工程材料基础清华1绪论

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。

《材料工程基础》课程教学大纲课程名称：材料工程基础课程代码：MTE101学分：3课程类型：必修课先修课程：无课程教师：XXX1.课程简介本课程作为材料科学与工程专业的基础课程，旨在向学生介绍材料工程的基本理论和实践知识。

通过课程的学习，学生将深入了解材料的种类、性质、组成、加工和应用等方面的知识，培养学生对材料的认识和掌握，为进一步学习和研究材料科学与工程奠定坚实基础。

2.教学目标2.1理论掌握：通过课程学习，学生将掌握材料工程的基本理论和原理，包括材料的结构与性质、相图与相变、合金与非晶态材料、复合材料等方面的知识。

2.2实践应用：通过实验教学和实践训练，培养学生分析材料问题和解决实际工程问题的能力。

2.3专业素养：培养学生成为具有工程伦理道德素养、创新能力和团队合作精神的材料工程专业人才。

3.教学内容3.1材料的基本概念和分类3.2材料的晶体结构与性质3.3材料的非晶态结构与性质3.4材料的相图与相变3.5金属材料与合金3.6陶瓷材料3.7高分子材料3.8复合材料3.9材料的加工与应用4.教学方法4.1理论授课：通过课堂讲授，向学生介绍材料工程的基本理论和原理。

4.2实验教学：开展相关实验，培养学生的实验操作能力和数据分析能力。

4.3讨论和交流：组织学生进行讨论和交流，拓宽学生的思路和视野。

5.考核方式5.1平时成绩：包括课堂表现、作业完成情况和实验报告等。

5.2期中考试：对前半学期的知识进行考核。

5.3期末考试：对全年知识进行综合考核。

5.4实验考核：对实验操作和数据分析能力进行考核。

6.参考书目6.1《材料工程基础》（第三版），材料工程系编著，清华大学出版社。

6.2 《材料科学与工程导论》（第四版），William D. Callister 编著，高等教育出版社。

7.教学进度安排第1-2周：材料的基本概念和分类第3-4周：材料的晶体结构与性质第5-6周：材料的非晶态结构与性质第7-8周：材料的相图与相变第9-10周：金属材料与合金第11-12周：陶瓷材料第13-14周：高分子材料第15-16周：复合材料第17-18周：材料的加工与应用注：以上是本课程的教学大纲，具体教学内容和进度可能会根据实际情况进行调整，并由授课教师在教学过程中进行详细说明和解释。

材料科学与⼯程基础第⼆版考试必备宝典第1章绪论1.材料科学与⼯程的四个基本要素解:制备与加⼯、组成与结构、性能与应⽤、材料的设计与应⽤2.⾦属﹑⽆机⾮⾦属材料﹑⾼分⼦材料的基本特性解:①⾦属材料的基本特性:a、⾦属键;b、常温下固体,熔点较⾼;c、⾦属不透明,具有光泽;d、纯⾦属范性⼤、展性、延性⼤;e、强度较⾼;f、导热性、导电性好;g、多数⾦属在空⽓中易氧化。

②⽆机⾮⾦属材料的基本性能:a、离⼦键、共价键及其混合键;b、硬⽽脆;c、熔点⾼、耐⾼温,抗氧化;d、导热性与导电性差;e、耐化学腐蚀性好;f、耐磨损;g、成型⽅式:粉末制坯、烧结成型。

③⾼分⼦材料的基本特性:a、共价键,部分范德华键;b、分⼦量⼤,⽆明显熔点,有玻璃化转变温度(Tg)与粘流温度(Tf);c、⼒学状态有三态:玻璃态、⾼弹态与粘流态;d、质量轻,⽐重⼩;e、绝缘性好;f、优越的化学稳定性;g、成型⽅法较多。

第2章物质结构基础1. 在多电⼦的原⼦中,核外电⼦的排布应遵循哪些原则？解:泡利不相容原理、能量最低原理、洪特规则2.电离能及其影响电离能的因素解:电离能:从孤⽴原⼦中,去除束缚最弱的电⼦所需外加的能量。

影响因素:①同⼀周期,核电荷增⼤,原⼦半径减⼩,电离能增⼤;②同⼀族,原⼦半径增⼤,电离能减⼩;③电⼦构型的影响,惰性⽓体;⾮⾦属;过渡⾦属;碱⾦属;3.混合键合实例解:⽯墨:同⼀层碳原⼦之间以共价键结合,层与层之间以范德华⼒结合; ⾼分⼦:同⼀条链原⼦之间以共价键结合,链与链之间以范德华⼒结合。

4、将离⼦键,共价键,⾦属键按有⽆⽅向性进⾏分类,简单说明理由有⽅向性:共价键⽆⽅向性:离⼦键,⾦属键③⾦属键: 正离⼦排列成有序晶格,每个原⼦尽可能同更多的原⼦相结合, 形成低能量的密堆结构,正离⼦之间相对位置的改变不破坏电⼦与正离⼦间的结合⼒,⽆饱与性⼜⽆⽅向性。

②共价键:共⽤电⼦云最⼤重叠,有⽅向性③离⼦键:正负离⼦相间排列,构成三维晶体结构,⽆⽅向性与饱与性5、简述离⼦键,共价键,⾦属键的区别6、为什么共价键材料密度通常要⼩于离⼦键或⾦属键材料⾦属密度⾼的两个原因:第⼀,⾦属有较⾼的相对原⼦质量。

材料学院00350032 材料科学与工程概论2学分32学时Introduction to Materials Science and Engineering随科技发展，材料科学已经成为现代科技和生活中必备的一门知识，涉及到科研和日常生活的各个方面。

本课程将为所有感兴趣的大学生普及材料方面的基本知识和理论，介绍材料科学与工程学科的四个基本要素（材料的成分与组织结构、性能、工艺及使用条件下的性能）。

从不同材料所具有的共性规律角度阐述以上四方面的基本知识，并着重说明他们彼此之间的本质联系及综合运用的方法。

这些知识对于人们认识和使用材料是十分必要的。

00350042 环境材料学2学分32学时Ecomaterials环境材料是材料学科中的一个重要门类。

环境材料学主要研究在材料加工和使用过程中如何减少对环境的破坏；建立定量的评价材料环境负担性的生态循环评估方法（LCA）；将环境负荷作为一个考核材料的新指标，用于指导开发具有环境意识的绿色材料和产品；把资源效率、生态平衡、环境保护、可持续发展等学科知识融入材料科学，保护自然，造福人类。

通过本课程学习，理解环境材料的基本内涵，特别是材料与环境相互影响和相互制约的基本知识；了解研制和开发环境兼容性材料的基本方法及设计原则；学习如何评价材料的环境负担性的LCA方法；并对环境材料的类别和发展有所掌握。

00350052 国内外新材料的奇妙应用2学分32学时Innovations of New Materials材料是人类生存的物质基础，新材料技术是现代各项其他高新技术的先驱，新材料是划分时代的标志。

材料科学技术，是最基础的物质科学。

“天生我才必有用”！材料的科学观和方法论，是我们科学思维的重要源泉。

本课程以全校理工经管各专业学生为对象，以普及材料科学的基础知识为使命，讲述材料的主要类型及其在高新技术上的应用。

本课程以陶瓷材料，金属材料，高分子材料为主线，具体讲述高强度材料、半导体功能材料、智能材料、生物材料、新能源材料等，讲述材料的基本概念、分类方法、科学观点、设计思想、评价方法和关键制造技术，介绍古今中外新材料的巧妙应用，及其带来的经济社会效益。

工程材料基础(西安交通大学) 中国大学MOOC答案2023版6、原子、离子或分子之间的结合力称为结合键，Al2O3，NaCl的结合键是____答案:离子键7、原子、离子或分子之间的结合力称为结合键，正离子在空间规则分布，和自由电子之间产生强力的静电吸引力，使全部离子结合起来，这种结合力叫____答案:金属键8、碳化硅SiC、氮化硅Si3N4等陶瓷材料的结合键类型是_____答案:共价键9、______结合的固体材料的熔点和硬度都比较低答案:分子键（氢键）10、材料科学是研究固体材料的__相互关系的科学答案:成分(Composition);组织(Microstructure);性能(Properties and Performance);制备与加工(Preparation and Processing)11、材料的力学性能包括______答案:强度;塑性;韧性;硬度12、常用工程材料包括______答案:金属材料;陶瓷材料;高分子材料;复合材料13、影响材料性能的因素有______答案:加工工艺;成分;组织14、陶瓷材料一般也称之为无机非金属材料答案:正确15、光导纤维采用金属材料制备答案:错误16、温度对材料的使用性能没有影响答案:错误17、功能材料一般都要求具有高的力学性能答案:错误作业绪论绪论-关于材料科学与工程的简答题1、从宏观到微观的角度来简答，材料科学主要研究哪些要素？(5分)上述要素它们之间有怎样的关系，或相互影响（5分）？评分规则: 主要考核材料科学与工程研究的四要素。

主要考核其它要素对材料固有性能和使用性能的影响。

第一章机械零件失效形式及其抗力指标第一章机械零件失效形式及其抗力指标-单元测试1、零件产生过量塑性变形的原因是_____答案:强度太低2、在表征材料硬度指标的测试中，采用硬质合金球作为压头的测试方法是_____答案:布氏硬度3、采用异类材料匹配可以显著减轻_____磨损答案:粘着磨损4、零件产生过量弹性变形的原因是_____答案:刚度不足5、下列材料中，蠕变抗力最高的是______答案:陶瓷材料6、下列材料中，韧性最好的是_____答案:金属材料7、退火态低碳钢的应力－应变曲线图中代表_____答案:抗拉强度8、蠕变极限是表征材料在高温长时载荷作用下对塑性变形抗力的指标，其单位是___答案: MPa9、下面现象中属于电化学腐蚀的是_____答案:金属在海水中的腐蚀10、_____材料在高温长期载荷作用下抵抗断裂的能力答案:持久强度11、材料的蠕变过程可用蠕变曲线来描述，典型的蠕变曲线如下图，其中第III阶段属于____答案:加速蠕变阶段12、提高零件表面抗氧化磨损能力的措施不包括____答案:采用垫衬13、低碳钢的断裂韧性大约为_____答案: ~14014、实验表明材料的疲劳极限和抗拉强度存在一定经验关系，对于中、低强度钢___答案: 0.515、铁及低碳钢室温的弹性模量E 约为____答案: ~200GPa16、表征金属材料塑性的指标有_____答案:（拉伸）断后伸长率;（拉伸）断面收缩率17、影响构件脆性断裂的因素包括______答案:加载方式;环境温度和加载速度;构件中的应力集中18、零部件发生疲劳断裂的特点有______答案:断裂应力很低;断裂时为脆断;断口有裂纹形成、扩展、最后断裂三个阶段19、影响疲劳抗力的因素包括______ 答案:载荷类型;材料本质;零件表面状态;工作温度20、属于电化学腐蚀的特点是_____答案:存在电位差的材料(组织);（异质）材料（或组织）相互连通;环境有电解质溶液21、应力腐蚀特点的是_____答案:发生断裂时应力低;介质腐蚀性小;特定介质22、蠕变抗力指标包括_____答案:蠕变极限;持久强度23、常见断裂韧性的单位为_____答案:;MN24、影响零部件刚度的因素包括______答案:材料的模量;部件的截面积（形状）25、零件失效的形式包括______答案:过量变形;断裂;磨损;腐蚀26、引起零件失效的原因有______答案:结构设计;材料选择;加工制造;装配调整;使用保养;可能人为操作失误27、开展失效分析意义与目的是______ 答案:保证零构件安全可靠，防止失效; 找出失效原因，界定事故责任;为合理选材提供依据;有助于正确选择加工工艺28、一般断裂过程包括_答案:裂纹扩展;形成裂纹;断裂29、冲击韧性，是指材料在冲击载荷下吸收_的能力答案:塑性变形功;断裂功30、电化学腐蚀的发生必须具备的条件有_____答案:金属的不同部位(或不同金属间)有电极电位差;有电极电位差的各部分必须相互接触;有电位差的金属各部分必须同时在相连通的电解质溶液中31、碳钢的弹性模量很难通过合金化、热处理改变答案:正确32、材料的韧脆转变温度越高，说明它的韧性受温度影响越小答案:错误33、材料断裂前都会发生明显的塑性变形答案:错误34、材料的硬度越高，则其强度也就越高答案:错误35、铝极易氧化，故其抗大气腐蚀能力极低答案:错误36、不同材料发生蠕变的温度是不一样的答案:正确37、材料的比例极限、弹性极限、屈服强度对材料成分、组织敏感，可通过合金化和热处理提高答案:正确38、冲击吸收功值越高代表材料的韧性越好答案:正确39、作为疲劳抗力指标之一–过载持久值的单位是MPa答案:错误40、金属与周围介质发生氧化作用而引起的腐蚀属于化学腐蚀答案:正确41、材料的过量变形包括过量____变形和过量塑性变形答案:弹性42、金属材料强度的单位一般为_____答案: (以下答案任选其一都对)MPa;兆帕;mpa43、不发生塑性变形的最高应力称为_答案:弹性极限44、断面收缩率是表示材料__的指标之一答案:塑性45、下图中低碳钢拉伸断口属于_____断裂答案:韧性46、金属材料在一定温度和长时间受力状态下，即使所受应力小于其屈服强度，但随着时间的增长，也会慢慢地产生塑性变形，这种现象称为_____(2汉字) 答案:蠕变47、金属材料在交变应力作用下，可以经受无数周次的应力循环而仍不断时所能承受的最大应力称为_____答案: (以下答案任选其一都对)疲劳极限;持久极限48、金属材料受周围介质的化学和电化学作用，导致材料表面成分和性质发生变化，并产生疏松、转移和剥落的过程和现象称为____(2汉字)答案:腐蚀49、滚动轴承、齿轮等一类机件的接触表面，在接触压应力反复长期作用后引起的一种表面疲劳剥落损坏现象称为______答案: (以下答案任选其一都对)接触疲劳;麻点磨损;疲劳磨损50、摩擦过程中在摩擦力与环境介质联合作用下，金属表层的腐蚀产物(主要是氧化物) 剥落与金属磨面之间的机械磨损相结合出现的一种磨损形式，称为______答案:腐蚀磨损作业第一章机械零件失效形式及其抗力指标第一章机械零件失效形式及其抗力指标-综合题1、根据第一章内容总结金属材料制备的零部件常见的失效方式。

《材料科学学与工程基础》教学大纲一、课程基本信息课程名称（中、英文）：《材料科学与工程基础》（Fundations of Materials Science and Engineering ）课程号（代码）：30004030课程类别：专业基础课学时：48 学分：3二、教学目的及要求材料科学是六十年代初期创立的研究材料共性规律的一门学科，其研究内容涉及金属、无机非金属和有机高分子等材料的成分、结构、加工同材料性能及材料应用之间的相互关系。

材料科学、材料工业和高新技术的发展要求高分子材料与工程专业的学生必须具备“大材料”基础和“中材料”专业的宽厚知识结构。

本课程详细阐述高分子材料、金属材料、无机非金属材料、复合材料等。

从材料科学与工程的角度出发，说明各种材料的共性规律及个性特征。

使学生从原理上认识高分子材料的基本属性，及其在材料领域中的地位和作用。

三、教学内容（含各章节主要内容、学时分配，并红字方式注明重点难点）第一章绪论（1学时）简要介绍材料的定义及分类，材料科学与工程的基本内容。

使学生对本课程的学习内容和学习方法建立整体概念。

要点：材料的定义、分类材料科学与工程的定义、性质、重要性（举例）课程学习的目的、方法、要求第二章物质结构基础（15学时）按照从微观到宏观、从内容到表面、从静态到动态、从单组分到多组分的顺序，阐述原子结构、原子间相互作用和结合方式，与固体内部和表面原子的空间排列状态、聚集态结构及变化规律之间的相互关系。

使学生对材料组成（成分）与物质结构的内在联系有较系统、深刻的理解。

1、原子结构及原子之间相互作用、结合及排列（3学时）要点：物质与材料的区别四个量子数的物理意义原子中电子壳层数目、电子填充方式和原则、表达方式电子能级及电子的稳定性原子间相互作用的内在因素和结合类型与性质原子的间距和半径，空间排列状态及配位数键性与键能2、多原子体系中电子的相互作用与稳定性（2学时）要点：原子杂化轨道的类型及空间图形分子轨道的意义、类型及空间图形能带、能隙、带宽等基本概念、导体、绝缘体、导体的能带特点费米能级的基本概念、费米分布的特点和分布函数3、固体中的原子有序（3学时）要点：对称图形和对称操作点阵的意义和特点晶胞的表示和定位、晶系和空间点阵型式晶向、晶面的表示及其指数的计算晶面间距及测定、公式（2-45、2-48）晶体结构与键合性质的关系面心立方、体心立方、密排六方晶体的主要参数和计算方法（点阵常数、晶胞中原子数、致密度、密度、原子间距、配位数；间隙类型、数量和大小）离子晶体的配位数和晶格类型4、固体中的原子无序（3学时）要点：固溶体的概念、分类及典型结构特点点缺陷的主要类型，金属晶体中的空位计算棱位错和螺旋位错的特征和区别、位错线与柏格斯矢量非晶体的结构模型、分布函数及其图形体积扩散机制、扩散激活能和FICK第一定律、公式（2-80、2-81）5、固体中的转变（2学时）要点：四种转变类型及特点一级相变和二级相变的数学表达式及物理意义相律和相图，公式（2-90）二元相图（匀晶、共晶）：特征点、线、区域的意义杠杆法则及计算公式（2-94）6、固体物质的表面结构（1学时）要点：表面张力和表面能的概念表面结构特点与成因表面能与表面特性的关系润湿过程的种类及公式（2-107、2-108、2-109、2-115）粘附公式（2-121）7、小结（1学时）归纳、讨论第二章基本概念和作业中的问题第三章材料的组成及结构（8学时）从材料的组成（成分）入手，详细阐述高分子材料、金属材料、无机非金属材料，及其多相多组分复合材料的聚集态结构和宏观组织结构特点。

《材料科学与工程基础》课程大纲一、课程概述课程名称（中文）：材料科学与工程基础（英文）：Fundamentals of Materials Science and Engineering课程编号：14241009课程学分：3课程总学时：48课程性质：专业课二、课程内容简介《材料科学与工程基础》是一门以材料为研究对象的科学，其研究内容涉及高分子材料、无机非金属材料、复合材料等各种材料的成分、结构、加工同材料性能及材料应用之间的相互关系，在材料科学与工程专业教学计划中是一门重要的专业基础课。

通过本课程的学习，使学生充分掌握材料科学的基础理论，深入理解材料的组成-结构-工艺-性能之间的关系。

为后继专业课程的学习打下良好的基础。

三、教学目标与要求通过本课程的教学，使学生获得材料科学与工程专业高等工程技术人才所必须掌握的材料科学的基本概念、基本理论和基本原理等知识，培养学生分析解决生产实际问题的能力，进行新材料、新工艺研究开发的初步能力，培养学生的专业素质、科学思维、创新精神要求通过本课程的教学,使学生掌握本课程中的基本概念、基本原理和相关的知识，了解用物理化学等基本原理阐明材料形成过程中的组成、结构、工艺与性能之间关系及相互联系，注重知识的连贯性和增强分析问题和解决问题的能力。

四、教学内容与学时安排第一章绪论（2学时）1. 教学目的与要求：了解本课程的学习内容、性质和作用。

2. 教学重点与难点：《材料科学基础》课程的性质、任务和内容，以及在材料科学与工程技术中的作用。

第二章材料结构基础（18学时）1. 教学目的与要求：掌握描述原子中电子的空间位置和能量的四个量子数、核外电子排布遵循的原则;元素性质、原子结构和该元素在周期表中的位置三者之间的关系；原子间结合键分类及其特点；正确理解并掌握高分子链的近程和远程结构。

掌握结晶的热力学、结构和能量条件；相律的应用、克劳修斯——克拉珀龙方程的应用；均匀形核的临界晶核半径和形核功的推导；润湿角的变化范围及其含义；液—固界面的分类及其热力学判据；晶体的生长方式及其对生长速率的关系；阿弗拉密方程的应用；液—固界面结构和液—固界面前沿液体的温度分布对晶体形态的影响；减小晶粒尺寸的方法；了解亚稳相出现的原因；高分子结晶与低分子结晶的相似性和差异性；2. 教学重点与难点：重点：（1）晶向、晶面的表示及其指数的计算；（2）面心立方、体心立方、密排六方晶体的主要参数和计算方法；（3）立方晶体的间隙；（4）点缺陷的主要类型，扩散激活能和FICK第一定律；（5）四种转变类型及特点。