该版本经过华东理工大学高材卓越110班和复材112班部分同学整理，整合了老师上课的ppt上的内容以及一些文献上的知识。但非考试标准答案，仅供参考。特别感谢SKH,SJW,LTY,WHJ等各位同学。 （1）“生物材料导论”这门课涉及了什么基本内容？ 生物材料学是一门新兴的边缘性和综合性学科，涉及到化学、物理、材料科学、生命科学和临床医学等各方问题。本门课程中，涉及到了生物材料的基本概念和特点，生物材料的功能及其特性，材料的生物相容性及生物活性，并介绍了医用金属材料，生物陶瓷，医用高分子材料，医用复合材料，生体内吸收分解材料，以及当前研究热点和对生物材料发展的展望。 （2）请列出“生物材料”的定义，试举出医用生物材料的一些应用例子。 一般认为，能对机体的细胞、组织和器官进行诊断、治疗、替代、修复、诱导再生或增进其功能的特殊的功能材料（及其终端产品）称为生物医用材料或生物材料。其中还包括狭义和广义的定义。 狭义定义：只包括长期与生物体相接触的、或植入生物体内起某种生物功能的天然或人工合成材料。 广义定义：还包括用于医学治疗方面的生物材料，如医学诊断试剂、药物释放材料、一次性临床使用材料以及制造生物医药的各种原材料等。 比如人工关节、人工心脏等替代人体组织和内脏的修复和置换材料是生物材料，与眼角膜接触的隐形眼镜、缝合组织用的手术线、保存血浆用的输血袋、治疗骨折用的固定材料等也都归属于生物材料。 （3）与生物材料相关联的学科有哪些？ 生物材料学是一门新兴的边缘性和综合性学科。除了与材料科学的基础理论相关外，它还涉及到机械工学、化学、物理、生物科学、病理学、药物学、解剖学等多门学科，综合运用于材料基础研究、医用组件相关研究、动物实验和临床应用研究，所以生物材料学的发展是各学科进步的结晶。 （4）试说明生物材料的研究与发展过程的特点。 研究特点：高性能、多功能、超复合；众多学科间的交叉与融合；高新技术及产业化的基石；改变生活质量与生活方式。为保证生物材料在人体中使用的绝对安全性，考察周期的长年累月也是此类材料开发的一大特点。同时，比起普通材料，除了要考虑材料的物化性能，可加工性能和耐药品性能，医用生物材料还需要注重生物相容性和血液适应性。 发展过程特点： 第一代（1950s）生物材料特点：生物惰性。获得合适的生理性能的组合来与被替换组织相匹配，同时对宿主有很小的毒性反应。例如不锈钢及其合金，钛及其合金做人工关节，60年代初聚甲基丙烯酸甲酯 (PMMA)作为骨水泥开始用于硬组织的修复，不降解；70年代起一些重要的医疗器械与器材，如人工心瓣膜、人工血管、人工肾用透析膜、心脏起搏器、植入型全人工心脏、人工肝、肾、胰、皮、骨、接触镜、角膜、人工晶体、手术缝合线等相继研制成功，在临床上得到了广泛应用。 第二代特点(1980s)：生物活性或生物可吸收性。生物活性指在生理环境下能引起一种可控行为和反应。如在人体硬组织修复和置换方面起了至关重要作用的生物陶瓷：生物活性玻璃(Hench)，生物活性微晶玻璃（小久保正）羟基磷灰石陶瓷等复合材料。90年代后期，在生物陶瓷构架（支架材料）中引入活体细胞或生长因子，使生物陶瓷具有生物学功能成为生物陶瓷的一个重要研究方向。可吸收性指：界面问题被解决了。例如生物可降解缝线，可吸收骨折固定板等。 第三代特点(1990s)：生物活性和生物可吸收性结合了。第三代生物医用材料在生物体内
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
华东理工大学2012－2013学年第二学期 《金属基复合材料》课程论文2013.6班级复材101 学号10103638 温乐斐开课学院材料学院任课教师麒成绩
浅谈金属基复合材料界面特点、形成原理及控制方法 摘要 金属基复合材料都要在基体合金熔点附近的高温下制备，在制备过程中纤维、晶须、颗粒等增强体与基体将发生程度不同的相互作用和界面反应，形成各种结构的界面。界面结构和性能对金属基复合材料的性能起着决定性作用。深入研究和掌握界面反应和界面影响性能的规律，有效地控制界面的结构和性能，是获得高性能金属基复合材料的关键。本文简单讨论一下金属基复合材料的界面反应、界面对性能的影响以及控制界面反应和优化界面结构的有效途径等问题。 前言 由高性能纤维、晶须、颗粒与金属组成的金属基复合材料具有高比强度、高比模量、低热膨胀、耐热耐磨、导电导热等优异的综合性能有广阔的应用前景，是一类正在发展的重要高技术新材料。 随着金属基复合材料要求的使用性能和制备技术的发展，界面问题仍然是金属基复合材料研究发展中的重要研究方向。特别是界面精细结构及性质、界面优化设计、界面反应的控制以及界面对性能的影响规律等，尚需结合材料类型、使用性能要求深入研究。金属基复合材料的基体一般是金属、合金和金属间化合物，其既含有不同化学性质的组成元素和不同的相，同时又具有较高的熔化温度。因此，此种复合材料的制备需在接近或超过金属基体熔点的高温下进行。金属基体与增强体在高温复合时易发生不同程度的界面反应；金属基体在冷凝、凝固、热处理过程中还会发生元素偏聚、扩散、固溶、相变等。这些均使金属基复合材料界面区的结构十分复杂，界面区的结构及组成明显不同于基体和增强体，其受到金属基体成分、增强体类型、复合上艺参数等多种因素的影
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。
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,
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。
材料的表面与界面 Surfaces and Interfaces in Materials 一、总学时：32 二、学分：2 三、先修课程：物理、材料物理、晶体学、电镜基础 四、教学目的： 材料科学发展到今天，材料和器件的宏观性能、可靠性及寿命的决定因素已经从材料的体相性能转变为材料的表面和界面结构，材料的表面与界面的作用不论是对金属或陶瓷等传统结构材料，还是对于复合、薄膜、电子、生物等现代材料的性能控制都十分重要。表面与界面的知识是理解和控制材料的组织－工艺－性能－行为的重要基础。本课程主要向研究生介绍有关理解表面与界面性质的基础知识。主要包括表面的特性，各种界面的结构和能量模型，表面和界面的物理化学。此外还简要介绍典型材料中表面和界面的前沿知识。 五、考核方式： 专题报告、大型作业（约1万字） 六、内容概要 1.材料的表面与界面概述：包括表面科学的定义，晶体及其表面的物理、化学特性，表面化学的发展过程，固体表面与界面的定义，界面及界面的本质，表面科学与其他科学的关系，表面科学研究领域中的重要国内外期刊的介绍等。4学时 2.表面行为：包括固体表面、表面二维结构（表面结构、半导体表面结构、氧化物表面结构、薄膜表面结构等）、固体表面的不均匀性、固体表面结构（离子晶体表面、粉体表面结构、玻璃体表面结构等）、材料表面的振动，金属表面的电子态，表面能，固体表面吸附。 8学时 3．界面行为：包括液固界面（接触角与杨氏方程、润湿现象、润湿现象的应用），固体的界面（晶体与非晶体、实际金属的结构、固体的界面、晶界、界面能、多晶体的组织、晶界应力、晶界迁移、再结晶等）。 8学时 4. 液体表面：包括表面张力、表面功、表面Gibbs函数、热力学公式、温度对界面张力的影响、压力及其它因素的影响、弯曲表面上的附加压力、毛细管现象、杨-拉普拉斯公式、界面行为等。 4学时
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------=??????????
《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。
第九章玻璃表界面 4 玻璃的表面反应 玻璃成型后一段时间就容易被周围环境介质所侵蚀，侵蚀情况主要取决于玻璃的本质（组成）和介质的种类。 4.1 水对玻璃的侵蚀 开始于水中的H+和玻璃中的Na+进行离子交换： 离子交换反应停止的真正原因： ?Na+含量的降低； R n+（n>1)抑制效应 4.2酸对玻璃的侵蚀 除氢氟酸外，一般酸并不直接与玻璃起反应，而是通过水的作用侵蚀玻璃。 浓酸对玻璃的侵蚀能力低于稀酸。 酸对玻璃的作用与水对玻璃作用又有所不同。 高碱玻璃的耐酸性小于耐水性，高硅玻璃的耐酸性大于耐水性。 4.3 碱对玻璃的侵蚀 硅酸盐玻璃一般不耐碱。 碱对玻璃的侵蚀是通过OH-破坏硅氧骨架（≡Si-O-Si ≡），使Si-O键断裂，SiO2溶解在碱液中。 碱的大量存在使得中和反应能够不断进行，所以，侵蚀不是形成硅酸凝胶薄膜，而是玻璃表面层不断脱落。
碱对玻璃的侵蚀程度与下列因素有关： 侵蚀时间 OH-离子的浓度 阳离子的种类 侵蚀后玻璃表面的硅酸盐在碱溶液中的溶解度 玻璃受碱侵蚀分为以下三个阶段： ?第一阶段，碱溶液中的阳离子首先吸附在玻璃表面； ?第二阶段，阳离子束缚周围的OH-离子，OH-离子攻击玻璃表面的硅氧键。 ?第三阶段，硅氧骨架破坏后变成硅酸离子，和吸附在玻璃表面的阳离子形成 硅酸盐，并逐渐溶解在碱溶液中。 碱性溶液对玻璃的侵蚀机理与水或酸不同 ?水或酸（包括中性盐或酸性盐）对玻璃的侵蚀只是改变、破坏或溶解（沥滤） 玻璃结构组成中R2O、RO等网络外体物质。 ?碱性溶液不仅对网络外体氧化物起作用，而且也对玻璃结构中的硅氧骨架起 溶蚀作用。 大气对玻璃的侵蚀 先是以离子交换为主的释碱过程后逐步过渡到以破坏网络为主的溶蚀过程。 4.4 影响玻璃表面反应性的因素 1) 化学组成的影响 硅酸盐玻璃的耐水性和耐酸性主要取决于硅氧和碱金属氧化物的含量。 玻璃中同时存在两种碱金属氧化物时，由于“混合碱效应”使玻璃的化学稳定性出现极值。
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 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） 5、接触疲劳 ：（滚动轴承、 损坏的现象。 6、蠕变 ：恒温、恒应力下， 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2 3a/4，每个晶胞包含的原子数为 1/8 X 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2 2a/4，每个面心立方晶胞中包含原子数为 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 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。 晶体中的缺陷 1） 点缺陷包括 空位、间隙原子、置换原子 。 点缺陷的形成主要是由于原子在以各自的平衡位置为中心不停的作热振动的结果。 2） 线缺陷：在三维空间中两维方向尺寸较小，另一维方向的尺寸相对较大的缺陷。 位错是晶格中的某处有一列或若干列原子发生了某些有规律的错排现象。 位错的基本形式： 刃型位错、螺型位错。 提高位错密度是金属强化对重要途径之一。 450HB ）。 、磨粒磨损、腐蚀磨损。 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 随着时间的延长，材料发生缓慢塑变的现象。 1/8 X 8+1/2 X 6=4 （个） 12X 1/6+2*1/2+3=6 个）。
材料科学基础108个重要知识点 1.晶体--原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列，有固定熔点、各向异性。 2.中间相--两组元A 和B 组成合金时，除了形成以A 为基或以B 为基的固溶体外，还可能形成晶体结构与A，B 两组元均不相同的新相。由于它们在二元相图上的位置总是位于中间，故通常把这些相称为中间相。 3.亚稳相--亚稳相指的是热力学上不能稳定存在，但在快速冷却成加热过程中，由于热力学能垒或动力学的因素造成其未能转变为稳定相而暂时稳定存在的一种相。 4.配位数--晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。 5.再结晶--冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状态，这个过程称为再结晶。（指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程） 6.伪共晶--非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金得到的共晶组织称为伪共晶。 7.交滑移--当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时，有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移，这一过程称为交滑移。 8.过时效--铝合金经固溶处理后，在加热保温过程中将先后析出GP 区，θ”，θ’，和θ。在开始保温阶段，随保温时间延长，硬度强度上升，当保温时间过长，将析出θ’，这时材料的硬度强度将下降，这种
现象称为过时效。 9.形变强化--金属经冷塑性变形后，其强度和硬度上升，塑性和韧性下降，这种现象称为形变强化。 10.固溶强化--由于合金元素（杂质）的加入，导致的以金属为基体的合金的强度得到加强的现象。 11.弥散强化--许多材料由两相或多相构成，如果其中一相为细小的颗粒并弥散分布在材料内，则这种材料的强度往往会增加，称为弥散强化。 12.不全位错--柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错称为不全位错。 13.扩展位错--通常指一个全位错分解为两个不全位错，中间夹着一个堆垛层错的整个位错形态。 14.螺型位错--位错线附近的原子按螺旋形排列的位错称为螺型位错。 15.包晶转变--在二元相图中，包晶转变就是已结晶的固相与剩余液相反应形成另一固相的恒温转变。 16.共晶转变--由一个液相生成两个不同固相的转变。 17.共析转变--由一种固相分解得到其他两个不同固相的转变。 18.上坡扩散--溶质原子从低浓度向高浓度处扩散的过程称为上坡扩散。表明扩散的驱动力是化学位梯度而非浓度梯度。 19.间隙扩散--这是原子扩散的一种机制，对于间隙原子来说，由于其尺寸较小，处于晶格间隙中，在扩散时，间隙原子从一个间隙位置跳到相邻的另一个间隙位置，形成原子的移动。 20.成分过冷--界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷。
材料表界面知识点汇总 1.表，界面是指一个相到另一个相的过渡区域。 2.表界面可以分为一下五类：固-气，液-气，固-液，液-液，固-固。 3.把凝聚相和气相之间（固-气，液-气）的分界面称为表面；把凝聚相之间（固-液，液-液，，固-固）的分界面称为界面。 4.理想表面的定义：指除了假设确定的一套边界条件外，系统不发生任何变化的表面。特点：表面的原子位置和电子密度都和在体内一样，且在实际生活中理想表面是不可能存在的。 5.清洁表面的定义：指不存在任何污染的化学纯表面，即不存在吸附，催化反应或杂质扩散等一系列物理，化学效应的表面。特点：可以发生多种与体内不同的结构和成分变化。 6.吸附表面的定义：吸附有外来原子的表面称之为吸附表面。特点：吸附原子可以形成无序的或有序的覆盖层。 7.材料表面的分类：机械作用界面，化学作用界面，固态结合界面，液相或气相沉积界面，凝固共生界面，粉末冶金界面，粘接界面，熔焊界面。 8.表面张力的定义：在液体表面膜中，存在着使液体表面积缩小的张力，这种张力称为表面张力。 9.吸附是组分在热力学体系的各相中偏离热力学平衡组成的非均匀
分布现象。通常将被吸附的分子成为吸附质，固体则称为吸附剂。 10.吸附类型分为物理吸附和化学吸附。 11.表面张力计算公式： 12.表面张力产生的根本原因是分子间相互作用力的不平衡引起的。 13.表面张力本质上是由分子间相互作用力，即范德瓦尔斯力，单位为：J/m2 14.Laplace方程:附加压力的方向总是指向曲率中心一边，且与曲率大小有关。 15.Laplace方程：球面：与曲率半径成反比 任意曲面：；对于平液面，两个曲率半径都为无限大，p=0，表示跨过平液面不存在压差。 16.当毛细管浸在液体中，若液体能浸润管壁，则会发生毛细上升现象，液面呈凹月形。反之，若液体不能浸润管壁，则液面下降呈凸液面。 17.Kelvin公式：po为T温度下，平液面的蒸汽压；P为T温度下，弯液面的蒸汽压；V为液体摩尔体积；r为弯液面的曲率半径。 18.Kelvin公式表明，液滴的半径越小，其蒸汽压越大。
《材料表面与界面》课程简介 课程编号：02024915 课程名称：材料表面与界面/Material surface and interface 学分:2 学时：32 （实验：上机：课外实践：） 适用专业：无机非金属材料工程 建议修读学期：第6学期 开课单位：材料科学与工程学院无机非金属材料系 课程负责人：张毅 先修课程：物理化学、材料科学基础 考核方式与成绩评定标准：闭卷考试, 期末考试成绩70%，平时成绩30% 教材与主要参考书目： 教材：胡福增主编.材料表面与界面[M]. 上海：华东理工大学出版社, 2008. 参考书目 [1] 王兆华主编. 材料表面工程[M]. 北京：化学工业出版社, 2011. [2] 赵亚溥主编. 表面与界面物理力学[M]. 北京：科学出版社, 2012. [3] 腾新荣主编. 表面物理化学[M]. 北京：化学工业出版社, 2009. [4] 赵振国主编. 应用胶体与界面化学[M]. 北京：化学工业出版社, 2008. 内容概述： 材料的表界面在材料科学中占有重要的地位。材料表面与界面无机非金属材料工程专业的专业选修课。通过本课程的学习，使学生掌握材料表面与界面的基本概念、基本理论和基本研究方法，为今后在工作中打下有关材料研究和材料表面改性的理论基础。 The surface interface of materials plays an important role in material science. “Material surface and interface”is a specialized optional course of inorganic non-metallic materials specialty. The course mainly introduces the material surface basic concepts, basic theory and basic research methods of the interface. The study of this course is to lay the theoretical foundation for the study of materials and surface modification of materials in the future. 1
复合材料的复合原则及界面 第一节复合原则 要想制备一种好的复合材料，首先应根据所要求的性能进行设计，这样才能成功地制备出性能理想的复合材料。 复合材料的设计应遵循的原则如下： 一、材料组元的选择 挑选最合适的材料组元尤为重要。 在选择材料组元时，首先应明确各组元在使用中所应承担的功能，也就是说，必须明确对材料性能的要求。 对材料组元进行复合，即要求复合后材料达到如下性能，如高强度、高刚度、高耐蚀、耐磨、耐热或其它的导电、传热等性能或者某些综合性能如既高强又耐蚀、耐热。 因此，必须根据复合材料所需的性能来选择组成复合材料的基体材料和增强材料。 例如，若所设计的复合材料是用作结构件，则复合的目的就是要使复合后材料具有最佳的强度、刚度和韧性等. 因此，设计结构件复合材料时，首先必须明确其中一种组元主要起承受载荷的作用，它必须具有高强度和高模量。这种组元就是所要选择的增强材料； 而其它组元应起传递载荷及协同的作用，而且要把增强材料粘结在一起，这类组元就是要选的基体材料。 其次，除考虑性能要求外，还应考虑组成复合材料的各组元之间的相容性，这包括物理、化学、力学等性能的相容，使材料各组元彼此和谐地共同发挥作用。 在任何使用环境中，复合材料的各组元之间的伸长、弯曲、应变等都应相互或彼此协调一致。 第三，要考虑复合材料各组元之间的浸润性，使增强材料与基体之间达到比较理想的具有一定结合强度的界面。 适当的界面结合强度不仅有利于提高材料的整体强度，更重要的是便于将基体所承受的载荷通过界面传递给增强材料，以充分发挥其增强作用。 若结合强度太低，界面很难传递载荷，不能起潜在材料的作用，影响复合材料的整体强度； 但结合强度太高也不利，它遏制复合材料断裂对能量的吸收，易发生脆性断裂。 除此之外，还应联系到整个复合材料的结构来考虑。 具体到颗粒和纤维增强复合材料来说，增强效果与颗粒或纤维的体积含量、直径、分布间距及分布状态有关。 颗粒和纤维增强复合材料的设计原则如下： 1. 颗粒增强复合材料的原则 (1)颗粒应高度弥散均匀地分散在基体中，使其阻碍导致塑性变形的位错运动(金属、陶瓷基体)或分子链的运动(聚合物基体)。 (2)颗粒直径的大小要合适。 因为颗粒直径过大，会引起应力集中或本身破碎，从而导致材料强度降低； 颗粒直径太小，则起不到大的强化作用。因此，一般粒径为几微米到几十微米。 (3)颗粒的数量一般大于20％。数量太少，达不到最佳的强化效果。 (4)颗粒与基体之间应有一定的粘结作用。 2．纤维增强复合材料的原则 (1)纤维的强度和模量都要高于基体，即纤维应具有高模量和高强度，因为除个别情况外，在多数情况下承载主要是靠增强纤维。
华东理工大学研究生信息管理系统 研究生操作手册 （培养模块） 研究生院培养办公室 2006年8月
第一章系统登录 1.1 系统登录 研究生管理系统全部操作均采用IE浏览器进行。启动IE浏览器，在地址栏输入：http://202.120.111.52 屏幕显示如图1-1所示登录界面。每位使用本系统的研究生均可用学号登录。在“用户名”栏中输入学号，在“密码”栏中输入密码（初始密码为123），然后点击“登录”按钮即可登录。 图1-1 登录窗口 登录后将会看到如图1-2所示的界面：该页面左边的快捷栏中列出了您的账号、姓名以及登录时间等信息。
图1-2：学生登录后的界面 在您登录后，在权限所允许的范围内，您就可以开始各种操作了。具体的操作步骤我们将在后面详细给您讲解。 1.2 密码修改 研究第一次登录系统时，应修改初始密码，并妥善保存自己修改后的密码。点击屏幕上方的“培养管理”图标，再点击个人信息->“修改密码”，屏幕显示修改密码界面，按要求输入旧密码和两次新密码，完成后按“确定”按钮完成密码修改。 1.3 忘记密码 如果研究生忘记了自己的密码，可与学院管理员联系，以获得新的密码。
第二章培养方案查询 我校按照一级学科或相近二级学科群划块制定研究生培养方案。 用鼠标点击“培养方案”图标，屏幕弹出培养方案窗口，如下图所示。 屏幕左面是培养方案维护操作，右面是培养方案一览表。 用鼠标点击培养方案主窗口中的培养方案列表中的专业名称，可查询该专业培养方案的具体内容，如下图所示。
第三章选课 进入系统后，点击页面顶部的“选课”图标，进入研究生选课系统，屏幕显示如下： 2.1 选课须知 点中页面上方菜单栏上的“选课须知”，屏幕将显示研究生使用选课系统选课时的基本操作步骤和注意事项。 每一个研究生在选课前务必与导师商量需要学习的课程，并在进行网络选课时认真阅读“选课须知”，以便合适地选择课程，并顺利完成网上选课。 选课时的注意事项如下： 1．请详细查看所在专业的培养方案，了解整个研究生课程学习阶段的要求，合理选择每学期的课程。其中的课程设置若与本学期开课不符，以本学期实际开课为准。 2．硕士生公共基础英语课分为以下3种情况：凡是获得免修资格的学生，请选择“英语免修班”；其他学生可根据需要选择任意班级。 3．课程选择完毕，可通知导师确认。在选课期间，导师尚未确认并提交时，都可以修改；选课结束后，将不能做任何修改。选课单经导师确认后，不能修改，如需修改，可与学生所属学院的研究生管理人员联系。 2.2 选课 网上选课实现研究生课程的网上选课功能。点中页面上方菜单栏上的“选课”，屏幕显示选课页面，如下图所示。
PPT填空题和简答题 1一、填空题 1、金属结晶包括形核与长大两个过程。 3、晶粒和晶粒之间的界面称为晶界。 4、在结晶过程中，细化晶粒的措施有提高冷却速度、变质处理、振动。 5、由于溶质原子的溶入，固溶体发生晶格畸变，变形抗力增大，使金属的强度、硬度升高的现象称为固溶强化。 6、常见的金属晶格类型体心立方、面心立方和密排立方。 7、在晶体缺陷中，点缺陷主要有空位、间隙原子、置换原子，线缺陷主要有刃型位错、螺型位错，面缺陷主要有晶界、亚晶界 8、金属结晶时，实际结晶温度必须低于理论结晶温度，结晶过冷度主要受冷却速度影响。 9、当金属化合物呈细小颗粒均匀分布在固溶体基体上时，将使合金的强度、硬度及耐磨性明显提高，这一现象称为固溶强化。 10.再结晶退火的前提是冷变形＋足够高的温度，它与重结晶的区别在于无晶体结构转变。 1.奥氏体的晶格类型是面心立方。 2.铁素体的晶格类型是体心立方。 11.亚共析钢的室温组织是 F+P 。 1.钢的淬透性是指钢淬火时所能达到的最高硬度值。 23．渗碳钢渗碳后的热处理包括淬火和低温回火，以保证足够的硬度。 24.在光学显微镜下观察，上贝氏体显微组织特征是羽毛状，下贝氏体显微组织特征呈针状。 5.零件失效的基本类型为_表面损伤、过量变形、断裂。 2.线型无定型高聚物的三种力学状态为玻璃态、高弹态、粘流态。 1、一个钢制零件，带有复杂形状的腔，该零件毛坯常用铸造方法生产。 2、金属的流动性主要决定于合金的成分 3、流动性不好的铸件可能产生冷隔和浇不足缺陷。 4、铸造合金充型能力不良易造成冷隔和浇不足等缺陷， 12.过共析钢的室温组织是 P+Fe3C 。 13.共晶反应的产物是 Ld 1. 20钢齿轮、45钢小轴、T12钢锉的正火的目的分别是：提高硬度，满足切削加工的要求、作为最终热处理，满足小轴的使用要求、消除网状渗碳体。 2、在正火态的20钢、45钢、T8钢；、T13钢中， T8 钢的σb值最高。 3、在正火态的20钢、45钢、T8钢；、T13钢中， T13钢的HBS值最高。 4、为使钢得到理想的耐磨性，应进行淬火加低温回火。 5、为使钢获得理想的弹性，应进行淬火加中温回火。 6、为保证钢的综合性能，淬火后应进行高温回火。 7.为改善低碳钢的切削性能，常采用的热处理为正火或退火。 8.为改善高碳钢的切削性能，常采用的热处理为退火。 9.轴类等重要零件的最终热处理常为调质。 10.冷冲模等常用的最终热处理为淬火加低温回火。 11.汽车变速齿轮等常用的最终热处理为渗碳、淬火加低温回火。 12.机床变速齿轮等常用的最终热处理为调质加表面淬火。 13.钢的常规热处理（四把火）是指退火、正火、淬火、回火。
一、绪论 二、 1、表界面的定义及其种类。 定义；表界面是由一个相过渡到另一个相的过渡区域。若其中一相为气体，这种界面通常称为表面。 种类:表界面通常有五类：气-液界面（表面），气-固界面（表面），液-液界面，液-固界面，固-固界面。 二、液体表面 1、表面张力定义及表面自由能定义 答：表面张力是单位长度上的作用力，单位是N/m ，是功的单位或能的单位。所以σ也可以理解为表面自由能，简称表面能。 表界面张力的热力学定义为： 由能量守恒定律，外界所消耗的功存储于表面，成为表面分子所具有的一种额外的势能，也称为表面能。 广义表面自由能的定义：保持相应的特征变量不变，每增加单位表面积时，相应热力学函数的增值。狭义的表面自由能定义：保持温度、压力和组成不变，每增加单位表面积时，Gibbs自由能的增加值称为表面Gibbs自由能，或简称表面自由能或表面能，用符号σ表示，单位为J·m-2。（1J·m-2=1 N·m ·m-2=1 N·m-1） B n T p A G , , ) / (? ? = σ σ的物理意义——（1）表面自由能（2）表面张力 由于分子在体相内部与界面上所处的环境是不同的，产生了净吸力。而净吸力会在界面 σ表示. 2、计算： A、例：20℃时汞的表面张力为4.85×10-1 Jm-2，求在此温度及101.325 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：σ＝4.85×10-1 Jm-2 r1=1mm, r2=10－5 mm
B 、试求25℃，质量m ＝1g 的水形成一个球形水滴时的表面能E1。若将该水滴分散成直径2nm 的微小水滴，其总表面能E2又是多少？（已知25℃时水的比表面自由焓Gs 为72×10-3 J*m-2) 解：设1g 水滴的体积为V ，半径为r1，表面积为A1，密度为ρ,则： 3、Laplace 方程表达式 就是Laplace 方程，是表面化学的基本定律之一。 注释：（1）若：r1＝r2＝r ，则曲面为球面，回到（2－15）式； （2）若：r1＝r2＝无穷大，则液面为平面，压差为0。 4、表面张力的几种测定方法。 （1）毛细管法 （2)最大气泡压力法 (3)滴重法 (4)吊环法 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： 2321142 s 1132425A =4r 4 3.1416(6.210)4.8310G A A 7210J m )(4.8310)3.510m m E m J πσ-----=???=?=???=?1－＝＝（12(1/1/) (2-18) p r r σ?=+
