最新材料科学与工程专业英语第三版-翻译以及答案

UNIT 1

一、材料根深蒂固于我们生活的程度可能远远的超过了我们的想象，交通、装修、制衣、通信、娱乐（recreation）和食品生产，事实上（virtually），我们生活中的方方面面或多或少受到了材料的影响。历史上，社会的发展和进步和生产材料的能力以及操纵材料来实现他们的需求密切（intimately）相关，事实上，早期的文明就是通过材料发展的能力来命名的（石器时代、青铜时代、铁器时代）。

二、早期的人类仅仅使用（access）了非常有限数量的材料，比如自然的石头、木头、粘土（clay）、兽皮等等。随着时间的发展，通过使用技术来生产获得的材料比自然的材料具有更加优秀的性能。这些性材料包括了陶瓷（pottery）以及各种各样的金属，而且他们还发现通过添加其他物质和改变加热温度可以改变材料的性能。此时，材料的应用（utilization）完全就是一个选择的过程，也就是说，在一系列有限的材料中，根据材料的优点来选择最合适的材料，直到最近的时间内，科学家才理解了材料的基本结构以及它们的性能的关系。在过去的100年间对这些知识的获得，使对材料性质的研究变得非常时髦起来。因此，为了满足我们现代而且复杂的社会，成千上万具有不同性质的材料被研发出来，包括了金属、塑料、玻璃和纤维。

三、由于很多新的技术的发展，使我们获得了合适的材料并且使得我们的存在变得更为舒适。对一种材料性质的理解的进步往往是技术的发展的先兆，例如：如果没有合适并且没有不昂贵的钢材，或者没有其他可以替代（substitute）的东西，汽车就不可能被生产，在现代、复杂的（sophisticated）电子设备依赖于半导体（semiconducting）材料

四、有时，将材料科学与工程划分为材料科学和材料工程这两个副学科（subdiscipline）是非常有用的，严格的来说，材料科学是研究材料的性能以及结构的关系，与此相反，材料工程则是基于材料结构和性能的关系，来设计和生产具有预定性能的材料，基于预期的性能。材料科学家发展或者合成（synthesize）新的材料，然而材料工程师则是生产新产品或者运用现有的材料来发展生产材料的技术，绝大部分材料学的毕业生被同时训练成为材料科学家以及材料工程师。

五、s tructure”一词是个模糊（nebulous ）的术语值得解释。简单地说，材料的结构通常与其内在成分的排列有关。原子（subatomic）内的结构包括介于单个原子间的电子和原子核的相互作用。在原子水平上，结构包括（emcompasses）原子或分子与其他相关的原子或分子的组织。在更大的结构领域（realm）上，其包括大的原子团，这些原子团通常聚集（agglomerate）在一起，称为“微观”结构，意思是可以使用某种显微镜直接观察

得到的结构。最后，结构单元可以通过肉眼看到的称为宏观结构。

六、“Property”一词的概念值得详细（elaborate）阐述。在使用中，所有材料对外部的刺激（stimuli）都表现（evoke）出某种反应。比如，材料受到力作用会引起形变，或者抛光金属表面会反射光。材料的特征取决于其对外部刺激的反应程度（magnitude）。通常，材料的性质与其形状及大小无关。

七、实际上，所有固体材料的重要性质可以概括分为六类：机械、电学、热学、磁学、光学（optical）和腐蚀性（deteriorative）。对于每一种性质，其都有一种对特定刺激（stimulus）引起反应的能力。如机械性能与施加压力引起的形变有关，包括弹性、强度和韧性。对于电性能，如电导性（conductivity）和介电（dielectric）系数，特定的刺激物（stimulus）是电场。固体的热学行为则可用热容和热导率来表示。磁学性质表示一种材料对施加的电场的感应能力。对于光学性质（optical），刺激物（stimulus）是电磁或光照。用折射（refraction）和反射（reflectivity）来表示光学性质。最后，腐蚀（deteriorative）性质表示材料的化学反应能力。

八、除了结构和性质，材料科学和工程还有其他两个重要的组成部分，即加工（processing）和性能。如果考虑这四个要素的关系，材料的结构取决于其如何加工。另外，材料的性能是其性质的功能。因此，材料的加工、结构、性质和功能的关系可以用以下线性关系来表示：加工——结构——性质——性能。

九、为什么研究材料科学与工程？许多应用科学家或工程师，不管他们是机械的、民事的、化学的或电子的领域的，都将在某个时候面临材料的设计问题。如用具的运输、建筑的超级结构、油的精炼成分、或集成电路（circuit）芯片（chip）。当然，材料科学家和工程师是从事材料研究和设计的专家。

十、很多时候，材料的问题就是从上千个材料中选择出一个合适的材料。对材料的最终选择有几个原则（criteria）。首先，对这些具有所需性能的材料的选择，现场工作条件必须进行表征。只有在少数情况下材料才具有最优或理想的综合性质。因此，有必要对材料的性质进行平衡。典型的例子是当考虑材料的强度和延展性时，而通常材料具有高强度但却具有低的延展性。这时对这两种性质进行折中考虑（compromise）很有必要。

十一、其次，选择的原则是要考虑材料的性质在使用中的磨损（deterioration）问题。如材料的机械性能在高温或腐蚀环境中会下降。

十二、最后，也许是最重要（overriding）的原则是经济问题。最终产品的成本是多少？一种材料的可以有多种理想的优越性质，但不能太昂贵。这里对材料的价格进行折中（compromise）选择也是可以的。产品的成本还包括组装中的费用。

十三、工程师与科学家越熟悉材料的各种性质、结构、功能之间的关系以及材料的加工技术，根据以上的几个原则，他或她对材料的明智（judicial）选择将越来越熟练（proficient）和精确。

翻译：

1：材料科学2：石器时代3：裸眼4：青铜时代5：弹性系数6：硬度和韧性7：光学性质8：集成电路9：机械强度10：热导性

1材料科学是研究材料的性能以及结构的关系，与此相反，材料工程则是基于材料结构和性能的关系，来设计和生产具有预定性能的材料

2实际上，所有固体材料的重要性质可以概括分为六类：机械、电学、热学、磁学、光学和腐蚀性

3除了结构和性质，材料科学和工程还有其他两个重要的组成部分，即加工和性能

4工程师与科学家越熟悉材料的各种性质、结构、功能之间的关系以及材料的加工技术，根据以上的几个原则，他或她对材料的明智（judicial）选择将越来越熟练（proficient）和精确。5只有在少数情况下材料才具有最优或理想的综合性质。因此，有必要对材料的性质进行平衡

交叉学科interdiscipline 力学性质mechanical property 介电常数dielectric constant 电磁辐射electro-magnetic radiation 固体性质solid materials 材料加工processing of materials 热容heat capacity 弹性模量（模数）elastic coefficient

1.直到最近，科学家才终于了解材料的结构要素与其特性之间的关系。It was not until relatively recent times that scientists came to understand the relationship between the structural elements of materials and their properties .

2.材料工程学主要解决材料的制造问题和材料的应用问题。Material engineering mainly to

solve the problem and create material application.

3.材料的加工过程不但决定了材料的结构，同时决定了材料的特征和性能。Materials processing process is not only to decided structure and decided that the material characteristic and performance.

4.材料的力学性能与其所受外力或负荷而导致的形变有关。Material mechanical properties related deformation to the applied load or force

UNIT 2

材料的分类

一、固体材料可以被很容易的分成三个范畴：金属、陶瓷以及聚合物，这个分类是基于原子结构以及化学组成，大多数材料落入了截然不同的分组，另外的有些复合材料是由两种或多种以上的材料结合而成，另外一类（category）先进材料——那些用于高科技领域，比如半导体（semiconductor）材料，智能材料，以及纳米工程（nano engineered）材料。

二、金属材料由一种或多种金属元素构成（比如铁、铝、铜（copper）、钛、金和镍）通常还含有一些少量的非金属成分（例如碳、氮、氧，）金属以及它们的合金中的原子排列非常有规律，对比陶瓷（ceramic）和高聚物（polymer）具有非常稠密的结构，对于机械性能，这些材料非常坚硬和强壮，并且具有易延展性（ductile）【能够承受强大的变形但不破裂】，并且有很强抵制破坏的能力，这解释（account for）了它们为何能够广泛运用于结构，金属材料中含有大量游离的电子，即不属于特定的原子，金属和很多性质源于这些电子，例如金属具有优良的电导和热导性能，不能透射可见光，抛光金属表面具有可见的光泽（lustrous），另外，有的金属（例如Fe Co和Ni）具有令人满意的磁力性能。

三、陶瓷由金属和非金属成分所构成，最常见的是氧、氮、和碳，例如有些普通的陶瓷材料：氧化铝，二氧化硅、碳化硅、氮化硅，那些被认为是传统陶瓷——由粘土所构成、以及玻璃、水泥（cement），至于其机械性能，和金属相比较，具有相对的硬度、强度、韧性，另外的陶瓷具有非常硬的性质，但是他们却非常易碎（brittle）【低延展性（ductility）】，并且非常容易破裂，这些材料具有热、电绝缘性（insulative）【具有低电导性】并且相对金属和高聚物而言具有耐高温和耐严酷环境的能力，陶瓷可能具有透明导热的性质，也有能不透明，而且有的氧化物陶瓷能够展现出磁力性质（例如四氧化三铁）

四、高聚物包含塑料以及橡胶材料，大部分由有机物所构成，而且他们的化学成分通常为（碳、氢（hydrogen）以及其他非金属成分（例如氮、氧、硅）），另，他们具有非常大的分子结构，通常成链状的碳骨架结构，有些我们非常熟悉的高聚物：PE、尼龙、PVC、PC、PS和硅树脂（silicone）橡胶，这些材料通常具有低密度（density），然而它的性能与金属和陶瓷材料截然不同，它们和其他的材料相比并不硬以及强壮，然而，其比强度和比硬度能够和陶瓷和金属相当，另外，很多高聚物具有极强的柔软和柔韧性，意味着，他们能够很容易的被塑造成各种形状，在自然环境中他们绝大多数具有化学惰性，由于高聚物由链状结构构成，具有柔软性以及在适当的温度下分解，在这些情况下，限制了他们的适用，而且他们具有低电导性和无磁性。

六、其中之一的最为常见的复合材料为玻璃纤维，在小的玻璃纤维里面嵌入了聚合材料，通常是环氧树脂或聚酯，玻璃纤维通常具有相对的强度和硬度，但是通常也很易碎，然而高聚物更加灵活，因此玻璃纤维先对硬、强壮以及灵活，另外的含有低密度。

七、另外一种重要的技术性材料是碳纤维高聚物加强型复合材料，碳纤维中嵌入了高聚物，这种材料比玻璃纤维材料更加的硬和强壮，但是却更为贵重，碳纤维复合材料用于飞机和航空器械上以及高技术的体育器材上（单车，高尔夫球棒、网球拍、滑雪板）以及最近最近应用于汽车保险杠上、新型波音787飞机就基于碳纤维而制造。

八、现代材料的需求：尽管这几年材料科学的发展取得了极大的颈部，技术上的挑战仍然存在，包括了复杂和专业材料的发展，以及材料生产中对环境的影响。Some comment is appropriate relative to this issue so as to round out this perspective

九、核能带来了希望，但是有些，但是解决许多仍然存在的问题，将有必要把材料包括在里，从燃料到保护结构以便方便处置这些放射性废料。

十、相当数量的能源用在交通上。减少交通工具（汽车，飞机，火车等）的重量，和提高引擎操作温度，将提高燃料的使用效率。新的高强度，低密度结构材料仍在发展，用作引擎部位能耐高温材料也在发展中。

十一、除此之外，寻找新的、经济的能源资源，并且更加有效的使用目前现存的资源，是公认为必须的。材料将毫无疑问的在这些发展过程中扮演重要的角色。

十二、比如，太阳能直接转化为电能已经被证实了。太阳能电池使用相当复杂并且昂贵的材料。为了保证技术的可行，在这个转化过程中的高效但不贵的材料必须被发展

十三、氢燃料电池是一种非常可行并且吸引人的能量转换技术并且其优点在于没有污染物的排放，对于电子设备以及汽车动力的实习才刚刚起步，新的材料仍然需要被发展并用于燃料电池上以及才生产氢气的时候充当催化剂。

十四、除此之外，环境质量取决于我们控制大气和水污染的能力。污染控制技术使用了各种材料。再者，材料加工和精制的方法需要改善以便它们产生很少的环境退化，也就是说，在生材料加工过程中，带来更少的污染和更少的对自然环境的破坏，而且，在一些材料生产过程中，有毒物质产生了，并且它们的处置对生态产生的影响必须加以考虑。

十五、我们使用的许多材料来源于不可再生的资源，不可再生也就是说不能再次生成的。这些材料包括聚合物，最初的原生材料是油和一些金属。这些不可再生的资源逐渐变得枯竭下面是必须的：1）发现另外的储藏，2）开发拥有较少负环境影响的新材料，3)增加循环的努力并且开发新的循环技术。结果，不仅是生产，而且环境影响和生态因子，和材料整个生产过程紧密相关的材料“一生”的生命周期的考虑变得越来越重要。

翻译短语

一、复合材料二、先进材料三、半导体四、智能材料五、自由电子六、不可再生资源七、生物材料八、纳米工程

翻译句子

固体材料可以很容易的分为三种基本范畴，金属、陶瓷、高分子聚合物，这一分类是基于化学的基本组成和原子的结构

金属由一种或多种金属构成【比如铁、铝、铜、钛、金和镍，以及少数的非金属成分（比如碳、氢、氧）

聚合物包括了我们所手指的塑料和橡胶，它们中的绝大部分是由碳氢和其他非金属成分等构成（氧氮硅）

复合材料是由两种以上的金属、陶瓷、聚合物所构成

核能带来了希望，但是很多需要解决的问题需要将材料考虑进去，比如燃料、包覆结构以及处理辐射污染

和材料整个生产过程紧密相关的材料“一生”的生命周期的考虑变得越来越重要。

先进材料advanced material 合金metal alloys

陶瓷材料ceramic material 移植implant to

粘土矿物clay minerals 玻璃纤维glass fiber

高性能材料high performance material 氢燃料电池hydrogen fuel cell

1、金属元素有许多游离电子，金属材料的许多性质可直接归功于这些电子。Metallic materials have large numbers of nonlocalized electrons，many properties of metals are directly attributable to these electrons.

2、金属材料由一种或多种金属元素构成，且通常含有极少量的非金属元素

Metallic material are composed of one or more metallic element，and often also nonmetalic element in a small amount

3、许多聚合物材料是有机化合物，并具有大的分子结构。Many of polymers are organic compounds,and they have very large molecular structures.

4、复合材料是由两种或两种以上的不同材料所构成

A composite is composed with two or more different material

UNIT 3

一、众所周知所有的物质都是由原子组成的。在下面周期表(periodic table)中我们可以知道仅仅大约有成千上万的物种从我们呼吸的空气到我们用于建筑高楼的材料,均是由一百多种原子组成的。金属与陶瓷有不同表现行为，陶瓷又与聚合物有所差异。物质的性能取决于组成他们的原子类型以及原子的结合方式。

二、材料的结构可以根据我们所认为的各种特性的的数量级来分类，三种最常见的主要结构上的分类通常按尺寸的增大列出，它们是

三、原子的结构，是指不可见的结构例如原子间的结合方式以及原子的排布。

四、微观结构是指不能同肉眼观察到而能用显微镜观察到的结构。

五、宏观结构是指可以用肉眼直接观察到的结构。

六、原子结构主要影响物质的化学性质、物理性质、耐热性、电性、磁性、光学性质。微观结构和宏观结构也能影响这些性质但它们通常在力学性质和化学反应速率方面的影响更大。材料的性能为材料的结构提供了一定的线索。金属的具有的强度就说明构成他的原子是通过很强的成健能力结合在一起的.然而由于金属经常成型，这些结合力必须允许原子运动。为了了解材料的结构，我们必须知道原子所呈现的类型，原子是如何排布的、如何结合的。

七、从基础化学我们知道任何元素的原子结构都是有被电子围绕的带正电的原子核组成。一个元素的原子数目显示了原子核中带正电的质子(proton)数。原子的重量则显示了在原子核中质子和中子的数目，为了确定在一个原子里有多少中子（neutrons），只需要把原子的数目从原子的重量中减去。

八、原子具有平衡的电荷。因此，通常有和质子数目相同的带负电荷的电子围绕在原子核周围。我们都知道电子以不同的能量存在，那些围绕在原子核周围的电子可以方便的认为是一个能源层。例如。镁原子序数是12 最内层有2个电子，第二层有8个电子，最外层有2个电子。

九、所有的化学键都包含电子。如果原子共用一个或多个电子时他们会保持很紧密。当原子没有部分填充的电子层时，它们会处于最稳定的状态。如果电子层上只有几个为数不多的电子，那么将趋向于失去它们，这些基本上都是金属元素，当金属原子相结合的时候，金属键就形成了。当原子有接近于全满的电子层，那么他将趋向于从其他的原子中获得电子来填满外电子层，这些元素基本上都是非金属元素，两个非金属原子之间以共价键结合，金属原子和非金属原子之间以离子键结合，另外的，还有其他的结合键，比如金属键、共价键、离子键等等。

翻译短语

裸眼二、机械性能三、基础化学四、过渡元素五、原子序数六、正电质子

翻译句子

金属的性能和陶瓷的性能不同，而陶瓷的性能与聚合物的性能也不同

院子的结构影响化学、物理、热学、电学、磁学以及光学性质，宏观结构和微观结构也能影响到这些性质，但通常主要是机械性质和化学反应速率的影响

金属的强度暗示了原子之间有很强的结合键

原子序数显示了在原子核中带正电的质子的数目、原子重量显示了在原子核中质子和中子的数目

微观结构microstructure 电荷平衡balanced electrical charge 宏观结构macrostructure 带正电子的原子核positively charge 化学反应chemical reaction nucleu 原子量atomic number

1、从我们呼吸的空气到各种各样性质迥异的金属，成千上完中物质均是由100多种原子组成的。These same 100 atoms form thousands of different substances ranging from the air we breathe to the metal with different characteristic.

2、事实证明金属原子是通过很强的键结合在一起的。

The fact suggests that metal atoms are held together by strong bonds.

3、微观结构是指能够通过显微镜观察到的而不是用肉眼直接观察到的结构，宏观是指可以直接用肉眼观察到的结构。

Microstructure, which includes features that cannot be seen with the naked eye, but using a microscope. Macrostructure includes features that can be seen with the naked eye.

4、原子核中质子和中子的量的综合就是原子量。

The atomic weight of an atom indicates how many protons and neutrons in the nucleus.

UNIT 4

一、物理性质是那些可以观察到而没有改变物质内在性质，材料在物理性质上的例子有颜色，密度、硬度，而用来描述一种物质转化为另外一种截然不同的物质的性质则被称之为化学性质，比如易燃性、侵蚀性、氧化性均属于化学性质。

二、当考虑到材料的相时，材料的物理和化学性质的区别就显得简单了，当材料由固体变为液体，看起来变成了另外的一种物质，然而当一种材料熔化、凝固、气化、凝结、升华，仅仅是它的形态变了，考虑一下冰、液态水、水蒸气，它们都仅仅是H2O而已，相是一种物理性质，物质和物质之间能有四种相：分别是固态、液态、气态、和等离子态

三、从材料工程的观点还有一些更为重要的物理化学性质，比如相转变温度、密度、比重、热导性、线性热膨胀系数、电导性、和电阻性、透磁率、和抵抗腐蚀的性能等等

四、当温度升高而压力恒定的时候，典型的物质由固态变为液态再变为气态、由固态过度到液态、由液态过度到气态、由气态过渡到固态，反之亦然被称为相转化或过渡，有些固体有几种不同的晶体结构，技术上也能由一种固体转变为另外一种固体的相转变。

五、固体向液体的转变，由液体向气体的转变吸收热量，由固体向液体的转变温度称之为熔点，液体转变为1个大气压的蒸汽，这个转变温度称为沸点，有的材料，比如高聚物，由固体向液体的转变不仅仅只是吸收热量，在熔点之下，它们就开始失去晶体结构，但是仍然保持着分子链状的结构，这就导致了柔软和具有韧性的材料，固体、玻璃开始变得柔软和具有流动性的温度称之为玻璃转变温度

六、密度，质量可以像枕头一样稀疏分布，也可以相砖头一样密集分布，质量作战的空间称之为体积，单位质量除以单位体积称之为密度

七、质量是测量物体总重量的基本方法，重力用来测量质量，这种力由重力加速度所控制，在地球表面，重力除以重力加速度（9.8等于质量）对比地球表面上的物质，我们使用重力来计算比质量更为常用

八、材料的密度取决于其相以及其温度（液体和气体的密度收到温度的影响非常大）液体水在4摄氏度的密度为1g/CM3=1000g/M3，冰在0摄氏度的密度是0.913g/CM3，我们应该注意到固体相变密度的减少是不同寻常的，几乎所有的物质，固体的相密度大于液体的相密度、水蒸汽的密度为0.051g/CM3.

九、比重是相对于纯水在4摄氏度下密度的比值，在这个温度下水有最大的值，即1g/ML，由于比重是一个比值，因此它没有单位，比重小于1物质会浮在水面上，比重大于1则下沉，几种常见物质的比重分别为：金19.3，水银13.6，酒精0.7893，苯0.8786 注意到水的密度单位为1g/CM3，用于测量材料的比重的单位与其密度相同，均为1g/CM3

十、透磁率或者简单的透过率，减轻了材料的磁性，它是一个恒定值，由磁感应和电场强度所控制，在自由空间这个常数大约等于1.257×10-6H/M，在其他材料中可能有所不同，通常比自由空间的数值大得多，用μ0代替。

十一、由于相互排斥二往相反的方向移动，导致磁通量密度比真空中小，这种材料被称之为反磁性材料、材料通过相互吸引而导致磁通量大于1而小于10的物质被称之为顺磁性材料、材料通过相互吸引而导致磁通量的数值大于10称之为铁磁性，温度的上升或下降、或者磁场强度的变化均为影响材料透过率的因素。

十二、在工程应用上渗透率通常用相对值而不是绝对值，如果μ0代替真空中的透过率μ代替材料的真实值，那么相对值μr=μ/μ0

十三、有色金属比如铜、黄铜、铝，透过率和自由空间的数值相等、相对透过率等于1，对于无色金属来说，相对值可能为几百，对于绝对的铁磁性材料，尤其是粉末状或者薄片状的铁、钢或者镍合金相对透过率可能达到100000，反磁性材料的相对透过率少于一，但是有未知物质相对磁通率低于1. 另外的，透磁率受到金属局部压力、热效应的影响非常巨大。十四，当顺磁性或铁磁性物质嵌入到线圈的内核中，与嵌入空气的线圈相比，其电感系数是其μr倍，根据这种影响可以用来设计变压器和涡流探头

课后习题答案：

相转变温度二、比重三、热导性四、熔点五、重力加速度六、磁导率

如果一个物质密度小于1，那么它将会浮在水面上，如果一个物质的密度大于水的密度，那么它将会下沉，相似的，如果一个物质的比重小于1，那么它将会上浮，如果比重大于1那么它将会下沉

由于相互排斥而往相反的方向移动，导致物质磁通量和真空中相比有所下降，这种情况叫做反磁性，由于相互吸引的作用而是磁通量多于1而小于10称之为顺磁性，由于相互吸引的作用而是磁通量多于10称之为铁磁性

对于铁磁性物质，尤其是粉末状或者薄片装的铁、钢、镍合金，μr可以上升到1000000以上，反磁性材料μr少于1；而有些未知的物质相对磁透率少于1

当顺磁性或铁磁性物质嵌入到线圈的内核中，与嵌入空气的线圈相比，其电感系数是其μr 倍

密度二、热导率三、线性热膨胀系数四、沸点五、玻璃转变温度六、单位体积质量七、