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材料
+问答题
1.(a)Listthefourclassificationofsteels.(列出钢的四种分类)
low-,medium-,high-carbontypes(低、中、高碳钢).high-strength,low-alloy(HSLA)steels
(b)Foreach,brieflydescribethepropertiesandtypicalapplications.(对于每一种钢材,简单地描述一下其性能和典型的应用)
Low-carbonsteels:
theproperties:
Thesealloysarerelatively(相当地;相对地,比较地)softandweak,buthaveoutstandingductility(延展性;柔软性)andtoughness(韧性);inaddition,theyaremachinable(可加工的),weldable,(可焊的)and,ofallsteels,aretheleastexpensivetoproduce
Typicalapplicationsincludeautomobilebodycomponents,structuralshape(beamchannelandangleiron),sheetsthatareusedinpipelines,buildings,bridges,andtincans
Medium-carbonsteels
thepropertiesThemedium-carbonsteelshavecarbonconcentrationsbetween0.25and0.60wt%
Applicationsincluderailwaywheelsandtracks,gears,andothermachineparts
High-carbonsteels
thepropertiesThehigh-carbonsteels,normallyhavingcarboncontentsbetween0.6and1.4wt%,arethehardest,strongest,andyetleastductileofthecarbonsteels.
Thesealloyingelementscombinewithcarbontoformveryhardandwear-resistantcarbidecompounds
Applications
Theyarealmostalwaysusedinahardenedconditionand,suchas,areespeciallywearresistant.
Thesesteelsareutilizedascuttingtoolsanddiesforformingandshapingmaterials,aswellasinknives,blades,springs,andhigh-strengthwire.
high-strength,low-alloy(HSLA)steels
∙thepropertiesTheyareductile,formable,andmachinable.Innormalatmospheres,theHSLAsteelsaremoreresistanttocorrosionthantheplaincarbonsteels,whichtheyhavereplacedinmanyapplicationswherestructuralstrengthiscritical(e.g.,bridges,towers,supportcolumnsinhigh-risebuildings,andpressurevessels(压力容器
.
Citethreereasonswhyferrousalloysareusedsoextensively.
∙(写出铁合金应用如此广泛的三个原因)
Theirwidespreaduseisaccountedforbythreefactors:
(1)iron-containingcompoundsexistinabundantquantitieswithintheearth`scrust.
(2)metallicironandsteelalloysmaybeproducedusingrelativelyeconomicalextraction,refining,alloying,andfabricationtechniques.
(3)ferrousalloysareextremelyversatile,inthattheymaybetailoredtohaveawiderangeofmechanicalandphysicalproperties.
(b)Citetheprincipaldisadvantageofmanyferrousalloys.
(写出大部分铁合金的主要缺点)
•Theprincipaldisadvantageofmanyferrousalloysistheirsusceptibilitytocorrosion.
•
(1)arelativelyhighdensity(密度),
(2)acomparativelylowelectricalconductivity(导电性),and(3)aninherent(固有的)susceptibility(敏感的)tocorrosion(腐蚀)insomecommonenvironments.
3Useofmaterials
•Itiscrucial(重要的;决定性的)tochoosematerialswhicharebestadaptedfortheapplicationenvisioned(预想).Thefollowingfactorsshouldbetakenintoaccount:
Theintrinsic(本质的,固有的)behaviorofmaterials:
•Strength,wearandcorrosionresistance,conductivity(导电性;传导性),etc.
•Thebehaviorofmaterialsduringmanufactureandprocessing.
•Theenvironmentalbehaviorofmaterials
•Thecostofvariouspossiblesolutions
•Thepossibilitiesofrecycling
•
英译汉
1Naturallyoccurringpolymers—thosederivedfromplantsandanimals—havebeenusedformanycenturies;thesematerialsincludewood,rubber,cottonleatherandsilk.Othernaturalpolymerssuchasproteins,enzymes,starches,andcelluloseareimportantinbiologicalphysiologicalprocessinplantsandanimals.
自然存在的聚合物—从植物和动物那里提取得到的—已经被使用了许多个世纪。
这些材料包括木材,棉花,皮革,和丝绸。
其他的天然聚合物,比如蛋白质,酶,淀粉和纤维素在植物和动物的生物生理过程中都是很重要的。
Modernscientificresearchestoolshavemadepossiblethedeterminationofthemolecularstructuresofthisgroupofmaterials,andthedevelopmentofnumerouspolymers,whicharesynthesizedfromsmallorganicmolecules.
现代的科学研究手段已经使得决定这类材料的原子结构的排列,以及那些由有机分子合成的大分子聚合物的改良成为可能。
Manyofourusefulplastics,rubbersandfibermaterialsaresyntheticpolymers.Infact,sincetheconclusionofWorldWarII,thefieldofmaterialshasbeenrevolutionizedbytheadventofsyntheticpolymers.Thesyntheticscanbeproducedinexpensively,andtheirpropertiesmaybemanagedtothedegreethatmanyaresuperiortotheirnaturalcounterparts.Insomeapplicationsmetalandwoodpartshavebeenreplacedbyplastics,whichhavesatisfactorypropertiesandmaybeproducedatalowercost.
对于我们来说有用的塑料,橡胶和纤维材料,都是合成聚合物。
事实上,自二战结束后,合成聚合物的到来已经给材料领域带来了翻天覆地的变化。
这种合成品的制作便宜,而且它们的大部分性能比与相应的自然材料更加优越。
在某些场合,原是金属和木材的部分已经被有着令人满意性能的,低造价的塑料所代替。
Thepropertiesofpolymersareintricatelyrelatedtothestructuralelementsofmaterial.Thischapterexploresmolecularandstructuresofpolymers.
聚合物的这些多样的性能与材料的组成元素有关。
这一章节研究的是分子和聚合物的结构。
2
Extremelylargemolecularweightsarefoundinpolymerswithverylongchains.Duringthepolymerizationprocessinwhichtheselargemoleculesaresynthesizedfromsmallermolecules,notallchainswillgrowtothesamelength;thisresultsinadistributionofchainlengthsormolecularweights.Ordinarily,anaveragemolecularweightisspecified,whichmaybedeterminedbythemeasurementofvariousphysicalpropertiessuchasviscosity(粘度法)andosmoticpressure(渗透压法).
在聚合物中,我们发现有着极大分子质量的超长链。
在这个由小分子聚合成大分子的合成过程中,并不是所有的链都可以增长到相同的长度;这就导致了链长或是分子质量的多样性。
通常来说,平均分子质量可以通过对其各种物理性质的测量来确定,比如粘度法和渗透压法。
Thereareseveralwayofdefiningaveragemolecularweight.Thenumber-averagemolecularweight(数均分子量)Mnisobtainedbydividingthechainsintoaseriesofsizerangesandthendeterminingthenumberfractionofchainswithineachsizerange.Thisnumber-averagemolecularweightisexpressedas:
Mn=∑xiMi
WhereMirepresentsthemean(middle)molecularweightofsizerangei,andxiisthefractionofthetotalnumberofchainswithinthecorrespondingsizerange.
有几种定义平均分子质量的方法。
数均分子量Mn是通过把链依据它们的尺寸大小划分为不同的系列,然后决定每一个尺寸范围内的链的数目。
这种数均分子量表示如下:
Mn=∑xiMi
期中Mi代表是尺寸范围为i的平均分子质量的大小,而xi则是相应的尺寸范围内链的总数值。
Aweight-averagemolecularweightMwisbasedontheweightfractionofmoleculeswithinthevarioussizeranges.Itiscalculatedaccordingto
Mw=∑wiMi
Where,again,Miisthemean(middle)molecularweightwithinasizerange,whereaswidenotestheweightfractionofmoleculeswithinthesamesizeinterval.
质均分子量Mw是以在不同尺寸范围内的分子的质量数为基础。
质均分子量Mw可以通过下面的公式计算得到:
Mw=∑wiMi
其中,一样的,Mi是一定尺寸范围内分子的平均质量,然而wi指的是在相同尺寸区间的分子的质量数。
3
Theresponseofapolymertomechanicalforcesatelevatedtemperaturesisrelatedtoitsdominantmolecularstructure.And,infact,oneclassificationschemeforthesematerialsisaccordingtobehaviorwithrisingtemperature.Thermoplasts(orthermosettingpolymers)andthermosets(orthermosetting)arethetwosubdivisions.Thermoplastssoftenwhenheatedandhardenwhencooled—processesthataretotallyreversiblemayberepeated
高温情况下,聚合物对机械力的反应与其主要的分子结构有关。
事实上,我们可以根据材料随温度的变化来划分这些材料。
细分可分为两种:
热塑性塑料(或是热固性聚合物)热固性材料(热固的;热硬化性的)。
热塑性塑料当加热时变软,冷却时变硬,这种过程是完全可逆的也是可以重现的。
Onamolecularlevel,asthetemperatureisraised,secondarybondingforcesarediminished(byincreasedmolecularmotion)sothattherelativemovementofadjacentchainsisfacilitatedwhenastressisapplied.Irreversibledegradationresultswhenthetemperatureofamoltenthermoplasticpolymerisraisedtothepointatwhichmolecularvibrationsbecomeviolentenoughtobreaktheprimarycovalentbonds.
在分子的尺度下,随着温度的升高,第二键力就被削弱(被增加的分子运动)当加以一定压力时,就会导致相邻分子链相对运动的加剧。
当融化的热塑性塑料被加热到分子振动变得足够剧烈以致可以破坏原来的共价键的温度时,就会发生不可逆的降解。
Inaddition,thermoplastsarerelativelysoft.Mostlinearpolymersandthosehavingsomebranchedstructureswithflexiblechainsarethermoplastic.Thesematerialsarenormallyfabricatedbythesimultaneousapplicationofheatandpressure.
另外,热塑性塑料相当的柔软。
那些直线性的和那些有支链结构和柔软链的聚合物都是热塑性塑料。
这些材料通常都是通过同时加热加压来制造的。
4
Polymerchemistsandscientistsarecontinuallysearchingfornewmaterialsthatcanbeeasilyandeconomicallysynthesizedandfabricated,withimprovedpropertiesorbetterpropertycombinationsthanareofferedbythehomopolymersheretoforediscussed.Onegroupofthesematerialsarethecopolymers.
高分子化学家利用改良的性能或是比到目前为止所讨论的均聚物有更好性能的组合来不断地寻找那些低成本的容易合成和生产的新材料。
这些材料的其中一类就是共聚物。
Consideracopolymerthatiscomposedoftwomerunits.Dependingonthepolymerizationprocessandthetherelativefractionsofthesemertypes,differentsequencingarrangmentsalongthepolymerchainsarepossible
考虑到共聚物是由两个满足最低能量要求的单元组合而成的。
根据聚合的过程和这些满足最低能量要求的类型的相对的分数,沿着高分子链有不同的排列布置是有可能的。
Forone,thetwodifferentmerunitsarerandomlydispersedalongthechaininwhatistermedarandomcopolymer.
举例来说,这两个满足最低能量要求的单元是沿着链无序排列的,这个在学术上就叫做无序共聚物。
Foranalternatingcopolymer,asthenamesuggests,thetowmerunitsalternatechainpositions.Ablockcopolymerisoneinwhichidenticalmersareclusteredinblocksalongthechain.And,finally,homopolymersidebranchesofonetypemaybegraftedtohomopolymermainchainsthatarecomposedofadifferentmer;suchamaterialistermedagraftcopolymer.
∙对于交替共聚物,顾名思义,就是两个满足最低能量要求的单体交替改变它们在链上的位置。
嵌段共聚物就是重复单元在链上镶嵌聚合。
最后,某种类型的均聚物的侧链被嫁接到了均聚物的由不同单体组成的主链上,这种材料就叫做接枝共聚物。
Syntheticrubbersareoftencopolymers.Styrene-butadienerubber(SBR)isacommonrandomcopolymerfromwhichautomobiletiresaremade.Nitrilerubber(NBR)isanotherrandomcopolymercomposedofacrylonitrileandbutadiene.Itisalsoelasticand,inaddition,resistanttoswellinginorganicsolvents;gasolinehosesaremadeofNBR.
∙合成橡胶通常都是共聚物。
丁苯橡胶是一种无规共聚物,用于汽车轮胎的制造。
丁腈橡胶是另外一种由丙烯腈和丁二烯组成的无规共聚物。
它也具有弹性,另外,在有机溶剂中不易膨胀。
输油管就是用NBR制造的。
5Therearemanydifferentpolymericmaterialstousandfindawidevarietyofapplications.Theseincludeplastics,elastomers(orrubbers),fibers,coatings,adhesives,foams,andfilms.Dependingonitsproperties,aparticularpolymermaybeusedintwoormoreoftheseapplicationcategories.
我们有许多不同的聚合材料,这些材料得到了广泛的应用。
这些材料包括塑料,弹性体(比如橡胶),纤维,涂料,粘合剂,泡沫还有薄膜。
根据它的的性能,具体的一种聚合物可以被应用在两个或是多个的场合上。
Forexample,aplastic,ifcrossl
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