材料工程基础习题
工程材料基础习题(整合版)(刘颖版)
《工程材料基础》课程习题（一）绪论，第一章材料的基本结构与性能、工程材料按照性质不同或用途不同，如何进行分类？物质组成，金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料；用途，结构材料（力学性能）、功能材料（物理或化学性能）；、各种结合键有何特点，其所构成的物质有何性能特点？材料的性能主要取决于哪些因素？材料性能的取决因素，材料成分（原分离子的结合键类型）、材料结构（原分离子间作用状态）、材料的微观结构；离子键，结合力较强熔点硬度高，热膨胀系数导热小；电荷离子排斥较低密度；共价键，结合力很强高熔点硬度，低热膨胀系数及不导电性；饱和性和方向性较低密度；金属键，存在自由电子导电导热性好；无方向饱和性塑性好；较高密度；分子键，结合力弱熔点硬度低；无方向性饱和性氢键，有方向性饱和性；、金属材料、陶瓷材料、高分子材料在结构和性质上的主要差别是什么？结构，主要类型的结合键不同；性质，包括熔点硬度（强度）塑性（韧性）导热导电性耐热耐腐蚀性及密度热膨胀系数的区别；具体见，表格；、何谓晶体、晶体结构、晶格、晶胞和非晶体？晶体，组成原离分子呈规则周期性排列的固体；非晶体，组成原分离子呈无规则排列的固体；晶体结构，组成晶体的原分离子在空间规则排列的方式；晶格，三维空间中视为质点的原离子按一定规则直线相连形成的三维空间格子；晶胞，晶格中代表晶体中原子排列特点和规律性的最小体积单元；、布拉菲点阵有多少种？描述其几何特征的参数是什么？晶胞各棱棱长（）及各棱之间的夹角关系（αβγ）；立方体系、四方体系、菱方体系、六方体系、正交晶系、单斜晶系、三斜晶系，计种；、何谓晶面、晶面族、晶向、晶向族，如何确定晶面和晶向指数？晶面，晶格中原子所构成的平面；晶面族，晶面原子排列相同，仅空间向位不同的一组晶面；晶向，晶格中由原子列所构成的方向；晶向族，原子排列相同，仅空间向位不同的一组晶向；晶面和晶向指数的确定，；、体心、面心、密排六方晶体结构有何特点？、何谓单晶体和多晶体，为什么单晶体具有各向异性，而多晶体往往没有各向异性？单晶体，其组成原子按相同规律和空间取向排列的晶体；多晶体，由许多空间取向不同的单晶（晶粒）组成的晶体；晶体各向异性，沿不同晶向，晶体性能不同的现象；产生原因，不同晶面、晶向上分子或原子排列规律不同；多晶体空间位向呈随机分布；、何谓点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷，他们在晶体中的存在形式有哪些？点缺陷，空位、间隙原子、置换原子；（原子移位，异类原子溶入）线缺陷，晶体中若干原子出现的有规律错排现象；刀刃位错、螺形位错、混合型位错；面缺陷，晶界、亚晶界、相界面，表面等；、位错的运动形式有哪些？阻碍位错运动的因素有哪些？滑移运动、攀移运动；晶体结合键、点缺陷、其他位错、面缺陷、第二相粒子等；课件，点缺陷、第二相粒子、位错、晶界、相界（主要因素）；、溶质原子与位错之间的相互作用对溶质原子在晶体中的分布有何影响？对位错的运动有何影响？、点缺陷和位错对晶体的强度、硬度、塑性、韧性、电阻率等有何影响？点缺陷数量增加，提高材料强度、降低塑性导电性（增加电阻率）以及耐腐蚀性；位错密度增加，强度增高，塑性降低（适当密度位错，晶体最易塑性变形同时具有较低强度）；、非晶态材料的原子排列有何特点，其是否处于稳定状态？短程有序，各向同性，处于亚稳态（能量较低状态，非能量最低状态）；、晶体中有哪些面缺陷，为什么表面易吸附其他物质？如上；表面具有表面能，会自发吸附外来原子或分子以降低表面能；、何谓合金，合金中相、组元的概念是什么？合金，两种或者两种以上金属与金属或与非金属元素构成的具有金属特性的物质；相，化学构成、物理状态、晶体结构和性质相同均一且有明显界面与其他不同部分分隔开的部分；组元，组成合金最基本的独立物质（单质、化合物）；、何谓固溶体，其晶体结构与其组元有何关系？固溶体，原子或分子溶解于晶体中形成的固态物质；固溶体的晶体结构总是保持为溶剂（原子数量占多数的组元）的晶体结构；、何谓置换固溶体、间隙固溶体、无限固溶体和有限固溶体？置换，溶质原子置换某些溶剂原子并占据其位置的固溶体；间隙，溶质原子位于溶剂晶格间隙的固溶体；有限，溶质溶解度存在限度的固溶体；无限，组元可以无限互溶的固溶体；（产生晶格畸变大小不同的缘故）、纯金属与其固溶体相比，哪一个的强度更高，为什么？固溶体，溶质原子溶入晶格提高固溶体强度（固溶强化）；、何谓金属间化合物，其晶体结构与其组元有何关系？金属间化合物，金属与金属或类金属形成的具有金属性质的化合物；晶体结构复杂，且不同于其组元的晶体结构；、常见金属间化合物有哪几种，各有何特点？、固溶体和金属间化合物对合金的力学性能有何影响？固溶体，固溶强化，改变原有的一些物理和化学性能；金属间化合物，第二相强化（提高硬度统统是阻碍基体相中的位错运动，提高强度），增加一些其他性能（磁性，超导性，储氢性能）；、何谓同素异构、同分异构现象？同素异构，同一组成元素具有不同晶体结构的现象；同分异构，化学成分相同，组成原子形成不同分子结构的现象；、何谓陶瓷，其主要组成相有哪些，其性能主要取决于什么相？陶瓷，无机非金属化合物；晶体相（主相）、玻璃相、气孔；、为什么陶瓷中位错的密度低于金属中，且陶瓷中位错的滑移系少于金属中？因为陶瓷主要是以结合力强的离子键或者共价键结合；位错运动困难；、何谓高聚物，构成高聚物分子的原子之间以何种结合键相连，高聚物分子之间以何种结合键相连？高聚物（聚合物或高分子材料），由一种或几种简单的结构单元聚合而成的分子量很大的化合物；共价键；、为什么高聚物在高温下易软化？仅限于线型高分子和支链型高分子，主要的分子间无化学键连接，分子间可相互移动；、何谓高聚物的结构单元，高聚物大分子链有哪几种几何形态？其几何形态与高聚物的力学性质有什么关系？结构单元，组成高分子单体的低分子化合物；线型，支链型，溶剂中可溶解，良好的弹性和塑性，加热可熔化，热塑性，，支链使材料密度弹性塑性耐热性耐蚀性等下降；交联型，体型结构（平面内的网状结构），不溶性，热固性，较好的耐热性和尺寸稳定性，强度较高，塑性低，脆性大等；、为什么高分子可以呈现卷曲状态？高分子的柔顺性高分子链的构象，化学单键不同内旋可构成分子链的各种几何形态；、何谓高聚物的聚集态结构？高分子聚集在一起所形成的结合结构；、高分子材料的结晶度对高分子材料的硬度、强度、密度、耐热性、塑性、弹性等有何影响？结晶度是描述高分子聚合物晶化的程度；结晶度越高，硬度强度密度耐热性等越高，塑性弹性降低；、何谓复合材料，其主要组成相有哪些？复合材料，将两种不同物理化学力学性能的材料复合在一起所构成的材料；连续相（基体相）、复合相；第二章材料的基本性能、材料的强度指标有哪些，其含义是何？屈服强度，使材料开始塑性变形的最小应力值；抗拉强度，材料受力产生最大均匀塑性形变时所能承受的最大应力值；疲劳强度，材料在变动载荷反复作用下不发生断裂的最大应力值；高温强度，给定温度和时间内使材料产生断裂的应力值；、何为材料的刚度？弹性模量对于材料来讲具有什么应用意义？刚度，材料受力是抵抗弹性变形的能力；（表示材料对微量塑性变形的抗力，对选材有一定的参考意义；）、影响金属、陶瓷、高分子材料弹性模量的主要因素有哪些？弹性模量主要取决于材料组成原子间作用力大小；金属，对晶粒和第二相大小形态分布等组织变化不敏感，温度升高，模量下降；陶瓷，对晶粒大小不敏感，气孔率（主要因素），压缩模量高于拉伸模量；高分子，对组织材料敏感（结晶度，密度），温度升高，模量下降；、材料的塑性指标有哪些，塑性对于材料有何重要意义？断后伸长率，断面收缩率；塑性加工成形的重要指标参量，提高使用安全性，防止脆性断裂，使过载应力得到松弛；、何谓材料的硬度，常用的测试材料硬度的方法有哪些，其适用范围如何？硬度，材料抵抗局部塑性变形或其他硬物压入其表面的能力；压入法硬度试验；布氏硬度，（以下），（）；洛氏硬度，（），（），（）；维氏硬度，；、材料承受冲击的能力用何性能指标表示，温度对材料的耐冲击性能有何影响？冲击性能；冲击韧度随随见降低而下降，存在冷脆转化温度；、何谓断裂韧性，其有何实际意义？断裂韧性，材料抵抗裂纹扩展的能力；为零构件的设计和使用提供了一个重要的安全性指标；、何谓疲劳断裂？疲劳断裂，材料在变动载荷长期作用下，内部产生累积损伤而萌生裂纹，最后裂纹失稳扩展导致材料断裂的现象；、何谓材料的蠕变，其产生机制为何？蠕变，材料在高温及长时间恒力作用下缓慢塑性变形的现象；、何谓粘弹性，其有何实际应用意义？黏弹性，在外力作用下，材料产生的弹性应变在时间上滞后于应力变化的现象；作为一些材料的制备标准，即内耗值的大小、用于制备阻尼材料；、材料的耐磨性主要取决于哪些因素？材料的成分、表面硬度、硬化层深度、摩擦系数、弹性模量、摩擦副的相对性质等因素；、何谓材料的电极化现象，何谓压电效应和电致伸缩现象？电场作用下材料中的原分子正负电荷中心分离的现象；压电效应，因为材料（压电体）受力尺寸变化而产生电势的效应；电致伸缩现象，材料（受电体）受电场作用产生尺寸变化的现象；、根据对外加磁场的反应，可将物质分为哪几类，其各有什么特点？抗磁性物质，外加磁场中，物质产生与外加磁场反向的很弱的磁场；顺磁性物质，外加磁场中，物质产生与外磁场同向但微弱的磁场；铁磁性物质，同向很强的磁场；亚磁性物质，同向较强的磁场；反磁性物质，无磁化；、什么是硬磁材料和软磁材料？软磁材料，磁化强度在外加磁场去除后迅速消失的磁性材料；硬磁材料，磁化强度在外加磁场去除后可显著长期保持的磁性材料；、何谓物质的特征光谱？、如何防止材料的电化学腐蚀？提高电极电位、形成单相组织，形成表面氧化膜；、如何提高金属材料的抗氧化能力？表面形成致密的抗氧化膜；、什么是材料的工艺性能，其有何重要意义？工艺性能，指材料在加工过程中所反映的是否适合于加工工艺的性能；铸造性能，塑性加工性能，焊接性能，切削加工性能；、结构材料中微裂纹的存在对材料使用的安全性有何影响，为什么？是否材料中一旦存在裂纹就必定不能使用，为什么？第三章金属材料的塑性变形、何谓为塑性变形，晶体塑性变形的主要方式有哪些？塑性变形，不可恢复的永久变形；滑移、孪生；、何谓晶体的滑移系，组成滑移系的滑移面和滑移方向有何特点？滑移系，一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合；滑移面为晶体中原子密排面；滑移方向为晶体中原子最密排方向；、金属晶体中滑移系的多少对金属的塑性有何影响？晶体的滑移系数目越多，其塑性越好；、何谓分切应力和临界分切应力，何谓“软取向”和“硬取向”？某些取向合适的晶粒在滑移面和滑移方向上所受分切应力优先达到使位错开始滑移的临界分切应力值而产生位错运动并引起晶体滑移，此晶粒取向称“软取向”；其它一些晶粒由于取向的原因沿滑移面和滑移方向上的分切应力还没有达到使位错滑移的临界应力，这些晶粒暂时不能产生滑移变形，此晶粒取向为“硬取向”。
《材料工程基础》大一下题集
《材料工程基础》题集一、选择题（每题2分，共20分）1.金属材料的强度主要取决于其内部的什么结构？A. 晶粒大小B. 晶体结构C. 位错密度D. 空位浓度2.高分子材料的老化主要是由于什么引起的？A. 光照B. 氧化C. 湿度D. 所有以上因素3.陶瓷材料的主要特点是什么？A. 高导电性B. 高韧性C. 高硬度D. 高延展性4.在金属材料中，提高材料的哪种性能可以增强其抗疲劳性？A. 硬度B. 韧性C. 延展性D. 抗压强度5.下列哪种材料属于复合材料？A. 铝合金B. 玻璃钢C. 聚乙烯D. 硅钢6.热处理过程中，钢的淬火主要目的是什么？A. 提高硬度B. 降低韧性C. 增加延展性D. 减少内应力7.高分子链的哪种运动形式是导致高分子材料粘弹性的主要原因？A. 弯曲运动B. 旋转运动C. 伸缩运动D. 蛇形运动8.在陶瓷材料中，哪种添加剂可以提高材料的韧性？A. 氧化铝B. 碳化硅C. 氧化锆D. 氮化硼9.金属的晶粒细化通常可以提高材料的哪种性能？A. 硬度B. 延展性C. 韧性D. 导热性10.下列哪种方法是提高高分子材料耐热性的有效途径？A. 增加结晶度B. 减少交联度C. 提高分子量分布D. 降低立体规整性二、填空题（每题2分，共20分）1.金属材料中，常见的强化机制有________、和。
2.高分子材料的分子量分布对其________和________有显著影响。
3.陶瓷材料中的气孔率对其________和________性能有较大影响。
4.在金属材料的冷加工过程中，通常会出现________现象，导致材料硬度增加。
5.高分子链的柔性主要取决于链段间的________和链的________。
6.陶瓷材料的烧结过程中，主要的物质传输方式有________、和。
7.金属材料的晶粒大小对其力学性能和________有显著影响。
8.高分子材料的老化过程中，常见的化学变化有________和________。
材工基复习题(材料工程基础)
一、传热和传质基本原理第一章导论1、名词解释：●传导：指温度不同的物体各部分或温度不同的两物体间直接接触时，依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而进行的热量传递现象。
●对流：流体中（气体或液体）温度不同的各部分之间，由于发生相对的宏观运动而把热量由一处传递到另一处的现象●热辐射：物体通过电磁波来传递能量的方式称为辐射。
其中因热的原因而发出辐射能的现象为热辐射。
●绝对黑体：A=1时，辐射能全部被物体吸收，这种物体叫“绝对黑体“简称“黑体”。
它是一切物体中吸收能力最强一种理想物体。
●绝对白体： R=1时，投射辐射能全部被反射，且呈漫反射状态（即向各方向反射），则该物体被称为“绝对白体”，简称“白体”。
简述或推导题：传导、对流、辐射传热的特点；2.传导特点:a)必须有温差b)物体直接接触c)依靠分子、原子及自由电子等微观粒子热运动而传递热量d)不发生宏观的相对位移3.热对流特点：热对流只发生在流体之中，并伴随有微观粒子热运动而产生的导热。
4.辐射传热特点：a)依靠电磁波传递能量b)不需要任何介质c)温度高于0K,都有发射辐射粒子的能力。
d)物体间以热辐射的方式进行的热量传递是双向的5.大平壁一维稳态导热的傅里叶公式推导；第二章热传导引论1、名词解释●温度场：某一瞬间物体内各点温度的总称。
●等温面（线）：温度场中同一时刻同一温度所有点相连组成的曲面或平面(曲线)。
●温度梯度：在具有连续温度场的物体内，过任意一点P温度变化率最大的方向位于等温线法线方向。
过点P的最大温度变化率为温度梯度。
●热物性：输运物性（扩散速率系数、热导率、运动粘度）、热力学物性（密度、比热容）●接触热阻：当导热过程在两个直接接触的固体间进行时，由于表面不是理想的平整，所以界面容易出现点接触，给导热过程带来额外的热阻，称为接触热阻。
2. 简答题：写出热扩散方程的3种边界及初始条件；①第一类边界条件：给定物体边界上任何时刻的温度分布。
《材料科学与工程基础》题集
《材料科学与工程基础》题集大题一：选择题1.下列哪一项是材料的基本属性？A. 密度B. 颜色C. 形状D. 体积2.材料的力学性能主要包括哪一项？A. 导电性B. 耐腐蚀性C. 强度D. 透明度3.下列哪一项不是金属材料的常见类型？A. 钢铁B. 铝合金C. 陶瓷D. 铜合金4.材料的硬度是指其抵抗什么的能力？A. 拉伸B. 压缩C. 弯曲D. 刻划5.下列哪一项是热塑性材料的特性？A. 在加热后不能变形B. 在加热后可以永久变形C. 在冷却后可以恢复原形D. 在任何温度下都不易变形6.材料的韧性是指其在受力时什么的能力？A. 易碎B. 易弯曲C. 吸收能量而不破裂D. 迅速恢复原形7.下列哪一项是陶瓷材料的主要成分？A. 金属B. 塑料C. 无机非金属D. 有机物8.复合材料是由哪两种或多种材料组合而成的？A. 同一种材料的不同形态B. 不同性质的材料C. 相同性质的材料D. 任意两种材料9.下列哪一项不是高分子材料的特性？A. 高强度B. 高韧性C. 低密度D. 低耐温性10.材料的疲劳是指其在什么条件下性能逐渐降低的现象？A. 持续受力B. 持续加热C. 持续冷却D. 持续暴露在潮湿环境中大题二：填空题1.材料的密度是指单位体积内材料的______。
2.材料的导电性是指材料传导______的能力。
3.金属材料的晶体结构常见的有______、体心立方和面心立方。
4.陶瓷材料因其______、高硬度和高耐温性而被广泛应用于高温和腐蚀环境。
5.复合材料的优点包括高强度、高刚性和良好的______。
6.高分子材料的分子结构特点是具有长链状的______结构。
7.材料的疲劳强度是指材料在______作用下抵抗破坏的能力。
大题三：判断题1.材料的力学性能只包括强度和硬度。
（）2.金属材料都是良好的导体。
（）3.陶瓷材料的主要成分是金属。
（）4.复合材料的性能总是优于其单一组分的性能。
（）5.高分子材料的耐温性一般较低。
《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案
《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案第二章2-1.按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。
2-2.的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。
2-3.试计算N壳层内的最大电子数。
若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？2-4.计算O壳层内的最大电子数。
并定出K、L、M、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。
2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。
2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式：（1）CO2的分子键合（2）甲烷CH4的分子键合（3）乙烯C2H4的分子键合（4）水H2O的分子键合（5）苯环的分子键合（6）羰基中C、O间的原子键合2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？2-8.试解释表2-3-1中，原子键型与物性的关系？2-9.0℃时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3，如何解释这一现象？2-10.当CN=6时，K+离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时，半径是多少？(b)CN=8时，半径是多少？2-11.(a)利用附录的资料算出一个金原子的质量？(b)每mm3的金有多少个原子？(c)根据金的密度，某颗含有1021个原子的金粒，体积是多少？(d)假设金原子是球形(rAu=0.1441nm),并忽略金原子之间的空隙，则1021个原子占多少体积？(e)这些金原子体积占总体积的多少百分比？2-12.一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca2+离子和4个O2-离子，每边的边长是0.478nm，则CaO的密度是多少？2-13.硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？2-14.计算（a）面心立方金属的原子致密度；（b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子半径rNa+=0.097，rCl-=0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？2-15.铁的单位晶胞为立方体，晶格常数a=0.287nm，请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子个数。
材料科学与工程基础300道选择题(答案)
第一组材料的刚性越大，材料就越脆。
F按受力方式，材料的弹性模量分为三种类型，以下哪一种是错误的：DA. 正弹性模量（E）B. 切弹性模量（G）C. 体积弹性模量（G）D. 弯曲弹性模量（W）滞弹性是无机固体和金属的与时间有关的弹性，它与下列哪个因素无关BA 温度；B 形状和大小；C 载荷频率高弹性有机聚合物的弹性模量随温度的升高而AA. 上升；B. 降低；C. 不变。
金属材料的弹性模量随温度的升高而BA. 上升；B. 降低；C. 不变。
弹性模量和泊松比ν之间有一定的换算关系，以下换算关系中正确的是DA. K=E /[3(1+2ν)]；B. E=2G (1-ν)；C. K=E /[3(1-ν)]；D. E=3K (1-2ν)；E. E=2G (1-2ν)。
7.Viscoelasticity”的意义是BA 弹性；B粘弹性； C 粘性8.均弹性摸量的表达式是AA、E=σ/εB、G=τ/rC、K=σ。
/（△V/V）9.金属、无机非金属和高分子材料的弹性摸量一般在以下数量级范围内C GPaA.10-102、＜10，10-102B.＜10、10-102、10-102C.10-102、10-102、＜1010.体心立方晶胞的金属材料比面心立方晶胞的同类金属材料具有更高的摸量。
T11.虎克弹性体的力学特点是BA、小形变、不可回复B、小形变、可回复C、大形变、不可回复D、大形变、可回复13、金属晶体、离子晶体、共价晶体等材料的变形通常表现为，高分子材料则通常表现为和。
AA 普弹行、高弹性、粘弹性B 纯弹行、高弹性、粘弹性C 普弹行、高弹性、滞弹性14、泊松比为拉伸应力作用下，材料横向收缩应变与纵向伸长应变的比值υ=ey/ex F第二组1.对各向同性材料，以下哪一种应变不属于应变的三种基本类型CA. 简单拉伸；B. 简单剪切；C. 扭转；D. 均匀压缩2.对各向同性材料，以下哪三种应变属于应变的基本类型ABDA. 简单拉伸；B. 简单剪切；C. 弯曲；D. 均匀压缩3.“Tension”的意义是AA 拉伸；B 剪切；C 压缩4.“Compress”的意义是CA 拉伸；B剪切； C 压缩5.陶瓷、多数玻璃和结晶态聚合物的应力-应变曲线一般表现为纯弹性行为T6.Stress”and “strain”的意义分别是AA 应力和应变；B应变和应力；C应力和变形7.对各向同性材料，以下哪三种应变属于应变的三种基本类型ACDA. tension；B. torsional deformation；C. shear；D. compression8.对各向同性材料，以下哪一种应变不属于应变的三种基本类型CA. tension；B. shear；C. Flexural deformation；D. compression9.对各向同性材料，应变的三种基本类型是AA tension, shear and compression；B tension, shear and torsional deformation；C. tension, shear and flexural deformation10.非金属态聚合物的三种力学状态是AA、玻璃态、高弹态、粘流态。
材料科学与工程基础期末试题
材料科学与工程基础期末试题一、选择题（每题2分，共10分）1. 材料的力学性能主要包括哪些方面？A. 硬度和韧性B. 强度和塑性C. 韧性和导电性D. 硬度和导热性2. 下列哪种材料属于金属材料？A. 橡胶B. 陶瓷C. 合金D. 塑料3. 材料的微观结构对其宏观性能有何影响？A. 无影响B. 微观结构决定宏观性能C. 宏观性能决定微观结构D. 两者相互独立4. 以下哪种材料具有较好的热稳定性？A. 聚氯乙烯B. 聚苯乙烯C. 聚碳酸酯D. 聚乙烯5. 材料的疲劳是指材料在何种条件下的性能退化？A. 长期受力B. 瞬间受力C. 周期性受力D. 高温条件下二、填空题（每空1分，共10分）1. 材料的硬度是指材料抵抗________的能力。
2. 金属材料的塑性变形主要通过________来实现。
3. 陶瓷材料通常具有________和________的性质。
4. 聚合物材料的分子结构对其________和________有重要影响。
5. 复合材料是由两种或两种以上不同________和________组合而成的材料。
三、简答题（每题10分，共30分）1. 请简述材料的分类及其特点。
2. 描述金属材料的腐蚀机理，并提出防止腐蚀的措施。
3. 解释半导体材料在现代科技中的重要性。
四、计算题（每题20分，共40分）1. 一根直径为10mm的钢棒，在一端受到1000N的拉力，假设钢的杨氏模量为200GPa，求钢棒的伸长量。
2. 一块厚度为5mm，面积为100cm²的铝板，在100℃的环境下放置1小时后，其长度增加了0.2mm。
假设铝的线膨胀系数为23.6×10^-6/℃，计算铝板在室温（20℃）到100℃之间的平均线性膨胀系数。
五、论述题（30分）选择一种你感兴趣的新型材料，论述其结构特征、性能优势以及可能的应用领域。
工程材料基础知识-课后习题及答案.docx
第一章工程材料基础知识参考答案1.金属材料的力学性能指标有哪些？各用什么符号表示？它们的物理意义是什么？答：常用的力学性能包括：强度、塑性、硬度、冲击韧性、疲劳强度等。
强度是指金属材料在静荷作用下抵抗破坏（过量塑性变形或断裂）的性能。
强度常用材料单位面积所能承受载荷的最大能力（即应力。
，单位为Mpa）表示。
塑性是指金属材料在载荷作用下，产生塑性变形（永久变形）而不被破坏的能力。
金属塑性常用伸长率5和断面收缩率出来表示：硬度是指材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力，是衡量材料软硬程度的指标，是一个综合的物理量。
常用的硬度指标有布氏硬度（HBS、HBW）、洛氏硬度（HRA、HRB、HRC等）和维氏硬度（HV）。
以很大速度作用于机件上的载荷称为冲击载荷,金属在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力叫做冲击韧性。
冲击韧性的常用指标为冲击韧度，用符号a k表示。
疲劳强度是指金属材料在无限多次交变载荷作用下而不破坏的最大应力称为疲劳强度或疲劳极限。
疲劳强度用。
-1表示，单位为MPa。
2.对某零件有力学性能要求时，一般可在其设计图上提出硬度技术要求而不是强度或塑性要求，这是为什么？答：这是由它们的定义、性质和测量方法决定的。
硬度是一个表征材料性能的综合性指标，表示材料表面局部区域内抵抗变形和破坏的能力，同时硬度的测量操作简单，不破坏零件，而强度和塑性的测量操作复杂且破坏零件，所以实际生产中，在零件设计图或工艺卡上一般提出硬度技术要求而不提强度或塑性值。
3.比较布氏、洛氏、维氏硬度的测量原理及应用范围。
答：（1）布氏硬度测量原理：采用直径为D的球形压头，以相应的试验力F压入材料的表面，经规定保持时间后卸除试验力，用读数显微镜测量残余压痕平均直径d,用球冠形压痕单位表面积上所受的压力表示硬度值。
实际测量可通过测出d值后查表获得硬度值。
布氏硬度测量范围：用于原材料与半成品硬度测量，可用于测量铸铁；非铁金属（有色金属）、硬度较低的钢（如退火、正火、调质处理的钢）（2）洛氏硬度测量原理：用金刚石圆锥或淬火钢球压头，在试验压力F的作用下，将压头压入材料表面，保持规定时间后，去除主试验力，保持初始试验力，用残余压痕深度增量计算硬度值，实际测量时，可通过试验机的表盘直接读出洛氏硬度的数值。
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３３、哪一类铝合金最常用？生产铝合金铸件易产生什么缺陷?如何避免?
34、生产铸钢件易产生缩孔、裂纹和粘砂缺陷,应如何防止?铸钢件落砂后发现有裂纹时,是否就将其报废?
13、试用图中轨道铸件分析热应力的形成原因，并用虚线表示出铸件的变形方向。
14、“趁热打铁”的含义何在？碳钢的始锻温度和终锻温度是如何确定的？
１5、某种钢材的主要化学成分为Ｃ=0.12%,Mｎ=1．5%，V=０.15%，Ｍｏ＝0.5%，试分析其焊接性及焊接时应采取的工艺措施。
１６、碳钢在锻造温度范围内变形时,是否会有加工硬化现象?为什么?
３9、同一铸件上的壁厚相差较大会产生什么后果?采取把薄壁加厚使铸件成为等壁厚的措施能否全部消除原结构产生的不良后果?
40、为什么铸件要有结构圆角?如何修改下图铸件上的不合理圆角?
4１、确定下图铸件的热节部位，在保证尺寸和孔径的前提下,如何使铸件的壁厚尽量均匀？
第五章塑性加工
46、锻造比对锻件质量有何影响?锻造比越大,是否锻件质量就越好？锻造汽轮机转子轴一类重要锻件时，为什么要进行中间镦粗工序？
3５、普通灰口铸铁的强度低、塑性差,为什么床身类、底座类、箱体类等零件多采用普通灰口铸铁来制造？
３6、普通灰口铸铁可否通过热处理来提高塑性和韧性?可锻铸铁和球墨铸铁又如何?为什么?
37、灰口铸铁、球墨铸铁、蠕墨铸铁进行孕育处理的目的是什么?可锻铸铁是否进行孕育处理?为什么？
38、欲提高铸件壁的强度,靠增加壁厚能否实现?为什么?
５５、说明冲裁时板料变形过程,及断裂面组成,并简单说明影响冲裁件断面质量的因素有哪些？
5６、详细说明凸凹模间隙如何影响冲裁件到的零件.材料为Q２３5钢板，料厚ｔ=2mm，材料剪切强度τ０=313．6 MPa，试计算落料力和冲孔力。
第四章铸造
20、如图所示的铸件有哪几种分型方案？各有何优缺点？
21、画出下图所示铸件的工艺图,并加以文字说明
(1)支座
(1)摇臂钻床立柱
2２、机器造型主要解决造型过程中的什么问题?
２３、什么是熔模铸造?试述其工艺过程。
24、金属铸型本身无透气性和退让性,传热又快，如何保证高成品率生产？
25、为什么用金属型生产铸铁件时常出现白口组织？应该如何预防和消除已经产生的白口组织？
(２)铸成薄件与铸成厚件;
（3)浇注时采用震动与不采用震动。
3、铅在20°Ｃ、钨在1100°C时变形,各属于哪种变形?为什么?(铅的熔点为32７°Ｃ,钨的熔点为3３80°C)
10、有四个材料、外形完全一样的齿轮,但制作方法不同，试比较它们中哪种使用效果最好?哪种最差？为什么?
（1)铸出毛坯,然后切削加工成形;
第三章金属材料的改性方法
17、分析正火和退火在特点和用途方面有什么不同？
18、在普通热处理中，加热后进行保温的作用是什么?感应加热表面淬火是否需要保温？为什么？
１9、甲、乙两厂生产同一根小轴,材料为4５钢，硬度要求HBＳ２2０－250，甲采用正火，乙采用调质,均达到了硬度要求，试分析两个厂生产出的小轴组织和性能有何差别？为什么?
5２、简述摩擦压力机原理及摩擦压力机上模锻具有哪些特点？并解释:①为什么摩擦压力机上模锻适合于锻造低塑性合金钢?②为什么摩擦压力机只适用于单膛锻模进行模锻?
53、简述曲柄压力机原理及曲柄压力机模锻具有哪些特点？并解释：曲柄压力机上为什么不能实现拔长、滚挤等变形工步?
54、下列零件,材料为45钢，若批量分别为单件小批、大批量生产时,应选用那种方法制造？并定性地画出各种方法所需的锻件图。
4７、如图所示的两种砧铁上拔长时,效果有何不同？
４８、预锻模膛和终锻模膛的作用有何不同?什么情况下需要预锻模膛?飞边槽的作用是什么？
4９、各类模膛在同一块锻模上应如何布置?为什么？
50、分模面位置的确定要按照哪些原则？模锻件分模面与铸件分型面的选择原则有何异同?确定下列锤上模锻件的分模面位置。
５１、为什么要考虑模锻斜度和圆角半径?锤上模锻带孔的锻件时,为什么不能锻出通孔？
（３)钢适宜通过压力加工成形，而铸铁适宜通过铸造成形。
6、分析在缓慢冷却条件下，45钢和T1０钢的结晶过程和室温组织。
第二章金属的工艺性能
1、什么是结晶过冷度？它对金属的结晶过程、铸件的晶粒大小及铸件的机械性能有何影响?
2、如果其它条件相同，试比较在下列条件下铸件晶粒的大小,并解释原因。
(1)金属型浇注与砂型浇注;
（２)从热轧厚钢板上取料，然后切削加工成形;
（3)从热轧圆钢上取料，然后切削加工成形;
(4）从热轧圆钢上取料后锻造成毛坯,然后切削加工成形。
1１、金属经冷变形后，组织和性能发生了哪些变化？分析加工硬化存在的利与弊。有何办法来消除加工硬化？
1２、提高浇注温度可以提高液态合金的充型能力,但实际中为什么又要防止浇注温度过高?
材料工程基础习题
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上篇
第一章金属结构
１、试画出纯铁的冷却曲线,分析曲线中出现“平台”的原因。
2、室温和1１0０°C时的纯铁晶格有什么不同?高温(10０0°C）的铁丝进行缓慢冷却时，为什么会发生伸长的现象？
3、为什么单晶体有各向异性，而实际的金属(未经过塑性变形的）通常是各向同性？
４、指出铁素体、奥氏体、渗碳体在晶体结构、含碳量和性能上有何不同。
５、根据铁碳合金状态图,说明产生下列现象的原因：
（１)含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.5％的钢的硬度高。
（2)在1100°C,含碳量为０.4%的钢能进行锻造,含碳量为４.0%的白口铁不能锻造。
26、金属型铸造与砂型铸造相比有何优越性？为什么金属型铸造不能广泛取代砂型铸造?
27、压力铸造有何优缺点?与熔模铸造有何显著不同？
28、对压铸件进行去应力退火，其结果如何？
29、低压铸造的工作原理与压力铸造有何不同?
３０、离心铸造在圆筒件铸造中有那些优越性?成形铸件采用离心铸造的目的是什么?
3１、试比较熔模铸造与陶瓷型铸造。为何在模具制造中陶瓷型铸造更为重要？