新材料科学导论期末复习题(有答案版)

1.解决不同工程用途所需要得材料称为工程材料，按物理化学属性将其分为(金属材料）、(陶瓷材料)、（高分子聚合物材料)与（复合材料）。

2.钢就是以铁为主要元素、含碳量分数小于（2、11%）,并含有其她元素得合金；铸铁就是指含碳质量分数大于(２、11%)，并含有较多Sｉ、Mn及杂质元素S、Ｐ得多元铁碳合金。

3.陶瓷材料就是由陶瓷粉料经过（成形）、(高温烧结）烧成得一类无机非金属材料，主要分为（传统陶瓷材料)与（新型陶瓷材料）.4.材料就是人类社会所能接受得、可经济地用于制造（有用器件)得物质，就是人类赖以生存与发展得（物质基础）。

5.性质就是材料(功能特性）与效用得定量度量与描述。

任何一种材料都有其(特征得性能）与由之而来得应用。

6.使用材料及开发高性能得新材料,必须了解影响材料性能得各种因素，其中最基本因素就就是材料得(内部结构)，材料得性能由其(内部组织结构）所决定.7.区分晶体与非晶体,主要就是从内部得原子(分子)得（排列情况）来确定,而不就是其外形。

晶体中原子在三维空间作有（规则得)、（周期性得重复排列),而非晶体不具有这一特点。

8.除了在某些特殊条件下，元素难得以(原子态)存在，基本上均以（分子态或液态)、固态存在，后二者称为（凝聚态）.9.正、负离子经（库仑静电引力)相互结合起来结合键称为（离子键)，所结合而成得固体称为(离子固体）。

10.金属键没有（饱与性与明显方向性)，将原子维持在一起得电子并不固定在一定得位置上,故金属键结合得金属晶体一般以（密堆积方式）排列.11.热力学把所选择得（研究对象）或物体本身称为系统，在系统外（与系统有密切联系)得其余部分称为环境.12.研究炼钢炉内得钢水情况时,则（钢水)就是体系,（炉渣、炉气、炉体)等都就是环境，它们之间既有热得交换,又有化学反应引起得物质交换,所以钢水就是敞开系统..13.实际晶体材料几乎都就是（很多小晶体即晶粒)组成得多晶体，其相邻得晶粒在交界处形成(晶界）。

材料导论期末考试复习题一：基础知识1.生物和生命科学、纳米技术、能源与环境、电子与信息、材料是目前科学技术的七大热点和重点领域;2.材料、能源和信息并列成为现代科学技术的三大支柱;3.材料的分类：金属金属、金属合金、非金属有机高分子材料、无机非金属材料4.高分子材料的定义：包含由小分子通过共价键形成长链的天然或人工合成的材料;5.高分子材料的分类：弹性体、热固性及热塑性树脂;6.材料技术的发展趋势：从均质材料向复合材料发展、由结构材料往功能材料、多功能材料并重的方向发展、材料结构的尺度向越来越小的方向发展、由被动性材料向具有主动性的智能材料方向发展、通过仿生途径来发展新材料;7.塑料：塑料是以合成树脂为主要成分,另加有或不加改性用的添加剂或加工助剂,在一定温度、压力条件下可塑化成型、并在常温下保持其形状的材料;有时还包括塑料的半成品,如压塑粉、注塑粒料等;经过成型加工,可制成具有特定形状又具有实用价值的塑料制品;8.塑料的分类：合成塑料、天然塑料按来源；热塑性塑料、热固性塑料按热行为；通用塑料、工程塑料使用范围和用途;9.塑料的特性：质轻、耐腐蚀、电绝缘、加工性能好；不耐热、易变形、不耐老化、易燃、原料受石化资源制约10.常用的塑料加工方式：挤出成型、注射成型、压延成型;11.橡胶的定义：橡胶是一类线形柔性高分子聚合物;其分子链柔顺性好,在外力作用下可产生较大的变形,除去外力后能迅速恢复原状;12.橡胶的分类：天然橡胶、合成橡胶按来源；热固性橡胶、热塑性橡胶按加工性;13.橡胶配方的五大体系：生胶、填充补强、硫化促进、防老、软化增塑体系;14.纤维的定义：指长度比直径大很多倍并且有一定的柔韧性的纤细物质;15.涂料的定义和组成：涂料是合成树脂另一种应用形式,用来涂覆物体表面,形成保护或装饰膜层;主要有三种组分：成膜物、颜料、溶剂;16.黏合剂的定义：黏合剂也称胶黏剂,是一种把各种材料紧密地结合在一起的物质;黏合剂一般是多组分体系;17.熔体流动指数MFI：在规定的温度和压力下,试样熔体每10min通过标准出料模孔的总重量克;单位:g/10min;18.热变形温度HDT：塑料试样在静弯曲负荷作用下,浸入一种等速升温的液体或空气传热介质中,当试样受热变形,变形量达到一定时的温度;19.维卡温度：是指测定高分子材料在合适的液体传热介质中,在一定的负荷、一定的等速升温条件下,试样被1毫米2压针头压入1毫米时的温度;20.高密度聚乙烯 HDPE：通过乙烯均聚-Ziegler-Natta法制备;只有少量的短支链;低密度聚乙烯 LDPE：通过乙烯均聚-自由基法制备;存在大量的长支链和短支链;线性低密度聚乙烯LLDPE：通过乙烯与少量α-烯烃共聚制备;短支链数目与LDPE相当,但没有长支链;的性能：优异的耐化学药品性、优异的电绝缘性、柔韧性好；耐热性差、力学性能较低、环境应力开裂现象严重;22．PE的交联：辐射交联、过氧化物交联和有机硅烷交联23.聚丙烯PP：Zieglar-Natta催化剂催化的阴离子配位聚合制成等规PP;分为等规、间规和无规三种不同立体构型;的性能：较好的耐热性、优异的电绝缘性、优良的耐化学药品性、优异的抗弯曲疲劳性；耐老化性差、抗冲击,特别低温冲击性差;25.聚氯乙烯PVC：聚氯乙烯树脂是氯乙烯单体在过氧化物、偶氮化合物等引发剂；或在光、热作用下按自由基聚合反应机理聚合而成的聚合物;一般可通过悬浮、乳液、本体、溶液法聚合制备;的性能：电绝缘性较好、耐溶剂性和耐腐蚀性较好、阻燃性较好、力学性能一般；热敏性明显、耐热性差、加工性能较差;的降解和稳定：降解机理：PVC分子链中的“缺陷”是导致降解的主要内因;热、光、机械应力是导致PVC降解的外因;PVC的稳定：与其他单体共聚；加入化学稳定剂;28.聚苯乙烯PS：聚苯乙烯树脂是由苯乙烯单体通过自由基聚合而成的聚合物;可通过本体、悬浮、乳液、溶液聚合制备;的结构：无轨线性分子,存在少量短支链；为无定型聚合物;的性能：拉伸强度和弯曲模量都很高,但抗冲击性和耐低温性差；耐热性差、导热率低、线膨胀系数大；具有良好的电绝缘性；化学稳定性较好；加工性好,但加工时易产生内应力;的改性：PS与顺丁或丁苯橡胶共聚或共混制备高抗冲PS;树脂：ABS树脂是丙烯腈、丁二烯、苯乙烯的三元共聚物;33.聚酰胺PA：分子主链上含有酰胺基团-NHCO-的高分子化合物;分为脂肪族P型和mp型、芳香族和透明PA;其中p型聚酰胺的聚合可以通过氨基酸的缩聚或内酰胺的开环聚合;mp型PA是通过二元胺与二元酸缩合而成的;的性能：良好的力学性能,且具有很好的耐磨性；电绝缘性在干燥的条件下良好；熔融温度比较高,但热变形温度低；具有良好的化学稳定性和耐溶剂性;35.透明PA：透明PA就是在PA分子链上引入侧基,破坏链的规整性,使其不能结晶;例如聚对苯二甲酰三甲基己二胺和聚2,2-双4-氨基环己基丙烷-壬二酸-己二酸三元共聚物;36.聚碳酸酯PC：分子主链中含有碳酸酯基的聚合物统称为聚碳酸酯,可看作二羟基化合物与碳酸的缩聚产物;可通过光气法和酯交换法制备;的性能：良好的力学性能,具有优异的抗冲击性能；具有较好的耐热性和耐寒性；有较好的电绝缘性；耐化学药品性一般；具有良好的耐臭氧性;的改性：制品残余内应力大、不耐溶剂、高温易水解；不耐磨损;一般用纤维增强和制成合金来改性;39.聚四氟乙烯PTFE：四氟乙烯的均聚制备;可通过本体、悬浮、乳液聚合制备; 的性能：力学性能不高,但有良好的自润滑性；具有优异的耐热性和耐寒性；具有极高的化学稳定性;电绝缘性良好；表面自由能很低,几乎和所有的材料都无法黏附;但加工性不好,不能采用一般热塑性塑料的加工方式;41.酚醛树脂PF：酚类化合物与醛类化合物经缩聚而得到的树脂统称为酚醛树脂;其中以苯酚和甲醛缩聚而得得树脂最为重要,是目前应用最广泛得一类热固性树脂的固化：热塑性PF六次甲基四胺固化；热固性PF热固化、酸固化;的性能：力学性能较好,但抗冲击性能差；耐化学药品性优良；电绝缘性良好；阻燃性好,吸水率高；43.环氧树脂ER：环氧树脂是指分子中含有两个或两个以上环氧基团的线性有机高分子化合物;一般分为缩水甘油醚、缩水甘油酯、缩水甘油胺、脂环脂肪族类;的固化：一般使用反应性固化剂固化剂本身可以与ER上的环氧基和叔羟基反应或催化性固化剂身不能与ER反应但可催化环氧基间聚合固化;ER的固化毒性小,反应活性低,树脂储存期长；固化速度慢,可加催化剂改善；固化产物具有良好的力学性能、电性能、更高的热稳定性;的性能：综合力学性能优良；化学稳定性优良；具有优良的电性能；尺寸稳定高;46.不饱和聚酯UP：不饱和聚酯是由二元酸饱和二元酸和不饱和二元酸同二元醇,经过缩聚反应而成的一种线型聚合物,通常采用直接酯化或酯交换反应制备;的固化交联体系：包括引发剂、交联剂、促进剂和阻聚剂;的性能：通过调节UP的化学组成,可以在很大范围上调整UP的性能,满足不同的需要;49.橡胶与热塑性弹性体：橡胶指具有可逆形变的高弹性聚合物材料;在室温下富有弹性,在很小的外力作用下能产生较大形变,除去外力后能恢复原状;橡胶属于完全无定型聚合物,它的玻璃化转变温度Tg低,分子量往往很大,大于几十万;热塑性弹性体指在室温下富有弹性,在很小的外力作用下能产生较大形变,除去外力后能恢复原状,常温下具有橡胶的弹性,高温下可塑化成型的一类弹性体;50.通用橡胶：NR、SBR、BR、 EPDM、IIR、NBR、CR；特种橡胶：SiR、ACM、FKM51.橡胶弹性的来源于高分子链的熵弹性：当高分子材料受到外力发生较大的形变时,其分子链通过分子内旋转发生变形,整体的熵值减少;当外力去除,变形了的高分子链有向熵值较高的原始状态自发回复的趋势;52.弹性体材料对结构的要求：1.大分子链要有足够的柔性；2. 在使用温度下要不结晶或结晶很少；3. 在使用温度下分子链间相对滑移要小,否则制品会产生很大的永久变形;53.橡胶材料的不同分类方法54.橡胶的配合指为了满足橡胶制品的性能、加工工艺和成本的要求,确定橡胶以及各种配合剂的种类和用量;55.橡胶配合的5大体系及其作用：1生胶体系——母体和基体材料2硫化体系——使橡胶产生交联3填充增强体系——提高力学性能、降低成本4软化增塑体系——提高加工性能、提高制品柔软度和耐寒性5防护体系——提高橡胶的耐老化性能56.拉伸强度,断裂伸长率,定伸应力,硬度,撕裂强度,疲劳性能,耐磨性能的定义的分子量分布呈双峰分布规律,低分子量部分有利于NR的加工,高分子量的部分使NR具有较高的强度;的结构组成及各个组成部分的作用：橡胶烃,丙酮抽出物,蛋白质,灰分,水分;59.分析NR的结构特点与其性能的关系;60.丁苯橡胶是丁二烯和苯乙烯的共聚物,SBR是用量最大的一种合成橡胶;的宏观结构参数：单体比例,平均分子量、分子量分布、分子结构的线性程度、凝胶含量；微观结构参数：丁二烯链段中顺1,4；反1,4和1,2结构的比例；苯乙烯、丁二烯单元的分布嵌段共聚/无规共聚;中苯乙烯单体比例对于丁苯橡胶各项性能的影响：随着苯乙烯含量的提高,玻璃化转变温度提高,模量定伸强度提高、弹性下降、加工性能变好;苯环还具有分散应力提高耐磨性的作用;耐热氧老化性能提高,耐寒性下降;综合各种性能,普通SBR的苯乙烯含量一般为～％;63.乳聚SBR和溶聚SBR结构性能对比低温ESBR比高温ESBR具有更好的综合性能;与低温ESBR相比,SSBR的弹性高、内耗低,滚动阻力小；耐磨性能提高、抗湿化性不变或稍有提高;但S-SBR突出缺点是加工性能不好;注意：除了橡胶本身的结构,增强填料与橡胶间的相互作用强弱及其在橡胶中分散的均匀性也对材料最终的动态损耗特性起到了决定性的作用;64.聚丁二烯BR的结构对性能的影响： 1. 乙烯基：含量增大,也会导致Tg增大,弹性下降、加工性能、橡胶与地面的摩擦系数提高,橡胶抗湿滑性提高；但耐磨性能会略有下降; 2. 顺式1,4结构:分子链的回弹性高；其含量增高会导致弹性增大、加工性能与强度的下降; 3. 反式1,4结构:分子链的对称性高,分子间排布较紧密；其含量增多,弹性减小、模量和加工性能变好;65.顺丁橡胶的结构特点及性能66.丁基橡胶是异丁烯与少量异戊二烯的共聚物;缩写IIR;是在低温下-100～-90o C下,通过阳离子聚合机理得到的;的结构特点及优缺点,IIR高耐热性、耐透气性和阻尼减振性优异的结构各是什么68.氯丁橡胶由2-氯1,3-丁二烯通过乳液自由基聚合而来的橡胶;缩写CR;其性能特点为：结晶性橡胶——纯胶强度高,交联纯胶的强度略高于交联纯NR;弹性低、动态内耗大、耐寒性差;含有大量—Cl取代基团——阻燃性、耐烷烃油好、黏和强度高、但电绝缘性差;C－Cl和C＝C的共扼——耐热性、耐候性和耐O3性优异,但低于IIR和EPDM;69.乙丙橡胶是乙烯与丙烯在齐格勒—纳塔型催化剂催化下的无规共聚物;根据是否加入第三种双烯类共聚单体分为：二元乙丙橡胶缩写EPM和三元乙丙橡胶缩写EPDM;70.乙丙橡胶的结构特点及性能影响：高饱和性,乙烯丙烯比例,分子量和分子量分布;71.乙丙橡胶的性能优点和缺点;72.丁腈橡胶通过丁二烯和丙烯腈单体乳液自由基聚合而制得的高分子弹性体;缩写NBR;是在耐油橡胶中用量最大的一种;中,丙烯腈、丁二烯的含量及结构对于NBR性能是如何影响的的结构特点和性能;75.硅橡胶SiR是一种分子链兼具无机和有机性质的高分子弹性材料,其分子主链由硅原子和氧原子交替组成—Si—O—Si—;分子侧链是与硅原子相连接的碳氢或取代碳氢的有机基团;硅橡胶属于一种半无机的饱和、杂链、非极性弹性体;76.氟橡胶Fluoro Rubber是指主链或侧链上的碳原子上含有氟原子的一种合成高分子弹性体;分子主链高度饱和；氟原子的原子半径小,极性非常大,分子间作用力大;属于碳链饱和极性橡胶;77.氟橡胶优点：优异的耐油性能,在所有橡胶中最好；优异的耐高温性能,长期使用250℃,短期350℃；良好的阻燃性；耐高真空性,气密性优于IIR;缺点：弹性差、低温性能差、加工性能差；耐水性和极性物质性能较差；需要二段硫化；价格高;78.聚丙烯酸是一种结晶性的塑料或纤维材料;但经过醇酯化后,烷基屏蔽了极性基,降低了分子间作用力,提高了分子链的柔性,可以用作弹性体;丙烯酸酯橡胶是由丙烯酸酯主要是烷基酯,与少量供交联反应的活性单体共聚而成的弹性体;缩写ACR;79.热塑性弹性体是指在常温下具有橡胶的弹性,高温下具有可塑化成型的一类弹性体材料;热塑性弹性体可以采用类似热塑性树脂的加工工艺来反复加工和回收再利用;80.共聚型TPE是采用嵌段共聚的方式将柔性链软段同刚性链硬段交替连接成大分子;由二异氰酸酯和聚醚或聚酯多元醇以及低分子量二元醇类扩链剂反应而的;氨基甲酸酯链段硬段间可形成氢键——硬段的聚集微区呈结晶态;性能：由于物理交联点为结晶微区——TPU具有优异的力学性能25～70MPa、耐磨性、抗撕裂性能;耐非极性溶剂、但不耐水和极性溶剂；最高使用温度为120o C——硬段结晶熔点;聚酯型TPU具有更好的力学强度和耐磨性、耐非极性溶剂性；聚醚型TPU具有更好的弹性、低温性能、热稳定性、耐水性和耐生物降解性;83.高性能TPV的本质特征：高弹性、优良的热塑流动性和可反复加工及使用性能;84.长丝Continuous filament：长度很长一般以千米计的单根或多根连续的化学纤维丝条；单丝Monofil：一根单纤维的连续丝条,用单孔喷丝头纺成；也包括3～6根单丝的少孔丝；鬃丝：较粗的合成纤维单丝直径～2mm；复丝Multi- filament：由数十根单纤维组成的丝条;化学纤维的复丝一般8～100根单纤维组成;帘线丝：用于轮胎帘子线的复丝,一般由一百多根到几百根单纤维经拉伸、加捻、合股制成;85.异形纤维：经一定的几何形状非圆形的喷丝孔纺制的具有特殊横截面形状的化学纤维,也称“异形截面纤维”;贯通纤维轴向具有空腔的化学纤维称为中空纤维Hollow fiber,一般也归入异形纤维;86.复合纤维：“双组分纤维”或“多组分纤维”,由两种或两种以上聚合物用复合纺丝法纺制而成;将两种或两种以上的纺丝液,分别输入同一纺丝组件,在适当部位汇合,从同一喷丝孔喷出形成一根纤维;87.共混纤维：是指通过两种或多种聚合物混合后纺成的化学纤维;88.高性能纤维：超高分子量聚乙烯纤维、高强维纶、芳香族聚酰胺纤维、芳香族聚酯纤维、碳纤维、聚苯并咪唑纤维、酚醛树脂纤维、聚四氟乙烯纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维、硼纤维等;89.高性能纤维特点：高强高模,耐高温,耐化学药品;90.功能纤维：在一般纤维具有的物理机械性能基础上,具有某种特殊功能的纤维;物理、力学、物理化学、反应化学、生物等功能：防水、防火、防油、防污、防臭、防蛀、抗皱、抗起球、抗紫外线、抗红外线、抗静电、抗微波、耐疲劳、耐腐蚀、耐冷、耐压及高强、高亮、高弹性、高透气、高吸湿、高保暖性;91.成纤聚合物的一般要求：大分子必须是线型的、能伸直的分子,支链尽可能少,没有庞大侧基；分子之间有适当的相互作用力,或具有一定规律性的化学结构和空间结构；具有适当高的平均分子量和较窄的分子量分布；具有一定的热稳定性,其熔点或软化点应比允许使用温度高得多;92.纤维重要的机械性能定义：初始模量,屈服点及屈服应力/应变,断裂强力,断裂强度,断裂长度,强度极限等;93.聚酯纤维是由大分子链中的各链节通过酯基相连的成纤高聚物纺制而成的合成纤维,目前,聚酯纤维通常是指聚对苯二甲酸乙二酯纤维;94.聚丙烯腈纤维acrylic fibers是指由聚丙烯腈或丙烯腈含量占85％以上的线型聚合物所纺制的纤维;我国聚丙烯腈纤维的商品名称为腈纶;95.涂料定义：涂布在物体表面而形成的具有保护装饰或特殊作用如绝缘、防腐、标志等的膜层材料;96.涂料作用：保护作用,装饰作用,标志作用,特殊作用;97.涂料组成：一般包含成膜物质、颜料和溶剂三种组分,此外还包括催干剂、填充剂、增塑剂、增稠剂和稀释剂等98.成膜物质：也称基料,是涂料的最主要成分;其性质对涂料的性能如保护性能、力学性能等起主要作用;成膜物质应能溶解于适当的溶剂,而且必须与物体表面和颜料具有良好的结合能力;与塑料、橡胶、纤维等所用聚合物最大差别是,涂料所用聚合物的平均分子量一般较低;99.颜料：主要起遮盖、赋色和装饰作用,并对表面起抗腐蚀的保护作用;一般分两种,一种为无机颜料,常见的钛白粉,铬黄等,还有种为有机颜料,如炭黑,大红粉等;100.溶剂：用以溶解成膜物质的易挥发性有机液体;常用的有甲苯、二甲苯、丁醇、丁酮和乙酸乙酯等;溶剂的挥发是涂料对大气污染的主要根源,溶剂的安全性、对人体的毒性也是选择溶剂时应该考虑的;目前以水作为溶剂的水性涂料很大程度降低了污染和对人的毒性;101.醇酸树脂涂料是以醇酸树脂为成膜物质的一类涂料;醇酸树脂是由多元醇、多元酸与一元酸经酯化缩聚反应制得的涂料用树脂;原料：多元醇、多元酸和单元酸油;102.丙烯酸树脂涂料以丙烯酸树脂为主要成膜物质的涂料;103.凡是用异氰酸酯或其反应产物为原料的涂料都统称为聚氨酯涂料;104.环氧树脂涂料是以环氧树脂为基料的涂料;105.聚酯树脂是由二元醇、三元醇和二元酸缩聚得到的线形树脂,主要品种为羟基过量的端羟基树脂,羧基过量的聚酯用于制备粉末涂料;106.硝基漆硝酸纤维素漆是以硝酸纤维素硝化棉为主要成膜物、并加入不干性醇酸树脂和改性松香甘油酯以及增韧剂、溶剂、颜料等混合调配而成;107.粘合剂Bonding agent又称胶黏剂,是通过粘附作用使被粘物结合在一起的物质,是最重要的辅助材料之一;能将同种或两种或两种以上同质或异质的制件或材料连接在一起,固化后具有足够强度的有机或无机的、天然或合成的一类物质,习惯上简称为胶;108.合成胶粘剂由主剂和助剂组成,主剂又称为主料、基料或粘料；主剂是胶粘剂的主要成分,主导胶粘剂粘接性能,同时也是区别胶粘剂类别的重要标志;主剂一般由一种或两种,甚至三种高聚物构成,要求具有良好的粘附性和润湿性等；助剂有固化剂、稀释剂、增塑剂、填料、偶联剂、引发剂、增稠剂、防老剂、阻聚剂、稳定剂、络合剂、乳化剂等,根据要求与用途还可以包括阻燃剂、发泡剂、消泡剂、着色剂和防霉剂等成分;109.粘接胶结是用粘合剂将被粘物表面连接在一起的过程;要达到良好的粘接,必须具备两个条件：1粘合剂要能很好地润湿被粘物表面；2粘合剂与被粘物之间要有较强的相互作用；涉及理论：吸附理论；化学键形成理论；扩散理论；静电理论；机械作用力理论;二：综合知识1.简述聚丙烯等规度和分子量对于拉伸强度和抗冲击强度的影响,并分析其微观结构的原因；2在加工过程中采用什么措施可以减小聚丙烯球晶的尺寸;1分子量较低时,等规度增加,结晶度增加；分子量较高时,等规度增大,结晶度不变;分子量增加,结晶度下降,材料变软,拉伸强度降低,抗冲击性能提高;这是因为随着分子量的增加,分子缠结严重,从而使结晶度下降;等规度增大,分子链的规整性增大,排列紧凑,结晶性能提高;拉伸强度提高,抗冲击强度下降;2a．降低熔融温度,缩短熔融时间；b．采用中等降温速率；c．提高加工时的剪切应力；d．增加成核剂用量;2.1聚氯乙烯热稳定性差的原因是什么简述铅盐类热稳定剂提高聚氯乙烯热稳定性的机理;2说明为什么PVC硬制品要采用低分子量PVC；而PVC软制品要采用高分子量PVC;1原因：分子链中的缺陷和支链是导致热稳定性差的主要内因,分子中这些薄弱结构,特别是烯丙基氯,分解产生氯自由基,氯自由基向聚氯乙烯分子转移,从中吸取氢原子,形成氯化氢和链自由基,聚氯乙烯链自由基脱除氯自由基,在大分子中形成双键或烯丙基,双键的形成将使邻近单元活化,其中的烯丙基氢更易被新生的氯自由基所夺取,即发生所谓的“拉链式”连锁脱氯化氢反应；氧易使聚氯乙烯中的烯丙基氢或叔氢原子氧化,增加了氯原子的不稳定性,故热稳定性差;机理：PVC 分解过程中发生氧化断链放出HCl,铅盐类热稳定剂能和放出的HCl 反应,清除HCl,提高PVC 稳定性;2在合成PVC 时,主要通过控制聚合反应的温度来控制PVC 的分子量,在较低聚合反应温度下生产的PVC,分子量高,结晶度高,颗粒为疏松性；在较高聚合反应温度下生产的PVC,分子量低,结晶度低,颗粒为紧密型；从加工性能,高分子量PVC 颗粒疏松,吸收增塑剂的能力强,塑性好,更易制作软制品；从力学性能,高分子链链长,分子链间的缠结点多,更具有类似橡胶的结构,更软更韧更适合制软制品;反之亦然3.1写出热塑性和热固性酚醛树脂的合成反应式及各自的反应条件;2写出使用六甲基次胺固化热塑性酚醛树脂的反应式;1热塑性酚醛树脂条件：甲醛：苯酚<1,酸性条件下强酸---通用性酚醛树脂；弱酸---高邻位酚醛树脂;热固性酚醛树脂第一步：甲醛与苯酚的加成反应第二步：羟甲基酚的缩聚反应,两种可能的缩聚反应条件：甲醛：苯酚>1,碱性条件下,含有可反应羟甲基,不需固化剂,加热即可固化2热塑性酚醛树脂＋CH 26N 44.在汽车工业中,可以采用聚碳酸酯和聚苯乙烯制造大灯罩,但目前多采用聚碳酸。

材料科学基础复习题2014.12.15 1.结合键根据其结合力的强弱可分为哪两大类？各自分别包括哪些细类？P2一类是结合力较强的主价键（一次键），包括离子键，共价键，金属键；另一类是结合力较弱的次价键（二次键），包括范德华力和氢键。

2.国际上通常用什么来统一标定晶向指数和晶面指数？P9分别以什么表示？国际上用密勒指数（Miller）来标定。

分别以方括号和圆括号表示，即[uvw]和（hkl）。

3.什么叫点阵、晶胞、晶带、配位数、固溶体、孪晶、蠕变、应力松弛、合金、致密度、聚合度、近程结构、远程结构、复合材料、界面。

点阵（空间点阵）：为了便于分析研究晶体中质点的排列情况，把它们抽象成规则排列于空间的无数个几何点，这些点可以是原子或分子的中心，也可以是彼此等同的原子群或分子群的中心，但各个点的周围环境必须相同。

这种点的空间排列就称为空间点阵。

P5晶胞：为了说明点阵排列的规律和特点，在点阵中取出一个具有代表性的单元作为点阵的组成单元，称为晶胞。

P5晶带：相交于同一直线的一组晶面组成一个晶带。

（晶带面、晶带轴）P12配位数：晶体结构中任一原子周围最相邻且等距离的原子数。

P21固溶体：固溶体是固体溶液，是溶质原子溶入溶剂中所形成的均匀混合的物质。

P25孪晶：孪生形变后，变形与未变形两部分晶体合称为孪晶。

P84蠕变：蠕变是指在恒温下对高分子材料快速施加较小的恒定外力时，材料的变形随时间而逐渐增大的力学松弛现象。

P279应力松弛：应力松弛是指在恒定温度和形变保持不变的情况下，高分子材料内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。

P279合金：是指由两种或两种以上的金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。

P25致密度：晶体结构中原子体积占总体积的分数。

P21聚合度：将高分子材料的结构单元总数称为聚合度。

P253近程结构：包括构造和构型。

P264远程结构：是指单个高分子链的大小和形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。

材料科学导论试题一、必作题（每题10分，共50分）1）分析材料强化的主要方法及原理。

材料强化的原理:一是提高合金的原子间结合力，提高其理论强度，另一强化途径是向晶体内引入大量晶体缺陷，如位错、点缺陷、异类原子、晶界、高度弥散的质点或不均匀性(如偏聚)等，这些缺陷阻碍位错运动，也会明显地提高材料强度。

材料强化方法主要有：结晶强化、形变强化、固溶强化、相变强化、晶界强化等.其中结晶强化通过控制结晶条件,在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织，从而提高金属材料的性能，包括细化晶粒、提纯强化。

形变强化是指金属材料经冷加工塑性变形可以提高其强度。

这是由于材料在塑性变形后位错运动的阻力增加所致。

固溶强化是指通过合金化(加入合金元素）组成固溶体，使金属材料得到强化。

相变强化是指合金化的金属材料，通过热处理等手段发生固态相变，获得需要的组织结构，使金属材料得到强化，分为沉淀强化、马氏体强化。

在实际生产上，强化金属材料大都是同时采用几种强化方法的综合强化,以充分发挥强化能力。

2）纯铁、低碳钢、中碳钢、高碳钢、铸铁在碳含量上有什么不同.通常碳含量小于0。

02%的为纯铁或熟铁，在0.02—2.1%之间的为钢，钢分为低碳钢、中碳钢和高碳钢:在0.02-0.25%之间的叫低碳钢，强度较低、塑性和可焊性较好；在0。

25～0.60％之间的叫中碳钢,有较高的强度，但塑性和可焊性较差；在0。

60%-2.1％之间的叫高碳钢，塑性和可焊性很差，但热处理后会有很高的强度和硬度。

而碳含量大于2。

1％的为铸铁或生铁.3）晶体中的缺陷有什么？晶体缺陷是指由于晶体形成条件、原子的热运动及其它条件的影响，使得原子的排列往往存在偏离理想晶体结构的区域。

这些与完整周期性点阵结构的偏离就是晶体中的缺陷。

晶体中存在的缺陷种类很多，根据几何形状和涉及的范围常可分为点缺陷、面缺陷、线缺陷几种主要类型。

点缺陷是指三维尺寸都很小，不超过几个原子直径的缺陷。

材料概论期末考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学中，材料的分类不包括以下哪一项？A. 金属材料B. 陶瓷材料C. 有机高分子材料D. 生物材料答案：D2. 材料的力学性能主要取决于材料的什么？A. 微观结构B. 宏观形状C. 表面处理D. 环境因素答案：A3. 以下哪种材料不属于金属材料？A. 钢B. 铝C. 塑料D. 铜答案：C4. 陶瓷材料的主要特点是什么？A. 导电性好B. 导热性好C. 耐腐蚀D. 弹性好答案：C5. 有机高分子材料的分子结构通常是什么？A. 线型结构B. 网状结构C. 层状结构D. 纤维结构答案：A6. 材料的热处理过程通常不包括以下哪一项？A. 退火B. 正火C. 淬火D. 焊接答案：D7. 材料的硬度是指材料的什么性质？A. 弹性B. 塑性C. 韧性D. 抗磨损能力答案：D8. 金属材料的塑性变形通常发生在哪个温度区间？A. 室温B. 低温C. 高温D. 熔点附近答案：A9. 材料的疲劳寿命与什么因素有关？A. 材料的强度B. 材料的硬度C. 材料的韧性D. 所有上述因素答案：D10. 材料的断裂韧性是指材料在什么条件下的性能？A. 静载荷作用下B. 动载荷作用下C. 冲击载荷作用下D. 循环载荷作用下答案：D二、简答题（每题5分，共30分）1. 简述材料的热处理对材料性能的影响。

答案：材料的热处理是通过对材料进行加热、保温和冷却等过程来改变材料的微观结构，从而改善材料的宏观性能。

例如，退火可以降低材料的硬度，提高韧性；淬火可以提高材料的硬度和强度；正火可以消除材料的内应力，改善材料的塑性。

2. 什么是材料的疲劳寿命？影响疲劳寿命的因素有哪些？答案：材料的疲劳寿命是指材料在循环载荷作用下，从开始加载到发生疲劳断裂的时间。

影响疲劳寿命的因素包括材料的微观结构、材料的化学成分、载荷的大小和频率、环境因素等。

3. 什么是材料的断裂韧性？断裂韧性与材料的哪些性质有关？答案：材料的断裂韧性是指材料在受到冲击载荷作用下，抵抗裂纹扩展的能力。

材料导论期末试题及答案第一部分：选择题题目一：材料的基本分类包括哪些？答案：常见的材料分类包括金属材料、非金属材料和复合材料。

题目二：以下哪种材料属于金属材料？A. 玻璃B. 陶瓷C. 铝D. 塑料答案：C. 铝题目三：复合材料的特点是什么？答案：复合材料由两种或两种以上的不同材料组成，具有综合利用不同材料的特点的优势，如高强度、高韧性、轻量化等。

题目四：在材料测试过程中，下列哪种测试方法可以得到材料的硬度值？A. 拉伸试验B. 弯曲试验C. 冲击试验D. 巴氏硬度试验答案：D. 巴氏硬度试验第二部分：非选择题题目五：请简述金属材料的特点及应用领域。

答：金属材料具有高强度、导电、导热等特点，常见的金属材料有铁、铝、铜等。

金属材料广泛应用于机械制造、建筑、电子等领域。

在机械制造领域，金属材料被用于制造强度要求高的零部件，如汽车发动机、飞机结构等。

在建筑领域，金属材料常用于建筑结构中，如钢结构、铝合金窗户等。

在电子领域，金属材料被用于制造电子元器件，如导线、电路板等。

金属材料由于其优良的性能，得到了广泛的应用。

题目六：什么是非金属材料？请列举三种非金属材料并简要介绍其应用。

答：非金属材料是指那些不含金属元素或金属化合物的材料，其特点一般是密度低、导电性能差、导热性能差等。

常见的非金属材料包括陶瓷、塑料和纤维素材料。

陶瓷材料具有高温耐久性和化学稳定性，在航空航天、能源和化工等领域得到广泛运用。

塑料材料具有良好的韧性和可塑性，广泛应用于包装、建筑、电子等行业。

纤维素材料具有较高的强度和较低的密度，常用于纸制品、纺织品等领域。

题目七：什么是复合材料？请说明复合材料的优点并列举两类复合材料。

答：复合材料是由两种或两种以上的不同材料经过一定的工艺和结合方式组合而成的新型材料。

复合材料具有以下优点：1. 综合利用材料的优点，发挥各种材料的优势，例如高强度、高韧性、轻量化等。

2. 具有可调性，通过改变复合材料中各材料的组合比例和结构，可以调节复合材料的性能。

复习特种陶瓷—材料的结构—．材料科学—无机非金属材料—失效—特种陶瓷—硅酸盐水泥—热处理—纳米材料判断题1. 低碳钢的硬度及塑性均比高碳钢的高。

错2. 橡胶是在高弹态下使用的高分子材料。

对3. 玻璃是一种晶体材料，它具有透光性、抗压强度高、但脆性大的特点。

错4. 位错、空位、间隙原子都是实际晶体中的点缺陷。

错5. 什么是材料？如何进行分类?材料是指人类社会可接受、能经济地制造有用器件或物品的固体物质。

6. 什么是材料的成分？什么是材料的组织？什么是材料的结构？材料的成分是指组成材料的元素种类及其含量，通常用质量分数（w），也可以用粒子数分数表示。

材料的组织是指在光学显微镜或电子显微镜下可观察到，能反应各组成相形态、尺寸和分布的图像。

材料的结构主要是指材料中原子的排列方式。

7. 材料科学与工程的四大要素是什么？材料成分，结构，工艺，性能。

8. 传统陶瓷坯料常见的成形方法及生产工艺？9. 什么是高分子材料？高分子材料具有哪些性能特点？高分子材料是由可称为单体的原料小分子通过聚合反应而合成的。

力学性能：最大的特点是高弹性和黏弹性。

电性能：绝大多数高分子材料为绝缘体。

热性能：绝热性。

10. 什么叫复合材料？按基体材料分为哪几类？复合材料指由两种或更多种物理性能、化学性能、力学性能和加工性能不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料。

复合材料可分为基体相和增强相。

按基体分为树脂基、金属基陶瓷基。

11. 陶瓷由哪些基本相组成？它们对陶瓷的性能有什么影响？晶体相、玻璃相、气相。

12. 简述提高陶瓷材料强度及减轻脆性的途径？13. 按照用途可将合金钢分为哪几类？机器零部件用钢主要有哪些？可分为结构钢，工具钢，特殊钢和许多小类。

轴，齿轮，连接件。

14. 材料典型的热处理工艺有哪些？什么叫回火?退火、正火、淬火、回火。

钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的性能，将其加热Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫做回火。

一、填空题：1.材料性质的表述包括力学性能、物理性质和化学性质。

2.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。

3.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。

4.材料科学与工程有四个基本要素，它们分别是：使用性能、材料的性质、制备/加工和结构/成分。

5.按组成和结构分，材料分为金属材料，无机非金属材料，高分子材料和复合材料。

6.高分子材料分子量很大,是由许多相同的结构单元组成，并以共价键的形式重复连接而成。

7.复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。

8.聚合物分子运动具有多重性和明显的松弛特性。

9.功能复合材料是指除力学性能以外，具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料.如有光，电，热，磁，阻尼，声，摩擦等功能.10.材料的物理性质表述为光学性质、磁学性质、电学性质和热学性质。

11.由于高分子是链状结构，所以把简单重复（结构）单元称为链节，简单重复（结构)单元的个数称为聚合度。

12.对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合时,两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料,其性能显示为增强体与基体的互补。

（ppt-复合材料，15页)13.影响储氢材料吸氢能力的因素有: （1）活化处理；（2）耐久性（抗中毒性能) ；（3）抗粉末化性能;（4）导热性能；（5) 滞后现象。

14.典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。

15.功能复合效应是组元材料之间的协同作用与交互作用表现出的复合效应。

复合效应表现线性效应和非线性效应，其中线性效应包括加和效应、平均效应、相补效应和相抵效应.16.新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料.17.功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。

功能高分子材料的制备主要有以下三种基本类型:①功能小分子固定在骨架材料上；②大分子材料的功能化；③已有功能高分子材料的功能扩展;18.材料的化学性质主要表现为催化性能和抗腐蚀性。

材料科学导论习题解答材料科学导论习题解答材料科学导论作业第一章材料科学概论1. 氧化铝既牢固又坚硬而且耐磨，为什么不用来制造榔头？[答] 因为Al2O3的耐震性不佳，且脆性较高，不适合做榔头的材料。

2. 将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：黄铜、氯化钠、环氧树脂、混凝土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅-锡焊料、橡胶、纸杯[答] 金属有黄铜、铅-锡焊料、镁合金。

陶瓷有氯化钠、碳化硅。

聚合物有环氧树脂、橡胶、沥青、纸杯。

复合材料有混凝土、玻璃钢。

3. 下列用品选材时，哪些力学性能和物理性能具有特别重要性：汽车曲柄轴、电灯泡灯丝、剪刀、汽车挡风玻璃、电视机荧光屏[答] 汽车曲柄轴的疲劳寿命最为重要。

电灯泡灯丝的熔点需高，其发光性能要强。

剪刀的刀刃的硬度要强。

汽车挡风玻璃的光的穿透性要强。

电视机荧光屏光学的颜色及其他穿透性各种光学特性极重要。

4. 什么是纳米材料？纳米材料有哪些效应？请举例说明。

[答] 通常把粒子尺寸小于0.1μm（10nm）的颗粒称为纳米材料纳米材料有以下效应：⑴ 小尺寸效应⑵ 表面效应⑶ 量子尺寸效应⑷ 宏观量子隧道效应举例略第二章原子结构1. 原子序数为12的Mg有三个同位素：78.70%的Mg原子有12个中子，10.13%的Mg原子有13个中子，11.17%的Mg原子有14个中子，计算Mg的原子量。

[答] M = 0.7870×(12+12)+0.1013×(12+13)+0.1117×(12+14) = 24.3247 g/m ol2. 试计算原子N壳层内的最大电子数，若K、L、M和N壳层中所有的能级都被填满，试确定该原子的原子序数。

[答] N壳层内最大电子数为2×42 = 32。

但考虑能级交错：N壳层内刚刚达到最大电子数时的电子排布为：1s22s22p63s23p64s23d104p65s24d105p66s24f14，该原子的原子数为70。

A1. 提拉法生长晶体需要满足的基本条件1.晶体(晶体加掺质)要到融化而不分解；2.晶体不得与坩埚或存在气氛起化学反应；3.晶体的熔点必须低于坩埚熔点；4.必须使单晶的提拉速度与炉内的温度梯度相匹配。

2. 固相反应通常包含的步骤1.固体界面如原子或离子的跨过界面的扩散；2.原子规模的化学反应；3.新相成核；4.通过固体的输运及新相的长大。

3.透明陶瓷对粉料的基本要求(1)具有较高的纯度和分散性；(2)具有较高的烧结活性；(3)颗粒比较均匀并呈球形；(4)不能凝聚，随时间的推移也不会出现新相。

4.烧结过程中促使出现二次再结晶(异常晶粒生长)现象的主要因素(1)原始粉料的尺寸分布太广；(2)素坯烧结时发生不均匀的致密化；（3）在原始粉料中掺入了不适当的外加剂或烧结时气氛不适当;（4）第二相与晶界的分离；（5）过高的烧结温度与过长的烧结时间；（6）晶界的本征特性。

B1、（i）感生电极化强度P的基频和倍频成分：P = a E +P E2 = a E cos ①t +P E2 cos2 ①t「 1 c一一、=a E cos 3t + P E2（1 + cos 2o t）0 2 o1c—1c「=_ P E2 +a E cos 3t + P E2 cos 23t2 0 0 2 0频率为零的直流成分，频率为3的基频成分和频率为23的倍频成分（二次谐波信号）；（ii）非线性光学的用途：激光的强光控制（全光开关、光限幅）、脉冲压缩（调Q与锁模）、频率转换（倍频、和频、四波混频）、激光光谱（超精细结构分析）、消畸变传输（光学位相共轭）、光孤子通信、数字光计算、非线性光存储（光折变光存储、双光子光存储）2、频率转换晶体：三硼酸锂(LiB3O5)晶体，简称LBO晶体；KDP\KBBF磷酸二氢钾(KH2PO4)型晶体，简称KDP型晶体。

电光晶体：铌酸锂(LN)、钽酸锂(LT)、磷酸钛氧钾(KTP)。

光折变晶体：钛酸钡(BaTiOJ、铌酸钾(KN)。

1．熔化判据晶体融化的判据：当原子热振动的均方根位移与原子间距之比值超过一定限度δ后，晶体即产生熔化1.体心的金属δ≈0.11面心的金属δ≈0.072 V/V 0>1.52．什么是玻璃化转变温度？实质是什么玻璃化转变温度：玻璃化过程的体积变化是连续的，但在体积连续变化过程中在温度Tg 处斜率产生了明显的转折，这一转折称为玻璃化转变，对应于过冷液体转变为玻璃态，对应的温度Tg 即为玻璃化转变温度。

玻璃化转变的实质：玻璃化转变对应于液体原子非定域性的丧失，原子被冻结在无序结构中，这就是玻璃化转变的实质，即结构无序的液体变成了结构无序的固体。

结晶曲线示意图：见书(上)P73页3．无机玻璃结构模型无规密堆模型：将液体视为均匀的、相干的而且基本上是无规的分子集合，其中并不包含晶态的区域，或在低温下存在大到足够容纳其他分子的空洞，为了回避分子位形所造成的复杂性只考虑了球形原子的堆集问题，只考虑了球形原子的堆积问题的球杆模型；空间占有率：63.66％，平均面数;14.251，边数：5.158无规网络模型（硅玻璃）：结构的基本单元为4个氧原子构成的四面体，并与处于中心处的四价硅原子键合，而相邻的四面体是共顶点的，因而无限结构形成后，化学式保持为SiO2。

这样可以形成一个无规网络结构，无线性的引入使Si--O —Si 键角可以对平均值产生偏离，键长也可以相应地予以伸缩，还可以沿Si —O 键来旋转四面体的方位。

硫系玻璃: 是由硫、硒、砷、锗等元素构成的一类具有无规网络结构的玻璃，一般硒的晶体结构是由八个原子构成一个分子，进而再构成晶体；但是，如果在硒晶体中加入少量的δ>><a u 2/12)(砷和锗，则硒将形成无规网络结构，并呈现非晶态，这有点类似于无机聚合物。

4．液晶、种类、结构一些物质的晶态结构受热熔融或被溶剂溶解后，变成具有流动性的液体，分子位置无序，但结构上仍然保持有序排列，即分子取向仍具有长程序，从而在物理性质上呈现各向异性，形成一种兼有部分晶和液体性质的过渡状态，这种中间状态称为液晶态，具有这种状态的物质称为液晶。

材料专业导论试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学主要研究材料的________。

A. 组成、结构、性能B. 制备、加工、应用C. 组成、结构、性能、制备、加工、应用D. 性能、应用答案：C2. 下列哪种材料不属于金属材料？A. 钢B. 铝C. 塑料D. 铜答案：C3. 以下哪种方法不是用来提高材料强度的？A. 冷加工B. 热处理C. 合金化D. 腐蚀答案：D4. 材料的硬度是指材料的________。

A. 抗拉强度B. 抗弯强度C. 耐磨性D. 抗冲击性答案：C5. 陶瓷材料通常具有哪些特性？A. 高熔点B. 低热导率C. 良好的电导性D. 以上都是答案：A6. 材料的疲劳是指材料在________下的性能退化。

A. 静态载荷B. 循环载荷C. 冲击载荷D. 拉伸载荷答案：B7. 聚合物材料的玻璃化转变温度是指材料从________状态转变为________状态的温度。

A. 玻璃态，高弹态B. 高弹态，玻璃态C. 玻璃态，液态D. 液态，玻璃态答案：A8. 材料的腐蚀是指材料与________发生反应的过程。

A. 氧气B. 水C. 酸、碱、盐D. 以上都是答案：D9. 金属材料的塑性变形是指在________作用下材料发生永久变形而不破裂。

A. 静载荷B. 动载荷C. 拉伸应力D. 压缩应力答案：C10. 材料的断裂韧性是指材料在________条件下抵抗裂纹扩展的能力。

A. 静态载荷B. 循环载荷C. 冲击载荷D. 拉伸应力答案：B二、填空题（每题2分，共20分）1. 材料科学中的“四要素”包括材料的组成、结构、________和性能。

答案：性能2. 金属材料的塑性变形可以通过________来实现。

答案：冷加工3. 材料的热处理过程包括加热、________和冷却。

答案：保温4. 材料的硬度测试方法有布氏硬度、洛氏硬度和________。

答案：维氏硬度5. 陶瓷材料的脆性断裂是由于其内部存在的________。

2018-2019学年第一学期期末试卷课程名称：材料科学导论 闭卷 A 卷 120 分钟一、 名词解释（中文作答，每小题3分，共15分）1. Crystalline imperfection2. Diffusion flux3. Elastic deformation4. Dislocation density5. Case hardening二、简答题（共45分）Why is this so?(b) How to differentiate the edge, screw, and mixed dislocations? (10分)2.(a) Why is interstitial diffusion normally more rapid than vacancy diffusion?(b) What is this simple principle on which virtually all strengthening techniques rely?List four strengthening mechanisms or techniques in metals. (10分)3.For metal material, decreasing in the average grain size can result in increasing in strength and toughness at low temperatures, but it can weaken the resistance to creep at high temperatures. Why is this so? (10分)4. Briefly explain why the hardness of tempered martensite diminishes with tempering time (at constant temperature) and with increasing temperature (at constant tempering time).(10分)5. The following figure is the schematic representation of grains of austenite γ phase. Briefly draw up its microstructures of hypereutectoid stee l containing 0.90wt%C. (5分)三、计算题（每题10分，共40分）评阅人得分1.(a) Compute and compare the linear densities of the [110], and [111] directions for FCC.(b) Calculate and compare the planar densities of the (110) and (111) planes for FCC.2. The preexponential (D0 ) and activation energy (Q) for the diffusion of carbon inγ-iron are 2.3 × 10 - 5 m2/s and 148.0 kJ/mol, respectively. At approximately what temperature would a specimen of γ-iron have to be carburized for 2 h to produce the same diffusion result as at 900℃ for 15 h?3. A cylindrical metal specimen having an original diameter of 12.6 mm and gauge length of 50.60 mm is pulled in tension until fracture occurs. The diameter at the point of fracture is 6.80 mm, and the fractured gauge length is 72.20 mm. Calculate the ductility in terms of percent reduction in area and percent elongation.4. A structural component in the form of a wide plate is to be fabricated from aMPa and 7075-T651 aluminum alloy that has a plane strain fracture toughness of 24ma yield strength of 495 MPa. Calculate the maximum internal crack length allowable for the aluminum alloy component that is loaded to a stress one half of its yield strength. Assume that the value of Y is 1.30.。

大学材料导论期末考试试题### 大学材料导论期末考试试题一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学中，下列哪一项不是材料的基本性能？A. 强度B. 韧性C. 导电性D. 颜色2. 金属材料的塑性变形主要通过以下哪种机制发生？A. 位错运动B. 原子扩散C. 相变D. 化学反应3. 在材料科学中，下列哪一项不是常见的材料分类？A. 金属B. 陶瓷C. 塑料D. 生物材料4. 以下哪种材料具有最高的热导率？A. 铜B. 铝C. 银D. 金5. 材料的疲劳寿命通常与下列哪个因素无关？A. 材料的强度B. 材料的韧性C. 材料的表面处理D. 材料的密度二、填空题（每空2分，共20分）6. 材料的硬度是指材料________的能力。

7. 材料的________是指材料在受到外力作用时，抵抗永久变形的能力。

8. 材料的________是指材料在受到外力作用时，抵抗断裂的能力。

9. 金属材料的热处理包括________、________和________等过程。

10. 陶瓷材料通常具有________、________和________等特点。

三、简答题（每题10分，共30分）11. 简述材料科学中的“三元相图”及其在材料设计中的应用。

12. 解释什么是“超导材料”，并简述其在现代科技中的应用。

13. 描述“纳米材料”的特性，并举例说明其在日常生活中的应用。

四、计算题（每题15分，共30分）14. 已知某金属的杨氏模量为200 GPa，泊松比为0.3。

若该金属受到一个10 MPa的拉伸应力，请计算其相应的应变。

15. 假设一个材料的疲劳寿命与其应力幅值的倒数成正比，即S=k/N，其中S是应力幅值，N是寿命周期数，k是比例常数。

如果已知在100 MPa应力幅值下，材料的寿命周期数为1000次，求在200 MPa应力幅值下，材料的寿命周期数。

五、论述题（共30分）16. 论述材料的微观结构如何影响其宏观性能，并给出两个具体的例子。

东北大学继续教育学院材料科学导论复习题一、选择填空，在给出的a、b、c、d选项中选择一或多个你认为最合适的答案，使得题目中给出描述完整准确。

1、材料的性质是在元器件或设备实现预期的使用性能而得到利用的。

即材料的使用性能取决于（ b ）。

a 材料的组成b 材料的基本性能c 材料的结构d 材料的合成与加工工艺2、钢铁、有色金属、玻璃、陶瓷、高分子材料等的原材料多数来自（ d ）、为矿物资源，形成于亿万年之前，是不可再生的资源。

因此，在材料生产中必须节省资源、节约能源、回收再生。

a 工业b 农业c 材料加工行业d 采掘工业3、高分子材料、金属材料和无机非金属材料，不论其形状大小如何，其宏观性能都是由（ b ）。

a 它的化学成分所决定的 b其化学组成和组织结构决定的。

c 其加工工艺过程所决定的 d其使用环境所决定的4、如果使用温度是室温，就可以优先考虑高分子材料，因为在相同密度的材料中它们是b、d 的。

a 最容易得到 b最便宜c 最常见d 加工最方便5、根据其性能及用途的不同，可将陶瓷材料分为（ a、c ）和两大类。

a 结构材料用陶瓷 b特种陶瓷c功能陶瓷 d 传统陶瓷6、金属材料与无机非金属材料成型加工时由于工艺条件的不同也会造成制品性能的差异。

因此，材料的（ a、d ）的总和决定了制品性能。

a 内在性能 b成型加工c附加性能 d 成型加工所赋予的附加性能7、材料的化学性能是指材料抵抗各种介质作用的能力。

它包括溶蚀性、耐腐蚀性、抗渗入性、抗氧化性等，可归结为材料的（ c ）。

a 有效性b 实用性c 稳定性d 可用性8、切削物体或对物体进行塑性变形加工的工具材料可分为高碳钢、高速钢、超硬质合金、金刚石等材料,其中可列入超硬质材料范畴的是（ c、d ）。

a高碳钢 b高速钢c超硬质合金 d金刚石9、纳米材料通常定义为材料的显微结构中，包括（ a、b、c、d ）等特征尺度都处于纳米尺寸水平的材料，通常由直径为纳米数量级的粒子压缩而成。

一、名词解释Kirkendall效应；相；位移型相变；再结晶；热膨胀；抗磁性Kirkendall效应：置换式固溶体中，两种原子以不同速度相对扩散而引起标记面飘移的现象。

相：固态合金中的相是合金组织的基本组成部分，它具有一定的晶体结构和性质，具有均匀的化学成分。

位移型相变：只涉及到原子或离子位置的微小位移，或其键角的微小转动。

（石英变体）再结晶：冷变形金属加热到一定温度后，由于原子获得更大活动能力，显微组织发生明显变化，在原来的变形组织中重新产生了新的等轴晶粒，加工硬化现象消除，力学性能和物理性能恢复到变形前的水平，这个过程称为再结晶。

热膨胀: 物体因温度改变而发生的膨胀现象叫“热膨胀”。

通常是指外压强不变的情况下，大多数物质在温度升高时，其体积增大，温度降低时体积缩小。

抗磁性：由于外磁场使电子的轨道运动发生变化而引起的，方向与外磁场相反的一种磁性。

二、解答题1.传统材料的特点与发展方向。

传统材料是指那些已经成熟且在工业中批量生产并大量应用的材料。

特点：1)量大面广；2)矿产资源消耗大户；3)制备过程中污染严重；发展方向：1)开发节约资源、低污染的生产流程。

2)发展环境友好材料。

3)传统材料改性。

4)用新技术改造传统材料生产流程。

2.影响扩散系数的因素。

①温度。

温度是影响扩散系数的主要因素。

扩散系数D与温度T呈指数关系，随着温度的升高，扩散系数急剧增大。

②键能和晶体结构。

由于原子扩散激活能取决于原子间的结合能，即键能，所以高熔点纯金属的扩散激活能较高。

不同晶体结构具有不同的扩散系数。

通常致密度大的晶体结构中，原子的扩散激活能较高，扩散系数较小。

③固溶体类型。

不同类型的固溶体，溶质原子的扩散激活能不同，间隙原子的扩散激活能比置换原子的小，所以扩散速度比较快。

④晶体缺陷。

在位错，空位等缺陷处的原子比完整晶格处的原子扩散容易得多。

原子沿位错线扩散比整齐晶体的内部扩散也要容易些。

⑤化学成分。

在金属或合金中加入第二或第三元素时，有时会对扩散产生明显的影响。

材料科学期末考试试题第一部分：选择题1. 在材料科学中，晶体结构是指：a) 材料中晶体的尺寸和形状b) 材料中晶体的组成成分c) 材料中晶体的排列方式d) 材料中晶体的机械性能2. 以下哪种材料具有最高的导热性能？a) 木材b) 塑料c) 金属d) 玻璃3. 纳米材料的特点是：a) 尺寸在1-100纳米之间b) 具有高机械强度c) 具有高导电和导热性能d) 具有高延展性4. 以下材料中，哪种具有最高的抗拉强度？a) 铜b) 铝c) 钢d) 锡5. 以下哪种方法常用于材料表征？a) 扫描电子显微镜（SEM）b) 热处理c) 铸造d) 淬火6. 以下哪种材料的加工方式属于离散成型？a) 铣削b) 钳工c) 焊接d) 压铸7. 材料的热膨胀系数是指：a) 材料的导热性能b) 材料的体积变化与温度变化之间的关系c) 材料的机械性能d) 材料的硬度8. 以下哪种材料适合用于高温环境下的应用？a) 聚合物材料b) 陶瓷材料c) 金属材料d) 复合材料9. 高分子材料的特点是：a) 高强度b) 低密度c) 高延展性d) 低成本10. 金属的强度和塑性通常是通过控制其晶格缺陷来实现的。

以下哪种晶格缺陷是增加材料塑性的？a) 脆性断裂b) 空位缺陷c) 位错d) 晶界第二部分：简答题1. 简要描述金属材料的晶体结构以及其对机械性能的影响。

2. 请列举三种材料的常见加工方式，并简要描述其原理及适用范围。

3. 什么是材料的表征技术？举例说明材料表征在实际应用中的重要性。

4. 纳米材料具有哪些独特的性能？举例说明纳米材料在能源领域的应用。

5. 请解释热膨胀系数的概念并述说其对材料性能和应用的影响。

第三部分：论述题1. 请论述金属材料的五大工艺：铸造、锻造、焊接、热处理和表面处理，并比较它们的适用范围和特点。

2. 简要论述高分子材料的特点、分类及其应用领域。

3. 请详细阐述纳米材料的合成方法、性质及其在材料科学中的重要应用。

2016-2017学年第二学期期末试卷课程名称：材料科学导论 闭卷 B 卷 120 分钟一、 名词解释（中文作答，每小题3分，共15分）1. Property2. Schottky defect3. Hardness4. Brittle fracture5. Failure二、简答题（共45分）mechanical and annealing twins.（10分）2. (a) For each of edge, screw, and mixed dislocations, cite the relationship between the direction of the applied shear stress and the direction of dislocation line motion. (b) Cite the primary differences between elastic, anelastic, and plastic deformation behaviors. (10分)3.Briefly describe in your own words the strengthening mechanisms about strain hardening .(10分)4. (a) Briefly explain why fine pearlite is harder and stronger than coarse pearlite. (b) Cite two reasons why martensite is so hard and brittle. (10分)5. The following figure is the schematic representation of grains of austenite γ phase. Briefly draw up its microstructures of hypoeutectoid steel containing 0.45 wt%C. (5分)评阅人得分10分，共40分）1. Calculate the radius of a vanadium atom, given that V has a BCC crystal structure,a density of 5.96 g/cm3, and an atomic weight of 50.9 g/mol.2. Carbon is allowed to diffuse through a steel plate 15 mm thick. The concentrations of carbon at the two faces are 0.65 and 0.30 kg C/m3 Fe, which are maintained constant. If the preexponential and activation energy are 6.2×10-7 m2/s and 80,000 J/mol, respectively, compute the temperature at which the diffusion flux is 1.43 ×10-9 kg/m2-s.3. A specimen of aluminum having a rectangular cross section 10 mm × 12.7 mm is pulled in tension with 35,500N force, producing only elastic deformation. Calculate the resulting strain. Assume a modulus of elasticity of 69.0 GPa .4.Apolystyrene component must not fail when a tensile stress of 1.25 MPa is applied. Determine the maximum allowable surface crack length if the surface energy of polystyrene is 0.50 J/m2. Assume a modulus of elasticity of 3.0 GPa .。

材料科学导论复习题A一、选择填空，1、中国 d 青铜器已经盛行，并将青铜器的冶炼和铸造技术推向了世界的顶峰。

a 春秋战国时期b 周代c 秦汉时期d 商代2、在使用性能的研究过程中，也应特别注意 a 对其影响。

a 加工工艺技术b 材料使用环境c 材料的加工形状d 以上皆正确3、尽管构成有机化合物的 b 种类为数不多，但由它们组合起来可以形成、不同的数量庞大的各种化合物，其数量与日俱增。

a 有机物b 成分元素c 结构d 以上皆不正确4、多晶材料的 c 大小相差极为悬殊。

就其粒径而言可小至微米甚至纳米，大到厘米（如黄铜的粒子）。

a 晶体b 晶界c 晶粒 d以上皆不正确5、粘土原料是用于普通陶瓷生产的量主要天然矿物原料(数量最多)，常用的有d 。

耐火粘土用作为耐火材料的原料。

a高岭石类粘土 b蒙脱石类粘土 c 伊利石类粘土 d上述所有6、金属材料与无机非金属材料成型加工时由于工艺条件的不同也会造成制品性能的差异。

因此，材料的 ad 的总和决定了制品性能。

a 内在性能 b成型加工 c附加性能 d 成型加工所赋予的附加性能7、陶瓷注浆成型是一种适应性大、生产效率高的成型方法。

凡是d ，均可采用注浆成型法来生产。

a形状复杂 b形状不规则 c 薄胎陶瓷制品等 d以上所有8、对于一定组成的陶瓷制品，为保证其烧成质量。

首先要根据ab 等因素，制定一个合理的烧成工艺制度，然后根据烧成工艺制度来严格控制制品的烧成过程。

a 坯釉的组成 b性质 c 窑炉的结构性能 d 以上所有9、在高温下使用的金属陶瓷，不一定处在真空或保护性气体中，也可能处于空气或氧气中，所以其 d 是个重要问题。

a 抗腐蚀性 b耐高温性 c 阻燃性 d 抗氧化性10、价格的重要性是明显的。

价格是制约使用 b 的主要因素。

实际应用中往往是舍弃部分性能面迁就价格。

A 昂贵材料b高性能材料 c 金属材料 d 航空材料二、判断题对错，1、几乎所有的元素都能以一定的结合方式构成物质。