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第一单元•TypesofMaterials材料的类型Materialsmaybegroupedinseveralways.Scientistsoftenclassifymaterialsbytheirstate:solid,liquid,orgas.Theyalsoseparatethemintoorganic(onceliving)andinorganic(neverliving)materials.材料可以按多种方法分类。科学家常根据状态将材料分为：固体、液体或气体。他们也把材料分为有机材料(曾经有生命的)和无机材料(从未有生命的)。Forindustrialpurposes,materialsaredividedintoengineeringmaterialsornonengineeringmaterials.Engineeringmaterialsarethoseusedinmanufactureandbecomepartsofproducts.就工业效用而言，材料被分为工程材料和非工程材料。那些用于加工制造并成为产品组成部分的就是工程材料。Nonengineeringmaterialsarethechemicals,fuels,lubricants,andothermaterialsusedinthemanufacturingprocess,whichdonotbecomepartoftheproduct.非工程材料则是化学品、燃料、润滑剂以及其它用于加工制造过程但不成为产品组成部分的材料。Engineeringmaterialsmaybefurthersubdividedinto:①Metal②Ceramics③Composite④Polymers,etc.工程材料还能进一步细分为：①金属材料②陶瓷材料③复合材料④聚合材料，等等。•MetalsandMetalAlloys金属和金属合金Metalsareelementsthatgenerallyhavegoodelectricalandthermalconductivity.Manymetalshavehighstrength,highstiffness,andhavegoodductility.金属就是通常具有良好导电性和导热性的元素。许多金属具有高强度、高硬度以及良好的延展性。Somemetals,suchasiron,cobaltandnickel,aremagnetic.Atlowtemperatures,somemetalsandintermetalliccompoundsbecomesuperconductors.某些金属能被磁化，例如铁、钴和镍。在极低的温度下，某些金属和金属化合物能转变成超导体。Whatisthedifferencebetweenanalloyandapuremetal?Puremetalsareelementswhichcomefromaparticularareaoftheperiodictable.Examplesofpuremetalsincludecopperinelectricalwiresandaluminumincookingfoilandbeveragecans.合金与纯金属的区别是什么？纯金属是在元素周期表中占据特定位置的元素。例如电线中的铜和制造烹饪箔及饮料罐的铝。Alloyscontainmorethanonemetallicelement.Theirpropertiescanbechangedbychangingtheelementspresentinthealloy.Examplesofmetalalloysincludestainlesssteelwhichisanalloyofiron,nickel,andchromium;andgoldjewelrywhichusuallycontainsanalloyofgoldandnickel.合金包含不止一种金属元素。合金的性质能通过改变其中存在的元素而改变。金属合金的例子有：不锈钢是一种铁、镍、铬的合金，以及金饰品通常含有金镍合金。Whyaremetalsandalloysused?Manymetalsandalloyshavehighdensitiesandareusedinapplicationswhichrequireahighmass-to-volumeratio.为什么要使用金属和合金？许多金属和合金具有高密度，因此被用在需要较高质量体积比的场合。Somemetalalloys,suchasthosebasedonaluminum,havelowdensitiesandareusedinaerospaceapplicationsforfueleconomy.Manyalloysalsohavehighfracturetoughness,whichmeanstheycanwithstandimpactandaredurable.某些金属合金，例如铝基合金，其密度低，可用于航空航天以节约燃料。许多合金还具有高断裂韧性，这意味着它们能经得起冲击并且是耐用的。Whataresomeimportantpropertiesofmetals?Densityisdefinedasamaterial’smassdividedbyitsvolume.Mostmetalshaverelativelyhighdensities,especiallycomparedtopolymers.金属有哪些重要特性？密度定义为材料的质量与其体积之比。大多数金属密度相对较高，尤其是和聚合物相比较而言。Materialswithhighdensitiesoftencontainatomswithhighatomicnumbers,suchasgoldorlead.However,somemetalssuchasaluminumormagnesiumhavelowdensities,andareusedinapplicationsthatrequireothermetallicpropertiesbutalsorequirelowweight.高密度材料通常由较大原子序数原子构成，例如金和铅。然而，诸如铝和镁之类的一些金属则具有低密度，并被用于既需要金属特性又要求重量轻的场合。Fracturetoughnesscanbedescribedasamaterial’sabilitytoavoidfracture,especiallywhenaflawisintroduced.Metalscangenerallycontainnicksanddentswithoutweakeningverymuch,andareimpactresistant.Afootballplayercountsonthiswhenhetruststhathisfacemaskwon’tshatter.断裂韧性可以描述为材料防止断裂特别是出现缺陷时不断裂的能力。金属一般能在有缺口和凹痕的情况下不显著削弱，并且能抵抗冲击。橄榄球运动员据此相信他的面罩不会裂成碎片。Plasticdeformationistheabilityofbendordeformbeforebreaking.Asengineers,weusuallydesignmaterialssothattheydon’tdeformundernormalconditions.Youdon’twantyourcartoleantotheeastafterastrongwestwind.塑性变形就是在断裂前弯曲或变形的能力。作为工程师，设计时通常要使材料在正常条件下不变形。没有人愿意一阵强烈的西风过后自己的汽车向东倾斜。However,sometimeswecantakeadvantageofplasticdeformation.Thecrumplezonesinacarabsorbenergybyundergoingplasticdeformationbeforetheybreak.然而，有时我们也能利用塑性变形。汽车上压皱的区域在它们断裂前通过经历塑性变形来吸收能量。Theatomicbondingofmetalsalsoaffectstheirproperties.Inmetals,theoutervalenceelectronsaresharedamongallatoms,andarefreetotraveleverywhere.Sinceelectronsconductheatandelectricity,metalsmakegoodcookingpansandelectricalwires.金属的原子连结对它们的特性也有影响。在金属内部，原子的外层阶电子由所有原子共享并能到处自由移动。由于电子能导热和导电，所以用金属可以制造好的烹饪锅和电线。Itisimpossibletoseethroughmetals,sincethesevalenceelectronsabsorbanyphotonsoflightwhichreachthemetal.Nophotonspassthrough.因为这些阶电子吸收到达金属的光子，所以透过金属不可能看得见。没有光子能通过金属。Alloysarecompoundsconsistingofmorethanonemetal.Addingothermetalscanaffectthedensity,strength,fracturetoughness,plasticdeformation,electricalconductivityandenvironmentaldegradation.合金是由一种以上金属组成的混合物。加一些其它金属能影响密度、强度、断裂韧性、塑性变形、导电性以及环境侵蚀。Forexample,addingasmallamountofirontoaluminumwillmakeitstronger.Also,addingsomechromiumtosteelwillslowtherustingprocess,butwillmakeitmorebrittle.例如，往铝里加少量铁可使其更强。同样，在钢里加一些铬能减缓它的生锈过程，但也将使它更脆。•CeramicsandGlasses陶瓷和玻璃Aceramicisoftenbroadlydefinedasanyinorganicnonmetallicmaterial．Bythisdefinition,ceramicmaterialswouldalsoincludeglasses;however,manymaterialsscientistsaddthestipulationthat“ceramic”mustalsobecrystalline.陶瓷通常被概括地定义为无机的非金属材料。照此定义，陶瓷材料也应包括玻璃；然而许多材料科学家添加了“陶瓷”必须同时是晶体物组成的约定。Aglassisaninorganicnonmetallicmaterialthatdoesnothaveacrystallinestructure.Suchmaterialsaresaidtobeamorphous.玻璃是没有晶体状结构的无机非金属材料。这种材料被称为非结晶质材料。PropertiesofCeramicsandGlassesSomeoftheusefulpropertiesofceramicsandglassesincludehighmeltingtemperature,lowdensity,highstrength,stiffness,hardness,wearresistance,andcorrosionresistance.陶瓷和玻璃的特性高熔点、低密度、高强度、高刚度、高硬度、高耐磨性和抗腐蚀性是陶瓷和玻璃的一些有用特性。Manyceramicsaregoo