材料科学与工程基础
材料科学与工程专业材料科学基础
材料科学与工程专业材料科学基础在当今科技飞速发展的时代，材料科学与工程专业无疑是推动社会进步的关键领域之一。
而“材料科学基础”作为这一专业的核心课程，更是构建学生知识体系的基石。
材料，简单来说，就是我们日常生活中所接触到的各种物质，从衣物的纤维到建筑的钢材，从电子设备的芯片到交通工具的零部件。
而材料科学则是研究材料的成分、结构、性能以及它们之间关系的一门学科。
材料科学基础这门课程，就是带领我们走进这个神奇世界的钥匙。
这门课程首先会让我们深入了解材料的原子结构和化学键。
原子是构成物质的基本单位，它们通过不同类型的化学键相互结合，形成了各种各样的材料。
就拿金属材料来说，金属原子之间通过金属键紧密相连，这使得金属具有良好的导电性、导热性和延展性。
而在陶瓷材料中，原子间的离子键和共价键赋予了它们高硬度和耐高温的特性。
晶体结构也是材料科学基础中的重要内容。
晶体是指原子在空间中按照一定规律周期性排列所形成的固体。
不同的晶体结构会导致材料性能的巨大差异。
比如，钻石和石墨都是由碳元素组成，但由于碳原子的排列方式不同，钻石坚硬无比，而石墨则质地柔软、具有良好的导电性。
通过学习晶体结构，我们能够理解为什么某些材料具有特定的物理和化学性质，为材料的设计和应用提供理论依据。
相图则是材料科学中的另一个重要工具。
相图可以直观地展示在不同温度、压力和成分条件下，材料的相态变化。
通过研究相图，我们能够预测材料在不同条件下的组织和性能，从而为材料的制备和加工提供指导。
例如，在钢铁的生产过程中，根据铁碳相图来控制成分和热处理工艺，可以得到具有不同性能的钢材，满足各种工程需求。
材料的缺陷也是不容忽视的一部分。
材料中的缺陷包括点缺陷（如空位、间隙原子）、线缺陷（如位错）和面缺陷（如晶界、相界）等。
这些缺陷虽然看似微小，但却对材料的性能产生着重要的影响。
例如，位错的运动是金属材料发生塑性变形的主要机制。
通过控制材料中的缺陷，可以有效地改善材料的性能。
材料科学与工程基础读后感
材料科学与工程基础读后感一开始，我觉得这书就像一个超级严厉的老师，那些密密麻麻的概念、原理就像一群小怪兽，张牙舞爪地朝我扑来。
比如说晶体结构那部分，什么晶格、晶胞的，我感觉自己的脑子就像一团乱麻，刚刚记住了这个，转头又把那个给忘了，就像在迷宫里乱转，找不到出口。
但是呢，当我慢慢深入进去，就发现这里面其实有着一种独特的乐趣。
就像在挖掘宝藏一样，每一个小的知识点都像是一颗闪闪发光的宝石。
像金属材料的性能这一块，我突然就明白了为什么有些金属硬邦邦的，有些却很柔软。
这就好比人一样，每个人都有自己的性格特点，金属也有着自己独特的“脾气”，这些脾气就体现在它们的强度、硬度、韧性等性能上。
书中讲到复合材料的时候，我简直被人类的智慧给震撼到了。
就像把不同的超级英雄组合在一起，让他们发挥出更强大的力量。
把纤维和基体组合起来形成复合材料，既能利用纤维的高强度，又能借助基体的其他优良性能，这就像是创造出了一种全新的、无敌的材料战士。
从这本书里，我还感受到了材料科学就像一个巨大的拼图游戏。
每一种材料，每一个原理，都是这个拼图里的一块小碎片。
科学家们就像那些执着的拼图爱好者，一块一块地把这些碎片拼凑起来，试图展现出这个材料世界完整而又壮观的画面。
而且啊，材料科学和我们的生活那可是息息相关的。
我以前从来没有想过，我手里拿着的手机，身上穿着的衣服，坐的椅子，都和这么复杂又高深的材料科学有着千丝万缕的联系。
现在我再看这些东西，就像戴上了一副透视眼镜，能看到它们背后的材料奥秘。
读完这本书，我觉得自己就像一个刚刚学会了一些魔法的小巫师。
虽然还不能像那些材料科学的大师们一样呼风唤雨，创造出神奇的新材料，但是我已经窥探到了这个魔法世界的一角。
我想，这就是这本书的魅力所在吧，它让一个看起来高高在上、晦涩难懂的学科，变得有趣又亲近，让我忍不住想要继续探索这个充满无限可能的材料世界。
821 材料科学与工程基础
821 材料科学与工程基础821材料科学与工程基础一、概述材料科学与工程基础是近年来随着先进科学技术的发展而逐渐兴起的一门新的综合性科学技术，是研究物质的结构、性能和制备工艺等方面的一门重要学科。
材料科学与工程基础研究的对象是各种不同性质的材料，包括金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料、纳米材料等等。
材料科学与工程基础也是各种工程领域中不可或缺的一项技术支撑，广泛应用于航空航天、汽车、新能源、生物医学、电子信息等方面，它的研究成果在国防、科研和生产中扮演着不可替代的角色。
二、学科发展历程材料科学与工程基础属于新兴学科，其发展演变过程较为短暂，主要经历以下几个阶段：1、原始阶段此阶段主要是材料学研究，是以物相、结构、性能及加工性为研究对象的。
此阶段主要解决无机非金属材料的基础性问题，如水泥、石膏的结构、制备工艺等。
2、逐步形成综合阶段20世纪50年代，有机材料科学建立，此时的材料学才逐渐形成一种综合性学科。
此时的材料研究不仅注重材料的物相、结构、性能及加工性，还注重材料的环境适应性、可靠性、生态性等问题。
3、分科和各自发展阶段20世纪90年代，材料科学和材料工程分科，材料科学注重研究材料的基础理论，材料工程注重研究材料的工程应用。
此阶段材料学逐渐变成材料科学和工程。
4、新发展阶段21世纪初，新材料、纳米材料、生物材料逐渐兴起，材料科学和工程成为半导体、光电、杨氏模量、热电材料、强化材料、智能材料、复合材料、无机非金属材料、高分子材料等方向研究的主干学科，迎来新的发展阶段。
三、学科分支与重点领域材料科学和工程分科后，分为以下几个分支：1、材料物理与化学2、材料表面和界面科学3、材料合成与处理4、材料性能测试与加工工艺此外，材料科学与工程的重点领域有：1、航空航天材料的研究航空航天材料具有高强度、高韧性、耐腐蚀、耐高温等特点，在航空航天领域具有广泛的应用前景，研究该领域材料科学和工程是材料科学家和工程师的重要任务。
材料科学与工程基础思考题第1部分
材料科学与工程基础思考题姓名： 程扬 学号： 111100322 班级： 高分子1101班1、计算NaCl 的填充因子，离子半径：Na + = 0.102 nm, Cl - = 0.181 nm解：晶格常数：a =2r Na ++2r Cl −=2× 0.102+0.181 nm =0.566nm ;晶胞体积：V 1=a 3=0.5663nm 3=0.18132nm 3离子体积：V 2= V Na ++ V Cl −=4×43πr Na +3+4×43πr Cl −3= 4×4 3π×0.1023+4×43π×0.1813 nm 3=0.117134nm 3填充因子：x NaCl =V 2V 1=0.1171340.18132=0.6462、计算NaCl 的密度，离子半径Na + = 0.102 nm, Cl - = 0.181 nm ，Na 的摩尔质量为22.99g/mol ，Cl 的摩尔质量为35.45g/mol 。
解：晶格常数：a =2r Na ++2r Cl −=2× 0.102+0.181 nm =0.566nm ;晶胞体积：V =a 3=0.5663nm 3=0.18132nm 3=1.8132×10−22cm 3一个晶胞中离子的质量：m = m Na ++ m Cl −=46.02×1023× 22.9+35.45 g =3.877×10−22g密度 ρ=m V = 3.877×10−22g1.8132×10−22cm 3=2.1382 g/cm 33、计算CsCl 的填充因子，已知离子半径：Cs + = 0.170 nm, Cl - = 0.181 nm解：由题意可得： 3a =2r Cs ++2r Cl −=2× 0.170+0.181 nm =0.702nm则：晶格常数 a =0.4053nm晶胞体积：V 1=a 3=0.40533nm 3=0.06658 nm 3离子体积：V 2= V Cs ++ V Cl −=43πr Cs +3+43πr Cl −3= 4 3π×0.1703+43π×0.1813 nm 3=0.04542nm 3填充因子：x CsCl =V 2V 1=0.045420.06658=0.68234、在离子晶体中，密堆积的负离子恰好互相接触并与中心正离子也恰好相互接触时，正负离子的半径比为临界半径比，分别计算：(1)立方体配位；(2)八面体配位；(3)四面体配位和(4)三角形配位的临界半径比。
《材料科学与工程基础》顾宜 第三章 课后答案
3-1.解释以下名词：金属键、晶格、晶胞、合金、组元、相、机械混合物、铁素体、奥氏体、渗碳体、马氏体、黄铜、青铜、形变铝合金、非晶态金属键：是化学键的一种，主要在金属中存在。
由自由电子及排列成晶格状的金属离子之间的静电吸引力组合而成。
无方向性和饱和性.晶格：表示晶体结构周期重复规律的简单几何图形.晶胞：晶体内部的基本重复单元（最小重复单元）.合金：是由两种或两种以上的金属与金属或非金属经一定方法所合成的具有金属特性的混合物。
一般通过熔合成均匀液体和凝固而得。
组元：组成合金的独立的、最基本的单元称为组元，组元可以是组成合金的元素或稳定的化合物。
相：指一个宏观物理系统所具有的一组状态，也通称为物态。
机械混合物：指由两种或以上的互不相溶晶体结构(纯金属、固溶体或化合物)机械地混合而形成的显微组织。
机械混合物的性能主要取决于组成它的各组成物的性能以及其数量、形状、大小和分布情况。
铁素体：是碳溶解在α-Fe中的间隙固溶体，常用符号F表示。
具有体心立方晶格，其溶碳能力很低.奥氏体：是钢铁的一种层片状的显微组织，通常是ɣ-Fe中固溶少量碳的无磁性固溶体，也称为沃斯田铁或ɣ-Fe。
一般由等轴状的多边形晶粒组成，晶粒内有孪晶。
渗碳体：铁与碳形成的稳定化合物，其化学式为Fe3C。
渗碳体的含碳量为ωc=6.69%，熔点为1227℃。
其晶格为复杂的正交晶格，硬度很高HBW=800，塑性、韧性几乎为零，脆性很大。
马氏体：是黑色金属材料的一种组织名称，是碳在α-Fe中的过饱和固溶体黄铜：由铜和锌所组成的合金，由铜、锌组成的黄铜就叫作普通黄铜，如果是由二种以上的元素组成的多种合金就称为特殊黄铜。
黄铜有较强的耐磨性能，黄铜常被用于制造阀门、水管、空调内外机连接管和散热器等。
青铜：是金属冶铸史上最早的合金，在纯铜(紫铜)中加入锡或铅的合金，有特殊重要性和历史意义，与纯铜(紫铜)相比，青铜强度高且熔点低(25%的锡冶炼青铜，熔点就会降低到800℃。
材料科学与工程基础部分习题答案
2-2： 12Mg: 25.11172-3: N 壳层: 共32个电子；K 、L 、M 、N 全满时： 70个2-4 O 壳层： 共50个电子K 、L 、M 、N 、O 全满时： 102个2-6： CO 2： C sp 杂化，CH 4： C sp 3杂化，CH 2=CH 2： C sp 2杂化，H 2O ： O sp 3杂化，苯环： C sp 2杂化，羰基： C sp 2杂化。
2-10：若(按K +半径不变) 求负离子半径, 则：CN=6 r - = 0.321 nmCN=4 r - = 0.591 nmCN=8 r - = 0.182 nm2-11：（a ）: 一个Au 原子： 3.274×10-22（g ）（b ） （b ） 5.895×1019(个)（c ） （c ） v = 1.696×10-2（cm 3）(d) v’ = 1.253×10-2 (cm 3)(e) (e) v’/ v = 73.88%2-12 3.41 (g/cm 3)2-14 （a ） PF = 0.74（b ） PF = 0.64结论: (1) 同种原子晶体的致密度只与晶胞类型相关,与原子尺寸无关(2) 化合物晶体的离子致密度与离子大小相关2-15 2-15: x = 2 (个)2-16: V = 35.3 (A 0)32-17 面心立方: 0.74体心立方: 0.68密排六方: 0.742-182-20 (a) 8.07×1020 (个)(b) 1.79×10-22 (g)2-21 (a) 1.5346 ×1019个(b) (b) 0.6845mm(c) (c) 钡属于 体心立方结构(致密度0.68)2-22 x = 4 (4个Mg 2+, 4个O 2-)2-24 过 (0, -1/2 , 0) , (1, 1/2 , 1) 点2-25 (a)θ=35.3°(b)θ=35.3°八面体间隙四面体间隙2-26 (3 2 0)2-27 (2 3 3)2-28 (a) [1 1 1] 和 [1 1 1](b) [1 1 0]2-29 (a) λ= 0.154 (nm)(b) (b) 2θ= 10.24°2-30 d 200= 0.2×10-9m a =0.4nm2-31 0.598 (A 0)2-33 Li:6.94 F:19 Mg:24.31 O:16MgO: 40 (w%)LiF: 60 (w%)(a) Li +: 16 (w%) F -: 44 (w%)Mg 2+: 24.1 (w%) O 2-: 15.9 (w%)2-37 ρ= 5.73 (g/cm 3)2-39 (1) ΔV / V = (0.0486-0.0493)/0.0493 = - 0.014 = - 1.4%(2) (2) 室温至912℃, 体积增大; 912℃, 体积减小；912℃至1000℃, 体积增大2-41 溶入的Sn 重量为 45.25(g)2-42 300 ~ 700℃: α相；800℃: β相；1000℃: 液相2-45 J= 1.05×1019/m 2sJ u C= 84原子/min2-46右螺型 左螺型滑移矢量平行位错线 2-49 D =1.13×10-17 (m 2/s)2-50 x=75%a=5%y=15%正刃型 滑移矢量垂直位错线 负刃型3-6 结晶性：1，2，3，6，7，10非结晶性：5，8，9，11，（12，4）3-19 非桥氧的分数0.2153-21 临界半径比：r/R(1)(1)立方体配位：0.732(2)(2)八面体配位：0.414(3)(3)四面体配位：0.255(4)(4)三角形配位：0.1553-22立方晶系：Ca2+占立方体顶角，O2-占立方体面心，Ti4+占立方体体心配位数：Ca2+为12（12个O2-），Ti4+为6（6个O2-），O2-为（4个Ca2++2个Ti4+）3-25（a）：F （铁素体）+ A（奥氏体）（b）：F 0.01%C; A 0.4%C.(c): A是48.7%; F是51.3%.3-37 1.01×106g/m3 (1.01g/m3)4.1 V= 0.06638(nm3)4.2 0.37的黄铜大。
材料科学与工程基础10 11思考题
• 4-35增加高分子材料的阻燃性一般有哪些方法？ 结构和组成 提高热稳定性 引入卤族、磷、氮等元素 阻燃剂和无机填料 吸收热量 降低温度 隔离氧
• 17.1 Estimate the energy required to raise the temperature of 2 kg (4.42 lbm) of the following materials from 20 to 100C (68 to 212F): aluminum, steel, soda–lime glass, and high density polyethylene. • 热容相关。
导热机制：自由电子 vs 声子，另外，陶瓷 孔隙
第十次
思考题
4-7 一条长212cm的铜线，直径为0.76mm。当外加载荷为8.7kg时 开始产生塑性变形(a)此作用力是多少牛顿？(b)外加载荷为 15.2kg时，此线的应变为0.011，则去除载荷后，铜线的长度为 多少？ ©此铜线的屈服强度是多少？ 解：（a）F1=mg=8.7*9.8=85.3N （b）σ=F2 /S= F2 /(πd2/4) =15.2*9.8 /(π* 0.762/4)=329(MPa) ε=σ/E=329 MPa/110.3Gpa=3‰ L=L0（1+Δε）=212*（1+0.011-0.003）=213.7cm （3）σ= F1 /S= 85.3N / (π* 0.762/4) =187.9 Mpa
17.3 (a) Determine the room temperature heat capacities at constant pressure for the following materials: aluminum, silver, tungsten, and 70Cu-30Zn brass. (b) How do these values compare with one another? How do you explain this? TABLE B.8
中北大学材料科学与工程基础考试重点
材料科学与工程基础复习重点一．Introduction（绪论）1.材料科学与工程基础的概念Materials Science ：involves investigating the relationships that exist between the structures and properties of materials (研究结构与性能之间的关系)Materials Engineering:designing the structure of a material to produce a predetermined set of properties, based on these structure-property correlations.(根据性能要求来,设计材料结构) 2.材料的四部分重要组成元素1）.Structure (结构)：relates to the arrangement of its internal components （内部成分的组织排列）2）.Property (性质)：a material trait in terms of the kind and magnitude of response to a specific imposed stimulus. (对于外界施加一种特别外力，材料所表现出的特征反应)3）.processing（加工）4）.performance （应用）四元素的关系：The structure of a material will depend on how it is processed.A material’s performance will be a function of its properties.3.材料的分类（按结构分）（1）Metals（金属）：Metallic material are normally combinations of metallic elements 。
材料科学与工程基础_顾宜_习题中文习题与思考题
习题第二章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(r Au=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r Na+=0.097，r Cl-=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”第二章习题 答案题目整合版
“材料科学与工程基础”第二章习题1. 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数。
ρ铁＝7.8g/cm3 1mol 铁＝6.022×1023 个=55.85g所以， 7.8g/1(cm)3=(55.85/6.022×1023)X /(0.287×10-7)3cm3X ＝1.99≈2（个）2.在立方晶系单胞中，请画出：（a ）[100]方向和[211]方向，并求出他们的交角； （b ）（011）晶面和（111）晶面，并求出他们得夹角。
（c ）一平面与晶体两轴的截距a=0.5,b=0.75,并且与z 轴平行,求此晶面的密勒指数。
（a ）[2 1 1]和[1 0 0]之夹角θ＝arctg2=35.26。
或cos θ==， 35.26θ=（b ）cos θ==35.26θ= （c ） a=0.5 b=0.75 z = ∞倒数 2 4/3 0 取互质整数（3 2 0）3、请算出能进入fcc 银的填隙位置而不拥挤的最大原子半径。
室温下的原子半径R ＝1.444A 。
（见教材177页） 点阵常数a=4.086A最大间隙半径R’=（a-2R ）/2=0.598A4、碳在r-Fe （fcc ）中的最大固溶度为2.11﹪(重量百分数),已知碳占据r-Fe 中的八面体间隙,试计算出八面体间隙被C 原子占据的百分数。
在fcc 晶格的铁中，铁原子和八面体间隙比为1：1，铁的原子量为55.85，碳的原子量为12.01所以 （2.11×12.01）/(97.89×55.85)＝0.1002 即 碳占据八面体的10％。
5、由纤维和树脂组成的纤维增强复合材料，设纤维直径的尺寸是相同的。
请由计算最密堆棒的堆垛因子来确定能放入复合材料的纤维的最大体积分数。
见下图，纤维的最密堆积的圆棒，取一最小的单元，得，单元内包含一个圆（纤维）的面积。
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electrical conductivity and the electron mobility for copper are 6.0 ×107 (Ω·m)-1 and 0.0030 m2/V·s, respectively. (a) Compute the number of free electrons per cubic meter for copper at room temperature. (b) What is the number of free electrons per copper atom? Assume a density of 8.9 g/cm3.（atomic weight of copper is 63.5g/mol ） (8分)
对于Steel alloy而言： v =-ε y/ε x , ε x=-ε y/v =0.00075/0.27=0.00278 σ =E ε，E=σ/ε =350MPa/0.00278=126MPa, 因此，∆d <0.0075mm, E 必须 >大 于126MPa,合适。 对于Titanium alloy而言： v =-ε y/ε x , ε x=-ε y/v =0.00075/0.36=0.00208 σ =E ε，E=σ/ε =350MPa/0.00208=168MPa, 因此，∆d <0.0075mm, E 必须 >大 于168MPa,而该合金的E为107MPa，因此不合适。 2. The fraction of nonreflected radiation that is transmitted through a 20-mm thickness of a
transparent material is 0.80. If the thickness is decreased to 10 mm, what fraction of light will be transmitted? （8 分）
IT=I0（1-R）2e-βl=I0e-βl0.8= e-βl=e（-β×0.02）
(a) 高能级(价带)只部分填充电子，具有可见光频率的辐射，会激发电子到费米能 级以上的空能级（吸收再发射光子）。
(b) 对高频辐射无吸收 六、计算题（35 分）
本题 3 页，本页为第 2 页 教务处试题编号
1、A cylindrical rod 100 mm long and having a diameter of 10.0 mm is to be deformed using a tensile load of 27,500 N. It must not experience either plastic deformation or a diameter reduction of more than 7.5×10-3 mm. Of the materials listed as follows, which are possible
m candidates? Justify your choice(s). (10 分) hinanche.co σ=F/A0=F/(πd02/4) =27500N /(3.14*102 mm2/4)=350 MPa, .z 因此从屈服强度来看，只有Steel alloy and Titanium alloy才有可能。 w 另外： ww ε y= ∆d /d0=0.0075mm/10mm=0.00075,
• a=（KIC /Yσ0）2/π =1.5mm
Bi、As 等，因价电子多出一个，在导带附近会形成由杂质造成的能级。这种杂质能级 与导带之间的禁带宽度很窄（例如 P，约为 1.602×10-21J），故多余的一个电子在室 温下就可跃迁到导带上去。这类电子型导电的半导体称为 n 型半导体。
thermal conductivity：热导率：材料传输热量的速率的量度，当存在温度梯度⊿T/⊿X 时，热导率为每秒钟在单位温度梯度下通过单位截面的热量
规则》和《四川大学监考人 员职责》。有违反学校有关 规定的，严格按照《四川大学教学事 故认定及
om 处理办法》进行处理。 c 一、名词解释（10 分） e. tensile strength, amourphous, n-type semiconductor, thermal conductivity h thermal stability nc tensile strength：抗张（拉伸）强度：在规定的温度、湿度和加载速度条件下，标准试 a 样上沿轴向施加拉伸力直到试样被拉断为止，计算断裂前试样所承受的最大载荷 Fmax in 与试样截面积之比，即得到抗张强度 h amourphous：无定形：指玻璃态、橡胶态、粘流态（或熔融态）及结晶聚合物中的非 .z 晶区的结构。包括完全不能结晶的聚合物本体、部分结晶聚合物的非晶区和结晶聚合物 w 熔体经骤冷而冻结的非晶态固体。 ww n-type semiconductor：n 型半导体：在 Si、Ge 等四价元素中掺入少量五价元素 P、Sb、
、
. 热膨胀系数 K-1
、模量 MPa 。
www 4.电介质在交变电场作用下产生介质损耗的主要原因有 微量杂质引起的漏导电流 和
极化电流损耗 。
5.材料内部结构转变有四种类型，它们是 同素异构 、 非晶-结晶 、 结构弛豫
和 相分离 。
6.写出以下各性能参数之间的关系式
模量 E（K，ν）：E= 3K(1-2υ)
四川大学期 末 考试标准答案(A 卷)
（2003 ——2004 学年第 下 学期）
课程号：30014530
课序号：0-4
适用专业年级：高分子材料与工程 2002 级
学生姓名：
学号：
课程名称：材料科学与工程基础
学生人数：308
印题份数： 315
任课教师：
成绩：
考试须知
四川大学学生参 加由学校组织或由学校承办的各级 各类考试，必须严格执行《四川大 学考试工 作管理办法》和《四川大学考场规 则》。有考试违纪作弊 行为的，一律按照《四川大学学生考 试违纪 作弊处罚条例》进行处理。 四川大学各级各类考试的监考人员，必须严格执行《四川大学考试工作管理办法 》、《四川大学考场
n =σ/（qμ）=6.0×107/（0.003×1.6×10-19）
=1.25 ×1029
m N=ρ·NA/原子质量 o =8.9 ×106×6.023×1023/63.5 e.c = 8.44×1028 ch n/N =1.25 ×1029 / 8.44×1028 an =1.48 in 4. 某钢材的屈服强度为 1100MPa,抗拉强度为 1200MPa，断裂韧性（KIC）为 90MPa·m1/2。 h （a）在一钢板上有 2mm 的边裂，在他产生屈服之前是否会先断裂？（b）在屈服发 .z 生之前，不产生断裂的可容许断裂缝的最大深度是多少？（假设几何因子 Y 等于 1.1， w 试样的拉应力与边裂纹垂直）（9 分） ww • σ= KIC/Y（πa）0.5 =1032Mpa，先断裂
.c 分子间范德华力 电子局域
e （2）温度对力学性能影响
ch T↑E↓金属和无机非金属材料影响小，脆韧转变
n 力学性能下降，高分子材料影响大，耐热性 Tg
na （3）电性能
i 电导率：金属σ∝T-1
zh 半导体：离子型固体σ=σ0e-Eg/RT . T↑σ↑
www 高分子，杂质 T↑σ↑
2、改善高分子材料的阻燃性一般有哪些方法？(5 分)
thermal stability：热稳定性：指有机材料化学结合开始发生变化的温度。 二、判断下列说法是否正确，如果你认为是正确的，请在括号内填（T），反之，则填（F）。 （10 分）
1. 比热容是将一摩尔材料的温度升高一度所需的能量。
(F)
2. 玻璃和热固性聚合物都呈网状结构，都是不熔融的。
(F)
磁化强度 M（μr、H）： M= (μr-1)H
7 通过 2，2，0 点的（211）平面在三个轴上的截距是（ 3 ， 6 ， 6 ）
8 列出阻止金属塑性变形的三种增强方法 晶粒细化 、 固溶体 、 应变硬化。
四、作图题（10 分）
1、画出钢、铸铁、陶瓷、橡胶、聚乙烯、聚苯乙烯、固化的酚醛树脂（电木）、玻璃、 Al2O3、碳纤维复合材料的应力-应变曲线示意图。（5 分） Page264 图 4-10；Page265 图 4-11
2、画出磁滞回线示意图 （5 分） Page370 图 4-78
五、简述题（20 分）
1、请从材料组成和结构出发，讨论温度对材料力学性能和电学性能的影响。（10 分）
（1）组成和结构
金属 金属元素 金属键 晶体 自由电子+正离子
无机非金属
离子键、共价键 晶体+无定形
m 电子局域
o 高分子材料
分子内共价键 半晶+无定形
ch 1.写出三个无量纲性能参数的名称 εr 、 μr 和 tanδ 。
n 2.金属的体心立方和面心立方晶胞分别有以下情况：
na 配位数= 8 和 12 ，每个晶胞中的原子数= 2
和4
， 点阵
i 常数 a= 4×R/30.5 和 21.5×R ，致密度= 0.68 和 0.74 。
zh 3.写出四个性能参数的量纲，击穿强度 MV/mm 、磁导率 H·m-1
结构和组成
提高热稳定性
ห้องสมุดไป่ตู้
引入卤族、磷、氮等元素
阻燃剂和无机填料
吸收热量
降低温度
隔离氧
3、(a) Briefly explain why metals are opaque to electromagnetic radiation having photon