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复旦大学《材料科学导论》课后习题及答案第一章材料科学概论1.氧化铝既牢固又坚硬且耐磨，但为什么不能用来制造榔头？答：氧化铝脆性较高，且抗震性不佳。
2.将下列材料按金属、陶瓷、聚合物和复合材料进行分类：黄铜、环氧树脂、混泥土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅锡焊料、橡胶、纸杯答：金属：黄铜、镁合金、铅锡焊料；陶瓷：碳化硅；聚合物：环氧树脂、沥青、橡胶、纸杯；复合材料：混泥土、玻璃钢3.下列用品选材时，哪些性能特别重要？答：汽车曲柄：强度，耐冲击韧度，耐磨性，抗疲劳强度；电灯泡灯丝：熔点高，耐高温，电阻大；剪刀：硬度和高耐磨性，足够的强度和冲击韧性；汽车挡风玻璃：透光性，硬度；电视机荧光屏：光学特性，足够的发光亮度。
第二章材料结构的基础知识1.下列电子排列方式中，哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金属？(1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2(2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6(3) 1s2 2s2 2p5(4) 1s2 2s2 2p6 3s2(5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2(6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1答：惰性元素：(2)；卤族元素：(3)；碱族：(6)；碱土族：(4)；过渡金属：(1),(5)2.稀土族元素电子排列的特点是什么？为什么它们处于周期表的同一空格内？答：稀土族元素的电子在填满6s态后，先依次填入远离外壳层的4f、5d层，在此过程中，由于电子层最外层和次外层的电子分布没有变化，这些元素具有几乎相同的化学性质，故处于周期表的同一空格内。
3.描述氢键的本质，什么情况下容易形成氢键？答：氢键本质上与范德华键一样，是靠分子间的偶极吸引力结合在一起。
它是氢原子同时与两个电负性很强、原子半径较小的原子（或原子团）之间的结合所形成的物理键。
当氢原子与一个电负性很强的原子（或原子团）X结合成分子时，氢原子的一个电子转移至该原子壳层上；分子的氢变成一个裸露的质子，对另外一个电负性较大的原子Y表现出较强的吸引力，与Y之间形成氢键。
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]μm（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/mol2.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。
(本题目书上原解：N壳层中电子最多有2+6+10+14 = 32个，K、L、M、N壳层中电子共有2+8+18+32 = 60个，故原子序数为60。
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。
东北大学智慧树知到“冶金工程”《材料科学导论》网课测试题答案（图片大小可自由调整）第1卷一.综合考核(共15题)1.工程塑料存在着分子链结构的排列不完全规整，分子链受力不均匀；内部杂质、空穴、裂缝、气孔等缺陷，降低了工程塑料的材料强度。
()A、错误B、正确2.腐蚀一旦发生，材料或制品就会()。
所以腐蚀是材料设计和选择时不得不考虑的重要因素。
A.大受影响B.性能显著下降C.服务寿命缩短D.以上所有3.可靠性是与性能紧密联系在一起的，高性能的材料如果可靠性不高就等于低性能。
缺少可靠性自然也就谈不上其他因素。
()A.错误B.正确4.陶是人类()。
A、最先使用的天然材料B、最先发现的材料C、第一个人工制成的合成材料D、以上皆不对5.与金属材料相比，工程塑料的强度和弹性模量均较高，这是目前工程塑料作为工程结构材料得以广泛使用的原因。
()A、错误B、正确6.几乎所有金属在自然界都是以()存在。
只有权少数以金属状态存在。
A.氧化物B.硫化物C.其他化合物形式D.以上所有7.金属材料、无机非金属材料、高分子材料的差异本质上是由()、以不同的键合方式造成的。
A.其不同的组成B.相同的组成C.不同的元素D.相同的元素8.高分子材料组分的迁移特征，加速了其性能的退化，也对环境(尤其是室内环境)造成损害。
()A.错误B.正确9.离子键是化学键中最简单的类型，离子键常发生在()之间。
A.非金属元素B.正电性元素C.负电性元素D.正电性元素之间和负电性元素10.根据所要制备的材料的不同，所采用的原料也是不同的。
而相同的原材料通过不同的制备工艺过程和方法，却可以制得具有不同性能的材料。
()A.正确B.错误11.TFS罐即无锡薄钢板或镀铬薄钢板罐，由于材料的焊接性和延展性差，罐体多为熔着或粘接结构。
因其耐蚀性不及马口铁，故只能制作一些腐蚀性小的啤酒饮料罐。
()A.错误B.正确12.钢铁、有色金属、玻璃、陶瓷、高分子材料等的原材料多数来自()、为矿物资源，形成于亿万年之前，是不可再生的资源。
材料科学导论习题解答材料科学导论家庭作业第一章材料科学导论1。
氧化铝坚硬耐磨。
为什么不用它来做锤子呢？[A] Al2O3不适合作为锤片材料，因为其抗冲击性差且脆性高。
2.将下列材料分为金属、陶瓷、聚合物或复合材料:黄铜、氯化钠、环氧树脂、混凝土、镁合金、玻璃纤维增强塑料、沥青、碳化硅、铅-2。
将下列材料分为金属、陶瓷、聚合物或复合材料:黄铜、氯化钠、环氧树脂、混凝土、镁合金、玻璃纤维增强塑料、沥青、碳化硅和铅:汽车曲轴、灯泡灯丝、剪刀、汽车挡风玻璃和电视屏幕的疲劳寿命最为重要。
灯泡灯丝的熔点需要高，并且其发光性能强。
剪刀的刀刃硬度更大。
汽车挡风玻璃发出的光线穿透力更强。
电视屏幕的光学颜色和其他穿透性光学特性极其重要。
什么是纳米材料？纳米材料的作用是什么？请举个例子。
[A]一般来说，粒径小于0.1 μm(10纳米)的粒子称为纳米材料。
纳米材料具有以下效果:(1)小尺寸效应(2)表面效应(3)量子尺寸效应(4)宏观量子隧道效应一个简单的例子第二章原子结构1。
原子序数为12的镁有三种同位素:78.70%的镁原子有12个中子，10.13%的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子。
计算镁的原子量。
[A]M=0.7870×(12±12)0.1013×(12±13)0.1117×(12±14)=24.3247克/摩尔2。
尝试计算一个原子N壳层中的最大电子数。
如果K，L，M和N 壳层中的所有能级都被填满，试着确定原子的原子序数。
[:N壳层中的最大电子数是2×42=32。
但是考虑能量级交错:当N壳层中的电子数刚刚达到最大值时，电子构型为:1s 22s 22 p 63s 23 p 64s 23d 104 p 65s 24d 105 p 66s 24 f 14，原子序数70。
(本书标题中的原始解决方案:n壳层中有2 6 10 14=32个电子，k、l、m和n壳层中有2 8 18 32=60个电子，所以原子序数是60。
材料科学导论课后习题答案第一章材料科学概论1.氧化铝既牢固又坚硬且耐磨，但为什么不能用来制造榔头？答：氧化铝脆性较高，且抗震性不佳。
2.将下列材料按金属、陶瓷、聚合物和复合材料进行分类：黄铜、环氧树脂、混泥土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅锡焊料、橡胶、纸杯答：金属：黄铜、镁合金、铅锡焊料；陶瓷：碳化硅；聚合物：环氧树脂、沥青、橡胶、纸杯；复合材料：混泥土、玻璃钢3.下列用品选材时，哪些性能特别重要？答：汽车曲柄：强度，耐冲击韧度，耐磨性，抗疲劳强度；电灯泡灯丝：熔点高，耐高温，电阻大；剪刀：硬度和高耐磨性，足够的强度和冲击韧性；汽车挡风玻璃：透光性，硬度；电视机荧光屏：光学特性，足够的发光亮度。
第二章材料结构的基础知识1.下列电子排列方式中，哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金属？(1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2(2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6(3) 1s2 2s2 2p5(4) 1s2 2s2 2p6 3s2(5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2(6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1答：惰性元素：(2)；卤族元素：(3)；碱族：(6)；碱土族：(4)；过渡金属：(1),(5)2.稀土族元素电子排列的特点是什么？为什么它们处于周期表的同一空格内？答：稀土族元素的电子在填满6s态后，先依次填入远离外壳层的4f、5d层，在此过程中，由于电子层最外层和次外层的电子分布没有变化，这些元素具有几乎相同的化学性质，故处于周期表的同一空格内。
3.描述氢键的本质，什么情况下容易形成氢键？答：氢键本质上与范德华键一样，是靠分子间的偶极吸引力结合在一起。
它是氢原子同时与两个电负性很强、原子半径较小的原子（或原子团）之间的结合所形成的物理键。
当氢原子与一个电负性很强的原子（或原子团）X结合成分子时，氢原子的一个电子转移至该原子壳层上；分子的氢变成一个裸露的质子，对另外一个电负性较大的原子Y表现出较强的吸引力，与Y之间形成氢键。
一、填空题：1.原子间的键合可分为化学键和物理键两大类。
其中化学键包括离子键、金属键和共价键。
2.铁碳合金可按含碳量来分类，含碳量低于2.11%的为碳钢（含碳量低于0.0218&的为工业纯铁），含碳量大于2.11%的为铸铁。
3.以锌为唯一的或主要的合金元素的铜合金称为黄铜。
4.传统上，陶瓷的概念是指所有以黏土为主要原料与其他天然矿物质原料经过粉碎加工、成型、煅烧等过程而制成的各种制品。
5.按照陶瓷坯体结构不同和坯体致密度不同，把陶瓷制品分为两大类陶器和瓷器。
6.陶瓷的微观结构是指晶体结构类型、对称性、晶格常数、原子排列情况及晶格缺陷等，分析京都可达数挨。
7.陶瓷的显微结构是指在光学显微镜（如金相显微镜、体式显微镜等）或是电子显微镜（SEM/TEM）下观察到的陶瓷内部的组织结构，也就是陶瓷的各种组成（晶相、玻璃相、气相）的形状、大小、种类、数量、分布及晶界状态、宽度等，观察范围为微米数量级。
8.高聚物的静态粘弹性行为表现有蠕变、应力松弛。
9.聚合物在溶液中通常呈无规线团构象，在晶体中呈锯齿形或螺旋形。
10.制作碳纤维的五个阶段分别是拉丝、牵伸、稳定、碳化和石墨化。
11.复合材料通常有三种分类法，分别是增强材料、基体材料、纤维材料。
12.所谓纳米材料，从狭义上说，是有关原子团簇、纳米颗粒、纳米线、纳米薄膜、纳米碳管和纳米固体材料的总称。
从广义上说，纳米材料是指晶粒或晶界等显微构造等达到纳米尺寸（<100nm）的材料。
13.信息材料是指与信息技术相关，用于信息收集、储存、处理、传输和显示的各类功能材料。
二、名称解释：1.加工硬化：金属随变形程度的增大，强度和硬度上升而塑性和韧性下降的现象。
2.热处理：p673.白口铸铁：p814.玻璃相：p1275.晶体相：p1266.气相：p1287.结构陶瓷：p117 8.功能陶瓷：p118 9.球晶：p164 10.取向：高分子链在特定的情况下，沿特定方向的择优平行排列，聚合物呈各向异性特征。
材料科学导论课后习题答案第一章材料科学概论1.氧化铝既牢固又坚硬且耐磨，但为什么不能用来制造榔头？答：氧化铝脆性较高，且抗震性不佳。
2.将下列材料按金属、陶瓷、聚合物和复合材料进行分类：黄铜、环氧树脂、混泥土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅锡焊料、橡胶、纸杯答：金属：黄铜、镁合金、铅锡焊料；陶瓷：碳化硅；聚合物：环氧树脂、沥青、橡胶、纸杯；复合材料：混泥土、玻璃钢3.下列用品选材时，哪些性能特别重要？答：汽车曲柄：强度，耐冲击韧度，耐磨性，抗疲劳强度；电灯泡灯丝：熔点高，耐高温，电阻大；剪刀：硬度和高耐磨性，足够的强度和冲击韧性；汽车挡风玻璃：透光性，硬度；电视机荧光屏：光学特性，足够的发光亮度。
第二章材料结构的基础知识1.下列电子排列方式中，哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金属？(1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2(2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6(3) 1s2 2s2 2p5(4) 1s2 2s2 2p6 3s2(5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2(6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1答：惰性元素：(2)；卤族元素：(3)；碱族：(6)；碱土族：(4)；过渡金属：(1),(5)2.稀土族元素电子排列的特点是什么？为什么它们处于周期表的同一空格内？答：稀土族元素的电子在填满6s 态后，先依次填入远离外壳层的4f、5d 层，在此过程中，由于电子层最外层和次外层的电子分布没有变化，这些元素具有几乎相同的化学性质，故处于周期表的同一空格内。
3.描述氢键的本质，什么情况下容易形成氢键？答：氢键本质上与范德华键一样，是靠分子间的偶极吸引力结合在一起。
它是氢原子同时与两个电负性很强、原子半径较小的原子（或原子团）之间的结合所形成的物理键。
当氢原子与一个电负性很强的原子（或原子团）X 结合成分子时，氢原子的一个电子转移至该原子壳层上；分子的氢变成一个裸露的质子，对另外一个电负性较大的原子Y 表现出较强的吸引力，与Y 之间形成氢键。
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________。
材料导论考试题库和答案一、单项选择题1. 材料科学中，材料的基本属性不包括以下哪一项？A. 力学性能B. 热学性能C. 光学性能D. 经济性答案：D2. 以下哪种材料不属于金属材料？A. 钢B. 铝C. 陶瓷D. 铜答案：C3. 材料的微观结构对其宏观性能的影响主要体现在哪些方面？A. 力学性能B. 热学性能C. 电学性能D. 所有以上选项答案：D4. 材料的疲劳是指材料在什么条件下的性能退化？A. 静态载荷B. 循环载荷C. 随机载荷D. 冲击载荷答案：B5. 以下哪种材料具有最高的热导率？A. 铜B. 铝C. 银D. 金答案：C二、多项选择题6. 材料的力学性能包括哪些方面？A. 弹性B. 塑性C. 硬度D. 韧性答案：ABCD7. 以下哪些因素会影响材料的腐蚀速率？A. 材料成分B. 环境介质C. 温度D. 应力状态答案：ABCD8. 材料的断裂韧性是衡量材料抵抗哪种类型裂纹扩展的能力？A. 疲劳裂纹B. 应力腐蚀裂纹C. 环境诱导裂纹D. 所有以上选项答案：D9. 以下哪些是材料的热处理过程？A. 退火B. 淬火C. 正火D. 回火答案：ABCD10. 材料的电学性能包括哪些？A. 导电性B. 绝缘性C. 半导体性D. 超导性答案：ABCD三、判断题11. 材料的硬度越高，其耐磨性越好。
（对/错）答案：对12. 材料的断裂韧性与材料的韧性成正比。
（对/错）答案：对13. 材料的疲劳寿命可以通过增加材料的强度来无限提高。
（对/错）答案：错14. 材料的热膨胀系数越大，其热稳定性越好。
（对/错）答案：错15. 材料的导电性与其电导率成正比。
（对/错）答案：对四、简答题16. 简述材料的疲劳现象及其影响因素。
答案：材料的疲劳是指材料在循环载荷作用下的性能退化和最终断裂的现象。
影响材料疲劳的因素包括应力水平、循环次数、材料的微观结构、表面状态、环境介质等。
17. 描述材料的热处理过程中的退火、淬火和回火的区别。
