《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
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《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，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。
2-16.钛的单位晶胞含有两个原子，请问此单位晶胞的体积是多少？
2-17.计算面心立方、体心立方和密排六方晶胞的致密度。
2-18.在体心立方结构晶胞的（100）面上按比例画出该面上的原子以及八面体和四面体间隙。
2-19.键合类型是怎样影响局部原子堆垛的？
2-20.厚度0.08mm、面积670mm2的薄铝片(a)其单位晶胞为立方体，a=0.4049nm，则此薄片共含多少个单位晶胞？(b)铝的密度2.7Mg/m3，则每个单位晶胞的质量是多少？
2-21.(a)在每mm3的固体钡中含有多少个原子？(b)其原子堆积因子是多少？(c)钡属于哪一种立方体结构？(原子序=56，原子质量=137.3aum，原子半径=0.22nm，离子半径=0.143
nm，密度=3.5Mg/m3)
2-22.由X射线衍射数据显示，MgO立方体的单位晶胞尺寸是0.412nm，其密度3.83Mg/m3，请问在每单位晶胞中有多少Mg2+离子和O2-离子?
2-23.钻石结构的晶格常数a为0.357nm，当它转变成石墨时，体积变化的百分比是多少？（石墨密度2.25Mg/m3）2-24.方向为[111]的直线通过1/2，0，1/2点，则在此直线上的另外两点的坐标是什么？
2-25.(a)在立方体系中，[100]方向和[211]方向的夹角是多少？(b)[011]方向和[111]方向的夹角是多少？
2-26.一平面与晶体两轴的截距为a=0.5,b=0.75,并且与Z轴平行，则此平面的米勒指标是什么？
2-27.一平面与三轴的截距为a=1,b=-2/3,c=2/3,则此平面的米勒指标是什么？
2-28.(a)方向族的那些)方向是在铁的（）平面上?(b)方向族的那些)方向是在铁的（110）平面上?
2-29.氯化钠晶体被用来测量某些X光的波长，对氯离子的
d111间距而言，其绕射角2q为
27°30′(a)X光的波长是多少？（NaCl晶格常数为
0.563nm）(b)若X光的波长为0.058nm，则其衍射角2q是多少？
2-30.某X光波长0.058nm
，用来计算铝的d200,其衍射角2q为16.47°，求晶格常数为多少？
2-31.请算出能进入fcc银的填隙位置而不拥挤的最大原子半径。
2-32.碳原子能溶入fcc
铁的最大填隙位置：(a)每个单元晶胞中有多少个这样的位置？(b)在此位置四周有多少铁原子围绕？
2-33.一个熔体含30m/o
MgO和70m/o
LiF：
(a)
Li+,Mg2+,F-和O2-的w/o是多少？(b)密度是多少？
2-34.请找出能进入bcc铁填隙位置的最大原子的半径（暗示：最大空洞位在1/2，1/4，0位置）。
2-35.碳和氮在γ-Fe中的最大固溶度分别为8.9%和10.3%，已知碳、氮原子均占据八面体间隙，试分别计算八面体间隙被碳原子和氮原子占据的百分数。
2-36.fcc间隙位置的配位数是什么？如果每一个间隙位置都被小原子或离子占满，则会产生什么样的结构？
2-37.如果Fe3+/Fe2+比为0.14，则FeO的密度是多少？（FeO为NaCl结构；（r0+rFe）平均为0.215nm）
2-38.如果在固溶体中每个Zr离子中加入一个Ca2+离子，就可能形成ZrO2的立方体，因此阳离子形成fcc结构，而O2-离子位于四重对称位置，（a）每100个阳离子有多少个O2-离子存在？（b）有多少百分比的四重对称位置被占据？
2-39.在温度为912℃时，铁从bcc转变到fcc
。此温度时铁的两种结构的原子半径分别是0.126nm和
0.129nm，（1）求其结构变化时的体积变化V/O。
（2）从室温加热铁到1000℃，铁的体积将变化？
2-40.固体材料存在哪些结构转变类型？受哪些因素的影响？举例说明。
2-41.某熔化的Pb-Sn焊锡具共晶温度，假设此焊锡50g加热到200℃，则有多少克的锡能熔进此焊锡中？（参见图2-7-13）
2-42.某65Cu-35Zn黄铜（参见图2-6-1）由300℃加热到1000℃，则每隔100℃有哪些相会出现？
2-43.为什么金属、金属氧化物、无机化合物（氮化物等）具有高的表面能，而有机物（包括高聚物）表面能很低？
2-44.为什么表面能和表面张力具有相同的量纲？影响材料表面能高低的实质是什么？
第三章
3-1与金属材料和无机非金属材料比较，高分子材料的组成和结构有什么特征？
3-2为什么会出现高分子链聚集态结构？高分子链聚集态结构包含哪些内容？
3-3为什么高分子链具有一定柔性？
3-4什么是聚合物共混复合材料？其基本特征是什么？
3-5是否可以通过内旋转将无规立构聚丙烯转变为全同立构聚丙烯？为什么？在全同立构聚丙烯晶体中，分子链是否呈无规线团构象？
3-6.下列高聚物中哪些是结晶性的，哪些是非晶性的？（1）聚乙烯；（2）全顺式1.3聚异戊二烯；（3）尼龙6；（4）聚碳酸酯；（5）乙烯和丙烯的无规共聚物；（6）全同立构聚甲基丙烯酸甲酯；（7）间同立构聚氯乙烯；（8）无规立构聚丙烯；（9）固化酚醛塑料；（10）聚对苯二甲酸丁二醇酯；（11）ABS；（12）聚乙烯醇。
3-7.总结一下，与低分子物质相比，高聚物的分子结构和分子聚集态结构有哪些重要特点？
3-8.下列s键的旋转位能均小于H2C-CH2
，请解释
H2C-O
O=C-CH2
H2C-NH
N2C-S
Si-O
H2C-CH=
3-9.简要说明聚合物晶体与金属晶体、离子晶体和无机共价晶体的主要差别。
3-10影响多组分体系相分离有那些因素？
3-11.聚合物共聚物形态结构有那些基本类型？其结构是怎样的？各举一个例子。
3-12.高聚物有几种主要结晶形式？其中的高分子链的构象是怎样的？
3-13.从结构分析，为什么PTFE具有极低的表面张力，并说明其粘结性能。
3-14.为什么高分子链具有柔性？试比较下列各组内高分子链柔性的大小并简要说明理由：（1）聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯；（2）聚乙烯、聚乙炔、聚甲醛；（3）聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚
丙烯；（4）聚甲醛、聚苯醚；（5）尼龙66、聚对苯二甲酰对苯二胺。
3-15聚合物基复合材料的界面粘结剂的主要影响因素有哪些？提高复合材料的界面粘结性？
3-16.增混剂和偶联剂的作用是什么？有何异同点？
3-17无机玻璃和网络聚合物有何异同之处？从结构及物理状态的变化说明。
3-18归纳金属、陶瓷、高分子材料在组成和结构方面的主要异同点。
3-19.一玻璃含80%(wt)的SiO2和20%(wt)的Na2O，问非桥氧的分数为多少？
3-20简述无机非金属材料中不同键合类型对材料性能的影响，并举例进行说明。
3-21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：（1）立方体配位（2）八面体配位；（3）四面体配位；（4）三角形配位。
3-22.CaTiO3为标准钙钛矿型结构，简述其结构特征，分析其中钙离子、钛离子和氧离子的配位数。
3-23黏土、滑石和云母同为层状结构硅酸盐，为什么它们却表现出非常大的机械性能差异？
3-24.简要说明硅酸盐的几种结构单元的主要特点。
3-25（a）99.8Fe和0.2C钢在800℃是什么相？（b）写出这些相的成分,（c）这些相各是多少百分比？
3-26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
3-27.最常见的金属晶体结构有哪几种？
3-28默画出Fe-Fe3C相图，说明相图中的主要点、线的意义，填出各相区的主要组织组成物。
3-29总结铁碳合金中渗碳体的形态对合金性能影响的特点？
3-30钢和铸铁在成分、组织和性能上的主要区别是什么？
3-31什么是再结晶？选定再结晶退火温度？钢的再结晶退火温度是多少？
3-32试比较各类铸铁之间的性能差别？
第四章
4-1.铝的弹性模量为70GPa，泊松比为0.34，在83MPa的静水压时，此单位晶胞体积是多少？
4-2.下列何者的压缩性比较大？泊松比为0.29的β铁或泊松比为0.37的黄铜？
4-3.直径为12.83mm的试棒，标距长度为50mm，轴向受
200KN的作用力后拉长0.456mm，且直径变成12.79mm，（a）此试棒的体积模量是多少？（b）剪切模量是多少？
4-4.一硫化的橡胶球受到1000psi的静水压力，直径减少了1.2%，而相同材质的试棒在受到75psi的拉应力时伸长2.1%，则此橡胶棒的泊松比为多少？
4-5.在聚苯乙烯中加入15-20%的丁苯橡胶后抗冲击强度大大提高，请解释原因，并绘出共混前后PS的σ-ε曲线示意图。
4-6.已知温度为25℃时五种高聚物的性能，用下面列的名称来识别是哪种高聚物，并说明原因。
a.
拉伸强度
伸长率
冲击强度（悬臂梁）
弹性模量
MPa%
N·m
MPa×103
（1）
62.1
110
19.04
2.415
(2)
51.8
0.41
6.90
(3)
27.6
72
4.08
0.828
(4)
69.0
1.09
6.90
（5）
17.3
200
5.44
0.414
名称：环氧树脂、聚四氟乙烯、聚乙烯、酚醛树脂、聚碳酸酯
b.指出上述树脂哪些是不透明的。
4-7.一条212cm长的铜线，直径是0.76mm。当外加载荷
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15.2kg时，此线的应变是0.011，则除去载荷后，铜线的长度是多少？（c）此铜线的屈服强度是多少？
4-8冲击试验机的摆锤重10kg，自质量中心到摆动支点的距离是75cm，摆锤举高到120。后释放。打断试片后，摆锤升高到90。，此试片吸收了多少能量？
4-9从拉伸试验获得常用的力学性能数据？
4-10请分别说明三种弹性模量。
4-11陶瓷材料的力学性能有何特点并做出简要的解释。
4-12热处理（退火）的实质是什么？它对材料的拉伸强度、硬度、尺寸稳定性、冲击强度和断裂伸长率有什么影响？
4-13有哪些方法可以改善材料的韧性，试举例说明。
4-14.有哪些途径可以提高材料的刚性？
4-15高聚物的实际强度大大低于理论强度，你能从哪些方面给予解释？
4-16孪生与滑移有何区别？在哪些情况下可以看到金属中的变形孪晶？
4-17画出bcc金属的（112）平面，并指出滑动方向在这平面上。
4-18请解释杂质原子会阻止差排的移动。
4-19某钢板的屈服强度为690MPa，KIC值为70MPa·m1/2，如果可容许最大裂缝是2.5mm，且不许发生塑性变形，则此钢的设计极性强度是多少？
4-20玻璃的理论强度超过7000MPa。一块平板玻璃在60MPa 弯曲张力下破坏。我们假定裂纹尖端为氧离子尺寸（即裂纹尖端曲率半径为氧离子半径，RO2-=0.14nm），问对应这种低应力断裂，相应的裂纹深度为多大？
4-21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。（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，试样的拉应力与边裂纹垂直）
4-22.简要说明金属断裂的类型及其特征。
4-23冷变形金属在加热过程中要发生哪些变化？简要说明再结晶过程的一般规律。
4-24.按照粘附摩擦的机理，说明为什么极性高聚物与金属材料表面间的摩擦系数较大，而非极性高聚物则较小。
4-25.SN曲线是怎样得到的？它有何特点和用途？
4-26.写出下列物理量的量纲：（1）摩尔热容；（2）比热容；（3）线膨胀系数和体膨胀系数；（4）热导率
4-27为什么非晶态高聚物在玻璃化转变前后热膨胀系数不同？
4-28有一块面积为0.25m2、厚度为10mm的25#钢板，两表面的温度分别为300℃和100℃，试计算该钢板每小时损失的热量？
4-29.试从金属、陶瓷和高聚物材料的结构差别解释它们在热容、热膨胀系数和热导率等性能方面的差别。
4-30何为半分解温度？它与高分子化学键之间有什么关系？
4-31为什么耐热塑料的分子主链上多有苯环或杂环？为什么天然橡胶、顺丁橡胶不耐老化而乙丙橡胶却具有良好的耐老化性能？
4-32讨论影响材料热膨胀性的主要因素？
4-33为什么高分子材料是热的不良导体？
4-34高分子材料的阻燃性主要由哪几个指标表示？
4-35增加高分子材料的阻燃性一般有哪些方法？
4-36写出下列物理量的量纲：（1）电阻率；（2）电导率；（3）迁移率；（4）禁带宽度；（5）极化率；（6）相对介电常数；（7）介电损耗；（8）介电强度
4-37试述导体、半导体和绝缘体的电子能带结构区别。
4-38已知硅和锗在300K的电阻率分别为2.3×103μΩ·m和0.46μΩ·m，试分别计算硅和锗在250℃的电导率。
4-39为什么金属材料的电导率随温度的升高而降低，半导体和绝缘材料的电阻率却随着温度的升高而下降？为什么非本征半导体的电阻率对温度的依赖性比本征半导体的电阻率对温度的依
赖性小？当温度足够高时，为什么非本征半导体的电导率与本征基材的电导率趋于一致？
4-40试述介电材料在电场中的极化机理，写出介电常数与极化强度之间的关系。
4-41分别画出非极性分子和极性分子组成的介电材料与电场频率的关系曲线，指出不同频率范围内的极化机理。
4-42.在下列高聚物材料中，哪些有可能利用高频塑化法加工成型？（1）酚醛树脂；（2）聚乙烯；（3）聚苯乙烯；（4）聚氯乙烯
4-43同一聚合物处在高弹态时的电阻率远低于玻璃态时的电阻率，从材料结构因素解释这一现象。
4-44产生介电损耗的原因是什么？主要的影响因素有哪些？
4-45写出下列物理量的量纲：（1）磁感应强度；（2）磁化强度；（3）磁导率和相对磁导率；（4）磁化率；
4-46铁磁性材料和稀土磁性材料的磁性来源有何异同点？
4-47软磁材料和硬磁材料在结构上主要区别是什么？列举几种常见的软磁材料和硬磁材料。
4-48为什么金属对可见光是不透明的？元素半导体硅和锗对可见光是否透明？
4-49已知碲化锌的Eg=2.26eV，它对哪一部分可见光透明？
4-50当可见光垂直入射并透过20mm厚的某种透明材料时，透射率为0.85，当该种透明材料的厚度增加到40mm时，透射率为多少？已知该透明材料的折射率为1.6。
4-51金属的颜色取决于什么？
4-52为什么有些透明材料是带色的，有些是无色的？
4-53为什么聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等非晶态塑料是透明的，而向聚乙烯、聚四氟乙烯等结晶性塑料往往是半透明或不透明的？
4-54为什么常见的很多陶瓷材料是不透明的？
4-55试述磷光和荧光的区别。
4-56有哪些方法可以改善材料的透明性。
4-57化学腐蚀、电化学腐蚀和物理腐蚀有哪些区别？试举例说明。
4-58何谓标准电极电位？用标准氢电极测定一种金属的标准电极电位？
4-59将两个锌电极分别浸在氧含量较低和较高的水溶液中并用铜导线将两个锌电极连接起来时哪个电极受腐蚀？写出两个电极上的半电池反应。
4-60什么样的金属氧化膜对金属具有良好的防氧化保护作用？
第五章
5-1解释以下名词
铸造、合金流动性、焊接性、碳当量
5-2炼铁过程的主要物理化学变化有哪些？写出反应式？
5-3为什么在炼铁过程中要造渣？
5-4炼钢的过程有哪些？要清除钢水中的杂质，应采取什么样的工艺措施？
5-5简述铜制备原理及制备方法？
5-6简述铝制备原理及制备方法？
5-7影响金属材料可锻性的因素有哪些？
5-8怎样评定金属材料的可焊性？
5-9简述常用的焊接方法？
5-10影响金属材料切削加工性的因素有哪些？
5-11简述粉末冶金的加工工艺？
5-12为什么在聚合物成型加工中，多采用耗散混合熔融的熔融方式？
5-13聚合物加工中可能产生哪些物理变化和化学变化？
5-14聚合物加工一般要经历哪些基本过程，举例说明。
5-15.将低分子单体变为聚合物，可通过哪些聚合机理合成？采用哪些聚合实施方法实现？为什么？
5-16.制备高分子材料包括哪些过程？每一过程的作用和控制因素是什么？
5-17简述陶瓷制备的基本过程。分析各工序对陶瓷性能的影响。
5-18玻璃的共性有哪些？简述玻璃生成的一般过程。5-19分析浮法玻璃生产线的工作原理。
中文思考题、习题部分答案
2-2：
12Mg:
25.1117
2-3:
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：
CO2：
C
sp
杂化，
CH4：
sp3杂化，
CH2=CH2：
C
sp2杂化，
H2O：
O
sp3杂化，
苯环：
C
sp2杂化，
羰基：
C
sp2杂化。
2-10：若(按K+半径不变) 求负离子半径,则：
CN=6
r-
=
0.321
nm
CN=4
=
0.591
nm
CN=8
r-
=
0.182
nm
2-11：（a）:
一个Au原子：
3.274×10-22（g）（b）
5.895×9(个) （c）
v
=
1.696×10-2（cm3）
(d)
v’
=
1.253×10-2
《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）CO的分子键合（2）甲烷CH的分子键合 24 （3）乙烯CH的分子键合（4）水HO的分子键合 242 （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？ 332-9.0?时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm和0.95g/cm，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？
32-11.(a)利用附录的资料算出一个金原子的质量？(b)每mm 的金有多少个原子？(c)根据金 21的密度，某颗含有10个原子的金粒，体积是多少？(d)假设金原子是球形 (r=0.1441nm),Au21并忽略金原子之间的空隙，则10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+2-2-12.一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca离子和4个O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+=0.097，r-=0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？ NaCl 470 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。 2-16.钛的单位晶胞含有两个原子，请问此单位晶胞的体积是多少？ 2-17.计算面心立方、体心立方和密排六方晶胞的致密度。 2-18.在体心立方结构晶胞的（100）面上按比例画出该面上的原子以及八面体和四面体间隙。 2-19.键合类型是怎样影响局部原子堆垛的？ 2-20.厚度0.08mm、面积670mm2的薄铝片(a)其单位晶胞为立方体， a=0.4049nm，则此薄片
材料工程复习思考题部分答案
材料工程基础》复习思考题 第一章绪论 1、材料科学与材料工程研究的对象有何异同？答：材料科学侧重于发现和揭示组成与结构，性能，使用效能，合成与加工等四要素之间的关系，提出新概念，新理论。而材料工程指研究材料在制备过程中的工艺和工程技术问题，侧重于寻求新手段实现新材料的设计思想并使之投入使用，两者相辅相成。 6、进行材料设计时应考虑哪些因素？ 答：. 材料设计的最终目标是根据最终需求，设计出合理成分，制订最佳生产流程，而后生产出符合要求的材料。材料设计十分复杂，如模型的建立往往是基于平衡态，而实际材料多处于非平衡态，如凝固过程的偏析和相变等。材料的力学性质往往对结构十分敏感，因此，结构的任何细小变化，性能都会发生明显变化。相图也是材料设计不可或缺的组成部分。 7、在材料选择和应用时，应考虑哪些因素？答：一，材料的规格要符合使用的需求：选择材料最基本的考虑，就在满足产品的特性及要求，例如：抗拉强度、切削性、耐蚀性等；二，材料的价格要合理； 三，材料的品质要一致。 8、简述金属、陶瓷和高分子材料的主要加工方法。答：金属：铸造（砂型铸造、特种铸造、熔模铸造、金属型铸造、压力铸造、低压铸造、离心铸造、连续铸造、消失模铸造）、塑性加工（锻造、板料冲压、轧制和挤压、拉拨）、热处理、焊接（熔化焊、压力焊、钎焊）；橡胶：塑炼、混炼、压延、压出、硫化五部分；高分子：挤制成型、干压成型、热压铸成型、注浆成型、轧膜成型、等静压成型、热压成型和流延成型。 10、如何区分传统材料与先进材料？答：传统材料指已经成熟且已经在工业批量生产的材料，如水泥、钢铁，这些材料量大、产值高、涉及面广，是很多支柱产业的基础。先进材料是正在发展，具有优异性能和应用前景的一类材料。二者没有明显界限，传统材料采用新技术，提高技术含量、性能，大幅增加附加值成为先进材料；先进材料长期生产应用后成为传统材料，传统材料是发展先进材料和高技术基础，先进材料推到传统材料进一步发展。18、什么是复合材料？如何设计和制备复合材料？答：由两种以上在物理和化学上不同的物质组合起来而得到的一种多相固体。首先应明确设计条件，选材，之后进行设计选材和层合板设计，然后进行结构设计, 确定材料微观结构模型。选材时须同时考虑材料的机械性能、使用环境和工艺性等因素, 在初步设计阶段就应对结构的可维护性、可修理性和维修的费用进行考虑与评估。在整个设计过程中，应视不同阶段进行相应试验，包括某些工艺试验。22、生物医用材料有哪些？应具备什么特性？ 答：生物医用材料有1，医用金属和合金2，医用高分子3，生物陶瓷4，生物衍生材料生物5，医用复合材料。生物医用材料除满足一定的理化性质外还必须满足生物学性能即生物相容性。 23、什么是生态环境材料？如何对其生命周期进行评价？答：生物环境材料应是同时具有满意的使用性能和优良的环境协调或者能够改善环境的材料。所谓环境协调性是指资源和能源消耗少，环境污染小和循环再利用率高。通过确定和量化与评估对象相关的能源消耗，物质消耗和废物排放，来评估一产品，过程和事件的环境载荷；定量评价由于这些能源物质消耗和废弃物排放所造成的环境影响；辨别和评价改善环境的机会。评估过程应包括该产品、过程和事件的寿命全过程，包括原材料的提取与加工、制造、运输和销售、使用、再使用、维持、循环回收，直到最终的废弃。LCA 应包括目的与范围的确定，清单分析，影响评估和生命周期解释。 第二章材料的液态成形技术 3、影响液态金属充型能力的因素有哪些？如何提高充型能力？ 影响因素：1）金属的流动性：金属的流动性越好，充填铸型的能力越强。2）铸型的性质 1 铸型的蓄热系数：铸型的导热系数、比热和密度越大，铸型的蓄热系数就越大，铸型的激冷能力就越强，金属液在其中保持液态的时间也就越短，使充型能力降低。相反，铸型的蓄热系数小，则容易被金属液充满。 2 铸型的温度：预热铸型可以减小液态金属与铸型温差，减慢合金散热，提高充型能力。 3 铸型的表面状态和铸型中的气体：光滑的铸型壁表面，或其涂有导热系数小的涂料均可提高充型能力。铸型具有一定发气能力，能在金属液与 铸型之间形成一层气膜，减小合金充型流动时的摩擦阻力，提高充型能力。3）浇注条件 1 浇注温度：浇注温 度对液态金属的充型能力有决定性的影响。在一定温度范围内，浇注温度越高，充型能力越好； 2 充型压头：液态金属在流动方向上所受压力越大，充型能力越好（压力在一定范围内）；4）铸件结构 1 铸件的折算厚度：如果铸件的体积相同，在相同的浇注条件下，折算厚度小的铸件，由于它与铸型的接触表面积相对较大，热量散失快，充型能力差。在铸件壁厚相同时，直壁比水平壁容易充满。 2 铸件的复杂程度：铸件结构越复杂，厚薄部分过渡面越多，将会增加型腔结构的复杂程度，从而增大流动阻力，故充型困难。 3 浇注系统的结构：浇注系统的结
《材料科学与工程基础》英文影印版习题及思考题及答案
《材料科学与工程基础》英文习题及思考题及答案 第二章习题和思考题 Questions and Problems 2.6 Allowed values for the quantum numbers ofelectrons are as follows: The relationships between n and the shell designationsare noted in Table 2.1. Relative tothe subshells, l ＝0 corresponds to an s subshell l ＝1 corresponds to a p subshell l ＝2 corresponds to a d subshell l ＝3 corresponds to an f subshell For the K shell, the four quantum numbersfor each of the two electrons in the 1s state, inthe order of nlmlms , are 100(1/2 ) and 100(-1/2 ).Write the four quantum numbers for allof the electrons inthe L and M shells, and notewhich correspond to the s, p, and d subshells. 2.7 Give the electron configurations for the followingions: Fe2+, Fe3+, Cu+, Ba2+, Br-, andS2-. 2.17 (a) Briefly cite the main differences betweenionic, covalent, and metallic bonding. (b) State the Pauli exclusion principle. 2.18 Offer an explanation as to why covalently bonded materials are generally less dense than ionically or metallically bonded ones. 2.19 Compute the percents ionic character of the interatomic bonds for the following compounds: TiO2 , ZnTe, CsCl, InSb, and MgCl2 . 2.21 Using Table 2.2, determine the number of covalent bonds that are possible for atoms of the following elements: germanium, phosphorus, selenium, and chlorine. 2.24 On the basis of the hydrogen bond, explain the anomalous behavior of water when it freezes. That is, why is there volume expansion upon solidification? 3.1 What is the difference between atomic structure and crystal structure? 3.2 What is the difference between a crystal structure and a crystal system? 3.4Show for the body-centered cubic crystal structure that the unit cell edge length a and the atomic radius R are related through a =4R/√3. 3.6 Show that the atomic packing factor for BCC is 0.68. . 3.27* Show that the minimum cation-to-anion radius ratio for a coordination number of 6 is 0.414. Hint: Use the NaCl crystal structure (Figure 3.5), and assume that anions and cations are just touching along cube edges and across face diagonals.
《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(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？
《工程材料基础》张文灼赵振学主编习题解答
高职高专机电类专业规划教材《工程材料基础》思考与练习参考答案 张文灼赵振学主编 ISBN：978-7-111-29512-9 机械工业出版社
第1章 1. 什么是弹性变形？什么又是塑性变形？ 答：随外力消除而消失的变形称为弹性变形。当外力去除时，不能恢复的变形称为塑性变形。 的含义是什么？为什么低碳钢不用此指标？ 2. σ 0.2 答：σ 为名义屈服强度，适用于没有明显屈服现象的金属材料。低碳钢有 0.2 明显的屈服现象，用σ 表示。 s 3. 什么是抗拉强度？ 答：金属材料的极限承载能力称为抗拉强度，用拉伸试样断裂前的最大载荷除以试样的原始截面积所得的应力值表示。 4. 什么是疲劳强度？ 答：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。 5. 布氏硬度测量法适用于测量什么类型的材料硬度？ 答：布氏硬度测量法适用于铸铁、非铁合金、各种退火及调质的钢材，不宜测定太硬、太小、太薄和表面不允许有较大压痕的试样或工件。 6. 下列硬度要求或写法是否正确？为什么？ （1）80～85HRC （2）HBW350～400 答：（1）不正确，硬度值不在HRC范围内。（2）不正确，数值应在HBW前。 7. 下列几种工件应该采用何种硬度试验法测定其硬度？ （1）锉刀（2）黄铜轴套（3）供应状态的各种碳钢钢材（4）硬质合金刀片
答：（1）洛氏或维氏硬度（2）布氏硬度（3）布氏硬度（4）洛氏或维氏硬度 第2章 1. 常见的金属晶体结构有哪几种? 答：室温下有85%~90%金属的晶体结构都属于比较简单三种类型：体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格。 2. 实际金属晶体中存在那些晶体缺陷，对性能有什么影响？ 答：实际金属晶体中存在点缺陷、线缺陷和面缺陷。三种晶体缺陷都会造成晶格畸变，使变形抗力增大，从而提高材料的强度、硬度。 3. 固溶体可分为几种类型?形成固溶对合金有何影响? 答：根据固溶体晶格中溶质原子在溶剂晶格中占据的位置不同，分为置换固溶体和间隙固溶体两种。无论是间隙固溶体还是置换固溶体，由于溶质原子的溶入，都使晶体的晶格发生畸变。晶格畸变使位错运动阻力增大，从而提高了合金的强度和硬度，而塑性下降。 4. 金属化合物有什么特点?它们在钢中起什么作用? 答：性能特点是熔点高、硬度高、脆性大。金属化合物能提高钢的强度、硬度和耐磨性，但会降低其塑性和韧性。 5. 金属的弹性变形与塑性变形有何区别？ 答：当外力消除后，发生弹性变形的金属能恢复到原来形状，组织和性能不发生变化。塑性变形后金属的组织和性能发生变化，不能完全恢复原状，较弹性变形复杂得多。 6. 什么是金属的加工硬化现象？
《材料科学基础》经典习题及答案
第七章回复再结晶，还有相图的内容。 第一章 1.作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][ ][]346,112,021晶向。 2.在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001等。 3.写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。 4.镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。试求镁单位晶胞的体积。已知Mg 的密度3 Mg/m 74.1=mg ρ，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm 。 5.当CN=6时+Na 离子半径为0.097nm ，试问： 1) 当CN=4时，其半径为多少？2) 当CN=8时，其半径为多少？ 6. 试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>方向,原子的线密度为多少？ 7.镍为面心立方结构，其原子半径为nm 1246.0=Ni r 。试确定在镍的 （100），（110）及（111）平面上12mm 中各有多少个原子。 8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。试问： 1) 13 m 中有多少个硅原子（与氧原子）？ 2) 当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的）？ 9.在800℃时1010个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移 动，而在900℃时910个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/ 原子）。 10.若将一块铁加热至850℃，然后快速冷却到20℃。试计算处理前后空位数应增加多少倍（设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J ）。 11.设图1-18所示的立方晶体的滑移面ABCD 平行于晶体的上、下底面。若该滑移面上有一正方形位错环，如果位错环的各段分别与滑移面各边平行，其柏氏矢量b ∥AB 。 1) 有人认为“此位错环运动移出晶体后，滑移面上产生的滑移台阶应为4个b ,试问这种看法是否正确？为什么？ 2)指出位错环上各段位错线的类型，并画出位错运动出晶体后，滑移方向及滑移量。
《工程材料》复习思考题参考答案
《工程材料》复习 第一章材料科学的基础知识 1．解释下列名词 点缺陷，线缺陷，面缺陷，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理。 点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。 线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。如位错。 面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。如晶界和亚晶界。 单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。 多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。 自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。 非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。 变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。 2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？ 常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格； α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格； γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格； Mg、Zn属于密排六方晶格； 3.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？ 如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。 4.为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？ 答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。 5.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？ ①冷却速度越大，则过冷度也越大。②随着冷却速度的增大，则晶体内形核率和长大速度都加快，加速结晶过程的进行，但当冷速达到一定值以后则结晶过程将减慢，因为这时原子的扩散能力减弱。③过冷度增大，ΔF大，结晶驱动力大，形核率和长大速度都大，且N的增加比G增加得快，提高了N与G的比值，晶粒变细，但过冷度过大，对晶粒细化不利，结晶发生困难。 6.金属结晶的基本过程是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？
《材料科学基础》课后习题及参考答案
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Al 2O 3 制造铁锤？ 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。 8、根据最密堆积原理，空间利用率越高，结构越稳定，金钢石结构的空间利用率很低(只有34.01％)，为什么它也很稳定? 9、证明等径圆球面心立方最密堆积的空隙率为25．9％； 10、金属镁原子作六方密堆积，测得它的密度为1.74克/厘米3，求它的晶胞体积。 11、根据半径比关系，说明下列离子与O2—配位时的配位数各是多? r o 2-=0.132nm r Si 4+=0.039nm r K +=0.133nm r Al 3+=0.057nm r Mg 2+=0.078nm 12、为什么石英不同系列变体之间的转化温度比同系列变体之间的转化温度高得多？ 13、有效离子半径可通过晶体结构测定算出。在下面NaCl型结构晶体中，测得MgS和MnS 的晶胞参数均为a=0.52nm(在这两种结构中，阴离子是相互接触的)。若CaS(a=0.567nm)、CaO(a=0.48nm)和MgO(a=0.42nm)为一般阳离子——阴离子接触，试求这些晶体中各离子的半径。 14、氟化锂(LiF)为NaCl型结构，测得其密度为2.6g／cm3，根据此数据汁算晶胞参数，并将此值与你从离子半径计算得到数值进行比较。 15、Li 2 O的结构是O2-作面心立方堆积，Li+占据所有四面体空隙位置。求： (1)计算四面体空隙所能容纳的最大阳离子半径，并与书末附表Li+半径比较，说明此时O2-能否互相接触。 (2)根据离子半径数据求晶胞参数。 (3)求Li 2 O的密度。 16、试解释对于AX型化合物来说，正负离子为一价时多形成离子化合物。二价时则形成的离子化合物减少(如ZnS为共价型化合物)，到了三价、四价(如AlN，SiC)则是形成共价化合物了。
《工程材料及成形工艺基础》复习思考题答案-第五章
第五章机械工程材料 复习思考题 1．钢中的残存元素有哪些？对钢的性能有哪些影响？ 答：钢中的残存元素主要有硅、锰、硫、磷、氢、氮、氧等元素。 锰能溶于铁素体，使铁素体强化，也能溶于渗碳体，提高其硬度。锰还能增加并细化珠光体，从而提高钢的强度和硬度。锰可与硫形成MnS，因MnS的熔点高，密度小而浮出金属液，从而消除硫的有害作用，因此锰在钢中是有益的元素。但锰在非合金钢中的含量在0.25%～0.8%范围内时，对钢的力学性能影响不大。 硅能溶于铁素体使之强化，从而使钢的强度、硬度、弹性都得到提高。因此硅在钢中也是有益的元素。硅在非合金钢中的含量一般不大于0.37%，对钢力学性能影响也不大。 硫在钢中会使钢产生“热脆”现象。这是因为Fe在液态时能溶解大量的S，但在固态是几乎不溶。因此，残S量较高的钢液在凝固时S几乎全部以FeS（熔点1 190℃）形式析出，同时，这些FeS又可与Fe形成低熔点的共晶体（FeS +Fe）（熔点985℃），分布于A晶界上。将这样的钢加热到1 000℃～1 200℃进行塑性成形加工时，会由于（FeS＋Fe）共晶体和FeS熔化导致钢沿晶界开裂，产生“热脆”。 磷在钢中会使钢产生“冷脆”现象。这是因为Fe在固态、液态时都能溶解P，固态时P全部溶入铁素体中，虽然可以提高钢的强度，但是，却使其塑性和韧性显著下降，在低温时表现尤为突出。这种在低温时由磷导致钢严重变脆的现象称为钢的“冷脆”。 氢在钢中会使钢产生“氢脆”现象。因为钢中来不及逸出的氢以分子状态存在于钢组织中，在局部可造成数千个大气压的巨大压力。当这个压力超过钢的极限时，就会使钢在该处产生发裂。发裂在钢的横断面表现为细长的发丝状裂纹，在钢的纵断面上呈圆形或椭圆形银白色斑点，故称为白点。白点会使钢变脆，产生“氢脆”。 氮在钢中会过饱和地溶解于钢中，放置一段较长的时间后，将以氮化物形式析出。它们将使钢变脆。 在钢中残留的氧是以MnO、SiO2、Al2O3等非金属夹杂物的形式存在，它们会使钢的塑性，冲击韧性和疲劳强度下降。 2．合金钢中经常加入的合金元素主要有哪些？对钢的性能有哪些影响？ 答：合金钢中经常加入的合金元素有：锰、硅、铬、镍、钼、钨、钛、硼、铝等。 合金元素的加入会对合金起到固溶强化，稳定组织、细化晶粒的作用，在一定程度上提高钢的强度和硬度，并且使钢保持较好的塑性和韧性。还可以提高钢的氧化性和耐腐蚀能力。另外除Co和大于2.5%的铝以外，合金元素的加入会提高钢的淬透性。 3．指出下列哪些元素是强碳化物形成元素，哪些是弱碳化物形成元素?哪些是非碳化物形成元素?它们对奥氏体的形成及晶粒长大起何作用？ （1）Ni；（2）Si；（3）Al；（4）Co；（5）Mn； （6）Cr；（7）Mo；（8）W；（9）V；（10）Ti 答：Ti，V，W，Mo，Cr，Mn为碳化物形成元素，它们与碳的亲合力依次由强渐弱。Si，Ni，Al，Co为非碳化物形成元素； 铬、钒、钛、钼、钨等碳化物形成元素，它们使钢的临界点升高，降低Fe和C的扩散
《工程材料及成形工艺基础》复习思考题答案-第七章
第七章锻压成形 复习思考题 1．什么是锻压成形？ 答：锻压成形是在外力作用下使金属坯料产生塑性变形，从而获得具有一定形状、尺寸和力学性能的毛坯或零件的加工方法。 2．加工硬化对工件性能及加工过程有什么影响？ 答：金属经过冷塑性变形其内部组织的晶格扭曲，晶粒破碎，使得进一步滑移困难，改变了其力学性能。随变形程度增大，金属的强度和硬度上升，而塑性和韧性下降，这种现象称为加工硬化。加工硬化现象在工业生产中具有重要的意义。生产上常用加工硬化来强化金属，提高金属的强度、硬度及耐磨性。尤其是纯金属、某些铜合金及镍铬不锈钢等难以用热处理强化的材料，加工硬化更是唯一有效的强化方法。 加工硬化也有其不利的一面。在冷轧薄钢板、冷拔细钢丝及深拉工件时，由于产生加工硬化，金属的塑性降低，进一步冷塑性变形困难，故必须采用中间热处理来消除加工硬化现象。 3．纤维组织对金属材料有什么影响？纤维组织的存在使金属的力学性削弱还是加强？举例说明生产中如何合理利用纤维组织？ 答：铸锭经塑性变形后，各晶粒沿变形方向伸长，当变形程度很大时，多晶体晶粒显著地沿同一方向拉长，这种被拉长的呈纤维状的晶粒组织，称为纤维组织。 由于纤维组织的形成，使得金属材料出现各向异性。在纵向（平行纤维方向）上塑性和韧性增加；横向（垂直纤维方向上）的数值则降低。纤维组织不能用热处理方法消除，只能用塑性成形工艺使其合理分布，使零件具有较好的力学性能。 其原则是：使零件工作时承受正应力的方向与纤维方向重合。切应力方向与纤维方向垂直。最好是纤维的分布与零件的外形轮廓相符合，而不被切断。 4．如图7-54所示的钢制挂钩，拟用铸造、锻造、板料切割这三种工艺制造。试问用哪种工艺制得的挂钩承载力最大？为什么？ 图7-54 钢制挂钩
工程材料与成形技术基础习题(含答案)
一、填空 1、屈服强度是表示金属材料抵抗微量塑性变形的能力。 3、α —Fe的晶格类型为体心立方晶格。 4、γ —Fe的晶格类型为面心立方晶格。 5、随着固溶体中溶质原子含量增加，固溶体的强度、硬度__升高__。 6、金属的结晶包括形核和长大两个基本过程。 7、金属的实际结晶温度___低于_其理论结晶温度，这种想象称为过冷。 8、理论结晶温度与实际结晶温度之差△T称为___过冷度___。 9、金属结晶时，冷却速度越快，则晶粒越__细小__。 10、铁素体的力学性能特点是塑性、韧性好。 11、渗碳体的力学性能特点是硬度高、脆性大。 12、碳溶解在_γ -Fe__中所形成的间隙固溶体称为奥氏体。 13、碳溶解在_α -Fe__中所形成的间隙固溶体称为铁素体。 14、珠光体的本质是铁素体和渗碳体的机械混合物。 15、共析钢的室温平衡组织为 P（或珠光体）。 共析钢的退火组织为 P（或珠光体）。 16、亚共析钢的含碳量越高，其室温平衡组织中的珠光体量越多。 17、在室温平衡状态下，碳钢随着其含碳量的增加，韧、塑性下降。 19、在铁碳合金的室温平衡组织中，渗碳体相的含量是随着含碳量增加而增加。 20、在退火态的20钢、45钢、T8钢、T13钢中，δ 和α K值最高的是 20 钢。 21、共析钢加热到奥氏体状态，冷却后获得的组织取决于钢的_冷却速度__。 22、共析钢过冷奥氏体在（A1～680）℃温度区间等温转变的产物是珠光体(或P) 。 23、共析钢过冷奥氏体在680～600℃温度区间等温转变的产物是索氏体（细珠光体）。 24、共析钢过冷奥氏体在（600～550）℃温度区间等温转变的产物是托氏体(或极细珠光 体)。 25、共析钢过冷奥氏体在550～350℃温度区间等温转变的产物是B 上（或上贝氏体）。 26、共析钢过冷奥氏体在（350～230）℃温度区间等温转变的产物是下贝氏体(或B 下)。 27、亚共析钢的正常淬火温度范围是 Ac3 + 30～50℃ 。
工程材料课后习题答案
参考答案 第1章机械工程对材料性能的要求 思考题与习题P20 1.3、机械零件在工作条件下可能承受哪些负荷这些负荷对零件产生什么作用 p4 工程构件与机械零件以下简称零件或构件在工作条件下可能受到力学负荷、热负荷或环境介质的作用..有时只受到一种负荷作用;更多的时候将受到两种或三种负荷的同时作用.. 在力学负荷作用条件下;零件将产生变形;甚至出现断裂； 在热负荷作用下;将产生尺寸和体积的改变;并产生热应力;同时随温度的升高;零件的承载能力下降； 环境介质的作用主要表现为环境对零件表面造成的化学腐蚀;电化学腐蚀及摩擦磨损等作用.. 1.4 整机性能、机械零件的性能和制造该零件所用材料的力学性能间是什么关系 p7 机器的整机性能除与机器构造、加工与制造等因素有关外;主要取决于零部件的结构与性能;尤其是关键件的性能..在合理而优质的设计与制造的基础上;机器的性能主要由其零部件的强度及其它相关性能来决定.. 机械零件的强度是由结构因素、加工工艺因素、材料因素和使用因素等确定的..在结构因素和加工工艺因素正确合理的条件下;大多数零件的体积、重量、性能和寿命主要由材料因素;即主要由材料的强度及其它力学性能所决定..
在设计机械产品时;主要是根据零件失效的方式正确选择的材料的强度等力学性能判据指标来进行定量计算;以确定产品的结构和零件的尺寸.. 1.5常用机械工程材料按化学组成分为几个大类各自的主要特征是什么p17 机械工程中使用的材料常按化学组成分为四大类：金属材料、高分子材料、陶瓷材料和复合材料..
提示：强度、塑性、化学稳定性、高温性能、电学、热学方面考虑回答.. 1.7、常用哪几种硬度试验如何选用P18 硬度试验的优点何在P11 硬度试验有以下优点： ●试验设备简单;操作迅速方便； ●试验时一般不破坏成品零件;因而无需加工专门的试样;试验对象可以
材料科学与工程基础期末试题
《材料科学基础》试卷Ⅴ 一、填空题(20分，每空格1分) 1. 相律是在完全平衡状态下，系统的相数、组元数和温度压力之间的关系，是系统的平衡条件的数学表达式：f=C-P+2 2.二元系相图是表示合金系中合金的相与温度、成分间关系的图解。 3.晶体的空间点阵分属于7 大晶系，其中正方晶系点阵常数的特点为a=b≠c,α=β=γ =90°，请列举除立方和正方晶系外其他任意三种晶系的名称三斜、单斜、六方、菱方、正交（任选三种）。 4.合金铸锭的宏观组织包括表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区三部分。 5．在常温和低温下，金属的塑性变形主要是通过滑移的方式进行的。此外还有孪生和扭折等方式。 6.成分过冷区从小到大，其固溶体的生长形态分别为平面状，胞状和树枝状。 1．原子扩散的驱动力是：组元的化学势梯度 2．凝固的热力学条件为：过冷度 3. 某金属凝固时的形核功为△G*，其临界晶核界面能为△G，则△G*和△G的关系为△G* =1/3 △G 5．金属液体在凝固时产生临界晶核半径的大小主要取决于过冷度。 6．菲克第一定律表述了稳态扩散的特征，即浓度不随变化。 7. 冷变形金属加热过程中发生回复的驱动力是：冷变形过程中的存储能 9.合金铸锭的缺陷可分为缩孔和偏析两种。 二、判断题（正确的打“√”错误的打“×”，每题1分，共12分） 1. 体心立方结构是原子的次密排结构，其致密度为0.74。（×） 2. 同一种空间点阵可以有无限种晶体结构，而不同的晶体结构可以归属于同一种空间点阵。（√） 3. 结晶时凡能提高形核率、降低生长率的因素，都能使晶粒细化。（√） 4. 合金液体在凝固形核时需要能量起伏、结构起伏和成分起伏。（√） 5. 小角度晶界的晶界能比大角度晶界的晶界能高。（×） 6. 非均匀形核时晶核与基底之间的接触角越大，其促进非均匀形核的作用越大。 （×） 7. 固溶体合金液体在完全混合条件下凝固后产生的宏观偏析较小。（×） 8. 冷形变金属在再结晶时可以亚晶合并、亚晶长大和原晶界弓出三种方式形核。 （√） 9. 动态再结晶是金属材料在较高温度进行形变加工同时发生的再结晶、其形变硬化与再结晶软化交替进行。（√） 10. 金属-非金属型共晶具有粗糙-光滑型界面，所以它们多为树枝状、针状或螺旋状形态。（√） 11. 孪生变形的速度很快是因为金属以孪生方式变形时需要的临界分切应力小。（×） 12. 相图的相区接触法则是相邻相区相数差1。（√） 三、简答题（28分） 1. 试述孪生和滑移的异同，比较它们在塑性过程中的作用。（10分） 答：相同点：
《材料科学基础》经典习题及答案
材料科学与基础习题集和答案 第七章回复再结晶，还有相图的内容。 第一章 1.作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][ ][]346,112,021晶向。 2.在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001等。 3.写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。 4.镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。试求镁单位晶胞的体积。已知Mg 的密度3 Mg/m 74.1=mg ρ，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm 。 5.当CN=6时+Na 离子半径为0.097nm ，试问： 1) 当CN=4时，其半径为多少？2) 当CN=8时，其半径为多少？ 6. 试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>方向,原子的线密度为多少？ 7.镍为面心立方结构，其原子半径为nm 1246.0=Ni r 。试确定在镍的 （100），（110）及（111）平面上12mm 中各有多少个原子。 8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。试问： 1) 13 m 中有多少个硅原子（与氧原子）？ 2) 当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的）？ 9.在800℃时1010个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动， 而在900℃时910个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原子）。 10.若将一块铁加热至850℃，然后快速冷却到20℃。试计算处理前后空位数应增加多少倍（设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J ）。
《材料科学与工程基础》-第二章-课后习题答案.pdf
材料科学与工程基础 - 第二章 - 课后习题答案2.1 选择题 1.D 2.B 3.C 4.A 5.D 2.2 填空题 1.结构、性质、性能、制备、应用 2.金属、陶瓷、聚合物 3.晶体 4.金属材料、陶瓷材料、聚合物材料、复合材料 5.原子、分子
2.3 简答题 1.材料科学与工程的基础概念和特点有： –材料科学：研究材料的结构、性质、制备和性 能等方面的科学。 –材料工程：研究通过控制材料的结构和制备方 法，得到具有特定性能和使用寿命的材料并应用于工 程中。 材料科学与工程的特点包括： –综合性：材料科学与工程是一门综合性的学科，涉及物理、化学、力学、热学等各个学科。 –实用性：材料科学与工程以实际应用为目的， 研究如何通过控制材料的结构和性能，满足工程和产 品的需求。 –发展性：随着科技的进步和社会的发展，材料 科学与工程也在不断发展，涌现出各种新材料和新技 术。 2.不同材料的结构特点及其对材料性能的影响
–金属材料：金属材料具有密排列的晶体结构，其晶粒间有较好的连续性，导致金属材料具有良好的导电性、导热性和机械性能。 –陶瓷材料：陶瓷材料以离子键或共价键为主要结合方式，具有非常硬、脆和耐高温的特点，但导电性差。 –聚合物材料：聚合物材料由长链状分子构成，具有良好的绝缘性、柔韧性和可塑性，但强度和硬度较低。 –复合材料：复合材料由不同的两种或更多种材料组成，通过它们的相互作用产生优异的整体性能。同时，复合材料的结构也决定其性能。 3.材料的制备方法包括： –金属材料的制备方法有铸造、锻造、挤压、焊接等。 –陶瓷材料的制备方法有干法制备和湿法制备等。 –聚合物材料的制备方法有合成聚合法、溶液聚合法、熔融聚合法等。
东北大学2021年9月《工程材料学基础》作业考核试题及答案参考1
东北大学2021年9月《工程材料学基础》作业考核试题及答案参考 1. 各种硬度值之间可以进行互换( )。 各种硬度值之间可以进行互换( )。 A、正确 B、错误 正确答案：B 2. 合金中凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的、物理化学性能均匀的组成部分叫相( )。 合金中凡成分相同、结构相同并与其它部分有界面分开的、物理化学性能均匀的组成部分叫相( )。 A、正确 B、错误 正确答案：A 3. 圆柱体铸钢件冷却后，其心部轴向受到的应力是( )。 A.压应力 B.拉应力 C.机械应力 D.无应力 参考答案：B 4. 淬火和中温回火相结合的热处理方法称为调质处理。( ) A.正确 B.错误 参考答案：B 5. 铝合金热处理也是基于铝具有同素异构转变( )。 铝合金热处理也是基于铝具有同素异构转变( )。 A、正确 B、错误 正确答案：B
6. 按使用原材料可将陶瓷材料分为特种陶瓷和精细陶瓷。( ) A.正确 B.错误 参考答案：B 7. Cu的晶体结构是面心立方结构。( ) A.错误 B.正确 参考答案：B 8. 陶瓷材料的化学键一般为离子键或共价键。( ) A.错误 B.正确 参考答案：B 9. 临界冷却速度是指得到全部马氏体(含少量残余奥氏体)的最大冷却速度。( ) A.错误 B.正确 参考答案：A 10. 下列钢中锻造性较好的是( )。 A.低碳钢 B.中碳钢 C.高碳钢 D.合金钢 参考答案：A 11. 不论含碳量高低，马氏体都硬而脆( )。 不论含碳量高低，马氏体都硬而脆( )。 A、正确
B、错误 正确答案：A 12. 金属多晶体是有许多结晶方向相同的多晶体组成的。( ) A.错误 B.正确 参考答案：A 13. 碳素工具钢的钢号用平均含碳量的千分数表示( )。 碳素工具钢的钢号用平均含碳量的千分数表示( )。 A、正确 B、错误 正确答案：A 14. 大量的实验结果都证明，在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多( )。 大量的实验结果都证明，在屈服强度相同的条件下，位错型马氏体具有较高的硬度且比孪晶马氏体的韧性差的多( )。 A、正确 B、错误 正确答案：B 15. 含碳量越高，越易形成板条马氏体( )。 含碳量越高，越易形成板条马氏体( )。 A、正确 B、错误 正确答案：B 16. 时效强化是指由于形成固溶体而使强度、硬度升高的现象。( ) A.正确 B.错误