2015材料科学基础考卷

2015材料科学基础考卷（考试时间：90分钟，满分：100分）一、选择题（10小题，每题2分，共20分）1.金属材料中，下列哪种合金是铁基合金？（）A.铜合金B.铝合金C.不锈钢D.钛合金2.陶瓷材料的主要成分是什么？（）A.金属B.有机物C.无机非金属材料D.复合材料3.高分子材料中，下列哪种材料是热塑性塑料？（）A.聚乙烯B.聚氯乙烯C.聚氨酯D.玻璃钢5.下列哪种材料具有最高的熔点？（）A.金属B.陶瓷C.高分子D.复合材料6.材料的硬度是指材料抵抗什么的能力？（）A.压缩B.拉伸C.刻划D.冲击A.金属B.陶瓷C.高分子D.复合材料8.材料的韧性是指材料在受到冲击时抵抗什么的能力？（）A.破坏B.形变C.裂纹扩展D.断裂A.金属B.陶瓷C.高分子D.复合材料10.材料的疲劳寿命是指材料在受到交变应力作用下抵抗什么的能力？（）A.破坏B.形变C.裂纹扩展D.断裂二、填空题（5小题，每题4分，共20分）11.金属材料包括纯金属和________。12.陶瓷材料具有高硬度、高耐磨性、________和高耐腐蚀性等特点。13.高分子材料按来源可分为天然高分子材料和________高分子材料。14.复合材料由基体相和________相组成。15.材料的力学性能包括强度、塑性、________和韧性等。三、简答题（3小题，每题10分，共30分）16.简述金属材料的主要特点。17.简述陶瓷材料的主要应用领域。18.简述高分子材料的主要分类。四、计算题（2小题，每题15分，共30分）19.一根直径为10mm的铜棒，长度为1m，求其体积。20.一块边长为100mm的正方形陶瓷板，厚度为10mm，求其质量。陶瓷的密度为2.5g/cm³。五、分析题（1小题，共20分）21.分析复合材料相比单一材料的主要优势，并举例说明。八、名词解释（5小题，每题4分，共20分）22.晶体结构23.位错24.相图25.热处理26.复合材料界面九、判断题（5小题，每题4分，共20分）27.金属材料都是金属元素组成的。（）28.陶瓷材料的硬度越高，其韧性越好。（）29.高分子材料在一定条件下可以重新加热塑形。（）30.复合材料的性能一定优于其组成的单一材料。（）31.所有材料的性能都与其微观结构有关。（）十、选择题（5小题，每题4分，共20分）32.下列哪种材料具有最高的强度？（）A.金属B.陶瓷C.高分子D.复合材料33.下列哪种材料的密度最小？（）A.金属B.陶瓷C.高分子D.复合材料A.金属B.陶瓷C.高分子D.复合材料35.下列哪种材料的热膨胀系数最小？（）A.金属B.陶瓷C.高分子D.复合材料36.下列哪种材料最适合用于制造高温环境下的结构件？（）A.金属B.陶瓷C.高分子D.复合材料十一、简答题（3小题，每题10分，共30分）37.简述陶瓷材料的制备工艺。38.简述高分子材料的老化现象。39.简述复合材料的设计原则。十二、计算题（2小题，每题15分，共30分）40.一块边长为200mm的正方形铝板，厚度为5mm，求其质量。铝的密度为2.7g/cm。41.一根直径为20mm，长度为2m的钢棒，求其体积。钢的密度为7.8g/cm。十三、分析题（1小题，共20分）42.分析金属材料在航空航天领域的应用及其优势。十四、论述题（1小题，共20分）43.论述陶瓷材料在生物医学领域的应用及其挑战。十五、实验题（1小题，共20分）44.设计一个实验方案来测定某种高分子材料的热变形温度，并说明实验原理。一、选择题答案：1.C2.C3.A4.B5.A二、填空题答案：6.晶体结构7.金属键8.离子键9.共价键10.分子间作用力三、简答题答案：11.金属材料的力学性能包括强度、塑性、韧性等。12.陶瓷材料的力学性能包括硬度、脆性等。13.高分子材料的力学性能包括弹性、塑性等。14.复合材料的力学性能包括高强度、高模量等。15.材料的力学性能与其微观结构密切相关。四、计算题答案：16.体积=π×(半径)^2×长度=3.1416×(5mm)^2×100mm=7854mm^317.体积=边长^2×厚度=(100mm)^2×10mm=100000mm^3五、分析题答案：18.复合材料相比单一材料的主要优势在于其可以通过组合不同材料的特点，实现更优异的综合性能。例如，碳纤维增强塑料就是一种复合材料，它结合了碳纤维的高强度和塑料的轻质特性，广泛应用于航空航天领域。六、名词解释答案：19.晶体结构：晶体中原子、离子或分子在空间排列的周期性结构。20.位错：晶体中原子排列的局部不规则性，表现为晶体的线缺陷。21.相图：描述材料在不同温度和成分下所呈现的不同相的状态图。22.热处理：通过加热和冷却过程改变材料的微观结构，从而改善其性能的方法。23.复合材料界面：复合材料中不同材料之间的交界面，其性质对复合材料的整体性能有重要影响。七、判断题答案：24.错误25.正确26.正确27.错误28.正确八、选择题答案：29.B30.D31.C32.A33.C34.B35.A九、简答题答案：36.陶瓷材料的制备工艺包括原料准备、成型、干燥、烧结等步骤。37.高分子材料的老化现象是指材料在环境因素作用下性能逐渐下降的过程。38.复合材料的设计原则包括选择合适的基体和增强材料、优化界面结合、满足使用要求等。十、计算题答案：39.体积=π×(半径)^2×长度=3.1416×(10mm)^2×1000mm=314160mm^340.质量=体积×密度=314160mm^3×2.7g/cm^3=847912g十一、分析题答案：十二、论述题答案：十三、实验题答案：43.实验方案：将高分子材料样品置于加热炉中，以一定的加热速率升温，同时施加一定的负载，记录样品发生变形的温度。实验原理：通过加热和加载，模拟实际使用条件下的高温和应力状态，测定材料在高温下的变形行为，从而确定其热变形温度。1.材料科学基础涉及金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料等多种材料类型。2.材