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++½O2+2e-→H2O总反应：H2+½O2→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。