武汉理工大学出版 材料工程基础 答案 徐德龙
武汉理工大学材料科学基础(第2版)课后习题和答案
武汉理工大学材料科学基础(第2版)课后习题和答案第一章绪论1、仔细观察一下白炽灯泡，会发现有多少种不同的材料？每种材料需要何种热学、电学性质？2、为什么金属具有良好的导电性和导热性？3、为什么陶瓷、聚合物通常是绝缘体？4、铝原子的质量是多少？若铝的密度为2.7g/cm3，计算1mm3中有多少原子？5、为了防止碰撞造成纽折，汽车的挡板可有装甲制造，但实际应用中为何不如此设计？说出至少三种理由。
6、描述不同材料常用的加工方法。
7、叙述金属材料的类型及其分类依据。
8、试将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：黄铜钢筋混凝土橡胶氯化钠铅-锡焊料沥青环氧树脂镁合金碳化硅混凝土石墨玻璃钢9、Al2O3陶瓷既牢固又坚硬且耐磨，为什么不用Al2O3制造铁锤？第二章晶体结构1、解释下列概念晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、配位数、离子极化、同质多晶与类质同晶、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.2、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z 轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的米勒指数。
3、在立方晶系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向：（001）与[210]，（111）与[112]，（110）与[111]，（322）与[236]，（257）与[111]，（123）与[121]，（102），（112），（213），[110]，[111]，[120]，[321]4、写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
5、已知Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体结构的堆积系数与密度。
6、计算体心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。
7、从理论计算公式计算NaC1与MgO的晶格能。
MgO的熔点为2800℃，NaC1为80l℃, 请说明这种差别的原因。
武汉理工大学《材料科学基础》考研核心题库及答案
Test of Fundamentals of Materials Science 材料科学基础试题库武汉理工大学材料科学与工程学院一、填空题0001.烧结过程的主要传质机制有_____、_____、_____ 、_____，当烧结分别进行四种传质时，颈部增长x/r与时间t的关系分别是_____、_____、_____ 、_____。
0002.晶体的对称要素中点对称要素种类有_____、_____、_____ 、_____ ，含有平移操作的对称要素种类有_____ 、_____ 。
0003.晶族、晶系、对称型、结晶学单形、几何单形、布拉菲格子、空间群的数目分别是_____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。
0004.晶体有两种理想形态，分别是_____和_____。
0005.晶体是指内部质点排列的固体。
0006.以NaCl晶胞中（001）面心的一个球（Cl-离子）为例，属于这个球的八面体空隙数为，所以属于这个球的四面体空隙数为。
0007.与非晶体比较晶体具有自限性、、、、和稳定性。
0008.一个立方晶系晶胞中，一晶面在晶轴X、Y、Z上的截距分别为2a、1/2a 、2/3a，其晶面的晶面指数是。
0009.固体表面粗糙度直接影响液固湿润性，当真实接触角θ时，粗糙度越大，表面接触角，就越容易湿润；当θ，则粗糙度，越不利于湿润。
0010.硼酸盐玻璃中，随着Na2O（R2O）含量的增加，桥氧数，热膨胀系数逐渐下降。
当Na2O含量达到15%—16%时，桥氧又开始，热膨胀系数重新上升，这种反常现象就是硼反常现象。
0011.晶体结构中的点缺陷类型共分、和三种，CaCl2中Ca2+进入到KCl间隙中而形成点缺陷的反应式为。
0012.固体质点扩散的推动力是________。
0013.本征扩散是指__________，其扩散系数D＝_________,其扩散活化能由________和_________ 组成。
《材料工程基础》课程教学的思考
《材料工程基础》课程教学的思考人才培养是大学的主题和根本，一流的教学应当始终围绕人才的培养目标来进行。
在新时代背景下，当前教育改革的主要目标是培养和造就一批高素质的创新人才。
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》提出的“提高高等教育人才培养质量”，是对当今高校人才培养的要求与责任。
《材料工程基础》作为教育部21世纪高等本科教育教学改革项目“材料科学与工程专业人才培养方案及教学内容体系的改革研究”中的主干专业基础课程。
长期以来，一直备受材料相关专业各高校和学院的重视，他们都在着力构建与新时代材料专业人才培养方案及教学体系相适应的教学内容，并发掘出高效的教学方法。
基于此，湖南大学材料科学与工程学院的《材料工程基础》课程教学团队也一直在进行不断的探索与创新，并取得了相应的成效。
一、《材料工程基础》的课程特点《材料工程基础》是材料科学与工程相关专业本科生由基础课向专业课转变的一门重要的专业基础课程，是材料类基础课程系列中重要的先导课。
与其相对的姐妹篇课程《材料科学基础》侧重于阐述材料结构、组织与性能之间的关系，表征和发现材料的基本结构和性能属性，是一种发现规律的知识点学习;而《材料工程基础》侧重于研究材料（金属、非金属、高分子和复合材料）的合成、制备、加工与失效分析的基本方法和技术，进行材料的剪裁和设计，是一种关于技术创新的知识点学习。
因此，通过《材料工程基础》课程的学习，可以使学生对材料工程的概念和内涵有一个比较清晰的认识，对材料工程涉及的材料制备原理和传质传热原理等有一个较系统的了解。
同时，通过该课程的教学互动，将有助于进一步巩固《材料科学基础》的知识，培养学生良好的逻辑思维和正确分析、解决材料工程实际问题的能力，为学生进一步学习材料专业课程打下良好的基础。
二、《材料工程基础》的课程现状（一）课程教材内容迥异目前，全国大多数高校的材料科学与工程专业均开设了《材料工程基础》或类似名称的课程，且均作为各學院的专业基础课程或核心课程。
【考试突击】武汉理工大学材料工程基础第一章量纲分析习题解答
③力学问题,选 , d , w 为基本物理量 ④ 的个数为 6-3=3
1
F d wb1 c1
a1
2
d w
a2 b2 c2
������3 = ������ ������ 3 ������ ������ 3 ������������ 3
������
⑤由和谐性
1 : 即 [ML 2 ] 1[ L]a [ L 1 ]b [ML3 ]c
= ������������
1
1 1
1
M :1 C L :1 a b 3c : 2 b
a 2 b 2 c 1
则 1
F p Eu 2 d w w2
2
2 2 2
2 :[ML1 1 ] 2[ L]a [ L 1 ]b [ML3 求准则方程：代入得 ：f = k������ 2−������ 4−2������ 5 ������2−������ 4+������ 5 ������1−������ 4 ������ ������ 4 ������������ 5 ������ ������ ������ 4 ������������ = k( ) ������������������ ������ 2 ������ 2 ������ 2 ������
M :1 c2 L : 1 a2 b2 3c2 : 1 b 2 a2 1 b2 1 c 1 2
则2
dw
1 Re
������ ������ 2
a3=1;b3=2,c3=0,既有������3 = ������
量纲分析习题解答
对于球体在水流中运动,其运动速度 w 与球体的直径 d、作用于 球体上的力 F、水的动力粘度μ 及水的密度ρ 、重力加速度 g 有关。用量 纲分析的指数法确定描述现象的无量纲量。
武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第二套试题
武汉理工大学《材料科学基础》考试试卷第二套试卷一、填空题（共20分，每个空1分）1、材料按其化学作用或基本组成可分为（）、（）、高分子材料、复合材料四大类。
2、晶胞是从晶体结构中取出来的反应晶体（）和（）的重复单元。
3、热缺陷形成的一般规律是：当晶体中剩余空隙比较小，如NaCl型结构，容易形成（）缺陷；当晶体中剩余空隙较大时，如萤石CaF2型结构等，容易产生（）缺陷。
4、根据外来组元在基质晶体中所处的位置不同，可分为（）固溶体和间隙型固溶体：按照外来组元在基质晶体中的固溶度，可分为（）固溶体和有限固溶体。
5、硅酸盐熔体中，随着Na2O含量的增加，熔体中聚合物的聚合度（），熔体的粘度（）。
6、当熔体冷却速度很快时，（）增加很快，质点来不及进行有规则排列，晶核形成和晶体长大难以实现，从而形成了（）。
7、粉体在制备过程中，由于反复地破碎，所以不断形成新的表面，而表面例子的极化变形和重排，使表面晶格（），有序性（）。
8、非稳态扩散的特征是空间仟意一点的（）随时间变化，（）随位置变化。
9、动力学上描述成核生长相变，通常以（）、（）、总结晶速率等来描述。
10、温度是影响固相反应的重要外部条件。
一般随温度升高，质点热运动动能（），反应能力和扩散能力（）。
二、判断题（共10分，每个题1分）1、（）位错的滑移模型解释了晶体的实际切变应力与晶体的理论切变强度相差悬殊的内在原因。
2、（）空位扩散机制适用于置换型固溶体的扩散，3、（）一般来说在均匀晶体中引入杂质，都将使扩算系数增加4、（）-般来说，扩散粒子性质与扩散成指性质间差异越大，扩散系数也越大。
5、（）成核生长相变中晶体的生长速*与界面结构和原子迁移密切相关，当析出晶体和熔体组成相同时，晶体长大由扩散控制。
6、（）对于许多物理或化学步骤综合而成的在相反应中，反应速度由反应速度最快的步骤控制。
7、（）在烧结过程中，发生的初次再结晶使大鼎粒长大而小晶粒消失，气孔进入晶粒内部不易排出，烧结速度降低甚至停止。
武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第4套
第四套试卷 武汉理工大学考试试卷一、根据Na 2O 晶胞图（见右图）回答下列问题： 1．画出Na 2O 晶胞图{100}面族的投影图。
2．根据晶胞结构指出正、负离子的配位数？3．阴离子作何种堆积，阳离子作何种填隙，填隙率是多少？ 4．计算说明O 2−的电价是否饱和二．1．在立方单胞内画出指数为（112）的晶面及指数为[112]的晶向。
2．下列硅酸盐矿物按照硅氧四面体连接方式分类，各属何种结构类型；[][][][][]243832618272541122Mg SiO ,Na AISi O ,Be Al Mg Si O ,Ca Al AlSiO ,Ca Mg Si O (OH)三．写出缺陷反应方程式，每组写两个合理方程，并写出相应的固溶体化学式。
1．Al 2O 3加入到MgO 中 2．TiO 2加入到Nb 2O 3中武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案四.1．在简单碱金属硅酸盐系统（22R O SiO −）中，碱金属离子+R 系统粘度的影响如图所示。
说明为什么产生这种现象。
2．种物质表面能按由小到大的顺序为：222PbI >PbF >CaF ，试用清洁表面的离子重排及表面双电层模型解释之。
五．简单回答下列问题1．Al/Au 焊接接头处克肯达尔效应造成的紫灾可以用什么法延缓或消除？为什么？ 2．烧结的推动力是什么？烧结过程分为几个阶段，各阶段的特征是什么？六．在液-固相变时，产生球形固相粒子，系统自由焓的变化为32443V G r G r ππσ∆=∆+。
设KG ∆为临界自由焓，K V 为临界晶核的体积。
试证明：12K K V G V G ∆=∆（只证明在均匀成核的条件下）。
七．粒径为l μ球状Al2O3由过量的MgO微粒包围，观察尖晶石的形成，在恒定温度下，第一个小时有20%的Al2O3起了反应，计算完全反应的时间。
1．用扬德方程计算2．用金斯特林格方程计算，对计算结果进行比较并说明为什么？八．如图A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题；1．在图上划分副三角形、用箭头表示各条界线上温度下降方向及界线的性质；2．判断化合物D的性质；3．写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；4．写出组成点M1在完全平衡条件下的冷却结晶过程，结晶结束时各物质的百分含量（用线段比表示）；5．写出组成点M2在完全平衡条件下的冷却结晶过程，在M2熔体的液相组成点刚刚到达J1时，求其相组成（用线段比表示）。
武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第6套
第六套试卷武汉理工大学考试试卷一、右图是CaF2的理想晶胞结构示意图，试回答：1．画出其投影示意图。
2．晶胞分子数是多少？结构中何种离子做何种密堆积？何种离子填充何种空隙，所占比例是多少？3．结构中正负离子的配位数是多少？4．萤石的结构决定了其具有哪种特殊的性能？请说明。
二、1．α-Fe为体心立方结构，试画出晶胞中质点在（001）晶面上的投影图。
2．在立方单胞内画出指数为（112）的晶面及指数为[112]的晶向。
3．下列硅酸盐矿物按照硅氧四面体连接方式分类，各属何种结构类型：[][][][][]Mg SiO,Na AISi O,Be Al Mg Si O,Ca Al AlSiO,Ca Mg Si O(OH) 243832618272541122三、1．写出下列缺陷方应方程式1）TiO2加入到A12O3中（写出两种）；2）AgI形成弗伦克尔缺陷（Ag+进入间隙）2．实验室要合成镁铝尖晶石，可供选择的原料为Mg（OH）2、MgO、Al2O3·3H2O、γ-A12O3、α-A12O3从提高反应速率的角度出发，选择什么原料较好？请说明原因。
四．A12O3和过量MgO粉末进行反应形成尖晶石，反应在温度保持不变的条件下进行且由扩散控制。
反应进行1 h时测得有20%的反应物发生了反应。
分别用杨德方程和金斯特林格方程计算完全反应的时间，并说明两者产生差异的原因。
五．简单回答下列问题1．Al/Au焊接接头处克肯达尔效应造成的紫灾可以用什么方法延缓或消除？为什么？2．烧结的推动力是什么？烧结过程分为几个阶段，各阶段的特征是什么？六．在熔融态的R2O-SiO2中，增加SiO2的含量，熔体的粘度和表面张力将如何变化？为什么？七．按相变机理不同可将相变分为四类，最常见是的成核-生长相变，另外三类分别是什么？对于成核生长相变，假定在恒温恒压下，从过冷液体形成的新相呈球形，且不考虑应变能，请推导均态核化情况下形成的临界晶核的半径及相变势垒。
材料工程基础__武汉理工大学(5)--期末模拟试题3
武武武武武武考试试题纸一、判断题1、热扩散系数a影响非稳定态导热过程？2、在一定条件下，利用比拟关系通过对流换热系数可得到对流传质系数？3、用皮托管对管道进行速度测量时，其测量读数便是管道的平均流速？4、雾化燃烧是气体燃料的一种燃烧方式？5、比重是一个无量纲数？6、流线描述的是流体质点的轨迹？7、光学高温计是一种非接触式的测温仪？8、与同流换热器相比，逆流换热器的换热效果相对较好？二、填空题1、对不饱和空气，t d、t w、t dew三者之间的大小关系为 。
2、在 情况下，传热过程中的单值条件中的时间条件可以不予考虑。
3、管路性能曲线与风机性能曲线的交点物理意义 。
4、水面下0.5m处的表压强为 kpa。
5、 在重力起主要作用的流动中，若模型与原型的几何比尺为1∶6，则模型与原型的速度之比为 。
6、某管道d= 200mm，w=4 .0（m/s），ν=1.6×10—4m2/s，其流态为 。
7、理想流体是: a）无粘性；b）粘度为常数；c）温度为常数；d）符合PV=RT。
。
三、如图为高位水箱向低位水箱供水系统。
已知L4=6m , d4=75mm。
两水箱间的高度差30mm，沿程阻力系数λ均为0.2，阀门的局部阻力系数ξ=3.6，忽略其它局部阻力。
求供水系统的流量。
四、一个无限大的平板，两壁面温度分别为650℃和30℃，平板壁厚度为500mm，该平板的导热系数为8.035+0.55 10-3t /w/（m℃）。
求单位时间内通过该平板热流量单位面积上的传热量。
如果该平板附加一层λ=0.21w/m℃，厚度为0.2m的材料，该平板的传热量如何变化？为什么？五、干燥设备每小时处理湿物料量1000kg，经干燥后，物料湿基含水量从40%减少为5%。
干燥采用预热空气进行，预热前空气温度为20℃，相对湿度60%，饱和水蒸气分压为2408.68Pa；预热后空气温度为120℃。
经干燥后的废气温度为40℃，相对湿度为80%，水蒸气分压为5978.33 Pa。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
a,
y
e
b
2
c
e
b
2
c
,
z
e
b
2
c
e
b
2
c
, 表 示 ，求其速
度的拉格朗日描述与欧拉描述。
解：速度的拉格朗日描述
u u u x 0; y e b c e b c ; z e b c e b c ;
x
y
2
2 z 2
2
由已知条件得：a x;
bc
uy
y
b1 3
3b1 2;
uz
z
c1
c
所以, 拉格朗日描述的加速度：
ax
ux
2a;
ay
u y
6b1 ;
az
z
0
（3）由流线方程得：
dx 2x
dy 3y
dz z
1 1 1
1
1
1
即x 2 1 y3
c1;
x2 z
c2 ;
y3 z
c3;
质点的迹线方程为：
因：
dx d
ux
2x
1
;
dy d
p(1,3,2)的速度及加速度（即求速度和加速度的拉格朗日描述）
解：由题意，流体运动的速度的欧拉描述为
u u u x2 ; y 2; xz
x
y
z
dx d
ux
x2 ;
dy d
uy
y 2;
dz d
uz
xz
积分得：x
2
2
c1;
3
y c2e 3 ;
2
z c3e
代入已知条件τ=1时刻，质点p的坐标为（1，3，2）
求得：c1 3;
-1
c2 3e 3 ;
c2 2e2;
求得：
x
2
2
3
y
3e
1 3
(
3
1)
2 1 1
z 2e
所以，流体运动的速度的拉格朗日描述为
u x 4 3;
x
u u
y
3
2e
1 ( 3
3
1)
;
y
z
4
2( 1
e
1)
z
所以，流体运动加速度的拉格朗日描述为
a ux 12 4;
）ea
2
a
2 a2
2 a3 ;
y
（ a
2 a3
）ea
2 a
2 a2
2 a3
;
zc
所以：流体运动加速度的拉格朗日描述为
ax
2x 2
a3
2 ea a
2; a
ay
2 y 2
a3
2 ea a
2; a
az 0;
1-3 流体运动的速度由 u x2, y 2, xz 给出，当τ=1时，求质点
x y
x
a a uy
3
e
1 3
(
3
1)
(2
3
);
uz
8
2( 1 1)
e
(
1
1)
y
z 3
2x
3y
z
1-4
流体运动的速度由
ux
1
,uy
1
, uz
1
描述
（1）求其加速度的欧拉描述
（2）求矢径r=r(a,b,c,τ)的表达式和加速度的拉格朗日描述
（3）求流线和迹线
解：（1）加速度的欧拉描述为
解：加速度的欧拉描述为：
a dux x d
ux
ux
ux x
uy
ux y
uz
ux z
2 a ax 2
0 0 2
a2x a 2
ay
du y d
u y
ux
u y x
uy
u y y
uz
u y z
2
b2 y b 2
az
duz d
uz
ux
uz x
uy
uz y
uz
x C3 sin k a cos k a
y
bak
cos k
C2 sin k
a k
z C5
1 7 设流体的速度为ux x ,uy y ,uz 0,试求通过x 1, y 1,的流线及 0时
通过x 1, y 1的迹线。
解：（1） 由流线方程
dx dy , 对此积分可得
uz z
0
由
dx d
ux
ax
2, dy d
uy
by 2, dz d
uz
0
积分得：
x
c1ea
2 a
2 a2
2 a3
;
y
c2eb
2 b
2 b2
2 b3
;
当 0时刻，x a, y b, z c 代入上式得：
z c3
c1
a
2 a3
c2
b
2 b3
又因：a b 0
c3 c
x
（a
2 a3
a
所以：x [C1k cos k C2k sin k a]d
C3 sin k C4 cos k a x C3 sin k C4 cos k a
则欧拉描述的迹线为：
y
C1
cos
k
C2
sin
k
a k
z C5
代入
0时，x
a, y
b, z
c的已知条件可求的
：C 4
a, C1
b
a k
所以，在（a,b,c）处 流体质点的迹线为
ax
dux d
ux
ux
ux x
uy
ux y
uz
ux z
2x
1 2
4x
1 2
2x
1 2
a y
du y d
u y
ux
u y x
uy
u y y
uz
u y z
6y
1 2
az
duz d
uz
ux
uz x
uy
uz y
uz
uz z
0
分别对速度的欧拉描述进行积分得：
因：
dx d
ux
2x
1
;
y e
z
;
yz b c eຫໍສະໝຸດ 代入上式得速度的欧拉描述：
u x 0;
u e y
yz 2e
e
yz 2e
yz 2
yz 2
z;
u e z
yz 2e
e
yz 2e
yz 2
yz 2
y;
1-2设流体运动的欧拉描述为 ux ax 2,uy by 2,uz 0, 试求流体运 动加速度的欧拉描述和拉格朗日描述（a+b=0）
dy d
uy
3y
1
;
dz d
uz
z
1
所以： x c11 2;
y c21 3
z c31
（2）由题意得： τ=0时，x=a, y=b z=c ;代入上式有：
所以： c1 a; c2 b; c3 c
x a1 2 y b1 3 z c1
所以：
ux
x
a1 2
2a1 ;
1 2
对 （2）式求二阶导数
d2y
d 2
k
dx
d
a
dx ky d
又因
dz
d
uz
0
3
d2y
d 2
k 2
y
ka
二阶线性非齐次 常微分方程
9
所以，求得其通解为 y
C1
cos
k
C2
sin
k
a k
代入（1）式得：
dx
d
ux
ky
C1
k
cos k
C2
k sin k
a
C1k
cos k
C2k sin k
求 1 时刻的流线方程；
2 0时在a,b, c处流体质点的迹线。
解：（1） 由流线方程
dx ky
k
dy
x a
kx a dx kydy
1 kx2 kax 1 ky2 C
1 2
x2 y2
2
ax C1
2
（2） 由迹线方程定义可写出
dx
d ux ky;
dy
d
uy
kx a ;
uy
3y
1
;
dz d
uz
z
1
分别积分得：
所以： x c11 2;
y c21 3
z c31
τ=0时，x=a, y=b z=c ;代入上式有：
所以： c1 a; c2 b; 质点的迹线方程为
c3 c
x a1 2 y b1 3 z c1
1 6 设流体运动的欧拉描述为ux ky, u y kx a , uz 0, 其中k与a为常数，