工程材料论文
非晶态材料
撰写人：
摘要:本文主要对非晶态材料的概念和基本特点作了简要的阐述，并全面介绍了非晶态材
料优异的物理，化学性能与应用。
关键词:非晶态材料分类性能应用
Abstract: This paper mainly of amorphous materials, concept and gave a brief expos
ition of the basic characteristics, and a comprehensive overview of amorphous materials, e xcellent physical and chemical properties and applications.
Keywords:amorphous materials, performance, application,
前言：
非晶态材料
拼音：feijingtai cailiao
英文：non-crystalline material,amorphous material, glassy material
非晶态材料的基本概念
非晶态材料是材料科学中一个广阔而又崭新的领域。自然界中，物质存在着三种聚集状态，即气态、液态、固态。固态物质又有两种不同的形式存在，即晶体和非晶体。在晶体中原子、分子或离子在三维空间进行有规律的周期性排列。与此相反，有些物质的原子或离子并没有规律和周期性，是无序排列，这种物质称为非晶态物质
“非晶态”的概念在人们的头脑里是相对于“晶态”而言的。金属和很多固体，它们的结构状态是按一定的几何图形、有规则地周期排列而成，就是我们曾定义的“有序结构”。而在非晶态材料的结构中，它只有在一定的大小范围内，原子才形成一定的几何图形排列，近邻的原子间距、键长才具有一定的规律性。例如非晶合金，在15～20 范围内，它们的原子排列成四面体的结构，每个原子就占据了四面体的棱柱的交点上。但是，在大于20 的范围内，原子成为各种无规则的堆积，不能形成有规则的几何图形排列。因此，这类材料具有独特的物理、化学性能，有些非晶合金的某些性能要比晶态更为优异。
amorphous materials, the basic concepts of
Amorphous material is a material science, a vast and new field. Nature, there are three ki nds of aggregation state of the material, namely gas, liquid, solid. There are two kinds of solid substances exist in different forms, namely, crystals and amorphous. In the crystal a toms, molecules or ions in three-dimensional space of regular periodic arrangement. In con trast, some material atoms or ions, and there is no law and cyclical, is a disorderly arran gement, this substance is called amorphous substances
"Amorphous" concept in people's minds is relative to the "crystal" for the purposes of. M
etal and a lot of solid, their structural state is at a certain geometry, there are regularly ar ranged cycle is made is that we have defined "an orderly structure." In the structure of a morphous materials, it is only in a certain size range, the atoms before the formation of a certain geometric arrangement of atoms in neighbor spacing, bond length only has a cert ain regularity. For example, amorphous alloy, in the 15 to 20 within their atoms arranged in tetrahedral structure, each atom will occupy the intersection of the tetrahedron of the prism. However, in the context of more than 20 atoms for a variety of non-accumulation of the rules and can not form a geometric arrangement of the rules. Consequently, such material has unique physical and chemical properties, some of some of the properties of a morphous alloy is more excellent than the crystalline state.
正文：
一：非晶态材料的基本特征和结构模型
自然界中，物质存在着三种聚集状态，即气态、液态、固态。固态物质又有两种不同的形式存在，即晶体和非晶体。在晶体中原子、分子或离子在三维空间进行有规律的周期性排列。与此相
反，有些物质
的原子或离
子并没有规
律和周期性，
是无序排列，
这种物质称
为非晶态物
质，如图6—1
所示。非晶态
物质又称“无定形”物质(Am。rphoux)，是相对晶态而言的。
目前，非晶态材料的种类很多，除了传统的硅酸盐玻璃外，还包括已广泛应用的非晶态聚合物、非晶态半导体和金属玻璃，以及非晶态离子导体、非晶态超导体
二：非晶态材料的基本性质
(1)各向同性。非晶态材料各个方向的性质，如硬度、弹性模量、折射率、热膨胀系数、导热率等都是相同的。各向同性是材料内部质点无序排列而呈统汁均质结构的外在表现。
(2)介稳性。玻璃是由熔体急剧冷却而得，由于在冷却过程中黏度急剧增大，质点来不及进行有规则的排列，系统的内能尚未处于最低值，因而处于介稳状态，在一定的外界条件下，仍具有自发放热转化为内能较低的晶体的倾向。
(3)无固定熔点。玻璃态物质由固体转变为液体是在—‘定温度区间(转化温度范围内)进行的，与结晶态物质不同，无固定的熔点。
(4)物理、化学性质随温度变化的连续性和可逆性。非晶态材料由熔融状态冷却转变为固体(玻璃体)是渐变的，需在一定温度范围内完成，其物理、化学性质的变化是连续的、可逆的。图6—2是玻璃体性质随温度变化的示意图。
(5)没有任何长程有序，只存在小区间内的短程有序。非晶态固体结构上的特征是原子排列缺乏周期性。虽然在某一原子周围原子排列有一定规律性，但整体来讲则是缺乏规律性的，即所谓短程有序，长程无序。
(6)衍射花纹是由较宽的晕和弥散环组成，在电子显微镜下看不到晶粒、晶界、晶格缺陷等。
三：基本特性非晶态材料具有三个基本特征。
①只存在小区间内的短程序，而没有任何长程序；波矢
不再是一个描述运动状态的好量子数（见固体的能带）。
②它的电子衍射、中子衍射和 X射线衍射图是由较宽
的晕和弥散的环组成；用电子显微镜看不到任何由晶粒间
界、晶体缺陷等形成的衍衬反差。
③任何体系的非晶态固体与其对应的晶态材料相比，都
是亚稳态。当连续升温时，在某个很窄的温区内，会发生明
显的结构变化，从非晶态转变为晶态，这个晶化过程主要取
决于材料的原子扩散系数、界面能和熔解熵（见结构弛豫）。
制备制备非晶态材料的方法很多，最常见的是熔体急冷和从气相淀积(如蒸发、离子溅射、辉光放电等)。近年来又发展了离子轰击、强激光辐射和高温爆聚等新技术，并已能大规模连续生产。
一些具有足够粘度的液体，经快速冷却即可获得其玻璃态。1960年P.杜韦斯等人利用很高的冷却速率，将传统的玻璃工艺发展到金属和合金，制成对应的非晶态材料，称之为金属玻璃或玻璃态金属。其工艺原理如图所示。当射频加热线圈将样品熔融时，开启阀门，加压气流(如He、N、Ar等)冲破聚酯膜片,使样品从石英坩埚下端的喷嘴急速喷射到冷却铜块上，冷速可达10K/s以上，以获得其非晶态。除少数比较容易形成玻璃态的合金(如Pd-Cu-Si，Pd-Ni-P，Pt-Ni-P等)以外，大部分金属玻璃的冷却速率都相当高，一般在10～10K／s，厚度在50μm以内,也有先制成几十微米以内的非晶态细颗粒，再压结成块状非晶合金的。
非晶态材料的种类很多,硅土(SiO),以及硅土和Al、Na、Mg、Ca等元素的氧化物的混合物构成最古老、最重要的无机玻璃，一些A-A和A族元素的混合物也较容易得到其玻璃态（如硫系玻璃）。除传统的玻璃和新近迅速发展的金属玻璃外，还包括非晶态半导体、非晶态高聚合物、非晶态电介质、非晶态离子导体等。近20多年来，由于非晶态材料优异的物理、化学特性和广泛的技术应用，使其得到了迅速的发展，成为一大类重要的新型固体材料。
四：非晶态固体（noncrystalline solid）
又称无定形体或玻璃体。其内部原子或分
子的排列无周期性，如同液体那样杂乱无章地分
布，可看作过冷液体，如玻璃、松香、明胶等。
非晶态固体有如下通性；宏观性质具有均匀性，
这种均匀性来源于原子无序分布的统计性规律；
物理性质一般不随测定方向而变，称为各向同性；不能自发地形成多面体外形；无固定的熔点；由于无周期性结构，不能对X射线产生衍射效应。
X射线衍射实验表明,非晶态固体（或称为无定形体、玻璃体）具有短程秩序，但完全不具有长程秩序。由附图看出：就每个原子周围零点几纳米内的情况而言，晶态与非晶态固
体十分相似，即每个原子的最近邻原子的数目一定,化学键的键长相等,键角基本上一样。至于每个原子与相距在几纳米以外的原子的关系，则在晶体中与在非晶态固体中有本质的不同。晶体具有长程序，由其中一原子出发，只有在特定方向上和特定距离处才能找到其他原子。而在非晶态固体中,由一个原子出发,在任何方向、任何距离处找到其他原子的几率完全相同。气体则既无短程序，也无长程序。
与晶体相比，非晶态固体结构的另一特点是：它的结构参数呈现着某种统计分布，而不像晶体中那样具有确定的数值。例如，在晶态中对于所有的原子，其键长、键角及配位数都是个确定的值，由原子和化学键所构成的封闭环中也具有确定数目的原子。而在非晶态中，键角的数值和类似的环中原子数目都明显地呈现着某种统计分布。
从热力学上讲，晶体结构处于平衡状态，而非晶态固体的结构则处于非平衡状态。后者有向平衡状态转变的趋势,但通常由于动力学原因，此种转变需时甚久,甚至于实际上难以实现。
目前已对三类非晶态固体物质提出了较好的结构模型：①连续无规网模型，适用于通过共价键形成的玻璃体，如硅、二氧化硅、二氧化锗、二硫化锗、碲化硅等；②无规密堆积模型，适用于非晶态的金属和合金；③无规线圈模型，适用于柔顺性好的高聚物无定形固体。五：非晶态合金（amorphous state alloy）
一种没有原子三维周期性排列的金属或合金固体。
它在超过几个原子间距范围以外，不具有长程有序的晶体点阵排列。
和普通晶态金属与合金相比，非晶态金属与合金具有较高的强度、良好的磁学性能和抗
腐蚀性能等，通常又称之为金属玻璃或玻璃态合金。
可部分替代硅钢、玻莫合金和铁氧体等软磁材料，且
综合性能高于这些材料。
在日常生活中人们接触的材料一般有两种：一种
是晶态材料，另一种是非晶态材料。所谓晶态材料，
是指材料内部的原子排列遵循一定的规律。反之，内
部原子排列处于无规则状态，则为非晶态材料。象食
盐、宝石等都是晶态材料，而木材、纺织品和玻璃属
非晶态材料。以往我们认识的所有金属，其内部原子
排列有序，都属于晶态材料。
金属能不能产生非晶态呢？这一直是近代科学家
着重破译的一道难题。科学家发现，金属在熔化后，
内部原子处于活跃状态。一但金属开始冷却，原子就
会随着温度的下降，而慢慢地按照一定的晶态规律有
序地排列起来，形成晶体。如果冷却过程很快，原子
还来不及重新排列就被凝固住了，由此就产生了非晶
态合金。可见，产生非晶态合金的技术关键之一，就
是如何快速冷却的问题。制备非晶态合金采用的正是
一种快速凝固的工艺。将处于熔融状态的高温钢水喷射到高速旋转的冷却辊上。钢水以每秒百万度的速度迅速冷却，仅用千分之一秒的时间就将1300℃的钢水降到200℃以下，形成非晶带材。发达国家对非晶合金制造技术一直严格实施技术封锁。我国科学家历经近二十年的不懈努力，终于在“九五”期间，实现了在制备非晶态合金领域的技术跨越，掌握了具有自主知识产权的核心技术。并在非晶态合金产业化方面取得了突破性的进展，形成了年产4
000吨的产业规模。填补了我国冶金工业中的一项技术空白。非晶态合金与晶态合金相比，在物理性能、化学性能和机械性能方面都发生了显著的变化。以铁元素为主的非晶态合金为例，它具有高饱和磁感应强度和低损耗的特点。现代工业多用它制造配电变压器铁芯。目前我国已能够根据市场需要，生产不同规格的非晶带材，亮度可达220mm。这种非晶态合金制造的变压器与传统的硅钢铁芯的变压器相比，空载损耗要降低60%～80%，具有明显的节能效果。如果把我国现有的配电变压器全部换成非晶态合金变压器，那么每年可为国家节约电90亿千瓦小时，这就意味着，每年可以少建一座100万千瓦火力发电厂，减少燃煤364万吨，减少二氧化碳等废气排放900多万立方米。从这个意义上讲，非晶态合金被人们誉为“绿色材料”。此外非晶态合金材料，还被广泛地应用于电子、航空、航天、机械、微电子等众多领域中，例如，用于航空航天领域，可以减轻电源、设备重量，增加有效载荷。用于民用电力、电子设备，可大大缩小电源体积，提高效率，增强抗干扰能力。微型铁芯可大量应用于综合业务数字网ISDN中的变压器。非晶条带用来制造超级市场和图书馆防盗系统的传感器标签。非晶合金神奇的功效，具有广阔的市场前景。在第十个五年计划期间：我国的科技工作者必将在非晶态合金技术领域做出更加令世人瞩目的贡献。
六：非晶态合金催化剂研究（Amorphous Catalyst）
自从1934年德国人克雷默采用蒸发凝聚法制备出非晶态合金以来, 对于非晶态合金的合成与应用研究获得了飞速发展。1980年 Simth 等[1]发表了非晶态合金用作催化剂的第一篇论文, 标志着非晶态合金催化剂研究的开始。非晶态合金催化剂所表现的优良催化活性和产物高选择性, 吸引了国内外众多的催化研究工作者对其进行了广泛的研究, 现已成为催化研究领域的一个亮点。
1 非晶态合金催化剂的特性
非晶态合金又
称无定形合金, 可
连续改变成分, 在
较大范围内调变其
电子性质, 以此来
制备合适的催化活
性中心; 在热力学
上处于亚稳状
态, 存在向晶态转
化的趋势, 从而显
示出了独特的物理
化学性质; 非晶态
合金短程有序, 含
有很多配位不饱和
原子, 富于反应活
性, 从而具有较多
的表面活性中心; 非晶态合金长程无序, 其表面保持液态时原子混乱排列, 有利于反应物的吸附。这一结构特点使其成为一种结构均匀和极端缺陷的矛盾统一体。其表面高度不饱和、表面能较高, 因此它拥有对反应分子具有强活化能力和较高的活性中心密度。从结晶学观点来看, 非晶态合金不存在通常结晶态合金中晶界、位错和偏析等缺陷, 在化学上
保持近乎理想的均匀性, 不会出现不利于催化的现象。这些特点使得非晶态合金催化剂具有较高的催化活性和选择性。
催化剂金属分散度研究表明[2], 金属粒径从 1 nm 到 15 nm 是金属催化作用最有效的范围。高分散度载体金属催化剂和金属原子簇粒径约为 1 nm, 胶体状金属和金属超微粒子约为 5～15 nm, 而非晶态合金的粒子直径正好介于胶体金属和超微粒子之间。因此非晶态合金催化剂是处于金属催化作用有效粒径一端的一种新型催化剂。
2 非晶态合金催化剂的表征
非晶态合金催化剂的表征方法很多, 主要包括: 电感耦合等离子体光谱测定催化剂组成和负载量; 原位 X 射线衍射(XRD)和扩展的 X 射线吸收精细结构(EXAFS) 确定非晶态的结构特征; 差热扫描量热法(DSC) 和程序升温还原(TPR) 测定非晶态合金的晶化行为及其与载体的相互作用; X 射线光电子能谱(XPS) 测定非晶态合金的表面电子态和组
元间的电子转移; 原位升温扫描电子显微镜 (SEM- EDX)和高分辨透射电镜(HRTEM)观察非晶态转变为晶体的形貌、结构、粒径变化; 化学吸附测定催化剂的活性比表面积和活性金属的原子数。
3 非晶态合金催化剂的制备方法
近年来非晶态合金催化剂主要有: 金属+金属型, 如 Ni- Zr、Cu- Zr、Pd- Zr 等; 金属+类金属型, 如 Fe- B、Ni- P、Ni- B 等。其制备方法有多种, 其中作为非晶态合金催化剂最常用的制备方法是熔融骤冷法和化学还原法。此外, 近年来研究者在利用发泡法制
备非晶态合金催化剂方面也取得了一定成果。
3.1 熔融骤冷法
闵恩泽[3]提到熔融骤冷法是 1960 年由美国
加州理工大学 Duwez 教授提出的, 并首次将熔融的
液体合金以 106℃/s 的冷却速度制成 Au70Si30 非
晶态合金。只有快的冷却速度才能保持液态的短程
有序、长程无序的结构特征。制备的方法是[4]: 将一
定组成的物料加入熔化炉中使其熔融并合金化, 然
后用惰性气体将熔融的合金从熔化炉下部的喷嘴
压喷到一高速旋转并通有冷却水的铜辊上, 使其快速冷却并沿铜辊切线抛出, 形成带状非晶态合金。带速为 30 m/s, 带宽为 5 mm, 带厚为 30 μm。将条带磨成细粉在一定氢压和温度下, 将其脆化成粉末, 即成为非晶态合金催化剂。这种制备方法的优点: (1) 组成可以在较大范围内变化, 有利于调变其电子结构; (2) 组成和结构的均匀性是催化活性中心可以均匀的分布在一化学均匀的环境中; (3) 具有较高的配位不饱和活性位, 使其催化活性和选择性优于相应的晶态催化剂。该方法的缺点是: 由于比表面积小(0.1～1 m 2/g), 热稳定性差, 使用前表面须预处理, 因此工业应用的可能性不大。
3.2 化学还原法
化学还原法制备非晶态合金一般是在水或乙醇溶液中发生的, 被还原的通常是铁、钴、镍、钌、钯等金属离子, 还原剂为硼氢化钾( 钠) 或次磷酸钠。这种方法能制备出超细非晶态合金[5]。由于超细离子具有表面原子数多、表面积大和表面能高的特点, 再加上非晶态合金短程有序、长程无序的结构特点, 超细粒子非晶态合金催化剂是一种理想的催化材料, 它具有很高的催化活性和选择性[6]。但纯态的超细非晶态合金存在热稳定性差、催化剂制备成本高且难与产物分离的缺点, 工业应用难度大。而若把非晶态合金负载于一定的载体上, 不仅能降低催化剂的制备成本, 而且还能大大改善催化性能、提高催化剂的热
稳定性, 是非晶态合金催化剂工业化的一条有效途径。
3.3 发泡法
发泡金属又称泡沫金属, 是一种新型的功能材料, 它具有很多诱人的特性: 质量
轻, 比重仅有母体金属的 2%～60%; 比表面积大, 高达 106 m2/
m3; 通透性好, 对液体和气体流的阻力很小; 良好的催化活性。
这些性质预示发泡金属在催化剂和催化剂载体方面有着很好的应
用前景。
考虑到发泡金属和非晶态合金催化剂的优点, 牛玉舒等[7]制得了
发泡非晶态 Ni2P 合金催化剂, 它不仅具有发泡金属的三维网状结构, 空隙率高, 通透性好, 比表面积大, 而且具有非晶态合金催化剂的高活性、高选择性, 是综合了二者优点的新型催化材料。此外, 这种催化剂没有明显的诱导期, 无需经过预处理就有很好的加氢催化活性, 并且具有较好的稳定性, 有望成为工业催化剂。目前国内外对采用发泡法制备非晶态合金催化剂的研究甚少, 但从其优点来看, 将会有良好
的应用前景。
4 非晶态合金催化剂的改性
作为催化材料, 必须具有较高的热稳定性和较大的比表面积。近年来, 在提高非晶态合金催化剂热稳定性和增加比表面等方面进行了不少有成效的研究。
4.1 活性中心的热稳定性
非晶态合金处于热力学上的一种亚稳态, 在反应过程中总是不同程度地向其稳定态( 晶态) 转变, 从而导致催化剂活性或选择性的下降。研究表明[8], 对于晶化温度较低的非晶态合金, 一般可通过下面的途径来提高晶化温度: (1) 通过添加第三或第四组分来提高晶化温度。据报道[9], 向 Ni- P 非晶态合金中添加少量的稀土元素可将其晶化温度提高 110～170 K。被添加的元素通常为原子半径较大的元素。(2)通过将非晶态合金负载化, 可提高非晶态合金的热稳定性, 从而发展了化学镀法、溶胶- 凝胶法和固相析出法。
4.1.1 化学镀法
化学镀法是将能形成非晶态活性组分的金属盐与还原剂、缓释剂和载体一起混合, 将活性组分还原在催化剂载体上[10]。这种方法不仅赋予了催化剂较大的比表面, 而且提高了活性组分的分散程度, 从而提高了催化剂的热稳定性。但此法很难将非晶态合金负载在载体上, 大部分则附着在器壁上或沉积在容器底部, 而且大量络合剂的采用, 屏蔽了催
化剂的表面, 也同时降低了镍离子的还原程度和还原速度, 这
不仅造成了资源的浪费, 增加了催化剂的成本, 也使催化剂的
活性不高。
4.1.2 溶胶- 凝胶法
溶胶- 凝胶法[11～14]克服了化学镀法的上述缺点。它首先
将 Ni 等金属的盐类浸渍在一种多孔的载体材料上, 然后将这
种多孔材料与含 BH-4 的溶液接触, 利用化学还原的办法将活性组分均匀还原在催化剂的载体表面上。用溶胶- 凝胶法技术制备的负载型非晶态合金催化剂具有许多优点: 首先催化剂的热稳定性好, 较其他方法制备的非晶态合金催化剂晶化温度高 100℃以上, 在催化过程中更易保持其非晶态合金的性质; 其次活性组分均匀分散在载体中, 保证了催化剂的高活性; 再者采用负载法可以通过选用不同的载体来任意调节非晶态合金催化剂的比表面和孔结构, 适应不同反应类型对催化剂比表面的孔结构的要求, 扩大了其应用领域。制得的负载型非晶催化剂活性和选择性已能基本满足工业催化剂的活性和选择性要
求。但在还原过程中, 载体表面形成的合金作为还原反应的催化剂和还原剂的分解促进剂, 阻止了沉积在载体深孔内部金属盐类活性组分的还原, 使制备的非晶合金催化剂有效活性组分含量下降; 催化剂暴露在空气中会因氧化作用失效, 使其工业应用受到限制。文献[15,16] 针对上述弊端进行了改进: 首先将还原剂浸渍在载体上, 然后将活性组分还原。该方法不仅增加了催化剂的储存稳定性, 而且径向活性组分分布更加均匀, 克服了先浸活性组分再还原制得的催化剂活性组分径向分布差别较大的弊端。
4.1.3 固相析出法
固相析出法是近几年来发展起来的制备负载型催化剂的方法, 它可改善活性组分在载体上的分散状态, 提高催化剂的活性。
固相析出法制备催化剂的设想是[17]: 制备分子水平均匀分散的前体; 均匀分散在体相中的活性组分能够向表面迁移, 在催化剂表面形成高度均匀分散的活性中心。制备原理是用含活性金属离子的盐与制备载体的金属盐一同溶解, 用共沉淀法、溶胶- 凝胶法或其它方
法首先制备出含有活性金属组分的催化剂前体。前体
中要求各金属离子均匀分散, 最好是分子水平上的均
匀分散。由于加入的活性金属离子的半径与载体中金
属离子的半径有差别, 其部分取代载体中金属离子
的位置, 使载体中的对称或完整的结构遭到破
坏, 形成新的不对称( 包括结构和电荷的不对
称) 结构。活性金属离子的半径和价态与载体中金属
离子的半径和价态不同, 使活性组分在载体中难以
稳定存在。在适当的温度和气氛 ( 如还原性气氛) 中, 前体中的活性组分将扩散到载体表面。由于前体中各组分是均匀分散的, 所以迁移到表面的活性组分也是均匀分散的。而均匀分散的活性组分再聚集时需要克服迁移的能垒, 故活性组分不易再聚集, 提高了活性组分的稳定性。活性金属粒子与载体之间有强烈的相互作用, 形成高分散、高热稳定性的负载型催化剂。
4.2 增加比表面
液体急冷法获得的非晶态合金材料, 其比表面一般小于 1 m2/g, 不能满足实用催化剂对比表面的要求。宗保宁等[9]在用急冷法制备 Ni2P 非晶态合金时, 引入 Al 形成 N i2P2Al 合金, 然后将合金中的 Al 用 NaOH 溶液抽出, 得到的催化剂比表面高达 107 m2/ g。张国胜等[18]在用急冷法制备 Ni2Zr2Al 非晶态合金时, 用碱洗抽 Al 的方法进行活化, 也获得了较大比表面积的 Ni2Zr 非晶态合金(S>50 m2/g)。用化学还原法制备的非负载化的非晶态合金催化剂比表面一般在 4～20 m2/g。W.J.Wang 等[14]将 Ni2P 非晶态合金负载在 SiO2 上, 得到的 Ni2P/SiO2 非晶态催化剂表面积达 120 m2/g。
5 非晶态合金催化剂的研究开发前景
非晶态合金作为新型催化材料, 其表面存在着晶态合金中没有的催化活性中心。非晶态合金对一些不饱和化合物的催化加氢性能明显好于晶态催化剂, 在某些反应中甚至远远超过阮内镍(Raney Ni) 催化剂。目前如何进一步提高非晶催化剂的热稳定性和化学稳定性、比表面积, 防止晶化和活性组分流失是关系到非晶催化材料能否在工业催化过程中得到广泛应用的关键。另外, 深入研究还原沉积机理和过程、降低还原成本, 是实现工业催
化剂经济可行性的关键。
七：非晶态金属（Amorphous Metal）
一般的金属材料都以晶体形态存在。1960年，美国科
学家皮· 杜威等首先发现某些贵金属合金（如金-硅合金）
在超快速冷却（冷却速度达100万度每秒）情况下可凝固成
非晶态合金。
金属及合金极易结晶，传统的金属材料都以晶态形式出
现。但如将某些金属熔体，以极快的速率急剧冷却，例如每秒钟冷却温度大于100万度，则可得到一种崭新的材料。由于冷却极快，高温下液态时原子的无序状态，被迅速“冻结”而形成无定形的固体，这称为非晶态金属；因其内部结构与玻璃相似，故又称金属玻璃。从结构上讲非晶态金属与普通玻璃相近见右图
能形成非晶态的合金有两大类；一类是金属之间的合金，典型的有Cu60Zr40、La76Au24、U70Cr30等；另一类是金属与某些非金属（最有效的是B、P、Si）组成的合金，例如Fe80B20、Fe40Ni40P14O6和Fe5Co70Si15B10等。后一类合金最容易成为非晶态。
除熔体急冷法外，目前制备非晶态合金的实验技术和工业方法有气相沉积法、激光表层
熔化法、离子注入法等，较快速、经济是化学沉积法和
电沉积法。化学沉积法是利用还原剂使溶液中金属离子
有选择地在活化表面上还原析出。用这种方法得到的第
一个非晶态合金，是Ni-P合金，这一过程称化学镀镍，
作为金属的耐磨耐蚀镀层，现已被广泛应用。
非晶态金属的突出特点是强度和韧性兼具，即强度
高而韧性好，一般的金属这两者是相互矛盾的，即强度高而韧性低，或与此相反。其耐磨性也明显地高于钢铁材料。
它第二个特点是其优异的耐蚀性，远优于典型的不锈钢，这可能是因为其表面易形成薄而致密的钝化膜；同时其结构均匀，没有金属晶体中经常存在的晶粒、晶界和缺陷和不易产生引起电化学腐蚀的阴、阳两极。
第三个特点是非晶态金属优良的磁学性能；由于其电阻率比一般金属晶体高，可以大大减少涡流损失，低损耗、高磁导，成为引人注目的新型材料。非晶态的铁芯和硅钢芯的空载损耗可降低60-80％，被誉为节能的“绿色材料”。
此外，非晶态金属有明显的催化性能；它还可作为储氢材料。
但是非晶态合金也有其致命弱点，即其在500度以上时就会发生结晶化过程，因而使材料的使用温度受到限制。制造成本较高也是限制非晶态金属广泛应用的一个重要问题。
八：非晶态线型高聚物的物理形态（Amorphous polymer）
如前所述，柔性高分子链有两种运动单元：一
种是高分子链的整体运动，这种运动需要较大的能
量；另一种是分子链中若干链节组成具有独立转动
的单元——链段运动，这种因内旋转引起的运动较
易进行。上述运动的多重性，决定了非晶态线型高
聚物的物理-机械性能。在恒定的载荷下，作形变与
温度图（图7-14），得到三种物理形态。
①玻璃态在足够低的温度下，高聚物所有分子链间的运动和链段的运动和链段的运动
都被“冻结”。这时，整个高聚物表现为非晶态的固体，像玻璃那样，故这种状态称为玻璃
．．
态．。这一足够低的温度，称玻璃化温度。处于玻璃态时，高分子链是紊乱无序的，只能在固定的平衡位置上振动，链段只能作瞬间的微小伸缩和键角的微小变动。如施加外力，其形变很小（<1%）；外力除去，立即恢复原状。玻璃态的高聚物，具有较好的机构性能，甚
不同。作为结构材料的至可切削加工。不同的高聚物，出现玻璃化温度
高聚物，须使之处于玻璃态才能有一定的强度。
如温度降至以下的某一温度时，连分子振动都被冻结，此时加以外力则出现不能拉
伸的脆性现象。这一温度，叫脆化点，是高聚物机械性能的终止点。在此温度以下，高分子链的柔顺性消失，高聚物处于脆态。
②高弹态随着温度上升，分子动能增加；当达到允许小的链段作内旋转，而分子链间还不能移动的温度时，施加外力，链段很快伸展开来，产生很大的形变（100%~1000%）；外
力除去后又会缓慢地复原。这种状态，就称为高弹态
．．．。
③粘流态温度如果继续上升至一定值时，分子动能增加到使链段与整个高分子链都可以运动和滑动。这时加外力，产生链段伸展和高分子链滑移双重运动，会引起很大的形变；外力除去后，链段伸展引起的形变可恢复原状，而由分子链滑移产生的形变则无法恢复。此
时高聚物成为极稠粘的液体，故称粘流态
．．．。出现粘流态的温度，称做粘流化温度。如果
冷却到玻璃化温度以下，高聚物又会固化成型。这就是线型高聚物具有热塑性的原因。
线型高聚物的上述物理形态的相互转变关系，如下式所示：
当作用的外力一定时，上述三种状态在不同温度范围内出现。室温下处于玻璃态的是塑料；处于高弹态的高聚物，称为橡胶；处于粘流态的，则称为流动性树脂。用作涂料或粘结剂的多属于这一类。
体型高聚物的温度与形变关系和线型高聚物有很大的区别，主要取决于其交联程度。交
联度较小时，与线型高聚物的曲线状相似，随着交联度增加，粘流化温度随之增高。当
交联度大到一定程度时，则只有玻璃化温度而无粘流态出现。随交联度进一步增大成体
型聚合物时，在其分解温度以下，始终处于玻璃态。
九:非晶态材料的应用
20世纪30年代，克拉默尔用气相沉积法获得了第一
个非晶态合金。50年代中期，科洛密兹等人，首先发
现了非晶态半导体具有特殊的电子特性。1958年，安
德森提出：“组成材料的几何图形（晶格）混乱无规
则地堆积到一定程度，固体中的电子扩散运动几乎停
止，导致非晶态材料具有特殊的电、磁、光、热的特
性。”这就引起了科学家们的极大兴趣。但是，当时
如何制造能够应用的非晶态材料的方法尚未解决，金属、合金的生产仍沿用传统的炼金术。
1960年，美国加州理工学院杜威兹教授领导的研究小组发明了用急冷技术制作出进行工业生产的非晶合金的办法。采用这种方法，可以制备出各种宽度的非晶合金条带，条带的带宽已达150毫米以上。另外，这种方法还可制备非晶态的粉末，其粉末粒度直径可达1μm（微米，1‰毫米）左右。这种方法也可制备非晶合金丝。此方法在冶金工业生产工序上节省了多道工序，节省能源消耗，被称为冶金工艺的一次革命，也就是“炼金术”的革命。
非晶固体的研究结果已发现的非晶态材料包括：非晶态金属及其合金、非晶态半导体、非晶态超导体、非晶态电介质、非晶态离子导体、非晶态高分子及传统的氧化物玻璃等。可见非晶态材料是一个包罗万象，极为富有的材料家族，它已广泛应用于航天、航空、电机、电子
工业、化工以及高科技各领域并取得了显著效果，而且，还继续显示着它的不竭功能。
非晶态金属比一般金属具有极高的强度，如非晶态合金Fe80B20，其断裂强度达370kg/mm2，是一般优质结构钢的7倍，弯曲形变可达50％以上。可见，它在保持高强度的同时还具有较高的韧性。这种非晶态合金还具有优异的抗辐射特性，经中子、γ射线辐照而不损坏，在火箭、宇航、核反应堆、受控核反应等方面都具有特殊的应用。非晶态材料可以制备成复合材料和层状材料。在产品生产工序上，金属玻璃的制备可以连续生产，一次成型，生产程序简单、成本低廉。自1974年起，美国、日本、西德、法国已大量投资，提供了不少的市场产品。
非晶态合金在工业上首先使用于变压器，非晶合金片薄，一般为20～30μm（微米，1‰毫米）制成这种微型优质变压器适用于航天、航空、航海的供电网络上。由它制成的其他配电变压器、脉冲变压器都已投入使用。常用的变压器铁心均是用硅钢片制造，而且条经过冲压、剪切、绝缘等6～8道工序。采用非晶态合金片，减少了这一连串工序，而且所制成的变压器能量损耗低，只有硅钢片变压器的40％。同时，这种非晶态合金片的强度比硅钢片的高，耐腐蚀性好，还具有极优的电学性能。不久，用非晶态合金片做成的电动机诞生了。1980年，美国GE公司用非晶态合金片做成了电动机，其体积小，能量损耗低，其耗能只有用硅钢片制成的电动机的1/3。目前，全世界已有6～7万台非晶态合金制成的配电变压器投入运行。如果在我国，将硅钢片制造的配电变压器全部换成非晶态合金片的变压器，那么每年可节电100亿度，约合价值人民币10亿元以上。世界上属于非晶合金的生产类型很多，美国有58个，日本73个，我国28个，并且已有年产百万吨铁心的非晶合金厂。非晶合金种类极多，有以铁为主的叫铁基非晶态合金，还有钴基、铁—镍基、铁—钴基、铜基、镍基等。非晶合金还包括永久磁性或在电场下具有磁性的磁性材料，前者称硬磁材料，后者称软磁材料。
非晶态磁头，是非晶态合金应用的另一个领域。一种钴——铁——镍——铌——硅——硼体系的非晶态合金耐磨性高、噪声小、硬度高（比常用磁头的硬度高2～3倍），是很好的磁记录材料。
早在1988年，我国已生产80吨非晶态软磁合金，用于电子工业的各种电器。非晶态钯——硅合金，可作成电磁、超声信号延迟线，作为信号延迟一段时间的器件，并用于军工、雷达电子计算机、彩色电视、通迅系统或测量仪器。电磁延迟线可由几毫微秒延长达几十微秒，超声延迟线则由几微秒延迟到几千微秒，均可直接使用，免除了一大套延迟讯号的线路和仪器设备。用非晶态合金制作成性能稳定、精确可靠的应变仪和各种传感器都已投入使用，已形成替代原有设备、器件之趋势。
非晶态还有一些独特功能，如低热膨胀系数、在磁场作用下变形接近于零等，根据这些特性，人们已经制造出各种要求不随温度、磁场而变化的精密仪器，如标准量具、精密天平、高精度钟表、104～105立方米的液化天然气的大型运输罐等。常用的磁录像机、电视和电子显微
镜也都需要大量的非晶态合金，如铁——硼系，铁——磷系（铁、镍、钴）——锆系等非晶态合金。
有的非晶态合金具有恒弹性特性，在受到不同压力作用下，其产生的形变大小，不随温度变化而变化，是制作精密计量仪器的重要材料。
非晶态合金具有超高强度、高硬度、耐腐蚀的性质，是一种非常理想的刀具和轴承材料。非晶硅太阳能电池，在国际能源危机的情况下，闪耀着夺目的光辉。由于太阳能是取之不尽、用之不竭和没有污染的能源，所以非晶硅的研究热潮席卷全球。美国在1986年以前十年中已在这方面投入15亿美元。著名的物理学家英特在第八届国际非晶态会议的闭幕式上说：“我不能预见未来，不能说明究竟在什么时候，太阳能电池将要取代石油！”
各种富有特性的非晶态材料已占领了科学、技术、产业的各个领域，它们已成为重要的新型固体材料的大家族。虽然，非晶态科学从理论到实践，还有许多问题尚未清楚，但是，有关非晶态材料的许多特性已被人们慢慢认识并付诸应用，在非晶态材料这个广阔的领域内，人们将会开拓出许多新课题、新性能、新材料和新前景。当代冶金工业的“炼金术”的革命，在21世纪将继续产生重大的影响。
参考文献：
D. Turnbull and B. G. Bagleg,Treatise on Solid State Chemistry, Vo1.5, Plenum Press, New York, 1976.
H. S. Chen,Reports on Progress in Physics,Vol.43,pp.353～432,1980.
Division of Materials Sciences, U. S. Dept. of Energy,Panel Report on Amorphous Materials,1980.
W. Klement, R. H. Willens and P.Duwez Nature.,Vo1.187,p. 869,1960.
土木工程专业毕业论文范文 土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养、维修等技术活动，也指工程建设的对象。即建造在地上或地下、陆上或水中，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施， 例如房屋、道路、铁路、管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水排水以及防护工程等。 土木工程专业毕业论文一： 摘要：建筑土木工程项目不仅要保证工程质量，合理安排工程进度，工程项目成本也同样是建筑工程管理中一项重要课题，成本控制与土木工程效益有直接的联系，合理的成本控制则能够在很大程度上节约工程开支，创造更大的工程价值。 关键词：建筑土木工程;成本控制 一、引言 项目成本控制是指在工程项目实施过程中，在保证项目有效和按时实施的前提下，运用有效的管理，技术和经济措施对项目过程中发生的费用进行计算和监督的过程。一项工程的开展，尤其是土木工程项目，其所创造的价值更多为无形价值。建筑设施等需要保证质量，但是成本支出也不能毫无限制。通过成本的控制来降低费用支出，从而实现利润的最大化，不仅为整个工程的实施提供了良好的保证，同时保证了公司的持续发展。因此，成本控制对于土木工程建筑而言，更加具有实际管控意义。 二、当前建筑项目成本控制存在的问题 2.1、建筑项目成本意识缺乏 在当前施工过程中，许多施工项目开工前缺少编制项目成本计划，再生产过程中也缺乏相应的组织设计。项目经理关心利润却对成本开支状况较少过问，缺乏成本意识，不利于建筑成本的控制;其次，施工人员缺乏成本意识。节约在施工过程中非常重要，但是有 些施工人员缺乏成本意识，在施工过程中不注意节约，造成了很多原材料的浪费，无形中增加了成本。 2.2、建筑项目成本控制方法不完善 在当前建筑工程过程中，很多施工单位还是沿用以往传统的项目成本控制，工程质量、进度以及成本都采用不同的管理方法，把建筑工程项目进展过程中成本的预算值与实际值进行相应的比较。这种办法在重点项目进程应用时，很显然是正确的。但是，工程项目控
工程材料结课论文 ——新型材料-泡沫混凝土 一、认识泡沫混凝土 泡沫混凝土又称为发泡水泥、泡沫砼等； 泡沫混凝土是一种内部含有大量细小、封闭、均匀气孔的泡沫状混凝土材料；材料内部气孔内有大量的空气存在，空气与其它材料相比热惰性能最佳，大大降低了泡沫混凝土材料的导热性能； 材料内部气孔呈封闭状态，互不连通，不能形成空气的对流循环，同时砼内部被气孔所隔离，各球形气孔被固化的水泥浆膜包围，气孔对热能穿透能力形成很大阻力，且具有环保节能、轻质高强、保温隔热、隔音、抗水、减震等特性； 一般情况下，发泡混凝土主要用于减轻建筑物自身重量或用来隔音、隔热。二、泡沫混凝土的开发背景 泡沫混凝土的开发和应用始于国外； 上世纪3 0年代，由瑞典人开发研制，在挪威大举成功，在欧、美地区迅速取得广泛的应用； 1973年韩国能源大波动以后，为了节约能源韩国实行建筑节能义务化。根据韩国现有建筑节能设计标准，建筑物楼地面，层与层之间强制使用隔音、隔热材料。为了减少楼板之间的噪音与热传递，使用隔音、隔热材料被义务化； 在日、韩的带动下，泡沫混凝土在东南亚国家快速发展。 从建国初期泡沫混凝土由前苏联传入我国，但未能大范围使用； 改革开放后，国内建筑业迅速发展，建筑所消耗的能源也在日渐增加； 进入21世纪，随着国家对建筑节能的重视，相关的建筑节 能政策不断出台，泡沫混凝土技术在新的机遇下得到了迅速的发展。 三、泡沫混凝土的开发目的 泡沫混凝土的导热系数低且隔热性能突出，因此能提高热效率从而达到节约能源的效果； 对于高层建筑物来说，可以减轻混凝土对整个建筑物的负荷； 住宅楼的地板层可铺设地板采暖管材用以直接供热，降低上下楼层之间热量的传导及隔绝声音的传播； 泡沫混凝土砌块可使用粉煤灰、矿渣粉等工业废弃物做为主要原料，环保利废。 四、泡沫混凝土的性能特点 1、质量轻：泡沫混凝土的密度在200-1200kg/m3之间，是混凝土的1/2～1/15，能有效减少建筑物的负重；目前市场大多采用密度在300～700kg/m3之间的泡沫混凝土； 2、隔音性能好：泡沫混凝土的隔音性能是普通水泥的5-8倍，充分解决了居住空间的隔音问题； 3、耐高温性能好：泡沫混凝土适用的温度可以达到400℃以上，应用于地面辐射供暖受热不变形，无热分解； 4、具有较好的抗压强度和抗老化性：传统有机隔热材料的耐压强度和抗老化性能较差，泡沫混凝土能彻底解决这一问题，可提高保温层的稳固性能和寿命，是传统保温材料的替代产品； 5、环保性能好：泡沫混凝土主要原材料为普通硅酸盐水泥与发泡剂，发泡剂成
《土木工程材料》 一：名词解释（每小题3分，共15分） 1、亲水材料 2、混凝土拌合物的和易性 3、混凝土拌合物的流动性 4．合理砂率 二、填空题（每空1.5分，共25分） 1、水泥的水化反应和凝结硬化必须在（）的条件下进行。 2、新拌砂浆的和易性包括（）和（）两方面。 3、Q235-A.Z牌号的钢中，符号Q表示（）。 4、合理砂率实际上保持混凝土拌合物具有良好（）和（）的最小砂率。 5、钢材的热处理方法有（）、（）、（）、（）。 6、材料的耐水性用（）来表示。 7、硅酸盐水泥适用于（）的混凝土工程。 8、配制混凝土时，若水灰比（）过大，则（）。 9、砂浆的保水性用（）表示。 10、普通碳素钢按屈服点、质量等级及脱氧方法分为若干牌号，随牌号提高，钢材 （）。 11、（）含量过高使钢材产生热脆性。 12、材料的体积吸水率（）与质量吸水率（）存在如下关系：（） 13、在100g含水率为3的湿砂中，水的质量为（）。 14、普通混凝土破坏一般是（）先破坏。 15、砂浆的强度主要取决于（）。 16、有抗冻要求的混凝土工程，宜选用（）水泥。 17、矿渣硅酸盐水泥与火山灰质硅酸盐水泥比较，二者（）不同。 三，判断题（每小题1分，共15分） 1..常用的炼钢方法有转炉炼钢法，平炉炼钢法，电炉炼钢法三种。（） 2.抗压性能是建筑钢材的重要性能。（） 3.洛氏硬度一般用于较软材料。（） 4、道路水泥、砌筑水泥、耐酸水泥、耐碱水泥都属于专用水泥。（） 5、混凝土抗压强度试件以边长150㎜的正立方体为标准试件，其集料最大粒径为40㎜。（） 6、混凝土外加剂是在砼拌制过程中掺入用以改善砼性质的物质，除特殊情况外，掺量 不大于水泥质量的5%（） 7、在硅酸盐水泥熟料中含有少量游离氧化镁，它水化速度慢并产生体积膨胀，是引起 水泥安定性不良的重要原因（） 8、凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中任一项不符合标准规定时，称为废品水泥（） 9、砼配合比设计的三参数是指:水灰比,砂率,水泥用量。（） 10、按现行标准，硅酸盐水泥的初凝时间不得超过45 min。（） 四、问答题（每小题5分，共20分） 1、提高混凝土耐久性的主要措施有哪些？ 2.在土木工程中普通混凝土有哪些主要优点？
现代混凝土新品种，制造技术及其工程上的 应用研究综述 中文摘要： 作为现代混凝土新品种——高强、高性能轻集料混凝土其所具有的特性： 轻质、高强特征明显；高耐久性；多功能的特点鲜明；经济性显着。 对于高强、高性能轻集料混凝土在制造技术上，主要分为两方面的技术要求。一方面在进行轻集料混凝土的配合比设计时，需要同时考虑九个设计参数，分别为：试配强度、水泥品种及强度等级、水泥用量、用水量、砂率、轻集料的密度等级、粗细集料总体积、矿物掺合料、外加剂。另一方面就是在实际的配比方法上，有着较多的工艺需要考虑。例如，对于轻集料混凝土的制备可以细分为：轻集料预处理工艺和搅拌工艺；对于轻集料混凝土的施工可以细分为：拌和物的运输、泵送工艺、浇筑和振捣工艺、养护工艺；对于轻集料混凝土生产与施工的质量控制，又可以用不同的方法，分别对轻集料的质量控制和对轻集料混凝土的质量控制。 目前轻集料混凝土在工程上的应用，已经突显其优势。对于高层、桥梁、预制保温部件，都有着较好的效果。 关键词： 高强、高性能轻集料混凝土的特性制造技术工程应用 混凝土是由胶结材料（无机的、有机的或是无机有机复合的），颗粒状集料以及必要时加入的化学外加剂和矿物掺合料合理组成的混合料，经水化硬化后形成具有堆聚结构的复合材料。目前应用最广的是以水泥为胶结材料制成的混凝土。由于混凝土具有组成材料多样及其性能不同的特点，所以其分类及命名并没有明确的规定。 根据表观密度不同，可将混凝土分为重混凝土、普通混凝土，和轻混凝土。 重混凝土干表观密度大于2800 kg/m3，主要用于具有防辐射要求的原子能工程及具有抗冲磨要求的水工工程等。 普通混凝土干表观密度在2000～2800 kg/m3，主要用于各种承重结构，例如房屋、桥梁、道路工程中的路面等。 轻混凝土的干表观密度小于2000 kg/m3，可分为轻集料混凝土、多孔混凝土、加气混凝土、泡沫混凝土和大孔混凝土（无细骨料），可用做承重隔热构件或保温隔热材料。[1] 高强和高性能化是混凝土材料发展的主要方向。据预测，在今后的100年甚至更长的时间，混凝土仍然是我们这个世界最主要的工程材料，而高强和高性能混凝土将占主要地位。自19世纪初期人造轻集料开始工业化生产以来，轻集料混凝土一直在向高强化、高性能化的方向发展，高强与高性能混凝土技术的快速进步又极大的推动了高强与高性能轻集料混凝土的发展。 在此前提下，笔者就主要介绍现代轻混凝土中的高强与高性能轻集料混凝土。 高强轻集料混凝土的概念具有时代特征，随着时代前进，高强混凝土强度的底限在不断提高。混凝土的强度主要与水泥石的强度、集料强度、集料与水泥石之间界面的黏结强度有关。据报道，日本采用800级、最大粒径为15mm的高性能轻集料配制出干密度1880 kg/m3、28d抗压强度达到95Mpa的高强轻集料混凝土，采用堆积密度为900 kg/m3的高性能轻集料，甚至可以配制出表观密度为2070 kg/m3、抗压强度达140Mpa的超高强轻集料混凝土。 对于高性能混凝土，吴中伟院士提出以下定义：高性能混凝土是一种新型高技术混凝土，
智能混凝土的研究及进展综述 摘要：智能混凝土是随着人类科技发展而形成的一种智能化产物，是智能材料在工程领域应用的具体体现。本文阐述了智能混凝土的发展历史及研究现状，并展望了智能混凝土的发展方向。 关键词:智能混凝土；研究现状；展望 Abstract：Intelligent concrete is a intelligent product which formed with the development of the human’s technology, and it is the concrete reflection with the use of intelligent materials in the engineering. This paper elaborates the development history and the research status of the intelligent concrete, and prospects of development of intelligent concrete. Key words: Intelligent concrete；Research status; Prospect 1、前言 混凝土作为最主要的建筑材料已有近200年的历史，由于其具有抗压强度高、弹性模量大、耐久性和耐高温性能好、易改性、可塑性好、可以任意规模浇注等特点，得到了越来越广泛的应用。但随着现代航空、航天、电子、机械等高科技领域的飞速发展,人们对材料提出了越来越高的要求，传统的结构材料—混凝土，已经不能满足这些技术的要求，混凝土的发展由传统的单一的仅具有承载能力的结构材料，向多功能化、智能化的结构材料方向发展。而智能混凝土作为一种新型的智能材料，是混凝土发展方向中最突出的一个发展领域。 2、智能混凝土的发展及研究现状 所谓智能混凝土是指在混凝土原有的组分基础上复合智能型组分，使混凝土材料具有自感知和记忆、自适应、自修复等特性的多工程材料[1-2]。智能混凝土是智能材料的一个分支，是智能材料在土木工程中应用的具体体现。20世纪60年代，当时苏联学者首先采用碳黑导电组分尝试制备了水泥基复合导电材料，但当时并没有引起重视。直到20世纪80年代末，日本土木工程界的研究人员设想并着手研究高智能结构的所谓“对环境变化具有感知和控制功能”的智能材料及1993年美国科学基金会资助了土木工程智能材料与智能结构的研究。在上述两项重大研究计划的推动下，90年代初期，Dry和Chung[3]分别提出了自修复混凝
工程甲控材料的管理要本着择优、公平、充分竞价、有利工程原则开展。 1）主要材料选择范围面向全国，对各家企业的基本情况逐项了解，综合考虑企业实力、供应业绩、生产规模、市场信誉等多项指标，最后择优选择几家企业竞价。 2）对所有供应厂家公平对待。要对产品的指标负责，在原材料检测时委托3家检测机构平行检测，检测机构对盲样进行检测，坚决淘汰供应不合格产品的企业。 3）所有采购产品必须经过充分竞价。在质量检测合格的基础上，对有意参加项目供应的企业，组织充分竞价，同质竞价。 4）产品的质量应包括服务，对竞价结果划定一定范围供施工企业选择，从使用角度保证工程的开展。要维护竞价的严肃性，对不选择最低报价的施工企业要说明原因，通过使用方的优选过程，保证了主要材料供应，同时对恶性竞价，激情竞价进行规避。 2甲控过程中各方的关系 工程建设过程是材料的消耗过程，从工程设计开始，经历了设计选定、厂家选择、产品竞价、合同谈判、产品供应、进场验收、施工使用、半成品、成品各个环节。这个过程需要设计、业主、监理、施工、供应企业、检测机构等各方面的层层控制，层层把关。 1）业主单位要把控全局，对生产厂家的选择要全面，调查要完整，检测方案要科学，邀请诚恳，竞价要充分，选择结果要备案，制定完备监督与奖惩机制，实现过程监控的全方位。 2）设计要把握好技术关，甲控材料的前提是了解设计的使用材料的规格、数量、和各种指标，明确设计对材料性能的要求，采购过程中才能有的放矢；监理单位要严控过程质量，按合同要求组织材料进场，跟踪检测和平行检测应规范有序。 3）检测机构必须具备较强的实力，严格把好材料控制关，熟悉各种材料的检测标准和方法，对产品第一次抽检测要选择多家单位平行检测，施工过程中材料检测要高频率、多试验室检测，确保材料质量。 4）施工单位是材料的具体使用单位，也是合同的签约单位。在材料供应厂家的选择过程中应综合考虑各种因素的影响；在供应过程中要加强质量管理，对发现的问题及时处理；对监理和业主的材料管理制度认真执行，不打折扣。
●工程材料的定义，按化学组成分为哪几类？ ●什么是汽车运行材料，主要包括哪几种? 车辆运行过程中，使用周期较短，消耗费用较大，对车辆使用性能有较大影响的一些非金属材料。 车用燃料（汽油、柴油、替代燃料） 车用润滑油料（发动机润滑油、车辆齿轮油、车用润滑脂） 车用工作液（液力传动油、汽车制动液、液压系统用油、发动机冷却液、空调制冷剂、风窗玻璃清洗液）汽车轮胎 ●汽油（主要性能指标、规格牌号，选用原则） 汽油是由碳原子数5-11的烃类混合物按使用需要加入各种添加剂而成。 蒸发性。抗爆性。安定性。防腐性。清洁性。 规格牌号以汽油的抗爆性（辛烷值）表示的。牌号越大，辛烷值越高，抗爆性越好。抗爆性100：异辛烷（C8H18）抗爆性0：正庚烷（C7H16）比例混合0-100. RON研究法辛烷值，有：90、93、95、97等几个牌号。 选用原则：应根据汽车使用说明书推荐的牌号，结合汽车的使用条件，以发动机不发生爆燃为前提。发动机的压缩比是选择汽油牌号的主要依据。压缩比越大，汽油的牌号越高。在不发生爆燃的情况下，应尽量选择底牌号汽油。若辛烷值过低，就会使发动机产生爆燃；如果辛烷值过高，不仅经济浪费，还会因高辛烷值汽油着火慢，燃烧时间长而使热功转换不充分，同时还会因排放废气温度过高而烧坏排气门或排气门座。 1)根据发动机压缩比进行抗爆性的选择，压缩比越大，汽油的牌号越高 2)装有催化转换器和氧传感器的汽车选择含铅量低的汽油 3)区分季节选择汽油的蒸发性，冬季应选择蒸气压较大的汽油，夏季应选择蒸气压较小的汽油 ●柴油（主要性能指标、规格牌号，选用原则） 汽车所用轻柴油是指原油蒸馏时继汽油、煤油后蒸出的沸点为200-350*C的碳氢化合物。 主要指标：低温流动性、黏度、燃烧性能、蒸发性、防腐性和清洁性。 1、良好的燃烧性(十六烷值) 2、良好的低温流动性 3、良好的雾化和蒸发性 4、良好的安定性 5、对机件等无腐蚀性 6、柴油本身的清洁性 柴油分为轻柴油和重柴油。轻柴油，高速柴油机，重柴油，中低速柴油机。 轻柴油按质量分为优级品、一级品和合格品。主要按凝固点划分柴油牌号，北方偏低，南方偏高。每个等级的柴油按凝点分为10、5、0、-10、-20、-35、-50号7种。10号：凝点不高于10*C。 选用原则：主要依据使用地区月风险率为10%的最低气温，月中最低气温低于该值的概率为0.1. 柴油凝点应比该最低气温低4-6*C。不同牌号柴油可搀兑使用，以改变其凝点。 ●其他替代燃料有发展前景的替代燃料： 醇类（甲醇、乙醇）天然气电能液化石油气、氢气 ●柴油机与汽油机的区别 柴油机与汽油机比，具有耗油量低，能量利用率高，废气排量小，工作可靠性好，功率使用范围宽等优点。 汽油机和柴油机是目前广泛应用在工农业生产和交通运输部门的热机。它们的区别主要在于压缩比、点火方式、所用燃料及用途。 1.压缩比是指活塞在气缸中运动时，气缸中出现气体的最大体积和最小体积之比。活塞在最低点时气缸中气体体 积最大，活塞在最高点时气缸中气体体积最小，前者叫气缸总容积，后者叫气缸燃烧室容积。压缩比规定为 压缩比＝汽缸总容积／燃烧室容积 压缩比是内燃机的重要指标，压缩比越大，其压强越大，温度越高。汽油机的压缩比为4～6。柴油机的压缩比为15～18。从理论上讲，压缩比越大，效率越高。但因为气缸受材料强度的限制，而且气缸内工质的温度不能超过燃料的燃点，所以压缩比不能太大。 2.它们的点火方式不同，汽油机是把吸入气缸的汽油蒸汽与空气混合、加压，然后用火花塞点火。柴油机是由喷油
机械工程材料期末考试 一．填空题（共30分，每空1分） 1．液态金属结晶的基本过程是形核与晶核长大。 2．铁素体（F）是碳溶于α-Fe 所形成的间隙固溶体，其晶格类型是：体心立方。 3. 检测淬火钢件的硬度一般用洛氏（HRC）硬度；而检测退火和正火钢件的硬度常用布氏（HRB）硬度。4．GCr15钢是滚动轴承钢，其Cr的质量分数是1.5% 。5．16Mn钢是合金结构钢，其碳的质量分数是0.16% 。6．QT600-03中的“03”的含义是：最低伸长率为3% 。7. 钢与铸铁含碳量的分界点是：2.11% 。 8．贝氏体的显微组织形态主要有B上和B下两种，其中B下的综合性能好。9．钢的淬火加热温度越高，淬火后马氏体中含碳量越高，马氏体晶粒越粗大，残余奥氏体的量越越多。 10．钢加热时A的形成是由A晶核的形成、A晶核向F和Fe3C 两侧长大、残余Fe3C的溶解、A的均匀化等四个基本过程所组成的。11．一般表面淬火应选中碳成分钢，调质件应选用中碳成分钢。13．碳钢常用的淬火介质是水，而合金钢是油。 14．T10钢（Ac1≈727℃，Accm≈800℃）退火试样经700 ℃、780 ℃、860 ℃加热保温，并在水中冷却得到的组织分别是：P+Fe3C ，Fe3C+M+Ar ，M+Ar 。 15．渗碳钢在渗碳后缓慢冷却，由表面向心部的组织分布依次为：P+Fe3CⅡ （网状），P ，P+F 。得分 二．判断题（共10分，每小题1分）（正确√ 错误×，答案填入表格）1．在其他条件相同时，砂型铸造比金属型铸造的铸件晶粒更细。× 2．固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。√ 3．珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。√ 4．碳的质量分数对碳钢力学性能的影响
生命的启示 ——仿生材料的应用及发展 学号：1505024303 姓名：宫美梅 2016.6.5
生命的启示 ——仿生材料的应用及发展 革命导师马克思曾经说过：“自然界为劳动提供材料，劳动把材料变成财富。”材料是人类赖以生活和生产的物质基础，是人们用以作为物品的物质。生产技术的进步是和新材料的应用密切相关的，因为材料的好坏，直接影响着生产工具的优劣和产品的价值，所以人类总是不断地去寻找、发现新材料，以促进生产，改善物质和文化生活。而新材料的应用，不仅可以大大促进科学技术和生产的发展，也使人类的活动方式发生日新月异的变化。 自然界的创造力总是令人惊奇，天然生物材料经历几十亿年进化，大都具有最合理、最优化的宏观、细观、微观复合完美的结构，并具有自适应性和自愈合能力，如竹、木、骨骼和贝壳等。其组成简单，通过复杂结构的精细组合，从而具有许多独有的特点和最佳的综合性能。人类从自然界的生物身上得到启迪，从而设计出了更完美的材料和物件。 例1.人造纤维 最早开始研究并取得成功的仿生材料之一就是模仿天然纤维和人的皮肤的接触感而制造的人造纤维。对蚕或者蜘蛛吐出的丝,人类自古就有很大的兴趣,这些丝纯粹是由蛋白质构成,特别是蚕丝,具有温暖的触感和美丽的光泽。二十世纪以来,人们模仿蚕吐丝的过程研制了各种化学纤维的纺丝方法,此后又模仿生物纤维的吸湿性、透气性等服用性能研制了许多新型纤维,例如,牛奶蛋白质与丙烯晴共聚纤维(东洋纺) ,商品名为稀苤的高吸湿性纤维(旭化成) 等等。这些产品的出现显示了人类仿造生物纤维表面细微形态与内部构造取得了成功。另外人们还对蚕的产丝体进行了卓有成效的研究(日本农业生物资源研究所) ,并且对蜘蛛丝也进行了研究(日本岛根大学) ,研究者们期待着有朝一日能够制造出与蚕丝完全一样的人造丝。 例2.人鱼传说 在陆地上生活的动物有肺,能够分离空气中的氧气,水里的鱼有鳃,能够分离溶解在水中的氧气,供给身体使用。人们仿造这种特性,制作了薄膜材料,用于制造高浓度氧气、分离超纯水等,以达到节省能源以及高分离率的目的。目前人们正在研制具有动物肺和鱼鳃那样功能的材料,如果研制成功的话,人类在水底世界的活动将发生一场新的革命。
机械工程材料论文题目：先进铝合金在航空航天中应用 学生姓名：靖子果 学号：140103231 专业班级：机电一体化二班 指导老师：李蒙 2015年12月26日
目录 题目：先进铝合金在航空航天中应用 (1) 1.1铝合金的定义 (3) 1.2铝合金的命名 (3) 1.3铝的性质 (3) 2.1飞机结构选材对铝合金的技术要求 (4) 2.2航空用2000系与7000系铝台金的应用与发展 (5) 3.1结语 (9) 参考文献 (10)
1.1铝合金的定义 铝合金是纯铝参加一些合金元素制成的，如铝—锰合金、铝—铜合金、铝—铜—镁系硬铝合金、铝—锌—镁—铜系超硬铝合金。 1.2铝合金的命名 1970年12月制定的变形铝及铝合金国际牌号命名体系推荐方法命名的牌号如下；航空、航天和军事工业主要使用的铝材代表牌号是7075、7050，2024、2124。 7×××系列硬度最高，锌Zn在这个系列是主要的合金元素。以7075-T651铝合金位代表制品，其机械性能超过低碳钢。 2×××系列综合性能最好，铜Cu在这个系列是主要的合金元素，在热处理后其机械性能会相等或超过低碳钢。 以上这两个系列的生产水平是代表一个国家的军事实际力量。 1×××系列为纯铝。 3×××系列，锰Mn在这个系列是主要的合金元素。 4×××系列，硅Si在这个系列是主要的合金元素。 5×××系列，镁Mg在这个系列是主要的合金元素。 6×××系列，硅Si和镁Mg在这个系列是主要的合金元素。 1.3铝的性质 物质的用途决定于物质的性质。由于铝有多种优良性能，因而铝有着极为广泛的用途。(1)铝的密度很小，仅为2.7 g/cm3，虽然它比较软，但可制成各种铝合金，如硬铝、超硬铝；防锈铝、铸铝等。这些铝合金广泛应用于飞机、汽车、火车、船舶等制造工业。此外，宇宙火箭、航天飞机、人造卫星也使用大量的铝及其合金。例如，一架超音速飞机约由70%的铝及其合金构成。船舶建造中也大量使用铝，一艘大型客船的用铝量常达几千吨。 (2)铝的导电性仅次于银、铜，虽然它的导电率只有铜的2/3，但密度只有铜的1/3，所以输送同量的电，铝线的质量只有铜线的一半。铝表面的氧化膜不仅有耐腐蚀的能力，而且有一定的绝缘性，所以铝在电器制造工业、电线电缆工业和无线电工业中有广泛的用途。(3)铝是热的良导体，它的导热能力比铁大3倍，工业上可用铝制造各种热交换器、散热材料和炊具等。
汽车工程材料总复习基本知识 ?五大通用塑料和五大工程塑料指？ 通用塑料:PE、PP、PVC、PS及ABS 工程塑料: PA、PC、POM、PPO、PBT ?四大合成纤维:涤纶、腈纶、丙纶、锦纶 ?常见聚合物的中文简介、英文缩写及结构式
?聚合物按用途，分五大类 塑料、橡胶、纤维、涂料、胶粘剂 ?常见塑料和橡胶的英文简写、中文简称及结构式 见上表 ?高分子分子量多分散性的表示 以分子量分布指数表示，即重均分子量与数均分子量的比值，Mw /Mn
?结晶对透明性和力学性能的影响 结晶度对聚合物性能的影响 结晶度提高，拉伸强度增加，而伸长率及冲击强度趋于降低；相对密度、熔点、硬度等物理性能也有提高。一般地说弹性模量也随结晶度的提高而增加。但冲击强度则不仅与结晶度有关，还与球晶的尺寸大小有关，球晶尺寸小，材料的冲击强度要高一些。 结晶对透明性的影响 物质折光率与密度有关，因此高聚物中晶区和非晶区折光率不同。光线通过结晶聚合物时，在晶区界面上必然发生折射和反射，故通常呈乳白色，不透明，如PE、PA 等。结晶度减小，透明度增加，完全非晶的高聚物，通常是透明的，如PMMA、PS。 通用塑料 ?通用塑料和工程塑料的概念 通用塑料：产量大、用途广、价格低，但性能一般，主要用于非结构材料 工程塑料：能承受一定外力作用，具有良好的机械性能和耐高、低温性能，可以用作工程结构的塑料，如PC、PA、POM、PPO、PBT ?LDPE、LLDPE和HDPE在制备方法、结构及性能上的差异？ 高密度聚乙烯（HDPE）：低温低压法 低密度聚乙烯（LDPE）：高温高压法 线性低密度聚乙烯(LLDPE):乙烯与α-烯烃共聚 LDPE：20~30个侧甲基/1000个主链C HDPE：5个侧甲基/1000个主链C LDPE含有更多的支链（乙基、丁基或更长的支链） ?聚丙烯的三种空间异构及其相应的性能 按结构分为等规、间规、无规三种 等规PP占到90%以上，熔点160-176℃ 无规PP呈粘稠状，不能用于塑料，只用于改性载体 间规PP属于高弹性塑料。 ?聚丙烯的缺陷、主要添加剂及改性方法。
第一章 一、填空题 1．工程材料按成分特点可分为金属材料、非金属材料、复合材料；金属材料又可分为有色金属和黑色金属两类；非金属材料主要有无机非金属、有机非金属；复合材料是指。 2．金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性等；强度的主要判据有屈服点和抗拉强度，强度和塑性可以用拉伸试验来测定；洛氏硬度测量方法简便、不破坏试样，并且能综合反映其它性能，在生产中最常用。 3．理解静拉伸试验过程和应力-应变曲线图。 二、判断题材料所受的应力小于屈服点σs时，是不可能发生断裂的。（×） 第二章 1 名词解释 晶体：指其原子（原子团或离子）按一定的几何形状作有规律的重复排列的物体 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度 变质处理：有意地向液态金属中加入某些变质剂以细化晶粒和改善组织达到提高材料性能的目的。 各向异性：在晶体中，由于各晶面和各晶向上的原子排列密度不同，因而导致在同一晶体的不同晶面和晶向上的各种性能的不同形核率：在单位时间内，单位体积中所产生的晶核 2 填空 三种常见的金属晶格体心立方，面心立方，密排六方。 晶体缺陷的形式包括点缺陷，线缺陷，面缺陷。 3 问答 1 简述形过冷度和难熔杂质对晶体的影响。 答：过冷度影响：金属结晶石，形核率和长大速度决定于过冷度。在一般的液态金属的过冷范围内，过冷度愈大，形核率愈高，则长大速度相对较小，金属凝固后得到的晶粒就愈细；当缓慢冷却时，过冷度小，晶粒就粗大。 难熔杂质的影响：金属结晶过程中非自发形核的作用王伟是主要的。所以某些高熔点的杂质，特别是当杂质的晶体结构与经书的晶体结构有某些相似时将强烈的促使非自发形核，大大提高形核率。 2 简述铸锭的组织结构特点。 答：铸锭是由柱状晶粒和等轴晶粒组成的，组织部均匀，不同形状的晶粒对性能由不同的影响。 3．凝固过程中晶粒度大小的控制。 答：主要有两种方法：1增大过冷度，2变质处理 第三章 1.金属塑性变形是在什么应力作用下产生的？金属的塑性变形有哪几种基本方式？它们之间有何区别 金属的塑性形变是在切应力的作用下产生的。金属的塑性形变有滑移和孪生两种形式。它们之间的区别是：1滑移是金属键一个个断裂，而孪生是孪生面上的键同时发生断裂；2孪生之后，虽然晶体结构为改变，但孪生的晶体的晶格位向已经发生改变。 2.塑性变形对金属的组织、结构和性能有哪些影响？ 组织结构影响：当工件的外形被拉长或者压扁时其内部的晶粒的形状也被拉长或压扁。 性能影响：强硬度提高，塑韧性降低，电阻增加，耐腐蚀性降低 3.什么叫再结晶？再结晶前、后组织和性能有何变化？ 当变形金属加热至较高温度，原子具有较大扩散能力时，会在变形最激烈的区域自发的形成新的细小等轴晶粒称为再结晶。再结晶前后组织上的变化是，在形变激烈能量高的地方形核。性能上的变
工程导论结课论文 摘要：通过学习工程导论这门学科，自己对电子信息工程专业的理解及自我感悟 关键词：当今形势能力自我感悟 引言：当今世界 信息技术是衡量一个国家现代化水平的重要标志。我国把信息技术列为21世纪发展战略计划的首位。然而 信息技术的发展是需要电子信息工程作为强大支柱的。因此 电子信息工程专业也是现在热门的专业。 电子信息工程是一门应用计算机等现代化技术进行电子信息控制和信息处理的学科 主要研究信息的获取与处理 电子设备与信息系统的设计、开发、应用和集成。 随着社会的发展 电子行业的发展一日千里。现在 电子信息工程已经涵盖了社会的诸多方面 像电话交换局里怎么处理各种电话信号 手机是怎样传递我们的声音甚至图像的 我们周围的网络怎样传递数据等 甚至信息化时代军队的信息传递中如何保密等都要涉及电子信息工程的应用技术。我们可以通过一些基础知识的学习认识这些东西 并能够应用更先进的技术进行新产品的研究和使用。电子信息工程专业就是这样一个集现代电子技术、信息技术、通信技术于一体的专业。 我们专业主要的课程有 高等数学、线性代数、概率与统计、离散数学 大学物理 信号与系统、英语、电路分析、电子技术基础、C语言、Java基础设计、电子CAD、高频电子技术、电子测量技术、通信技术、自动检测技术、网络与办公自动化技术、多媒体技术、单片机技术、电子系统设计工艺、电子设计自动化 EDA 技术、数字信号处理 DSP 技术、操作系统 Linux 、微机原理等课程 单片机原理及应用 ARM嵌入式系统 自动控制 传感器技术与工程应用等。 我的理想是做一个电子信息工程 信号与信息的处理 专业的高级工程师。目前 我还没有学习电子信息工程 信号与信息的处理 专业的知识 但是 我会利用好课余时间提前学好有关的专业知识 以备设计电子作品时使用。社会需要的是有一定科研能力和创新能力的电子信息工程学科高级专业人才 同时 我的英语不是很好 这也是与社会需求的差距。 所以 我必须更加努力 让自己具有以下几方面的知识和能力： 1 具有较扎实的自然科学基础 较好的人文、艺术和社会科学基础 以及正确运用本国语言、文字的表达能力 2 较系统地掌握本专业领域宽广的技术基础理论知识 3 系统地掌握信息的获取、传递、处理及利用等方面的知识和技能 4 具有电子线路与系统的分析、设计、开发、集成及应用等方面的基本能力 5 掌握文献检索、资料查询的基本方法 了解电子信息科学技术的发展动态 6 具有较强的自学能力和创新意识 7 掌握英语 能阅读本专业英文书籍 并有一定的英语口头和书面交流能力。 未来的发展重点是电子信息产品制造业、软件产业和集成电路等产业 新兴通信业务如数据通信、多媒体、互联网、电话信息服务、手机短信等业务也将迅速扩展 值得关注的还有文化科技产业 如网络游戏等。目前 信息技术支持人才需求中排除技术故障、设备和顾客服务、硬件和软件安装以及配置更新和系统操作、监视与维修等四类人才最为短缺。此外电子商务和互动媒体、数据库开发和软件工程方面的需求量也非常大。 随着社会信息化的深入 各行业大都需要电子信息工程专业人才 而且薪金很高。我们
专业小论文 材料科学是21世纪四大支柱学科之一，而金属材料工程则是材料科学中一个重要的专业方向。众所周知，金属工具的制造和使用标志着人类文明的一个重大的进步。从青铜到钢铁，再到当今形形色色的合金材料，人类在自身不断进步的同时，从未放松过对金属材料的研究与开发。金属材料工程是国家重点支持的研究方向，每年都有大量的资金投入，成果也很显著。该专业研究范围很广，可以说所有的金属元素都在其研究范围之内。目前国内主要侧重于铁合金铝合金以及其他一些特种金属材料的研究与开发。 金属材料工程是一门实用性很强的专业，通过对金属材料制备工艺及其原理的探究，研究成果可以直接应用于现实生产，所取得的进展和人民群众的日常生活密切相关。喜欢理论研究的人可以在此发挥自己的才能，在这里有广阔的理论研究空间。材料技术人员虽然掌握了许多种金属材料的制备工艺，但至今还没有完全弄清楚其中的道理，而从理论上阐明这一切对材料科学的进一步发展意义非凡。于是从中也演化出计算机模拟各种原子分子的相互作用，从而设计出符合要求的材料，这对现实生产有着极其重要的指导作用。近年来，这一领域还有许多新的发展，比如储氢材料摩擦材料以及和纳米技术相结合的协同材料等等。 金属材料是指由金属元素或以金属元素为主构成的具有金属特性的材料的统称。包括纯金属合金金属间化合物和特种金属等。人类文明的发展和社会的进步同金属材料关系十分密切。继石器时代之后出现的铜器时代铁器时代，均以金属材料的应用为其时代的显著标志。现代，种类繁多的金属材料已成为人类社会发展的重要物质基础。我们对金属材料的认识应从以下几个方面开始： 一、分类 金属材料通常分为黑色金属、有色金属和特种金属材料。 ①黑色金属又称钢铁材料，包括含铁90%以上的工业纯铁，含铁小于2%~4%的铸铁， 含碳小于2%的碳铁，以及各种用途的结构钢、不锈钢、耐热钢、高温合金、精密合金等。广义的黑色金属还包括铬、锰及其合金。 ②有色金属是指除铁、铬、锰以外的所有金属及其合金，通常分为轻金属、重金属、半 金属、贵金属稀有金属和稀土金属等。有色金属的强度和硬度一般比纯金属高，并且电阻大电阻温度系数小。 ③特种金属材料包括不同用途的结构金属材料和功能金属材料。其中有通过快速冷凝工 艺获得的非晶态金属材料，以及准晶、微晶、纳米晶金属材料等；还有隐身、抗氢、超导、形状记忆、耐磨、减震阻尼等特殊功能合金等。金属材料按生产成型工艺又分为铸造金属、变形金属、喷射成形金属，以及粉末冶金材料。铸造金属通过铸造工艺成型，主要有铸钢、铸铁和铸造、有色金属及合金。变形金属通过压力加工如锻造轧制冲压等成型，其化学成分与相应的铸造金属略有不同。喷射成型金属是通过喷射成型工艺制成具有一定形状和组织性能的零件与毛胚。金属材料的性能可分为工艺性能和使用性能两种。 二、性能 为更合理使用金属材料，充分发挥其作用，必须掌握各种金属材料制成的零、构件在正常工作情况下应具备的性能（使用性能）及其在冷热加工过程中材料应具备的性能（工艺性能）。材料的使用性能包括物理性能(如比重、熔点、导电性、导热性、热膨胀性、磁性等)化学性能（耐用腐蚀性、抗氧化性），力学性能也叫机械性能。材料的工艺性能指材料适应冷、热加工方法的能力。
汽车发动机缸体的选材及加工 黄文涛 （湖北汽车工业学院材料科学与工程学院） 摘要发动机是汽车最重要的组成部分，它的性能好坏直接决定汽车的行驶性能，故有汽车心脏之称。而缸体又是发动机的基础零件，通过它把发动机的曲轴连杆机构和配气机构以及供油、润滑等系统连接成一个整体。一般四冲程汽油发动机的热效率为20%-25%，即使是高性能的发动机，其热效率也不到30%。大量的热量散失，其中排气损失约占总能量的40%左右，运动机件的摩擦损失10%左右，最后20%是冷却损失。本文将综述介绍该零件在不同汽车公司的材料选择和制造工艺，同时也将展望未来可能应用在发动机缸体上的新材料。 英文摘要 A very popular subest abred for investigation at present is the application of high temperature ceramics-new high temperature structural materials as subetites for metals in the manufacture of engines. The authors present the outstaying features,mufacturing. 关键词汽车发动机缸体；铸铁；铝合金；陶瓷；性能；制备； 正文 1 零件的工作条件、失效方式及性能 发动机是汽车最重要的组成部分，缸体是发动机的基础零件，通过它把发动机的曲轴连杆和配气机构以及供油、润滑等系统连接成一个整体，缸体内部气缸与活塞相连，长期处于高温、高压、润滑不良条件下工作。气缸外部与大气相连，因此需要冷却。带走大量的热能。气缸在工作过程中容易因为磨损、剥落、拉缸、腐蚀、气蚀而失效。因此，发动机气缸应达到耐高温、耐磨、热胀系数小、抗热胀性能好、化学稳定性能好等诸多要求。而随着对汽车轻量化和保护环境的要求，发动机气缸材料日新月异。 2 国内车用发动机市场需求 我国汽车产业近年来发展迅速，主要汽车企业（集团）2011年年底形成整车产能1 841万辆，相应发动机产能已达到年产1 671万台。随着社会经济快速
系别：__________ 班次：____________ 姓名：___________ 学号：____________ 。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。装。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。订。。。。。。。。。。。。。 。。。。。。。。。。。。。线。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。 2008—2009学年第一学期 《工程材料》期末考试试卷(A) 注意：本试卷共四大题，总分100分，考试时间120分钟。本试卷适用于07模具班，共需印制61份。 1. 碳素工具钢的含碳量一般是在以下哪个范围之内（ ） A. 0.3% - 0.5% B. 0.5% - 0.7% C. 0.7% - 1.3% D. 1.3% - 1.6% 2. 以下那种元素是9Mn2V 里不含的 （ ） A. C 元素 B. Ni 元素 C. Si 元素 D. Mn 元素 3. Cr12是以下哪种冷作模具钢的典型钢种 （ ） A. 高碳高铬冷作模具钢 B. 空淬冷作模具钢 C. 油淬冷作模具钢 D. 基体钢 4. 以下哪种模具钢的抗压强度、耐磨性及承载能力居冷作模具钢之首 （ ） A. 碳素工具钢 B. 火焰淬火冷作模具钢 C. 高速钢 D. DT 合金 5. 以下哪种钢号不属于热作模具钢的类型 （ ） A. 5CrNiMo B. 3Cr2W8V C. 4Cr5MoSiV D. 9SiCr 6. 高韧性热作模具钢的含碳量在以下哪个范围之内 （ ） A. 0.3% - 0.5% B. 0.5% - 0.7% C. 0.7% - 1.3% D. 1.3% - 1.6% 7. 以下哪个钢种属于冷热兼用的模具钢 （ ） A. GR 钢 C.HD 钢 C. 012Al D.PH 钢 8. 以下哪个选项的塑料模具钢已列入了国家标准 （ ） A. 3Cr2Mo 和CrWMn B. CrWMn 和Cr12MoV C. 3Cr2Mo 和3Cr2MnNiMo D. 3Cr2MnNiMo 和Cr12MoV 9. SM50属于以下哪种塑料模具钢 （ ） A. 预硬型塑料模具钢 B. 碳素塑料模具钢 C. 渗碳型塑料模具钢 D. 时效硬化型塑料模具钢 10. 以下哪种表面工程技术改变了技术表面的化学成分 （ ） A. 表面改性 B. 表面处理 C. 表面涂覆 D. 电镀技术 1.按照工作条件可将模具分为 、 、 。 2.塑料模具按其成型固化可分为 、 。 3.模具的失效形式主要有 、 、 、 、 。 4.塑料模具用钢系列有七大类，分别是 、 、 、 、 、 、 。 5.表面工程技术有三类，分别是 、 、 。 6.热作模具钢的主要失效形式是 、 。 7.铁碳合金相图中三种基本相是 、 、 。 1．硬度 2.模具失效 3. 延伸率 4. 二次硬化 5. 时效 一、选择题：请将唯一正确答案的编号填入答卷中，本题共10小题，每题2分，共20分。 三、名词解释：本题共5小题，每空3分，共15分。 二、填空题：本题每空1分，共25分。
影响硬化混凝土的耐久性的因素及提高耐久性的研究 摘要：通过对影响混凝土的耐久性因素的分析，结合现在的施工经验，简述如何提高混凝土的耐久性措施。 关键词：耐久性碱—骨料反映腐蚀 混凝土耐久性问题，是指结构在所使用的环境下，由于内部原因或外部原因引起结构的长期演变，最终使混凝土丧失使用能力。即所为的耐久性失效，耐久性失效的原因很多，有抗冻失效，碱—骨料反应失效，化学腐蚀失效，钢筋锈蚀造成结构破坏等。造成混凝土耐久性不佳的原因多种多样，主要可分为：（1）物理破坏：由温度变化引起的收缩膨胀裂缝（这是由于混凝土内骨料和硬化水泥浆体不同的温度膨胀系数而引起），如冻融循环、除冰盐分对混凝土的剥蚀等：（2）化学破坏：由混凝土内部材料引起的碱骨料反应以及外部侵蚀性离子（Gl-）引起的诸如钢筋锈蚀、硫酸盐侵蚀（SO42-）以及碳化（CO2）等；（3）机械破坏：冲击、磨损、流动淡水溶蚀作用、流动气体的磨蚀、冲蚀等（如道路、水利混凝土）。下面作具体分析。 混凝土的冻融破坏结构处于冰点以下环境时，部分混凝土内孔隙中的水将结冰，产生体积膨胀，过冷的水发生迁移，形成各种压力，当压力达到一定程度时，导致混凝土的破坏。混凝土发生冻融破坏的最显著的特征是表面剥落，严重时可以露出石子。混凝土的抗冻性能与混凝土内部的孔结构和气泡含量多少密切相关。孔越少越小，破坏作用越小，封闭气泡越多，抗冻性越好。影响混凝土抗冻性的因素，除了孔结构和含气量外，还包括:混凝土的饱和度，水灰比，混凝土的龄期，集料的孔隙率及其间的含水率等。 混凝土的碱-集料反应混凝土的碱-集料反应，是指混凝土中的碱与集料中活性组分发生的化学反应，引起混凝土的膨胀，开裂，甚至破坏。因反应的因素在混凝土内部，其危害作用往往是不能根冶的，是混凝土工程中的一大隐患。许多国家因碱-集料反应不得不拆除大坝，桥梁，海堤和学校，造成巨大损失，国内工程中也有碱-集料反应损害的类似报道，一些立交桥，铁道轨枕等发生不同程度的膨胀破坏。混凝土碱-集料反应需具备三个条件，即有相当数量的碱，相应的活性集料，水份。反应通常有三种类型：碱-硅酸反应，碱-碳酸盐反应，慢膨胀型碱-硅酸盐反应，避免碱-集料反应的方法可采用：①尽量避免采用活性集料；②限制混凝土的碱含量；③掺用混合材。 化学侵蚀当混凝土结构处在有侵蚀性介质作用的环境时，会引起水泥石发生一系列化学，物理与物化变化，而逐步受到侵蚀，严重的使水泥石强度降低，以至破坏。常见的化学侵蚀可分为淡水腐蚀，一般酸性水腐蚀，碳酸腐蚀，硫酸盐腐蚀，镁盐腐蚀五类。淡水的冲刷，会溶解水泥石中的组分，使水泥石孔隙增加，密实度降低，从而进一步造成对水泥石的破坏;研究表明，当水泥石中的氧化钙溶出5%时，强度下降7%，当溶出24%时，强度下降29%，因此，淡水冲刷会对水工建筑有一定影响;而当水中溶有一些酸类时，水泥石就受到溶淅和化学溶解双重作用，腐蚀明显加速，这类侵蚀常发生在化工厂;碳酸对混凝土的影响主要为:在溶淅水泥石的同时，破坏混凝土内的碱环境，降低水泥水化产物的稳定性，影响水泥石的致密度，造成对混凝土的侵蚀;硫酸盐的腐蚀则表现为SO42-离子深入混凝土内与水泥组分反应，生成物体积膨胀开裂造成损坏；海水中由于存在多种离子，侵蚀形式较为复杂，但主要是由于镁盐使硬化水泥石的结构组分分解，同时硫酸盐作用会造成对水泥石的损坏，而氧化镁沉淀会堵塞混凝土孔隙，会使海水侵蚀有所缓和。 钢筋的锈蚀钢筋的锈蚀，其一表现为钢筋在外部介质作用下发生电化反应，逐步生成氢氧化铁等即铁锈，其体积比原金属增大2-4倍，造成混凝土顺筋裂缝，从而成为腐蚀介质渗入钢筋的通道，加快结构的损坏。氢氧化铁在强碱溶液中会形成稳定的保护层，阻止钢筋的锈蚀，但碱环境被破坏或减弱，则会造成钢筋的锈蚀，如混凝土的碳化或中性化。造成混凝土碳化和中性化的原因，主要是混凝土的密实度即抗渗性不足，酸性气体(如CO2，SO2，H2S，HCL，NO2)渗入混凝土内与氢氧化钙作用；其二，氯离子对钢筋表面钝化膜有特殊的破坏作用，当混凝土中氯含量超过标准时，钢筋会锈蚀，而水和氧的存在是钢筋被腐蚀的必要条件，因此，若混凝土开裂，造成水和氧的通道，则钢筋锈蚀加速，促成混凝土裂缝进一步开展，混凝土保护层剥落，最终使构件失去承载力。 使用方面的因素。有些旧建筑物已经使用好几十年了，已满足不了现代发展的使用要求，这些建筑物经常处于超负荷运转中，由于费用等因素的影响使用单位往往忽视对建筑物早期的防腐处理和必要的维修加固，缩短了建筑物的使用寿命。