Armv8 x86 virtualization 构架和性能

随着虚拟化在arm系统的重要性提升，特别是在server／networking，automative和mobile市场上都有虚拟化的诉求，

本文基于一篇国外大学研究arm虚拟化的论文（论文下载会稍后给出），探讨armv8虚拟化技术，KVM，Xen实现和性能分析，与x86的比较。这个研究帮助了arm改进了虚拟化支持的构架，并在armv8.1中采用。

摘要

arm服务器的流行，使得比如虚拟化的服务器技术越来越重要。我们第一次研究arm 虚拟化在arm服务器硬件上的效率，包括多核在两个主流的arm和x86构架在KVM 和Xen的测试。呈现出arm硬件对虚拟化支持可以明显使VMs到Hypervisor的转化更快，这hypervisor的关键操作。但是，现在的hypervisor 设计，包括

(Type1)hypervisor比如Xen和Type2Hypervisor(比如KVM)，并不能体现真实的应用workload的性能优势。我们会讨论那些对整体性能有很大影响的因素。基于我们的测试，我们讨论了需要怎么改进arm的虚拟化硬件设计来使Type2hypervisor的VM－Hypervisor的转换更高效。这些改变已经被最新的arm构架采用。

关键词：计算机构架，Hypervisor,OS, 虚拟化，多核，性能，arm，x86

简介

arm的CPU现在是移动和嵌入式系统的主要选择，体现了arm构架高能效。Armv8-A64位构架使得arm可以进入到传统的服务器市场。越来越多的公司采用商业可用的arm server来满足计算设施的需求。因为虚拟化在server里扮演着重要角色，arm v8-a提供了硬件虚拟化支持。大多数虚拟化玩家，包括KVM和Xen，都使用这些硬件虚拟化扩展支持不需要修改的OS和应用，以提高虚拟化的性能。

除了arm虚拟化重要性的趋势，比较少对arm虚拟化在实际中的表现。也没有对arm 在server上性能的详细研究。尽管KVM和Xen都有arm和x86的虚拟化方案，但是因为arm和x86构架对虚拟化硬件支持机制有比较大的区别。

这些差别是不是对性能有正面还是负面影响。缺少性能数据限制了硬件和软件构架师构建有效的虚拟化解决方案，也限制了那些公司评估采用arm虚拟化方案怎么满足他们设施的需求。

我们第一次研究了arm虚拟化在多核服务器硬件的性能，测试了主流hypervisor KVM 和Xen的性能，并相对应地比较了x86。

Xen是一个独立的裸机hypervisor，通常叫做Type1 hypervisor, KVM是hosted hypervisor，它集成在现有的OS kernel里，通常叫type 2 hypervisor。

我们设计和运行了一些microbenmarks来分析底层常用hypervisor操作的性能。我们用测试结果来突出arm在type1和type2 hypervisor的性能差异。

Hypervisor的一个性能关键因素是VM到hypervisor的转换，比如处理中断，给VM 分配内存，或处理IO访问。我们显示在arm上type1 hypervisor比如Xen的VM－Hypervisor的转换明显比type2 hypervisor比如KVM要快。

我们显示arm可以在type1的VM-hypervisor的转换上比x86快。

另一方面，arm的type2 hypervisor比如KVM在VM－hypervisor转换方面比x86有明显劣势。

在那些比较复杂的hypervisor操作比如在VM之间切换，type1和type2 hypervisor 在arm上基本不相上下。

除了arm可以提供VM切换的性能优势，我们呈现现在的hypervisor 设计，包括arm 的KVM和Xen，实际的应用的效率并不能简单通过底层的虚拟化操作性能来评估，对于很多workload，我们显示KVM可以满足或超过Xen－arm，除了Xen 有更快的VM-Hypervisor转换速度。

我们显示其他与hypervisor软件设计和实现因素怎么影响到整体性能。这些因素包括hypervisor 的virtual I/O模型，进行有效做zero copy I／O，和中断处理的over head。尽管arm硬件虚拟化支持比x86在type2 hypervisor的VM－hypervisor转换方面要慢，我们显示两种hypervisor都可以在实际的应用workload上比x86达到类似，在某些情况下较低，的性能损失.

为了实现现代的hypervisor设计，加快arm的VM的转换，我们讨论了可以改变arm type2 hypervisor性能的方法。这个提升潜在可以是type2 设计达到更快的VM－hypervisor转换，包括I/O处理，减少在实际应用的虚拟化overhead. Arm 将这些改变应用到最新的armv8.1构架。

Hypervisor概述

图一表示了两种 type1,type2主要hypervisor 设计. Type1 hypervisor比如Xen，是由一个独立的hypervisor软件组成，它直接运行在硬件上，并提供运行hypervisor之上的VM的VM抽象。

Type2 hypervisor比如KVM，运行在现有的OS上，host OS直接运行在硬件上，VM 和应用都运行在host OS之上。Type2 hypervisor 通常需要修改现有的OS以便运行VM，可以把Virtual Machine Monitor VMM集成到现有OS的源代码中，或者把VMM当成driver安装到OS中。KVM是直接和Linux集成，但其他方案比如VMware Workstation使用Loadable driver. 集成type2 hypervisor的OS通常叫做host OS，与运行在VM的guest OS对应。

使用type2 hypervisor的一个好处是可以重用现有OS的代码，特别是device driver。这对那些server上常用的商业PCI设备特别重要。传统上，Type 1 hypervisor需要重新为这些设备提供device driver. 但是Xen避免这个要求，只需要在hypervisor中实现一小部分的device 硬件支持，而在一个特殊的特权VM-Dom0, 里面运行现有的OS 比如Linux，并且使用现成的device driver. Xen然后使用Dom0的device driver为一般的VM－DomUs，做I/O处理。

VM －Hypervsior 的转换通常发生在系统控制时，比如处理中断或是IO ，但这些处理结束时，hypervisor 切换回VM 运行。这些转换时纯粹的损耗并且增加了hypervisor 和VM 通讯的代价。Hypervisor 的重要设计就是尽可能减少这种损耗。

VM可以运行带标准device driver的guestOS，但是它们并不能直接访问这些设备，hypervisor在software里需要模拟这些IO访问，这使得需要频繁在VM和hypervisor 之间切换，使得模拟设备的访问比真实设备访问慢。

另一方式是，IO direct passthrough（直接穿透），使VM通过device assignment直接可以访问实际硬件，但这需要昂贵的硬件支持和使VM迁移更复杂。

一种折中方案是，paravirtual I/O，它为VM定制device drier 为VM的虚拟设备提供支持。VM device driver 和虚拟设备的接口是特别设计的，以优化VM和hypervisor 的交互使得IO访问更快。KVM为disk和networking虚拟化使用Virtio协议，xen

使用自己的Xen PV。在KVM中，虚拟设备的backend是在Host OS里面实现的，

而Xen的虚拟设备backend下Dom0 kernel中实现。KVM潜在的一个性能优势在于他的virtual device backend有直接访问实际硬件资源包括内存的权限。而Xen提供了更强的虚拟设备实现和VM的隔离，因为Xen的虚拟设备实现在另一个独立的VM，Dom0，它只用Xen hypervisor给它特别访问的硬件资源的权限。

Arm虚拟化扩展

为了使hypervisor在不需要修改Guest OS的条件下更有效运行VM，arm引进了硬件虚拟化扩展，来克服arm构架的曾经不典型支持虚拟化。所有为server和networking 使用的arm CPU都会实现这个扩展。我们提供了arm虚拟化概述和hypervisor怎么使用这些扩展，集中在arm CPU的虚拟化并与x86比较。

Arm的虚拟化重要围绕一个新的CPU特权级设计（也叫exception level）EL2，这是在现有的user和kernel level，EL0和EL1上增加的。运行在EL2上的软件会配置硬件以支持运行VM。为了让VM像直接访问物理机器接口一样交互，同时又实现隔离阻止VM获得完全访问硬件的权限，hypervisor在切换到VM之前在EL2里配置虚拟化特性。VM然后通常在EL0/EL1里运行直到某些条件需要切换到hypervisor。在这时，硬件陷入到EL2执行，把控制权交给hypervisor，hypervisor直接和硬件打交道，然后再把控制权交还给VM。当在EL2时把所有的虚拟化功能禁止时，运行在EL0/EL1上的软件就像没有虚拟化功能一样运行，EL1（kernel）有对硬件资源的完全访问权。

Arm硬件虚拟化支持使得某些操作会陷入到EL2，使能虚拟化的物理内存支持，提供虚拟中断和timer支持。Arm通过允许EL软件配置CPU执行一些不能安全在VM执行的敏感指令时陷入到EL2，这个方式提供了CPU虚拟化支持。

Arm通过进一步将VM看到的物理地址进一步做stage2的地址转换，而且stage2的地址转换是由EL2软件控制的，通过这个方式实现内存虚拟化。当stage2转换使能时，arm构架定义了3种地址：虚拟地址VA，中间物理地址IPA，和物理地址PA。stage2转换是在EL2里配置的。

Arm通过GIC虚拟化扩展支持中断虚拟化，这允许hypervisor直接编程GIC插入虚拟中断到VM，VM可以响应和完成虚拟中断处理而不需要陷入到hypervisor。但

是，使能和禁止虚拟中断必须在EL2 中。更进一步，所有的在VM运行时发生的物理中断必须在EL2里响应。

Arm也提供了虚拟timer, 它可以在不需要陷入到hypervisor的情况下直接由VM配置。但是当虚拟timer到时，它会产生一个物理中断，它必须先由hypervisor处理，然后翻译成一个虚拟中断。

Arm提供了和x86类似的对敏感指令的trap和嵌套式页表对虚拟内存的支持。但是关键的差异在于他们怎么处理type1和type2的hypervisor的支持。但是arm虚拟化围绕着一个独立的CPU mode，而x86提供了一个模式切换，root和non-root模式，这个两个模式又一样的privilege rings.但是arm的EL2是个完全不同的CPUmode, x86 root mode支持和non root一样的user 和kernel mode功能支持。

arm和x86分别陷入到EL2和root mode,但是x86上的root/non root切换是通过在一般内存里的VM control structure VMCS ，当切换时存或取那个硬件状态是由硬件自动完成的，比如当硬件从VM trap到hypervisor时。Arm是risc构架，当EL1到EL2转换时它采用了比较简单的硬件机制，需要由软件来决定需要保护和恢复那些状态。这相对x86的硬件处理，arm提供了更多自由度，但是带来对hypervisor软件实现的不一样。

待续

注：本文采用的图片均来自公开资料。

《材料结构与性能》习题

《材料结构与性能》习题 第一章 1、一 25cm长的圆杆，直径 2.5mm，承受的轴向拉力4500N。如直径拉细成 2.4mm，问： 1)设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，求拉伸后的长度； 2)在此拉力下的真应力和真应变； 3)在此拉力下的名义应力和名义应变。 比较以上计算结果并讨论之。 2、举一晶系，存在S14。 3、求图 1.27 所示一均一材料试样上的 A 点处的应力场和应变场。 4、一陶瓷含体积百分比为95%的 Al 2O（3 E=380GPa）和 5%的玻璃相（ E=84GPa），计算上限及下限弹性模量。如该陶瓷含有5%的气孔，估算其上限及下限弹性模量。 5、画两个曲线图，分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的 关系。并注出： t=0,t= ∞以及 t= τε（或τσ）时的纵坐标。 6、一 Al 2O3晶体圆柱（图1.28 ），直径 3mm，受轴向拉力 F ，如临界抗剪强度τ c=130MPa，求沿图中所示之一固定滑移系统时，所需之必要的拉力值。同时 计算在滑移面上的法向应力。

第二章 1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能为 1.75J/m 2；Si-O 的平衡原子间距为 1.6 ×10-8 cm；弹性模量值从60 到 75GPa。 2、融熔石英玻璃的性能参数为：E=73GPa；γ =1.56J/m 2；理论强度。如材料中存在最大长度为的内裂，且此内裂垂直于作用力的方向，计算由此而导致的强度折减系数。 3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式： 与 是一回事。

4、一陶瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图 2.41所示。如果 E=380GPa，μ =0.24 ，求 KⅠc值，设极限载荷达50 ㎏。计算此材料的断裂表面能。 5、一钢板受有长向拉应力350 MPa，如在材料中有一垂直于拉应力方向的 中心穿透缺陷，长 8mm（=2c）。此钢材的屈服强度为 1400MPa，计算塑性区尺 寸 r 0及其与裂缝半长 c 的比值。讨论用此试件来求 KⅠc值的可能性。 6、一陶瓷零件上有以垂直于拉应力的边裂，如边裂长度为：①2mm；②0.049mm；③ 2μ m，分别求上述三种情况下的临界应力。设此材料的断裂韧性为 2 1.62 MPa〃m。讨论诸结果。 7、画出作用力与预期寿命之间的关系曲线。材料系ZTA陶瓷零件，温度在 2 ，慢裂纹扩展指数-40 ，Y 取π 。设保 900℃， KⅠc为 10MPa〃m N=40，常数 A=10 证实验应力取作用力的两倍。 8、按照本章图 2.28 所示透明氧化铝陶瓷的强度与气孔率的关系图，求出经验公式。 9、弯曲强度数据为： 782，784，866，884，884，890，915，922，922，927，942， 944，1012 以及 1023MPa。求两参数韦伯模量数和求三参数韦伯模量数。 第三章 1、计算室温（ 298K）及高温（ 1273K）时莫来石瓷的摩尔热容值，并请和安杜龙—伯蒂规律计算的结果比较。 2、请证明固体材料的热膨胀系数不因内含均匀分散的气孔而改变。

材料成分结构性能三者间的关系

从钢铁材料看材料成分-结构-性能关系 钢铁从被利用开始至今一直是人类不可替代的原材料，是衡量一个国家综合国力和工业水平的重要指标。 我们都知道初铁外，C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用，钢是含碳量为0.03%-2%的铁碳合金。随着碳含量的升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。同时含碳量对工艺性能也有很大影响。对可锻性而言，低碳钢比高碳钢好。由于钢加热呈单相奥氏体状态时，塑性好、强度低，便于塑性变形，所以一般锻造都是在奥氏体状态下进行。对焊接性而言，一般来说含碳量越低，钢的焊接性能越好，所以低碳钢比高碳钢更容易焊接。而那些比例极小的合金加入，可以对钢的性能产生很大影响。可以说普通钢、优质钢和高级优质钢就是在这些比例极小的成分作用下分别出来的。那些合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化，从而具有一些特殊性能。比如说，铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性，也能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性；锰可提高钢的强度，提高对低温冲击的韧性；稀土元素可提高强度，改善塑性、体温脆性、耐腐蚀性及焊接性能等等。 钢铁材料的结构特征包括晶体结构、相结构和显微组织结构。钢铁是属于由金属键构成的晶体，因此就具有金属晶体的特性，如延展性。同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关，而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。 铁碳合金的基本组元是纯Fe和Fe3C。铁存在同素异构转变，即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。碳溶解于 -Fe中形成的固溶体成为铁素体，其含碳量非常低，所以性能与纯铁相似，硬度低、塑性高，并有铁磁性。其显微组织与工业纯铁也相似。碳溶于 -Fe形成的固溶体为奥氏体，具有面心立方结构，可以溶解较多的碳。在一般情况下，奥氏体是一种高温组织，故奥氏体的硬度较低，塑性高。通常在对钢铁材料进行热变形加工，都应将其加热呈奥氏体状态。 由此，从钢铁材料中，我们看到，材料的成分，结构和性能是密不可分的三者。成分和结构往往可以极大的影响材料的性能，而成分和结构之间也是相互影响的。 1、C的含量对钢铁的机械性能起着重要作用,随着碳含量的升高，碳钢的硬度增加、韧性下降。同时含碳量对工艺性能也有很大影响对可锻性而言，低碳钢比高碳钢好。对焊接性而言，一般来说含碳量越低，钢的焊接性能越好。 2、合金成分的加入可以使钢的组织结构和性能都发生一定的变化，从而具有一些特殊性能。比如说，铬的加入不仅能提高金属的耐腐蚀性和抗氧化性，也能提高钢的淬透性，显著提高钢的强度、硬度和耐磨性。 3、钢铁是属于由金属键构成的晶体，因此就具有金属晶体的特性，如延展性。同时这也注定钢的机械性能不仅与其化学性能有关，而其晶体的结构和晶粒的大小影响更大。 4、铁存在同素异构转变，即在固态下有不同的结构。不同结构的铁与碳可以形成不同的固溶体。碳溶解于 -Fe中形成的固溶体成为铁素体，其含碳量非常低，所以性能与纯铁相似，硬度低、塑性高，并有铁磁性。其显微组织与工业纯铁也相似。碳溶于 -Fe形成的固溶体为奥氏体，具有面心立方结构，可以溶解较多的碳。

质量部组织结构图

福州鑫三标贸易有限公司品管部组织结构

品管组织各岗位职责 品质部职责 1.组织质量手册的编写与审查? 2.组织编写程序文件和工作文件? 3.协助管理者代表做好内部审核的计划﹑组织﹑实施工作? 4.负责质量管理体系文件的发放﹐回收及存盘? 5.负责规定原材料﹑半成品和成品的验收标准? 6.对“纠正和预防措施方案”进行登记﹑检查和评价? 7.编制和管理“质量记录总览表” ? 8.负责产品样品﹑采购产品样品及主要原辅材料的验证? 9.负责对顾客提供产品的验证? 10.负责各工序产品的检验和试验﹐以及测量和试验设备的检定?

11.负责不合格计量器具及对已检产品质量造成的影响进行评审? 12.负责组织不合格品的评审? 13.负责原辅材料﹑半成品和成品检验和试验状态的确认? 14.负责对QMS﹑过程﹑产品监测的数据分析管理。 质量部主管 1﹒公司行政人事制度﹑质量方针﹑政策的遵照与执行? 2﹒质量制度的制订与推动执行? 3﹒本部门工作之领导﹑推动﹒所属职能人员工作的督导与评价? 4﹒组织品检体系的设计﹐窗体﹑规程之拟定? 5﹒负责质量策划﹑质量仲裁﹑质量执行效果的签定﹐公司各部门质量业绩的考核? 6﹒质量异常的研究﹑改善?

7﹒质量培训计划和制定与推动执行? 8﹒对“纠正和预防措施”的有效性评价? 9﹒负责组织不合格品的评审? 10﹒质量信息收集﹑传导与回复? 11﹒负责对QMS过程﹑产品监测的数据分析管理? 12﹒协助管代建立和维护ISO9001质量管理体系﹒ 文控文员 1.编制和管理“QMS文件总览表”? 2.编制和管理“质量记录总览表”? 3.编制和管理“适用法律和法规和外来标准总览表”? 4.部门文件之汇集﹑归档? 5.负责QMS文件的打印﹑发放﹑回收及存盘工作﹒

材料结构组织与性能 带答案

一、什么是材料？三大材料材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和各种性能的物质，是人们生活及组成生产工具的物质基础。金属材料、无机非金属材料和有机高分子材料 二、材料的性能分类使用性能(物理性能、化学性能、力学性能)，工艺性能（工艺性能是指材料在各种加工和处理中所应具备的性能，如铸造性能、锻造性能、切削性能、焊接性能和热处理性能等） 三、材料的力学性能材料的力学性能是指材料在外加载荷作用下或载荷与环境因素（温度、介质和加载速度）联合作用下所表现出来的行为。金属材料的力学性质决定与材料的化学成分、组织结构、冶金质量、残余应力及表面和内部缺陷等内在因素，也决定与载荷性质（静载荷、冲击载荷、交变载荷）、应力状态（拉、压、弯、扭、剪等）、温度和环境介质等外在因素。1. 强度指标弹性变形阶段的强度指标（弹性极限σe =F e/A0（MPa）式中：σe为e点对应的应力，F e为e点对应的载荷，A0为试样原始截面积。弹性模量σ=Eε，其中比例系数E 即是弹性模量）塑性变形阶段的强度指标（屈服极限σs=F s/A0（MPa）屈服强度σ0.2=F0.2/A0（MPa）在S点附近，此时应力应变曲线上出现一个平台，表示材料开始产生塑性变形，其对应的应力叫屈服极限σs。但对于大多数合金钢或淬火回火材料，应力应变曲线无屈服平台出现，此时，规定以产生试样原始长度0.2%的塑性变形所对应的应力作为条件屈服极限，称为屈服强度σ0.2。抗拉强度σb=F b/A0（MPa））断裂阶段的强度指标（断裂强度σk）2.塑性指标延伸率（δ=ΔL/L0×100%=（Lf-L0）/L0×100%）断面收缩率ψ=（A0-A1）/A0×100%式中A0为试样原始横截面积A1为试样断裂后缩颈处的最小横截面积。3.韧性指标冲击韧度(a k=A k/A N（J/m2）式中A N为试样缺口根部的原始截面积。)断裂韧度静力韧度4.硬度指标布氏硬度(HB球压头测定试样表面的压痕直径d) 洛氏硬度(HR圆锥压头测深度) 维氏硬度(HV 四棱锥压头同布) 肖氏硬度(HS从一定高度处自由落到试样表面，根据冲头的回弹高度来表征材料硬度的大小) 四、应力应变曲线设试样单位面积的载荷为应力σ，试样单位原始长度的伸长为应变ε，则得到应力-应变曲线。在拉伸载荷作用下，材料经由弹性变形——屈服——塑性变形——断裂等几个阶段。 五、金属的键结构金属的原子结构特征是最外层电子少，易于脱落，而形成自由电子自由电子可以在金属中移动而形成所谓的电子云。电子云带有负电，另一方面失去电子的金属原子带有正电而成为阳离子，因此，电子云和阳离子之间所作用的引力和离子相互间及电子相互间的斥力之间形成平衡而发生结合。这种结合叫做金属键。金属晶体因为有自由电子的存在，其导电性、导热性好，并且结合力的方向性小，原子会尽量高密度排列，富于延展性，强度的变化范围大。 六、金属的晶体结构 1.晶体指其内部原子（分子或离子）在三维空间作有规则的周期性重复排列的物体。2.晶体结构金属的许多特性都与晶体中原子（分子或离子）的排列方式有关，因此分析金属的晶体结构是研究金属材料的一个重要方面。3. 阵点把晶体中的原子（分子或离子）抽象为规则排列于空间的几何点。 4.晶格用一系列平行直线将阵点连接起来，形成一个三维的空间格架三种常见的晶体结构。 5.晶胞从晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小几何单元来研究晶体结构。6.晶格常数为了描述单位晶胞的大小和形状，以单位晶胞角上的某一阵点为原点，以该单位晶胞上过原点的三个棱边为三个坐标轴X、Y、Z（称为晶轴），则单位晶胞的大小和形状就由这三条棱边的长度a、b、c描述，称为晶格常数。 7.轴间夹角通常α、β和γ分别表示Y-Z轴、Z-X轴和X-Y轴之间的夹角α、β、γ。晶格常数（a、b、c）和轴间夹角（α、β、γ）是描述晶体结构的6个参数。面心立方结构“fcc”，体心立方结构“bcc”，密排六方结构“hcp”。 七、单晶体与多晶体由很多晶粒组成的，叫多晶体。晶粒之间的界面称为晶界。每一晶粒相

中、低、高碳钢的组织结构和性能特点

碳钢 主要指力学性能取决于钢中的碳含量，而一般不添加大量的合金元素的钢，有时也称为普碳钢或碳素钢。 碳钢也叫碳素钢，含炭量WC小于2%的铁碳合金。碳钢除含碳外一般还含有少量的硅、锰、硫、磷按用途可以把碳钢分为碳素结构钢、碳素工具钢和易切削结构钢三类。碳素结构钢又分为建筑结构钢和机器制造结构钢两种按含碳量可以把碳钢分为低碳钢（WC ≤ 0.25%）,中碳钢（WC0.25%——0.6%）和高碳钢（WC>0。6%）按磷、硫含量可以把碳素钢分为普通碳素钢（含磷、硫较高）、优质碳素钢（含磷、硫较低）和高级优质钢（含磷、硫更低）一般碳钢中含碳量较高则硬度越高，强度也越高，但塑性较低 低碳钢 低碳钢(low carbon steel) 又称软钢, 含碳量从0.10％至0.30%低碳钢易于接受各种加工如锻造, 焊接和切削, 常用於制造链条, 铆钉, 螺栓, 轴等。 碳含量低于0.25％的碳素钢，因其强度低、硬度低而软，故又称软钢。它包括大部分普通碳素结构钢和一部分优质碳素结构钢，大多不经热处理用于工程结构件，有的经参碳和其他热处理用于要求耐磨的机械零件。 低碳钢退火组织为铁素体和少量珠光体，其强廖和硬度较低，塑性和韧性较好。因此，其冷成形性良好可采用卷边、折弯、冲压等方法进行冷成形。这种钢翅具有良好的焊接性。碳含量很低的低碳钢硬度很低，切削加工性不佳，淬火处理可以改善其切削加工性。 低碳钢有较大的时效倾向，既有淬火时效倾向，曩有形变时效倾向。当钢从高温较快冷却时，铁素体刮碳、氮过饱和，它在常温也能缓慢地形成铁的碳氮州物，因而钢的强度和硬度提高，而塑性和韧性降低，筻种现象称为淬火时效。低碳钢即使不淬火而空冷也乏产生时效。低碳钢经形变产生大量位错，铁素体中自碳、氮原子与位错发生弹性交互作用，碳、氮原子聚身在位错线周围。这种碳、氮原子与位错线的结合体称岁柯氏气团(柯垂耳气团)。它会使钢的强度和硬度提高而塑性和韧性降低，这种现象称为形变时效。形变时交比淬火时效对低碳钢的塑性和韧性有更大的危害性在低碳钢的拉伸曲线上有明显的上、下两，爪屈服点。占上屈服点出现直到屈服延伸结束，在试样表面出现d于不均匀变形而形成的表面皱褶带，称为吕德斯带。刁少冲压件往往因此而报废。其防止方法有两种。一种高预形变法，预形变的钢放置一段时间后冲压时也会产生吕德斯带，因此预形变的钢在冲压之前放置时间刁宜过长。另一种是钢中加入铝或钛，使其与氮形成稳目的化合物，防止形成柯氏气团引起的形变时效。 低碳钢一般轧成角钢、槽钢、工字钢、钢管、钢带{钢板，用于制作各种建筑构件、容器、箱体、炉体和农』机具等。优质低碳钢轧成薄板，制作汽车驾驶室、发电机罩等深冲制品；还轧成棒材，用于制作强度要求不i的机械零件。低碳钢在使用前一般不经热处理，碳含{在0.15％以上的经渗碳或氰化处理，用于要求表层{度高、耐磨性好的轴、轴套、链轮等零件。 低碳钢由于强度较低，使用受到限制。适当增加碳钢中锰含量，并加入微量钒、钛、铌等合金元素，可大大提高钢的强度。若降低钢中碳含量并加入少量铝、{量硼和碳化物形成元素，则可得到超低碳贝氏体组够其强度很高，并保持较好的塑性和韧性。

质量部组织架构

质量部 一、质量部组织架构： 二、质量部岗位工作职责： 1、质量部经理岗位工作职责： 第一条 质量部经理对总经理、副总经理（管理者代表）直接负责，协助副总经理（管理者代表）做好内部审核的计划、组织、实施工作； 第二条 负责公司行政人事制度﹑质量方针﹑政策的遵照与执行； 第三条 本部门工作之领导、推动。所属职能人员工作的监督与评价； 第四条 负责组织质量手册、程序文件、工作文件的编写与审核，保证质量制度的推动执行； 第五条 负责组织品质检验体系的设计，窗体、规程的拟定； 第六条 负责质量策划、质量仲裁、质量执行效果的签定，公司各部门质量业绩的考核； 第七条 负责质量异常的研究、改善；质量信息的收集、传导与回复； 第八条 负责质量培训计划的制定与执行； 第九条 负责组织不合格品的评审； 第十条 负责对质量事故、质量缺陷进行追踪分析，并对质量事故、质量缺陷提出处理意见。 对“纠正和预防措施”的有效性评价； 第十一条 负责贯彻实施公司计量管理条例，保证公司计量器具、仪器的准确、灵敏、安全、可靠，满足生产工艺要求； 第十二条 协助管理者代表建立和维护质量管理体系。 品质控制组长 文控 文员 质量部经理 品质工程组长 生产线品质控制员PQC 最终品质 控制员 FQC 来料检验员 IQC 产品抽检员 不良品分析、缺陷分析 连续工序改善及客户服务 计量管理 产品试验 实验室

2、品质控制组长岗位工作职责： 第一条品质控制组长受质量部经理监督，直接向质量部经理汇报； 第二条负责实验室日常管理； 第三条负责产品质量、组织纪律和环境卫生的管理以及QC人员的管理、样品的管理、相关QC的培训与考核,确保制程正常运作、品质稳定和提升； 第四条负责指导QC的工作，协调QC的工作，合理安排QC的工作； 第五条负责控制品质不良率和提升产品良率； 第六条负责对所属人员工作纪律和现场卫生等5S的管理与监督； 第七条负责对所有品管作业文件、检验规范等资料、样品和品管检具的管理； 第八条负责检测设备及公司计量器具的规范操作、维护保养； 第九条负责新进QC入职的岗前培训和所有QC的岗中培训与指导及对所属人员进行绩效考核（包括新产品检验标准、SOP、限度样品、作业指导书的量产前培训以及各产品检验标准、SOP、限度样品、作业指导书、各岗位职责的岗中培训）； 第十条及时妥善处理现场出现的和客诉客退的品质异常以及相关日常工作事务； 第十一条与其它部门人员密切沟通，建立并保持良好的工作关系； 第十二条对各品质报表进行审核并按时上交； 第十三条按期完成工作报告及上级下达的各项工作任务和质量指标； 第十四条遵守与推动质量方针、目标，执行公司质量制度、程序。 3、品质工程组长岗位工作职责： 第一条品质工程组长受质量部经理监督，直接向质量部经理汇报； 第二条负责制订品质控制计划和品质培训计划，并对QC和员工进行现场培训、指导（包括新进员工的岗前品质要求培训）； 第三条负责所有进料/制程/出货/客诉/客退品质管控、缺陷分析和品质处理（包括对外联络）； 第四条负责生产连续过程改善及生产工序能力评价； 第五条负责客户投诉处理； 第六条负责检具设计、量具识别与分析；量仪设备自校或外送计量校准； 第七条负责制订品质检验标准； 第八条负责内部标准样品的签署、限度样品/拒收样品的制订或审查； 第九条负责跟进打样、试产状况，分析品管过程； 第十条负责督促生产过程和检验过程严格按照规程操作；

材料结构与性能(珍藏版)

材料结构与性能（珍藏版） 一、何为金属键？金属的性能与金属键有何关系？ 二、试说明金属结晶时，为什么会产生过冷？ 三、结合相关工艺或技术说明快速凝固的组织结构特点。 四、画出铁碳合金相图，并指出有几个基本的相和组织？说明它们的结构和 性能特点。 五、说明珠光体和马氏体的形成条件、组织形态特征和性能特点。 六、试分析材料导热机理。金属、陶瓷和玻璃导热机制有何区别？将铬、 银、Ni-Cr合金、石英、铁等物质按热导率大小排序，并说明理由。 七、从结构上解释，为什么含碱土金属的玻璃适用于介电绝缘？ 八、列举一些典型的非线性光学材料，并说明其优缺点。 九、什么是超疏水、超亲水？超疏水薄膜对结构与表面能有什么要求？ 十、导致铁磁性和亚铁磁性物质的离子结构有什么特征？ 答案自测 特别重要的名词解释 原子半径：按照量子力学的观点，电子在核外运动没有固定的轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定的半径。根据原子间作用力的不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径。通常把统和双原子分子中相邻两原子的核间距的一半，即共价键键长的一半，称作该原子的共价半径（r c）；金属单质晶体中相邻原子核间距的一半称为金属半径 （r M）；范德瓦尔斯半径（r V）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引的两相邻原子核间距的一半，如稀有气体。

电负性：Parr等人精确理论定义电负性为化学势的负值，是体系外势场不变的条件下电子的总能量对总电子数的变化率。 相变增韧：相变增韧是由含ZrO2的陶瓷通过应力诱发四方相（t相）向单斜相（m相）转变而引起的韧性增加。当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成的较大应力场将会诱发其周围亚稳t-ZrO2向稳定m-ZrO2转变，这种转变为马氏体转变，将产生近4%的体积膨胀和1%-7%的剪切应变，对裂纹周围的基体产生压应力，阻碍裂纹扩展。而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性。 Suzuki气团：晶体中的扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用的结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别。这种不均匀分布的溶质原子具有阻碍位错运动的作用，也成为Suzuki气团。

品质部组织结构图

宁波通驰电器有限公司品管部组织结构

品管组织各岗位职责品质部职责 1.组织质量手册的编写与审查? 2.组织编写程序文件和工作文件? 3.协助管理者代表做好内部审核的计划﹑组织﹑实施工作? 4.负责质量管理体系文件的发放﹐回收及存盘? 5.负责规定原材料﹑半成品和成品的验收标准? 6.对“纠正和预防措施方案”进行登记﹑检查和评价? 7.编制和管理“质量记录总览表” ? 8.负责产品样品﹑采购产品样品及主要原辅材料的验证? 9.负责对顾客提供产品的验证? 10.负责各工序产品的检验和试验﹐以及测量和试验设备的检定? 11.负责不合格计量器具及对已检产品质量造成的影响进行评审? 12.负责组织不合格品的评审? 13.负责原辅材料﹑半成品和成品检验和试验状态的确认? 14.负责对QMS﹑过程﹑产品监测的数据分析管理。

质量部主管 1﹒公司行政人事制度﹑质量方针﹑政策的遵照与执行? 2﹒质量制度的制订与推动执行? 3﹒本部门工作之领导﹑推动﹒所属职能人员工作的督导与评价? 4﹒组织品检体系的设计﹐窗体﹑规程之拟定? 5﹒负责质量策划﹑质量仲裁﹑质量执行效果的签定﹐公司各部门质量业绩的考核? 6﹒质量异常的研究﹑改善? 7﹒质量培训计划和制定与推动执行? 8﹒对“纠正和预防措施”的有效性评价? 9﹒负责组织不合格品的评审? 10﹒质量信息收集﹑传导与回复? 11﹒负责对QMS过程﹑产品监测的数据分析管理? 12﹒协助管代建立和维护ISO9001质量管理体系﹒ 文控文员 1.编制和管理“QMS文件总览表”? 2.编制和管理“质量记录总览表”?

3.编制和管理“适用法律和法规和外来标准总览表”? 4.部门文件之汇集﹑归档? 5.负责QMS文件的打印﹑发放﹑回收及存盘工作﹒ 6.制程质量管理能力分析与质量改良? 7.进料﹑在制品﹑成品质量检测规范的制订与推动执行? 8.品检样品的制作与检测? 9.量规﹑检验仪器的校正与管制? 10.负责来料﹑半成品﹑成品物理性能的检测工作﹐并作好相应的检测记录? 11.负责检测室设备的日常维护与保养﹐数据及产品检测记录的管理? 12.负责根据有关文件规定对检测室进行有效的统一管理﹒ 13.质量数据的汇集﹑汇总﹑分析? 14.品质报告之制作与发布? 15.品管图之绘制? 16.质量成本之计算﹒ 来料检验(IQC) 1﹒负责按照IQC检验规程对原辅材料进行来料检验或验证﹐并做好检验状态标识及检验记录工作?2﹒来料检验不合格时﹐有责任向品检主管反映?

《材料结构与性能》课程论文

《材料结构与性能》课程论文 刚玉-尖晶石浇注料微结构参数控制及其强度、热震稳定性和抗渣性能研究 学生姓名：周文英 学生学号：201502703043 撰写日期：2015年11月

摘要 本文通过使用环境对耐火材料的要求，耐火材料与结构参数的分析，耐火材 料结构控制措施进展分析等方面总结了耐火材料的使用现状，并提出了下一步耐 火材料的改进措施。分别是：在基质中加入一定量的硅微粉，改变液相的粘度， 提高抗渣性；控制铝镁浇注料基质的粒径分布，使大颗粒含量一定保证其高温强度；使用球形轻骨料代替原来的致密骨料，提高气孔率，降低体积密度，提高能 源利用率，降低能耗。 关键词：铝镁浇注料；高温强度；抗渣性；热震稳定性 Abstract Requirements of the apply for fire resistance, analysis of refractory materials and structure parameters, current application and the promotion about the refractory are introduced in this paper. It included that: add some sillicon power into matrix in order to improve the viscosity of the liquid for abtaining better slag resistance; control the distribution of the particle in the matrix to ensure the high temperature strength; use spherical light aggregate instead of the original density aggregate to improve porosity and the rate of energy. Keywords:Alumina-Magnesia castable; high temperature strength; slag resistance; themal shock resistance.

材料结构与性能试题及答案

《材料结构与性能》试题2011级硕士研究生适用 一、名词解释（20分） 原子半径，电负性，相变增韧、Suzuki气团 原子半径：按照量子力学的观点，电子在核外运动没有固定的轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定的半径。根据原子间作用力的不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径。通常把统和双原子分子中相邻两原子的核间距的一半，即共价键键长的一半，称作该原子的共价半径（r c）；金属单质晶体中相邻原子核间距的一半称为金属半径（r M）；范德瓦尔斯半径（r V）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引的两相邻原子核间距的一半，如稀有气体。 电负性：Parr等人精确理论定义电负性为化学势的负值，是体系外势场不变的条件下电子的总能量对总电子数的变化率。 相变增韧：相变增韧是由含ZrO2的陶瓷通过应力诱发四方相（t相）向单斜相（m相）转变而引起的韧性增加。当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成的较大应力场将会诱发其周围亚稳t-ZrO2向稳定m-ZrO2转变，这种转变为马氏体转变，将产生近4%的体积膨胀和1%-7%的剪切应变，对裂纹周围的基体产生压应力，阻碍裂纹扩展。而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性。 Suzuki气团：晶体中的扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用的结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别。这种不均匀分布的溶质原子具有阻碍位错运动的作用，也成为Suzuki气团。 二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用。（15分） 答：从交互做作用的性质来说，可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类。 弹性交互作用：位错与溶质原子的交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起的弹性畸变与位错间的弹性交互作用。形成Cottrell气团，甚至Snoek气团对晶体起到强化作用。弹性交互作用的另一种情况是溶质原子核基体的弹性模量不同而产生的交互作用。 化学交互作用：基体晶体中的扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用的结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别，具有阻碍位错运动的作用。 静电交互作用：晶体中的位错使其周围原子偏离平衡位置，晶格体积发生弹性畸变，晶格畸变将导致自由电子的费米能改变，对于刃型位错来讲，滑移面上下部分晶格畸变量相反，导致滑移面两侧部分的费米能不相等，导致位错周围电子需重新分布，以抵消这种不平衡，从而形成电偶极，位错线如同一条电偶极线，在它周围存在附加电场，可与溶质原子发生静电交互作用。 三、简述点缺陷的特点和种类，与合金的性能有什么关系（15分） 答：点缺陷对晶体结构的干扰作用仅波及几个原子间距范围的缺陷。它的尺寸在所有方向上均很小。其中最基本的点缺陷是点阵空位和间隙原子。此外，还有杂质原子、离子晶体中的非化学计量缺陷和半导体材料中的电子缺陷等。 在较低温度下，点缺陷密度越大，对合金电阻率影响越大。另外，点缺陷与合金力学性能之间的关系主要表现为间隙原子的固溶强化作用。

材料结构和性能解答(全)

1、离子键及其形成的离子晶体陶瓷材料的特征。 答：当一个原子放出最外层的一个或几个电子成为正离子，而另一个原子接受这些电子而成为负离子，结果正负离子由于库仑力的作用而相互靠近。靠近到一定程度时两闭合壳层的电子云因发生重叠而产生斥力。这种斥力与吸引力达到平衡的时候就形成了离子键。此时原子的电中性得到维持，每一个原子都达到稳定的满壳层的电子结构，其总能量达到最低，系统处于最稳定状态。因此，离子键是由正负离子间的库仑引力构成。由离子键构成的晶体称为离子晶体。离子晶体一般由电离能较小的金属原子和电子亲和力较大的非金属原子构成。离子晶体的结构与特性由离子尺寸、离子间堆积方式、配位数及离子的极化等因素有关。 离子键、离子晶体及由具有离子键结构的陶瓷的特性有： A、离子晶体具有较高的配位数，在离子尺寸因素合适的条件下可形成最密排的结构； B、离子键没有方向性 C、离子键结合强度随电荷的增加而增大，且熔点升高，离子键型陶瓷高强度、高硬度、高熔点； D、离子晶体中很难产生自由运动的电子，低温下的电导率低，绝缘性能优良； E、在熔融状态或液态，阳离子、阴离子在电场的作用下可以运动，故高温下具有良好的离子导电性。 F、吸收红外波、透过可见波长的光，即可制得透明陶瓷。 2、共价键及其形成的陶瓷材料具有的特征。 答：当两个或多个原子共享其公有电子，各自达到稳定的、满壳层的状态时就形成共价键。由于共价电子的共享，原子形成共价键的数目就受到了电子结构的限制，因此共价键具有饱和性。由于共价键的方向性，使共价晶体不密堆排列。这对陶瓷的性能有很大影响，特别是密度和热膨胀性，典型的共价键陶瓷的热膨胀系数相当低，由于个别原子的热膨胀量被结构中的自由空间消化掉了。 共价键及共价晶体具有以下特点： A、共价键具有高的方向性和饱和性； B、共价键为非密排结构； C、典型的共价键晶体具有高强度、高硬度、高熔点的特性。 D、具有较低的热膨胀系数； E、共价键由具有相似电负性的原子所形成。 3、层状结构材料的各向异性。 答：层状结构中范德华力起着重要的作用，陶瓷的层状结构间有较强的若键存在使得层与层之间连接在一起。蒙脱石和石墨的结构层内键合类型不同于层间键合类型，因此材料显示出较高的各向异性。所有的这些层状结构的层与层之间很容易滑移，粘土矿物中的这种层状结构使它在有水的情况下容易发生塑性变形。 4、影响陶瓷材料密度的因素。 答：密度是指单位体积的质量，陶瓷材料的密度有四种表示方式，分别是：结晶学密度、理论密度、体积密度、相对密度。前三种在制作过程中没有形成气孔，在结构内的原子间只有间隙。陶瓷材料的密度主要取决于元素的尺寸，元素的质量和结构堆积的紧密程度。相对原子质量大的元素构成的陶瓷材料显示出较高的密度，如碳化钨、氧化铪等。金属键合和离子键合陶瓷中的原子形成紧密堆积，会使其密度比共价键键合陶瓷（较开放的结构）的密度更奥一些，如锆石英。 5、硬度所反映的材料的能力；静载荷压入法测定硬度的原理。

高聚物结构与性能的关系

高聚物结构与性能的关系 1. 高聚物的结构 按研究单元的不同分类，高聚物结构可分为两大类：一类为高聚物的链结构，即分子内的结构，是研究一个分子链中原子或基团之间的几何排列；另一类为高聚物的分子聚集态结构，即分子间的结构，是研究单位体积内许多分子链之间的几何排列。对高聚物材料来说，链结构只是间接影响其性能，而分子聚集态结构才是直接影响其性能的因素。 高聚物链结构 高聚物的链结构包括近程结构和远程结构。近程结构是指结构单元的化学组成、立体异构、连接顺序、以及支化、交联等；远程结构是指高分子链的构象、分子量等。 高聚物链结构是决定高聚物基本性质的主要因素，各种高聚物由于链结构不同其性质则完全不同。例如，聚乙烯柔软容易结晶，聚苯乙烯硬而脆不能结晶；全同立构聚丙烯在常温下是固休，可以结晶，而无规立构聚丙烯在常温下则为粘稠的液体等。 高聚物的聚集态结构 高聚物的分子聚集态结构包括晶态、非晶态、液晶态、取向态等；高聚物的分子聚集态结构是在加工成型过程中形成的，是决定高聚物制品使用性能的主要因素。即使具有相同链结构的同一种高聚物，由于加工成型条件的不同，其成型品的使用性能就有很大差别。例如，结晶取向程度不同直接影响纤维和薄膜的力学性能；结晶大小和形态不同可影响塑料制品的耐冲击强度，开裂性能和透明性。 因此对高聚物材料来说，链结构只是间接影响其性能，而分子聚集态结构才是直接影响其性能的因素。研究高聚物分子聚集态结构的意义就在于了解高聚物分子聚集态结构的特征，形成条件及其与材料性能之间的关系，以便人为地控制加工成型条件得到具有预定结构和性能的材料，同时为高聚物材料的物理改性和材料设计建立科学基础。 2.高聚物结构与力学性能的关系 链结构与力学性能的关系 不同的高聚物，有不同的分子结构，当然会显示出不同的材料性能出来。聚

材料结构与性能地关系

关于新型材料结构与性能的关系相关文章读后感 通过阅读文献，我了解了关于新型材料的一些基础知识。 新型材料是指那些新近发展或正在发展的、具有优异性能和应 用前景的一类材料。新型材料的特征： （1）生产制备为知识密集、技术密集和资金密集； （2）与新技术和新工艺发展密切结合。如：大多新型材料通过 极端条（如超高压、超高温、超高真空、超高密度、超高频、 超高纯和超高速快冷等）形成。 （3）一般生产规模小，经营分散，更新换代快，品种变化频繁。 （4）具有特殊性能。如超高强度、超高硬度、超塑性，及超导 性、磁性等各种特殊物理性能。 （5）其发展与材料理论关系密切。 新型材料的分类，根据性能与用途分为新型结构材料和功能材料。新型结构材料是指以力学性能为主要要求，用以制造各种机器零件和工程结构的一类材料。新型结构材料具有更高力学性能（如强度、硬度、塑性和韧性等），能在更苛该介质或条件下工作。功能材料指具有特定光、电、磁、声、热、湿、气、生物等性能的种类材料。广泛用于能源、计算机、通信、电子、激光、空间、生命科学等领域。根据材料本性或结合键分为金属材料、元机非金属材料、高分子材料、复合材料

新型材料，在国民经济中具有举足轻重的地位。对新一代材料的要求是：（1）材料结构与功能相结合。（2）开发智能材料。智能材料必须具备对外界反应能力达到定量的水平。目前的材料还停留在机敏材料水平上，机敏材料只能对外界有定性的反应。（3）材料本身少无污染，生产过程少污染，且能再生。（4）制造材料能耗少，本身能创造新能源或能充分利用能源。 材料科学发展趋势：（1）研究多相复合材料。指两个或三个主相都在一个材料之中，如多相复合陶瓷材料，多相复合金属材料，多相复合高分子材料，金属—陶瓷、金属—有机物等。（2）研究并开发纳米材料。①把纳米级晶粒混合到材料中，以改善材料脆性。②利用纳米材料本身的独特性能。 基于材料结构和性能关系研究的材料设计,其核心科学问题有三: (l)寻找决定材料体系特性的关键功能基元； (2)材料微观结构和宏观功能特性的关系的研究； (3)基于功能基元材料体系的设计原理。 各种新型材料的开发研究越来越引起人们的重视,活性碳纤维(ACF)(或纤维状活性碳(FAC)是近几十年迅速发展起来的一种新颖的高效吸附材料。 ACF的吸附性能与其结构特征有密切关系.影响性能的结构因素可分为两个方面:其一为孔结构因素,如比表面积、孔径、孔容等。在通常情况下,比表面积与吸附量有正比关系;其二为表面官能团的种类和含量,例如含氮官能团的ACF对含硫化合物有优异的吸附能力.

高分子的化学结构和性能之间的关系

高分子的化学结构和性能之间的关系 相对分子量超过10000的化合物称之为高分子，又称高聚物或聚合物。同样的单体即化学组成完全相同，由于合成工艺不同，生成的聚合物结构即链结构或取代基空间取向不同，其性能也不同。 （一）聚乙烯性能与结构的关系 1、高压聚乙烯（低密度聚乙烯）——LDPE LDPE是在微量氧的存在下，通过高温（200℃）高压（1000大气压）聚合而成。支链比较多，比较长，链与链之间距离较大，密度小。 2、低压聚乙烯（高密度聚乙烯）——HDPE HDPE支链很少，而且很短，分子量较大,分子链之间靠的比较近，密度大。 3、线性低密度聚乙烯——LLDPE LLDPE合成所用的单体除乙烯外，还有小部分α-烯烃。虽然它有许多支链，但是支链的长度仅仅是α—烯烃聚合后余下的部分，分子链之间距离较LDPE小，密度比LLDPE大，但比HDPE小。 尽管三种PE只是在链结构上有所差异，却直接影响到分子链间的距离，进而影响到材料密度，即材料的密度主要由链结构所决定。而密度又直接影响材料性能，所以链结构不同性能自然也就不同。 4、茂金属聚乙烯——mPE mPE与普通乙烯丙烯共聚物最大的区别是：由于金属茂催化剂的强定向作用，使分子链中的丙烯单体上的甲基呈有序排列，而且分子量分布窄。正由于mPE上述结构特征，使mPE具有如下优异特性：（1）韧性好、刚性大、透明性和清洁度比普通PE都好；（2）熔体强度大，不易发生破裂。（3）熔体粘度大，热稳定性好。（4）低温热封性好，是至今低温热封性能最好的树脂，可广泛应用于食品包装。 （二）聚丙烯性能与结构关系 1、PP均聚物： PP均聚物与PE相比PP最大区别是C链上含有甲基，甲基的存在使分子链间距增大，密度减小，PP在所有树脂密度最小。根据PP碳链上的甲基在空间取向不同，可分等规PP、间规PP和无规PP三种。等规PP和间规PP碳链上的甲基在空间取向是规整有序的，而无规PP碳链上的甲基在空间取向无规律性，随意排布。也正由于这个结构上的微少差异，使其性能差别很大，等规PP和间规PP具有很好的力学性能，而无规PP呈蜡状物，基本上无力学性能。 从上述讨论，可以看出，PP的几乎所有性能都与甲基和甲基的空间排布方式有关，PP与PE性能上的差异完全由甲基的存在决定。 2、PP共聚物 （1）乙—丙橡胶 PP共聚物的性能与组成结构具有密切关系，当丙烯含量为40～70% 时，则完全成为一种无定形的橡胶状弹性体，称之为乙—丙橡胶。主要用作其它树脂改性剂，可提高材料的韧性和抗冲击强度。 （2）PP无规共聚物： PP无规共聚物中，乙烯含量一般不超过20%。所谓无规是指乙烯单体在无规共聚物分子链中呈无规则排列，乙烯可起到阻止共聚物结晶作用，使结晶度降低，玻璃化温度降低，但透明性、柔软性和光泽度提高。

材料结构与性能答案(DOC)

1.材料的结构层次有哪些，分别在什么尺度，用什么仪器进行分析？ 现在,人们通过大量的科学研究和工程实践,已经充分认识到物质结构的尺度和层次是有决定性意义的。 在不同的尺度下,主要的,或者说起决定性的问题现象和机理都有很大的差异,因此需要我们用不同的思路和方法去研究解决这些问题。更值得注意的是空间尺度与时间尺度还紧密相关,不同空间尺度下事件发生及进行的时间尺度也很不相同。一般地讲,空间尺度越大的,则描述事件的时间尺度也应越长。不同的学科关注不同尺度的时空中发生的事件。现代科学则按人眼能否直接观察到,且是否涉及分子、原子、电子等的内部结构或机制,而将世界粗略地划分为宏观(Macro-scopic)世界和微观(Microscopic)世界。之后,又有人将可以用光学显微镜观察到的尺度范围单独分出,特别地称作/显微结构(世界)。随着近年来材料科学的迅速发展,材料科学家中有人将微观世界作了更细致地划分。而研究基本粒子的物理学家可能还会把尺度向更小的方向收缩,并给出另外的命名。对于宏观世界,根据尺度的不同,或许还可以细分为/宇宙尺度/太阳系尺度/地球尺度和/工程及人体尺度等。人类的研究尺度已小至基本粒子,大至全宇宙。但到目前为止,关于/世界的认识还在不断深化,因而对其划分也就还处于变动之中。即使是按以上的层次划分,其各界之间的边界也比较模糊,有许多现象会在几个尺度层次中发生。 在材料科学与工程领域中,对于材料结构层次的划分尚不统一,可以列举出许多种划分方法,例如:有的材料设计科学家按研究对象的空间尺度划分为三个 层次: (1)工程设计层次:尺度对应于宏观材料,涉及大块材料的加工和使用性能的设计研究。 (2)连续模型尺度:典型尺度在1Lm量级,这时材料被看作连续介质,不考虑其中单个原子、分子的行为。 (3)微观设计层次:空间尺度在1nm量级,是原子、分子层次的设计。 国外有的计算材料学家,按空间和时间尺度划分四个层次〔1〕,即 (1)宏观 这是人类日常活动的主要范围,即人通过自身的体力,或借助于器械、机械等所能通达的时空。人的衣食住行,生产、生活无不在此尺度范围内进行。其空间尺度大致在0.1mm(目力能辨力最小尺寸)至数万公里人力跋涉之最远距离),时间尺度则大致在0.01秒(短跑时人所能分辨的速度最小差异)至100年(人的寿命差不多都在百年以内)。现今风行的人体工程学就是以人体尺度1m上下为主要参照的。 (2)介观 介观的由来是说它介于/宏观与/微观之间。其尺度主要在毫米量级。用普通光学显微镜就可以观察。在材料学中其代表物是晶粒,也就是说需要注意微结构了,如织构,成分偏析,晶界效应,孔中的吸附、逾渗、催化等问题都已开始显现。现在,介观尺度范围的研究成果在材料工程领域,如耐火材料工业、冶金工业等行业中有许多直接而成功的应用。 (3)微观 其尺度主要在微米量级,也就是前面所说/显微结构(世界)0。多年以来借助于光学显微镜、电子显微镜、X)衍射分析、电子探针等技术对于晶态、非晶态材料在这一尺度范围的行为表现有较多的研究,许多方法已成为材料学的常规手段。在材料学中,这一尺度的代表物有晶须、雏晶、分相时产生的液滴等。 (4)纳观 其尺度范围在纳米至微米量级,即10-6~10-9m,大致相当于几十个至几百个原子集合体的尺寸。在这一尺度范围已经显现出量子性,已经不再能将研究对象作为/连续体0,不能再简单地

材料的结构与性能特点

第一章材料的结构与性能 固体材料的性能主要取决于其化学成分、组织结构及加工工艺过程。所谓结构就是指物质内部原子在空间的分布及排列规律。 材料的相互作用 组成物质的质点（原子、分子或离子）间的相互作用力称为结合键。主要有共价键、离子键、金属键、分子键。 离子键 形成：正、负离子靠静电引力结合在一起而形成的结合键称为离子键。 特性：离子键没有方向性，无饱和性。NaCl晶体结构如图所示。 性能特点：离子晶体的硬度高、热膨胀系数小，但脆性大，具有很好的绝缘性。典型的离子晶体是无色透明的。 共价键 形成：元素周期表中的ⅣA、ⅤA、ⅥA族大多数元素或电负性不大的原子相互结合时，原子间不产生电子的转移，以共价电子形成稳

定的电子满壳层的方式实现结合。这种由共用电子对产生的结合键称为共价键。氧化硅中硅氧原子间共价键，其结构如图所示。 性能特点：共价键结合力很大，所以共价晶体的强度、硬度高、脆性大，熔点、沸点高，挥发度低。 金属键 形成：由金属正离子与电子气之间相互作用而结合的方式称为金属键。如图所示。 性能特点： 1)良好的导电性及导热性； 2)正的电阻温度系数； 3)良好的强度及塑性； 4)特有的金属光泽。 分子键 形成：一个分子的正电荷部位与另一分子的负电荷部位间以微弱静电引力相引而结合在一起称为范德华键（或分子键）。 特性：分子晶体因其结合键能很低，所以其熔点很低，硬度也低。但其绝缘性良好。 材料的结合键类型不同，则其性能不同。常见结合键的特性见表1-1。

晶体材料的原子排列 所谓晶体是指原子在其内部沿三维空间呈周期性重复排列的一类物质。晶体的主要特点是：①结构有序；②物理性质表现为各向异性；③有固定的熔点；④在一定条件下有规则的几何外形。 理想的晶体结构 1.晶体的基本概念 (1) 晶格与晶胞