材料科學與工程專業英語參考翻譯（11-20）專業：材料物理姓名：43110103劉偉吉林大學材料科學科學與工程材料物理154223585711微結構、加工過程和應用之間的聯系微結構、加工過程和應用之間的聯系材料科學與工程領域經常是根據四大方面—合成與加工，結構與組成，性質和性能之間的相互聯系來定義的。為了理解任意材料的行為（性能表現）與性質，有必要去了解它的結構。結構可以從幾個水平層次來考慮，這些都會影響材料的最終行為（性能表現）。能夠對材料的顏色、電導性和磁性產生影響的電子構型是材料的最精細的水平。原子中的電子排布方式影響它是如何與其他原子結合的。這（結合方式）反過來又對晶體結構有著重大影響；結晶陶瓷具有非常規則的原子排列，然而，這種長程有序的排列在非晶體和無定型陶瓷中卻不存在，盡管在局部我們可以看到相似的多面體結構。這種材料相對于它們的晶體經常表現出不同的行為。我們不僅要考慮具有完美晶格和理想結構的情況，也要顧及到材料中不可避免的結構缺陷的存在，甚至是無定型的，這類缺陷例如雜質原子和位錯。多晶陶瓷的結構由許多晶粒組成。晶粒的尺寸，形狀和位向在這些材料的許多微觀性質中扮演者重要的角色，例如力學強度。在大多數陶瓷中，多相共存，每一相都有自己獨特的結構、組成和性質。對材料中的這些相的類型、尺寸、分布和總量的控制為控制性質提供了一種方式。陶瓷的微觀結構通常情況下是它所經歷的加工過程的結果。例如，熱壓處理的陶瓷一般情況下只有極少數孔隙，燒結材料很少有這種現象。通過這篇課文，結構、加工過程和性質之間的相互聯系將會很明顯地顯示出來。但這里用5個例子來說明。1.根據霍爾派奇方程，多晶陶瓷的強度取決于晶粒尺寸。一般來說，晶粒尺寸降低時，強度升高。晶粒尺寸是由初始粉體顆粒的大小和它們的凝結方式所決定的。多晶陶瓷中的境界也很重要。強度自然取決于材料是否純凈、是否包含第二相或孔隙，抑或晶界處的玻璃態。對于納米陶瓷來說，這些關系卻并非總是非常明顯的。2.透明或者半透明陶瓷需要限制由氣孔和第二相粒子引起的光的散射。通過熱壓處理可使孔徑減小從而得到高密度產品。這種方法應用在光電領域制出了透明的PLZT陶瓷，例如短暫失明護目鏡。3.因為雜質的存在，主要是能夠散播聲子的氧氣的存在，導致商業上應用的多晶體AlN的熱導性通常比預計的理論值要低。添加稀土或堿金屬氧化物（分別加Y2O3）作為吸氣劑可以減少氧含量。這些氧化物要在AlN成型前與AlN混合。在氧化物添加劑和涂在AlN晶粒表面的氧化物之間形成的第二相，隔離了三相點（？）。4.軟鐵氧體如……在一系列不同的設備中得到應用。舉個例子，在電視顯像管中用作移動電子束的轱轆。軟鐵氧體的磁導率是晶粒尺寸的一項功能。大的無缺陷晶粒是首選，因為我們正是需要這種移動磁疇壁。缺陷和境界釘扎在疇壁處會很難使磁化強度達到飽和。5.因為氧化鋁陶瓷具有很高的電阻率和低介電常數，所以它可以作為絕緣體。很多情況下純凈的氧化鋁是不會被用到的。取而代之的是我們將氧化鋁和硅酸鹽混合，降低燒結溫度。這樣的材料稱為低強氧化鋁，在氧化鋁晶粒間含有玻璃態硅酸鹽相。低強氧化鋁通常情況下比純氧化鋁有高的導電率（低的電阻率），在火花塞上用到。安全涉及材料的工作，安全考慮應該放在第一位。與陶瓷工作相關時，幾項重要的預防措施要被采取。有毒粉末包括例如Pb或Cd，氟化物應該有所了解。在運輸時，廠方要提供關于產品危害方面的信息。閱讀這些信息并保持它們容易獲取是很重要的。一些標準資源提供與有毒粉末和可接受的風險水平的信息，在“參考書”都有給出。小顆粒應該是不能被吸入人體內的。自從19世界60年代這些影響眾所周知，文獻中也都有，但起經常被忽視。適當通風，改善衛生和防護服已經顯著地降低了許多工業風險的發生頻率。處理任何粉末（有毒或者無毒材料）都應當格外小心。最具危險的被認為是顆粒尺寸<1微米；大顆粒不會在空氣中停留住夠長的時間而被吸入體內，即使被吸入，也不能與上呼吸道曲折的輪廓發生信息交流。目前納米粉體的毒性與環境影響還沒有被明顯提出，但它卻是許多研究的主題，2004年英國皇家科學院的研究報告就是其中一例。高溫處理在很多陶瓷加工過程中被用到。高溫對人體的影響是很明顯的，不那么明顯的是熱的東西到底怎么影響的。表格3.3給出了溫度的顏色標度。從制表中可以看出，400度的鋁管顏色沒有變化但會灼傷皮膚。有機物在加工過程中被用作溶劑和粘合劑。傳統上，有機材料在陶瓷加工過程中充當很小的角色。現在他們被廣泛地應用在成型處理上。再次強調，生產廠家要在他們運輸的產品中提供安全數據表單，這些信息十分重要，要仔細閱讀。約定俗成的是，使用材料時，材料安全數據表單應該容易閱讀；很多時候他們要被保存在實驗室中。12生物陶瓷生物材料是應用到醫療器械中并與生物系統發生相互作用的一種非活性材料。生物陶瓷領域相對來說較新，直到20世紀70年代才出現。不過，許多生物陶瓷卻不是新材料。其中一種最重要的是Al203-許多傳統陶瓷產品的一項組成成分。如果一種接近惰性的材料被植入體內將會引起一種保護反應，這種反應可引起非粘著性纖維層的包裹，厚度大約1微米。隨著時間流逝，將會以移植失敗告終。當金屬和聚合物植入人體時也會發生類似反應。但被植入人體內時，具有生物活性的陶瓷將會以以下方式結合——組織界面模仿人體自然修復過程。例如HA的生物活性陶瓷可以以（體相形式）或者復合物的組成成分抑或涂層來使用。可被吸收的生物陶瓷，例如TCP，的確可以在身體內溶解并被周圍組織所取代。這是一項很重要的要求，當然，可溶性產品必須是無毒的。以HA為例，TCP經常用作涂層而非體相形式，亦可以以粉體形式來使用，例如填充在骨內空間中。生物陶瓷在臨床上已得到大量應用。使用的范圍遍及全身，包括修復骨頭、關節和牙齒。當現有的機體部分發生病變、損壞或只是簡單的磨損時，這些修復就會