2．何谓陶瓷？从组织结构的角度解释其主要性能特点。[西安交通大学2008研] 答：陶瓷是指以共价键或离子键为主，以具有高硬度高脆性的特殊氧化物、碳化 物、氮化物等化合物为主要组成相的一类材料。由于这些化合物中的结合键以共价键或
离子键为主，键合力很强，故陶瓷材料的熔点高，硬度高，抗氧化、耐腐蚀，高温强度 高；但由于烧结后陶瓷材料中存在气孔或微裂纹，故陶瓷材料的脆性大，强度低。
4．假如从试验得到如图1-1所示的高聚物形变-温度曲线，请问它们各主要适合做什 么材料（如塑料、橡胶、纤维等）？为什么？[南京航空航天大学2008研]
图1-1 答：（a）适合做塑料，由于其室温为玻璃态，玻璃化温度Tg远高于室温；（b）适 合做橡胶，由于室温为高弹态，而且高弹区很宽。
5．分别论述金属材料、陶瓷材料和高分子材料的优缺点。[南京理工大学2008、 2009研]
第1章 材料概论
1.1 考点归纳
一、材料的分类 工程材料按属性可分为四类：金属材料、陶瓷材料、高分子材料及由前三类相互组 合而成复合材料； 按使用性能可分为两大类：主要利用其力学性能的结构材料和主要利用其物理性能 的功能材料。 1．金属材料 （1）金属材料中包括两大类型：钢铁材料和有色金属。有色金属主要包括铝合金、 钛合金、铜合金、镍合金等； （2）在有色金属中，铝及其合金用得最多，这主要是因为铝及其合金的以下特性： ① 重量轻，只有钢的1/3； ② 有好的导热性和导电性，在远距离输送的电缆中多用铝； ③ 耐大气腐蚀，可用来制作容器和包装品、建筑结构材料及导电材料。 2．陶瓷材料 （1）传统的陶瓷材料是由粘土、石英、长石等成分组成，主要作为建筑材料使用； （2）新型的结构陶瓷材料，其化学组成和制造工艺都大不相同，其成分主要是 A12O3、SiC、Si3N4等； （3）新型结构陶瓷在性能上的优点： ① 重量轻； ② 压缩强度高，可以和金属相比，甚至超过金属； ③ 熔点高，耐高温； ④ 耐磨性能好，硬度高； ⑤ 化学稳定性高，有很好的耐蚀性；
答：（1）金属材料是指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、金属材料金属间方面的需要，因此金属材料常 以合金的形式适用。常用金属材料有：钢、铸铁、铝、铜等。
金属材料的优点：① 较好的机械性能，易加工成型。金属材料具有较好的机械性 能，在强度、塑性、硬度、韧性即疲劳强度等综合性能较好，常用于各种机械零件；② 导电性强，导热性好。金属一般都是电、热的良导体，所以工业上常用铜、铝及其合金 作为导电材料；一些散热器和热交换器的零件也常用铜铝等制造；③ 金属储量大，品种 多，有多种特异性质，如良好的延展性、磁性、高熔点、高密度等。
三、材料的制备与加工工艺对性能的影响 材料的性能取决于其内部结构，只有改变了材料的内部结构才能达到改变或控制材 料性能的目的，而材料的制备和加工工艺常常对材料的性能起着决定性作用。 四、什么是材料科学 材料科学是研究各种材料的结构、制备加工工艺与性能之间关系的科学。这一关系 可用一四面体表示，如图1-1所示。
图1-1 材料科学与工程四要素
1.2 典型题（含考研真题）详解
一、选择题 在金属、陶瓷和高分子中最易结晶的是（ ）。[上海交通大学2007研] A．高分子 B．陶瓷 C．金属 【答案】C 二、填空题 1．按照材料的化学组成，可以将材料分为______，______，______和______四大 类。[华中科技大学2007研] 【答案】金属材料；无机非金属材料；高分子材料；复合材料
3．谈谈你对高强度材料的理解。[中南大学2007研] 答：对于结构材料，最重要的性能指标之一是强度。强度是指材料抵抗变形和断裂 的能力，提高材料的强度可以节约材料，降低成本。人们在利用材料的力学性能时，总 是希望所使用的材料具有足够的强度，人们希望合理运用和发展材料强化方法，从而挖 掘材料性能潜力的基础。 从理论上讲，提高金属材料强度有两条途径： （1）完全消除内部的位错和其他缺陷，使它的强度接近于理论强度。目前虽然能够 制出无位错的高强度金属晶须，但实际应用它还存在困难，因为这样获得的高强度是不 稳定的，对操作效应和表面情况非常敏感，而且位错一旦产生后，强度就大大下降。 （2）在金属中引入大量的缺陷，以阻碍位错的运动，例如金属材料的强化手段一般 有固溶强化、细晶强化、第二相粒子强化、形变强化等。综合运用这些强化手段，也可 以从另一方面接近理论强度，例如在铁和钛中可以达到理论强度的38％。
⑥ 电与热的绝缘材料。 （4）新型结构陶瓷在性能上的缺点： ① 容易脆断； ② 不易加工成形。 3．高分子材料 （1）高分子材料又称聚合物； （2）按用途可分为：塑料、合成纤维和橡胶三大类型； （3）塑料又分为：通用塑料和工程塑料。 4．复合材料 （1）金属、聚合物、陶瓷自身都各有其优点和缺点，如把两种材料结合在一起，就 产生了复合材料； （2）复合材料可分为三大类型：塑料基的复合材料、金属基和陶瓷基的复合材料； 5．电子材料、光电子材料和超导材料 （1）电子材料是指在电子学和微电子学中使用的材料，主要包括半导体材料、介电 功能材料和磁性材料等； （2）光电子材料； （3）超导材料。
二、材料性能与内部结构的关系 1．材料的性能 金属、陶瓷与材料三种基本类型材料中，金属有好的导电性，有高的塑性与韧性； 陶瓷材料则有高的硬度但很脆，且大多是电的绝缘材料；高分子材料的弹性模量、强 度、塑性都很低，多数也是不导电的。 2．内部结构关系 这些材料的不同性能都是由其内部结构决定的，从材料的内部结构来看，可分为四 个层次：原子结构、结合键、原子的排列方式（晶体和非晶体）以及显微组织。
2．细化晶粒不但可以提高材料的______，同时还可以改善材料的______和______。 [沈阳大学2009研]
【答案】强度；塑性；韧性
三、简答题 1．试从结合键的角度，分析工程材料的分类及其特点。[西北大学2006研] 答：金属材料：主要以金属键为主，大多数金属强度和硬度较高，塑性较好。陶瓷 材料：以共价键和离子键为主，硬、脆，不易变形，熔点高。高分子材料：分子内部以 共价键为主，分子间为分子键和氢键为主。复合材料：是以上三中基本材料的人工复合 物，结合键种类繁多，性能差异很大。