材料科学前沿思考题1
1.航空器发展对材料的要求有哪些?
答：耐高温、高比强、抗疲劳、耐腐蚀、长寿命和低成本。
2.什么是自然资源,属性是什么？自然资源分为哪几类？
答：（1）人类可以直接从自然界获得并用于生产和生活的物质。（2）属性包括：自然+经济。（3）可分为三类：无穷——空气、风、太阳能；可再生——生物体、水、土壤；非再生，矿物、化石燃料。
3.环境的定义是什么？环境污染的实质是什么？对人类而言环境的作用有哪些？
答：（1）环境是人类周围一切物质、能量和信息的总和。
（2）人类索取超过资源再生+排放废弃物数量超过环境自净能力。
（3）首先，生存的基本条件——物质基础；其次，环境对废物消纳及转化，保证延续；第三，提供精神享受。
4.什么是资源保护？如何提高资源效率减轻环境污染？
（1）广义——在维护生态系统及其综合体中，对资源采取的平衡行动；狭义——对资源综合利用，提高资源效率。（2）1》通过技术革新，提高生产效率，减少废物排放；2》保护资源，加强资源综合利用，特别是废弃物的回收。
5.什么是金属间化合物，金属间化合物的特点是什么？
答：指两种金属或金属与类金属组成的具有整数化学计量比的化合物。
特点：密度低、屈服强度随温度升高而提高、比刚度高、熔点高、高温强度好、抗氧化性能优良等。
6.金属间化合物分为哪几类，各自的特点是什么？
答：分类及特点：①正常价化合物：符合化合物原子价规律。键特点: 电子转移和共用电子对。a.金属倾向与345副族元素形成化合物,b.金属正电性越强, B族负电性越强,越易形成,越稳定。
②电子化合物：a.不符合原子价规则，成分不定b.结构由e浓度决定，超点阵结构。c.金属键。
③间隙化合物：AR大过渡族金属元素和AR小的C、N、B等元素组成；高熔点；高硬度。
④复杂化合物：更复杂结构的间隙化合物——渗碳体及碳化物。
7.二元Ti3Al合金的缺点有哪些，其发展思路是什么？
答：缺点：室温断裂韧性、冲击韧性低、O相合金的抗氧化问题、高Nb合金抗氧化性差。发展思路：在Ti-Al-Nb 的基础上，加β相稳定元素，增加塑性第二相，改善室温塑性和加工性能。
8.金属间化合物结构材料脆性原因？其韧化方法有哪些？
答：脆性原因：①结构特性：电负性、结构复杂性②滑移特征：独立滑移系③晶界特征：杂质偏聚④环境影响：氢脆⑤应力状态：缺口敏感性。韧化方法：①偏离化学计量比；②合金化：微合金化法、宏合金化；③改变晶粒形态：细化晶粒、择优取向；④微结构控制：组织优化；制备多相合金、改进制备工艺。
9.Ti3Al（α2）基合金中加入β相稳定元素的目的是什么？不同β相稳定元素含量分别对应什么相组成？
答:通过添加β相稳定元素（如Nb和Mo），增加塑性的第二相，使Ti3Al基合金的室温塑性和加工性能得到改善。
①第一代β稳定元素含量在10%～14%，显微组织为α2（DO19）＋β；②β稳定元素含量在14%～17%之间，该合金具有更高的拉伸强度和蠕变抗力，显微组织取决于热处理，主要为α2、β和O相(第一代O相合金)O相（基于Ti2AlNb，正交结构，可看作α2的畸变结构；③β稳定元素含量在23％以上，如GE公司研制的Ti-24.5Al-23.5Nb和Ti-22Al-27Nb 合金，显微组织为O＋β，这类以O相为基的合金比α2合金和超α2合金有更高的高温屈服强度、蠕变抗力和断裂韧性，已经成为近期研究的重点（第二代O相合金）。
10.什么是高温合金？高温合金的服役条件是什么？高温合金的强化方法有哪些？以Ni基高温合金的强化为例讲述高温合金强化原理。
答：高温合金又称热强合金、耐热合金或超合金（Superalloys)，是指以Fe、Ni、Co为基，能在600℃以上温度，一定应力条件下适应不同环境短时或长时使用的金属材料。服役条件（航空发动机热端部件）：①600~1100℃②氧化和燃气腐蚀环境③复杂应力（蠕变，高、低周疲劳，热疲劳等）④长期可靠工作。强化方法：组织：γ/ γ’共格组织，基体：γ，强化相：γ’①固溶强化：γ ②第二相强化：γ’ ③晶界强化：微量元素晶界偏聚④工艺强化：定向或单晶。
借助Mo来提高/ 晶格错配度，增加晶格界面应力场，阻止位错运动，减小合金最小蠕变速率。在蠕变过程中形成稠密的界面位错网络，这些位错网络在稳定的蠕变阶段可以有效阻止相中的滑移位错进入相。提高了Mo 元素的含量，增大了合金高温蠕变过程中TCP相析出的倾向，增加Ru元素降低这一倾向，提高合金稳定性。11.组织工程学的三大要素是什么？对细胞载体材料－支架材料的具体要求是什么？
答：三大要素：①细胞载体材料－支架材料；②细胞的分离和培养；③细胞生长因子。对支架材料的具体要求有：1.多孔且需要高的孔隙率；2.内部均匀分布和相互联通的孔结构；3. 支架材料易于加工成不同的厚度和形状；4. 良好的相容性和一定的机械强度；5. 可以通过生物降解最终消失。
12.Nb基合金的强化、韧化和改善抗氧化性方式有哪些？
答：(1)强化：①固溶强化—Mo, W, Hf, Cr, Al, Si 等能与Nb形成置换固溶体，W、Mo最强②金属间化合物—Nb SS/Nb3Al (Nb-Al二元合金)和Nb SS/Nb5Si3（Nb-Si二元合金), Nb SS提供韧性，Nb3Al和Nb5Si3提供高温强度韧/脆两相结构③特殊热加工——定向凝固，热等静压, 热挤出。(2)韧化：①合金化--Hf、Ti元素对Nb SS韧化②减少Si含量--Si减少，Nb5Si3减少，塑韧性上升③改变组织形态--Mo，W等元素倾向形成片状组织，改善Nbss和Nb5Si3形态。(3)改善抗氧化：基体抗氧化+涂层，Cr-NbCr2、 Si-SiO2及Ti有利于抗氧化。
13.什么是智能材料？
答：智能材料是近年来提出的一类新型材料。它可以具有类似于生物体反应的机能，既有感知,又有驱动的功能,有的本身就可以构成一个智能系统,有的需要加入反馈，才能构成一个完整的智能系统。
14.什么是难熔金属与合金？其一般特性是什么？
答：通常将熔点高于2400℃的金属称作难熔金属，主要有W(3422oC)、Mo(2623oC)、Ta(3020oC)、Nb(2469oC)、Ir(2443oC)等。以上述金属为基体，添加各种合金元素或化合物制成的合金称作难熔合金。一般特性：①难熔金属一般具有良好的高温强度和耐蚀性能，较低的蒸汽压（Cr除外）。主要缺点是抗高温氧化性能差，有些元素如W、Mo脆性大不易塑性加工。②难熔金属与合金在一定条件下能吸收氢气形成金属氢化物而变脆，通常要在真空条件下加热至一定温度进行脱氢处理。③难熔金属与合金具有较好的耐蚀性能，此外难熔金属对液态的Li、Na、K、Hg、Mg、Bi等溶液也有较好的耐腐蚀能力。
15.提高Ni3Al的塑性有那些方法？
答：原因：富Al晶界能高，晶界结合能低，晶界强度低，沿晶脆断，富Ni相反，富Ni晶界具有高强度，具有抵抗沿晶断裂的能力。①B对Ni3Al的强韧化作用，作用机理：B偏聚在晶界上，使晶界进一步富Ni，强化晶界，改善位错滑移性，阻止H沿晶界扩散产生的环境脆性，改善室温塑性和综合性能。②Zr对Ni3Al的强韧化作用，大于600C时，B对塑性无作用，Zr对室温至850C之间的塑性均有改善。Zr偏聚在晶界上，使晶界贫化Al，富化Ni，强化晶界，阻止裂纹扩展，诱发相邻晶内位错开动，改善高温塑性和综合性能。③稀土和Mg对Ni3Al的强韧化作用，0.05%~0.2%Y和Ce对高温塑性具有有利，不损害强度。
④B改善Ni3Al的环境敏感性。
16.什么是生物医用材料？什么是生物相容性？引起生物变化的因素有哪些？
答：生物医用材料是指对生物体进行诊断、治疗、和置换损坏的组织、器官或增进其功能的材料。
生物相容性：生物医用材料与人体间相互作用产生各种复杂的生物、物理和化学反应的一种概念。
17.引起生物变化的因素：①生理活动中骨骼、关节、肌肉的力学性动态运动；②细胞生物电、磁场、电解和氧化作用；③新陈代谢过程中的生物化学和酶催化反应；④细胞黏附和吞噬作用。⑤体液中的各种酶、细胞因子、蛋白质、氨基酸、多肽、自由基对材料的生物降解作用。
18.简述镍氢电池的工作原理。
答：镍氢电池是以Ni化合物作为正极，储氢合金M作为负极，储氢合金为AB5型最常用为LaNi5，MH表示吸附了氢原子的储氢合金，以碱液为电解液。充电时：正极: Ni(HO)2 + OH- ? NiOOH-+H2O +e；负极：M+H2O + e ?MH + OH-。总反应：M + Ni(OH)2? MH + NiOOH-。放电时为充电时的逆反应
19.超导体与理想导体的区别？
答：理想导体：当温度下降到绝对零度时，完整的理想晶体（无缺陷、杂质），由于晶格振动被冻结，其电阻为零。磁通线可以穿透没有电阻的理想导体。当外部磁通变化时，根据楞次(Lenz)定律，理想导体中产生的感生电流所引起的磁通变化将抵消其体内磁通量的变化。超导体：给超导体施加不太强的磁场时，磁力线都无法穿透超导体，超导体内的磁感应强度始终保持为零。这种完全的抗磁性称为迈斯纳（Meissner）效应，它是超导体的另一重要特性。超导体是一种热力学平衡态。
20.简述燃料电池的工作原理。
答：燃料电池工作原理：主要是利用氢气进入电池组，经由扩散层，与触媒层中的触媒作用后，氧化为氢离子（质子）并释放出电子，同时在阴极与氧气发生反应产生电位差发电。下列为阴极、阳极反应及总反应：阳极(电池负极)半反应：H2→2H++2e- 阴极(电池正极)半反应：2H++?O2+2e-→H2O总反应：H2+?O2→H2O ΔE=1.229V ( l atm、25℃)
21.形状记忆合金、形状记忆陶瓷和形状记忆高分子材料产生形状记忆效应的机理。
答：记忆合金之所以具有形状记忆效应,是因为这些合金在温度变化时发生了热弹性马氏体相变。马氏体相变可由两种方式产生：①降低温度(冷却) –热致马氏体②施加应力–应力诱发马氏体。形状记忆行为也对应于两种模式：①记忆效应—温度变化--形状恢复②超弹性(伪弹性) —外力--形状恢复。
形状记忆陶瓷：应力诱发马氏体相变。
形状记忆高分子材料：热致敏感型SMP一般都是由防止树脂流动并记忆起始态的固定相与随温度变化能可逆固化和软化的可逆相组成。可逆相：物理交联结构－结晶态、玻璃态。固定相：物理交联结构（热塑性）或化学交联结构（热固性）。
22.试述染料敏化电池的光伏作用。
答：⑴以染料为吸光材料，染料分子受太阳光照射后由基态跃迁至激发态；⑵处于激发态的染料分子将电子注入到纳米二氧化钛半导体的导带中；⑶电子扩散至导电基底，后经电极流入外电路中；⑷处于氧化态的染料被还原态的电解质还原再生；⑸氧化态的电解质在对电极接受电子后被还原，从而完成一个循环。其中，电解质是由I/I3+溶于有机溶剂中形成。
23.解释磁记录单元的体积局限性。
答：由于超顺磁效应的存在，当磁记录单元的粒度很小时，其磁能将不足以抗拒热能的干扰，即便在常温下，也会受到“热扰动”的作用，使磁体的极性从有序变成无序，导致磁记录单元的整体极性消失，难以保持稳定的磁性能，最终造成数据的永久性丢失。因此，缩小磁记录单元的体积是有限的。
24.复合材料分类：
按照用途可以分为：结构复合材料：主要用作承力、次承力结构，要求质量轻、强度和刚度高，且能耐受一定温度；功能复合材料：除力学性能以外，还提供物理性能的复合材料，由功能体和基体组成。按照基体不同可分为：树脂基复合材料＜500℃（老化）金属基复合材料＜1250℃（界面）陶瓷基复合材料＜1650℃（脆性）碳/碳复合材料＞3000℃（氧化）。按增强体分有：纤维增强复合材料、颗粒增强复合材料、片状增强复合材料和层叠式复合材料。
25.高温结构陶瓷优点有哪些？陶瓷材料存在问题是什么，应该如何改进？
答：优点：①在1000℃以上，较高温合金具有密度低、比强度高、优异的耐高温、耐高温腐蚀性能。②高温使用环境条件下，不需要冷却系统，发动机的燃烧消耗减少17%~40%。③适用多种燃料，节省能源、金属资源。
存在问题及改进方法：①脆性大、塑韧性低：陶瓷材料几乎没有塑性，难以通过塑性变形阻止裂纹扩展。加强陶瓷韧化的基础，通过新的韧化途径进一步大幅度提高陶瓷材料的韧性；用在十分严酷的工况条件下，注意避免冲击碰撞和大的拉应力。②成本高：先进陶瓷首先对原料粉末提出了苛刻的要求。制造工艺复杂，制造成本较高。③陶瓷强度设计与陶瓷材料的合理使用：与金属材料相比，陶瓷材料强度特别是高温强度并不差，但塑韧性很低，抗拉强度大大低于抗压强度。另一方面陶瓷加工性能很差，除精细的磨加工外，其它形式的机械加工难以进行，且成本很高。把陶瓷材料应用于很软的应力状态，即在该应力状态下材料内部的拉应力分量很小，压应力或剪应力分量可以很大，这是陶瓷材料开展产品设计和服役要考虑的问题。
26.氧化物陶瓷的优点有哪些？
答：①原子结合以离子键为主，存在部分共价键；②熔点较高，；③良好的电绝缘性能；④优异的化学稳定性和抗氧化性。
27.先进复合材料含义：专指可用于主承力结构或次承力结构、其刚度和强度性能相当于或超过铝合金的复合材料。主要为高性能纤维（硼纤维、碳纤维、芳纶等）增强的树脂基复合材料。从技术成熟程度与应用范围看，碳纤维复合材料，尤其是碳纤维树脂基复合材料最为突出。
28.复合材料特点：质轻高强可设计抗疲劳、损伤耐腐蚀整体成型结构/功能一体化。
29.复合材料技术发展的关键问题：1）材料--基础：材料的高性能化、多功能化与纤维/树脂匹配问题；2）制造--关键：自动化、低成本问题；3）设计--先导：设计理念与验证方法；4）检测--保障：精细检测与可靠性分析。30.复合材料制造工艺的特点：1）结构成型与材料成型同时完成；2）成型工艺含两个过程：成形与固化；3) 复合材料结构可实现整体成型。成形：赋予构件形状，包括物理变化（流动浸润）、化学—物理耦合变化（粘流，密实）；固化：固定构件形状，化学变化（固化反应）。
31.先进金属基结构复合材料与传统金属材料相比优点有：与金属相比优点有：耐高温、高比强、高比模、热膨胀系数小和抗磨损。
32.碳/碳复合材料的特点:①高温下的稳定性；②低密度；③优异的抵抗热冲击能力；④有石墨良好的抗侵蚀性；
⑤良好的冲击强度；⑥相当于金属的强度。
33.复合材料制造技术发展趋势：
液体成型复合材料技术：最重要的低成本工艺方法; 自动化制造技术：实现大型构件制造的必要前提; 大面积整体成型技术：降低重量、减少装配量的途径; 非热压罐成型技术：减少设备投资和能耗; 数字化制造技术:有效控制制造质量的关键技术;达到提高生产率保证高质量实现低成本、增强可靠性的目的。
34.举例几种结构和功能复合材料。
结构复合材料：聚合物基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料、碳碳复合材料。功能型复合材料：导电复合材料、透波材料和吸波材料、热适应复合材料和耐烧蚀防热复合材料、摩擦复合材料、自修复陶瓷复合材料。35.复合材料的特点与优势：
（1）质轻高强：高比强，高比模，4~5倍于传统材料；（2）可设计性：可进行非均匀性，各向异性，多相性，气动/结构耦合设计；（3）抗疲劳、损伤；（4）耐腐蚀；（5）整体成型,减少零件和装配；（6）结构/功能一体化。综合性能：具有传统材料难以比拟的优点
36.陶瓷材料定义：
定义：以无机非金属天然矿物或化工产品为原料，经原料处理、成型、干燥、烧成等工序制成的产品
37.特种陶瓷：与传统陶瓷区别：以高纯化工试剂为原料；体系单一，单一主晶相为主；形态多样，块材、薄膜、复合材料。特性：高熔点、高硬度、热膨胀系数小
38.陶瓷的制备过程：粉体：高纯度，相组成（α、β氮化硅），颗粒尺寸、颗粒形态、粒径分布、比表面积均有影响；成型：将陶瓷粉体制备成一定形状的素坯，密度高均匀性好的成形体是获得优质陶瓷的关键，希望近净尺寸成形。方法有干压成形、胶体成形等。烧结：常压烧结、热压烧结、电弧等离子放电烧结
39.陶瓷化过程的主要问题和解决途径：放出气体；产生较大的体积收缩（20-30%线收缩）；裂纹与气孔；只能获得小尺度（几百微米）致密体（纤维、涂层、泡沫体）解决途径：多次浸渍---裂解，填料
40.有机前驱体裂解陶瓷定义、特点和基本特性、应用：采用有机硅为原料，通过高温裂解无机化制备无机陶瓷材料。特点：1.利用有机-无机转化的活化作用在较低温度获得高共价键材料2.在有机分子合成过程设计分子结构，能获得其他方法无法获得的材料体系（SiCN、SiCO）3.能够获得高均匀性高共价键非晶体，高温稳定性好4.有机前驱体易纺丝、易液态成型；基本特性：（1）固态、液态；（2）热塑性（熔融）；（3）可溶于有机溶剂；（4）可热交联。应用：（1）高性能高温纤维；（2）高温陶瓷基复合材料；（3）MEMS、NEMS；（4）多孔材料；（5）薄膜.
41.氧化物陶瓷：熔点高于SiO2的氧化物；特点：高强度、耐磨损、耐高温、抗氧化、耐腐蚀、电绝缘
42.碳化物陶瓷：高熔点、高硬度、高温抗氧化、脆
43.MAX相陶瓷—可加工陶瓷：Mn+1AXn: M(过渡金属) + A(三、五主族元素) + X(C or N)；金属性：高导热、高导电、低硬度、高损伤容限、高抗热震性、可加工性；陶瓷性：高刚度、高温高强度、抗氧化、抗腐蚀
44.航空航天材料中的陶瓷：热障涂层（ZrO2）、陶瓷型芯（Al2O3/SiO2）、高温陶瓷基复合材料(Cf/SiC,SiCf/SiC)、高温透波材料（SiO2、Si3N4）、高温、超高温热防护材料（ZrB2、SiC）
45.热电材料有哪些主要种类？有什么特点？功能？
目前热电材料的选择可依其运作温度分为三类：
(1)碲化铋及其合金：这是目前被广为使用于热电致冷器的材料，其最佳运作温度<450℃。
(2)碲化铅及其合金：这是目前被广为使用于热电产生器的材料，其最佳运作温度大约为1000℃。
(3)硅锗合金：此类材料亦常应用于热电产生器,其最佳运作温度大约为1300℃。
热电材料是一类具有热效应和电效应相互转换作用的新型功能材料，利用热点材料可将热能与电能进行直接转化。其优点如下: （1）体积小,重量轻，坚固,且工作中无噪音;（2）温度控制可在±0.1℃之内;（3）不必使用CFC(CFC 氯氟碳类物质，氟里昂。被认为会破坏臭气层)，不会造成任何环境污染;（4）可回收热源并转变成电能(节约能源)，使用寿命长，易于控制。
46.复合材料定义：由两种或两种以上物理和化学性质不同的物质组合成一种新的固体材料。
47.雷达隐身涂层的主要作用是什么？现有隐身涂层技术的局限性有哪些？
答：主要作用：隐身涂层主要用于对付工作在2-18GHz的雷达，使其发射的电磁波在涂层内部大幅度衰减，从而降低反射到接收天线的电磁波能量。
局限性：①涂层厚度较大，一般在2mm左右，小于0.5mm的涂层隐身功能不理想；②涂层面密度较大，一般在4Kg/m2以上；③合格带宽较窄，一般在8～12GHz或8～18GHz；④吸波能力不够强，一般不超过-10dB。
48.什么是生态环境材料？
答：诞生于20世纪90年代初，由日本东京大学环境材料研究所的的山本良一教授提出，指的是具有先进性、环境协调性和舒适性的新型材料。a.先进性：发挥其优异的材料性能；b.环境协调性：资源能源消耗少、污染小和再生利用率高。c.舒适性：人们乐于接受与使用，强调其优良的使用性能。后经修订，生态环境材料是指同时具有满意的使用性能\可接受的经济性能和优良的环境协调性，或能够改善环境的材料, 并在其制备加工过程中对资源、能源消耗少，对环境影响小，再生利用率高。
49.新能源材料主要包括哪几种材料？
答：①新型二次电池材料；②太阳电池材料；③燃料电池材料；④其他材料：超导材料，核材料。
50.锂离子电池的工作原理是什么？阴级和阳极有那些典型材料？
答：工作原理：锂离子电池是由两个能可逆的嵌入与脱嵌的锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。充电时,锂离子从正极中脱嵌, 在负极中嵌入, 放电时反之。
负极材料：①金属锂，②锂合金（LiAl, LiPd, LiSn, LiBi, LiIn, LiAlFe, LiAlB, LiSi等），③碳负极材料（石墨、碳纤维、石油焦、无序碳和有机裂解碳），④氧化物材料（LiWO2, Li6Fe2O5, LiNb2O5），⑤其他负极材料：纳米合金、Li3-xMxN (M为Co、Ni、Mn、Fe)，Mg2Ge等。
正极材料：①LiCoO2正极材料，②LiNiO2正极材料，③LiMn2O4正极材料，④复合正极材料：LiNixCo1-xO2复合氧化物，改性LiMyMn2-yO4复合正极材料(M=Co,Cr,Ni,Al)，⑤有机硫化物正极材料，⑥导电高分子正极材料（碳酸丙稀脂PC）。
51.什么是计算材料学？常用的有那些方法？原理是什么？
答：是材料科学与计算机科学的交叉学科，是一门正在快速发展的新兴学科，是关于材料组成、结构、性能、服役性能的计算机模拟与设计的学科，是材料科学研究里的“计算机实验”。它涉及材料、物理、计算机、数学、化学等多门学科。
常用的方法有：第一原理从头计算法，分子动力学方法，蒙特卡洛方法，有限元分析等。
52.高温氧化的概念是什么？防止高温氧化有什么方法？
答：高温氧化是指材料在高温下与环境的气相或凝固相发生化学反应，导致材料变质或破环的过程。
防止高温氧化的方法有：增加防护涂层，合金化、表面处理，包埋渗处理等。
53.什么是结构材料的多相组织设计？举例说明其理论背景？
单相组织往往在具有一些优良性能的时候存在其他的致命的缺点，而限制其制备或者应用，因此，往往在材料中引入多相组织来克服缺点的同时保持优点
54.什么是二次电池材料？锂电池和金属H电池有什么特点。
答：二次电池材是指可反复充放电循环使用的材料。
锂电池：锂离子电池是由两个能可逆的嵌入与脱嵌的锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。充电时,锂离子从正极中脱嵌, 在负极中嵌入, 放电时反之。
金属H电池：Ni/MH电池有如下优点：
（1）能量密度高（同尺寸1.5～2倍）；
（2）无镉污染—绿色电池；
（3）可大电流快速充放电；
（4）工作电压1.2V，与Ni/Cd电池有互换性正极材料（Ni(OH)2 ）；负极材料（储氢材料）。
55.航空飞行器使用的材料
机体材料：大量采用高比强度和高比模量的轻质、高强、高模材料——提高飞机的结构效率，降低飞机结构重量系数；树脂基复合材料和钛合金用量增加；传统铝合金和钢材的用量减少。
发动机材料：1、某些部件必须采用轻质超高温材料2、大量采用高温、轻质、高比强/高比模材料3、需要大量各类钛合金4、材料抗氧化能力要求更高5、密封、隔热、润滑、轴承要求更高
机载设备材料：1、缺陷密度极低2、针对不同用途对其物理性能（光、声、电、磁、热）要求高3、加工、成形、联结、涂覆技术不能对材料物理性能和装备功能产生有害影响。
56.NiAl金属间化合物的主要问题以及改善措施？
主要问题是室温塑性和韧性差，高温强度不足。
微合金化：主要元素有Fe，Ga，Mo，B和La等，加入量一般小于1%（摩尔分数），可提高NiAl的室温塑性，增加晶界结合力和协调变形；
固溶元素：主要有Fe, Co，还有Cu和Mn。添加大量的Fe和Co使固溶度提高；
伪共晶元素：Cr，Mo，还有V,W等，从而形成β+γ或β+(γ+γ/)共晶组织，同时塑性相γ+γ/ 能提高合金室温塑性提高室温韧性；
沉淀相形成元素：主要有Hf和Zr，还有Y,Sc,Ti，V,Nb,La和Ta等，以提高高温强度，但同时会引起塑韧性的下降。
57.Co合金的研究过程：
传统Co基高温合金：主要的相组成：面心立方的奥氏体基体γ和一种或多种碳化物相,其中碳化物相为主要强化相。优点及应用：在高温抗热腐蚀方面，抗热疲劳性能和焊接性方面的具有一定优越性。主要工作在730～1100℃条件下，应用于航空发动机涡轮导向叶片中.存在问题：与传统的Ni基高温合金相比，不具备γ/γ’双相组织形成共格强
化，高温机械性能差，中温强度低。
新型Co基高温合金：Co-9Al-9W合金主要的相组成：面心立方的连续奥氏体基体γ和共格有序的A3B型金属间化合物γ’相Co3(Al，W)相;优点及应用：提高了钴基高温合金的高温机械性能。
存在问题：由于存在元素W，合金比重较大。此外，热处理和加工工艺对性能影响方面的研究匮乏。
合金化及原则
新型Co合金的研究方向：1、元素对γ’相固溶温度的影响，对相组成和显微组织的影响，成分与组织设计2、组织与力学性能关系3、组织与氧化性能关系研究方法：1、成分设计：变换组成成分，增加Co元素，减少W元素
2、分析组织结构以及各相成分，分析元素变化对结构的影响
3、测量合金室温和高温下的各种力学性能，如压缩断裂，拉伸断裂，屈服强度
58.Ir基高温合金的特性
金属：熔点高，比重大，原子间结合力强，组织稳定，有一定的塑韧性，易于加工，与Hf、Zr、Nb、共晶反应产生强化作用
59.具有感知和执行功能的智能材料包括什么？
形状记忆材料
磁致伸缩材料：磁性材料在磁场中磁化时，它沿磁场方向的长度发生伸长和缩短的现象，可实现电/磁能和机械能之间的转换
压电材料：正压电效应：在某些特定方向上对压电晶体加力时，在与力方向垂直的平面内出现正负束缚电荷的现象。电致伸缩效应：电介质在电场作用下产生的应变与电场强度的平方成正比
电流变体：在电场作用下电流变液中的电介质颗粒自发极化，产生静电引力使得颗粒排成链状或者柱状结构，流体由液体变成固体，电场减弱或者消失，则恢复到初始状态。
光纤材料：应变和温度测量、复合材料固化检测、损伤评估、建筑结构安全监测
智能高分子：对物理和化学刺激产生响应，如形状或物理性质发生改变的高分子材料。
60.机体材料选用趋势：
（1）大量采用高比强度和高比模量的轻质、高强、高模材料——提高飞机的结构效率，降低飞机结构重量系数（2）树脂基复合材料和钛合金用量增加
（3）传统铝合金和钢材的用量减少
61.航天功能材料：
（1）微电子元器件材料
（2）光电子元器件材料
（3）信息材料（传输、存储和显示）
（4）传感器敏感元件材料
（5）隐身和智能材料
62.金属间化合物结构材料主要包括：
（1）Al化物：Ti-Al；Ni-Al；Fe-Al系
（2）Si化物：Mo-Si系；Nb-Si系
（3）难熔金属间化合物：W、Mo、Ta、Nb、Zr、Hf、Re、Cr、V
63.高温合金的分类：
变形合金、铸造合金、粉末冶金高温合金；
64.电功能陶瓷有哪些？
导电/电绝缘陶瓷、半导体陶瓷、介电陶瓷、铁电陶瓷、压电陶瓷。
65.纳米材料基本特征：1. 量子尺寸效应2. 小尺寸效应
3.表面效应
4. 宏观量子隧道效应。
66.磁记录的三种方式：水平磁记录、垂直磁记录、分立垂直磁记录。
67.软磁材料定义、特点、用途、分类和发展方向：
定义：容易反复磁化，且在外磁场去掉后，容易退磁的材料。
特点（发展方向）：高饱和磁感应强度、矫顽力Hc低（<100A/m)、高磁导率、磁滞损耗小、稳定性高。
用途：家用电器、电力电信、计算机。
分类：合金、铁氧体、非晶、纳米晶软磁材料。
68.永磁材料定义、特点、应用和发展：
定义：难以磁化，且除去外磁场后，仍能保留高剩余磁化强度的材料；
特点：高矫顽力Hc>1000A/m、高剩磁、大磁能积、高居里温度、良好的耐蚀性和热稳定性；
应用：扬声器、电子管、选矿机；
发展：AlNiCo永磁体→永磁铁氧体→稀土永磁材料。
69.磁性液体组成、特点、制备方法和用途：
组成：磁性微粒、界面活性剂、载液；
特点：可在磁场下运动、流动性、各向异性；
制备方法：化学共沉淀法、热解羰基化合物；
用途：扬声器、磁密封。
70.新型多功能磁性纳米粒子的应用：
生物分离、药物靶向、磁共振成像、免疫检测方面的应用。
71.能源、能源材料的定义：
能源：可以直接或间接提供人类所需的光、热、电、动力等任何形式的载能体资源；
能源材料：实现能源的转化和利用，以及发展能源技术所涉及的关键材料。
72.影响太阳能电池转化效率的因素：禁带宽度、温度、少数载流子寿命、掺杂浓度及其分布、光强、电池电阻。
73.RTM工艺的优点：
（1）降低工艺成本；（2）减少工艺优化时间；（3）提供各种影响因素的定量分析）；（4）估算生产周期。
74.自动化制造技术：自动下料、激光定位、自动铺放、自动化生产线、自动化无损检测、自动化装配。
75.材料自适应、磁致伸缩、智能高分子、耗散结构理论定义：
（1）对环境变化因素自发做出的适应性反应；
（2）磁性材料在磁场中磁化时，它沿磁场方向的长度发生伸长和缩短，这一现象称为磁致伸缩。
（3）对物理和化学刺激产生响应，如形状或物理性质发生改变的高分子材料。
（4）一个开放体系与外界环境存在着物质和能量的交换，从而维持在一种非平衡的有序状态。
76.光纤材料的应用：应变和温度测量；复合材料固化监测；损伤评估；建筑结构安全监测。
77.生物材料：对生物体进行诊断、治疗和置换损坏的组织、器官或增进其功能的材料。
78.形状记忆合金、形状记忆效应、超弹性的定义以及形状记忆合金的应用：
（1）一种具有形状记忆效应和超弹性的金属智能材料.
（2）合金在低温马氏体态即使变形超过弹性极限，在加热后仍然能够恢复到原来的形状。
（3）合金在奥氏体态变形超过弹性极限，卸载后仍能回到原来形状。
（4）航空管路连接、降噪、减重吸能、航天器用分离机构、异质材料连接、眼镜框、牙齿矫形丝。
79.生物相容性两种反应及其定义：生物医用材料与生物系统直接结合，会产生两种反应：材料反应和宿主反应。材料反应：活体系统对材料的作用，即材料在生物活体中的响应。宿主反应：材料对活体系统的作用。
80.生物医用材料在生物体内的活性分类：惰性生物材料：植入体内后与周围组织之间形成纤维包膜；表面活性材料：植入体内后材料能与周围骨组织形成牢固的化学键结合(骨性结合)；可降解（吸收）材料：植入体内后会逐渐被降解、吸收，被新生组织代替。
81.甲壳素及其衍生物的生物特性：生物相容性好、生物活性优异、生物降解性好。
82.先进树脂基复合材料应用现状和发展趋势。应用现状：飞机减重、发动机冷端部件、交通运输、风力发电、海上石油开采。发展趋势：高耐热、低温固化高温使用、高强韧、特殊功能、良好工艺性、良好浸润性。
83.我国先进树脂基复合材料应如何发展？（1）由于对航空航天发展有着重要作用，故应加强基础研究跟踪国外发展；（2）发展低成本技术；（3）重视民品产业发展；（4）重视环保问题。
84.民用先进树脂基复合材料关心哪些主要问题？成本问题、可维修性、可回收性
材料科学基础练习题
练习题 第三章 晶体结构，习题与解答 3-1 名词解释 （a ）萤石型和反萤石型 （b ）类质同晶和同质多晶 （c ）二八面体型与三八面体型 （d ）同晶取代与阳离子交换 （e ）尖晶石与反尖晶石 答：（a ）萤石型：CaF2型结构中，Ca2+按面心立方紧密排列，F-占据晶胞中全部四面体空隙。 反萤石型：阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反，即碱金属离子占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。 （b ）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。 同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 （c ）二八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体型结构 三八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体型结构。 （d ）同晶取代：杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变晶体结构类型的现象。 阳离子交换：在粘土矿物中，当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时，一些电价低、半径大的阳离子（如K+、Na+等）将进入晶体结构来平衡多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固，在一定条件下可以被其它阳离子交换。 （e ）正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结构中，若A2+分布在四面体空隙、而B3+分布于八面体空隙，称为正尖晶石； 反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分布于四面体空隙另一半分布于八面体空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶石。 3-2 （a ）在氧离子面心立方密堆积的晶胞中，画出适合氧离子位置的间隙类型及位置，八面体间隙位置数与氧离子数之比为若干？四面体间隙位置数与氧离子数之比又为若干？ （b ）在氧离子面心立方密堆积结构中，对于获得稳定结构各需何种价离子，其中： （1）所有八面体间隙位置均填满； （2）所有四面体间隙位置均填满； （3）填满一半八面体间隙位置； （4）填满一半四面体间隙位置。 并对每一种堆积方式举一晶体实例说明之。 解：（a ）参见2-5题解答。1:1和2:1 （b ）对于氧离子紧密堆积的晶体，获得稳定的结构所需电价离子及实例如下： （1）填满所有的八面体空隙，2价阳离子，MgO ； （2）填满所有的四面体空隙，1价阳离子，Li2O ； （3）填满一半的八面体空隙，4价阳离子，TiO2； （4）填满一半的四面体空隙，2价阳离子，ZnO 。 3-3 MgO 晶体结构，Mg2+半径为0.072nm ，O2-半径为0.140nm ，计算MgO 晶体中离子堆积系数（球状离子所占据晶胞的体积分数）；计算MgO 的密度。并说明为什么其体积分数小于74.05%？
材料科学前沿论文
智能材料的结构及应用 学院：班级： 姓名：学号： 摘要：材料的智能化代表了材料科学发展的最新方向，智能材料是一种能通过系统协调材料内部各种功能并对时间、地点和环境作出反应和发挥功能作用的材料。且能感知外部刺激，能够判断并适当处理且本身可执行的新型功能材料。本文旨在简要介绍智能材料的结构的基础之上，介绍一些它在当今社会不同领域的应用。 关键词：智能材料、结构、应用 材料的发展从之前的单一型、复合型和杂化型，发展为异种材料间的不分界的整体式融合型材料。而近几年所兴起的智能材料更是不同于以往的传统材料，它的仿生系统具有传感、处理和响应功能，而且与机敏材料相比更接近于生命系统。它能够根据外界环境条件的变化程度实现非线性响应从而达到最佳适应的效果。对于智能材料我结合自己听课的内容、书籍及网上资料的查阅写下对智能材料的认识。 智能材料不同于传统的结构材料和功能材料，它模糊了两者之间的界限并加上了信息科学的内容，实现了结构功能化功能智能化。一般来说智能材料由基体材料、敏感材料、驱动材料和信息处理器四部分构成。即： （1）基体材料：基体材料担负着承载的作用，一般宜选用轻质材料。一般基体材料首选高分子材料，因为其重量轻、耐腐蚀，尤其具有粘弹性的非线性特征。其次也可选用金属材料，以轻质有色合金为主。 （2）敏感材料：敏感材料担负着传感的任务，其主要作用是感知环境变化（包括压力、应力、温度、电磁场、PH值等）。常用敏感材料如形状记忆材料、压电材料、光纤材料、磁致伸缩材料、电致变色材料、电流变体、磁流变体和液晶材料等。 （3）驱动材料：因为在一定条件下驱动材料可产生较大的应变和应力，所以它担负着响应和控制的任务。常用有效驱动材料如形状记忆材料、压电材料、电流变体和磁致伸缩材料等。可以看出，这些材料既是驱动材料又是敏感材料，显然起到了身兼二职的作用，这也是智能材料设计时可采用的一种思路。 （4）其它功能材料：包括导电材料、磁性材料、光纤和半导体材料等。
专业前沿讲座心得体会
专业前沿讲座心得体会 题目：专业前沿讲座心得体会 姓名：刘晓亚 班级：模具09-2班 学号：0901********
专业前沿讲座心得体会 以前去上学院的选修课总是抱着些应付的心态，然而这次的不同，我很喜欢听我们的这些优秀教授们讲授专业前沿上的东西，他们，金教授，郭教授，赵教授，官教授，高教授，周教授...在每次短短的两小节课中我都被他们研究的这些东西深深吸引着。虽然好多东西以我现在的水平还不能弄懂，但却让我看到我们专业的前景——只要努力学好知识，总有用武之地的。 由于时间限制和我们有限的知识水平，老师们都从大处着眼，为我们大概介绍了他们的研究方向和内容，同时还简单向我们介绍这些研究将来的实际意义，以及和我们模具锻压专业的联系。总体来说，也许理论上逻辑上的很专业的知识，我们没有学到多少，但老师们利用不到两个小时的时间，就基本上将一个新的领域在我们的脑海中勾勒了出来，使我们这些只知在学校死啃书本的同学也有机会现实了一回，真正了解到与百姓的生活有直接联系的科学研究。 各位老师不仅在学术领域给我们打开了新的窗户，使我们眼前一亮，也为我们介绍他们在工作学习中切身的体会及经验，提前向我们预警就业道路及工作生涯可能遇到的问题。 还记得当时有个老师在讲课前放了一段用纯英文介绍的视频，我记得当时老师说那个视频是他在欧美开一个会议时的开场视频，我很有感触，不仅是对专业上的，还有对英语上的，那个视频里的英语我大部分听不懂，原来自己的英语水平这么的有限，中国在走向世界，专业上已有相当的技术，语言上岂能落下？ 赵长财老师，系燕山大学机械工程学院教授、博士生导师，现任燕山大学产业集团副董事长、中国机械工程学会高级会员...职务。同时兼任沈阳重型机器集团公司、天津天锻压力机有限公司...多家企业特聘技术顾问。曾获得了秦皇岛市“三育人”先进个人、秦皇岛市“人民满意公仆”...荣誉称号。拥有这么多成就的他给我们讲授课程，坐在下面听课的我感到很自豪，很自豪。在这次课上他简单介绍了金属管材成形新工艺及理论，管、板类零件内高压成形新工艺及其理论研究，液压机现代设计理论研究中一些前沿上的东西，由于世界能源的紧张和环保问题的日趋严重,汽车工业面临着严峻的挑战:一方面是提高燃气的热效率,减少废气排放;另一方面是减轻汽车自身重量,提高行驶速度,降低能耗。这两方面要求促使人们不得不改进传统工艺,创造出适应新经济时代要求的新工艺。在汽车工业中管材液压成形作为一个非常重要的成形技术已得到了广泛应用,主要用于生产汽车动力系统、排气系统、汽车底盘以及一些结构件。汽车用排气管件大多为形状比较复杂、轴线有很大变化的零件。传统成形工艺除铸造成形外,主要采用冲压两个半壳而后组焊成形,或采用管坯进行数控弯曲、扩管、缩管加工而后组焊成形。这样制造的零件模具费用高、生产周期长、成本高,不适应当前汽车行业在减轻自重、降低成本、提高市场竞争力等方面的要求。而采用内高压技术制造排气管件可以较精确地控制零件的尺寸精度,便于在后续工序中与其他零件进行装配,且能够进一步减轻系统重量,减少焊缝数量,内表面光滑,排气阻力小,使成形后的产品质量和寿命得到进一步提高。听不太懂，但乐于听他为我们讲解那些专业在实际中的应用，喜于他与他的团队那些成就（他领导了燕山大学GM科研团队）。 郭宝峰老师2007年起任燕山大学科技处处长；2010年1月起担任燕山大学科学技术研究院院长。在讲授过程中提到了团队的力量，他始终认为，不论是完成的科研成果还是在研的科研项目，不论是获得的奖励还是发表的论文，都是团队奋斗的结晶，而他个人只不过在其中做了应做的那一部分本职工作而已。他还鼓励我们工科学生要有意识地提高自己的人文素养。“人是应当全面发展的”，他说。很喜欢他的课，不仅因为他在材料加工工程和精密成形技术领域有这么多成就，还因为他的那些人生的态度。
材料科学基础习题与答案
第二章思考题与例题 1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点，并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因 2. 从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。 3. 何谓理想晶体何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性何谓空间点阵、晶体结构及晶胞晶胞有哪些重要的特征参数 4. 比较三种典型晶体结构的特征。（Al、α-Fe、Mg三种材料属何种晶体结构描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。）何谓配位数何谓致密度金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等方面比较有何异同 5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。何谓间隙固溶体它与间隙相、间隙化合物之间有何区别（以金属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么 6. 已知Cu的原子直径为A，求Cu的晶格常数，并计算1mm3Cu的原子数。 7. 已知Al相对原子质量Ar（Al）=，原子半径γ=，求Al晶体的密度。 8 bcc铁的单位晶胞体积，在912℃时是；fcc铁在相同温度时其单位晶胞体积是。当铁由bcc转变为fcc时，其密度改变的百分比为多少 9. 何谓金属化合物常见金属化合物有几类影响它们形成和结构的主要因素是什么其性能如何
10. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。在面心立方晶胞中画出（012）和（123）晶面。 11. 设晶面（152）和（034）属六方晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。反之，求（3121）及（2112）的正交坐标的表示。（练习），上题中均改为相应晶向指数，求相互转换后结果。 12.在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标，6个面心构成一个正八面体，指出这个八面体各个表面的晶面指数，各个棱边和对角线的晶向指数。 13. 写出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等价晶面，请分别画出。 14. 在立方晶系中的一个晶胞内画出（111）和（112）晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 15 在六方晶系晶胞中画出[1120]，[1101]晶向和（1012）晶面，并确定（1012）晶面与六方晶胞交线的晶向指数。 16.在立方晶系的一个晶胞内同时画出位于（101），（011）和（112）晶面上的[111]晶向。 17. 在1000℃，有W C为%的碳溶于fcc铁的固溶体，求100个单位晶胞中有多少个碳原子（已知：Ar(Fe)=，Ar(C)=） 18. r-Fe在略高于912℃时点阵常数a=，α-Fe在略低于912℃时a=，求：（1）上述温度时γ-Fe和α-Fe的原子半径R；（2）γ-Fe→α-Fe转变时的体积变化率；（3）设γ-Fe→α-Fe转变时原子半径不发生变化，求此转变时的体积变
材料科学与工程前沿中期论文
稀土材料 姓名：牛刚学号：S2******* 稀土被称为工业“味精”，在材料的结构与功能改性方面具有非常重要的意义。稀土元素的4f轨道电子数目是稀土元素之间最明显的差异，正是4f轨道电子数目的差异引发了稀土材料之间的性能差异。纳米材料由于具有表面效应、小尺寸效应和宏观量子隧道效应等具有与其他材料完全不同的许多优良性能。 我国稀土产品主要应用于冶金机械、石油化工和玻璃陶瓷等传统领域，但功能材料在高新技术产业中的应用近年来备受关注，稀土在磁性材料、储氢材料、发光材料、催化材料等领域的应用增长迅速，其应用份额从1990年的13%增长到了2002年的30%。稀土功能材料在高新技术中的应用从70年代开始进入了高速发展阶段，应用和产业化开发的速度愈来愈快，一般以5年左右的周期出现一个震动世界的新成果，并迅速形成了高新技术产业。 1稀土磁性材料 1.1稀土永磁材料稀土永磁材料经历了3个阶段的发展，20世纪60年代发明了RECo5型第一代稀土永磁材料；70年代出现了RE2Co17型第二代稀土永磁材料，其磁能积有了较大提高，特别是温度稳定性好，但由于主要原料是Sm和Co，成本高，一般用于军工等特殊领域；第三代稀土永磁REFeB发明于80年代，是当今磁能积最高的永磁材料。近年来全世界NdFeB产量年均增长率达到25%，2003年我国NdFeB磁体的产量达到15000t左右，位居世界第一。但我国稀土永磁制备技术和磁体性能方面与国外比较还有不少差距，多数厂家的产品因磁体性能较低、一致性难以满足高档用户的要求，因此价格仅为国际市场的1/3~1/2，经济效益不尽人意。随着烧结NdFeB磁体应用领域的不断扩大，对其性能提出了越来越高的要求。因此，近几年来，国内外掀起了一股研发高性能烧结NdFeB磁体的热潮。西方国家大部分采用快冷厚带工艺制备高性能烧结NdFeB磁体。用该工艺生产的磁体磁能积高，性能稳定。国内许多单位都在加速开发此新工艺，北京有色金属研究总院稀土材料国家工程研究中心在国家科技部十五科技攻关项目的支持下，已经开发出了具有自主知识产权的快冷厚带制备工艺，并与设备厂家合作设计制造了一台300kg甩带炉，试运行效果良好，产品已基本达到国外用户要求，近年内将实现规模化生产。近年来，稀土永磁材料的研发主要集中在以下几个方面：(1)制备工艺和设备的改进； (2)通过掺杂Co，Al和稀土Tb等提高矫顽力和改善温度稳定性；(3)通过纳米双相耦合技术提高永磁材料的性能；(4)稀土永磁薄膜材料和新型稀土永磁材料的开发。 据全国稀土永磁材料协作网预测，“十五”期间我国烧结NdFeB磁体总产量将达到50，000t，销售总额达到150亿元。到2010年中国烧结NdFeB磁体产量将达到7万吨，占全球75%，销售额将达到260亿元。在未来10年内，我国将成为世界稀土永磁材料的制造中心。 1.2磁致伸缩材料磁致伸缩材料是在偏磁场和交变磁场同时作用下，发生同频率的机械形变的一种材料。与压电陶瓷(PZT)和传统的磁致伸缩材料Ni，Co相比，稀土超磁致
讲座资料及心得体会
讲座资料及心得体会
讲座资料及心得体会 【篇一：学科讲座心得体会】 篇一：学科前沿讲座心得体会 学科前沿讲座心得体会 朱真才，肖兴明，刘同冈和李威四位教授讲了机械工程学科的现状及前沿发展，学科研究方向，重大项目研究方向，中国矿业大学机电学院的学科科研现状。通过听他们的讲座，我对我们机械工程专业的研究方向及未来发展方向有了个系统和比较深入的了解，再也不是过去模糊的概念了。 就内涵来讲，机械工程学科是研究机械系统和产品的性能、设计及制造的理论、方法和技术的科学，包括机械学和制造学两大领域。机械学是研究机械结构和系统性能及其设计理论与方法的科学，包括制造过程及机械系统所涉及的机构学、传动学、动力学、强度学、摩擦学、设计学、仿生机械学、微纳机械学及界面机械学等。 就研究现状来讲，近些年来机械工程基础研究领域取得了一系列突出进展和原创性成果，为我国机械工程和经济建设提供了大批新理论、新技术和新方法，在国内外产生了重要影响，有的领域已在国际学术界占有一席之地。例如，清华温诗铸教授等提出了薄膜润滑概念，发明了纳米薄膜测量技术；燕山大学黄真教授提出少了自由度并联机构综合的普适性方法和通用自由度计算公式；重大彭东林教授发明了时栅位移传感器及其测试系统，是精密测量领域少见的原创成果；武汉理工华林教授提出了环件轧制咬入孔型、塑性锻透和刚性稳定力学模型。虽然我国科技工作者已经取得了大量成果，但机械工程学科在国际上总体还处于落后地位。未来制造业发展总趋势是全球化、信息化、绿色化、知识化和极端化。制造技术的发展总趋势是基于资源节约和环境保护基础上的数字网络化、高效精确化、智能集成化及制
(完整版)材料科学基础练习题
练习题 第三章晶体结构，习题与解答 3-1 名词解释 （a）萤石型和反萤石型 （b）类质同晶和同质多晶 （c）二八面体型与三八面体型 （d）同晶取代与阳离子交换 （e）尖晶石与反尖晶石 答：（a）萤石型：CaF2型结构中，Ca2+按面心立方紧密排列，F-占据晶胞中全部四面体空隙。 反萤石型：阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反，即碱金属离子占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。 （b）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。 同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 （c）二八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体型结构三八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体型结构。 （d）同晶取代：杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变晶体结构类型的现象。 阳离子交换：在粘土矿物中，当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时，一些电价低、半径大的阳离子（如K+、Na+等）将进入晶体结构来平衡多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固，在一定条件下可以被其它阳离子交换。 （e）正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结构中，若A2+分布在四 面体空隙、而B3+分布于八面体空隙，称为正尖晶石； 反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分布于四面体空 隙另一半分布于八面体空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶石。 3-2 （a）在氧离子面心立方密堆积的晶胞中，画出适合氧离子位置 的间隙类型及位置，八面体间隙位置数与氧离子数之比为若干？四 面体间隙位置数与氧离子数之比又为若干？ （b）在氧离子面心立方密堆积结构中，对于获得稳定结构各需何 种价离子，其中： （1）所有八面体间隙位置均填满； （2）所有四面体间隙位置均填满； （3）填满一半八面体间隙位置； （4）填满一半四面体间隙位置。 并对每一种堆积方式举一晶体实例说明之。 解：（a）参见2-5题解答。1:1和2:1 （b）对于氧离子紧密堆积的晶体，获得稳定的结构所需电价离子 及实例如下： （1）填满所有的八面体空隙，2价阳离子，MgO； （2）填满所有的四面体空隙，1价阳离子，Li2O； （3）填满一半的八面体空隙，4价阳离子，TiO2； （4）填满一半的四面体空隙，2价阳离子，ZnO。 3-3 MgO晶体结构，Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体中离子堆积系数（球状离子所占据晶胞的体积分数）；计算MgO的密度。并说明为什么其体积分数小于74.05%？
《自然》《科学》一周(7.9-7.15)材料科学前沿要闻
1. 用于高产率环境稳定单分子层器件的金属纳米粒子接触 材料名称：金属纳米粒子 研究团队：瑞士 IBM 苏黎世实验室 Gabriel Puebla-Hellmann 研究组 原标题：Metallic nanoparticle contacts for high-yield, ambient-stable molecular-monolayer devices 想要实现用于电子应用、光发射或感测的分子的固有功能，需要与这些分子的可靠电接触。自组装的由单层（SAM）组成的夹层结构是有利于技术应用的，但是需要非破坏性的顶部接触制造方法。已有的各种方法，包含从直接金属蒸发到聚（3,4-乙烯二氧噻吩）聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT：PSS）或石墨烯夹层到金属转移印刷。然而，在不损害薄膜完整性、内在功能或大规模制造兼容性的情况下，尚不可能制造基于 SAM 的器件。Puebla-Hellmann 等人开发了一种基于 SAM 的器件的顶部接触方法，通过利用金属纳米粒子可以为各个分子提供可靠的电接触这一事实，同时解决了所有问题。该制造步骤首先包括将一层金属纳米颗粒直接共形和非破坏性地沉积在 SAM 上（其本身横向约束在介电基质中的圆形孔内，直径范围为 60 纳米至 70 微米），然后通过直接金属蒸发对顶部接触进行加固。该方法能够制造数千个相同的、环境稳定的金属-分子-金属器件。SAM 组成的系统变化表明，固有的分子特性不受纳米颗粒层和后来的顶部金属化的影响。Puebla-Hellmann 等人提出的这一概念通常针对配有两个锚定基团的密集分子层，并为分子化合物大规模整合到固态器件提供了一条途径（可以缩小到单分子水平）。（Nature DOI: 10.1038/s41586-018-0275-z）
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学科前沿系列讲座 小结 专业：飞行器适航技术班级：01071401 学号：2014300465 姓名：陈昌浩 日期：12月20日
光阴似箭，日月如梭，转眼之间我已经成为了一名大三的学生。在大一大二充分学习了基础学科知识以后，终于在大三能接触到专业相关的课程。 在前两年的基础知识学习过程中，我对航空专业的发展方面和前景以及研究方向各方面其实并不十分了解，但是学科前沿讲座给了我机会让我了解到更多本学科的一些先进技术，让我对航空系统中电子系统的领域有了更多更全面的认识，同时也给了我很大的启发，让我燃起了斗志，为航空事业的前沿科学研究贡献自己的力量， 在短短的四周课时时间里，学校为我们先后安排了四位赫赫有名的教授，有姜洪开教授，宋东教授，张安教授和马存宝教授。由于时间限制和我们有限的知识水平，老师们都从大处着眼，为我们大概介绍了他们的研究方向和内容，同时还简单向我们介绍这些研究将来的实际意义，以及和我们飞行器适航专业的联系。在每次短短的两小节课中我都被他们研究的这些东西深深吸引着。也许理论上逻辑上的很专业的知识，我们没有学到多少，但老师们利用不到两个小时的时间，就基本上将一个新的领域在我们的脑海中勾勒了出来，使我们真正了解到与工程实际应用有直接联系的科学研究。虽然好多东西以我现在的水平还不能弄懂，但却让我看到我们航空专业的前景——只要努力学好知识，总有用武之地的。通过这些课程，我收获颇多。 上课期间，老师们为我们讲述了火控系统、航空电子系统、飞机通信导航与雷达系统、飞机结构健康监测与深度学习这四方面的内容，在让我们大开眼界的同时，也让我们对这些研究产生了浓厚的兴趣。 第一堂课张安老师为我们讲了火控系统，张安老师是航空学院综合技术与控制工程系的教授，张老师对火控系统的了解相当深入，从火控系统的发展历史给我们讲起，武器火控系统是控制武器自动或半自动地实施瞄准与发射的装备的总称。武器火力控制系统的简称。现代火炮、坦克炮、战术火箭和导弹、机载武器(航炮、炸弹和导弹)、舰载武器(舰炮、鱼雷、导弹和深水炸弹)等大多配有火控系统。非制导武器配备火控系统，可提高瞄准与发射的快速性与准确性，增强对恶劣战场环境的适应性，以充分地发挥武器的毁伤能力。制导武器配备火控系统，由于发射前进行了较为准确的瞄准，可改善其制导系统的工作条件，提高导弹对机动目标的反应能力，减少制导系统的失误率。 张老师告诉我们，战斗机的火控系统主要指的是：机载雷达、探测器、显示器和火控计算机等。为完成作战任务，火控系统必须能对机上所携带的各种机载武器或其他外挂物进行管理和控制，以实现对敌空中、地面、水上和水下各种运动的或静止的、可视的或不可视的目标，进行搜索、识别、跟踪、瞄准与实施各种攻击方式的武器发射、制导、战果记录等整
《材料科学基础》练习题集01
《材料科学基础》复习题 第1章原子结构与结合键 一、判断题： 4、金属键具有明显的方向性和饱和性。（ F） 5、共价键具有明显的方向性和饱和性。（ T） 6、组成固溶体的两组元完全互溶的必要条件是两组元的电负性相同。两组元的晶体结构相同（ F） 7、工程材料的强度与结合键有一定的关系，结合键能越高的材料，通常其弹性模量、强度和熔点越低。（F） 8、晶体中配位数和致密度之间的关系是配位数越大，致密度越小。（F ） 二、选择题： 1、具有明显的方向性和饱和性。 A、金属键 B、共价键 C、离子键 D、化学键 2、以下各种结合键中，结合键能最大的是。 A、离子键、共价键 B、金属键 C、分子键 D、化学键 3、以下各种结合键中，结合键能最小的是。 A、离子键、共价键 B、金属键 C、分子键 D、化学键 5、已知铝元素的电负性为1.61，氧元素的电负性为3.44，则Al 2O 3 中离子键结合的比 例为。 A、28% B、45% C、57% D、68% 6、以下关于结合键的性质与材料性能的关系中，是不正确的。P54 A、结合键能是影响弹性模量的主要因素，结合键能越大，材料的弹性模量越大。 B、具有同类型结合键的材料，结合键能越高，熔点也越高。 C、具有离子键和共价键的材料，塑性较差。 D、随着温度升高，金属中的正离子和原子本身振动的幅度加大，导电率和导热率 都会增加。（应该是自由电子的定向运动加剧） 7、组成固溶体的两组元完全互溶的必要条件是。 A、两组元的电子浓度相同 B、两组元的晶体结构相同 C、两组元的原子半径相同 D、两组元电负性相同 11、晶体中配位数和致密度之间的关系是。 A、配位数越大，致密度越大 B、配位数越小，致密度越大 C、配位数越大，致密度越小 D、两者之间无直接关系 三、填空题： 2、构成陶瓷化合物的两种元素的电负性差值越大，则化合物中离子键结合的比例越大。 3、体心立方结构的晶格常数为a，单位晶胞原子数为 2 、原子半径为
《自然》《科学》一周(10.8-10.14)材料科学前沿要闻
1. 由熵驱动的手性单壁碳纳米管的稳定性 材料名称：单壁碳纳米管（SWCNT） 研究团队：法国艾克斯马赛大学 Christophe Bichara 研究组 原标题：Entropy-driven stability of chiral single-walled carbon nanotubes 单壁碳纳米管是空心圆柱的，其可以在边界处催化剂的作用下，通过碳结合而生长达到厘米级长度。其表现出半导体或金属特性，取决于生长过程中形成的手性指数。Magnin 等人为了支持选择性合成，开发了一个热力学模型，该模型将管-催化剂的界面能量、温度与碳纳米管手性联系了起来。并表明了纳米管可以生长手性，因为它们的纳米尺寸边缘的结构熵，从而解释了实验观察到的手性分布的温度演变。通过界面能量考虑催化剂的化学性质，Magnin 等人构建了结构图谱和相图，用于指导催化剂和实验参数的理性选择，以实现更好的选择性。 （Science DOI: https://https://www.360docs.net/doc/2911312446.html,/10.1126/science.aat6228）
2. 亚微米级结构的钙钛矿发光二极管 材料名称：钙钛矿发光二极管 研究团队：西北工业大学黄维和南京工业大学王建浦研究组 原标题：Perovskite light-emitting diodes based on spontaneously formed submicrometre-scale structures 发光二极管（LED）能够将电转换为光，广泛用于现代社会中如照明、平板显示器、医疗设备和许多其他情况。通常，LED 的效率受到非辐射复合（电荷载流子由此重新组合而不释放光子）和光陷的限制。在诸如有机 LED 的平面 LED 中，从发射器产生的光的大约 70％至 80％被捕获在装置中，为提高效率留下了很大的机会。研究人员们用了许多方法，包括使用衍射光栅、低折射率网格和屈曲图案，来提取被陷在 LED 中的光。然而，这些方法通常涉及复杂的制造工艺并且可能使发光光谱和出光方向发生改变。Cao 等人展示了高效和高亮度电致发光的溶液加工的钙钛矿，其自发形成亚微米级结构，可以有效地从器件中提取光并保持与波长和视角无关的电致发光。这种钙钛矿仅需要在钙钛矿前体溶液中引入氨基酸添加剂便可形成。此外，添加剂可有效钝化钙钛矿表面缺陷并减少非辐射复合。钙钛矿 LED 具有峰值 20.7％的外量子效率（电流密度为 18 mA·cm-2），能量转换效率为 12％（在 100 mA·cm-2的高电流密度下），该值与性能最佳的有机 LED 相接近。 （Nature DOI: https://https://www.360docs.net/doc/2911312446.html,/10.1038/s41586-018-0576-2）
道路材料工程学科前沿综述
道路材料工程学科前沿综述 摘要：近年来，道路材料工程学科各个领域取得了一系列突破性进展，为公路建设提供了大量的理论方法。本文针对当前道路材料工程发展现状，综述了其重要进展，并对我国该学科的发展趋势进行了展望。 关键词：道路材料工程；前沿；综述 0 引言 道路材料工程是一门与材料和道路有关的学科，它以材料科学和道路工程理论为基础，采用材料分析、测试等手段来研究材料，旨在研究和解决工程建养中遇到的相关技术问题。 道路材料工程学研究内容包括水泥路面材料开发、改性及施工工艺研究，沥青路面材料开发、改性及施工工艺研究，土质加固及半刚性路面基层材料研究。 回顾历史，道路工程每一项技术的出现，首先在材料方面有所突破。如路基土的改良与稳定技术，沥青、水泥材料的改性研究等都与材料科学有关。由此可见，道路材料学科的不断发展尤为重要［1］。 1 道路材料工程学科各方向的发展 1.1 路面结构与材料的发展 公路建设的蓬勃发展对路面的使用性能提出了更高的要求，而路面材料的适用性、组成设计等对路面的使用性能起着决定性的作用。 1.1.1 沥青路面与材料 （1）沥青路面材料 沥青路面成为主导路面结构形式的原因在于其表面平整、行车舒适、减振性良好，但若材料组成、施工工艺不当，面层也会出现车辙、低温开裂等不良现象。 近年来，为提高沥青路面的使用性能，从沥青材料性能的改善着手，相继出现了乳化沥青、改性沥青。从材料必须满足环境的角度出发，一些学者开始研发全温度域改性沥青及混合料流变特性与路用性能评价方法，进一步提出改性沥青质量控制技术。从环保角度出发，很多人员对废橡胶粉改性沥青、废塑料改性沥青、硅藻土改性沥青等开始进行深入研究。 （2）环保型道路材料
交通前沿讲座心得体会 专业前沿讲座心得体会 精品
交通前沿讲座心得体会专业前沿讲座心得体会由于时间限制和我们有限的知识水平,老师们都从大处着眼,为我们大概介绍了他们的研究方向和内容,同时还简单向我们介绍这些研究将来的实际意义,以及和我们模具锻压专业的联系.总体来说,也许理论上逻辑上的很专业的知识,我们没有学到多少,但老师们利用不到两个小时的时间,就基本上将一个新的领域在我们的脑海中勾勒了出来,使我们这些只知在学校死啃书本的同学也有机会现实了一回,真正了解到与百姓的生活有直接联系的科学研究. 各位老师不仅在学术领域给我们打开了新的窗户,使我们眼前一亮,也为我们介绍他们在工作学习中切身的体会及经验,提前向我们预警就业道路及工作生涯可能遇到的问题.还记得当时有个老师在讲课前放了一段用纯英文介绍的视频,我记得当时老师说那个视频是他在欧美开一个会议时的开场视频,我很有感触,不仅是对专业上的,还有对英语上的,那个视频里的英语我大部分听不懂,原来自己的英语水平这么的有限,中国在走向世界,专业上已有相当的技术,语言上岂能落下？赵长财老师,系燕山大学机械工程学院教授、博士生导师,现任燕山大学产业集团副董事长、中国机械工程学会高级会员...职务. 同时兼任沈阳重型机器集团公司、天津天锻压力机有限公司...多家企业特聘技术顾问.曾获得了秦皇岛市三育人先进个人、秦皇岛市人民满意公仆...荣誉称号. 拥有这么多成就的他给我们讲授课程,坐在下面听课的我感到很自豪,很自豪.在这次课上他简单介绍了金属管材成形新工艺及理论,管、板类零件内高压成形新工艺及其理论研究,液压机现代设计理论研究中一些前沿上的东西,由于世界能源的紧张和环保问题的日趋严重,汽车工业面临着严峻的挑战:一方面是提高燃气的热效率,减少废气排放;另一方面是减轻汽车自身重量,提高行驶速度,降低能耗. 这两方面要求促使人们不得不改进传统工艺,创造出适应新经济时代要求的新工艺.在汽车工业中管材液压成形作为一个非常重要的成形技术已得到了广泛应用,主要用于生产汽车动力系统、排气系统、汽车底盘以及一些结构件. 汽车用排气管件大多为形状比较复杂、轴线有很大变化的零件.传统成形工艺除铸造成形外,主要采用冲压两个半壳而后组焊成形,或采用管坯进行数控弯
控制学科前沿讲座学习小结
控制学科前沿讲座学习小结 学院：物联网工程学院 专业班级：自动化0901班 姓名：田望同 学号：0704090112 日期：2012年4月2日
本学期，学院开设控制学科前沿讲座，其目的在于让我对自动化这个专业的一些问题有了更深的认识，让我对专业的学习有了明确的方向和目标。以下本人选取两个方面进行学习小结。其中第一个题目是老师给定的题目之一，第二个题目是本人自选。本人选取以下两个题目是从自身出发的，首先本人的专业是自动化，所以选取了老师所给出的第二个题目：自动化和信息化的关系及其对推动工业化的作用；其次本人隶属于物联网工程学院，而本人自身也对物联网很感兴趣，所以本人又自拟一个题目：物联网技术以及物联网的发展现状和趋势。 选题： 1、自动化和信息化的关系及其对推动工业化的作用 自动化的英文定义如下： Automation(ancient Greek: = self dictated) or industrial automation is the use of computers to control industrial machinery and processes, replacing human operators. It is a step beyond mechanization, where human operators are provided with machinery to help them with manual work. The most visible part of automation can be said to be industrial robotics. Some advantages are repeatability, tighter quality control, waste reduction, integration with business systems, increased productivity and reduction of labour. Some disadvantages are high initial costs and increased dependence on maintenance. 自动化的概念是一个动态发展过程。过去，人们对自动化的理解或者说自动化的功能目标是以机械的动作代替人力操作，自动地完成特定的作业。这实质上是自动化代替人的体力劳动的观点。后来随着电子和信息技术的发展，特别是随着计算机的出现和广泛应用，自动化的概念已扩展为用机器(包括计算机)不仅代替人的体力劳动而且还代替或辅助脑力劳动，以自动地完成特定的作业。
材料科学基础复习题及答案
单项选择题：（每一道题1分） 第1章原子结构与键合 1.高分子材料中的C-H化学键属于。 （A）氢键（B）离子键（C）共价键 2.属于物理键的是。 （A）共价键（B）范德华力（C）氢键 3.化学键中通过共用电子对形成的是。 （A）共价键（B）离子键（C）金属键 第2章固体结构 4.面心立方晶体的致密度为 C 。 （A）100% （B）68% （C）74% 5.体心立方晶体的致密度为 B 。 （A）100% （B）68% （C）74% 6.密排六方晶体的致密度为 C 。 （A）100% （B）68% （C）74% 7.以下不具有多晶型性的金属是。 （A）铜（B）锰（C）铁 8.面心立方晶体的孪晶面是。 （A）{112} （B）{110} （C）{111} 9.fcc、bcc、hcp三种单晶材料中，形变时各向异性行为最显著的 是。 （A）fcc （B）bcc （C）hcp 10.在纯铜基体中添加微细氧化铝颗粒不属于一下哪种强化方式？
（A）复合强化（B）弥散强化（C）固溶强化 11.与过渡金属最容易形成间隙化合物的元素是。（A）氮（B）碳（C）硼 12.以下属于正常价化合物的是。 （A）Mg2Pb （B）Cu5Sn （C）Fe3C 第3章晶体缺陷 13.刃型位错的滑移方向与位错线之间的几何关系？ （A）垂直（B）平行（C）交叉 14.能进行攀移的位错必然是。 （A）刃型位错（B）螺型位错（C）混合位错 15.在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称 为。 （A）肖特基缺陷（B）弗仑克尔缺陷（C）线缺陷 16.原子迁移到间隙中形成空位-间隙对的点缺陷称为 （A）肖脱基缺陷（B）Frank缺陷（C）堆垛层错 17.以下材料中既存在晶界、又存在相界的是 （A）孪晶铜（B）中碳钢（C）亚共晶铝硅合金18.大角度晶界具有____________个自由度。 （A）3 （B）4 （C）5 第4章固体中原子及分子的运动 19.菲克第一定律描述了稳态扩散的特征，即浓度不随变 化。
材料科学前沿思考题1
1.航空器发展对材料的要求有哪些? 答：耐高温、高比强、抗疲劳、耐腐蚀、长寿命和低成本。 2.什么是自然资源,属性是什么？自然资源分为哪几类？ 答：（1）人类可以直接从自然界获得并用于生产和生活的物质。（2）属性包括：自然+经济。（3）可分为三类：无穷——空气、风、太阳能；可再生——生物体、水、土壤；非再生，矿物、化石燃料。 3.环境的定义是什么？环境污染的实质是什么？对人类而言环境的作用有哪些？ 答：（1）环境是人类周围一切物质、能量和信息的总和。 （2）人类索取超过资源再生+排放废弃物数量超过环境自净能力。 （3）首先，生存的基本条件——物质基础；其次，环境对废物消纳及转化，保证延续；第三，提供精神享受。 4.什么是资源保护？如何提高资源效率减轻环境污染？ （1）广义——在维护生态系统及其综合体中，对资源采取的平衡行动；狭义——对资源综合利用，提高资源效率。（2）1》通过技术革新，提高生产效率，减少废物排放；2》保护资源，加强资源综合利用，特别是废弃物的回收。 5.什么是金属间化合物，金属间化合物的特点是什么？ 答：指两种金属或金属与类金属组成的具有整数化学计量比的化合物。 特点：密度低、屈服强度随温度升高而提高、比刚度高、熔点高、高温强度好、抗氧化性能优良等。 6.金属间化合物分为哪几类，各自的特点是什么？ 答：分类及特点：①正常价化合物：符合化合物原子价规律。键特点: 电子转移和共用电子对。a.金属倾向与345副族元素形成化合物,b.金属正电性越强, B族负电性越强,越易形成,越稳定。 ②电子化合物：a.不符合原子价规则，成分不定b.结构由e浓度决定，超点阵结构。c.金属键。 ③间隙化合物：AR大过渡族金属元素和AR小的C、N、B等元素组成；高熔点；高硬度。 ④复杂化合物：更复杂结构的间隙化合物——渗碳体及碳化物。 7.二元Ti3Al合金的缺点有哪些，其发展思路是什么？ 答：缺点：室温断裂韧性、冲击韧性低、O相合金的抗氧化问题、高Nb合金抗氧化性差。发展思路：在Ti-Al-Nb 的基础上，加β相稳定元素，增加塑性第二相，改善室温塑性和加工性能。 8.金属间化合物结构材料脆性原因？其韧化方法有哪些？ 答：脆性原因：①结构特性：电负性、结构复杂性②滑移特征：独立滑移系③晶界特征：杂质偏聚④环境影响：氢脆⑤应力状态：缺口敏感性。韧化方法：①偏离化学计量比；②合金化：微合金化法、宏合金化；③改变晶粒形态：细化晶粒、择优取向；④微结构控制：组织优化；制备多相合金、改进制备工艺。 9.Ti3Al（α2）基合金中加入β相稳定元素的目的是什么？不同β相稳定元素含量分别对应什么相组成？ 答:通过添加β相稳定元素（如Nb和Mo），增加塑性的第二相，使Ti3Al基合金的室温塑性和加工性能得到改善。 ①第一代β稳定元素含量在10%～14%，显微组织为α2（DO19）＋β；②β稳定元素含量在14%～17%之间，该合金具有更高的拉伸强度和蠕变抗力，显微组织取决于热处理，主要为α2、β和O相(第一代O相合金)O相（基于Ti2AlNb，正交结构，可看作α2的畸变结构；③β稳定元素含量在23％以上，如GE公司研制的Ti-24.5Al-23.5Nb和Ti-22Al-27Nb 合金，显微组织为O＋β，这类以O相为基的合金比α2合金和超α2合金有更高的高温屈服强度、蠕变抗力和断裂韧性，已经成为近期研究的重点（第二代O相合金）。 10.什么是高温合金？高温合金的服役条件是什么？高温合金的强化方法有哪些？以Ni基高温合金的强化为例讲述高温合金强化原理。 答：高温合金又称热强合金、耐热合金或超合金（Superalloys)，是指以Fe、Ni、Co为基，能在600℃以上温度，一定应力条件下适应不同环境短时或长时使用的金属材料。服役条件（航空发动机热端部件）：①600~1100℃②氧化和燃气腐蚀环境③复杂应力（蠕变，高、低周疲劳，热疲劳等）④长期可靠工作。强化方法：组织：γ/ γ’共格组织，基体：γ，强化相：γ’①固溶强化：γ ②第二相强化：γ’ ③晶界强化：微量元素晶界偏聚④工艺强化：定向或单晶。 借助Mo来提高/ 晶格错配度，增加晶格界面应力场，阻止位错运动，减小合金最小蠕变速率。在蠕变过程中形成稠密的界面位错网络，这些位错网络在稳定的蠕变阶段可以有效阻止相中的滑移位错进入相。提高了Mo 元素的含量，增大了合金高温蠕变过程中TCP相析出的倾向，增加Ru元素降低这一倾向，提高合金稳定性。11.组织工程学的三大要素是什么？对细胞载体材料－支架材料的具体要求是什么？ 答：三大要素：①细胞载体材料－支架材料；②细胞的分离和培养；③细胞生长因子。对支架材料的具体要求有：1.多孔且需要高的孔隙率；2.内部均匀分布和相互联通的孔结构；3. 支架材料易于加工成不同的厚度和形状；4. 良好的相容性和一定的机械强度；5. 可以通过生物降解最终消失。
学科前沿讲座感想
软件学院学科前沿知识讲座感想 听了几位老师所讲的学科先沿讲座，我的感想颇多. 尤其是对林林老师的《智慧时代中的挑战与机遇》颇有感触。下面我谈谈自己通过听讲,查资料,经过思考后对这一问题的理解. 当今的信息新技术主要包括这么几类，即新息安全新技术：主要包括密码技术、入侵检测系统、信息隐藏技术、身份认证技术、数据库安全技术、网络容灾和灾难恢复、网络安全设计等。信息化新技术：信息化新技术主要涉及电子政务、电子商务、城市信息化、企业信息化、农业信息化、服务业信息化等。软件新技术：软件新技术主要关注嵌入式计算与嵌入式软件、基于构件的软件开发方法、中间件技术、数据中心的建设、可信网络计算平台、软件架构设计、SOA与RIA技术、软件产品线技术等。网络新技术：网络新技术包括宽带无线与移动通信、光通信与智能光网络、家庭网络与智能终端、宽带多媒体网络、IPv6与下一代网络、分布式系统等。计算机新技术：计算机新技术主要关注网格计算、人机接口、高性能计算和高性能服务器、智能计算、磁存储技术、光存储技术、中文信息处理与智能人机交互、数字媒体与内容管理、音视频编/解码技术等。 大胆的预测一下计算机技术往下怎么发展，因为形势明白了，历史规律搞清楚了，需求也明白了，该怎么做呢？我大胆做这么一个发言，中国计算机界必须把握机遇迎接挑战。看一下处理器方面该怎么做，上个世纪我们关心的是每秒种可以完成多少指令，处理的速度。后来发现不对，应该做高性能的处理器，每花掉一块钱可以处理多少能力，重要的是功耗要低，然后是无线，是互联，我们更关心消耗每瓦功率处理能力是多少，大家关心的点开始转移，从每秒处理能力，关心到每块买到多少处理能力，到最后消耗每瓦功耗有多少能力。在处理结构上面有什么变化，从上世纪70年代左右，人围着计算机转，每个单位只要很好就有一个漂亮的机房，大家围着机房转，算题是通过一个小窗口把题递进去，过一段时间里面算好，把题递出来。那时候一切围绕CPU转，所以那时候CPU当之无愧，我的处理器是中心所以叫CPU。再往下可以看到计算机围着人转，我们口袋里的手表等一切一切，人走到哪里，计算装备围着我来转，在机器内部不是围着CPU转，而是围着存储期，I/O，通道转，因此不能光搞CPU，比如出现PIM等新的名称，所以我们应该与时俱进。从CPU，C要改成无处不在的处理单元。 网络将怎么发展，我们在上个世纪70年代所关心的就是互联互通互操作，在这儿不是讲互联互通互操作不重要，它是一个基础绝对重要，关心这个是数据和控制信号的传递，数据和控制信号可以传过去。做了一些日子以后发现，需求不仅仅是这个，我们要提高网络的带宽，我们关心是信息沟通和处理能力的增强，光把信号传过去是不是可以处理好呢？再往下又是怎样的？我们应该关心网上有这些信息，有这么多人用，是动态的变化，所以我们要关心信息融合、信息确认等。要把消息传给该给的人，该给的时间，该给的地方，该给的人，传正确的东西，这个变化不承认不行的，以往包括我个人在内，我和我同事们宣扬，看我家里环境，办公室环境，我计算机有多少能力联网，这已经过去了。下面关心的是这个网络具有多少计算个算计的能力，算计要做推理更难，再往下要面对什么问题？我的网络环境怎么样有非常强的资源按需聚合，人机协同工作的协调能力，体系结构将怎么发展，70年代的时候，大家做体系结构设计，费劲脑筋是在计算机内挖掘可能的潜力，处理可能的矛盾，搞体系结构的人，什么是好的所长，厂长，它的学问是处理轻重缓急，这件事应该放得下，哪件事应该要处理，所以好的应该处理删、增、减、抑、扬，在这种情况下发现，我们设计在机群中挖掘和平衡，我们要在网络环境下怎么做挖掘和平衡，因为系统给人用的，机器的环境，是给销售人员，管理者用的，所以把协同工作做好，就要验证，所以从HPCS变成HPCE，我们需要的不是高性能，需要的是生产力可用性，中国科学家预感比较早，因此1997年再一次会上，就决定当前做ClieitServer，之后做Cluster，之后做Networking，之后是VSE，