材料科学与工程导论课后习题答案(2)

2018-09-25 22:34

蠕墨铸铁 组织为钢基体上分布着蠕虫状石墨。制造工作温度较高或是具有较大温度梯度的零件,如大型柴油机汽缸盖、制动盘、排气管、钢锭模、金属型等。

合金铸铁分为耐磨铸铁:制造机床导轨、汽车发动机缸套等零部件。 耐蚀铸铁主要用于化工部门、造船部门使用的管道、阀门、泵类等零件。

4.铜合金在工程中怎样应用?

纯铜的机械性能较低,为满足制作工程结构的要求,加入不同的合金元素制成铜合金,实现固溶强化、时效强化和过剩相强化,从而提高其性能。

黄铜 (Cu—Zn合金)、青铜(Cu—Sn合金)、白铜(Cu—Ni合金)。

5.钛合金为什么耐蚀?钛合金主要应用在那些领域? 钛在大气中极易形成氧化钛薄膜,因此在很多介质中有极高的抗腐蚀性,特别在海水中不腐蚀。

广泛应用于航空、航天领域以及大量民用工程,如高尔夫球具、人造关节、牙齿等。

6.环境材料的内涵是什么?

具有优良性能、与环境相协调、有利于环保的一类材料。

分为天然材料(如木制材料等)、循环再生材料、低环境负荷材料以及环境功能材料。

7.陶瓷材料是如何分类的?

陶瓷可定义为经过高温处理所合成的无机非金属材料。 传统陶瓷按用途可分为 日用陶瓷、建筑陶瓷等。

现代陶瓷按性能和应用范围又可分为结构陶瓷、工具陶瓷、功能陶瓷等。

8.什么是结构陶瓷、工具陶瓷、功能陶瓷?试列举各自典型材料及主要应用。 结构陶瓷:作为结构部件的特种陶瓷 1.氧化铝陶瓷

是一种以Al2O3为主要成分的陶瓷,其中Al2O3的质量分数在45%以上。根据Al2O3的质量分数大小又可分为75瓷、95瓷、99瓷,它们的质量分数分别是75%、95%、99%。75瓷属于刚玉-莫来石瓷,95、99瓷属于刚玉瓷。刚玉瓷的性能最佳,但生产工艺复杂,成本高。刚玉-莫来石瓷性能较差,但成本低。

优点:1)很高的机械性能和介电性能2)耐高温;3)化学稳定性好,耐酸碱,且高温下也不会氧化;4)优良的电绝缘性能,特别是高频下的电绝缘性能好。

缺点:脆性大,不能承受冲击载荷,且抗热震性差,不能承受突然的环境温度变化。

氧化铝陶瓷应用:纺织用的导线器及火箭用的导流罩,氩弧焊机的气体罩、喷砂用的喷嘴、熔化金属的坩埚、高温热电偶套管、火花塞。 2.氮化硅陶瓷

氮化硅是六方晶系的晶体,有α-Si3N4和β-Si3N4两种。反应烧结的氮化硅是以α-Si3N4为主晶相;热压烧结的氮化硅以β-Si3N4为主晶相

性能:1)良好的化学稳定性,除HF以外,耐各种无机酸和碱溶液复试,也能抵抗熔融非铁金属的侵蚀;

2)优异的电绝缘性能;

3)硬度高,耐磨性好,摩擦系数小,且本身具有自润滑性; 4)热膨胀系数小,优异的抗高温蠕变性能,抗热震性能好

应用:高温轴承;测量铝液热电偶套管的理想材料;冶金和热加工工业的广泛应用。 3.碳化硅陶瓷

性能:1)高温强度大;2)常温硬度高,耐磨性好;3)耐蚀性强,与各种酸都不起作用;4)导热能力强

应用:1)火箭尾喷管的喷嘴;2)燃气轮机叶片,轴承;3)高温下热交换器,如核燃料的包封材料;4)耐磨,可制作各种泵的密封圈。 4.六方氮化硼

性能:1)良好的导热性和热稳定性;2)良好的电绝缘性,高温介电强度高;3)良好的化学稳定性;4)硬度低,自润滑性

应用:1)理想的高温绝缘和散热材料,热电偶套管,半导体散热绝缘零件;2)耐热耐腐蚀,制成高温构件,如火箭燃烧室内衬;3)粉状六方氮化硼可作耐高温、高载荷、耐腐蚀的润滑剂,在玻璃和金属成型中做脱模剂。

工具陶瓷

1.硬质合金:又称粘结碳化物,它是由金属粘结相和碳化物硬质相组成的粉末冶金材料,也属于复合材料。其中硬质相主要成分是WC、TiC,其次是TaC、NbC、VC等。粘结金属用铁族金属及其合金,以钴为主。

成分与性能

碳化物硬质相是硬质合金的骨架,起坚硬耐磨的作用,Co作为粘结相,使材料具有一定的强度和韧性,随着含Co量的增加,硬度下降,而强韧性增加。粗加工选用Co高的合金,精加工选用Co低的合金。

三类普通硬质合金:YT类 适合加工韧性材料;YG类适合加工硬脆材料;YW类都可以,万能硬质合金。

性能:与工具钢相比,室温硬度较高,热硬性好,耐磨性好,刀具切削效率高。

由于硬度太高,性脆,很难机械加工,因而普通硬质合金常制备成刀片,镶在刀上使用。 应用:刀具材料 低钴(w(Co)<10%)普通硬质合金用于车刀、铣刀、转头;

矿山工具 中钴(w(Co)=10%~25%)普通硬质合金主要用于制作中硬和硬岩冲击回转钻进钻头;低钴硬质合金用于制作地质和石油钻探中的旋转钻进钻头。

模具和量具 中钴普通硬质合金用于制作拉伸模、拉拔模等;高钴硬质合金可用于制作冲击负荷较大的挤压模、冷镦模、冲压模等。

高硬度的结构件,如喷嘴、轴承;在尖端技术方面,火箭头,人造卫星返回大气层防燃烧的遮板等。

2.金刚石

性能:自然界硬度最高,极高弹性模量,导热率最高,极好的绝缘性,电子和空穴的迁移率高,掺入硼可制造半导体;热敏、透红外光等物质性质及良好的耐蚀性。 应用:刀具、工具、结构、功能材料

3.立方碳化硼

性能:很高的硬度、抗压强度、热稳定性、化学惰性和极好的导热性。

应用:刀具,模具,也可制成拉丝模、散热片,中子遮蔽窗口和高温半导体。

9.功能陶瓷是怎样定义的?

通过光电磁力热、化学、生物化学等作用后,具有特殊功能的陶瓷。

10.高聚物材料是怎样分类的?

11.塑料有哪些特性?热塑性塑料主要有哪几种?热固性塑料主要有哪几种? 12.什么是橡胶?它是怎样分类的?

13.合成纤维有哪些特性?主要用途是什么? 14.胶黏剂有哪些作用?涂料有哪些用途?

15.复合材料是怎样分类的?

复合材料是由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组成的一种多相固体材料。 按基体材料种类分:树脂基复合材料;金属基复合材料;无机非金属基复合材料

按增强材料形状和分布分:连续长纤维增强复合材料;短纤维、晶须增强复合材料;颗粒强化复合材料;弥散强化复合材料;积层结构复合材料;多组分的纤维、颗粒混杂复合材料。 按复合效果分:力学复合材料;功能复合材料 16.复合材料的主要特点有哪些?

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