材料科学与工程导论试题

1、作业一第一局部 填空题10 10 分，每空一分材料科学与工程有四个根本要素，它们分别是：使用性能、材料的性质、构造与成份和合成与加工。材料性质的表述包括力学性质、物理性质和化学性质。强度可以用弹性极限、屈服强度和比例界限等来表征。三类主要的材料力学失效形式分别是：断裂、磨损和腐蚀。材料的构造包括键合构造、晶体构造和组织构造。晶体构造有三种形式，它们分别是：晶体、非晶体和准晶体。化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种根本方法。材料的强韧化手段主要有固溶强化、加工强化、弥散强化、其次相强化和相变增韧。其次局部 推断题10 20 2 分材料性质是功能特性和效用的描述符，是材料对电.磁.光.

2、热.机械载荷的反响 疲乏强度材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的力量 硬度是指材料在外表上的大体积内抵抗变形或裂开的力量错性能是包括材料在内的整个系统特征的表达；性质则是材料本身特征的表达晶体是指原子排列短程有序，有周期错材料的热处理是指通过肯定的加热、保温、冷却工艺过程，来转变材料的相组成状况， 到达转变材料性能的方法材料外表工程包括外表改性和外表保护两个方面错材料复合的过程就是材料制备、改性、加工的统一过程材料合成与加工过程是在一个不限定的空间，在给定的条件下进展的错材料中裂纹的形成和扩展的争辩是微观断裂力学的核心问题 第三局部 简答题44010材料性能的定义是什么？答：在某种环境或条件作用下

3、，为描述材料的行为或结果，依据特定的标准所获得的表征参量。金属材料的尺寸减小到肯定值时，材料的工程强度值不再恒定，而是快速增大，缘由有哪两点？答：1按统计学原理计算单位面积上的位错缺陷数目，由于截面减小而不能满足大样本空间时，这个数值不再恒定；2晶体构造越来越接近无缺陷抱负晶体，强度值也就越接近于理论强度值。浆料成型和玻璃的熔融浇注。材料改性的目的和内容是什么？答：目的：通过转变材料的成分、组织与构造来转变材料的性能。内容: . 材料的“合金化”2 .材料的热处理第四局部 论述题23015材料的成分和构造主要的测试手段有哪些？它们使用于哪些范围？答：检测仪器 体视显微镜光学显微镜透射电镜场离子

4、显微镜区分率m微米微米-纳米nm达 0.7nm 观看到原子排列面，达 0.2nm0.2-0.3nm隧道扫描显微镜 0.05-0.2nm加工与合成的定义和主要内容是什么？以及它们的关系是什么？进展方向是什么？ 答：“合成”与“加工”是指建立原子、分子和分子团的排列，在全部尺度上从原子尺寸到宏观尺度合成是指把各种原子或分子结合起来制成材料所承受的各种化学方法和物理方向。加工可以同样的方式使用，还可以指较大尺度上的转变，包括材料制造。提高材料合成与加工的技术水平是我们的最重要的课题。作业二第一局部 填空题10 10 1 分材料的物理性质表述为电学性质、磁学性质、光学性质和热学性质。材料的硬度表征为布

5、氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。材料的化学性质主要表现为催化性质和防化性质。冶金过程、熔炼与凝固、粉末烧结和高分子聚合是四种主要的材料制备方法。假设按材料的流变特性来分析，则材料的成型方法可分为三种：液态成型、塑变成型和流变成型。金属材料的改性包括材料的合金化以及材料的热处理典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。其次局部 选择题5102分析材料的相组成你会选取何种测试手段BA 扫描电镜B透射电镜C 红外吸取光谱分析各相之间的位相关系选取何种测试手段BA红外吸取光谱B X射线衍射C 扫描电镜进展断口形貌观看最好用何种仪器AA 扫描电镜B透射电镜C X射线衍射 D 红外吸取光谱观看原子构造承受何种

6、仪器ABC 扫描电镜 D 红外吸取光谱以下仪器中区分率最高的是A 体式显微镜 B 光学显微镜 C 隧道扫描线微镜 D 电子扫描显微镜第三局部 推断题10101 而性质保持质的相对稳定性；当量变到达一个“度”时，将发生质变，材料的性质发生 疲乏强度是材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的力量韧性指材料从塑性变形到断裂全过程中吸取的能量错在材料使用性能产品设计的同时，力求转变传统的争辩及设计路线，将材料性质同时考虑进去，实行并行设计的方法准晶体的特点是原子排列长程有序，有周期错现代材料科学家对材料成分、构造的生疏是由分析、检测实现的热处理是指通过肯定的加热、保温、冷却工艺过程，来转变材料的组织组成的状况

7、，到达转变材料性能的方法错淬火通过快速冷却，获得远离平衡态的不稳定组织，到达强化材料的目的正火是在奥氏体状态下，空气或保护气体冷却获得珠光体均匀组织，提高强度，降低韧错材料外表工程有：外表改性、外表防护和薄膜技术 第四局部 简答题4 题共 40 分，每题 10 分 1从事材料工程的人们为什么必需留意材料性能数据库。答：材料性能数据库是材料选择的先决条件；材料性能数据库是实现计算机关心选材CAM、计算机关心设计CAD、计算机关心制造CA 2什么是材料的组织组成。答：组成材料的不同物质表示出的某种形态特征“材料设计”设想始于 50 年月，80 年月后实现“材料设计”的条件渐趋成熟。表现在哪三个方面

8、。答：1根底理论的形成和进展 2计算机科学技术的进展 3合成与加工技术的涌现4型材料设计的内容。成分构造设计性质性能推测合成加工过程的把握与优化第五局部 论述题23015材料科学与工程的四要素是什么，它们之间的关系如何？使用性能材料的性质构造与成分合成与加工产具提生备供合成与加工合成与加工构造与成分材料性质使用性能你认为材料工作者需要具备什么样的条件？你认为哪些方面是技术材料的代表？ 境，提取出关键的材料性质并选择优良性能的材料。术的代表。作业三一、名词解释6题共30分，每题5分晶体：原子在空间呈有规章的周期性的重复排列。硬度：材料在外表上的小体积内抵抗变形或裂开的力量。疲乏强度：材料抵抗交变

9、应力作用下断裂破坏的力量。材料组织： 材料的组织是对材料的类型、外形、数量、大小、分布等特征的描述，特征一样的局部归为一种组织组成物。韧性：材料从塑性变形到断裂全过程中吸取能量的力量。材料的“合金化”在金属材料和现代高分子材料的改性方面有广泛的应用。二、填空题 10个空共10分，每空1分固体中的结合键可以分为4种，它们是金属键、离子键分子键、共价键。共晶反响式为：( L+)，共晶反响的特点为：(一个液相生成两个固相)。材料力学性能的硬度表征：布氏硬度、(洛氏硬度)、维氏硬度等。马氏体的显微组织形态主要有条马氏体的韧性较好液态金属结晶时，结晶过程的推动力是。三、是非题 5题共10分，每题2分材料

10、性质是功能特性和效用的描述符，是材料对电、磁、光、热、机械载荷的 反响。 一个合金的室温组织为+三束外表改性是指：激光束、电子束、离子束 材料中裂纹的形成和扩展的争辩是微观断裂力学的核心问题。 不管含碳量的凹凸，马氏体的硬度都很高，脆性都很大四、选择题 5题共10分，每题2分打算晶体构造和性能最本质的因素是：a. 原子间的结合能 b.原子间的距离 c.aaa与溶剂一样b.c为其它晶型材料的刚度和a有关：a.弹性模量 b 屈服强度 c 抗拉强度间隙相的性能特点是：a.熔点高，硬度低；b 硬度高，熔点低c 硬度高、熔点高 c珠光体是一种：a.单相固溶体 b 两相混合物 c. Fe 和C 的化合物

11、b五、简答题4题共20分，每题5分何为粉末烧结？影响烧结的因素有哪些？烧结是陶瓷何粉末冶金工艺中最重要的工序。所谓烧结就是指在高温作用下， 过程。添加剂等。简述纤维增加复合材料的机理。力状态等。简述从事材料工程的人们必需留意材料性能数据库。材CAM、计算机关心设计CA、计算机关心制造CA的根底。简述材料设计的主要内容材料设计贯穿于材料“四要素”的各个方面，即：成分构造设计性质性能推测合成加工过程的把握与优化六、综合分析题2题共20分，每题10分材料的四大要素是什么？表达材料四大要素之间的关系。提示：材料四要素：使用性能、材料的性质、构造与成分、合成与加工关系：略试述材料的强韧化的主要方法及其各

12、自原理。提示：固溶强化、加工硬化、弥散强化、其次相强化、相变增韧原理：略作业四一、(1).(2).名词解释6305塑性：外力作用下，材料发生不行逆的永久性变形而不破坏的力量。刚度：外应力作用下材料抵抗弹性变形力量。抗蠕变性：材料在恒定应力或恒定载荷作用下抵抗变形的力量。马氏体：碳在-Fe的过饱和固溶体。下，这些裂纹进展扩展，一旦到达失稳扩展状态，便会发生低应力脆断。 到达转变材料性能的方法。二、(1).(2).(3).(4).填空题 10101材料的物理性质主要包括：(电学性质)、磁学性质、(光学性质)、热学性质等三类主要的材料力学失效形式：(断裂)、(磨损)、腐蚀。材料物理性能的电学性能表征

13、有导电率电阻率、介电常数等。三大类材料的成型技术在材料工程中是内容最为丰富的一局部 液态成型塑变成型(5). 激光束电子束、离子束等。三、是非题 5题共10分，每题2分构造材料是指工程上要求机械性能的材料外表淬火既能转变钢的外表化学成分，也能改善心部的组织和性能材料的加工与合成主要内容包括材料制备、材料加工、外表工程、材料复合。理气相沉积PVD 和化学气相沉积CVD。合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化四、选择题 5题共10分，每题2分晶体中的位错属于：a.体缺陷.b 面缺陷.c.线缺陷 c奥氏体是：a.碳在-Fe 中的间隙固溶体；b. 碳在-Fe 中的间隙固溶体c. 碳在-Fe 中的间隙固溶

14、体 a在发生L+ 共晶反响时，三相的成分：a. 确定bc.不定 ba 较好的基体，纤维的膨胀系数可 c 略低 b 相差很大 c 略高 d 一样五、简答题4题共20分，每题5分何为复合材料？简述材料复合的目的。复合材料为由两种以上不同性质的材料组成的多相固体材料，具有其组成材料所， 工的统一过程。简述性质与性能的关系和区分。材料性质：是功能特性和效用的描述符，是材料对电.磁.光.热.机械载荷的反响。使用性能：是指材料在最终使用状态产品、元件下表现出的行为。性能是包括材料在内的整个系统特征的表达；性质则是材料本身特征的表达简述材料的加工的主要范畴传统意义上，材料的加工范畴包括四个方面：材料的切削：

15、车、铣、刨、磨、切、钻材料的成型：铸造、拉、拔、挤、压、锻材料的改性：合金化、热处理材料的联接：焊接、粘接简述材料改性的目的以及其主要内容目的：通过转变材料的成分、组织与构造来转变材料的性能。内容:.材料的“合金化”2 .材料的热处理六、综合分析题2题共20分，每题10分材料的成分和构造主要的测试手段有哪些？提示：成 分 分 析化学分析：化验物理分析：物理量间接测定谱学分析：红外光谱、光电子能谱，等构造分析光学显微镜、SEM、TEM、场离子显微镜、隧道扫描显微镜等试述材料热处理的常见工艺及其目的。提示：典型热处理工艺淬火、退火、回火、正火目的：略第三章 构造材料一、填空题：12.11% Si

16、、MnS 、P 等元素。2345接而成。6、 塑料 、 橡胶 、 纤维 被称为三大合成高分子材料。789、 聚乙烯可分为 低密度聚乙烯 、 高密度聚乙烯 、 线性低密度聚乙烯 、 超高分子质10、 陶瓷材料的晶体缺陷有 点缺陷 、 线缺陷 、 面缺陷 ，其中导电性与 点缺陷 有直接关系。11、 陶瓷材料的 塑性 和 韧性 较低，这是陶瓷材料的最大弱点。12、 陶瓷材料热膨胀系数小，这是由 晶体构造 和 化学键 打算的。13、 由两种或两种以上 物理 、 化学 、 力学性能 不同的物质，经人工组合而成的 多14、 复合材料可分为 构造复合材料 和 功能复合材料 两大类。15、 颗粒增韧的增韧机理

17、主要包括 相变增韧 、 裂纹转向增韧 、和 分叉增韧 。16、 界面是复合材料中 基体与 增加材料 之间发生 相互作用 和 相互集中 而形成的结合面。17、 复合材料界面结合的类型有 机械结合 、 溶解与侵润结合 、 反响结合 、 混合结合 。二、推断题：1、不锈钢中含碳量越低，则耐腐蚀性就越好。 2、纯铝中含有Fe、Si 等元素时会使其性能下降。 3、正火是在保温一段时间后随炉冷却至室温。 4、受热后软化，冷却后又变硬，可重复循环的塑料称为热塑性塑料。 5、聚乙烯从是目前产量最大，应用最广泛的品种。 6、陶瓷材料在低温下热容小，在高温下热容大。 7、陶瓷材料中位错密度很高。 8、陶瓷材料一般

18、具有优于金属材料的高温强度，高温抗蠕变力量强。 9 10、复合材料有高的强度和弹性模量、良好的减震性。 11、界面的特性对复合材料起着举足轻重的作用。 三、简答题：1、碳钢依据不同的分发可以分为哪几类？答：1、按碳的质量百分数分：低碳钢C：0.25中碳钢C：0.25 C 0.6高碳钢C：0.62、按钢的质量分主要是杂质硫、磷的含量：一般碳素钢S 0.055，P 0.045)优质碳素钢S 0.040，P 0.040)高级优质碳素钢S 0.030，P 0.035)3、按用途分：碳素构造钢碳素工具钢2、什么叫做退火，退火的作用是什么？答：退火：将钢加热到适当温度，保温肯定时间，然后缓慢冷却随炉冷却于

19、平衡状态组织的热处理工艺。退火的目的主要是为了消退内应力。3、石墨的存在对铸铁有着什么样的作用？简述其缘由。答：1、铸铁的切削加工性能优异；2、铸铁的铸造性能良好；3、铸铁具有耐磨性；4、铸铁具有良好的减振性；5、铸铁对缺口不敏感；对铸铁的作用缘由：主要是石墨的存在具有润滑作用。4、简述镁合金的主要优缺点。答：优点：低比重：工业用材料中最轻量材料铝的2/3 重高比强度：优于钢和铝震惊吸取性好：可将震惊能吸取并转化成热放出易机械加工、耐冲击性好、电磁屏蔽性好可再生利用：有利于环境优化缺点：抗腐蚀性能差、塑性变形力量差。5、与小分子相比高分子有什么特点？答：与小分子相比，高分子：分子量不确定，只有

20、肯定的范围，是分子量不等的同系物的混合物； 没有固定熔点，只有一段宽的温度范围；分子间力很大，没有沸点，加热到 2022C3000C 以上，材料破坏降解或交联。6、高分子有哪三种力学状态？各有什么特点？答：高分子有玻璃态、高弹态、粘流态三种力学状态。玻璃态 链段运动处于“冻结”状态，模量高形变小。具有虎克弹性行为，质硬而脆。高弹态 链段运动已充分进展。在较小应力下，即可快速发生很大的形变，除去外力后，形变可快速恢复。粘流态 由于链段的猛烈运动，整个大分子链重心发生相对位移，产生不行逆位移即粘性流淌；交联聚合物无粘流态存在7、什么是玻璃化转变温度，有何特点？温度Tg是大分子链段开头运动的温度。特

21、点：玻璃化转变是一个松弛过程。在时间尺度不变时，但凡加速链段运动速度的因素，如大分子链柔性的增大、分子间作用力减小等构造因素，都使Tg 下降。8、高分子的废弃物造成了环境问题，可实行什么措施？答：1开发可降解的高分子材料2回收利用9、举例说明陶瓷材料的结合键主要有哪两种，各有什么特点？答：陶瓷材料的组成相的结合键为离子键MgAl2O、共价键Si3N。特点：以离子键结合的晶体称为离子晶体。离子晶体在陶瓷材料中占有很重要的地位。它具有强度高、硬度高、熔点高、等特点。但这样的晶体脆性大，无延展性，热膨胀系数小，固态时绝缘，但熔融态可导电等特点。金属氧化物晶体主要以离子键结合，一般为透亮体。 原子积存

22、密度较低。共价键晶体具有强度高、硬度高、熔点高、构造稳定等特点。但它SiCSi3N4、BN 等材料都属于共价晶体。10、陶瓷材料主要有哪些相组成，各有什么作用？答：有晶体相、玻璃相和气孔组成。及分布打算了陶瓷材料的特性和应用。过程；阻挡晶体转变、抑止晶粒长大。陶瓷中气孔主要是坯体各成分在加热过程中单独或相互发生物理的。它降低材料的强度，是造成裂纹的根源。11、简述陶瓷材料的力学性能特点。答：硬度 1000Hv1500Hv 陶瓷硬度高的缘由是离子晶体中离子积存密度大、以及共价晶体中电子云的重叠程度高引起的。刚度 离子键和共价键的键能都要高于金属键，因此陶瓷材料的弹性模量要高于金属材料。 强度 陶

23、瓷材料的强度取决于键的结合力，理论强度很高。但陶瓷中由于组织的不均匀性，内部杂质和各种缺陷的存在，使得陶瓷材料的实际强度要比理论强度低100 多倍。陶瓷材料的强度也受晶粒大小的影响。晶粒越细，强度越高。塑性、韧性 陶瓷材料的塑性和韧性较低，这是陶瓷最大的弱点。陶瓷材料受到载荷时。12、什么是水泥，水泥的种类主要有哪些？答：水泥是一种参加适量水后，成为塑性浆体的，既能在空气中硬化，又能在水中硬化的， 并能把砂、石等材料结实地胶结在一起的水硬性胶凝材料。主要的种类有：硅酸盐水泥、铝酸盐水泥、硫铝酸盐水泥、氟铝酸盐水泥、火山灰水泥13、衡量耐火材料性能的指标主要有哪些？答：耐火度：材料在高温下不熔化的性质。荷重软化温度：指耐火材料在温度和荷重的作用下抵抗变形的力量。高温体积稳定性：在高温下外形体积及线度保持稳定的力量。抗热震性：在高温下，温度急剧变化不破坏的力量。抗渣性：抵抗熔渣或熔融液侵蚀的力量。耐真空性：在真空和高温下服役的力量。14、简述复合材料的进展趋势，设计方向进展；15、简述纤维增加机理，并说明增加纤维起到强化基体作用需要具备哪