能级分裂和位移也不同，离子的谱线是一系列中心频率略有不同的谱线叠加，谱线加宽主要是高斯型非均匀加宽，其线宽约几十到几百厘米-1。因此，非晶体激光器的光泵利用率高，储能较大，且易制备大尺寸元件，所产生功率较大。固体激光工质材料的主要缺点是器件不能作的太大，连续工作有一定难度。12、气体激光器是目前品种最多、应用很广泛的一类激光器，单色性和相干性都比较好，能长时间较稳定地工作，大都能连续工作。主要缺点是同样的输出功率，气体激光器的体积比固体激光器体积大的多。
13、液体激光器最重要的特点是激光辐射的频率可以在比较宽的波长范围内连续可调。
14、半导体激光器的作用原理是基于电子和空穴的辐射复合现象，最常用的是注入式激光器。半导体激光器的优点是体积小、重量轻、寿命长、结构简单，最大缺点是激光性能受温度影响大。
15、激光调Q技术又称Q开关，其原理是通过某种方法按规定程序改变腔的Q值，从而获得单个的巨脉冲，能使普通脉冲激光器产生瞬时的高峰值。实现这种技术的材料叫调Q材料。激光调Q技术分转镜调Q、电光调Q、声光调Q和染料调Q四种。
非线性光学材料
1、非线性光学材料是指对于激光强电场显示二次以上非线性物理响应的材料。非线性效应起源于介质的极化。
2、非线性光学效应的应用主要有两个方面，一是进行光波频率的转换，即通过所谓倍频、和频、差频或混频，以及通过光学参量振荡等方式拓宽激光波长范围，以开辟新的激光光源。二是进行
光信号处理，如进行控制、开关、偏转、放大、计算、存储等。
3、二阶非线性光学材料是一类具有大的二阶非线性极化率，能产生强的二阶非线性光学效应的材料，这类材料在结构上不具有宏观的对称中心。二阶非线性光学材料按照材料性质可分为无机晶体材料、半导体晶体材料和有机晶体材料三种。
4、三阶非线性材料在强激光作用下产生三阶非线性极化响应，具有强的光波间非线性耦合的材料，原则上任何结构对称性的材料都具有三阶非线性性能，但惟有具有结构对称中心且具有大的分子或基团的三阶非线性极化材料才能免除二阶非线性的干扰，呈现强的纯三阶效应。
5、有机和聚合物作为非线性光学材料具有许多无机材料所无法比拟的优点：①有机化合物的非线性光学系数要比已经得到实用的无机晶体高一至两个量级；②有机化合物的非线性光学效应源于非定域的π电子体系，而无机材料的极化是由晶格畸变造成的，所以有机材料的响应就要快得多；③有机化合物的光学损伤阈值较高；④可根据非线性效应的要求来进行分子设计；⑤有机材料尤其是聚合物具有优异的可加工性，易于成材，而且可以晶体、薄膜、块材、纤维等多种形式来利用等等。
光调制用材料
1、在通信技术中，“调制”是指采用某种方法把需要传递的信息（语言、文字、图像等）加到信息载体上的过程。控制激光束的技术称之为激光调制技术。激光调制技术中按激光基波被信号所改变的参量不同可分为振幅调制、频率调制、位相调制和脉冲调制。
2、实现激光束的快速控制的方法有机械法和光学法两种，后者的调制速度优于前者。
3、用光学方法控制激光束是利用光通过某些光学介质，这些光学介质在外场（电、声、磁）的作用下，其光学性质（如折射率）将发生显著变化，从而使通过介质的激光束的某些特性（如光波相位）随之变化。
4、使激光束实现调制的光学介质称之为（激）光调制用材料，按照控制光束的不同作用机理，光调制用材料又可分为电光材料、磁光材料和声光材料三种。
5、在外加电场作用下，介质折射率发生变化的现象称为电光效应，具有电光效应的介质称为电光材料。
6、一级电光效应也称泡克耳斯效应，二级电光效应也称克尔效应。
7、使光由完全不透到透过最大，需产生半个波长的相位延迟，是晶体材料产生半个波长相位延迟所加的电压叫半波电压，电光系数和半波电压是电光材料两个重要的特征参数。
8、磁光材料是指在磁场作用下，入射光经过材料时会发生某些性质（如旋光性、折射性、偏振性等）的变化的材料。
9、光与磁场中的物质或光与具有自发磁化特性的物质之间相互作用所产生的各种现象统称为磁光效应，包括法拉第效应、科顿-木顿效应、克尔效应、光磁效应等。
10、在强磁场作用下，许多非旋光性的物质会显示出旋光性，这种现象称为法拉第效应，也称磁致旋光效应。
11、在强磁场作用下，一些各向同性的透明磁介质呈现出双折射性，这一现象称为科顿-木顿效应，又称磁致双折射效应。
12、线偏振光入射到磁化介质表面时其反射光的偏振面发生偏转，这种由反射而引起的偏振面旋转的效应称为克尔效应。
13、当声波在介质中通过时，由于光弹效应，介质的密度随声波振幅的强弱而产生响应的周期性的疏密变化，它对光的作用犹如条纹光栅。此时光束若以适当角度射入晶体（光栅）内即产生衍射现象，这种声致光衍射现象称声光效应。具有声光效应的材料叫声光材料。
14、按照超声波频率的高低和声光作用长度的不同，声光作用可以分为布拉格衍射和拉曼-奈斯衍射。
15、常用的声光材料有晶体、玻璃和液体三类。
红外材料
1、红外线的辐射起源于分子的振动和转动，而分子振动和转动起源于温度。所以在0K以上的温度下，一切物体均可辐射红外线，故红外线是一种热辐射，有时也叫热红外。
2、理论上，任何物体在0K以上均可辐射红外线，但工程上，红外辐射材料只指能吸收热物体辐射而发射大量红外线的材料。红外辐射材料可分为热型、“发光”型和热-“发光”混合型三类。红外加热技术主要采用热型红外辐射材料。
3、红外辐射材料的辐射特性决定于材料的温度和发射率。
4、当红外辐射辐射到任何一种材料的表面时，一部分能量被吸收，一部分能量被反射，还有一部分能量被透过。
5、材料发出辐射是因其组成原子、分子或离子体系在不同能量状态间跃迁产生的，一般说这种发出的辐射，在短波段主要与其电子的跃迁有关，在长波段则与其晶格振动特性有关。红外加热技术中的多数辐射材料，其发出辐射的机制是由于分子转动或振动而伴随着电偶矩的变化产生的辐射。因此，组成材料的元素、化学键形式、晶体结构及晶体中存在缺陷等因素都将对材料的发射率产生影响。
6、透红外材料是指对红外线透过率高的材料。
隐身材料
1、从广义上看，凡是能使军事目标的各种可探测的目标特征减少或致盲的技术均可称为隐身技术，隐身技术可分为两大类：主动隐身技术和被动隐身技术。被动隐身技术是指在武器系统的设计和使用过程中，降低其作为目标特征的技术。从狭义上看，隐身技术仅指被动隐身技术。
2、按目标特征，隐身技术又可分为可见光隐身技术、雷达或微波隐身技术、红外隐身技术、激光隐身技术和声隐身技术。
3、红外隐身技术按波段可分为近红外和中远红外两类，近红外隐身技术本质上是可见光隐身技术在长波方向的扩展，主要用于静止、常温的目标。
4、在水下，由于可见光、红外线和微波传输距离极短就很快衰减，声探测几乎成为惟一的侦测手段。
5、隐身技术作为一项高技术，与激光武器、巡航导弹被称为军事科学上最新的三大技术成就。
6、广义来说，凡是隐身技术用的材料都可认为是隐身材料，但一般公认的是被动隐身技术中用
作降低武器目标特征的材料。
7、电磁波在传播过程中遇到障碍物将产生反射和绕射（衍射），统称散射，是雷达发现目标的依据。电磁波具有恒速、定向传播的规律则是测定目标距离和方向的依据。
8、雷达隐身也可称为微波隐身，雷达隐身技术的目的是要使武器的雷达目标特征即散射信号减弱到最小限度。武器的雷达散射信号的大小一般用雷达散射截面（RCS，用σ表示）来表示。9、减少武器RCS值的途径主要有三条途径：①外形技术，通过外形设计消除或减弱散射源；②阻抗加载技术，通过加载阻抗的散射场和武器的总散射场互相干涉来减少RCS值；③材料技术，通过材料吸收或透过雷达波来减少RCS值。
10、吸收雷达波的材料简称吸波材料，按工艺方法分为涂敷型、贴片型和结构型。
11、涂敷型吸波材料降低电磁反射的工作原理可分为干涉型和吸收型两类。干涉型涂层是按电磁波相干原理设计的。吸收型涂层是按电磁波吸收原理设计的，电磁波在涂层中传播时通过感应的传导电流损耗、介电损耗和磁性损耗把电磁波的电磁能转化为热能散失掉，因此涂层吸收电磁波有两个基本条件：阻抗匹配条件和衰减条件。
12、吸波涂料是一种功能复合涂料，是以高分子溶液、乳液或液态高聚物为基料，把吸波剂和其他附加成分分散加入其中而制成。吸波剂是决定涂料吸波性能的关键组分。高分子基料是决定吸波涂料的物化性质特别是力学性质的关键成分。附加成分也分两类，一类是为了改善涂料的物理和化学性能的，另一类是工艺过程需要的。
13、吸收型涂料按吸收机理可分为电损耗型、电磁损耗型和等离子体吸收型。电磁损耗型吸波涂料除电损耗外还有磁损耗，一般认为磁损耗包括磁滞损耗、涡流损耗和剩余损耗（或称后效损耗）三部分，三部分的贡献随吸波剂的种类而异。
14、红外探测通常以被动方式进行，利用目标发出的红外线来发现、识别和跟踪目标。
15、按大气对红外线传输过程的影响，一般分为近红外（0.76-3μm）、中红外（3-6μm）、远红外（6-15μm）和极远红外（15-1000μm）四个波段。在前三个波段内，大气对某些波长范围是相对透明的，对其余波长的不透明的。这些相对透明的波长范围称为大气窗口，共有三个大气窗口，分别是窗口I（0.76-2.6μm）、窗口II（3-5μm）、窗口III（8-14μm）。极远红外波段内，大气基本上是不透明的。
16、红外隐身技术的目的是要使目标的红外信号特征与背景的红外信号特征之间的差别减少到最低限度或使之迷茫而无法识别。
17、工作状态的武器红外隐身应包括近、中和远红外波段，非工作状态的常温目标主要是近红外隐身。近红外隐身的途径主要是使目标对阳光反射的特征相同或至少相似于背景对阳光的反射。
18、中远红外隐身的途径从理论上可概括为以下四个方面：①改变目标的红外辐射特征，是目标的红外辐射波段避开红外大气窗口或红外制导武器的工作频率；②降低目标的红外辐射强度；③控制目标红外辐射的传输过程；④干扰目标的红外辐射信号。
19、红外探测仪器主要有红外观测镜、红外摄影仪和红外夜视仪三类，目前它们工作波段主要在0.7-1.2μm范围内。
20、近红外隐身材料目前都是涂覆型的，简称近红外隐身涂料。
21、近红外隐身涂料也是一种功能复合涂料，由颜料、高分子基料和其他附加成分复合而成。
道路工程材料知识点考点总结
道路工程材料知识点考点 绪论 道路工程材料是道路工程建设与养护的物质基础，其性能直接决定了道路工程质量和服务寿命和结构形式。 路面结构由下而上有：垫层，基层，面层。 面层结构材料应有足够的强度、稳定性、耐久性和良好的表面特性。 第一章 砂石材料是石料和集料的统称 岩石物理常数为密度和孔隙率 真实密度：指规定条件下，烘干岩石矿质实体单位真实体积的质量。 毛体积密度：指在规定条件下，烘干岩石矿质实体包括空隙（闭口、开口空隙）体积在内的单位毛体积的质量。 孔隙率：是指岩石孔隙体积占岩石总体积（开口空隙和闭口空隙）的百分率。 吸水性：岩石吸入水分的能力称为吸水性。 吸水性的大小用吸水率与饱和吸水率来表征。 吸水率：是岩石试样在常温、常压条件下最大的吸水质量占干燥试样质量的百分率。 饱和吸水率：是岩石在常温及真空抽气条件下，最大吸水质量占干燥试样质量的百分率。 岩石的抗冻性：是指在岩石能够经受反复冻结和融化而不破坏，并不严重降低岩石强度的能力。 集料：是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料，在沥青混合料或水泥混凝土中起骨架和填充作用。 沥青混合料 水泥混合料
表观密度：是指在规定条件下，烘干集料矿质实体包括闭口空隙在内的表观单位体积的质 量。 级配：是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。 压碎值：用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力，也是石料强度的相对指标。压碎值是对石料的标准试样在标准条件下进行加荷，测试石料被压碎后，标准筛上筛余质量的百分 率。1000 1 ?='m m Q a （1m ：试验后通过2.36mm 筛孔的细集料质量） 磨光值：是反映石料抵抗轮胎磨光作用能力的指标，是决定某种集料能否用于沥青路面抗滑磨耗层的关键指标。 冲击值：反映粗集料抵抗冲击荷载的能力。由于路表集料直接承受车轮荷载的冲击作用，这一指标对道路表层用料非常重要。 磨耗值：用于评定道路路面表层所用粗集料抵抗车轮磨耗作用的能力。 级配参数： ?? ? ??分率。 质量占试样总质量的百是指通过某号筛的式样通过百分率和。 筛分级筛余百分率之总分率和大于该号筛的各是指某号筛上的筛余百累计筛余百分率率。 量占试样总质量的百分是指某号筛上的筛余质分级筛余百分率i i i A a ρ 天然砂的细度模数，系度模数越大，表示细集料越粗。 根据矿质集料级配曲线的形状，将其划分为连续级配和间断级配。 在连续级配类型的集料中，由大到小且各级粒径的颗粒都有，各级颗粒按照一定的比例搭配，绘制出的级配曲线圆滑不间断；在间断级配集料中，缺少一级或几个粒级的颗粒，大颗粒与小颗粒之间有较大的“空档”，所做出的级配曲线是非连续的。 第二章 沥青按照形态分类：粘稠沥青、液体沥青。 沥青按照用途分类：道路沥青、建筑沥青、水工沥青、防腐沥青、其他沥青。 粗集料 ＞2.36mm ＞4.75mm 细集料 ＜2.36mm ＜4.75mm
材料力学重点总结
材料力学阶段总结 一、 材料力学得一些基本概念 1. 材料力学得任务: 解决安全可靠与经济适用得矛盾。 研究对象:杆件 强度:抵抗破坏得能力 刚度:抵抗变形得能力 稳定性:细长压杆不失稳。 2、 材料力学中得物性假设 连续性:物体内部得各物理量可用连续函数表示。 均匀性:构件内各处得力学性能相同。 各向同性:物体内各方向力学性能相同。 3、 材力与理力得关系, 内力、应力、位移、变形、应变得概念 材力与理力:平衡问题,两者相同; 理力:刚体,材力:变形体。 内力:附加内力。应指明作用位置、作用截面、作用方向、与符号规定。 应力:正应力、剪应力、一点处得应力。应了解作用截面、作用位置(点)、作用方向、与符号规定。 正应力 应变:反映杆件得变形程度 变形基本形式:拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。 4、 物理关系、本构关系 虎克定律;剪切虎克定律: ???? ? ==?=Gr EA Pl l E τεσ夹角的变化。剪切虎克定律：两线段 ——拉伸或压缩。拉压虎克定律：线段的 适用条件:应力～应变就是线性关系:材料比例极限以内。 5、 材料得力学性能(拉压): 一张σ-ε图,两个塑性指标δ、ψ,三个应力特征点:,四个变化阶段:弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。 拉压弹性模量E ,剪切弹性模量G ,泊松比v , 塑性材料与脆性材料得比较: 安全系数:大于1得系数,使用材料时确定安全性与经济性矛盾得关键。过小,使构件安全性下降;过大,浪费材料。 许用应力:极限应力除以安全系数。 塑性材料 脆性材料 7、 材料力学得研究方法
1)所用材料得力学性能:通过实验获得。 2)对构件得力学要求:以实验为基础,运用力学及数学分析方法建立理论,预测理论 应用得未来状态。 3)截面法:将内力转化成“外力”。运用力学原理分析计算。 8、材料力学中得平面假设 寻找应力得分布规律,通过对变形实验得观察、分析、推论确定理论根据。 1) 拉(压)杆得平面假设 实验:横截面各点变形相同,则内力均匀分布,即应力处处相等。 2) 圆轴扭转得平面假设 实验:圆轴横截面始终保持平面,但刚性地绕轴线转过一个角度。横截面上正应力为零。 3) 纯弯曲梁得平面假设 实验:梁横截面在变形后仍然保持为平面且垂直于梁得纵向纤维;正应力成线性分布规律。 9 小变形与叠加原理 小变形: ①梁绕曲线得近似微分方程 ②杆件变形前得平衡 ③切线位移近似表示曲线 ④力得独立作用原理 叠加原理: ①叠加法求内力 ②叠加法求变形。 10 材料力学中引入与使用得得工程名称及其意义(概念) 1) 荷载:恒载、活载、分布荷载、体积力,面布力,线布力,集中力,集中力偶,极限荷 载。 2) 单元体,应力单元体,主应力单元体。 3) 名义剪应力,名义挤压力,单剪切,双剪切。 4) 自由扭转,约束扭转,抗扭截面模量,剪力流。 5) 纯弯曲,平面弯曲,中性层,剪切中心(弯曲中心),主应力迹线,刚架,跨度, 斜弯 曲,截面核心,折算弯矩,抗弯截面模量。 6) 相当应力,广义虎克定律,应力圆,极限应力圆。 7) 欧拉临界力,稳定性,压杆稳定性。 8)动荷载,交变应力,疲劳破坏。 二、杆件四种基本变形得公式及应用 1、四种基本变形:
材料成型概论
1复习题 1.材料按属性一般分为几类？按使用性能分为几类？各类材料具体有哪些？ 材料按属性分成3类：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料。 其中金属材料又分为黑色金属（铸铁、碳钢、合金钢3种）和有色金属（铝、铜、镍、钛等83种） 材料按使用性能分为两类：功能材料——以物理化学性能为主用于电子、信息、能源等；结构材料——以力学性能为主用于结构和建筑工程。 2.什么是塑性成型，什么是金属塑性成型？ 塑性成型就是通过施加外力作用使材料产生塑性变形，把初定形的原材料经塑性变形成形状、尺寸和性能满足要求的产品。 金属塑性成型是指利用金属的塑性借助工具(模具)对金属铸锭或坯料施加外力，迫使其发生塑性变形，获得预期形状、尺寸和性能的加工过程。 3.金属塑性成型的特点是什么？ ①材料利用率高。无削加工，节省金属。②生产效率高。③产品质量高，性能好，缺陷少。改善组织和性能。④加工精度和成形极限有限。⑤模具、设备费用昂贵。 不足：①对于形状复杂，尺寸精确，表面十分光洁的产品尚不及切削加工； ②在成本及形状复杂方面不及铸造；③只能用于生产具有塑性的金属。 4.热加工特点、冷加工特点是什么？ 热加工——将金属加热到金属相图固相线以下再结晶温度以上的高温，施加作用力使之塑性变形达到预期的形状和尺寸的塑性加工方法。其特点如下： 1）使晶粒细化、组织致密、夹杂物和成分偏析分散和均匀化，从而改善组织结构、提高性能；2）塑性好变形抗力小，以较少的工序即可得到成品或接近成品形状和尺寸的半成品，是经济的；3）表面质量和尺寸精度不如冷加工；4）需加热坯料，能耗较冷加工高 冷加工——加工温度低于材料的再结晶回复温度的塑性加工方法。其特点如下： 1）冷加工后的产品尺寸精度高，表面光洁，可以生产极细的丝、极薄的箔和细薄的管； 2）材料经冷加工变形后呈现加工硬化，变形抗力增高，塑性下降，加工过程中需退火，增加能耗；3）采用不同的变形程度可以控制金属材料的加工硬化量得到不同性能的产品； 4）利用加工硬化可以得到强度极高的琴钢丝，弹性极高的磷青铜弹簧片等。 5.工程上主要有那些塑性成型方法？ 主要是轧制、挤压、拉拔、锻造、冲压、弯曲等塑性成型方法。 按原料类型可分为：锭坯料、块状料和板料成型。 根据成形时金属的温度可分为：半液态成形、热成形、温成形和冷成形（加工）。 2复习题 1.什么是金属的塑性？塑性指标是什么？ 金属材料在外力作用下产生永久变形而不断裂的能力叫做塑性。常用的塑性指标：延伸率（δ）和断面收缩率（ψ）单位为%和冲击韧性。 2.影响金属塑性的因素有哪些？ 1）金属成分与组织影响2）温度对金属塑性影响3）变形速度对塑性影响 4）变形程度对塑性影响5）变形力学条件对塑性影响6）尺寸因素对塑性影响 3.简述提高塑性的办法。 (1)控制化学成分、改善组织结构，提高材料的成分和组织的均匀性； (2)采用合适的变形温度—速度制度； (3)选用三向压应力较强的变形过程，减小变形的不均匀性，尽量造成均匀的变形状态； (4)避免加热和加工时周围介质的不良影响。 4.热变形对金属的组织产生哪些影响？
工程材料知识点总结
第二章材料的性能 1、布氏硬度 布氏硬度的优点：测量误差小，数据稳定。 缺点：压痕大，不能用于太薄件、成品件及比压头还硬的材料。 适于测量退火、正火、调质钢, 铸铁及有色金属的硬度（硬度少于450HB）。 2、洛氏硬度 HRA用于测量高硬度材料, 如硬质合金、表淬层和渗碳层。 HRB用于测量低硬度材料, 如有色金属和退火、正火钢等。 HRC用于测量中等硬度材料，如调质钢、淬火钢等。 洛氏硬度的优点：操作简便，压痕小，适用范围广。 缺点：测量结果分散度大。 3、维氏硬度 维氏硬度所用载荷小，压痕浅，适用于测量零件表面的薄硬化层、镀层及薄片材料的硬度，载荷可调范围大，对软硬材料都适用。 4、耐磨性是材料抵抗磨损的性能，用磨损量来表示。 分类有黏着磨损（咬合磨损）、磨粒磨损、腐蚀磨损。 5、接触疲劳：（滚动轴承、齿轮）经接触压应力的反复长期作用后引起的一种表面疲劳剥落损坏的现象。 6、蠕变：恒温、恒应力下，随着时间的延长，材料发生缓慢塑变的现象。 7、应力强度因子：描述裂纹尖端附近应力场强度的指标。 第三章金属的结构与结晶 1、晶体中原子（分子或离子）在空间的规则排列的方式为晶体结构。为便于描述晶体结构，把每个原子抽象成一个点，把这些点用假想直线连接起来，构成空间格架，称为晶格。 晶格中每个点称为结点，由一系列原子所组成的平面成为晶面。 由任意两个原子之间连线所指的方向称为晶向。 组成晶格的最小几何组成单元称为晶胞。 晶胞的棱边长度、棱边夹角称为晶格常数。 ①体心立方晶格 晶格常数用边长a表示，原子半径为√3a/4，每个晶胞包含的原子数为1/8×8+1=2（个）。属于体心立方晶格的金属有铁、钼、铬等。 ②面心立方晶格 原子半径为√2a/4，每个面心立方晶胞中包含原子数为1/8×8+1/2×6=4（个） 典型金属（金、银、铝、铜等）。 ③密排六方晶格 每个面心立方晶胞中包含原子数为为12×1/6+2*1/2+3=6（个）。 典型金属锌等。 2、各向异性：晶体中不同晶向上的原子排列紧密程度及不同晶面间距是不同的，所以不同方向上原子结合力也不同，晶体在不同方向上的物理、化学、力学间的性能也有一定的差异，此特性称为各向异性。
材料力学重点总结-材料力学重点
材料力学阶段总结 一.材料力学的一些基本概念 1.材料力学的任务： 解决安全可靠与经济适用的矛盾。 研究对象：杆件 强度：抵抗破坏的能力 刚度：抵抗变形的能力 稳定性：细长压杆不失稳。 2.材料力学中的物性假设 连续性：物体内部的各物理量可用连续函数表示。 均匀性：构件内各处的力学性能相同。 各向同性：物体内各方向力学性能相同。 3.材力与理力的关系 , 内力、应力、位移、变形、应变的概念 材力与理力：平衡问题，两者相同； 理力：刚体，材力：变形体。 内力：附加内力。应指明作用位置、作用截面、作用方向、和符号规定。 应力：正应力、剪应力、一点处的应力。应了解作用截面、作用位置（点）、作用方向、 和符号规定。 压应力 正应力拉应力 线应变 应变：反映杆件的变形程度角应变 变形基本形式：拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。 4.物理关系、本构关系虎 克定律；剪切虎克定律： 拉压虎克定律：线段的拉伸或压缩。 E —— Pl l EA 剪切虎克定律：两线段夹角的变化。Gr 适用条件：应力～应变是线性关系：材料比例极限以内。 5.材料的力学性能（拉压）： 一张σ - ε图，两个塑性指标δ 、ψ ，三个应力特征点：p、s、b，四个变化阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。 拉压弹性模量，剪切弹性模量，泊松比 v ， G E （V） E G 2 1 塑性材料与脆性材料的比较： 变形强度抗冲击应力集中
塑性材料流动、断裂变形明显 较好地承受冲击、振动不敏感 拉压s 的基本相同 脆性无流动、脆断仅适用承压非常敏感 6.安全系数、许用应力、工作应力、应力集中系数 安全系数：大于 1的系数，使用材料时确定安全性与经济性矛盾的关键。过小，使 构件安全性下降；过大，浪费材料。 许用应力：极限应力除以安全系数。 s0 塑性材料 s n s b 脆性材料0b n b 7.材料力学的研究方法 1)所用材料的力学性能：通过实验获得。 2)对构件的力学要求：以实验为基础，运用力学及数学分析方法建立理论，预测理 论应用的未来状态。 3)截面法：将内力转化成“外力” 。运用力学原理分析计算。 8.材料力学中的平面假设 寻找应力的分布规律，通过对变形实验的观察、分析、推论确定理论根据。 1)拉（压）杆的平面假设 实验：横截面各点变形相同，则内力均匀分布，即应力处处相等。 2)圆轴扭转的平面假设 实验：圆轴横截面始终保持平面，但刚性地绕轴线转过一个角度。横截面上正应力 为零。 3)纯弯曲梁的平面假设 实验：梁横截面在变形后仍然保持为平面且垂直于梁的纵向纤维；正应力成线性分 布规律。 9小变形和叠加原理 小变形： ①梁绕曲线的近似微分方程 ② 杆件变形前的平衡 ③ 切线位移近似表示曲线 ④ 力的独立作用原理 叠加原理： ① 叠加法求内力 ② 叠加法求变形。 10材料力学中引入和使用的的工程名称及其意义（概念） 1)荷载：恒载、活载、分布荷载、体积力，面布力，线布力，集中力，集中力偶， 极限荷载。 2)单元体，应力单元体，主应力单元体。
哈工大材料学院-材料表界面复习资料
复习内容： 一液体表面 1研究液体结构的基本假设。 （1）组成液体的原子（或分子）分布均匀、连贯、无规则；(2)液体中没有晶态区域和能容纳其他原子或分子的孔洞；（3）液体的结构主要由原子间形成的排斥力决定。 2间隙多面体，径向分布函数。 液体结构的刚性球自由密堆可以用间隙多面体来表示，其中原子处在多面体间隙的顶点。液体自由密堆结构的5种理想间隙：(a)四面体间隙；(b) 八面体间隙；(c)三棱柱的侧表面被覆盖3个半八面体间隙；(d)阿基米德反棱柱被覆盖2个半八面体间隙；(e)正方十二面体 四面体间隙占了主要地位，所以四面体间隙配位是液体结构的另一特征，四面体配位中的各相邻原子的间距就成为液体结构的最近邻原子间距。 随着温度升高（低于材料熔点Tm），原子间距增加，原子震动幅度提高，但仍然保持有序结构。这时的原子数量的变化不再是一系列离散的线，所以再用原子数量（N(r)）来表示不同径向距离（r）处原子的分布就显得不太合适，而通常采用的方法是用在不同径向距离（r）处原子出现的密度来表示。用密度分布函数ρ(r)来代替离散的数量值N(r)时，分布函数的峰值就代表了在距离中心原子r处原子出现的概率。 3液体原子结构的主要特征。 （1）液体结构中近邻原子数一般为5~11个（呈统计分布），平均为6个，与固态晶体密排结构的12个最近邻原子数相比差别很大； （2）在液体原子的自由密堆结构中，四面体间隙占了主要地位。 （3）液体原子结构在几个原子直径范围内是短程有序的，而长程是无序的。 4 液体表面张力的概念及影响因素。 液体表面分子或原子受到内部分子或原子的吸引，趋向于挤入液体内部，使液体表面积缩小，因而在液体表面切向方向始终存在一种使液体表面积缩小的力，液体表面这种沿着切向方向，合力指向液体内部的作用力，就称为液体表面张力。 液体表面张力影响因素很多，如果不考虑液体内部分子或原子向液体表面的偏聚和外部原子或分子对液体表面的吸引，影响液体表面张力的因素主要有： (1)液体自身结构：液体的表面张力来源于液体内部原子或分子间的吸引力，因此液体内部原子或分子间的结合能的大小直接影响到液体的表面张力的大小。一般来说，液体中原子或分子的结合能越大，液体表面张力越大，一般液体表面张力随结构不同变化趋势是：金属键结合物质>离子键结合物质>极性共价键结合物质>非极性共价键结合物质 (2)表面所接触的介质：液体的表面张力的产生是由于处于表面层的原子或分子一方面受到液体内部原子或分子的吸引，另一方面受到液体外部原子或分子的吸引。当液体处在不同介质环境时，液体表面的原子或分子与不同物质接触所受的作用力不同，因此导致液体表面张力的不同。一般来说，介质物质的原子或分子与液体表面原子或分子结合能越大，液体表面能越小，反之越大 (3)温度：随着温度的升高，液体密度下降，液体内部原子或分子间的作用力降低，液体内部原子或分子对表面原子或分子的吸引力减弱，液体表面张力下降。最早给出的预测液体表面张力与温度关系的半经验表达式为： γ= γ0(1－T/T c)n 式中T c为液体的气化温度，γ0为０K时液体的表面张力。 5液体表面偏聚。 液体中溶质原子向液体表面偏聚可以降低液体的表面能，因此是自发进行的过程。表面能随组成液体的比例变化越大，产生表面偏聚倾向性越大。
材料表面界面考试知识点整理
1.原子间的键合方式及性能特点 原子间的键合方式包括化学键和物理键,其中化学键又分为离子键,共价键和金属键,物理键又包括分子键和氢键. 2.原子的外层电子结构，晶体的能带结构。 3.晶体（单晶、多晶）的基本概念，晶体与非晶体的区别。 单晶:质点按同一取向排列,由一个核心(晶核)生长而成的晶体;多晶:由许多不同位向的小晶体(晶粒)所组成的晶体.
4.空间点阵与晶胞、晶面指数、晶面间距的概念，原子的堆积方式和典型的晶体结构。 空间点阵:呈周期性的规律排列的阵点所形成的具有等同的周围环境的三维阵列; 晶胞:在空间点阵中,能代表空间点阵结构特点的最小平行六面体,反应晶格特性的最小几何单元; 晶面指数: 在晶格中，通过任意三个不在同一直线上的格点作一平面，称为晶面，描写晶面方位的一组数称为晶面指数.一般选取晶面在三个坐标轴上的截距,取倒数作为晶面指数; 晶面间距:两近邻晶面间的垂直距离; 原子的堆积方式:六角堆积和立方堆积; 典型的晶体结构:面心立方结构,体心立方结构,密排六方结构. 5.表面信息获取的主要方式及基本原理 可以通过光子,电子,离子,声,热,电场和磁场等与材料表面作用,来获取表面的各种信息,或者利用原子线度的极细探针与被测材料的表面近距离接近,探测探针与材料之间的信号,来获取表面信息. 电子束技术原理: 离子束技术原理:离子比光子电子都重,它轰击表面时产生的效应非常明显.离子不但具有电荷还有电子结构和原子结构,当离子与表面接近时,除具有静电场和接触电势差作用外,它本身还可以处于不同的激发电离态,离子还可以与表面产生各种化学反应,总之,离子与表面作用后,提供的信息非常丰富. 光电子能谱原理: 扫描探针显微镜技术原理: 6.为什么XPS可获得表面信息，而X射线衍射只能获得体信息？ [略] X射线衍射(XRD)是利用晶体形成X射线衍射,对物质进行内部原子在空间分布状况的结构分析方法.将具有一定波长的X射线照射到晶体上时,X射线因在晶体内遇到规则排列的原子或离子而发生散射,
材料力学总结Ⅱ(乱序,建议最后阶段复习)
材料力学阶段总结 一.材料力学的一些基本概念 1. 材料力学的任务： 解决安全可靠与经济适用的矛盾。 研究对象：杆件 强度：抵抗破坏的能力 刚度：抵抗变形的能力 稳定性：细长压杆不失稳。 2. 材料力学中的物性假设 连续性：物体内部的各物理量可用连续函数表示。 均匀性：构件内各处的力学性能相同。 各向同性：物体内各方向力学性能相同。 3. 材力与理力的关系，内力、应力、位移、变形、应变的概念 材力与理力：平衡问题，两者相同； 理力：刚体，材力：变形体。 内力：附加内力。应指明作用位置、作用截面、作用方向、和符号规定。 应力：正应力、剪应力、一点处的应力。应了解作用截面、作用位置（点）、 作用方向、和符号规定。 变形基本形式：拉伸或压缩、剪切、扭转、弯曲。 4. 物理关系、本构关系 虎克定律；剪切虎克定律： 拉压虎克定律：线段的拉伸或压缩。 E ——I 巴 EA 剪切虎克定律：两线段 夹角的变化。 Gr 适用条件：应力?应变是线性关系：材料比例极限以内。 5. 材料的力学性能（拉压）： 一张C - &图，两个塑性指标3、书,三个应力特征点： p 、 s 、 b ，四个 变化阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、颈缩阶段。 拉压弹性模量E ,剪切弹性模量G,泊松比v ， G E 2(1 V ) 正应力 压应力 拉应力 应变：反映杆件的变形程度 线应变 角应变
6. 安全系数、 许用应力、工作应力、应力集中系数 安全系数：大于1的系数，使用材料时确定安全性与经济性矛盾的关键。 过小，使构件安全性下降；过大，浪费材料。 许用应力：极限应力除以安全系数。 脆性材料 7. 材料力学的研究方法 1） 所用材料的力学性能：通过实验获得。 2） 对构件的力学要求：以实验为基础，运用力学及数学分析方法建立理 论，预测理论应用的 未来状态。 3） 截面法：将内力转化成“外力”。运用力学原理分析计算。 8. 材料力学中的平面假设 寻找应力的分布规律，通过对变形实验的观察、分析、推论确定理论根据。 1） 拉（压）杆的平面假设 实验：横截面各点变形相同，则内力均匀分布，即应力处处相等。 2） 圆轴扭转的平面假设 实验：圆轴横截面始终保持平面，但刚性地绕轴线转过一个角度。横截面 上正应力为零。 3） 纯弯曲梁的平面假设 实验：梁横截面在变形后仍然保持为平面且垂直于梁的纵向纤维； 正应力 成线性分布规律。 9小变形和叠加原理 小变形： ① 梁绕曲线的近似微分方程 ② 杆件变形前的平衡 ③ 切线位移近似表示曲线 ④ 力的独立作用原理 叠加原理： ① 叠加法求内力 ② 叠加法求变形。 10材料力学中引入和使用的的工程名称及其意义（概念） 1） 荷载：恒载、活载、分布荷载、体积力，面布力，线布力，集中力, 集中力偶，极限荷载。 2） 单元体，应力单元体，主应力单元体。 3） 名义剪应力，名义挤压力，单剪切，双剪切。 4） 自由扭转，约束扭转，抗扭截面模量，剪力流。 塑性材料 n s n b
材料成型概论基础期末复习
材料成型概论复习题 1.热加工方法包括铸、锻、焊、热处理四类。 2.晶体分为单晶体、多晶体两种。 3.铸造方法分砂型、特种铸造两大类。 4.影响收缩的因素有浇注温度、铸件结构、化学成分三种。. 5.按顺序填写铸造生产过程制模、制备造型材料、造型、造芯、合箱、熔化、 浇注、起箱、清理、检查等10个环节。. 6.铸造内应力分为机械内应力、热应力两种。. 7.铸件外形设计应考虑简单、紧凑、美观、适用等四点。 8.充型能力是指熔融合金充满型腔，获得形状完整，轮廓清晰的优质铸件能力。. 9.金属液态成形就是铸造的热加工方法。 10.影响流动的因素有浇注温度、化学成分、铸件结构。 11.偏析分技晶、比重、区域偏析三种。 12.砂型造型方法有手工造型，其他造型两种。 13.铸件收缩通常会产生缩孔和缩松等缺陷。 14.铸件产生裂纹分热裂纹、冷裂纹两种。 15.特种铸造包括熔模、压力、金属型、离心铸造等。 16.按温度不同，把收缩分为液态、凝固、固态收缩三个阶段。 17.铸造合金性能主要是指液态金属的流动性和收缩性。 18.塑性变形方式分为滑移、孪生两种。 19.加工硬化现象的消除，按温度不同分为回复、再结晶、晶粒长大三个阶段。 20.绘制自由锻件工艺图时应考虑加工余量、公差、余块等。 21.冲压分离工序包括剪切、落料、冲孔、修整四个工序。 22.自由锻造所用的设备有空气锤、蒸汽—空气锤、万吨水压机。 23.冲压变形工序有弯曲、拉深、成形、翻边等四种。 24.冷热加工的区分是以再结晶温度来区分，热变形的温度在高于再结晶温度， 冷变形的温度在低于再结晶温度。 25.坯料加热的目的是为了获得好的塑性，使变形抗力降低。 26.拉伸圆角在加工模具时，必须圆弧过度，以防把件拉穿、拉断、拉裂。 27.压力加工六种方式是轧制、挤压、冷拉、自由锻、模锻、板料冲压。 28.影响材料可锻性的主要因素有塑性和变形抗力。 29.多晶体金属塑性变形特点有不同的位向性、不均匀性、协调性三种。 30.模锻模膛分为预锻、终锻模膛两类。 31.拉深时通常用拉深系数来控制变形程度，此值一般在0.5~0.8之间。 32.板料冲压基本工序分分离和变形两类。 33.自由锻件结构应尽量避免锥体、斜面、凸台之类的结构出现。 34.变形类别分热变形、冷变形两种。
江苏大学_材料表界面_期末知识点——wjl版
1.表面能：系统增加单位面积时所需做的可逆功J/m*m 2.吸附热：吸附过程中的热效应。物理吸附热效应相当于气体的凝聚热， 化学相当于化学键能 3.物理吸附：吸附作用力为范德瓦尔分子力，由表面原子和吸附原子之间 的极化作用而产生。 4.化学吸附：静电库仑力，发生电子转移，改变吸附分子结构。 5.毛细现象：吸附压力引起的毛细管内外页面的高度差的现象 6.超疏水：表面与水的接触角大于150，滚动角小于10 7.润湿：固体表面上的气体或液体被液体或另一种液体取代的现象，原因， 接触后吉布斯自由能小于0 8.亲水物质：能被水润湿的物质，如玻璃、石英 9.疏水物质：不能被水润湿的物质，如石墨、硫磺 10.接触角：三相交界处自固液界面经过液体内部到气液界面的夹角叫接触 角 11.粘附功：液柱由两液体构成，拉开后原来AB 界面消失，出现新的A\B，消耗的能量称为粘 附功 12.内聚能：均相物质分离成两部分，产生两个新界面，消耗的能量称为内
聚能 13.接触角滞后现象：于粗糙或不均匀表面上，液滴可以处于稳定平衡态或 者亚稳定平衡态。 14.粘附润湿：液体接触固体，变气液表面和气固表面为液固表面的过程。 15.浸湿过程：气固为液固所取代的过程 16.铺展润湿：液体于固体表面接触后，于固体表面上排除空气而自行铺展 的过程，也是一个以液固界面取代气固界面同时液体表面随之扩展的过程。 17.静接触角：当液体在固体表面达到平衡时，气液的界线与液固的界线之 间的夹角称为接触角，此时为静态接触角 18.动态接触角：液体在固体表面接触角随时间变化而变化的过程，是动态 接触角 19.表面活性剂：加入少量时能显著降低溶液表面张力并改变体系界面状态 的物质。 20.Krafft 温度：离子型表面活性剂的溶解度随温度变化的特点是在足够低 的温度下，溶解度随温度升高而慢慢增大，当温度达到某一定值后，溶解度会突然增大。溶解度开始突然增大的温度叫Krafft 温度。 21.表面接枝：表面接枝是通过紫外光、高能辐射、电子束、等离子体等技 术，是聚合物表面产生活性中心，引发乙烯基单体在聚合物表面接枝聚合，或利用聚合物表面的活性基团通过化学反应接枝。表面接枝聚合，大分子偶合反应，以及添加接枝共聚物。 22.金属的腐蚀：金属及合金在外围介质的化学或电化学作用下发生破坏的 过程称为金属腐蚀。 23.玻璃相：陶瓷配料中除主晶相以外的其他组分（有时包括）在一定温度 下共熔，然后“冻结”成非晶态固体。 24.复合材料：复合材料是以两种或两种以上不同材料通过一定的工艺复合 而成的多相材料。 25.增强材料：在复合材料中，凡能提高机体的机械强度、弹性模量等力学 性能的材料称为增强材料。
材料力学知识点总结教学内容
材料力学总结一、基本变形
二、还有： （1）外力偶矩：)(9549 m N n N m ?= N —千瓦；n —转/分 （2）薄壁圆管扭转剪应力：t r T 22πτ= （3）矩形截面杆扭转剪应力：h b G T h b T 32max ;β?ατ= =
三、截面几何性质 （1）平行移轴公式：;2A a I I ZC Z += abA I I c c Y Z YZ += （2）组合截面： 1．形 心：∑∑=== n i i n i ci i c A y A y 1 1 ； ∑∑=== n i i n i ci i c A z A z 1 1 2．静 矩：∑=ci i Z y A S ； ∑=ci i y z A S 3. 惯性矩：∑=i Z Z I I )( ；∑=i y y I I )( 四、应力分析： （1）二向应力状态（解析法、图解法） a ． 解析法： b.应力圆： σ：拉为“+”，压为“-” τ：使单元体顺时针转动为“+” α：从x 轴逆时针转到截面的 法线为“+” ατασσσσσα2sin 2cos 2 2 x y x y x --+ += ατασστα2cos 2sin 2 x y x +-= y x x tg σστα-- =220 22 min max 22 x y x y x τσσσσσ+??? ? ? ?-±+= c ：适用条件：平衡状态 (2)三向应力圆： 1max σσ=； 3min σσ=；2 3 1max σστ-= x
（3）广义虎克定律： [])(13211σσνσε+-=E [] )(1 z y x x E σσνσε+-= [])(11322σσνσε+-=E [] )(1 x z y y E σσνσε+-= [])(12133σσνσε+-=E [] )(1 y x z z E σσνσε+-= *适用条件：各向同性材料；材料服从虎克定律 （4）常用的二向应力状态 1．纯剪切应力状态： τσ=1 ，02=σ，τσ-=3 2．一种常见的二向应力状态： 22 3122τσσ σ+?? ? ??±= 2234τσσ+=r 2243τσσ+=r 五、强度理论 *相当应力：r σ 11σσ=r ，313σσσ-=r ，()()()][2 12 132322214σσσσσσσ-+-+-= r σx σ
材料力学主要知识点归纳
材料力学主要知识点 一、基本概念 1、构件正常工作的要求：强度、刚度、稳定性。 2、可变形固体的两个基本假设：连续性假设、均匀性假设。另外对于常用工程材料（如钢材），还有各向同性假设。 3、什么是应力、正应力、切应力、线应变、切应变。 杆件截面上的分布内力集度，称为应力。应力的法向分量σ称为正应力，切向分量τ称为切应力。 杆件单位长度的伸长（或缩短），称为线应变；单元体直角的改变量称为切应变。 4、低碳钢工作段的伸长量与荷载间的关系可分为以下四个阶段：弹性阶段、屈服阶段、强化阶段、局部变形阶段。 5、应力集中：由于杆件截面骤然变化（或几何外形局部不规则）而引起的局部应力骤增现象，称为应力集中。 6、强度理论及其相当应力（详见材料力学ⅠP229）。 7、截面几何性质 A 、截面的静矩及形心 ①对x 轴静矩?=A x ydA S ，对y 轴静矩?=A y xdA S ②截面对于某一轴的静矩为0，则该轴必通过截面的形心；反之亦然。 B 、极惯性矩、惯性矩、惯性积、惯性半径 ① 极惯性矩：?=A P dA I 2ρ ② 对x 轴惯性矩：?= A x dA y I 2，对y 轴惯性矩：?=A y dA x I 2 ③ 惯性积：?=A xy xydA I ④ 惯性半径：A I i x x =，A I i y y =。 C 、平行移轴公式： ① 基本公式：A a aS I I xc xc x 22++=；A b bS I I yc yc y 22++= ；a 为x c 轴距x 轴距离，b 为y c 距y 轴距离。 ② 原坐标系通过截面形心时A a I I xc x 2+=；A b I I yc y 2+=；a 为截面形心距x 轴距离， b 为截面形心距y 轴距离。 二、杆件变形的基本形式 1、轴向拉伸或轴向压缩： A 、应力公式 A F = σ B 、杆件伸长量EA F N l l =?，E 为弹性模量。
材料力学复习总结
《材料力学》第五版 刘鸿文 主编 第一章 绪论 一、材料力学中工程构件应满足的3方面要求是：强度要求、刚度要求和稳定性要求。 二、强度要求是指构件应有足够的抵抗破坏的能力；刚度要求是指构件应有足够的抵抗变形的能力；稳定性要求是指构件应有足够的保持原有平衡形态的能 力。 三、材料力学中对可变形固体进行的3个的基本假设是：连续性假设、均匀性假设和各向同性假设。 第二章 轴向拉压 一、轴力图：注意要标明轴力的大小、单位和正负号。 二、轴力正负号的规定：拉伸时的轴力为正，压缩时的轴力为负。注意此规定只适用于轴力，轴力是内力，不适用于外力。 三、轴向拉压时横截面上正应力的计算公式：N F A σ= 注意正应力有正负号，拉伸时的正应力为正，压缩时的正应力为负。 四、斜截面上的正应力及切应力的计算公式：2cos ασσα=，sin 22 αστα= 注意角度α是指斜截面与横截面的夹角。 五、轴向拉压时横截面上正应力的强度条件[],max max N F A σσ=≤ 六、利用正应力强度条件可解决的三种问题：1.强度校核[],max max N F A σσ=≤ 一定要有结论 2.设计截面[],max N F A σ≥ 3.确定许可荷载[],max N F A σ≤ 七、线应变l l ε?=没有量纲、泊松比'εμε=没有量纲且只与材料有关、 胡克定律的两种表达形式：E σε=，N F l l EA ?= 注意当杆件伸长时l ?为正，缩短时l ?为负。 八、低碳钢的轴向拉伸实验：会画过程的应力－应变曲线，知道四个阶段及相应的四个极限应力：弹性阶段（比例极限p σ，弹性极限e σ）、屈服阶段（屈服
材料成型概论总结
材料成型概论总结 作为机电学院里的专业,材料成型及控制工程专业一直被认为是材料学院的专业,而通过专业老师的交流和认识,我知道了材控专业以前是磨具专业,是华大的正牌专业,只是因为土木和建筑专业的兴起,让很多的人才流失了出去,磨具专业落后了,材料成型及控制工程成型专业其实是个不错的专业,她涉及原金属与热处理,热加工工艺及设备,塑性成形工艺及设备,焊接等多个专业内容。是个大专业，范围广，知识面宽，了解得更多，所以我相信学习材料成型及控制工程是个不错的选择。 在学习了几堂材料成型概论课后，我认识到了金属材料的塑性成形，焊接，非金属材料成型以及快速成性技术等方面的知识。在金属材料的塑性成形课中，老师讲到了关于金属材料的冲压，锻造和铸造等各种处理金属材料的方式，对于这方面我接触的多一点，因为小时候和爸爸妈妈去过工厂，也自己去了解过这方面的知识，再加上老师的精彩PPT，让我更加了解了这方面的知识。有的人会说，以后就要在重工业发展了。其实不是，现在机械技术发达很多东西只需要电脑操作就行了，而且老师说每个人都应该学会从基层做起，这样大好基础，未来会更好。 还有就是焊接，我对焊接比较敏感，感觉是焊工，所以印象不是很好，对这方面了解也比较少。可是在课堂上，老师向我们展示了焊接不一样的面纱，让我们看到了焊接技术高科技的一面，老师讲到焊接是通过对物体的处理，使得两个物体得到原子层面上的结合，做到最大化的牢固。真的让我打开眼界。 再者是非金属成型，也就是我们常见的手机壳，塑料壳的磨具，这个较为常见。也意味着我们的专业有更多的选择，有更多的机会，更多的发
展空间。这是个大市场，塑料是个很实用的东西，它比较轻，不易变形，容易生产，易于加工，所以应用广泛。也许正如大家说的，金属是个需要在重工业工厂工作的职业，环境不是很好，那么塑料加工成型就是个不错的选择，就可以不用到大城市去上班，去漂泊，我是个恋家的人，或许也不会出去太远工作。关键在外生活不容易，闽南有句老话叫“在家日日好，出门朝朝难”或许是对的。 最后是关于快速成型的，也就是大家说的3 D打印技术，这是个发展中的技术，未来会怎么，谁也不知道，或许是我们年轻人挑战的平台，成功的时机，不过不同的人用不同的选择。通过老师初步的讲解，我也有了很大兴趣，相信在未来的大三的时候，我就有机会探个究竟了。 概论课不是专业课，可是却和专业课一样重要，它让我们更加了解了自己的专业，对未来的课程有了熟悉，最主要的是，它激发了我们的兴趣和爱好，让我们更愿意去学习，兴趣是最好的老师，未来我们会学得更好。 就个人而言，我更倾向于非金属的成型方面，我希望在大三的时候学习这方面的专业知识，同样的我也会倾注心血在焊接，金属方面的技术，因为我们的学校是不分专业方向的，所以我可以更全面的学习，希望在未来的日子里学好知识，未来找到一份不错的工作，呈交给自己，给爱我的人和我爱的人一份满意的答卷。 姓名：林伟峰 专业：材料成型及控制工程 学号：1411411024
材料表界面
一、20℃时汞的表面张力为4.85×10-1 Jm-2，求在此温度及101.335 kPa 的压力下，将半径1mm 的汞滴分散成半径10-5 mm 的微小汞滴，至少需要消耗多少功 解：已知：σ＝4.85×10-1 Jm-2 r1=1mm, r2=10－5 mm 二、25℃，在101.325kPa 下将直径为1μm 的毛细管插入水中，问需要外加多大的压力才能防止水面上升？（已知25℃时水的表面张力 为71.97×10 -3 N*m-1 ) 解： 21212112 223312W=()4;4443 3A A dA A A A r A N r r r N σσππππ=-===?31223211221222112123251()4()4()4(1)4.85104 3.1416(10)(101) 6.0910r N r r r A r r r r r W r r Jm m J ππσπ----====?-= ?????-=?-31652 Δp=2σ/r 2(71.9710)=0.5102.8810288N m m N m kPa ---???=??=
三、25℃时，水的饱和蒸气压为3.168kPa ，求该温度下比表面积为106 m2 *kg-1时球形水滴的蒸气压（水在25℃时的表面张力为71.97 ×10-3 N*m-1). 解：先求水滴半径： 代入Kelvin 公式： 332233362 193443 3344433(10)(10)3103V N r r A N r r r r r A kg m m kg m nm πρππππρρρ---===?=?===??=?=0-32631) 1190-3-22ln 2(71.9710)(1810=(8.314)(298)(310)=0.3486 p =1.417p=1.417 3.16810N m =4.489kPa P V P RTr J m m mol J mol K K p σ------=??????????
先进材料成型技术及理论
华中科技大学博士研究生入学考试 《先进材料成形技术与理论》考试大纲 一、《先进材料成形技术及理论》课程概述 编号：MB11001 学时数：40 学分：2.5 教学方式：讲课30、研讨6、实验参观4 二、教学目的与要求： 材料的种类繁多，其加工方法各异，近年来随同科学技术的发展，新材料、材料加工新技术不断出现。本课程将概述材料的分类及其加工方法的选择；重点介绍液态金属精密成形、金属材料塑性精确成形及金属连接成形等研究与应用领域的新技术、新理论；阐述材料加工中的共性与一体化技术。本课程作为材料加工工程专业的学位课，将使研究生对材料加工的新技术与新理论有个全面的了解，引导研究生在大材料学科领域进行思考与分析，为从事材料加工工程技术的研究与发展奠定基础。 三、课程内容： 第一章材料的分类及其加工方法概述 1.1材料的分类及加工方法概述 1.2材料加工方法的选择（不同材料）及不同加工方法的精度比较（同一种材料） 1.3材料加工中的共性（与一体化）技术 1.4材料加工技术的发展趋势 第二章液态金属精密成形理论及应用 2.1 材料液态成形的范畴及概述 2.2 消失模精密铸造原理及应用(原理、关键技术、应用实例、缺陷与防治) 2.3 Corsworth Process新技术(精密砂型铸造：锆英（砂）树脂砂型、电磁浇注、热法旧砂再生) 2.4 半固态铸造成形原理与技术（流变铸造、触变成形、注射成形） 2.5 铝、镁合金的精确成形技术（金属型铸造、压铸、反重力精密铸造、精密熔模铸造等） 2.6 特殊凝固技术（快速凝固、定向凝固、振动凝固） 2.7 金属零件的数字化铸造（铸件三维造型、工艺模拟及优化、样品铸件快速铸造、工业化生产及 其设计） 2.8 高密度粘土砂紧实机理及其成形技术（高压造型、气冲造型、静压造型） 第三章金属材料塑性精密成形工艺及理论 3.1 金属塑性成形种类与概述 3.2金属材料的超塑性及超塑成形（概念、条件、成形工艺） 3.3 复杂零件精密模锻及复杂管件的精密成形（精密模锻、复杂管件成形） 3.4 板料精密成形（精密冲裁、液压胀形、其它板料精密成型） 3.5 板料数字化成形（点（锤）渐进成形、线渐进（快速）成形、无模（面、液压缸作顶模）成形）
《材料成型》基础知识点
《材料成型》基础知识点 1.简述铸造生产中改善合金充型能力的主要措施。 （1）适当提高浇注温度。 （2）保证适当的充型压力。 （3）使用蓄热能力弱的造型材料。如砂型。 （4）预热铸型。 （5）使铸型具有良好的透气性。 2.简述缩孔产生的原因及防止措施。 凝固温度区间小的合金充满型腔后，由于逐层凝固，铸件表层迅速凝固成一硬壳层，而内部液体温度较高。随温度下降，凝固层加厚，内部剩余液体由于液态收缩和补充凝固层的凝固收缩，体积减小，液面下降，铸件内部产生空隙，形成缩孔。 措施：（1）使铸件实现“定向凝固”，按放冒口。 （2）合理使用冷铁。 3.简述缩松产生的原因及防止措施。 出现在呈糊状凝固方式的合金中或断面较大的铸件中，被树枝状晶体分隔开的液体区难以得到补缩所致。 措施：（1）、尽量选用凝固区域小的合金或共晶合金。 （2）、增大铸件的冷却速度，使铸件以逐层凝固方式进行凝固。 （3）、加大结晶压力。（不清楚） 4.缩孔与缩松对铸件质量有何影响？为何缩孔比缩松较容易防止？ 缩孔和缩松使铸件的有效承载面积减少，且在孔洞部位易产生应力集中，使铸件力学性能下降；缩孔和缩松使铸件的气密性、物理性能和化学性能下降。 缩孔可以采用顺序凝固通过安放冒口，将缩孔转移到冒口之中，最后将冒口切除，就可以获得致密的铸件。而铸件产生缩松时，由于发达的树枝晶布满了整个截面而使冒口的补缩通道受阻，因此即使采用顺序凝固安放冒口也很无法消除。 5.什么是定向凝固原则？什么是同时凝固原则？各需采用什么措施来实现？上述两种凝固 原则各适用于哪种场合？ 定向凝固就是在铸件上可能出现缩孔的厚大部位安放冒口，使铸件上远离冒口的部位先凝固然后是靠近冒口的部位凝固，最后才是冒口本身的凝固。 同时凝固，就是采取必要的工艺措施，使铸件各部分冷却速度尽量一致。 实现定向凝固的措施是：设置冒口；合理使用冷铁。它广泛应用于收缩大或壁厚差较大的易产生缩孔的铸件，如铸钢、高强度铸铁和可锻铸铁等。 实现同时凝固的措施是：将浇口开在铸件的薄壁处，在厚壁处可放置冷铁以加快其冷却速度。它应用于收缩较小的合金(如碳硅质量分数高的灰铸铁)和结晶温度范围宽，倾向 于糊状凝固的合金(如锡青铜)，同时也适用于气密性要求不高的铸件和壁厚均匀的薄壁 6.铸造应力有哪几种？形成的原因是什么？ 铸造应力有热应力和机械应力两种。 热应力是铸件在凝固和冷却过程中，由于铸件的壁厚不均匀、各部分冷却速度不同，以至在同一时期内铸件各部分收缩不一致而引起的。 机械应力是铸件在冷却过程中因固态收缩受到铸型或型芯的机械阻碍而形成的应力。 7.铸件热应力分布规律是什么？如何防止铸件变形？ 铸件薄壁处受压应力，厚壁处受拉应力。 （1）减小铸造应力。 合理设计铸件的结构，铸件尽量形状简单、对称、壁厚均匀。