第一章：材料的基本性质
一、材料的基本组成、结构与构造对性质的影响
（一）、材料的组成..
材料组成通常用二种表示方法：一是化学组成；二是矿物组成。
1、化学组成无机非金属建筑材料的化学组成以各种氧化物的形式表示。金属材料以元素含量来表示。化学组成决定着材料化学性质，影响着物理性质和力学性质。如碳素钢随含碳量增加，强度、硬度增大，而塑性韧性降低。
2、矿物组成材料中的元素或化合物是以特定的结合形式存在着，并决定着材料的许多重要性质。
矿物组成，是无机非金属建筑材料中化合物存在的基本形式。化学组成不同，有不同的矿物。即使相同的化学组成，在不同的条件下，结合成的矿物往往也是不同的。例如，化学组成为CaO 、SiO2、Al2O3、Fe2O3的水泥，其熟料的矿物组成为3CaO ?SiO2、2 CaO? SiO2、3CaO? Al2O3、4CaO ?Al2O3?Fe2O3，原料的配合比、生产工艺决定了水泥熟料的矿物组成，而矿物组成决定了水泥的主要性能。
所以说，认识各类材料的基本组成，是了解材料本质基础。
（二）、材料的结构
材料的结构决定着材料的许多性质。一般从三个层次来观察材料的结构及其与性质的关系。
1、宏观结构（亦称构造）用肉眼或放大镜即可分辨的毫米级组织称为宏观结构。宏观结构的分类及其相应的主要特性见下表
（2）亚微观结构（显微或细观结构）由光学显微镜所看到的微米级组织结构。该结构主要涉及到材料内部晶粒等的大小和形态、晶界或界面、孔隙、微裂纹等。
一般而言，材料内部的晶粒越细小、分布越均匀，则材料的强度越高、脆性越小、耐久性越好；不同组成间的界面粘结或接触越好，则材料的强度、耐久性等越好。
（3）微观结构利用电子显微镜、x射线、衍射线仪等手段来研究的原子和分子级的结构。该结构可分为晶体与非晶体。
在建筑工程材料中，为使材料达到或具有某些特定的性能，常将熔融物急速冷却，质点来不及按特定规律排列，所形成的内部点无序排列（短
程有序，长程无序）的固体或凝固体，称为非晶体，又称玻璃体（或无定形体）。由于是急速冷却，因而大量的化学能未能释放出，故其化学稳定性较晶体差，容易和其它物质反应或自行缓慢向晶体转换。如水泥熟料的生产及在水泥混凝土等材料中使用的粒化高炉矿渣、火山灰、粉煤灰等材料。
★孔隙大多数材料在宏观结构层次或亚微观结构层次上均含有一定大小和数量的孔隙,甚至是相当大的孔洞。这些孔隙对材料的性质有相当大的影响。
1、孔隙的分类
（1）、材料内部的孔隙按尺寸大小,可分为微细孔隙、细小孔隙、较粗大孔隙、粗大孔隙。（不同的材料划分的尺度不同）
（2）、按孔隙的形状可分为球形孔隙、片状孔隙（即裂纹）、管状孔隙等。
（3）、按常压下水能否进入孔隙中，又可分为开口孔隙（或连通孔隙）和闭口孔隙（或封闭孔隙）。在常压下闭口孔隙进不去水，但当水压力很高时水可能会沿着材料内部的微细孔隙或裂纹进入到部分闭口孔隙中。
2、孔隙形成的原因
人造材料内部的孔隙是生产材料时，在各工艺过程中留在材料内部的气孔。如生产水泥、石膏制品时，为达到施工要求的流动性和可塑性,用水量往往远远超过理论需水量(即水泥、石膏的化学反应所需的水量),多余的水即形成了材料内部的毛细孔隙，水分蒸发或泌水所留下的通道为
开口的孔隙。配制混凝土时掺入引气剂，引入大量的微小气泡，则形成闭口孔隙。脱氧不完全的钢材内部也有气泡（内是CO1）。烧结粘土砖时，砖坯中的空气和水蒸气受热膨胀形成孔隙，若由通路溢出，则形成开口孔隙。岩浆中也含有气体（多为硫化物、水蒸气）当岩浆上升时，压力降低，气体膨胀，至岩浆冷凝后，留下孔隙。
3、孔隙对材料性质的影响
通常材料内部的孔隙含量（既孔隙率）越多，则材料体积密度、堆积密度、强度越小，耐磨性、（抗冻性）、抗渗性、耐腐蚀性及其耐久性越差，而保温性、吸声性、吸水性和吸湿性等越强。孔隙的形状和孔隙状态对材料的性能有不同程度的影响，在孔隙率相同的情况下，开口孔隙尤其是非球形孔隙（如扁平状孔隙，即裂纹）占比例多，则材料的强度低、抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性差，但对吸声性却有利。孔隙尺寸愈大，对材料上述影响愈明显。闭口孔隙含量多，材料的保温隔热性能好。
二、材料的基本物理性质
可分为三个方面：一是与质量和体积有关的性质；二是与水有关的性质；三是与热有关的性质。
（一）与质量和体积有关的性质
1、几种密度
（1）密度（绝对密度）材料在绝对密实状态下（不含内部所有孔隙体积）单位体积的质量，用下式表示。
m
ρ=
V
绝对密实的材料，分别测定其质量和体积即可。但对于大多数多孔结构的建筑材料，测试时，必须充分磨细、烘干后称量质量，采用排开液体的方法来测定其体积。
（2）视密度（表观密度） 对于一些散状材料如：水泥、砂、石子等，一来本身已成粉状；二来这些材料再磨细较困难，所以直接采用排水法测定其体积（该体积含材料实体和内部的闭口孔隙）。用下式表示。
ρ,=V m
'=b V V m +
（3）毛体积密度 块状或粒状材料在自然状态下（包括内部所有孔隙体积）单位体积的质量，用下式表示。
ρo =0V m =k b V V V m ++
测试时，材料的质量可以是任意含水状态下的，不加说明时，是指气干状态下的质量。形状规则的材料可测定其几何尺寸，计算体积；形状不规则的材料，须涂蜡后采用排水测定其体积（要测定所涂蜡的质量，扣除所涂蜡的体积）。
（4）堆积密度 散粒状或粉末材料在堆积状态下单位体积的质量，以下式表示：
o ,=00b k m m m V V V V V V V =='++++空空
测试时，材料的质量可以是任意含水状态下的。无说明时，指气干状态下的。测量通常采用具有一定体积的容量筒（5L 、10L 、30L 等），根据散状材料堆积的紧密程度有：松散密度和紧密密度。
2、 孔隙率 孔隙率是指材料内部孔隙体积占材料自然状态下体
积的百分数，分为开口孔隙率、闭口孔隙率。
孔隙率的计算 000100%1100%V V P V ρρ-??=
?=-? ??? 或 0000v
k b k b k b V V V V V P P P V V V V +===+=+
开口孔隙率的计算 工程中，常将材料吸水饱和状态时（常采用真空吸水法）所吸水的体积视为开口孔隙体积。则P k 可表示为： 000100%k k V m m V P V V V ρ-===??干水饱水
则闭口孔隙率
K b P P P -=
3、 空隙率 散粒材料颗粒间空隙体积占整个堆积体积的百分率，用下式表示。 ''''00''0100%1100%
V V
P V ρρ??-=?=-? ???
注意：公式中采用的是材料的视密度,ρ，而不是材料的毛体积密度0ρ。因为从工程实际来看，空隙率应包括材料的开口孔隙；此外对于散
状材料测定,ρ、,0ρ较易，而测定ρ、0ρ较难，通常也无需测定。
空隙率反映散状材料在体积中的填充程度。在配制混凝土、砂浆等材料时，宜选用空隙率（P '）小的砂、石。
（二）、材料与水有关的性质
1、材料的亲水性与憎水性 水可以在材料表面铺展开，即材料表面可以被水浸润，此种性质称为亲水性，具备此种性质的材料称为亲水性材料。若水不能在材料表面上铺展开，即不能被浸润，则称为憎水性，材料
称为憎水性材料。
材料与水接触后存在二个分子间的作用力：一是水分子间的引力；二是水分子与材料分子间的引力。如水分子间的引力大于水分子与材料分子间的引力，则水不易在材料表面铺展开，即不能被浸润，则呈憎水性。
含毛细孔的亲水材料可自动将水吸入孔隙内。大多数建筑材料属亲水性材料。憎水性材料常用作防水或防潮材料。
2、 吸水性与吸湿性
（1）吸水性 吸水性是材料在水中吸收水分的性质，用材料在吸水饱和状态下的吸水率来表示。分有质量吸水率（所吸收水的质量占绝干材料质量的百分率）、体积吸水率（所吸收水的体积占自然状态下材料体积的百分率），计算式分别如下：
100%m m W m -=?干湿质干 00100%V m m W V V ρ-==??水
干湿体水 二者的关系为：0W W ρρ=?体质水
体积吸水率就是材料的开口孔隙率P K 。对于质轻、吸水性强的材料，
采用质量吸水率表示，其值很大，甚至超过100%，这类材料宜用体积吸水率来表示。
（2）吸湿性 吸湿性是材料在空气中吸收水蒸汽的性质，用含水率表示。即材料中所含水的质量与材料绝干质量的百分比称为含水率。材料吸湿或干燥至与空气温度相平衡时的含水率称为平衡含水率。建筑材料在正常使用状态下，均处平衡含水状态。
吸湿性主要与材料的组成、微细孔隙的含量及材料的微观结构有关。
（3）吸水与吸湿对材料性质的影响材料吸水或吸湿后，可削弱内部质点间的结合力，引起强度下降。同时也使材料的体积密度、导热性增加，几何尺寸略有增加，使材料的保温性、吸声性下降，并使材料冻害、腐蚀等加剧。由此可见含水使材料的许多性能变差。
3、耐水性材料长期在水作用下，保持其原有性质的能力。
对于结构材料,耐水性主要指强度,对装饰材料则主要指颜色的变化、是否起泡、起层等，即材料不同，耐水性表示方法也不同。对于结构材料，用软化系数（K P）来表示，计算式如下：
K P=
干燥状态下的抗压强度强度
吸水饱和状态下的抗压
绝大多数材料吸水饱和后的强度均有所下降，即材料的软化系数K P=0～1.0，K P＞0.85的称为耐水性材料。长期处于潮湿或经常遇水的结构，需选用K P＞0.75的材料，重要结构需选用K P＞0.85的材料。
材料的耐水性主要与其组成成分在水中的溶解度和材料的孔隙率有关。溶解度很小或不溶的材料，则软化系数(K P)一般较大。若材料可微溶于水（如石灰）且含有较大的孔隙率（如石膏）,则其软化系数(K P)较小或很小。
4 、抗渗性抗渗性是材料抵抗压力水渗透的性质。常用抗渗标号来表示,即材料所能抵抗的最大水压力。
材料的抗渗性与其内部的孔隙率，特别是开口孔隙率有关，与材料的亲、憎水性也有一定关系。
在材料的耐久性指标中（抗渗性、抗冻性、抗腐蚀性、抗风化、抗老化等），抗渗性是最重要的指标。抗渗性好，则水、侵蚀性气体及液体渗
透困难，其它耐久性能就好。
5 、抗冻性 材料抵抗冻融循环作用，保持其原有性质的能力。对结构材料在主要指保持强度的能力，并多以抗冻标号来表示。即以材料在吸水饱和状态下（最不利状态）所能抵抗的最多冻融循环次数来表示。
（1）冻害的原因 冻害主要是由于材料内部毛细孔隙中的水结冰，体积增大约9%，从而对孔隙中未结冰的水产生相当大的水压力，而对材料孔壁产生巨大的压力，使材料破坏。此外在冻结融化时，材料内外的温差（引起温度应力）对材料也有破坏作用。
（2）冻害的表现形式
一是质量减少；二是强度降低。孔隙中水结冰时产生的巨大的水压力，导致材料脱落、内部裂缝增多。
所以，冻坏的衡量以：质量减少5%，或强度降低25%，即认为已冻坏。
（3）影响冻害的原因
一般认为，材料的孔隙率P 、尤其P K 越大，则抗冻性越差。实际上，
对含有孔隙的材料而言，抗冻性好坏，取决于其充水程度。 以水饱和度（K 充）来表示：
w v V K V 充
理论上讲，若孔隙分布均匀，当饱和度K 充＜0.91时，结冰不会引起
冻害。因未充水的孔隙空间可以容纳下水结冰而增加的体积。但当K S ＞0.91时，则已容纳不下冰的体积故对材料孔壁产生压力，因而会引起冻害。实际上由于局部饱和的存在和孔隙分布不匀，K 充需较0.91小一些才
是安全的。如对于水泥混凝土，K 充＜0.80时冻害才会明显减少。
材料的充水程度可通过正式表示：
W V K K v v V W P V K V P P V ====充
要提高材料的抗冻性，需减少开口孔隙，增大总的孔隙率。在生产材料时常有意引入部分封闭的孔隙，如在混凝土中掺入引气剂。这些闭口孔隙可切断材料内部的毛细孔隙，使开口孔隙减少，当开口的毛细孔隙中的水结冰时，所产生的压力可将开口孔隙中尚未结冰的水挤入到无水的封口孔隙中，即这些封闭孔隙可起到卸压的作用，大大提高混凝土的抗冻性能。但引入气泡后，混凝土的孔隙率增大，强度会降低。
此外，抗冻性的好坏也取决于材料的强度，强度越高，抵抗力破坏能力越强，即抗冻性越高。
（三）与热有关的性质
1、导热系数 材料传递热量的性质称为材料的导热性，以导热系数来表示，计算公式如下：
A Z T T a
Q ??-?=)(21λ
材料导热系数越小，材料的保温隔热性能越好。
影响材料的导热系数的因素有：
1）材料的组成与结构。一般地说导热系数，金属材料＞非金属材料、无机材料＞有机材料、晶体材料＞非晶体材料。
2）同种材料孔隙率越大，导热系数越小。细小孔隙、闭口孔隙比粗大孔隙，开口孔隙对降低导热系数更为有利，因为避免了对流导热。
3）含水或含冰时，会使导热系数急剧增加。因为水的导热系数是空
气的25倍，而冰的导热系数又是水的4倍。所以，对于多孔结构的保温隔热材料，要注意防潮、防冻。
4）温度越高，导热系数越大。（金属材料除外）。
2、热容量 材料受热时吸收热量，冷却时放出热量的性质称为材料的热容量。该值等于材料的比热（c ）与质量（m ）的乘积。
材料的热容量越大，则建筑室内的温度越稳定。
理想的建筑材料应是：导热系数小、热容量大。
三、材料的力学性质
（一）、材料的强度
1、理论强度 固体材料的强度取决于结构中各质点间的结合力，即化学键力。材料的破坏实际上是质点化学键的断裂。材料的理论强度可由下式计算：
a v E f t ?=
实际上材料结构中含有大量缺陷，如晶格缺陷、孔隙、裂纹等。材料受力时，在缺陷处形成应力集中。如材料内部含一长度为2C 的裂纹时，则材料的强度可用下式表示：
c v
E f ??=π2
故由于缺陷的存在使材料的理论强度远远小于材料的实际强度（通常相差100～1000倍）。
减小材料内部的缺陷（孔隙、裂纹等）可大幅度提高材料的强度。 但对钢等金属材料则有所不同。纯铁晶格排列整齐，晶格缺陷少，塑
性和韧性好，但强度和硬度低。掺入碳及合金元素（在一定的范围内），使晶格缺陷密度增大，钢材得以强化。
2、材料的强度 材料的实际强度，常采用破坏性试验来测定，根据受力形式分为抗压强度、抗拉强度、抗弯强度、抗剪强度等。
材料的强度除与前述的内部因素（组成、结构）有关外，还与外部因素，即测试条件有关。
（1）加荷速度。当加荷速度较快时，由于变形速度落后于荷载的增长，故测得的强度值偏高；而加荷速度较慢时，则测得的强度值偏低；
（2）试件的形状和尺寸。由于加压钢板对试件二个端部的横向约束，抑制了试件的开裂，即所谓的“环箍效应”，试件越小（及压板的刚度越小），上述约束作用越大，且含有缺陷的几率越小，故测得的强度值偏高（当受压试件与加压钢板间涂石蜡等润滑物时，测定的强度值小）；受压试件以立方体形状测得值高于棱柱体试件测得值。
（3）测定时试件的温度。一般温度较高时，测得的强度值偏低。
（4）测定时试件的湿度。一般湿度大（含水量高），测得的强度值偏低。
此外 ，试件的表面状况、试验机的测定范围等也影响到试验的结果。
（二）、 材料的弹性与塑性
弹性，是指受到外力作用产生的变形，能随外力撤消而完全恢复原状的性质。将发生的这种变形称为弹性变形。明显具有这种特征的材料称为弹性材料。受力后材料的应力与应变的比值即为弹性模量。其表达式为：
εσ
=E
塑性，是指受到外力作用产生的变形，不能随外力撤消而自行恢复的性质，所发生的这种变形称塑性变形。具有这种明显特征的材料称塑性材料。
实际上，纯弹性与纯塑性的材料都是不存在的。不同的材料在力的作用下表现出不同的变形特征。例如：低碳钢当应力在弹性极限内时，仅产生弹性变形。随着外力增大至超过弹性极限之后，则出现另一种变形——塑性变形。应力继续增大，则又产生了一种变形，弹性变形和塑性变形便同时发生，即弹—塑性变形。又如混凝土，在它受力一开始，弹性变形和塑性变形便同时发生，除去外力后，弹性变形可以恢复(消失)而塑性变形不能消失。具有这种变形的特征的材料叫做弹塑性材料。
从材料受力时的应力—应变图上看，呈一条斜直线的是弹性变形，水平线是塑性变形，呈凹凸曲线的是弹—塑性变形。
（三）、材料的脆性与冲击韧性
材料在破坏时，未出现明显的塑性变形，而表现为突发性破坏，此种性质称为材料的脆性。脆性材料的特点是塑性变形小，抗压强度高，而抗拉强度低。无机非金属材料多属脆性材料。脆性材料也称刚性材料。通常用于承受压力。
材料抵抗冲击振动作用，而不发生突发性破坏（或在冲击振动作用下，吸收能量、抵抗破坏）的性质称为材料的冲击韧性或韧性。韧性材料的特点是变形（特别是塑性变形）大、抗拉强度接近或高于抗压强度。木材、建筑钢材、橡胶等属于韧性材料。
有冲击、振动荷载时需考虑材料的韧性。
四、材料的耐久性
材料抵抗各种破坏因素或腐蚀介质的长期作用,保持其原有的主要性质的能力称为材料的耐久性。材料的组成、结构、性质和用途不同，对耐久性的要求也不同，耐久性一般包括材料的抗渗性、抗冻性、耐腐蚀性、抗老化性、耐溶蚀性、耐光性、耐磨性等等。不同材料所要求保持的主要性质也不相同，如对于结构材料，主要要求强度不显著降低；对于装饰材料则主要要求颜色、光泽等不发生显著变化等。
金属材料常由化学和电化学作用引起腐蚀和破坏；无机非金属材料常由化学作用、溶解、冻融、风蚀、温差、湿差、磨擦等其中某些因素或综合作用而引起破坏；有机材料常由生物作用（细菌、昆虫等）溶蚀、化学腐蚀、光、热、大气等的作用而引起破坏。
习题：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章答案：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章 3-2 略。 3-2试述位错的基本类型及其特点。 解：位错主要有两种：刃型位错和螺型位错。刃型位错特点：滑移方向与位错线垂直，符号⊥，有多余半片原子面。螺型位错特点：滑移方向与位错线平行，与位错线垂直的面不是平面，呈螺施状，称螺型位错。 3-3非化学计量化合物有何特点？为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料？ 解：非化学计量化合物的特点：非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关；可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体；缺陷浓度与温度有关，这点可以从平衡常数看出；非化学计量化合物都是半导体。由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金属离子过剩（n型）半导体，正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩（p型）半导体。 3-4影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些？ 解：影响形成置换型固溶体影响因素：（1）离子尺寸：15%规律：1.（R1-R2）/R1>15%不连续。 2.<15%连续。 3.>40%不能形成固熔体。（2）离子价：电价相同，形成连续固熔体。（ 3）晶体结构因素：基质，杂质结构相同，形成连续固熔体。（4）场强因素。（5）电负性：差值小，形成固熔体。差值大形成化合物。 影响形成间隙型固溶体影响因素：（1）杂质质点大小：即添加的原子愈小，易形成固溶体，反之亦然。（2）晶体（基质）结构：离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的，在一定程度上来说，结构中间隙的大小起了决定性的作用。一般晶体中空隙愈大，结构愈疏松，易形成固溶体。（3）电价因素：外来杂质原子进人间隙时，必然引起晶体结构中电价的不平衡，这时可以通过生成空位，产生部分取代或离子的价态变化来保持电价平衡。 3-5试分析形成固溶体后对晶体性质的影响。 解：影响有：（1）稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生；（2）活化晶格，形成固溶体后，晶格结构有一定畸变，处于高能量的活化状态，有利于进行化学反应；（3）固溶强化，溶质原子的溶入，使固溶体的强度、硬度升高；（4）形成固溶体后对材料物理性质的影响：固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化，但一般都不是线性关系。固溶体的强度与硬度往往高于各组元，而塑性则较低， 3-6说明下列符号的含义：V Na，V Na'，V Cl˙，（V Na'V Cl˙），Ca K˙，Ca Ca，Ca i˙˙解：钠原子空位；钠离子空位，带一个单位负电荷；氯离子空位，带一个单位正电荷；最邻近的Na+空位、Cl-空位形成的缔合中心；Ca2+占据K.位置，带一个单位正电荷；Ca原子位于Ca原子位置上；Ca2+处于晶格间隙位置。 3-7写出下列缺陷反应式：（l）NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体；（2）CaCl2溶入NaCl中形成空位型固溶体；（3）NaCl形成肖特基缺陷；（4）Agl形成弗伦克尔缺陷（Ag+进入间隙）。
建筑材料的基本性质练习题 姓名成绩 一、名词解释（每小题4分，共12分） 1．材料的孔隙率： 2．堆积密度： 3．材料的比强度： 二、填空题（每空1分，共16分） 1．材料的吸湿性是指材料在（）的性质。材料的吸湿性大小用（）表示，吸水性大小用（）表示， 2．材料的抗冻性以材料在吸水饱和状态下所能抵抗的（）来表示。 3．水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为（）。 4．材料地表观密度是指材料在（）状态下单位体积的质量。 5．材料的密度是指材料在（）状态下单位体积的质量； 6. 材料的耐水性是指材料在长期（）作用下，（）不显著降低的性 质，材料的耐水性可以用（）系数表示，其值=（）。 7．同种材料的孔隙率越小，其强度越高。孔隙率越大，材料的导热系数越（），其材料的绝热性越（） 8．抗渗性是指材料抵抗（）渗透性质，材料的抗渗性的好坏主要与材料（）和（）有关 三、单项选择题（每小题1分，共10分） 1．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 2．材料在水中吸收水分的性质称为________。 A、吸水性 B、吸湿性 C、耐水性 D、渗透性 3．含水率为10%的湿砂220g，其中水的质量为________。 A、19.8g B、22g C、20g D、20.2g 4．材料的孔隙率增大时，其性质保持不变的是________。 A、表观密度 B、堆积密度 C、密度 D、强度 5．当材料的润湿边角θ为________时，称为憎水性材料。 A、>90° B、≤90° C、0° 6当材料的软化系数为________时，可以认为是耐水材料。 A、>0.85 B、<0.85 C、=0.75 7．颗粒材料的密度为ρ，表观密度为ρ0，堆积密度为ρ0′，则存在下列关系________。 A、ρ>ρ0′>ρ0 B、ρ0>ρ>ρ0′ C、ρ>ρ0>ρ0′ 8．含水率表示________ A 耐水性B吸水性 C 吸湿性D抗渗性 9．下列材料不是亲水性材料的是________ A 陶器B石材 C 木材D沥青 10 当孔隙率一定时，下列构造________吸水率大。 A 封闭大孔B封闭小孔C开口贯通大孔D开口贯通微孔 四、多项选择题（每小题4分，共8分） 1．下列性质属于力学性质的有________。 A、强度 B、硬度 C、弹性 D、脆性 2．下列材料中，属于复合材料的是________。 A、钢筋混凝土 B、沥青混凝土 C、建筑石油沥青 D、建筑塑料 五、是非判断题（每小题1分，共8分） 1.软化系数越大的材料，其耐水性能越差。( )
建筑材料练习题-基本 性质
第一章建筑材料的基本性质---练习题 一、单项选择题 1.某铁块的表观密度ρ = m /___________。A A.V 0B.V 孔 C.V D.V′ 2.某粗砂的堆积密度ρ′0／=m/___________。D A.V 0B.V 孔 C.V D.V′ 3.散粒材料的体积V′0=___________。B A.V+V 孔B.V+V 孔 +V 空 C.V+V 空 D.V+V 闭 4.材料的孔隙率P=___________。D A.P′ B.V 0C.V′ D.P K +P B 5.材料憎水性是指润湿角___________。B A.θ< 90° B.θ>90° C.θ=90° D.θ=0° 6.材料的吸水率的表示方法是___________。A A.W 体B.W 含 C.K 软 D.Pk 7.下列性质中与材料的吸水率无关的是___________。 B A.亲水性 B.水的密度 C.孔隙率 D.孔隙形态特征 8.材料的耐水性可用___________表示。D A.亲水性 B.憎水性 C.抗渗性 D.软化系数 9.材料抗冻性的好坏与___________无关。C A.水饱和度 B.孔隙特征 C.水的密度 D.软化系数 10.下述导热系数最小的是___________。 C A.水 B.冰 C.空气 D.发泡塑料 11.下述材料中比热容最大的是___________。D A.木材 B.石材 C.钢材 D.水 12.按材料比强度高低排列正确的是___________。 D A.木材、石材、钢材 B.石材、钢材、木材 C.钢材、木材、石材 D.木材、钢材、石材 13.水可以在材料表面展开，即材料表面可以被水浸润，这种性质称为＿＿。A A.亲水性 B.憎水性 C.抗渗性 D.吸湿性 14.材料的抗冻性以材料在吸水饱和状态下所能抵抗的＿＿来表示。D A.抗压强度 B.负温温度 C.材料的含水程度 D.冻融循环次数 15.含水率4％的砂100克，其中干砂重_______克。C A.96 B.95.5 C.96.15 D.97 16.材料吸水饱和状态时水占的体积可视为________。B A.闭口孔隙体积 B.开口孔隙体积 C.实体积 D.孔隙体积 17.某岩石在气干、绝干、水饱和状态下测得的抗压强度分别为172MPa、 178MPa、168MPa，该岩石的软化系数为________。C A.0.87 B.0.85 C.0.94 D.0.96
1.土木工程材料基本性质：物理性质：密度，孔隙率，含水率，几何尺寸。力 学性质：强度，弹性模量，抗冲击，抗剪性，抗扭曲性。耐久性能：抗渗性，抗冻性，抗腐蚀性等。 2.胶凝材料：是在物理，化学作用下将其他物理胶结为具有一定力学强度的整 体物质。 3.石灰：石灰的主要原料是以碳酸钙为主要成分的矿物，天然岩石，常用的有 石灰石，白云石或贝壳等。 4.水泥：水泥是制造各种形式的混凝土，钢筋混凝土和预应力混凝土建筑物或 构筑物的基本材料之一，它广泛应用于建筑，道桥，铁路，水利和国防等工程中。 5.水泥砂浆：水泥砂浆是以砂为主体材料，加入一定量的水泥或其他掺和料和 水经拌和均匀而得到的稠状材料。根据用途可分为：砌筑砂浆，抹灰砂浆，锚固砂浆，补修砂浆，保温砂浆等。 6.水泥混凝土：它是以水泥为胶凝材料，由粗细集料，水混合而成，必要时也 可以加入适量的外加剂，掺和料以及其他改性材料改变其性能。 7.防水材料：是指能够防止雨水，地下水，工业污水，湿气等渗透的材料。应 具有防潮，防渗，防漏的功能，以及良好的变形性能与耐老化性能。分为刚性防水（混凝土，防水砂浆），柔性防水防水卷材，防水涂料，密封材料等） 8.绝热材料：是用于减少建筑结构物与环境热交换的一种功能材料。按化学成 分分为有机和无机两类。按材料构造分为纤维状，松散粒状，多孔组织等。 9.装饰材料：装饰材料不但应具有良好的装饰性能外，还应具有良好的物理学 性能，施工与加工性能以及房屋建筑所需的绿色环保特色。装饰材料包括木，石，砖，石膏，石棉玻璃，陶瓷，金属等。 10.土木工程材料发展趋势：土木工程自身发展与其材料之间存在着相互依赖和 相互促进的关系。随着社会对工程安全，低碳，可持续额发展的需要，土木工程材料需向高强，轻质，耐久以及节能，环保，生态等方向发展。 11.地基：承受建筑物荷载的那一部分土层成为地基，建筑物向地基传递荷载的 下部结结构称为基础。地基与基础是保证建筑物安全和满足使用要求的关键之一。12.基础：基础形式多样，设计时应该选择能适应上部结构和场地工程地质条件， 符合使用要求，满足地基基础设计基本要求以及技术上合理的基础结构方案。 13.地基勘察报告书的编制：勘察工作结束后，把取得的野外工作和室内试验的 记录和数据，以及搜集到的各种直接和间接的资料进行分析整理、检查校对、归纳总结后作出建筑场地的工程地质评价，最终要以简明扼要的文字和图表变成报告书。 14.浅基础：天然地基上的浅基础埋置深度较浅，用料较省，无需复杂的施工设 备，在开挖基坑，必要时支护坑壁和排水疏干后对地基不加处理即可修建，工期短，造价低，因而设计时宜优先选用天然地基。 15.浅基础的结构形式：扩展基础，条形基础，伐形基础，箱型基础。 16.箱型基础：为了使基础具有更大的刚度，大大减少建筑物的相对弯曲，可将基础做成由 顶板，底板及若干纵横隔墙组成的箱型基础。他是伐片基础的进一步发展，一般都是用钢筋混凝土建造，基础顶板和底板之间的空间可以作为地下室。 17.桩基础：桩基础是一种古老的基础形式。桩基础具有承载力高，稳定性好，沉降量小而 均匀的特点。 18.采用桩基础的条件：一般对采用天然地基而使地基承载力不足或沉降量过大时，宜考虑 桩基础，比如高层建筑物，纪念性或永久性建筑，设有大吨位的重级工作制吊车的重型单层工业房，高耸建筑物等。
1 铝合金强化途径有哪些？答：固溶处理 +时效强化、细晶强化 2.铜合金强化机制主要有几种？ 答：固溶强化、时效强化、过剩相强化 3.铝镁合金配料计算？ 例1：为了获得以下成分铸造铝合金1Kg，熔炼时应如何配料？ 8.0wt%Si，2.8wt%Cu，0.5wt%Mg，0.15wt%Ti，其余为Al； 注：1）可供选择的原材料包括：纯铝，Al-30wt%Si 中间合金，Al-25wt%Cu 中间合金，Al-30wt%Mg 中间合金和Al-10wt%Ti 中间合金；2）不考虑铝、硅和铜元素的烧损；3）镁元素的烧损率为15wt%，钛元素的烧损率为5wt%。 ●1000g×8.0%=XAl-30Si×30% ?XAl-30Si =266.7g ●1000g×2.8%=XAl-25Cu×25%?XAl-25Cu =112g ●1000g×0.5%= XAl-30Mg×30%×(1-15%)? XAl-30Mg =19.6g ●1000g×0.15%=XAl-10Ti×10%×(1-5%) ? XAl-10Ti=15.8g ●1000×(1-0.08-0.028-0.005-0.0015) = XAl +266.7× (1-0.3) -112×(1-0.25)-19.6×(1-0.3)-15.8×(1-0.1) ?XAl = 586.9g 例2、为了获得以下成分的铸造镁合金1Kg：熔炼时应如何配料？8.5wt%Al，1.2wt%Zn，1.20wt%Si，0.25wt%Mn，0.15wt%Sr，其余为Mg 注：1）可供选择的原材料包括：纯镁，纯铝，纯锌，Al-30wt%Si 中间合金，Mg-2wt%Mn 中间合金，Mg-10wt%Sr 中间合金；2）不考虑镁、铝、锌、硅和锰元素的烧损；3）Sr 元素的烧损率为15wt%。 1000g×1.20%=X Al-30Si×30% ?X Al-30Si =40g 1000g×1.2%=X Zn?X Zn=12g 1000g×0.25%=X Mg-2Mn×2%?X Mg-2Mn=125g 1000g×0.15%=X Mg-10Sr×10%×(1-15%) ?X Mg-10Sr=17.6g 1000g×8.5%=X Al+ X Al-30Si×70%?X Al =57g X Mg =1000-40-12-125-17.6-57=748.4g 1000×(1-1.2%-1.2%-0.25%-0.15%-8.5%) = X Mg + X Mg-2Mn× (1-2%)+ X Mg-10Sr×(1-10%) ?X Mg =748.6g 4.为了获得高质量的合金，在合金熔炼时一般要进行哪些工艺处理？ 答：变质处理，细化处理，精炼处理。 5.镁合金阻燃抗氧化方法有哪几种？ 答：熔剂保护阻燃法、气体保护阻燃法、添加合金元素阻燃法。 6.根据石墨存在形态不同，灰口铸铁可分为哪几种？ 答：灰铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、球墨铸铁。 7.什么是金属的充型能力？充型能力影响因素有哪些？答：液态金属充满铸型型腔，获得形状 完整、轮廓清晰的铸件的能力称为金属的充型能力 液态金属的充型能力主要取决于金属自身的流动能力，还受外部条件，如铸型性质、浇注条件、铸件结构等因素的影响，是各种因素的综合反映。
（一） 1 谈谈你对材料学科及材料四要素之间的关系的认识 2 金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？ 3 说明空间点阵、晶体结构、晶胞三者之间的关系。 4 晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？ 5 画出三种典型晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么？ 6 画出立方晶系中（011），（312），[211],[211],[101],(101) 7, 画出六方晶系中（1120），（0110），（1012），（110），（1012） 8. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 9．在立方系中绘出｛110｝、｛111｝晶面族所包括的晶面，及（112）和（120）晶面。标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： a)立方晶系(421)，() 123，(130)，[211]，[311]；
10．在立方系中绘出｛110｝、｛111｝晶面族所包括的晶面，及（112）和（120）晶面。 11．计算面心立方结构（111）、（110）与（100）面的面密度和面间距。 12. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： a)立方晶系(421)，()123，(130)，[211]，[311]； b)六方晶系()2111， ()1101，()3212，[2111]，1213????。 13 在体心立方晶系中画出{111}晶面族的所有晶面。 14 画出<110>晶向族所有晶向
15.写出密排六方晶格中的[0001],(0001),()1120,()1100,()1210 16. 在一个简单立方晶胞内画出一个（110）晶面和一个[112]晶向。 17. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： 立方晶系(421)，()123，(130)，[211]，[311]； 18.计算晶格常数为a 的体心立方结构晶体中八面体间隙的大小。 19.画出面心立方晶体中（111）面上的[112]晶向。 20.已知某一面心立方晶体的晶格常数为a ，请画出其晶胞模型并分别计算该晶体 的致密度、{111}晶面的面密度以及{110}晶面的面间距。 21.表示立方晶体的（123），[211],()012 22. 写出密排六方晶格中()1120,()1100,()1210[2111]，1213???? 23. 画出密排六方晶格中的[0001], ,()0110,()1010,[2110],[1120] 24 在面心立方晶胞中的(1 1 1)晶面上画出[110]晶向 25 指出在一个面心立方晶胞中的八面体间隙的数目，并写出其中一个八 面体间隙的中心位置坐标。假设原子半径为r ，计算八面体间隙的半径。 26.画出密排六方晶格中的(0001),()1120,()1100,()1210 27.立方晶系中画出（010），（011），（111），（231），[231],[321] 29.计算晶格常数为a 的面心立方结构晶体中四面体间隙和八面体间隙的大小。（4分） 30.写出立方晶系{}110、{}123晶面族的所有等价面 31.立方晶胞中画出以下晶面和晶向：()102，(112)，(213) ，[110], 32.六方晶系中画出以下晶面和晶向：(2110)，(1012)，1210????，0111???? 33.写出立方晶系{}100、{}234晶面族的所有等价面 34.画出立方晶胞内（111），[112], 35.画出六方晶胞内（1011），[1123]
智慧树知到《材料工程基础》章节题答案 第1章单元测试 1、高炉炼铁时，炉渣具有重要作用。下面哪项不属于炉渣的作用? 答案：添加合金元素 2、常用的脱氧剂有锰铁、硅铁、( ) 答案：铝 3、为什么铝的电解在冰晶石的熔盐中进行? 答案：降低电解温度 4、冰铜的主要成分是( ) 答案：FeS和Cu2S 5、( )是炼钢的最主要反应 答案：脱碳 第2章单元测试 1、通过高压雾化介质，如气体或水强烈冲击液流或通过离心力使之破碎、冷却凝固来实现的粉末的方法称为( ) 答案：雾化法 2、粉末颗粒越小，流动性越好，颗粒越容易成形。 答案：错 3、国际标准筛制的单位“目数”是筛网上( )长度内的网孔数 答案：1英寸
4、粉体细化到纳米粉时会表现出一些异常的功能，主要是由于粉体的总表面积增加所导致的结果。 答案：对 5、雾化法制粉增大合金的成分偏析，枝晶间距增加。 答案：错 第3章单元测试 1、高分子材料之所以具备高强度、高弹性、高粘度、结构多样性等特点，是由( )结构所衍生出来的。 答案：长链 2、高分子聚合时，用物理或化学方法产生活性中心，并且一个个向下传递的连续反应称为( ) 答案：连锁反应 3、悬浮聚合的主要缺点是( ) 答案：产品附有少量分散剂残留物 4、聚合物聚合反应按反应机理分为加聚和缩聚反应。 答案：错 5、工业上悬浮聚合对于悬浮分散剂一般的要求是( ) 答案：聚合后都可以清洗掉 第4章单元测试 1、将液态金属或半液态金属浇入模型内，在高压和高速下充填铸型，并在高压下结晶凝固获得铸件的方法是( ) 答案：压力铸造
2、铸铁的充型能力好于铸钢。 答案：对 3、在易熔模样表面包覆若干层耐火材料，待其硬化干燥后，将模样熔去制成中空型壳，经浇注而获得铸件的一种成形工艺方法是( ) 答案：熔模铸造 4、下列不属于铸造缺陷的是( ) 答案：收缩 5、熔融合金的液态收缩和凝固收缩表现为液体体积减小，是应力形成的主要原因。 答案：错 第5章单元测试 1、冷变形过程中，材料易产生( ) 答案：加工硬化 2、轧辊的纵轴线相互平行，轧制时轧件运动方向、延伸方向与轧辊的纵轴线垂直，这种轧制方法为( ) 答案：纵轧 3、挤压变形时，( ) 答案：金属在变形区处于三向压应力状态 4、缩尾是挤压工艺容易出现的缺陷，它出现在挤压过程的哪个阶段? 答案：终了挤压
《材料科学基础》上半学期容重点 第一章固体材料的结构基础知识 键合类型（离子健、共价健、金属健、分子健力、混合健）及其特点；键合的本质及其与材料性能的关系，重点说明离子晶体的结合能的概念； 晶体的特性（5个）； 晶体的结构特征（空间格子构造）、晶体的分类； 晶体的晶向和晶面指数（米勒指数）的确定和表示、十四种布拉维格子； 第二章晶体结构与缺陷 晶体化学基本原理：离子半径、球体最紧密堆积原理、配位数及配位多面体； 典型金属晶体结构； 离子晶体结构，鲍林规则（第一、第二）；书上表2－3下的一段话；共价健晶体结构的特点；三个键的异同点（举例）； 晶体结构缺陷的定义及其分类，晶体结构缺陷与材料性能之间的关系（举例）； 第三章材料的相结构及相图 相的定义 相结构 合金的概念：
固溶体 置换固溶体 （１）晶体结构 无限互溶的必要条件—晶体结构相同 比较铁（体心立方，面心立方）与其它合金元素互溶情况（表３－１的说明） （２）原子尺寸：原子半径差及晶格畸变； （３）电负性定义：电负性与溶解度关系、元素的电负性及其规律；（４）原子价：电子浓度与溶解度关系、电子浓度与原子价关系；间隙固溶体 （一）间隙固溶体定义 （二）形成间隙固溶体的原子尺寸因素 （三）间隙固溶体的点阵畸变性 中间相 中间相的定义 中间相的基本类型： 正常价化合物：正常价化合物、正常价化合物表示方法 电子化合物：电子化合物、电子化合物种类 原子尺寸因素有关的化合物：间隙相、间隙化合物 二元系相图： 杠杆规则的作用和应用； 匀晶型二元系、共晶（析）型二元系的共晶（析）反应、包晶（析）
型二元系的包晶（析）反应、有晶型转变的二元系相图的特征、异同点； 三元相图： 三元相图成分表示方法； 了解三元相图中的直线法则、杠杆定律、重心定律的定义； 第四章材料的相变 相变的基本概念：相变定义、相变的分类（按结构和热力学以及相变方式分类）； 按结构分类：重构型相变和位移型相变的异同点； 马氏体型相变：马氏体相变定义和类型、马氏体相变的晶体学特点，金属、瓷中常见的马氏体相变（举例）（可以用许教授提的一个非常好的问题――金属、瓷马氏体相变性能的不同――作为题目） 有序-无序相变的定义 玻璃态转变：玻璃态转变、玻璃态转变温度、玻璃态转变点及其黏度按热力学分类：一级相变定义、特点，属于一级相变的相变；二级相变定义、特点，属于二级相变的相变； 按相变方式分类：形核长大型相变、连续型相变（spinodal相变）按原子迁动特征分类：扩散型相变、无扩散型相变
第二章材料的基本性质试题 一、单项选择题 1、材料的耐水性可用软化系数表示，软化系数是（） A.吸水率与含水率之比 B、材料饱水抗压强度与干燥抗压强度之比 C、材料受冻后的抗压强度与受冻前抗压强度之比 D、材料饱水弹性模量与干燥弹性模量之比 2、已知普通砖的密度为2.5g/cm3，表观密度为1800kg/cm3，则该砖的密实度为 ( ). A、0.85; B、0.73; C、 0.72 ; D、0.65 3、含水率为5％的砂220kg，将其干燥后的重量是（）kg。 A、209 B、209.5 C、210 D、211 4、当材料的润湿边角。为（）时，称为憎水性材料。 A、>90° B、<90° C、＝0° D、≥90° 5、用于吸声的材料，要求其具有（）孔隙的多孔结构材料，吸声效果最好。 A、大孔 B、内部连通而表面封死 C、封闭小孔 D、开口细孔 6、通常，材料的软化系数为（）时，可以认为是耐水的材料。 A、≥0.85 B、<0.85 C、>0.85 D、0.95 7、颗粒材料的密度为ρ，表观密度为，堆积密度为，则存在下列关系( ) A、ρ >> B 、>ρ> C、ρ>> D、 >ρ> 8、当材料的润湿边角为( )时，称为亲水性材料。 A、>90° B、<90° C、≤90° D、≥90° 9、材料在绝对密实状态下的体积为V，开口孔隙体积为V K，闭口孔隙体积为V B ，材料 在干燥状态下的质量为m,则材料的表观密度为ρ‘( )。 A、 m/V B、m/(V+V k ) C、m/(V+V k +V B ) D、m/(V+V B ) 10、将一批混凝土试件，经养护至此28天后分别测得其养护状态下的平均抗压强度为23Mpa，干燥状态下的平均抗压强度为25Mpa，吸水饱和状态下的平均抗压强度为22Mpa，则其软化系数为（）。 A、0.92 B、0.88 C、0.96 D、0.13 11、在100g含水率为3%的湿砂中，其中水的质量为（）。 A、3.0g B、2.5g C、3.3g D、2.9g 12、下列概念中，（）表明材料的耐水性。 A、质量吸水率 B、体积吸水率 C、孔隙水饱和系数 D、软化系数13、密度是指材料在（）单位体积的质量。 A、自然状态 B、绝对体积近似值 C、绝对密实状态 D、松散状态 14、经常位于水中或受潮严重的重要结构物的材料，其软化系数不宜小于（）。 A、0.75-0.80 B、0.70-0.85 C、0.85-0.90 D、0.90-0.95 15、某材料吸水饱和后的质量为20Kg，烘干到恒重时，质量为16Kg，则材料的（）。 A、质量吸水率为25% B、质量吸水率为20% C、体积吸水率为25% D、体积吸水率为20% 16、材料吸水后将材料的（）提高。 A、耐久性 B、强度和导热系数 C、密度 D、体积密度和导热系数 17、软化系数表明材料的（）。 A、抗渗性 B、抗冻性 C、耐水性 D、吸湿性 18、如材料的质量已知，求其体积密度时，测定的体积应为（）。 A、材料的密实体积 B、材料的密实体积与开口孔隙体积 C、材料的密实体积与闭口孔隙体积 D、材料的密实体积与开口及闭口体积 19、对于某一种材料来说，无论环境怎样变化，其（）都是一定值。 A、体积密度 B、密度 C、导热系数 D、平衡含水率 20、当材料的润湿边角θ为( )时，称为憎水性材料。 A、>90° B、≤90° C、0° 21、当材料的软化系数为( )时，可以认为是耐水材料。 A、>0.85 B、<0.85 C、≥0.85 D、≤0.85 22、材料的吸湿性用（）表示 A. 吸水率 B. 含水率 C .抗渗系数 D .软化系数 23、材料的吸水性用（）来表示。 A. 吸水率 B. 含水率 C .抗渗系数 D .软化系数 24、原材料品质完全相同的4组混凝土试件，它们的表观密度分别为2360、2400、2440及2480kg/m3，通常其强度最高的是表观密度为（）kg/m3的那一组。 A、2360 B、2400 C、2440 D、2480 25、材料在自然状态下，单位体积的质量称之为（）。 A、密度 B、相对密度 C、表观密度 D、堆积密度 26、材料吸水后，将使材料的（）提高。 A、耐久性 B、强度 C、保温 D、导热系数 27、亲水性材料的润湿边角θ（）。
第一章 土木工程材料的基本性质习题参考答案一名词解释 1.密度：材料在绝对密实状态下单位体积的质量。 2.表观密度：材料在自然状态下，单位体积的质量。 3.软化系数：材料在吸水饱和状态下的抗压强度与材料在干燥状态下的抗压强度之比。 二填空题 1.材料的吸湿性是指材料在_潮湿空气中吸收水分的_的性质。 2.材料的亲水性与憎水性用__润湿边角 来表示，材料的吸湿性用_含水率_ 来表示。材料的吸水性用_吸水率_来表示。 3.同种材料的孔隙率越_小_ ，其强度越高。当材料的孔隙一定时，_密闭 孔隙越多，材料的保温性能越好。 4.材料的耐水性是指材料在长期_水_ 作用下，_强度_ 不显著降低的性质。材料的耐水性可以用_软化 系数表示，该值越大，表示材料的耐水性_越好 。 三 判断题 1.材料吸水饱和状态时水占的体积可视为开口孔隙体积。（√ ） 2.在空气中吸收水分的性质称为材料的吸水性。（×）吸湿性 3.材料比强度越大，越轻质高强。（√ ） 4.材料的导热系数越大，其保温隔热性能越好。（×） 5.材料的孔隙率越小，密度越大。（×） 6.材料受潮或冰冻后，其导热系数都降低。（×） 7.渗透系数K越大，表示材料的抗渗性越好（×）。 8.软化系数不大于1。（√ ） 9.具有粗大孔隙的材料，其吸水率较大；具有细微连通孔隙的材料，其吸水率较小。（×） 10.某些材料虽然在受力初期表现为弹性，达到一定程度后表现出塑性特征，这类材料称为塑性材料。（×） 四 选择题 （1）孔隙率增大，材料的_ B 降低。 A 密度 B 表观密度 C憎水性 D抗冻性 （2）材料在水中吸收水分的性质称为_ A 。 A 吸水性 B 吸湿性 C耐水性 D渗透性 （3）有一块砖重2625g，其含水率为5% ，该湿砖所含水量为_ D ___。 A 131.25g B 129.76g C 130.34g D 125g
材料工程基础复习要点 第一章粉体工程基础 粉体：粉末质粒与质粒之间的间隙所构成的集合。 *粉末：最大线尺寸介于0.1～500μm的质粒。 *粒度与粒径：表征粉体质粒空间尺度的物理量。 粉体颗粒的粒度及粒径的表征方法： 1.网目值表示——（目数越大粒径越小）直接表征，如果粉末颗粒系统的粒径相等时 可用单一粒度表示。 2.投影径——用显微镜测试，对于非球形颗粒测量其投影图的投影径。 ①法莱特（Feret）径D F：与颗粒投影相切的两条平行线之间的距离 ②马丁（Martin）径D M：在一定方向上将颗粒投影面积分为两等份的直径 ③克伦贝恩（Krumbein）径D K：在一定方向上颗粒投影的最大尺度 ④投影面积相当径D H：与颗粒投影面积相等的圆的直径 ⑤投影周长相当径D C：与颗粒投影周长相等的圆的直径 3.轴径——被测颗粒外接立方体的长L、宽B、高T。 ①二轴径长L与宽B ②三轴径长L与宽B及高T 4.球当量径——把颗粒看做相当的球，并以其直径代表颗粒的有效径的表示方法。（容 易处理） *粉体的工艺特性：流动性、填充性、压缩性和成形性。 *粉体的基本物理特性： 1.粉体的能量——具备较同质的块状固体材料高得多的能量。 分体颗粒间的作用力——高表面能，固相颗粒之间容易聚集（分子间引力、颗粒间异性静电引力、固相侨联力、附着水分的毛细管力、磁性力、颗粒表面不平滑引起的机械咬合力）。 3.粉体颗粒的团聚。 第二章粉体加工与处理 粉体制备方法： 1.机械法——捣磨法、切磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法。 ①脆性大的材料：捣磨法、涡旋磨法、球磨法、气流喷射粉碎法、高能球磨法 ②塑性较高材料：切磨法、涡旋磨法、气流喷射粉碎法 ③超细粉与纳米粉：气流喷射粉碎法、高能球磨法 2.物理化学法 ①物理法（雾化法、气化或蒸发-冷凝法）：只发生物理变化，不发生化学成分的 变化，适于各类材料粉末的制备 ②物理-化学法：用于制备的金属粉末纯度高，粉末的粒度较细 ③还原法：可直接利用矿物或利用冶金生产的废料及其他廉价物料作原料，制的 粉末的成本低 ④电解法：几乎可制备所有金属粉末、合金粉末，纯度高 3.化学合成法——指由离子、原子、分子通过化学反应成核和长大、聚集来获得微细 颗粒的方法
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。 （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）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； （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？ 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、碳钢在锻造温度围变形时，是否会有加工硬化现象？为什么？
第一章建筑材料的基本性质 一、填空题 1.材料的实际密度是指材料在（ 绝对密实 ）状态下（ 单位体积的质量 ）。用公式表示为 (p= m/V )。 自然 ）状态下（ 单位体积的质量 ）。用公式表示为 (Q= m/V0 )。 3.材料的外观体积包括（固体物质）和（ 孔隙）两部分。 4. 材料的堆积密度是指（散粒状、纤维状）材料在堆积状态下（ 大小与堆积的（紧密程度）有关。 料的（体积密度 6.材料内部的孔隙分为（ 开口）孔和（闭口）孔。一般情况下，材料的孔隙率越大，且连 通孔隙越多的材料，则其强度越（ 低），吸水性、吸湿性越（ 大）。导热性越（差）保温隔热性能 越（好）。 （0. 1 75Wm*k ）的材料称为绝热材料。 二、名词解释 1. 软化系数：材料吸水饱和时的抗压强度与其干燥状态下抗压强度的比值。 原有性能的性质。 2.材料的体积密度是指材料在（ 单位体积 ）的质量，其 5.材料孔隙率的计算公式是（ P 切 ），式中P 为材料的（ 实际密度 ）,P 为材 7.材料空隙率的计算公式为（ P '二1 一 po 为材料的（体积）密度，0为 材料的（堆积）密度。 8.材料的耐水性用（ 软化系数）表示，其值越大，则耐水性越（ 好）。一般认为，（软化 系数）大于（0.80 ）的材料称为耐水材料。 9.材料的抗冻性用（ 抗冻等级）表示，抗渗性一般用（ 抗渗等级）表示，材料的导热性用 （热导率）表示。 10.材料的导热系数越小, 则材料的导热性越（ 差），保温隔热性能越（ 好）。常将导热系数 2.材料的吸湿性: 材料在潮湿的空气中吸收水分的能力。 3.材料的强度: 材料抵抗外力作用而不破坏的能力。 4.材料的耐久性: 材料在使用过程中能长期抵抗周围各种介质的侵蚀而不破坏, 也不易失去其 ）。式中
第一章 建筑材料的基本性质 一、填空题 1.材料的实际密度是指材料在（ 绝对密实 ）状态下（ 单位体积的质量 ）。用公式表示为（ ρ＝m/V ）。 2.材料的体积密度是指材料在（ 自然 ）状态下（ 单位体积的质量 ）。用公式表示为（ρ0＝m/V0 ）。 3.材料的外观体积包括（固体物质）和（ 孔隙 ）两部分。 4.材料的堆积密度是指（散粒状、纤维状）材料在堆积状态下（ 单位体积 ）的质量，其大小与堆积的（ 紧密程度 ）有关。 5.材料孔隙率的计算公式是（ 01 ），式中ρ为材料的（ 实际密度 ），ρ0为材料的（ 体积密度 ）。 6.材料内部的孔隙分为（ 开口 ）孔和（ 闭口 ）孔。一般情况下，材料的孔隙率越大，且连通孔隙越多的材料，则其强度越（低），吸水性、吸湿性越（大）。导热性越（差）保温隔热性能越（好）。 7.材料空隙率的计算公式为（ ''001 ）。式中0为材料的（体积）密度，0ρ'为材料的（ 堆积 ）密度。 8.材料的耐水性用（ 软化系数）表示，其值越大，则耐水性越（ 好 ）。一般认为，（ 软化系数 ）大于（ 0.80 ）的材料称为耐水材料。 9.材料的抗冻性用（ 抗冻等级 ）表示，抗渗性一般用（ 抗渗等级）表示，材料的导热性用（ 热导率 ）表示。 10.材料的导热系数越小，则材料的导热性越（ 差 ），保温隔热性能越（ 好）。常将导热系数（k m w *175.0≤）的材料称为绝热材料。
二、名词解释 1.软化系数：材料吸水饱和时的抗压强度与其干燥状态下抗压强度的比值。 2.材料的吸湿性：材料在潮湿的空气中吸收水分的能力。 3.材料的强度：材料抵抗外力作用而不破坏的能力。 4.材料的耐久性：材料在使用过程中能长期抵抗周围各种介质的侵蚀而不破坏，也不易失去其 原有性能的性质。 5.材料的弹性和塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，材料变形即可消失并能完 全恢复原来形状的性质称为弹性； 材料在外力作用下产生变形，当外力取消后，仍保持变形后的形状尺寸， 并且不产生裂缝的性质称为塑性。 三、简述题 1.材料的质量吸水率和体积吸水率有何不同？什么情况下采用体积吸水率来反映材料的吸水性？ 答：质量吸水率是材料吸收水的质量与材料干燥状态下质量的比值； 体积吸水率是材料吸收水的体积与材料自然状态下体积的比值。 一般轻质、多孔材料常用体积吸水率来反映其吸水性。 2.什么是材料的导热性？材料导热系数的大小与哪些因素有关？ 答：材料的导热性是指材料传导热量的能力。 材料导热系数的大小与材料的化学成分、组成结构、密实程度、含水状态等因素有关。 3.材料的抗渗性好坏主要与哪些因素有关？怎样提高材料的抗渗性？ 答：材料的抗渗性好坏主要与材料的亲水性、憎水性、材料的孔隙率、孔隙特征等因素有关。 提高材料的抗渗性主要应提高材料的密实度、减少材料内部的开口孔和毛细孔的数量。 4.材料的强度按通常所受外力作用不同分为哪几个（画出示意图）？分别如何计算？单位如何？
3-4-1-4 首页及保证声明作业首页（学生填写）
材料基本性质 一、判断题 1、玻璃体材料就是玻璃，并具有良好的化学稳定性。（） 2、多孔材料吸水后，其保温隔热效果变差。（） 3、材料的吸水率就是材料内含有的水的质量与材料干燥时质量之比。（） 4、材料的孔隙率越大，其抗渗性就越差。（） 5、耐久性好的材料，其强度必定高。（） 6、凡是含孔材料，其干表观密度均比其密度小。（） 7、无论在什么条件下，木材的平衡含水率始终为一定值。（） 8、材料受冻破坏，主要是材料粗大孔隙中的水分结冰所引起的。（） 9、承受冲击与振动荷载作用的结构需选择脆性材料。（） 10、新建的房屋感觉会冷些，尤其是在冬天。（） 二、名词解释 1、吸水性与吸湿性 2、强度 3、亲水性与憎水性 4、脆性材料与韧性材料 5、耐水性及软化系数 6、耐久性 7、比强度 8、孔隙特征 三、填空题 1、材料吸水后其性质会发生一系列变化，如使材料强度，保温性，体积。
2、在水中或长期处于潮湿状态下使用的材料，应考虑材料的。 3、材料的吸水性大小用表示，吸湿性大小用表示。 4、脆性材料的抗压强度抗拉强度。 5、材料的组成包括、和；材料的结构包括、和等三个层次。 6、材料的微观结构包括、和等三种形式。 四、选择题 1、同一种材料的密度与表观密度差值较小，这种材料的（）。 A.孔隙率较大 B.保温隔热性较好 C.吸音能力强 D.强度高 2、为了达到保温隔热的目的，在选择墙体材料时，要求（）。 A. 导热系数小，热容量小 B. 导热系数小，热容量大 C. 导热系数大，热容量小 D. 导热系数大，热容量大 3、测定材料强度时，若加荷速度过（）时，或试件尺寸偏小时，测得值比标准条件下测得结果偏（）。 A.快，低 B. 快，高 C. 慢，低 D. 慢，高 4、某一材料的下列指标中为固定值的是（）。 A．密度 B．表观密度 C．堆积密度 D．导热系数 5、现有甲、乙两种材料，密度和表观密度相同，而甲的质量吸水率大于乙，则甲材料（）。A．比较密实 B．抗冻性较差 C．耐水性较好 D．导热性较低 6、某材料100g，含水5g，放入水中又吸水8g后达到饱和状态，则该材料的吸水率可用（）计算。 A．8/100 B．8/95 C．13/100 D．13/95 7、评定材料抵抗水的破坏能力的指标是（）。 A．抗渗等级 B．渗透系数 C．软化系数 D．抗冻等级 8、孔隙率相等的同种材料，其导热系数在（）时变小。 A.孔隙尺寸增大，且孔互相连通 B.孔隙尺寸增大，且孔互相封闭 C.孔隙尺寸减小，且孔互相封闭 D.孔隙尺寸减小，且孔互相连通 9、用于吸声的材料，要求其具有（）孔隙。 A．大孔 B．内部连通而表面封死 C．封闭小孔 D．开口连通细孔 10、材料处于（）状态时，测得的含水率是平衡含水率。 A．干燥状态 B．饱和面干状态 C．气干状态 D．湿润状态 五、问答题 1、材料的孔隙率及孔隙特征如何影响材料的强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、保温性？
《材料科学基础》课后习题答案 第一章材料结构的基本知识 4. 简述一次键和二次键区别 答：根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。其中一次键的结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层，从而使原子间相互结合起来。二次键的结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。二次键是一种在原子和分子之间，由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。 6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高？ 答：材料的密度与结合键类型有关。一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因：（1）金属元素有较高的相对原子质量；（2）金属键的结合方式没有方向性，因此金属原子总是趋于密集排列。相反，对于离子键或共价键结合的材料，原子排列不可能很致密。共价键结合时，相邻原子的个数要受到共价键数目的限制；离子键结合时，则要满足正、负离子间电荷平衡的要求，它们的相邻原子数都不如金属多，因此离子键或共价键结合的材料密度较低。 9. 什么是单相组织？什么是两相组织？以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。 答：单相组织，顾名思义是具有单一相的组织。即所有晶粒的化学组成相同，晶体结构也相同。两相组织是指具有两相的组织。单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。晶粒尺寸对材料性能有重要的影响，细化晶粒可以明显地提高材料的强度，改善材料的塑性和韧性。单相组织中，根据各方向生长条件的不同，会生成等轴晶和柱状晶。等轴晶的材料各方向上性能接近，而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。对于两相组织，如果两个相的晶粒尺度相当，两者均匀地交替分布，此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。如果两个相的晶粒尺度相差甚远，其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。如果弥散相的硬度明显高于基体相，则将显著提高材料的强度，同时降低材料的塑韧性。 10. 说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义，说明稳态结构和亚稳态结构之间的关系。 答：同一种材料在不同条件下可以得到不同的结构，其中能量最低的结构称为稳态结构或平衡太结构，而能量相对较高的结构则称为亚稳态结构。所谓的热力学条件是指结构形成时必须沿着能量降低的方向进行，或者说结构转变必须存在一个推动力，过程才能自发进行。热力学条件只预言了过程的可能性，至于过程是否真正实现，还需要考虑动力学条件，即反应速度。动力学条件的实质是考虑阻力。材料最终得到什么结构取决于何者起支配作用。如果热力学推动力起支配作用，则阻力并不大，材料最终得到稳态结构。从原则上讲，亚稳态结构有可能向稳态结构转变，以达到能量的最低状态，但这一转变必须在原子有足够活动能力的前提下才能够实现，而常温下的这种转变很难进行，因此亚稳态结构仍可以保持相对稳定。 第二章材料中的晶体结构 1. 回答下列问题： （1）在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向： 32）与[236] （001）与[210]，（111）与[112]，（110）与[111]，（132）与[123]，（2 （2）在立方晶系的一个晶胞中画出（111）和（112）晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 解：（1）