第一章+材料科学概论

《材料科学导论》“Introduction to Materials Science”

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本课程主要教学参考书课教参考

1. W. F. Smith & J. Hasgemi, Foundations of Materials Science and Engineering (4ed)McGraw Hill and Engineering (4th ed) , McGraw Hill , ed) , McGraw Hill , 2006

2006 2. 石德珂主编，材料科学基础材料科学基础，机械工业出版社，，机械工业出版社，2003 3. R.W. Cahn, The Coming of Materials Science, Elsevier, 2001化学工业出版社2001注:（中译本)《走进材料科学走进材料科学》》，化学工业出版社, 2001 4. 冯端、师昌绪、刘治国，材料科学导论，化学工业出版社, 2002

5潘金生仝建民田民波材料科学基础

5. 潘金生、仝建民、田民波，材料科学基础，清华大学出版社，2000.4

6. 胡赓祥、蔡珣主编，材料科学基础，上海交通大学出版社，

2000.11

课教参考

本课程主要教学参考书

7. 顾家琳编著，材料科学与工程概论，清华大学出版社，2005

8. J. P. Schaffer，The Science and Design of Engineering

McGraw--Hill Companies Inc., 1999

Materials，McGraw

注:《工程材料科学与设计

工程材料科学与设计》》(中译本) ，机械工业出版社，2003

9. D. R. Askeland

Askeland，The Science and Engineering of Materials’9. D. R.

9D R The Science and Engineering of Materials’(5th), Nelson , Division of Thomson Limited, 2006

10. W. D. Callister

Callister，Materials Science and Engineering: an 10. W. D.

Introduction, John Wiley & Songs Inc.，2007

11. Y.W. Chuang，Introduction to Materials Science and

Engineering, Taylor & Francis Group, 2007

本课程网址：http://10.108.0.74/s/255/t/550/main.jspy

第一章材料科学概论

材料与物质

1.1 材料与物质

材料的分类

1.2 材料的分类

会

1.3 材料与社会发展

1.4 材料科学与工程

1.5 材料科学在工程中的作用1.6 材料科学技术的发展重点

1.1 材料与物质

●材料是人类赖以生存和发展的物质基础, 也是一切

科学技术的基础。

科学技术的基础

?物质(matter) 是指任何具有时间、质量并占据空间的一种东西。它分为能量、时空和形象等三类物质。

的种东西它分为能量时空和等三类物质材料()是用于制造产品的切有形的物质?(material) 是用于制造产品的一切有形的物质。它是指采用适当的方法，把物质加工成有用的零件、部件元件器件构件及具等

件、元件、器件、构件及工具等。

材料是物质，但是指有形状的物质, 即物体。因此，并非所有的物质如燃料、汽油、药品等都可以称为材料。并非所有的物质如燃料汽油药品等都可以称为材料

●物质与材料的本质区别

物质(matter) 反映基本性质(property)；

(tt)(t)

材料(material) 反映宏观性能(performance)。

1.2 材料的分类

●从现代科技发展来看，20世纪70年代把材料、信息和能源列为现代社会文明的三大支柱；20世纪80年代以高新技术为代表的新技术革命，再次把新材料、信息技术和生物技术列为重要标志；21世纪美国把与材料密切相关的四大技术：纳米技术、生物技术、信息技术和认知技术列为发展的重中之重。

●当今的材料品种已超过数千万种且每年以增加20多万种新材料的速度增长。材料虽然种类繁多，但总体上仍种新材料的速度增长材料虽然种类繁多但总体上仍

可以分成五大类：金属、陶瓷、聚合物、复合材料和半前三类属于基础材料后二类是面向加工和导体材料。前三类属于基础材料，后二类是面向加工和

工程应用的、在现代生活中必不可少的基础材料。

1. 化学键合（chemical bond ）

●金属材料是由金属元素或以金属元素为主的、通过冶(1) 金属材料(metallic materials）属料是属素属素为的炼方法制成的一类晶体材料。原子间的键合是金属键。特点强度高延展性好导电导热但不透明易腐蚀特点：强度高、延展性好、导电导热，但不透明、易腐蚀。目前，金属材料占整个结构材料的80％以上。1) 黑色金属（ferrous metals）

以Fe元素为基的钢铁材料，如碳钢、不锈钢、铸钢等。2)有色金属（non ferrous metals）2) 有色金属（non-ferrous metals）

除Fe元素以外的一些金属材料，但主要指Al、Cu、Ni、Mg、Ti 、Zn等6种金属，也包括其他一类金属如轻金属(Li)、重金属(W)、贵金属(Au)、稀有金属(Y)等。

(2) 陶瓷材料(ceramic materials）

●陶瓷材料是由非金属元素或金属元素与非金属元素组成的、采用烧结或合成工艺制备的一类无机非金属材组成的采用烧结或合成工艺制备的类无机非金属材

料。传统陶瓷的原子间键合是离子键。

特点：硬度高、耐高温、绝缘、隔热，但脆性、难加工。1）普通陶瓷(pottery, porcelain)

1）普通陶瓷(pottery porcelain)

天然硅酸盐矿物原料(粘土、石英（SiO）)通过烧结

而成的普通陶瓷。例如，玻璃、水泥、耐火砖、陶器、瓷器等。

2）先进陶瓷(ceramic):

采用高纯度原料，用化学合成方法制备的先进陶瓷。例如，Al O、SiC、Si N、TiB MoSi等。

(3) 聚合物(polymeric materials）

●聚合物是以C、H元素为主的、由许多结构单元以共价键方式重复连接而成的高分子材料

键方式重复连接而成的高分子材料。

特点：质轻、绝缘、易成型，但强度低、耐温性差。

1)塑料（plastic）

a. 热固性树脂（themosetting resin）

环氧树脂()不饱和聚酯()酚醛()等

(EP)、不饱和聚酯(UP)、酚醛(PF)等。

b. 热塑性塑料(thermoplastic)

通用塑料(PE, PP, PVC, PS)、工程塑料(PET, PC, etc)和特种塑料(PEEK，PES，etc)。

2)纤维（fiber）

有机纤维, 如PP, PA, PET, PAN等。

3)橡胶（rubber）

天然橡胶(NR)、丁苯橡胶(SBR)、丁腈橡胶(ABR)等；

天然橡胶(NR)丁苯橡胶(S)丁腈橡胶(A)等

聚合物还包括涂料(coating)、粘接剂(adhesive)等。

(4) 复合材料(composite materials ）

●复合材料是由二种或二种以上不同的材料组成的、通过特殊加工工艺制成的一类面向应用的新材料原子通过特殊加工工艺制成的类面向应用的新材料。原子间的键合方式是混合键。特点:比强度比模量高性能可设计但界面较弱陶瓷基复合材料金属基复合材料

特点: 比强度比模量高、性能可设计，但界面较弱。结构复合材料

聚合物基复合材料复合材料

碳碳基复合材料功能复合材料

导电导磁复合材料发光显示复合材料阻尼吸声复合材料屏蔽功能复合材料

轰图1-1B-2A隐形轰炸机表面吸波性好的碳纤维复合材料

(5) 半导体材料(semiconductor materials）

●半导体材料是以Si、Ge等元素用共价键方式结合的、

电性能可调的类单晶体材料也包括化合物半导体材料电性能可调的一类单晶体材料。也包括化合物半导体材料、有机电子材料等多晶体或非晶体材料。

特点导电性介于导体和绝缘体之间，化学纯度和表面

特点：导电性介于导体和绝缘体之间，化学纯度和表面

加工精度高，但性能易受成分、尺寸、加工等因素的影响。

1)元素半导体材料(）

1) 元素半导体材料(element semiconductor materials）

Si和Ge(IVA族元素)

2) 化合物半导体材料(compound semiconductor

materials）

GaAs, InP(III-V族化合物)和CdTe(II-VI族化合物)

如今，半导体材料还包括一些非晶的有机半导体材料，如今半导体材料还包括些非晶的有机半导体材料

如聚噻吩(P3TH),聚苯胺(PANI),聚对苯撑乙烯(PPV)等。

2. 材料形态

(1)晶态材料:单晶材料(Si)、多晶材料(Fe-C)

(2)非晶态材料:普通玻璃、金属玻璃、

无规型高分子材料。

准晶态材料液晶高分子

(3)准晶态材料：液晶高分子

(酸酯类、联苯类、环基类和碳酸酯类) 3. 物理效应

压电材料、热释电材材、声光材料、电光材料、导电材料、结构材料…….

电材料结构材料……

4. 用途

信息材料、能源材料、建筑材料、耐磨材料、核能材料、生物材料、医用材料等。

●按性能的特征，材料可以分为二大类：

按性能的特征材料可以分为二大类：

1）结构材料：以强度、韧度、刚度、硬度和疲劳强度等力学性能为主要性能的材料

等力学性能为主要性能的材料。

2) 功能材料：以声、光、电、磁、热等物理性能为主要特征的材料。

●按性能和工艺的不同，材料可简单地分为：

传统材料和先进材料

或基础材料和新材料

1. 3 材料与社会发展

●材料是人类用来制造一切有用物品的物质，更是

人类社会发展和时代进步的标志

人类社会发展和时代进步的标志。

●人类发展历史证明：材料是人类文明进步的里

程碑。大致可以分为五个标志性阶段:

石器时代(Stone Age)，

青铜器时代(Bronze Age)，

(B A)

铁器时代(g)，

(Iron Age)

合成时代(Synthetic Age)，

信息时代(Information Age)。

1. 第一代材料：石器物品（石器时代）

石头、树枝等是远古时期原始社会用的天然物品（旧石器时代）, 还包括新石器时代人类利用石块加工碾磨成的石器工具、种棉、遮布等物品。社会形态是原始社会和初级奴隶社会。

是原始社会和初级奴隶社会

（a）打制的石器（b)碾磨谷物的石盘

图1-2 天然石头加工的石器物品

2. 第二代材料：烧炼材料（新石器时代）

火的使用使人们把天然的粘土烧制成陶器、瓷器、砖等制品6000多年前就有代表性的陶瓷制品社砖等制品。6000多年前就有代表性的陶瓷制品，社会形态是奴隶社会。

（a）陶器

（b）瓷器图1-3 烧结的陶瓷制品

3.第三代材料：青铜材料（青铜器时代）

早在公元前3000年，古巴比伦王国（Babylon ）已从天然矿石中冶炼出铜锡合金制作了兵器、工具已从天然矿石中冶炼出铜锡合金，制作了兵器、工具和生活用具等物品。这是人类使用金属的开始，从而进入了青铜器时代社会形态是奴隶社会进入了青铜器时代。社会形态是奴隶社会。

（b ）商代司母戊鼎（a ）青铜兵器图1-4 烧炼的青铜器物品

3.第三代材料：铁器材料（铁器时代）

青铜器使用1000多年后，人们又从铁矿石中冶炼出铁。铁比铜更易得到且价廉、应用普遍，我国从战国时铁铁比铜更易得到且价廉应用普遍我国从战国时

期进入了铁器时代。社会形态是奴隶社会和封建社会。

(a)(b)(c)

战国铁犁头战国铁锄考古挖掘的铁锄

图1-5 烧炼的铁器制品

到了十八世纪蒸汽机的发明和十九世纪发电机的发明从而进入了的发明，才出现真正意义的钢铁冶炼，从而进入了钢铁时代，即资本主义社会。

(a) 火车用蒸气机(b)特斯拉发明的交流发电机

图1-6 早期的蒸汽机和发电机

材料科学概论答案

1高分子材料的性能特点组成：主要由C、H、O组成(无机高分子，如玻璃)分子量多分散性，只有一定的范围，是分子量不等的同系物的混合物；分子量很大（104-107，甚至更大）没有固定熔点，只有一段宽的温度范围；没有沸点和固定的熔点，分子间力很大，加热到200o C-300o C以上，材料破坏（降解或交联）。链式结构,柔性分子链由于这一突出特点，聚合物显示出了特有的性能，表现为“三高一低一消失”。既是：?高分子量?高弹性?高黏度、?结晶度低、?无气态。因此这些特点也赋予了高分子材料（如复合材料、橡胶等）高强度、高韧性、高弹性等特点。大部分高分子的主链具有一定的内旋转自由度。 2弹性模量的定义及意义定义：一般地讲，对弹性体施加一个外界作用，弹性体会发生形状的改变（称为“应变”），“弹性模量”的一般定义是：应力除以应变。意义：弹性模量是工程材料重要的性能参数，从宏观角度来说，弹性模量是衡量物体抵抗弹性变形能力大小的尺度，从微观角度来说，则是原子、离子或分子之间键合强度的反映。凡影响键合强度的因素均能影响材料的弹性模量，如键合方式、晶体结构、化学成分、微观组织、温度等。因合金成分不同、热处理状态不同、冷塑性变形不同等，金属材料的杨氏模量值会有5%或者更大的波动。但是总体来说，金属材料的弹性模量是一个对组织不敏感的力学性能指标，合金化、热处理（纤维组织）、冷塑性变形等对弹性模量的影响较小，温度、加载速率等外在因素对其影响也不大，所以一般工程应用中都把弹性模量作为常数。弹性模量可视为衡量材料产生弹性变形难易程度的指标，其值越大，使材料发生一定弹性变形的应力也越大，即材料刚度越大，亦即在一定应力作用下，发生弹性变形越小。弹性模量E是指材料在外力作用下产生单位弹性变形所需要的应力。它是反映材料抵抗弹性变形能力的指标，相当于普通弹簧中的刚度。 3.橡胶的特点 1）高弹性橡胶的弹性模量小，一般在1～9.8MPa。伸长变形大，伸长率可高达1000%，仍表现有可恢复的特性，并能在很宽的温度（-50～150℃）范围内保持有弹性。（2）粘弹性橡胶是粘弹性体。由于大分子间作用力的存在，使橡胶受外力作用。产生形变时受时间、温度等条件的影响，表现有明显的应力松驰和蠕变现象。（3）缓冲减震作用橡胶对声音及振动和传播有缓和作用，可利用这一特点来防除噪音和振动。（4）电绝缘性橡胶和塑料一样是电绝缘材料，天然橡胶和丁基橡胶和体积电阻率可达到1015Ωcm以上。（5）温度依赖性高分子材料一般都受温度影响。橡胶在低温时处于玻璃态变硬变脆，在高温时则发生软化、熔融、热氧化、热分解以至燃烧。（6）具有老化现象如同金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样，橡胶也会因环境条件的变化而发生老化，使性能变坏，使寿命缩短。（7）必须硫化橡胶必须加入硫黄或其它能使橡胶硫化（或称交联）的物质，使橡胶大分子交联成空间网状结构，才能得到具有使用价值的橡胶制品，但是，热塑性橡胶可不必硫化。除此之外，橡胶密度低，属于轻质材料，硬度低，柔软性好；透气性较差，可做气密

材料科学与工程专业概论

材料是物质，但不是所有物质都可以称为材料。如燃料和化学原料、工业化学品、食物和药物，一般都不算是材料。材料是人类赖以生存和发展的物质基础。二. 材料的分类然后我们看材料的分类。材料可按其成分及物理化学性质可分为： a 金属材料（铸铁、碳钢、铝合金卜 b 无机非金属材料（水泥、玻璃、陶瓷卜 c 有机高分子材料（塑料、合成橡胶、合成纤维） d 复合材料（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相固体材料，如石墨/铝复合材料、碳/陶瓷基复合材料、碳/碳复合材料）。按使用用途材料可分为结构材料（主要利用材料的强度、韧性、弹性等力学性能，用于制造在不同环境下工作时承受载荷的各种结构件和零部件的一类材料，即机械结构材料和建筑结构材料）和功能材料（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相固体材料）。按照应用领域来分材料可以分为电子材料、航空航天材料、核材料、建筑材料、能源材料、生物材料等。按来源可分为人工材料和天然材料。三、材料的地位和作用 1. 材料是人类文明的里程碑我们中学阶段学过经济发展史，纵观人类利用材料的历史，材料起着举足轻重的作用，是一切生产和生活的物质基础，是生产力的标志，是人类进步的里程碑。石器时代：早在一百万年以前，人类开始进入旧石器时代，可以使用石头作为工具。一万年以前，人类开始进入新石器时代，将石头加工成器具和工具如左下角图，在8000年前, 开始人工烧制成陶器，用于器皿和装饰品如彩陶双耳罐。青铜器时代：五千年以前，人类开始进入青铜器时代，青铜烧注成型，用金属，越王勾践曾使用的青铜剑，中国商代司母戊鼎。铁器时代：3000年以前人类开始进入铁器时代，生铁冶炼及处理技术推动了农业、水利、和军事的发展和人类社会进步，直至 18世纪进入了近代工业快速发展时代。材料是人类进化和文明的标志。石器、青铜器、铁器这些具体的材料被历史学家作为划分时代的重要标志。材料的发展创新是各个高新技术领域发展的突破口，新型材料是当代社会发展进步的促进剂，是现代社会经济的先导，是现代工业和现代农业发展的基础，也是国防现代化的保证。材料的发展深刻地影响着世界经济、军事和社会的发展，同时也改变着人们在社会活动中的实践方式和思维方式，由此极大地推动了社会进步。 2. 材料是经济和社会发展的先导第一次工业革命，钢铁工业的发展为蒸汽机的发明和利用奠定了基础。的发明促进了机械制造和铁路运输等行业发展 . 第二次工业革命，合金钢、铝合金及其他非金属材料的发展是此次工业革命的支撑，电动机的发明奠定基础.使制造业大力迈入电气化时代同学们大家好，祝贺同学们考入辽宁工程技术大学材料学院。相信在座同学除了对大学生活怎么进行规划感到迷茫，也会对自己所学专业仍然存在疑虑：材料学是研究什么的？我们可以在材料学里学到什么呢？学了这个学科有什么用处呢？因此我们开设这门材料科学与工程专业概论以解答同学们的这些问题，让咱们对材料学从一个感性认识上升到理性认识。一、材料的定义首先第一节我们介绍一下材料的定义。材料是人类用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的那些物质。人类开始大量使转炉和平炉炼钢

材料科学基础第三章答案

习题：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章答案：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章 3-2 略。 3-2试述位错的基本类型及其特点。解：位错主要有两种：刃型位错和螺型位错。刃型位错特点：滑移方向与位错线垂直，符号⊥，有多余半片原子面。螺型位错特点：滑移方向与位错线平行，与位错线垂直的面不是平面，呈螺施状，称螺型位错。 3-3非化学计量化合物有何特点？为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料？解：非化学计量化合物的特点：非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关；可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体；缺陷浓度与温度有关，这点可以从平衡常数看出；非化学计量化合物都是半导体。由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金属离子过剩（n型）半导体，正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩（p型）半导体。 3-4影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些？解：影响形成置换型固溶体影响因素：（1）离子尺寸：15%规律：1.（R1-R2）/R1>15%不连续。 2.<15%连续。 3.>40%不能形成固熔体。（2）离子价：电价相同，形成连续固熔体。（ 3）晶体结构因素：基质，杂质结构相同，形成连续固熔体。（4）场强因素。（5）电负性：差值小，形成固熔体。差值大形成化合物。影响形成间隙型固溶体影响因素：（1）杂质质点大小：即添加的原子愈小，易形成固溶体，反之亦然。（2）晶体（基质）结构：离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的，在一定程度上来说，结构中间隙的大小起了决定性的作用。一般晶体中空隙愈大，结构愈疏松，易形成固溶体。（3）电价因素：外来杂质原子进人间隙时，必然引起晶体结构中电价的不平衡，这时可以通过生成空位，产生部分取代或离子的价态变化来保持电价平衡。 3-5试分析形成固溶体后对晶体性质的影响。解：影响有：（1）稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生；（2）活化晶格，形成固溶体后，晶格结构有一定畸变，处于高能量的活化状态，有利于进行化学反应；（3）固溶强化，溶质原子的溶入，使固溶体的强度、硬度升高；（4）形成固溶体后对材料物理性质的影响：固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化，但一般都不是线性关系。固溶体的强度与硬度往往高于各组元，而塑性则较低， 3-6说明下列符号的含义：V Na，V Na'，V Cl˙，（V Na'V Cl˙），Ca K˙，Ca Ca，Ca i˙˙解：钠原子空位；钠离子空位，带一个单位负电荷；氯离子空位，带一个单位正电荷；最邻近的Na+空位、Cl-空位形成的缔合中心；Ca2+占据K.位置，带一个单位正电荷；Ca原子位于Ca原子位置上；Ca2+处于晶格间隙位置。 3-7写出下列缺陷反应式：（l）NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体；（2）CaCl2溶入NaCl中形成空位型固溶体；（3）NaCl形成肖特基缺陷；（4）Agl形成弗伦克尔缺陷（Ag+进入间隙）。

材料科学与工程概述

第1节材料科学与工程概述 1.1.1材料科学的内涵材料科学就是从事对材料本质的发现、分析认识、设计及控制等方面研究的一门科学。其目的在于揭示材料的行为，给予材料结构的统一描绘或建立模型，以及解释结构与性能之间的内在关系。材料科学的内涵可以认为是由五大要素组成，他们之间的关联可以用一个多面体来描述（图1-1）。其中使用效能是材料性能在工作状态（受力、气氛、温度）下的表现，材料性能可以视为材料的固有性能，而使用效能则随工作环境不同而异，但它与材料的固有性能密切相关。理论及材料与工艺设计位于多面体的中心，它直接和其它5个要素相连，表明它在材料科学中的特殊地位。材料科学的核心内容是结构与性能。为了深入理解和有效控制性能和结构，人们常常需要了解各种过程的现象，如屈服过程、断裂过程、导电过程、磁化过程、相变过程等。材料中各种结构的形成都涉及能量的变化，因此外界条件的改变也将会引起结构的改变，从而导致性能的改变。因此可以说，过程是理解性能和结构的重要环节，结构是深入理解性能的核心，外界条件控制着结构的形成和过程的进行。材料的性能是由材料的内部结构决定的，材料的结构反映了材料的组成基元及其排列和运动的方式。材料的组成基元一般为原子、离子和分子等，材料的排列方式在很大程度上受组元间结合类型的影响，如金属键、离子键、共价键、分子键等。组元在结构中不是静止不动的，是在不断的运动中，如电子的运动、原子的热运动等。描述材料的结构可以有不同层次，包括原子结构、原子的排列、相结构、显微结构、结构缺陷等，每个层次的结构特征都以不同的方式决定着材料的性能。物质结构是理解和控制性能的中心环节。组成材料的原子结构，电子围绕着原子核的运动情况对材料的物理性能有重要影响，尤其是电子结构会影响原子的键合，使材料表现出金属、无机非金属或高分子的固有属性。金属、无机非金属和某些高分子材料在空间均具有规则的原子排列，或者说具有晶体的格子构造。晶体结构会影响到材料的诸多物理性能，如强度、塑性、韧性等。石墨和金刚石都是由碳原子组成，但二者原子排列方式不同，导致强度、硬度及其它物理性能差别明显。当材料处于非晶态时，与晶体材料相比，性能差别也很大，如玻璃态的聚乙烯是透明的，而晶态的聚乙烯是半透明的。又如某些非晶态金属比晶态金属具有更高的强度和耐蚀性能。此外，在晶体材料中存在的某些排列的不完整性，即存在结构缺陷，也对材料性能产生重要影响。我们在研究晶体结构与性能的关系时，除考虑其内部原子排列的规则性，还需要考虑其尺寸的效应。从聚集的角度看，三维方向尺寸都很大的材料称为块体材料，在一维、二维或三维方向上尺寸变小的材料叫做低维材料。低维材料可能具有块体材料所不具备的性质，如零维的纳米粒子(尺寸小于100nm)具有很强的表面效应、尺寸效应和量子效应等，使其具有独特的物理、化学性能。纳米金属颗粒是电的绝缘体和吸光的黑体。以纳米微粒组成的陶瓷具有很高的韧性和超塑性。纳米金属铝的硬度为普通铝的8倍。具有高强度特征的一维材料的有机纤维、光导纤维，作为二维材料的金刚石薄膜、超导薄膜等都具有特殊的物理性能。 1.1.2 材料科学的确立与作用（1）材料科学的提出 “材料科学”的明确提出要追朔到20世纪50年代末。1957年10月4日前苏联发射了第一颗人造卫星，重80千克，11月3日发射了第二颗人造卫星，重500千克。美国于1958年1月31日发射的“探测者1号”人造卫星仅8千克，重量比前苏联的卫星轻得多。对此美国有关部门联合向总统提出报告，认为在科技竞争中美国之所以落后于苏联，关键在先进材料的研究方面。1958年3月18日总统通过科学顾问委员会发布“全国材料规划”，决定12所大学成立材料研究实验室，随后又扩大到17所。从那时起出现了包括多领域的综合性学科－－“材料科学与工程学科”。（2）材料科学的形成材料科学的形成主要归功于如下五个方面的基础发展：各类材料大规模的应用发展是材料科学形成的重要基础之一。18世纪蒸汽机的发明和19世纪电动机的发明，使材料在新品种开发和规模生产等方面发生了飞跃，如1856年和1864年先后发明了转炉和平炉炼钢，大大促进了机械制造、铁路交通的发展。随之不同类型的特殊钢种也相继出现，如1887年高锰钢、1903年硅钢及1910年镍铬不锈钢等，与此同时，铜、铅、锌也得到大量应用，随后铝、镁、钛和稀有金属相继问世。20世纪初，人工合成高分子材料问世，如1909年的酚醛树脂(胶木)，1925年的聚苯乙烯，1931年的聚氯乙烯以及1941年的尼龙等，发展十分迅速，如今世界年产量在1亿吨以上，论体积产量已超过了钢。无机非金属材料门类较多，一直占有特殊的地位，其中一些传统材料资源丰富，性能价格比在所有材料中最有竞争能力。20世纪中后期，通过合成原料和特殊制备方法，制造出一系列具有不可替代作用的功能材料和先进结构材料。如电子陶瓷、铁氧体、光学玻璃、透明陶瓷、敏感及光电功能薄膜材料等。先进结构

太原理工大学研究生复试笔试对应科目名称

报考学院报考业代码报考专业名称笔试科目编号笔试科目名称备注机械工程学院050404设计艺术学017设计艺术学试题学术型机械工程学院080200机械工程001机械工程学科试题学术型机械工程学院080703动力机械及工程001机械工程学科试题学术型机械工程学院430102机械工程001机械工程学科试题专业学位机械工程学院430107动力工程001机械工程学科试题专业学位机械工程学院430135车辆工程001机械工程学科试题专业学位材料科学与工程学院、表面工程研究所080500材料科学与工程002 材料科学与工程学科试题学术型材料科学与工程学院、表面工程研究所080602钢铁冶金002 材料科学与工程学科试题学术型材料科学与工程学院、表面工程研究所080603有色金属冶金002 材料科学与工程学科试题学术型材料科学与工程学院、表面工程研究所430105材料工程002 材料科学与工程学科试题专业学位电气与动力工程学院080702热能工程020热能工程试题学术型电气与动力工程学院080800电气工程003电气工程学科试题学术型电气与动力工程学院430108电气工程003电气工程学科试题专业学位信息工程学院080902电路与系统004通讯与信息工程试题学术型

信息工程学院081000通信与信息工程004通讯与信息工程试题学术型信息工程学院081100控制科学与工程005控制科学与工程试题学术型信息工程学院430109电子与通讯工程004通讯与信息工程试题专业学位信息工程学院430110集成电路工程004通讯与信息工程试题专业学位信息工程学院430111控制工程005控制科学与工程试题专业学位计算机与软件学院081200计算机科学与技术006 计算机科学与技术学科试题学术型计算机与软件学院087100管理科学与工程015管理学学科试题学术型计算机与软件学院430112计算机技术006 计算机科学与技术学科试题专业学位计算机与软件学院430113软件工程006 计算机科学与技术学科试题专业学位建筑与土木工程学院081301建筑历史与理论007建筑学学科试题学术型建筑与土木工程学院081304建筑技术科学007建筑学学科试题学术型建筑与土木工程学院081400土木工程008 土木工程（一）学科试题学术型建筑与土木工程学院430114建筑与土木工程008 土木工程（一）学科试题专业学位水利科学与工程学院081500水利工程009水利工程学科试题学术型水利科学与工程学院082802农业水土工程009水利工程学科试题学术型水利科学与工程学院430115水利工程009水利工程学科试题专业学位

智慧树知到《材料学概论》章节测试答案

智慧树知到《材料学概论》章节测试答案绪论 1、材料让我们成为人，而我们用语言赋予材料生命，这句话对吗? A:对 B:错答案:对 2、材料与人类发展：“材料-时代”对吗？ A:对 B:错答案:对 3、“物质-有用的物品就是材料“这句话对吗？ A:对 B:错答案:对 4、材料学的基本思想是？ A:尺度之上 B:应用为王 C:物质答案:尺度之上,应用为王 5、“材料是一种物质，但并不是所有的物质都是材料”这句话对吗？ A:对 B:错

答案:对第一章 1、珠光体的含碳量是 A:0.77% B:2.11% C:6.69% 答案:0.77% 2、亚共析钢加热成奥氏体后冷却转变成 A:珠光体+铁素体 B:珠光体 C:铁素体答案:珠光体+铁素体 3、将铁碳合金加热成奥氏体后在空气中冷却的热处理方式，称为 A:回火 B:退火 C:淬火答案:退火 4、生铁、熟铁、钢的主要化学成分均为Fe，但他们之间的性能差别显著，主要原因是其中（）不同 A:珠光体含量 B:硬度 C:含碳量答案:含碳量

5、金属中原子的排列方式 A:面心立方 B:体心立方 C:秘排六方答案:面心立方,体心立方,秘排六方第二章 1、生产普通陶瓷的主要矿物原料是 A:：石英、粘土、长石 B:高岭土、碳酸盐 C:粘土、石英、烧碱答案:：石英、粘土、长石 2、陶瓷坯料采用可塑成型的方法手工成型时，需要控制其含水量在（）范围之内，以保证坯体良好的塑形效果。 A:15~25% B:28~35% C:7~15% 答案:15~25% 3、构成敏感陶瓷的主要物质属于（）类。 A:导体 B:绝缘体 C:半导体答案:半导体

材料科学基础第一章全部作业

（一） 1 谈谈你对材料学科及材料四要素之间的关系的认识 2 金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？ 3 说明空间点阵、晶体结构、晶胞三者之间的关系。 4 晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？ 5 画出三种典型晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么？ 6 画出立方晶系中（011），（312），[211],[211],[101],(101) 7, 画出六方晶系中（1120），（0110），（1012），（110），（1012） 8. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 9．在立方系中绘出｛110｝、｛111｝晶面族所包括的晶面，及（112）和（120）晶面。标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： a)立方晶系(421)，() 123，(130)，[211]，[311]；

10．在立方系中绘出｛110｝、｛111｝晶面族所包括的晶面，及（112）和（120）晶面。 11．计算面心立方结构（111）、（110）与（100）面的面密度和面间距。 12. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： a)立方晶系(421)，()123，(130)，[211]，[311]； b)六方晶系()2111， ()1101，()3212，[2111]，1213????。 13 在体心立方晶系中画出{111}晶面族的所有晶面。 14 画出<110>晶向族所有晶向

15.写出密排六方晶格中的[0001],(0001),()1120,()1100,()1210 16. 在一个简单立方晶胞内画出一个（110）晶面和一个[112]晶向。 17. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：立方晶系(421)，()123，(130)，[211]，[311]； 18.计算晶格常数为a 的体心立方结构晶体中八面体间隙的大小。 19.画出面心立方晶体中（111）面上的[112]晶向。 20.已知某一面心立方晶体的晶格常数为a ，请画出其晶胞模型并分别计算该晶体的致密度、{111}晶面的面密度以及{110}晶面的面间距。 21.表示立方晶体的（123），[211],()012 22. 写出密排六方晶格中()1120,()1100,()1210[2111]，1213???? 23. 画出密排六方晶格中的[0001], ,()0110,()1010,[2110],[1120] 24 在面心立方晶胞中的(1 1 1)晶面上画出[110]晶向 25 指出在一个面心立方晶胞中的八面体间隙的数目，并写出其中一个八面体间隙的中心位置坐标。假设原子半径为r ，计算八面体间隙的半径。 26.画出密排六方晶格中的(0001),()1120,()1100,()1210 27.立方晶系中画出（010），（011），（111），（231），[231],[321] 29.计算晶格常数为a 的面心立方结构晶体中四面体间隙和八面体间隙的大小。（4分） 30.写出立方晶系{}110、{}123晶面族的所有等价面 31.立方晶胞中画出以下晶面和晶向：()102，(112)，(213) ，[110], 32.六方晶系中画出以下晶面和晶向：(2110)，(1012)，1210????，0111???? 33.写出立方晶系{}100、{}234晶面族的所有等价面 34.画出立方晶胞内（111），[112], 35.画出六方晶胞内（1011），[1123]

材料科学与工程导论样本

材料科学与工程导论 1 本课程的基本概念: 材料科学虽然是一门基础科学, 可是它涉及到诸如本课程的基本概念: 表面物理学、表面化学、金属学、陶瓷学、高分子学、传热学、传质学等多个学科的理论; 同时也与信息科学、生命科学、深海和深空科学等现代科学技术紧密相连。 1.1材料与人类文明一、材料与人类文明发展( 历史贡献) --石器时代、铜器时代、铁器时代、钢铁时代、合成材料时代、复合材料时代…… 陶器( china) 1.陶器出現是人类跨入新石器时代的重要标志之一, 2.据当前已知的考古资料, 中国的陶器制作至少已80 以上的历史。青铜: 第一种合金 1.青铜, 古称金或吉金, 是红铜与其它化学元素( 锡、镍、铅、磷等) 的合金。 2.史学上所称的”青铜时代”是指大量使用青铜工具及青铜礼器的时期。 3.到春秋战国時期, 齐国工匠总结科技经验写成的《考工记》一书中, 提出了「金有六齐」, 这是世界科技史上最早的冶铜经验总结。二、材料与人类现代文明－－材料是发展高科技的先导和基石 ( 一) 支撑人类现代文明大厦的四大支柱技术 1.材料科学与技术 2.生物科学与技术 3.能源科学与技术 4.信息科学与技术 * 其中材料是基础! 材料的应用: 计算机与材料; 飞机和材料;复合科学材料能源。 ( 二) 新能源材料则是指实现新能源的转化和利用以及发展新能源技术中所要用到的关键材料。 1.主要包括储氢电极合金材料为代表的镍氢电池材料;

2.嵌锂碳负极和LiCoO2正极为代表的锂离子电池材料、燃料电池材料; 3.Si 半导体材料为代表的太阳能电池材料; 4.铀、氘、氚为代表的反应堆核能材料等。 1.2 材料科学概论化学成分不同的材料其性能也不相同。但对于同一成分的材料, 经过不同的加工工艺也能够使其性能发生极大的变化。*可见, 除化学成分外, 材料内部的结构和组织状态也是决定材料性能的重要因素。 *材料科学与工程( MSE ) 四要素:材料的合成与制备;成分与组织结构;材料特性;服役行为与使用寿命。 * 性能: 工程材料的性能主要是指材料的使用性能和工艺性能。一使用性能: 材料的使用性能是指在服役条件下, 能保证安全可靠工作所必备的性能, 其中包括材料的力学性能、物理性能和化学性能。 ①力学性能:主要包括工程材料的强度、硬度、塑性、韧性、蠕变和疲劳性能。 ②物理性能:主要包括工程材料的熔点、密度以及电、磁、光和热性能。 ③化学性能:是指工程材料在环境作用下的耐腐蚀和抗老化性能。 ( 一) 、力学性能——材料在外加载荷( 外力或能量) 作用下或载荷环境因素( 温度、介质和加载速率) 联合作用下表现出来的行为。－主要是指材料在力的作用下抵抗变形和开裂的性能。机械设计中应首先考虑材料的力学性能。通俗地讲力学性能决定了在多大和怎样形式的载荷条件下而不致于改变零件几何形状和尺寸的能力。指标:弹性、塑性、韧性、强度、硬度和疲劳强度等。1、材料的强度(strength)—材料所能承受的极限应力。物理意义:材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度、抗扭强度等。公式: σ=P/F o 单位: 单位: MPa(MN/mm 2 ) ( 1) 屈服强度σs( yield strength) 和条件屈服强度σ0.02

复旦大学材料科学导论课后习题答案(搭配_石德珂《材料科学基础》教材)

材料科学导论课后习题答案第一章材料科学概论 1.氧化铝既牢固又坚硬且耐磨，但为什么不能用来制造榔头？答：氧化铝脆性较高，且抗震性不佳。 2.将下列材料按金属、陶瓷、聚合物和复合材料进行分类：黄铜、环氧树脂、混泥土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅锡焊料、橡胶、纸杯答：金属：黄铜、镁合金、铅锡焊料；陶瓷：碳化硅；聚合物：环氧树脂、沥青、橡胶、纸杯；复合材料：混泥土、玻璃钢 3.下列用品选材时，哪些性能特别重要？答：汽车曲柄：强度，耐冲击韧度，耐磨性，抗疲劳强度；电灯泡灯丝：熔点高，耐高温，电阻大；剪刀：硬度和高耐磨性，足够的强度和冲击韧性；汽车挡风玻璃：透光性，硬度；电视机荧光屏：光学特性，足够的发光亮度。第二章材料结构的基础知识 1.下列电子排列方式中，哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金

属？ (1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2 (2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (3) 1s2 2s2 2p5 (4) 1s2 2s2 2p6 3s2 (5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 (6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 答：惰性元素：(2)；卤族元素：(3)；碱族：(6)；碱土族：(4)；过渡金属：(1),(5) 2.稀土族元素电子排列的特点是什么？为什么它们处于周期表的同一空格内？答：稀土族元素的电子在填满6s态后，先依次填入远离外壳层的4f、5d层，在此过程中，由于电子层最外层和次外层的电子分布没有变化，这些元素具有几乎相同的化学性质，故处于周期表的同一空格内。 3.描述氢键的本质，什么情况下容易形成氢键？答：氢键本质上与范德华键一样，是靠分子间的偶极吸引力结合在一起。它是氢原子同时与两个电负性很强、原子半径较小的原子（或原子团）之间的结合所形成的物理键。当氢原子与一个电负性很强的原子（或原子团）X结合成分子时，氢原子的一个电子转移至该原子壳层上；分子的氢变成一个裸露的质子，对另外一个电负性较大的原子Y表现出较强的吸引力，与Y之间形成氢键。 4.为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高？

材料科学概论考点总结

1·材料: 材料是人类社会所能接受的、可经济地制造有用物品的物质(Materials is the stuff from which a thing is made for using.) 2·材料的分类及类型: 按服役领域分类：结构材料 (受力，承载)，功能材料 (半导体，超导体以及光、电、声、磁等) 按化学组成分：金属材料，无机非金属材料，高分子材料，复合材料按材料尺寸分：零维材料，一维材料，二维材料，三维材料按结晶状态分：晶态材料，非晶态材料，准晶态材料 3·材料科学：是一门以实体材料为研究对象，以固体物理，热力学，动力学，量子力学，冶金，化工为理论基础的交叉型应用基础学科。4·材料的发展要素：材料的成分、组织结构、合成加工、性质与使用性能5·材料的力学性能：弹性模量，强度，塑性，断裂韧性，硬度 6·塑性变形：材料在外力作用下产生去除外力后不能恢复原状的永久性变形称为塑性变形。塑性变形具有不可逆性 7·能带：满带，空带，价带，禁带 8·磁性的分类：磁滞回线： H c ：矫顽力 H m ：饱和磁场强度 B r ：剩余磁感应强度 B s ：饱和磁感应强度 9·不同材料的热导率特性：金属材料有很高的热导率，无机陶瓷或其它绝缘材料热导率较低，半导体材料的热传导，高分子材料热导率很低 10·固溶体：合金的组元以不同的比例相互混合混合后形成的固相的晶体结构与组成合金的某一组元的相同这种相就称为固溶体. 11·断裂韧度：是衡量材料在裂纹存在的情况下抵抗断裂的能力 12·影响断裂失效的因素：（1）材料机械性能的影响（2）零件几何形状的影响（3）零件应力状态的影响（4）加工缺陷的影响（5）装配、检验产生缺陷的影响 13·穿晶断裂：裂纹在晶粒内部扩展，并穿过晶界进入相邻晶粒继续扩展直至断裂

《材料科学基础》总复习(完整版)

《材料科学基础》上半学期容重点第一章固体材料的结构基础知识键合类型（离子健、共价健、金属健、分子健力、混合健）及其特点；键合的本质及其与材料性能的关系，重点说明离子晶体的结合能的概念；晶体的特性（5个）；晶体的结构特征（空间格子构造）、晶体的分类；晶体的晶向和晶面指数（米勒指数）的确定和表示、十四种布拉维格子；第二章晶体结构与缺陷晶体化学基本原理：离子半径、球体最紧密堆积原理、配位数及配位多面体；典型金属晶体结构；离子晶体结构，鲍林规则（第一、第二）；书上表2－3下的一段话；共价健晶体结构的特点；三个键的异同点（举例）；晶体结构缺陷的定义及其分类，晶体结构缺陷与材料性能之间的关系（举例）；第三章材料的相结构及相图相的定义相结构合金的概念：

固溶体置换固溶体（１）晶体结构无限互溶的必要条件—晶体结构相同比较铁（体心立方，面心立方）与其它合金元素互溶情况（表３－１的说明）（２）原子尺寸：原子半径差及晶格畸变；（３）电负性定义：电负性与溶解度关系、元素的电负性及其规律；（４）原子价：电子浓度与溶解度关系、电子浓度与原子价关系；间隙固溶体（一）间隙固溶体定义（二）形成间隙固溶体的原子尺寸因素（三）间隙固溶体的点阵畸变性中间相中间相的定义中间相的基本类型：正常价化合物：正常价化合物、正常价化合物表示方法电子化合物：电子化合物、电子化合物种类原子尺寸因素有关的化合物：间隙相、间隙化合物二元系相图：杠杆规则的作用和应用；匀晶型二元系、共晶（析）型二元系的共晶（析）反应、包晶（析）

型二元系的包晶（析）反应、有晶型转变的二元系相图的特征、异同点；三元相图：三元相图成分表示方法；了解三元相图中的直线法则、杠杆定律、重心定律的定义；第四章材料的相变相变的基本概念：相变定义、相变的分类（按结构和热力学以及相变方式分类）；按结构分类：重构型相变和位移型相变的异同点；马氏体型相变：马氏体相变定义和类型、马氏体相变的晶体学特点，金属、瓷中常见的马氏体相变（举例）（可以用许教授提的一个非常好的问题――金属、瓷马氏体相变性能的不同――作为题目）有序-无序相变的定义玻璃态转变：玻璃态转变、玻璃态转变温度、玻璃态转变点及其黏度按热力学分类：一级相变定义、特点，属于一级相变的相变；二级相变定义、特点，属于二级相变的相变；按相变方式分类：形核长大型相变、连续型相变（spinodal相变）按原子迁动特征分类：扩散型相变、无扩散型相变

太原理工大学研究生复试参考书

笔试科目对应的考试专业试题编号： 001 机械制图、理论力学、材料力学、机械原理、机械设计试题编号： 002 固体物理化学、材料科学概论、金属材料及热处理、材料性能学、材料现代分析方法试题编号： 003 数字电子技术、自动控制理论、电力电子技术、电机学、单片机原理试题编号： 004 信号与系统、模拟电子线路、微机原理、数字信号处理、电路分析基础试题编号： 005 模拟电子技术、电路、C语言程序设计、微机原理与接口技术、计算机文化基础试题编号： 006 软件工程、数据库原理、离散数学、面向对象程序设计、编译原理试题编号： 007 公共建筑技术原理、城市规划原理、室内空间设计方法、中国古代建筑装饰、建筑节能试题编号： 008. 混泥土结构基本原理、结构基本原理、土木工程施工、建筑结构抗震土力学

土力学、水利工程测量、水利工程概论、试题编号： 010 有机合成化学、物理化学、化工原理、综合化学实验、无机化学试题编号： 011 矿业基础试题编号： 012 地质基础试题编号： 013 环境监测、环境工程微生物学、建筑给水排水工程、给水排水管道工程、水处理工程试题编号： 014 供热工程、暖通空调试题编号： 015 财政学、市场营销学、金融学、组织行为学、人力资源管理试题编号： 016 教育学、体育心理学、体育概论、体育保健学、运动生理学试题编号： 017 中国美术史、构成基础、装饰基础、解剖、透视原理、艺术概论、外国美术史试题编号： 018 理论力学、材料力学、线性代数、生理学

量子力学、电路分析基础、电动力学、光电技术、原子物理

材料科学导论习题解答

材料科学导论习题解答材料科学导论作业第一章材料科学概论 1. 氧化铝既牢固又坚硬而且耐磨，为什么不用来制造榔头？ [答] 因为Al2O3的耐震性不佳，且脆性较高，不适合做榔头的材料。 2. 将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：黄铜、氯化钠、环氧树脂、混凝土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅-锡焊料、橡胶、纸杯 [答] 金属有黄铜、铅-锡焊料、镁合金。陶瓷有氯化钠、碳化硅。聚合物有环氧树脂、橡胶、沥青、纸杯。复合材料有混凝土、玻璃钢。 3. 下列用品选材时，哪些力学性能和物理性能具有特别重要性：汽车曲柄轴、电灯泡灯丝、剪刀、汽车挡风玻璃、电视机荧光屏 [答] 汽车曲柄轴的疲劳寿命最为重要。电灯泡灯丝的熔点需高，其发光性能要强。剪刀的刀刃的硬度要强。汽车挡风玻璃的光的穿透性要强。电视机荧光屏光学的颜色及其他穿透性各种光学特性极重要。 4. 什么是纳米材料？纳米材料有哪些效应？请举例说明。 [答] 通常把粒子尺寸小于0.1μm（10nm）的颗粒称为纳米材料纳米材料有以下效应： ⑴ 小尺寸效应 ⑵ 表面效应 ⑶ 量子尺寸效应 ⑷ 宏观量子隧道效应

举例略第二章原子结构 1. 原子序数为12的Mg有三个同位素：78.70%的Mg原子有12个中子，10.13%的Mg 原子有13个中子，11.17%的Mg原子有14个中子，计算Mg的原子量。 [答] M = 0.7870×(12+12)+0.1013×(12+13)+0.1117×(12+14) = 24.3247 g/m ol 2. 试计算原子N壳层内的最大电子数，若K、L、M和N壳层中所有的能级都被填满，试确定该原子的原子序数。 [答] N壳层内最大电子数为2×42 = 32。但考虑能级交错：N壳层内刚刚达到最大电子数时的电子排布为：1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f14，该原子的原子数为70。 (本题目书上原解：N壳层中电子最多有2+6+10+14 = 32个，K、L、M、N壳层中电子共有2+8+18+32 = 60个，故原子序数为60。) 3. 试计算原子O壳层内的最大电子数，并定出K、L、M、N和Q壳层中所有能级都被填满时的原子序数。 [答] O壳层内最大电子数为2×52 = 50。但考虑能级交错：O壳层内刚刚达到最大电子数时的电子排布为： 1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f145d106p67s25f146d105g18，该原子的原子数为130。 (本题目书上原解：O壳层中电子最多有2+6+10+14+18 = 50个，K、L、M、 N、O壳层中电子共有2+8+18+32+50 = 110个，故原子序数为110。) 4. 试说明四种原子结合力并举例说明。 [答] 金属键：由金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成的键合称为金属键。其基本特点是电子的共有化，无饱和性，无方向性。例如：Hg、Al、Fe、W。离子键：金属原子将最外层家电子给予非金属原子成为带正电的正离子，非金属原子得到价电子后成为带负电的负离子，正负离子依靠静电引力结合在一起。其基本特点是以离子而不是以原子为结合单元。大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键的方式结合，例如：NaCl、MgO。

材料科学与工程导论重点

《材料科学与工程》期末复习题一、填空题（每空 1 分，共 24 分） 1.根据材料的化学组成，材料可以分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料。 2.生态环境材料的三要素为先进性、环境协调性、舒适性。 3.生态环境材料可分为原料无害化材料、绿色环境过程材料、可循环利用材料、高资源生产率材料。 4.按照断口颜色分，铸铁可以分为灰铸铁、白口铸铁和马口铸铁。 5.按照化学类型，贮氢合金可以分为AB5型、AB2型、AB型、A2B型。 6.减震合金的分类：孪晶型、铁磁性型、位错型、复相型、复合型。 7.常用的硬度测试方法：布氏硬度法、洛氏硬度法、维氏硬度法、显微维氏硬度、肖氏硬度法。 8.按研究的尺度，材料的结构可以分为四个层次：宏观组织结构、显微组织结构、原子(分子)排列结构和原子中的电子结构。 9.塑性变形方式：位错运动、孪晶、蠕变、粘滞性流动。 10.选矿的主要方法有：手工选矿法、重力选矿法、磁选法、浮选法、联合选矿法。 11.从工艺角度看，冶炼可以分为火法冶炼、湿法冶炼、电冶炼。二、判断题：（所给的是正确表述）（每题1 分，共6 分） 1.用洛氏硬度的三种表示方法 HRC、HRB、HRA 表示出来的硬度无法比较。 2.σmax/гmax 越大，脆性越大。 3.刃型位错的位错线与滑移方向垂直，螺旋位错的位错线与滑移方向平行。 4.位错属于线缺陷。 5.防锈铝合金，不可以采用热处理强化，而是采用冷加工变形硬化。 6.冷变形温度比淬火温度高。 7.工业高纯铝，数字越大,纯度越高。 8.固溶体的晶质类型跟溶剂保持一致。三、简答题：（每题4 分，共16 分，8 选4） 1.什么是生命周期评价方法？答：是用数学物理方法结合实验分析对某一过程、产品或事件的资料、能源消耗、废物排放、环境吸收和消耗能力等环境负担性进行评价、定量该过程、产品或事件的环境合理性及环境负荷量的大小。 2.传统陶瓷与现代陶瓷的区别？答：

《材料科学与工程概论》复习思考题1剖析

《材料科学与工程概论》复习思考题一、名词解释 1.磁化曲线：磁感应强度或磁化强度与外加磁场强度的关系曲线称为磁化曲线。 2.磁滞效应及磁化曲线：磁感应强度的变化总是落后于磁场强度的变化，这种效应称为磁滞效应。由于磁滞效应的存在，磁化一周得到一个闭合回线，称为磁滞回线。 3.磁致伸缩：铁磁性物质在外磁场作用下，其尺寸伸长（或缩短），去掉外磁场后，其又恢复原来的长度，这种现象称为磁致伸缩现象（或效应）。 4. 硅酸盐材料：化学组成为硅酸盐类的材料称为硅酸盐材料，也称为无机非金属材料。 5. 水泥：水泥是一种粉末状的谁硬性胶凝材料，加入适量水拌合后成为塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并可将砂、石、纤维和钢筋等材料牢固地念接起来，成为有较高强度的石状体，是建造高楼大厦、桥梁隧道、港口码头等工程的主要材料。 6. 复合材料：将两种或两种以上的单一材料复合可获得新的材料，这些新的材料保留了原有材料的优点，克服和弥补了各自的缺点，并显示出一些新的特性，这就是复合材料。 7. 合金：由一种金属跟另一种或几种金属或非金属所组成的具有金属特性的物质叫合金。 8. 晶体：由结晶物质构成的、其内部的构造质点(如原子、分子)呈平移周期性规律排列的固体。长程有序，各向异性。 9. 晶粒：结晶物质在生长过程中，由于受到外界空间的限制，未能发育成具有规则形态的晶体，而只是结晶成颗粒状称晶粒。 10.晶界：结构相同而取向不同晶粒之间的界面。在晶界面上，原子排列从一个取向过渡到另一个取向，故晶界处原子排列处于过渡状态。晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。 11.高分子材料：由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料等。 12.

材料科学概论复习题及答案

复习特种陶瓷—材料的结构—．材料科学—无机非金属材料—失效—特种陶瓷— 硅酸盐水泥—热处理—纳米材料判断题 1. 低碳钢的硬度及塑性均比高碳钢的高。错 2. 橡胶是在高弹态下使用的高分子材料。对 3. 玻璃是一种晶体材料，它具有透光性、抗压强度高、但脆性大的特点。错 4. 位错、空位、间隙原子都是实际晶体中的点缺陷。错 5. 什么是材料？如何进行分类? 材料是指人类社会可接受、能经济地制造有用器件或物品的固体物质。 6. 什么是材料的成分？什么是材料的组织？什么是材料的结构？材料的成分是指组成材料的元素种类及其含量，通常用质量分数（w），也可以用粒子数分数表示。材料的组织是指在光学显微镜或电子显微镜下可观察到，能反应各组成相形态、尺寸和分布的图像。材料的结构主要是指材料中原子的排列方式。 7. 材料科学与工程的四大要素是什么？材料成分，结构，工艺，性能。 8. 传统陶瓷坯料常见的成形方法及生产工艺？ 9. 什么是高分子材料？高分子材料具有哪些性能特点？高分子材料是由可称为单体的原料小分子通过聚合反应而合成的。力学性能：最大的特点是高弹性和黏弹性。电性能：绝大多数高分子材料为绝缘体。热性能：绝热性。 10. 什么叫复合材料？按基体材料分为哪几类？复合材料指由两种或更多种物理性能、化学性能、力学性能和加工性能不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料。复合材料可分为基体相和增强相。按基体分为树脂基、金属基陶瓷基。

11. 陶瓷由哪些基本相组成？它们对陶瓷的性能有什么影响？晶体相、玻璃相、气相。 12. 简述提高陶瓷材料强度及减轻脆性的途径？ 13. 按照用途可将合金钢分为哪几类？机器零部件用钢主要有哪些？可分为结构钢，工具钢，特殊钢和许多小类。轴，齿轮，连接件。 14. 材料典型的热处理工艺有哪些？什么叫回火? 退火、正火、淬火、回火。钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的性能，将其加热Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫做回火。 15. 什么是特种陶瓷？阐述其与传统陶瓷的区别特种陶瓷是以高纯化工原料和合成矿物为原料，沿用传统陶瓷的工艺流程制备的陶瓷，是一些具有各种特殊力学、物理或化学性能的陶瓷。 16 .谈谈你对材料的认识，材料的未来发展趋势