武汉科技大学材料研究方法重点及答案
1.矿物的折射率受哪些因素的影响？
矿物的化学组成与晶体结构。
2.什么叫光率体及光率体的主切面？如果入射偏光的振动方向与一轴晶晶体的Z晶轴垂
直或斜交，光波进入晶体后的情况又将如何？什么是光轴？
光率体表示光波在晶体中传播时，折射率值随光波振动方向变化的一种立体几何图形或光性指示体。光率体的主切面指包含光率体两个主轴的切面，一轴晶的主切面为平行于光轴的椭圆切面，也是最大双折射率的切面；二轴晶矿物的主切面有Ng-Nm，Nm-Np，Ng-Np三个椭圆切面。若入身偏光的振动方向与一轴晶晶体的z晶轴垂直，即光波沿着光轴方向入射，则光波进入晶体后不发生双折射现象；当与Z晶轴斜交时，光波进入晶体后会发生双折射。光轴是与光性非均质体的光率体中与圆切面相垂直的轴。一轴晶矿物的光轴是其光率体的旋转轴，二轴晶矿物的光轴是与两个Nm-Nm圆切面相垂直的两根轴。
3.作出四方晶系矿物⊥Z晶轴和//Z晶轴切片上对应的光率体切面。
四方晶系矿物属中级晶族，即是一轴晶矿物，⊥Z晶轴切片上对应的光率体切面是一半径为No的圆切面；//Z晶轴切片上对应的光率体切面是半径分别为No和Ne的椭圆切面。
4.莫来石是斜方晶系矿物，测得其各晶轴对应的折射率分别为：Nx=1.642；Ny=1.644；
Nz=1.654，试做出莫来石的光率体，并求其光性正负。
斜方晶系矿物属低级晶族，故莫来石是二轴晶矿物，相应地，Ng=Nz=1.654；Nm=Ny=1.644；Np=Nx=1.642；莫来石的光率体为一以此三个折射率为半径的三轴不等的椭球体。因Ng- Nm=1.654-1.644=0.01>Nm- Np=1.644-1.642=0.002，故莫来石为二轴晶正光性矿物。
5.作出二轴晶光率体的主切面。
分别以Ng-Nm，Nm-Np，Ng-Np为半径的三个椭圆切面。
6.何为矿物的光性方位？
光性方位表示光率体主轴与晶体结晶轴之间存在着的某种一定的空间关系。
7.设普通角闪石Ng=1.701，Nm=1.691，Np=1.665，Nm=y，Ng∧Z=30°，β=106°。确
定普通角闪石的光性符号，做出各主轴面上的光性方位图。
8.矿物在单偏光镜下可以观察哪些光性？
形态、解理、颜色、多色性、吸收性、突起、闪突起、糙面、边缘、贝克线、色散线等。
9.矿物在单偏光镜下的颜色与那些因素有关？
一、与矿物自身的吸收性有关；二、与薄片的厚度有关。
10.什么是矿物切面的双折率？矿物在单偏光镜下的哪些光性受矿片双折率的影响？对于
这些光性的观察应当选择哪种切片方向的矿片？
非均质矿物的切面上有两个折射率，它们的差值即为该切面上的双折射率。在单偏光镜下，矿物的多色性、吸收性和闪突起受矿片双折射率影响。
11.什么是正交偏光镜间矿片的消光现象？不同的矿片在正交偏光镜下的消光现象有何不
同？说明石英砂岩矿片中其⊥OA和斜交OA晶粒切面在正交偏光镜下呈现的现象。
正交偏光镜间矿片的消光现象即指矿片在正交偏光镜下观察到视域全黑的现象。在正交偏光镜下，均质体和非均质体垂直光轴的矿片呈现全消光现象，即转动载物台360度，视域全黑；非均质体非垂直光轴的矿片呈现四明四暗消光，即转动载物台360度，干涉色发生四次明暗交替变化。在正交偏光镜下，石英砂矿片中其⊥OA晶粒切面呈现全消光现象，斜交OA晶粒切面呈现一级灰白干涉色，且载物台转动360度，干涉色呈现四次明暗交替变化。
12.矿片的干涉色与矿片的颜色有何差别？P68最后一段。
13.二轴晶矿物各主切面上的干涉色是否相同，为什么？其最高干涉色应出现在哪种切面
上？此切面上的干涉图形特点如何？
不相同，因为矿物的干涉色与两束偏光的光程差有关，而光程差R=d×△N，二轴晶矿物各主切面上的双折射率不同，故产生的干涉色也不相同。其最高干涉色应出现在双折射率（△N=Ng-Np）最大的切面上，即以Ng、Np为半径的椭圆切面。在此切面上的干涉图形称为瞬变干涉图，当Bxa和Bxo方向与目镜十字丝重合时，视域呈现一粗大的黑十字，几乎占满整个视域，且轮廓模糊不清，稍微转动载物台，黑十字立即分裂并退出视域。
14.当矿片对应的光程差分别为540nm和3000nm时，将呈现何种干涉色？
R=540nm时，呈现一级深红干涉色；R=3000nm时，呈现高级白干涉色。
15.什么是补色法则？
补色法则：同名半径平行，干涉色级序升高；异名半径平行，干涉色级序降低。
16.什么是矿片的消色现象？其与矿片的消光现象有何不同？
消色现象指两个矿片叠加在正交偏光镜下，当两个矿片的异名半径平行时，总的光程差R=R1-R2，R1= R2时，R=0，视域呈现黑暗的现象。而矿片的消光现象指在正交偏光镜下，单个的均质体矿片或非均质体垂直光轴的矿片产生的全消光现象（△N =0,R= d×△N=0）和非均质体非垂直光轴的矿片的四明四暗消光现象(矿片的长短轴分别平行于上、下偏光镜使光不能透过上偏光镜)。
17.已知橄榄石Ng=1.689，Nm=1.670，Np=1.654，求⊥Bxa、⊥Bxo以及//AP切面上的干涉
色。（标准薄片厚度为0.03mm）
因Ng-Nm=1.689-1.670=0.019>Nm-Np=1.670-1.654=0.016，故Bxa= Ng，Bxo=Np，而⊥Bxa 切面为Nm-Np面，R= d×（Nm－Np)= 0.03mm×0.016=480nm，故⊥Bxa切面上的干涉色为一级深红；⊥Bxo切面为Ng-Nm面，R= d×（Ng－Nm) = 0.03mm×0.019=570nm，故⊥Bxo 切面上的干涉色为二级深蓝；而//AP切面为Nm- Nm面，双折射率为0，故//AP切面上发生全消光现象，无干涉色。
18.查有关光性矿物学或矿物光性鉴定方面的书籍，列出6种常见的耐火矿物的最高干涉色。石英矿物的最高干涉色为一级黄白；橄榄石矿物最高干涉色为三级绿；绢云母的最高干涉色为Ⅱ级蓝；水镁石（氢氧化镁）最高干涉色为Ⅰ级紫红；金红石最高干涉色为高级白；石膏最高干涉色 I 级白-黄白；钠长石最高干涉色Ⅰ级灰白-Ⅰ级黄白；方解石高级白干涉色；白云石高级白干涉色。
19.如何区别均质体和非均质体⊥OA矿片？
在正交偏光下全消光的矿物在锥光系统下呈现干涉图的是非均质体⊥OA矿片；在正交偏光下全消光的矿物在锥光系统下仍全消光的是均质体矿片。
20.石英和方解石均为一轴晶矿物，它们的最大双折率分别为0.009和0.172，二者⊥OA切
面上干涉图形特征是否完全相同？
不完全相同，虽然在垂直于光轴的切面上均呈现黑十字与等色圈，且旋转载物台，均不发生变化，但双折射率越大，黑十字越细而等色圈越密。
21.说明进行透明矿物光性鉴定采用的试样形式和光路装置构造。
用于透明矿物光性鉴定的试样形式有：一轴晶垂直光轴的切片、一轴晶斜交光轴的切片；二轴垂直Bxa切片、二轴晶垂直光轴切片和斜交光轴的切片；鉴定透明矿物光性的光路是锥光系统，即在正交偏光系统的基础上，加上聚光镜，换上高倍物镜，推进勃氏镜。
22.简要说明下述问题的解决步骤（注意清晰和完整）：
·如何区分均质体和非均质体—在正交偏光系统和锥光系统下观察均是全消光现象的是均质体；在正交偏光系统下观察到全消光现象，而在锥光系统下观察到黑十字的是非均质体垂直光轴的切片；在正交偏光系统下观察到四明四暗消光现象，在锥光系统下观察到闪图的是非均质体平行光轴的切片；在正交偏光系统下观察到四明四暗消光现象，在锥光系统下
观察到部分黑十字或黑臂的是非均质体斜交光轴切片。
·如何确定矿物的轴性和光性----在锥光系统下观察，若观察到黑十字或黑臂和干涉色色圈，且转动载物台，黑十字不发生变化或黑臂上下左右平移的为一轴晶矿物…
23.简要说明对材料进行光学显微分析可以获得哪些信息。
形态、数量、尺寸及分布。
24.要求对锆莫来石原料的相组成及其分布进行分析，可以采用光学显微分析技术吗？如何
获得所要求的信息？
25.采用溶胶-凝胶法制备Al2O3纳米粉体时，需确定最终产品Al2O3是晶态还是非晶态；
以及Al2O3粉体的粒度分布。可以采用光学显微分析技术吗？为什么？
第二部分材料测试方法重点
P11 见课本. 公式的应用。质量吸收系数
P13. X射线滤波片的选取原则：Z靶﹤40时Z滤=Z靶--1，Z靶﹥40时Z滤=Z靶—2。Fe —Mn Co—Fe Ni—Co C u—Ni
P13 倒点阵（倒格子）是一种虚构的数学工具；
正交点阵：
P21 布拉格定律：推导见21—22页课本；产生衍射的条件—：2dsin Q=nλ，n称为衍射级数Q角称为布拉格角或半衍射角（通常将入射线和衍射线之间的交角2Q称为衍射角）。只有晶面间距大于λ/2的晶面才能产生衍射。
P25
衍射方法λQ实验条件
劳厄法变不变连续X射线照射固定单晶体
转动晶体法不变部分变化单色X射线照射转动单晶体
粉晶法不变变单色X射线照射粉晶或多晶试样
衍射仪法不变变单色X射线照射多晶体或转动的单晶体
P29 晶胞对X射线的散射结构因子F（hkl）表示沿着（hkl）晶面族的反射方向的散射能力。P32 系统消光现象图表见课本1-5
P47 粉末法制作试样的粉末或多晶体的晶粒都应当足够小，通常在10—40nm，
P57 衍射仪通常按以下方式工作:（1）连续扫描：（2）步进扫描（阶梯扫描），
P70—75 定量相分析
1、直接对比法：只适用于待测试样中各相的晶体结构为已知的情况；
2、外标法：是对比试样中待测的第j相的某条衍射线和纯j相（外标物质）的同一条衍
射线的强度来获得第j相含量的方法。原则上只能应用于两相系统。
3、内标法：以掺入试样内某已知物相的衍射线为标准。当试样中所含物相数n﹥2时，
而且各相的质量吸收系数又不相同时，常需往试样中加入某种标准物质（称之为内标物质）来帮助分析，这种方法统称为内标法。
4、K值法：内标法的改进，与传统的内标法相比，不用绘制定标曲线，因而免去了许多
繁复的实验，使分析手续大为简化。缺点是常数C与标准物质的掺入量W有关。
P 105像差：实际的电磁透镜并不能完全满足上述条件，因此从物面上一点散射出的电子束，不一定全部会聚在一点，或者物面上的各点并不按比例成像于同一平面内，结果图像模糊不清，或者与原物的几何形状不完全相似，这种现象称为像差。像差分为几何像差和色差两种：几何像差—由于透镜磁场几何形状上的缺陷而造成的像差；色差—由于电子波的波长或能量发生一定幅度的改变而造成的像差。
球差：是由于电磁透镜磁场的近轴区和远轴区对电子束的会聚能力不同而造成的。球差是限制电子透镜分辨本领最主要的因素。
P 107 电磁透镜场深（景深）大、焦深长的特点。
场深：指在不影响透镜成像分辨率的前提下，物平面可沿透镜轴移动的距离，场深反映了试样可在物平面上、下沿镜轴移动的距离或试样超过物平面所允许的厚度。
焦深：在不影响透镜成像分辨率的前提下，像平面可沿透镜轴移动的距离，焦深反映了观察屏或照相底板可在像平面上、下沿镜轴移动的距离。
电子与物质的相互作用：一束细聚焦的电子束轰击试样表面时，入射电子与试样的原子核和核外电子将产生弹性或非弹性散射作用，并激发出反映试样形貌、结构和组成的各种信息，有：二次电子、背散射电子、阴极荧光、特征X射线、入射电子束、俄歇过程和俄歇电子、吸收电子、透射电子等。P114
1、背散射电子：入射电子在样品中经散射后再从上表面射出来的电子。反映样品表面不同取向、不同平均原子量的区域差别。
2、二次电子：由样品中原子外壳层释放出来，在扫描电子显微术中反映样品上表面的形貌特征。
3 X射线：入射电子在样品原子激发内层电子后外层电子跃迁至内层时发出的光子。
4、俄歇电子：入射电子在样品原子激发内层电子后外层电子跃迁至内层时，多余能量转移给外层电子，使外层电子挣脱原子核的束缚，成为俄歇电子。
5、透射电子:电子穿透样品的部分。这些电子携带着被样品吸收、衍射的信息，用于透射电镜的明场像和透射扫描电镜的扫描图像, 以揭示样品内部微观结构的形貌特征。
P 114-117 背散射电子和二次电子
二次电子：入射电子与样品相互作用后，使样品原子较外层电子（价带或导带电子）电离产生的电子，称二次电子。二次电子能量比较低，习惯上把能量小于50 eV电子统称为二次电子，仅在样品表面5 nm－10 nm的深度内才能逸出表面，这是二次电子分辨率高的重要原因之一。二次电子象是表面形貌衬度，它是利用对样品表面形貌变化敏感的物理信号作为调
节信号得到的一种象衬度。微区表面相对于入射电子束的方向却十分敏感，二次电子像分辨率比较高，所以适用于显示形貌衬度。
背散射电子（由样品反射出来的初次电子）特点：1、电子能量很高，其中相当部分接近入射电子能量E0，在试样中产生的范围大，想的分辨率低；2、背散射电子发射系数η=I b/Io （Io为入射电子强度）随原子序数增加而增大；3、虽作用体积随入射束能量增加而增大，但背散射电子发射系数受入射束能量影响不大；4、当试样表面倾角增加时，作用体积改变，将明显增加背散射电子发射系数；5、背散射电子在试样上方有一定的角分布。
二次电子像：二次电子是单电子激发过程被入射电子轰出的试样原子核外电子，其主要特点：1、能量小于50eV，主要反映试样表面10nm层内的状态，成像分辨率高；2、其发射系数与入射束能量有关。二次电子成像时要选择适当的电压；3、发射系数与试样表面倾角Q有关；4、在试样上的角分布服从余弦分布。
二次电子像主要反映试样表面的形貌特征。背散射电子既可以用来显示形貌衬度，也可以用来显示成分衬度。
P 120 分辨率：主要性能指标，表征电镜显示亚显微组织、结构细节的能力。其分为两种指标：点分辨率（所能分辨的两点间的最小距离）和线分辨率（所能分辨的两线间最小距离）。
放大倍数：指电子图像对于所观察试样区的线性放大率。人眼能分辨的最小细节为0.2nm。
P 130 电子衍射几何学与X射线衍射完全一样，都遵守劳厄方程或布拉格方程所规定的衍射条件和几何关系。之间的主要区别在于电子波的波长短，受物质的散射强（原子对电子的散射能力比X射线高一万倍）。电子波长短，决定了电子衍射的几何特点。它使单晶的电子衍射谱和晶体倒易点阵的二维截面完全相似，从而使晶体几何关系复杂；散射强决定电子衍射的光学特点：衍射束强度有时几乎与透射束相当；又由于散射强度高，导致电子穿透能力有限，因而比较适用研究微晶、表面和薄膜晶体。
P 132 单晶试样的电子衍射花样的几何图形及对应的可能的所属晶型：正六边形—六方、三角、立方；多晶试样的电子衍射谱是一系列不同半径的同心圆环。
P137质厚衬度（散射衬度）：由于非晶试样中各部分厚度和密度差别导致对入射电子的散射程度不同而形成的衬度。
衍射衬度：基于晶体薄膜内各部分满足衍射条件的程度不同而形成衬度。
衍射衬度与衍衬像：明场像和暗场像明场像（BF）：用透射束形成的电子图像最清晰明锐，称为明场像；用衍射束形成的电子图像称为暗场像。P138 选择衍射成像的光路原则图2—53。
衍射衬度：研究其内部缺陷及界面，晶体的衍射强度却因其内部缺陷、界面而不同，故可根据衍射衬度成像理论来研究晶体。
相位衬度:观察1nm以下的细节，所用的薄晶体试样厚度小于10nm。如果能设法引入附加的相位差，使散射波改变Л/2位相，那么透射波与合成波的振幅就有较大的差别，从而产生衬度，这种衬度称为相位衬度。（引入附加位相差得常用方法是利用物镜的球差和散焦。P161 能谱仪与波谱仪比较：1、分析元素范围：波谱仪为Be—U,能谱仪为Na—U；2、分辨率：谱仪的分辨率是指分开或者识别相邻两个谱峰的能力，能谱仪分辨率在145—
155eV,波谱仪在常用的X射线波长范围要比能谱仪搞一个数量级以上，在5eV左右；3、探测极限：波谱仪为0.01—0.1%，能谱仪为0.1—0.5%；4、X光子几何收集效率（指接收X 光子数与源出射的的X光子数的百分比）波谱仪很低，小于0.2%，能谱仪较高，约小于2%；
5、量子效率：波谱仪通常小于30%，能谱仪接近100%；
6、分析速度：能谱仪高于波谱仪。详细见图2—8.
波谱仪分析元素范围广、探测极限小、分辨率高，适用于精确地定量分析；缺点是试样表面
平整光滑，分析速度较慢，需要较大的束流而易引起污染。
能谱仪在分析元素范围、探测极限、分辨率方面不如波谱仪，但其分辨速度快，可用较小的束流和微细的电子束，对试样要求不如波谱仪严格，故适宜与扫描电镜配合使用。
P 166 电子探针X射线分析方法（三种）：1、定点分析方法，对试样某一选定点进行定性分析，以确定该区域内元素；2、线扫描分析：使聚焦电子束在试样观察区内沿选定直线（穿透粒子或界面）进行慢扫描。3、面扫描分析：聚焦电子束在试样上作二维光栅扫描；P 186 热分析三种方法：差热分析（把试样和参比物，热中性体置于相等的温度条件下，测定两者的温度差对温度和时间作图的方法）、示差扫描量热法（试样与参比物置于相等的温度条件，在程序控温下，测定试样与参比物的温度差保持为0时，所需的能量对温度和时间作图的方法）。热重法
P 190 参比物应符合的要求：1、整个测温范围内无热反应；2、比热和导热性能与试样相近；
3、粒度与试样相近（通过100—300目筛的粉末）。
P 196 差热曲线的影响因素之外因影响：1、加热速度2、试样的形状、称量和装填3、压力和气氛影响；4、试样粒度影响；正常差热分析试样粒度以10—50nm为宜。
P229 振动光谱基本类型：1、伸缩振动2、弯曲振动
P230 振动吸收的条件：对红外光谱来说，要产生振动吸收需满足两个条件，即1、振动频率与红外光光谱段的某频率相等（必要条件）；2、偶极矩的变化，进而产生稳定的交变电场，他的频率等于振动频率，这个电场将和运动的具有相同频率的电磁辐射电场相互作用，从而吸收辐射能量，产生红外光谱的吸收；
P231 近红外区域（波长）：0.77—3.0μm 中红外区域：3.0—30μm 远红外区域：30—1000μm P232 红外光谱图的特征：1、谱带数目；2、吸收带的位置：OH-基吸收波数在3650-3700cm-1;H2O分子的吸收波数为3450 cm-1；3、谱带形状；4、谱带强度
P233影响谱带位置的因素：1、诱导效应（静电诱导作用）；2、键应力影响；3、氢键；4、物质状态影响。
C—H对称伸缩振动频率在2800—3000 cmˉ1。如果C—H一端连着另一个C原子，而且分别是单键双键和叁键，则C—H的伸缩振动频率分别为2850—3000cmˉ1、3000—3100 cmˉ1和3300 cmˉ1。SiO44ˉ为孤立结构时的伸缩振动频率小于1000 cmˉ1，当两个硅氧四面体结合，形成Si—O—Si键，其伸缩振动频率增大至1080 cmˉ1左右。
P235 红外光谱带的划分：1、特征谱带区（也称官能团区，指红外光谱中振动频率在4000—1333 cmˉ1（2.5—7.5μm）之间的吸收谱带；2、指纹谱带区（发生在1333—667 cmˉ1（7.5—15μm间）的振动吸收。不对称振动频率：3756 cmˉ1，对称振动频率：3657 cmˉ1。
P249 拉曼光谱拉曼效应：光子与样品中分子的非弹性碰撞，也就是光子与分子相互作用中有能量的交换，产生了频率的变化。
P276 表面分析仪：1、紫外光电子能谱UPS：激发元素的价电子，作元素成分分析。2、俄歇电子能谱AES：电子能量一般为50—2000eV，故逸出深度很小，仅0.4—2nm 。3、光电子能谱或X光电子能谱（XPS）又称电子能谱化学分析（ESCA）:用X射线激发元素的内层电子，并直接测量二次电子的能量，此能量表现为元素内层电子的结合能Eb。Eb有较高的分辨率，有助于了解离子的几何构型和轨道成键特性。
扫描电镜的工作原理
◆透镜将电子束聚焦成非常细的电子束，照射在试样表面上，激发出各种物理信号，由探测器接收，输送到阴极射线管成像。
P290-293光电子能谱的应用—见大标题
P294，俄歇电子的发射机理：当原子内壳层…..
AES主要功能：见PPT—chapter7第21面
《土木工程材料》 一：名词解释（每小题3分，共15分） 1、亲水材料 2、混凝土拌合物的和易性 3、混凝土拌合物的流动性 4．合理砂率 二、填空题（每空1.5分，共25分） 1、水泥的水化反应和凝结硬化必须在（）的条件下进行。 2、新拌砂浆的和易性包括（）和（）两方面。 3、Q235-A.Z牌号的钢中，符号Q表示（）。 4、合理砂率实际上保持混凝土拌合物具有良好（）和（）的最小砂率。 5、钢材的热处理方法有（）、（）、（）、（）。 6、材料的耐水性用（）来表示。 7、硅酸盐水泥适用于（）的混凝土工程。 8、配制混凝土时，若水灰比（）过大，则（）。 9、砂浆的保水性用（）表示。 10、普通碳素钢按屈服点、质量等级及脱氧方法分为若干牌号，随牌号提高，钢材 （）。 11、（）含量过高使钢材产生热脆性。 12、材料的体积吸水率（）与质量吸水率（）存在如下关系：（） 13、在100g含水率为3的湿砂中，水的质量为（）。 14、普通混凝土破坏一般是（）先破坏。 15、砂浆的强度主要取决于（）。 16、有抗冻要求的混凝土工程，宜选用（）水泥。 17、矿渣硅酸盐水泥与火山灰质硅酸盐水泥比较，二者（）不同。 三，判断题（每小题1分，共15分） 1..常用的炼钢方法有转炉炼钢法，平炉炼钢法，电炉炼钢法三种。（） 2.抗压性能是建筑钢材的重要性能。（） 3.洛氏硬度一般用于较软材料。（） 4、道路水泥、砌筑水泥、耐酸水泥、耐碱水泥都属于专用水泥。（） 5、混凝土抗压强度试件以边长150㎜的正立方体为标准试件，其集料最大粒径为40㎜。（） 6、混凝土外加剂是在砼拌制过程中掺入用以改善砼性质的物质，除特殊情况外，掺量 不大于水泥质量的5%（） 7、在硅酸盐水泥熟料中含有少量游离氧化镁，它水化速度慢并产生体积膨胀，是引起 水泥安定性不良的重要原因（） 8、凡细度、终凝时间、不溶物和烧失量中任一项不符合标准规定时，称为废品水泥（） 9、砼配合比设计的三参数是指:水灰比,砂率,水泥用量。（） 10、按现行标准，硅酸盐水泥的初凝时间不得超过45 min。（） 四、问答题（每小题5分，共20分） 1、提高混凝土耐久性的主要措施有哪些？ 2.在土木工程中普通混凝土有哪些主要优点？
道路工程材料知识点考点 绪论 ● 道路工程材料是道路工程建设与养护的物质基础，其性能直接决定了道路工程质量和服务寿命和结 构形式。 ● 路面结构由下而上有：垫层，基层，面层。 ● 面层结构材料应有足够的强度、稳定性、耐久性和良好的表面特性。 第一章 ● 砂石材料是石料和集料的统称 ● 岩石物理常数为密度和孔隙率 ● 真实密度：指规定条件下，烘干岩石矿质实体单位真实体积的质量。 ● 毛体积密度：指在规定条件下，烘干岩石矿质实体包括空隙（闭口、开口空隙）体积在内的单位毛 体积的质量。 ● 孔隙率：是指岩石孔隙体积占岩石总体积（开口空隙和闭口空隙）的百分率。 ● 吸水性：岩石吸入水分的能力称为吸水性。 ● 吸水性的大小用吸水率与饱和吸水率来表征。 ● 吸水率：是岩石试样在常温、常压条件下最大的吸水质量占干燥试样质量的百分率。 ● 饱和吸水率：是岩石在常温及真空抽气条件下，最大吸水质量占干燥试样质量的百分率。 ● 岩石的抗冻性：是指在岩石能够经受反复冻结和融化而不破坏，并不严重降低岩石强度的能力。 ● 集料：是由不同粒径矿质颗粒组成的混合料，在沥青混合料或水泥混凝土中起骨架和填充作用。 ● 表观密度：是指在规定条件下，烘干集料矿质实体包括闭口空隙在内的表观单位体积的质量。 ● 级配：是指集料中各种粒径颗粒的搭配比例或分布情况。 ● 压碎值：用于衡量石料在逐渐增加的荷载下抵抗压碎的能力，也是石料强度的相对指标。压碎值是对石料的标准试样在标准条件下进行加荷，测试石料被压碎后，标准筛上筛余质量的百分率。1000 1?='m m Q a （1m ：试验后通过2.36mm 筛孔的细集料质量） ● 磨光值：是反映石料抵抗轮胎磨光作用能力的指标，是决定某种集料能否用于沥青路面抗滑磨耗层 的关键指标。 ● 冲击值：反映粗集料抵抗冲击荷载的能力。由于路表集料直接承受车轮荷载的冲击作用，这一指标 对道路表层用料非常重要。 ● 磨耗值：用于评定道路路面表层所用粗集料抵抗车轮磨耗作用的能力。 ● 级配参数： ?? ???分率。质量占试样总质量的百是指通过某号筛的式样通过百分率和。筛分级筛余百分率之总分率和大于该号筛的各是指某号筛上的筛余百累计筛余百分率率。量占试样总质量的百分是指某号筛上的筛余质分级筛余百分率i i i A a ρ 沥青混合料 水泥混合料 粗集料 ＞2.36mm ＞4.75mm 细集料 ＜2.36mm ＜4.75mm
土木工程材料试题附答案 1. 对于开口微孔材料, 当其孔隙率增大时，材料的密度不变，吸水性增强, 抗冻性降低, 导热性降低, 强度降低。 2. 与硅酸盐水泥相比, 火山灰水泥的水化热低, 耐软水能力好, 干缩大.3．保温隔热材料应选择导热系数小, 比热容和热容大的 材料. 4.硅酸盐水泥的水化产物中胶体水化硅酸钙和水化铁酸钙. 水化 铝酸钙，水化硫铝酸钙晶体 5.普通混凝土用砂含泥量增大时, 混凝土的干缩增大, 抗冻性降 低 . 6．普通混凝土配合比设计中要确定的三个参数为水灰比、砂率 和单位用水量. 7．钢材中元素S 主要会使钢的热脆性增大，元素P主要会使钢的冷脆性· 8．含水率为1%的湿砂202 克，其中含水为 2 克, 干砂200 克. 9. 与建筑石灰相比，建筑石膏凝结硬化速度快，硬化后体积膨 胀. 膨胀率为1% 10. 石油沥青中油分的含量越大，则沥青的温度感应性越大，大气稳定性越好. 11. 普通混凝土强度的大小主要决定于水泥强度和水灰比. 13. 按国家标准的规定，硅酸盐水泥的初凝时间应满足不早于
45min 。终凝不晚于（390min） 14. 相同条件下，碎石混凝土的和易性比卵石混凝土的和易性差。 15. 普通混凝土用石子的强度可用压碎指标或岩石立方体强度 表示。 16. 常温下，低碳钢中的晶体组织为铁素体和珠光体。 17. 据受热时特点不同，塑料可分成热塑性塑料和热固性塑料。 19. 与石油沥青相比，煤沥青的温度感应性更大，与矿质材料的 粘结性更好。 20. 石灰的陈伏处理主要是为了消除过火石灰的危害。储灰坑陈伏 2 个星期以上，表面有一层水分，隔绝空气，以免碳化22．材料确定后, 决定普通混凝土流动性的最重要因素是单位用 水量。 23. 普通混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值。 24. 钢的牌号Q235-AF中A 表示质量等级为 A 级。Q235 是结构钢中常用的牌号 25. 结构设计时，硬钢的强度按条件屈服点取值。 26. 硅酸盐水泥强度等级确定时标准试件的尺寸为40mm×40mm × 160mm. . 27. 钢筋进行冷加工时效处理后屈强比提高。强屈比愈大，可靠性愈大，结构的安全性愈高。一般强屈比大于 28．石油沥青的牌号越大，则沥青的大气稳定性越好。
中国石油大学（北京）远程教育学院 《土木工程材料》期末复习题 一、单项选择题 1. 增大材料的孔隙率，则其抗冻性能将( )。 A. 不变 B. 提高 C. 降低 D. 不一定 2. 孔隙率增大，材料的( )降低。 A. 密度 B. 表观密度 C. 憎水性 D. 抗冻性 3. 下列四种材料中属于憎水材料的是( )。 A. 花岗岩 B. 钢材 C. 石油沥青 D. 混凝土 4. 建筑结构中，主要起吸声作用且吸声系数不小于( )的材料称为吸声材料。 A. 0.1 B. 0.2 C. 0.3 D. 0.4 5. 钢材抵抗冲击荷载的能力称为( )。 A. 塑性 B. 弹性 C. 冲击韧性 D. 硬度 6. 选择承受动荷载作用的结构材料时，要选择下列( )。 A. 具有良好塑性的材料 B. 具有良好韧性的材料 C. 具有良好弹性的材料 D. 具有良好硬度的材料 7. 两只钢种，若甲钢5δ＝乙钢10δ，则甲钢的塑性( )乙钢的塑性。 A ．小于 B ．大于 C ．等于 D ．不确定 8．下面四种岩石中，耐火性最差的是( )。 A. 花岗岩 B. 大理岩 C. 玄武岩 D. 石灰岩
9．以下水泥熟料矿物中早期强度及后期强度都比较高的是( )。 A. S C 2 B. S C 3 C. A C 3 D. AF C 4 10. 水泥安定性是指( )。 A ．温度变化时，胀缩能力的大小 B ．冰冻时，抗冻能力的大小 C ．硬化过程中，体积变化是否均匀 D ．拌和物中保水能力的大小 11．水泥熟料中水化速度最快，28d 水化热最大的是( )。 A. S C 2 B. S C 3 C. A C 3 D. AF C 4 12. 坍落度所表示的混凝土的性质为( )。 A ．强度 B ．粘聚性 C ．保水性 D ．流动性 13. 为配制高强混凝土，加入下列( )外加剂为宜。 A ．早强剂 B ．减水剂 C ．缓凝剂 D ．速凝剂 14. 理论上，木材强度最高的是( )。 A ．顺纹抗拉强度 B ．顺纹抗压强度 C ．横纹抗压强度 D ．横纹抗拉强度 15. 按热性能分，以下( )属于热塑性树脂。 A ．聚氯乙烯 B ．聚丙稀 C ．聚酯 D ．聚氯乙烯＋聚丙稀 二、多项选择题 1. 下列性质中属于基本物理性质的有( )。 A ．硬度 B ．耐蚀性 C ．密度 D ．耐水性 2. 材料在吸水后，将使材料的( )性能增强。 A ．耐久性 B ．密度
第一章金属材料的力学性能 1. 常用的力学性能有哪些？ 2. 金属材料室温拉伸性能试验可以测定金属的哪些性能（四个）？ 3.低碳钢的试样在拉伸过程中，可分为哪三个阶段？三个阶段各有什么特点？ 4.拉伸曲线和应力-应变曲线的区别是什么？为什么要采用应力-应变曲线？ 5. 如何从拉伸应力-应变曲线中获得弹性模量？什么是刚度？弹性模量对组织是否敏感？弹性模量与什么有关？什么是弹性极限？符号是什么？ 6. 什么是屈服强度？符号是什么？什么是条件屈服强度？符号是什么？什么是抗拉强度？符号是什么？什么是塑性？表示材料塑性好坏的指标有哪两个？计算公式是什么？ 7.生产中，应用较多的硬度测试方法有哪三种？三种硬度测试方法的原理和方法？表示符号？ 8.什么是冲击韧性？冲击试验的应用？什么是冷脆现象？ 9.什么是低应力脆断？是由什么引起的？ 10. 疲劳断裂也属于低应力脆断，是什么原因引起的？什么是疲劳极限？ 第二章金属与合金的晶体结构 1. 什么是晶体和非晶体？晶体与非晶体在性能上的别？晶体与非晶体是否可以转化？ 2. 什么是晶格、晶胞和晶格常数？ 3. 什么是金属键？由于金属键的结合，金属具有哪些金属特性？为什么？ 4. 纯金属中常见的三种晶格类型是什么？体心立方和面心立方晶格的晶胞原子数、原子半径和致密度是多少？能够画出各自的晶胞示意图（图2-6（a）、2-7（a））。α-Fe和γ-Fe分别是什么晶体结构？ 5. 合金的定义？组元的定义？相的定义？固态合金中的相有哪两大类？什么是固溶体？固溶体按溶解度分为哪两类？按溶质原子在晶格中的分布情况分为哪两类？什么是固溶强化？固溶强化原理是什么？什么是弥散强化？ 6. 实际金属的晶体缺陷有那三类？点缺陷包括哪几种？点缺陷对金属力学性能（强度、硬度、塑性和韧性）有什么影响？位错对金属的性能有什么样的影响？面缺陷有哪两种？对金属的性能有什么样的影响？ 第三章金属与合金的结晶 1. 结晶的定义？ 2. 什么是过冷度？金属结晶的必要条件是什么？过冷度与冷却速度的关系？ 3. 纯金属的结晶过程（或结晶规律）包括哪两个过程？两者是同时进行的吗？ 4. 金属的强度、硬度、塑性和韧性随着晶粒的细化而（提高还是降低）？工业生产中，为改善其性能，通常采用哪些方法来细化铸件的晶粒？ 5. 纯金属和合金的结晶过程有什么不同？冷却曲线和相图的横坐标和纵坐标分别表示什么？ 6. 什么是二元匀晶相图？什么是二元共晶相图？二元共晶反应和二元匀晶反应有何不同？认识图3-16中的点、线和相区。会分析图3-16中四种典型合金的结晶过程，为学习铁碳合金相图做准备。 7. 什么是枝晶偏析？为什么会产生枝晶偏析？用什么方式消除枝晶偏析？ 第四章铁碳合金相图 1. 铁碳合金的基本相有哪些？其中哪些是固溶体？哪些是金属间化合物？ 2. 能够自己换出图4-5简化后的铁-渗碳体相图（包括点、线、温度、成分、相区）。能够写出共晶反应和共析反应（包括反应相、生成相、相的成分、反应温度、生成的组织组成物的名称和相貌）。相图中点和线的含义。 3.铁碳合金可以分为哪三类？其成分分别是什么？ 4. 能够分析钢的3种典型铁碳合金（共析钢、亚共析钢、过共析钢）的结晶规程（包括绘制冷却曲线、每一转变过程在的显微组织，并用文字解释结晶过程）。能够画出典型合金室温下的平衡组织。 5. 含碳量对钢的力学性能影响（强度、硬度、塑性、韧性），图4-17。 第五章钢的热处理
土木工程材料考点整理 材料基本性质 材料按化学成分分为：无机材料、有机材料和复合材料； 土木工程材料的发展趋势：（1）轻质高强（2）高耐久性 ( 3 ) 构件及制品尺寸大型化、构件化、预制化和单元化（4）复合化（5）环保型材料（6 )智能材料 我国常用的标准可分为：国家标准（GB）、行业标准(JC)、地方标准(DB)和企业标准(QB)； 密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量，以 表示； 表观密度：材料单位表观体积（实体及闭口体积）的质量； 体积密度：材料在自然状态下单位体积（实体，开口及闭口体积）的质量； 堆积密度：散粒材料在自然堆积状态下单位体积的质量； 密实度：指材料的体积被固体物质所充实的程度； 孔隙率：指材料部孔隙的体积占材料自然状态下总体积的百分率； 填充率：指散粒材料在堆积状态下，其颗粒的填充程度称为填充率。空隙率：指散粒材料在堆积状态下，颗粒之间的空隙体积所占的比例。亲水性：材料在空气中与水接触时能被水润湿的性质； 憎水性：材料在空气中与水接触时不能被水润湿的性质； （夹角小于等于90度，为亲水性材料；夹角大于90度，为憎水性材料；） 吸湿性：材料在空气中吸收水蒸气的能力；
吸水性：材料在浸水状态下吸入水分的能力； 耐水性：材料长期在饱水作用下保持其原有性质的能力，其强度也不显著降低的性质称为耐水性； g b f f R K （工程中将R K >0.80的材料，称为耐水性材料） 抗渗性：材料在压力水作用下，抵抗渗透的性质； 系数反映了材料抵抗压力水渗透的性质； 渗透系数越大，材料的抗渗性越差；抗渗等级越高，抗渗性越好； 抗冻性：材料在饱水状态下经受多次冻融循环作用而不破坏，同时强度也不严重降低的性质； 冻融循环：通常采用-15℃的温度冻结后，再在20℃的水中融化，这样的过程为一次冻融循环； 冻融破坏：材料吸水后，在负温度下，水在毛细管结冰，体积膨胀约9％，冰的动脉压力造成材料的应力，使材料遭到局部破坏，随着冰冻融化的循环作用，对材料的破坏加剧，这种破坏即为冻融破坏； 导热性：热量在材料中传导的性质； (材料的导热系数越小，表示其绝热性能越好；材料的孔隙率大其导热系数小，隔热绝热性好) 热容量：指材料在加热时吸收热量、冷却时放出热量的性质； 比热容：反映材料的吸热或放热能力的物理量； (进行建筑设计时应选用导热系数小而热容量较大的材料(良好的绝热材料），以使建筑保持室温度稳定性) 耐燃性：材料在高温与火的作用下不破坏，强度也不严重下降的性能；
工程材料期末复习考试题 一、填空题（每空1分，共20分） 1.机械设计时常用抗拉强度和屈服强度两种强度指标。 2.若退火亚共析钢试样中先共析铁素体占41.6％，珠光体58.4％，则此钢的含碳量为约0.46％。 3.屈强比是屈服强度与，抗拉强度之比。 4.一般工程结构用金属是多晶体，在各个方向上的性能相同，这就是实际金属的各向同性现象。 5.实际金属存在点缺陷、线缺陷和面缺陷三种缺陷。实际晶体的强度比理想晶体的强度低（高，低）得多。 6.根据组成合金的各组元之间的相互作用不同，合金的结构可分为两大类： 固溶体和金属化合物。固溶体的晶格结构同溶剂，其强度硬度比纯金属的高。 7.共析钢加热至Ac1时将发生珠光体向奥氏体的转变，其形成过程包括四个阶段。 8.把两个45钢的退火态小试样分别加热到Ac1～Ac3之间和Ac3以上温度水冷淬火，所得到的组织前者为马氏体+铁素体+残余奥氏体，后者为马氏体＋残余奥氏体。 二、判断改错题（对打√，错打“×”并改错，每小题1分，共10分）（）1.随奥氏体中碳含量的增高，马氏体转变后，其中片状马氏体减少，板条状马氏体增多。(×，片状马氏体增多，板条马氏体减少) （）2.回火屈氏体、回火索氏体和过冷奥氏体分解时形成的屈氏体、索氏体，只是形成过程不同，但组织形态和性能则是相同的。(×，组织形态和性能也不同)（）3.退火工件常用HRC标出其硬度，淬火工件常用HBS标出其硬度。(×，退火工件硬度用HBS标出，淬火工件硬度用HRC标出；)
（）4.马氏体是碳在α－Fe中所形成的过饱和固溶体；当发生奥氏体向马氏体的转变时，体积发生膨胀。√； （）5.表面淬火既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。 (5.×，表面淬火只能改变工件表面的组织与性能。) （√；）6.化学热处理既能改变工件表面的化学成分，也能改善其心部组织与性能。 （√）7.高碳钢淬火时，将获得高硬度的马氏体，但由于奥氏体向马氏体转变的终止温度在0℃以下，故钢淬火后的组织中保留有少量的残余奥氏体。 （）8.为了消除加工硬化便于进一步加工，常对冷加工后的金属进行完全退火。 ×，进行再结晶退火； （）9.片状珠光体的机械性能主要决定于珠光体的含碳量。×，取决于珠光体的片间距； （）10.由于钢回火的加热温度在A1以下，所以淬火钢在回火时没有组织变化。×，尽管钢回火的加热温度在A1以下，但是淬火钢在回火时仍有组织变化。 三、选择题（每小题1分，共10分） 1.钢在淬火后所得的组织是（A ） A.淬火马氏体 B.回火索氏体 C.回火屈氏体 D.索氏体 2.在淬火钢中，当含碳量增加到0.6％以后，随含碳量的增加，硬度增加缓慢， 这是因为（ A ） A. 随含碳量的增加，残余奥氏体的量增多 B. 随含碳量的增加，片状马氏体的量增多 C. 随含碳量的增加，淬火内应力增大 D. 随含碳量的增加，非马氏体的量减少 3.若钢中加入的合金元素能使C曲线左移，则将使钢的淬透性（B ）
《土木工程材料》期末复习资料以及相关习题（东南大学） 第1章土木工程材料的基本性 （1）当某一建筑材料的孔隙率增大时，材料的密度、表观密度、强度、吸水率、抗冻性及导热性下降、上升还是不变？ 材料的孔隙率和空隙率的含义如何？如何测定？了解它们有何意义？ 答：孔隙率指材料体积内，孔隙体积所占的百分比； 孔隙率指材料在散粒堆积体积中，颗粒之间的空隙体积所占的百分比； 了解它们的意义为：在土木工程设计、施工中，正确地使用材料，掌握工程质量。 （2）亲水性材料与憎水性材料是怎样区分的？举例说明怎样改变材料的变水性与憎水性？ 答：材料与水接触时能被水润湿的性质称为亲水性材料； 材料与水接触时不能被水润湿的性质称为憎水性材料。 例如：塑料可制成有许多小而连通的孔隙，使其具有亲水性。 钢筋混凝土屋面可涂抹、覆盖、粘贴憎水性材料，使其具有憎水性。 （3）塑性材料和塑性材料在外力作用下，其形变有何改变？ 答：塑性材料在外力作用下，能产生变形，并保持变形后的尺寸且不产生裂缝；脆性材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，突然破坏，无明显的塑性变形。 （4）材料的耐久性应包括哪些内容？ 答：材料在满足力学性能的基础上，还包括具有抵抗物理、化学、生物和老化的作用，以保证建筑物经久耐用和减少维修费用。 （5）建筑物的屋面、外墙、甚而所使用的材料各应具备哪些性质？ 答：建筑物的屋面材料应具有良好的防水性及隔热性能；外墙材料应具有良好的耐外性、抗风化性及一定的装饰性；而基础所用材料应具有足够的强度及良好的耐水性。 第2章天然石材 （1）岩石按成因可分为哪几类？举例说明。 答：可分为三大类： 1)岩浆岩，也称火成岩，是由地壳内的岩浆冷凝而成，具有结晶构造而没有层理。例如花岗岩、 辉绿岩、火山首凝灰岩等。 2)沉积岩，又称为水成岩，是由地表的各类岩石经自然界的风化作用后破坏后补水流、冰川或风 力搬运至不同地主，再经逐层沉积并在覆盖层的压力作用或天然矿物胶结剂的胶结作用下，重
第二章晶体结构与结晶 简答题 1、常见的金属晶格类型有哪几种？它们的晶格常数和原子排列有什么特点？ 2．为什么单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示各向异性？ 3．在实际金属中存在哪几种晶体缺陷？它们对金属的力学性能有何影响？ 4．金属结晶的基本规律是什么？工业生产中采用哪些措施细化晶粒?举例说明。 第三章金属的塑性变形 简答题 7、多晶体的塑性变形与单晶体的塑性变形有何异同？ 答：相同——塑性变形方式都以滑移或孪晶进行；都是在切应力作用下产生塑性变形的。 不同点——在外力作用下，各晶粒因位向不同，受到的外力不一致，分切应力相差大，各晶粒不能同时开始变形，接近45℃软位向先滑移，且变形要受到周围临近晶粒制约相互要协调；晶粒之间的晶界也影响晶粒的塑性变形。多晶体的塑性变形逐次逐批发生，由少数开始，最后到全部，从不均匀到均匀。 8．已知金属Pb、Fe、Cu的熔点分别为327℃、1534℃，1083℃、，试估算这些金属的再结晶温度范围?在室温下的变形属于冷加工还是热加工？ 9．说明产生下列现象的原因： （1）滑移面和滑移方向是原子排列密度最大的晶面和晶向； （2）晶界处滑移阻力最大； （3）实际测得的晶体滑移所需的临界切应力比理论计算的数值小的多； （4）Zn、α-Fe和Cu的塑性不同。 作业： 1．解释下列名词：滑移、加工硬化 2．塑性变形的实质是什么？它对金属的组织与性能有何影响？ 3．何为塑性变形？塑性变形的基本方式有那些？ 4．为什么常温下晶粒越细小，不仅强度、硬度越高，而且塑性、韧性也越好？ 第四章二元合金 1．解释下列名词：合金、组元、相、相图、组织、固溶体、金属间化合物、晶内偏析。2．指出下列名词的主要区别： （1）置换固溶体与间隙固溶体 （2）间隙相与间隙固溶体 （3）相组成物与组织组成物 答：相组成物：指构成显微组织的基本相，它有确定的成分与结构，但没有形态的概念。例：α和β 组织组成物：指在结晶过程中形成的，有清晰轮廓，在显微镜下能清楚区别开的组成部分。例：α、β、αⅡ、βⅡ、α+β。 （4）共晶反应与共析反应 3．为什么铸造合金常选用有共晶成分或接近共晶成分的合金？用于压力加工的合金选用何种成分的合金为好？ 答：铸造性能：取决于结晶的成分间隔与温度间隔，间隔越大，铸造性能越差。 压力加工性能好的合金通常是固溶体，应强度较低，塑性好，变形均匀不易开裂。
一、名词解释 1 、表观密度：材料在自然状态下单位体积的质量。 2、堆积密度：散粒材料在堆积状态下单位体积的重量。既包含了颗粒自然状 态下的体积既又包含了颗粒之间的空隙体积。 3、密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量。 4、抗渗性：材料抵抗压力水渗透的性质称为抗渗透性，用渗透系数或抗渗等级表示。 5、抗冻性：材料在水饱和状态下，经过多次冻融循环作用，能保持强度和外观 完整性的能力。用抗冻等级表示。 3、孔隙率：指材料内部孔隙体积（Vp）占材料总体积（V o）的百分率 4、空隙率：散粒材料颗粒间的空隙体积（Vs）占堆积体积的百分比。 6、吸水性：材料在水中能吸收水分的性质。 7、吸湿性：亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 8、耐水性：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也无明显下降的性质。材料的耐水性用软化系数表示。 10、软化系数：指材料在吸水饱和状态下的抗压强度和干燥状态下的抗压强度的 比值。 11、弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后恢复到原始形状的性质。 弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的一个指标。 12、塑性：材料在外力作用下产生变形，当取消外力后，有一部分变形不能恢复 的性质。 13、脆性：材料在外力作用下，当外力达到一定限度后，材料突然破坏，而破坏 时无明显的塑性变形的性质。脆性材料的抗压强度远大于其抗拉强度。14、韧性：材料在冲击、振动荷载作用下，能过吸收较大的能量，同时也能产生 一定的变形而不被破坏的性质。 15、硬度：材料表面抵抗硬物压入或刻画的能力。测定硬度通常采用：刻划法、 压入法、回弹法。 16、耐磨性：材料表面抵抗磨损的能力。 17、伸长率：指钢材拉伸试验中，钢材试样的伸长量占原标距的百分率。是衡量钢材塑性的重要技术指标，伸长率越大，塑性越好。 18、冲击韧性：钢材抵抗冲击荷载的能力。 19、钢材的时效：随着时间的延长，强度明显提高而塑性、韧性有所降低的现象。 20、时效敏感性：指因时效而导致钢材性能改变的程度的大小。 21、钢材的硬度：表示钢材表面局部抵抗硬物压入产生局部变形的能力。 22、屈服强度：钢材开始丧失对变形的抵抗能力，并开始产生大量塑性变形时所 对应的应力. 23、冷弯性能：钢材在常温条件下承受弯曲变形的能力，并且是显示钢材缺陷的 一种工艺性能. 24、疲劳性：在交变荷载的反复作用下，钢材往往在应力远小于抗拉强度时断裂 的现象。 25、含泥量：集料中粒径小于0.075mm的颗粒含量。 26、泥块含量：粗集料中原始尺寸大于4.75mm，但经水浸、手捏后小于2.36mm 的颗粒含量。 27、压碎值：反映集料在连续增加的荷载作用下抵抗压碎的能力。
机械工程材料期末考试 一．填空题（共30分，每空1分） 1．液态金属结晶的基本过程是形核与晶核长大。 2．铁素体（F）是碳溶于α-Fe 所形成的间隙固溶体，其晶格类型是：体心立方。 3. 检测淬火钢件的硬度一般用洛氏（HRC）硬度；而检测退火和正火钢件的硬度常用布氏（HRB）硬度。4．GCr15钢是滚动轴承钢，其Cr的质量分数是1.5% 。5．16Mn钢是合金结构钢，其碳的质量分数是0.16% 。6．QT600-03中的“03”的含义是：最低伸长率为3% 。7. 钢与铸铁含碳量的分界点是：2.11% 。 8．贝氏体的显微组织形态主要有B上和B下两种，其中B下的综合性能好。9．钢的淬火加热温度越高，淬火后马氏体中含碳量越高，马氏体晶粒越粗大，残余奥氏体的量越越多。 10．钢加热时A的形成是由A晶核的形成、A晶核向F和Fe3C 两侧长大、残余Fe3C的溶解、A的均匀化等四个基本过程所组成的。11．一般表面淬火应选中碳成分钢，调质件应选用中碳成分钢。13．碳钢常用的淬火介质是水，而合金钢是油。 14．T10钢（Ac1≈727℃，Accm≈800℃）退火试样经700 ℃、780 ℃、860 ℃加热保温，并在水中冷却得到的组织分别是：P+Fe3C ，Fe3C+M+Ar ，M+Ar 。 15．渗碳钢在渗碳后缓慢冷却，由表面向心部的组织分布依次为：P+Fe3CⅡ （网状），P ，P+F 。得分 二．判断题（共10分，每小题1分）（正确√ 错误×，答案填入表格）1．在其他条件相同时，砂型铸造比金属型铸造的铸件晶粒更细。× 2．固溶强化是指因形成固溶体而引起的合金强度、硬度升高的现象。√ 3．珠光体、索氏体、屈氏体都是铁素体和渗碳体组成的机械混合物。√ 4．碳的质量分数对碳钢力学性能的影响
第一章 1.三种典型晶胞结构： 体心立方： Mo 、Cr 、W 、V 和 α-Fe 面心立方： Al 、Cu 、Ni 、Pb 和 β-Fe 密排六方： Zn 、Mg 、Be 体心立方 面心立方 密排六方 实际原子数 2 4 6 原子半径 a r 4 3= a r 4 2= a r 21= 配位数 8 12 12 致密数 68% 74% 74% 2.晶向、晶面与各向异性 晶向：通过原子中心的直线为原子列，它所代表的方向称为晶向，用晶向指数表示。 晶面：通过晶格中原子中心的平面称为晶面，用晶面指数表示。 （晶向指数、晶面指数的确定见书P7。） 各向异性：晶体在不同方向上性能不相同的现象称为各向异性。 3.金属的晶体缺陷：点缺陷、线缺陷、面缺陷 4.晶体缺陷与强化：室温下金属的强度随晶体缺陷的增多而迅速下降，当缺陷增多到一定数量后，金属强度又随晶体缺陷的增加而增大。因此，可以通过减少或者增加晶体缺陷这两个方面来提高金属强度。 5..过冷：实际结晶温度Tn 低于理论结晶温度To 的现象称为过冷。 过冷度 n T T T -=?0 过冷度与冷却速度有关，冷却速度越大，过冷度也越大。 6.结晶过程：金属结晶就是晶核不断形成和不断长大的过程。 7.滑移变形：单晶体金属在拉伸塑性变形时，晶体内部沿着原子排列最密的晶面和晶向发生了相对滑移，滑移面两侧晶体结构没有改变，晶格位向也基本一致，因此称为滑移变形。 晶体的滑移系越多，金属的塑性变形能力就越大。 8.加工硬化：随塑性变形增加，金属晶格的位错密度不断增加，位错间的相互作用增强，提高了金属的塑性变形抗力，使金属的强度和硬度显著提高，塑性和韧性显著降低，这称为加工硬化。 9.再结晶：金属从一种固体晶态过渡到另一种固体晶态的过程称为再结晶。 作用：消除加工硬化，把金属的力学和物化性能基本恢复到变形前的水平。 10.合金：两种或两种以上金属元素或金属与非金属元素组成的具有金属特性的物质。 11.相：合金中具有相同化学成分、相同晶体结构并有界面与其他部分隔开的均匀组成部分称为“相”。 分类：固溶体和金属间化合物 第二章 1.铁碳合金相图（20分） P22
一、名词解释 1 、表观密度材料在自然状态下单位体积的质量。包括材料实体积和内部孔 隙的外观几何形状的体积。 2、堆积密度散粒材料在自然状态下单位体积的重量。既包含了颗粒自然状 态下的体积既又包含了颗粒之间的空隙体积 3、孔隙率：是指材料内部孔隙体积（Vp）占材料总体积（V o）的百分率 4、空隙率：散粒材料颗粒间的空隙体积（Vs）占堆积体积的百分率 5、比强度：是指单位体积质量的材料强度，它等于材料的强度与其表观密度之 比 6、润湿边角：水滴表面切线与材料和水接触面的夹角。 7、吸湿性：亲水材料在潮湿空气中吸收水分的性质。 8、耐水性：材料长期在饱和水作用下不被破坏，强度也无明显下降的性质 9、胶凝材料：指能将散粒材料、块状材料或纤维材料粘结成为整体，并经物理、 化学作用后可由塑性浆体逐渐硬化而成为人造石材的材料。 10、过火石灰：若煅烧温度过高或高温持续时间过长，则会因高温烧结收缩而使 石灰内部孔隙率减少，体积收缩，晶粒变得粗大，这种石灰称为过火石灰； 其结构较致密，与水反应时速度很慢，往往需要很长时间才能产生明显的水化效果。 11、废品：国家标准规定，凡氧化镁，三氧化硫，安定性、初凝时间中任一不符 合标准规定时，均为废品。 12、不合格品：其他要求任一项不符合合格标准规定时为不合格品 13、陈伏：指石灰乳（或石灰膏）在储灰坑中放置14d以上的过程。 14、碱—骨料反应：当水泥或混凝土中含有较多的强碱（Na2O，K2O）物质时， 在潮湿环境下可能与含有活性二氧化硅的集料反应，在集料表面生成一种复杂的碱-硅酸凝胶体。 15、徐变：混凝土承受持续载荷时，随时间的延长而增加变形。 16、水泥活性混合材料:指磨成细粉后，与石灰或与石灰和石膏拌和在一起，并 加水后，在常温下，能生成具有胶凝性水化产物，既能在水中，又能在空气中硬化的混和材料。 17、砂浆的流动性:指砂浆在自重或外力的作用下产生流动的性质。 18、水泥的体积安定性：指水泥在凝结硬化过程中体积变化的均匀性。 19、钢的冷弯性能：冷弯性能是钢材在常温条件下承受的弯曲变形的能力。 20、石油沥青的针入度:指在规定温度25 ℃条件下，以规定重量100g 的标准 针，经历规定时间5s 贯入试样中的深度。 21、弹性模量：钢材受力初期，应力与应变正比例地增长，应力与应变之比为常 数，称为弹性模量，即E=?ε 22、硬度：表示钢材表面局部体积内抵抗变形的能力。 二、论述题 1、论述沥青主要技术性质 （1）粘滞性 石油沥青的粘滞性是反映沥青材料内部阻碍其相对流动的一种特性。工程上，液体石油沥青的粘滞性用粘度指标表示，它表示了液体沥青在流动时的内部阻力；对固体和半固体石油沥青用针入度表示，它反映了石油沥青剪切变形的能力。一般地，沥青质含量高，有适量的树脂和较少的油份时，石油沥青粘滞性越大，
第一章金属的结构与结晶 一、纯金属的三种晶体结构 1.体心立方晶格(胞) (B.C.C.晶格)钼(Mo)、钨(W)、钒(V)、α-铁(α-Fe, <912℃)等。 2.面心立方晶格(胞) (F.C.C.晶格)铝(Al)、铜(Cu)、镍(Ni)、金(Au)、银(Ag)、γ- 铁( γ-Fe, 912℃～1394℃)等。 3.密排六方晶格(胞) (H.C.P.晶格)镁(Mg)、镉(Cd)、锌(Zn)、铍(Be)等。 二、金属的实际结构与晶体缺陷 多晶体结构 实际使用的工业金属材料，即使体积很小，其内部的晶格位向也不是完全一致的，而是包含着许许多多彼此间位向不同的、称之为晶粒的颗粒状小晶体。而晶粒之间的界面称为晶界。这种实际上由许多晶粒组成的晶体结构称为多晶体结构。 晶格缺陷 实际晶体还因种种原因存在着偏离理想完整点阵的部位或结构，称为晶体缺陷 1．点缺陷——空位和间隙原子实际晶体未被原子占有的晶格结点称为空位；而不占有正常晶格位置而处于晶格空隙之间的原子则称为间隙原子。在空位或间隙原子的附近，由于原子间作用力的平衡被破坏，使其周围的原子离开了原来的平衡位置，即产生所谓的晶格畸变。空位和间隙原子都处于不断的运动和变化之中，这对于热处理和化学处理过程都是极为重要的。 2．线缺陷——位错晶体中某处有一列或若干列原子发生有规律的错排现象称为位错。实际金属的晶体结构有刃型和螺型两种位错。3．面缺陷——晶界和亚晶界晶界实际上是不同位向晶粒之间原子排列无规则的过渡层。晶界处晶格处于畸变状态，导致其能量高于晶粒内部能量，常温下显示较高的强度和硬度，容易被腐蚀，熔点较低，原子扩散较快。亚晶界则是由一系列刃型位错所形成的小角度晶界。亚晶界处晶格畸变对金属性能的影响与晶界相似。在晶粒大小一定时，亚结构越细，金属的屈服强度就越高。 三、金属的结晶与铸锭 过冷是金属结晶的必要条件。一般地，金属液体的冷速愈大，则ΔT愈大，ΔF也愈大，结晶驱动力愈大，结晶倾向也愈大。 金属结晶的基本规律： 金属结晶的基本规律是形核和核长大。受到过冷度的影响，随着过冷度的增大，晶核的形成率和成长率都增大，但形成率的增长比成长率的增长快；同时外来难熔杂质以及振动和搅拌的方法也会增大形核率。 液态金属结晶时获得细晶粒的方法： 1.外加形核物质，变质剂，中间合金等（如陶瓷颗粒，稀土元素） 2.外加场作用（如，电磁搅拌，超声波处理） 3.固态成型工艺（如等径角道挤压(ECAE)和大比率挤压等） 4.快速冷却技术 第三章合金的结构与相图 一、固态合金的相结构 ◇组成合金的基本的相结构按其晶体结构分为两类：固溶体、金属间化合物。 ◇固溶体的分类：置换固溶体、间隙固溶体 ◇影响固溶体溶解度的主要因素: 尺寸因素：对于置换固溶体，溶质，溶剂原子间尺寸相差越小，溶解度越大。对于间隙固溶体，溶质原子越小，溶解度越大。 电负性因素：电负性相差越大，越容易形成化合物，越不利于形成固溶体。 晶体结构因素：晶格类型相同的置换固溶体，才有可能形成无限固溶体。 （间隙固溶体都是有限固溶体，无限固溶体都是置换固溶体。） ◇固溶强化的概念及原因 融入固溶体中的溶质原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使滑移难以进行，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。这种通过融入某种溶质元素来形成固溶体而使金属强化的现象称为固溶强化。在溶质原子浓度适当时，可提高材料的强度和硬度，而其韧性和塑性却有所下降。 二、二元合金相图 二元相图小结 ◇相图中的每一点，称为合金的表象点。 ◇单相区中合金由单相构成；相的成分＝合金的成分。 ◇两个单相区之间一定有一个两相区；两相区中合金处于两相平衡状态。 两平衡相成分由合金表象点水平线与两相区边界线交点决定； 两平衡相相对重量用杠杆定律计算。
土木工程材料试题 1．对于开口微孔材料,当其孔隙率增大时，材料的密度不变，吸水性增强,抗冻性降低,导热性降低,强度降低。 2．与硅酸盐水泥相比,火山灰水泥的水化热低,耐软水能力好,干缩大. 3．保温隔热材料应选择导热系数小,比热容和热容大的材料. 4．硅酸盐水泥的水化产物中胶体水化硅酸钙和水化铁酸钙.水化铝酸钙，水化硫铝酸钙晶体 5. 普通混凝土用砂含泥量增大时,混凝土的干缩增大,抗冻性降低. 6．普通混凝土配合比设计中要确定的三个参数为水灰比、砂率和单位用水量. 7．钢材中元素S主要会使钢的热脆性增大，元素P主要会使钢的冷脆性增大. 8．含水率为1%的湿砂202克，其中含水为 2 克,干砂200 克. 9．与建筑石灰相比，建筑石膏凝结硬化速度快，硬化后体积膨胀 .膨胀率为1% 10．石油沥青中油分的含量越大，则沥青的温度感应性越大，大气稳定性越好. 11．普通混凝土强度的大小主要决定于水泥强度和水灰比. 12.木材的强度中,在理论上最大的是顺纹抗拉强度强度. 13．按国家标准的规定，硅酸盐水泥的初凝时间应满足不早于45min 。终凝不晚于（390min）14．相同条件下，碎石混凝土的和易性比卵石混凝土的和易性差。 15．普通混凝土用石子的强度可用压碎指标或岩石立方体强度表示。 16．常温下，低碳钢中的晶体组织为铁素体和珠光体。 17．据受热时特点不同，塑料可分成热塑性塑料和热固性塑料。 18．有无导管及髓线是否发达是区分阔叶树和针叶树的重要特征。 19．与石油沥青相比，煤沥青的温度感应性更大，与矿质材料的粘结性更好。 20．石灰的陈伏处理主要是为了消除过火石灰的危害。储灰坑陈伏2个星期以上，表面有一层水分，隔绝空气，以免碳化 21．木材防腐处理的措施一般有氢氧化钙和水化铝酸三钙。 22．材料确定后,决定普通混凝土流动性的最重要因素是单位用水量。 23．普通混凝土的强度等级是根据立方体抗压强度标准值。 24．钢的牌号Q235-AF中A表示质量等级为A级。Q235是结构钢中常用的牌号 25．结构设计时，硬钢的强度按条件屈服点取值。 26．硅酸盐水泥强度等级确定时标准试件的尺寸为40mm×40mm×160mm. . 27．钢筋进行冷加工时效处理后屈强比提高。强屈比愈大，可靠性愈大，结构的安全性愈高。一般强屈比大于 28．石油沥青的牌号越大，则沥青的大气稳定性越好。 29．在沥青中掺入填料的主要目的是提高沥青的黏结性、耐热性和大气稳定性。 30．用于沥青改性的材料主要有矿质材料、树脂和橡胶。 二.判断 1.塑料的刚度小,因此不宜作结构材料使用。………………………………………( √) 2.随含碳量提高，碳素结构钢的强度、塑性均提高。………………………………( ×) 3.设计强度等于配制强度时,混凝土的强度保证率为95%.………………………( ×) 4.我国北方有低浓度硫酸盐侵蚀的混凝土工程宜优先选用矿渣水泥。…………( ×) 5.体积安定性检验不合格的水泥可以降级使用或作混凝土掺合料。…………( ×) 6.强度检验不合格的水泥可以降级使用或作混凝土掺合料。……………………( √)
第一章 一、填空题 1．工程材料按成分特点可分为金属材料、非金属材料、复合材料；金属材料又可分为有色金属和黑色金属两类；非金属材料主要有无机非金属、有机非金属；复合材料是指。 2．金属材料的力学性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性等；强度的主要判据有屈服点和抗拉强度，强度和塑性可以用拉伸试验来测定；洛氏硬度测量方法简便、不破坏试样，并且能综合反映其它性能，在生产中最常用。 3．理解静拉伸试验过程和应力-应变曲线图。 二、判断题材料所受的应力小于屈服点σs时，是不可能发生断裂的。（×） 第二章 1 名词解释 晶体：指其原子（原子团或离子）按一定的几何形状作有规律的重复排列的物体 过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度 变质处理：有意地向液态金属中加入某些变质剂以细化晶粒和改善组织达到提高材料性能的目的。 各向异性：在晶体中，由于各晶面和各晶向上的原子排列密度不同，因而导致在同一晶体的不同晶面和晶向上的各种性能的不同形核率：在单位时间内，单位体积中所产生的晶核 2 填空 三种常见的金属晶格体心立方，面心立方，密排六方。 晶体缺陷的形式包括点缺陷，线缺陷，面缺陷。 3 问答 1 简述形过冷度和难熔杂质对晶体的影响。 答：过冷度影响：金属结晶石，形核率和长大速度决定于过冷度。在一般的液态金属的过冷范围内，过冷度愈大，形核率愈高，则长大速度相对较小，金属凝固后得到的晶粒就愈细；当缓慢冷却时，过冷度小，晶粒就粗大。 难熔杂质的影响：金属结晶过程中非自发形核的作用王伟是主要的。所以某些高熔点的杂质，特别是当杂质的晶体结构与经书的晶体结构有某些相似时将强烈的促使非自发形核，大大提高形核率。 2 简述铸锭的组织结构特点。 答：铸锭是由柱状晶粒和等轴晶粒组成的，组织部均匀，不同形状的晶粒对性能由不同的影响。 3．凝固过程中晶粒度大小的控制。 答：主要有两种方法：1增大过冷度，2变质处理 第三章 1.金属塑性变形是在什么应力作用下产生的？金属的塑性变形有哪几种基本方式？它们之间有何区别 金属的塑性形变是在切应力的作用下产生的。金属的塑性形变有滑移和孪生两种形式。它们之间的区别是：1滑移是金属键一个个断裂，而孪生是孪生面上的键同时发生断裂；2孪生之后，虽然晶体结构为改变，但孪生的晶体的晶格位向已经发生改变。 2.塑性变形对金属的组织、结构和性能有哪些影响？ 组织结构影响：当工件的外形被拉长或者压扁时其内部的晶粒的形状也被拉长或压扁。 性能影响：强硬度提高，塑韧性降低，电阻增加，耐腐蚀性降低 3.什么叫再结晶？再结晶前、后组织和性能有何变化？ 当变形金属加热至较高温度，原子具有较大扩散能力时，会在变形最激烈的区域自发的形成新的细小等轴晶粒称为再结晶。再结晶前后组织上的变化是，在形变激烈能量高的地方形核。性能上的变
****大学2009—— 2010学年第一学期 《土木工程材料》（A ）期末考试试卷参考答案及评分标准 （课程代码：060213001） 试卷审核人： __________ 考试时间：2012年12月24日 注意事项： 1 .本试卷适用于2009级土木工程专业（建筑工程方向）本科 学生使用。 2 .本试卷共8页，满分100分。答题时间120分钟。 班级： _____________ 姓名： ________________ 学号： _______________ 一、单项选择题（本大题共15道小题，每小题1 分， 共 15分） 1. 材料的耐水性的指标是 （D ） A. 吸水性 B. 含水率 C. 抗渗系数 D. 软 化系数 2. 水泥体积安定性不良的主要原因之一是掺入过多的 （C ） A. Ca （OH* B. 3CaO ? AI 2Q ? 6HO C. CaSO ? 2HO D. Mg （OH 2 2. 试拌调整混 凝土时，发现混凝土拌合物保水性较差，应 （A ） A.增加砂率 B. 减少砂率 C.增加水泥 D. 增加用水量 4. 砂浆的保水性的指标是 （B ）
A.坍落度 B. 分层度 C. 沉入度 D. 工作度 5. 普通碳素钢随牌号提高，钢材
A. 强度提高，伸长率提高 B. 强度降低，伸长率降低 6. 引起钢材产生热脆性的元素是 7. 在碳素钢中掺入少量合金元素的主要目的是 8. 当混凝土拌合物流动性大于设计要求时， 应采用的调整方法为 C. 保持砂率不变，增加砂石用量 D. 混凝土拌合物流动性越大越好，故不需调整 9. 普通砼轴心抗压强度 fcp 和立方体抗压强度 fcc 之间的关系为 A.fcp = fee B .聚氯乙烯 C. 强度提高，伸长率降低 D. 强度降低，伸长率提高 A. 硫 B. C. D. A.改善塑性、韧性 B. 提高强度、硬度 C.改善性能、提高强度 D. 延长使用寿命 A. 保持水灰比不变，减少水泥浆量 B. 减少用水量 C.fcp