材料工程基础复习思考题

《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案第二章2-1.按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。

2-2.的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。

2-3.试计算N壳层内的最大电子数。

若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？2-4.计算O壳层内的最大电子数。

并定出K、L、M、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。

2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。

2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式：（1）CO的分子键合（2）甲烷CH的分子键合 24（3）乙烯CH的分子键合（4）水HO的分子键合 242（5）苯环的分子键合（6）羰基中C、O间的原子键合 2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？2-8.试解释表2-3-1中，原子键型与物性的关系？332-9.0?时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm和0.95g/cm，如何解释这一现象？+2-10.当CN=6时，K离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时，半径是多少？(b)CN=8时，半径是多少？32-11.(a)利用附录的资料算出一个金原子的质量？(b)每mm 的金有多少个原子？(c)根据金21的密度，某颗含有10个原子的金粒，体积是多少？(d)假设金原子是球形(r=0.1441nm),Au21并忽略金原子之间的空隙，则10个原子占多少体积？(e)这些金原子体积占总体积的多少百分比？2+2-2-12.一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca离子和4个O离子，每边的边长是0.478nm，则CaO的密度是多少？2-13.硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？ 2-14.计算（a）面心立方金属的原子致密度；（ b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子半径r+=0.097，r-=0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？ NaCl 4702-15.铁的单位晶胞为立方体，晶格常数 a=0.287nm，请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子个数。

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。

2008级材料工程基础第三次思考题１、名词解释：高炉利用系数、高炉有效容积、炉渣碱度、碱性操作、酸性操作、焦比、氧位、焦炭回转运动区、直接还原、间接还原、块状带、软融带、滴下带、热保持带、化学保持带、Ｓ准数、LD转炉、镁碳砖、镁钙砖、L/L o、硬吹、软吹、炉外精炼、铁水预处理、二次精炼、RH法、DH法、硫容量、夹杂物形态控制、一次颗粒、二次颗粒、连铸连轧、一次颗粒、二次颗粒、模压成形、注射成形、挤压成形、轧膜成形、烧结、烧结颈、无压烧结、固相烧结、液相烧结、加压烧结、活化烧结２、钢铁生产过程的本质是什么？该过程遵循哪些原则？其制造过程是由哪些工序构成的？３、高炉设备是由几大部分构成的？试画出高炉本体结构示意图。

４、高炉炼铁的主原料和辅助原料是哪些？５、由氧化物自由焓－温度图(图9-6)可以说明钢铁生产中哪些基本原理？６、有碳存在的Fe-C-O平衡图（补充图3即布德奥德平衡图）对热处理加工和炼铁生产有何实际意义？并示意画出布德奥德平衡图。

７、铁氧化物还原过程是由哪几个步骤完成的？其主要环节是什么？８、影响铁矿石还原速度的主要因素是什么？９、试说明钢铁生产中造渣的目的和遵循的原则。

10、炼钢的主原料和辅助原料是什么？11、试说明转炉炼钢的特点和三个主要阶段的作用。

12、试说明连续铸钢工艺过程。

13、试说明炉外精炼的目的和意义。

14、铁水预处理中的主要化学反应是什么？15、画图说明RH法和DH法工作原理。

16、在钢包精炼中如何应用西维斯定律。

17、什么是夹杂物形态控制原理？夹杂物存在有什么危害？18、简述粉末冶金工艺的流程。

19、粉末冶金材料有什么特点？结合其特点举出5个应用实例。

20、粉末的一次颗粒和二次颗粒各指是什么？21、球磨制粉的四要素是什么？说明球磨制粉的基本原理及提高效率的准则。

22、归纳滚筒式球磨、振动球磨和搅拌球磨磨粉的异同点。

23、说明气流研磨法的工作机理。

提高气流研磨效率的准则与球磨制粉的准则是否相同？24、归纳旋涡研磨、冷流冲击和流态化床气流磨磨粉的异同点。

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：表征和发现材料的基本属性（结构、性能）材料工程：研究材料的制备与加工技术，进行材料剪裁和设计2、为什么材料是人类赖以生存和发展的物质基础？3、为什么材料是科学技术进步的先导？答：先进材料是社会现代化的先导，科技发展—社会进步—材料是基础、是先导4、材料的制备技术或方法主要有哪些？答：从气态制备材料：物理气相沉积（PVD）化学气相沉积（CVD）从液态制备材料：铸造、注浆、注塑、熔融纺丝、凝胶注模、溶胶—凝胶、溶液沉淀、聚合、……从固态制备材料：固相合成、粉末冶金、陶瓷烧结5、材料的加工技术主要包括哪些内容？答：金属：煅造、退火、回火、淬火等热处理、车、刨、镗、磨等加工，焊接陶瓷：切割研磨、抛光、腐蚀、金属化等玻璃：钢化、刻蚀、抛光、吹拉加工等聚合物：热塑焊接、热塑加工等11、钢铁材料是如何分类的？其主要发展趋势？答：分类：铁、铁合金、非合金钢、低合金钢、合金钢、高合金钢，还可按用途、冶炼方法、材型、碳含量分类。

发展趋势：高洁净度，超细晶，高均匀性，微合金化12、有色金属材料分为哪些类别？各有何特点？答：黑色金属；重有色金属；轻有色金属；贵金属；稀有金属；放射性金属；半金属13、化工材料主要有哪些？答：天然高分子；半合成高分子；合成高分子；塑料；橡胶纤维；涂料；胶粘剂；功能高分子14、建筑材料有何特点？答：主要建材产品产量均为世界第一，是建材生产大国，但不是强国。

建材属于“三高一低”产品：高资耗、高能耗、高污染、低附加值。

15、电子信息材料主要有哪些？其发展特点？答：微电子材料、光电子材料、电子陶瓷、电池材料等，如各种半导体、芯片材料、基片材料、光刻材料、连线或引线、封装材料等。

发展特点与趋势：年年有更新，3~5年换代，5~8年性能提高一个数量级。

产业与国外差距5~10年，主要是原料基础差，装备水平较低，产业规模小，产品质量可靠性差。

《工程材料》复习思考题参考答案金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。

2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu各属何种晶体结构？3.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？4.金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？5.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？金属的塑性变形与再结晶1．解释下列名词：加工硬化、回复、再结晶、热加工、冷加工。

2．产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？3．划分冷加工和热加工的主要条件是什么？4．与冷加工比较，热加工给金属件带来的益处有哪些？5．为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？6．金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？7．分析加工硬化对金属材料的强化作用？8．在制造齿轮时，有时采用喷丸法（即将金属丸喷射到零件表面上）使齿面得以强化。

试分析强化原因。

合金的结构与二元状态图1．解释下列名词：合金，组元，相，相图；固溶体，金属间化合物，机械混合物；枝晶偏析，比重偏析；固溶强化，弥散强化。

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）相组成物与组织组成物；3．下列元素在α-Fe 中形成哪几种固溶体?Si、C、N、Cr、Mn4．试述固溶强化、加工强化和弥散强化的强化原理,并说明三者的区别.5．固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？6. 何谓共晶反应、包晶反应和共析反应?试比较这三种反应的异同点. 7．二元合金相图表达了合金的哪些关系？8．在二元合金相图中应用杠杆定律可以计算什么？9. 已知A（熔点 600℃）与B(500℃) 在液态无限互溶；在固态 300℃时A溶于 B的最大溶解度为 30% ，室温时为10%，但B不溶于A；在 300℃时，含 40% B 的液态合金发生共晶反应。

材料工程基础思考题一、金属材料的制备1.简要说明高炉的结构及高炉内主要区域分布。

2.高炉炼铁的主要原料和产品分别是什么？3.高炉炼铁的主要理化过程有哪些？主要的反应有哪些？4.炼钢有哪些主要方法？炼钢过程的主要反应是什么？5.说明连铸机的组成及作用。

6.简要叙述拜耳法生产氧化铝的原理和工序。

7.说明火法炼铜的基本原理与工艺，造锍熔炼的目的是什么？二、金属的液态成型1.合金的铸造性能有哪些？2.什么是铸造应力？铸造应力对铸件的质量有何影响？生产中常采用哪些措施来防止和减少应力对铸件的危害？3.缩孔和缩松是如何形成的？采用何种措施进行防止？4.什么是顺序凝固和同时凝固？各需要采用什么措施来实现？它们分别适用于哪些场合？5.浇注系统一般有哪几个基本组元组成？各组元的作用是什么？6.简述熔模铸造的工艺过程、生产特点和适用范围。

7.金属型铸造有何优越性？为什么它不能完全取代砂型铸造？8.低压铸造的工作原理与压力铸造有何不同？三、金属塑性成形1.常见的塑形成形加工方法有哪些？2.与铸件相比，锻件有何优点？3.简述影响金属塑性成形性能的主要因素。

4.金属塑形成形的基本定律是什么？5.一般情况下，模锻的模膛包括哪几个部分？6.简述热轧无缝钢管的主要生产工序7.什么是控制轧制？简述控制轧制三阶段的显微组织变化特点。

8.板料冲压主要包含哪些内容？分别说明各种冲压工艺的特点及其应用范围。

四、金属热处理原理及工艺1.简述奥氏体化的过程及奥氏体晶粒大小的影响因素。

2.绘制共析钢的等温冷却曲线和连续冷却曲线，说明每条线和区域的金属学意义。

3.解释名词：片状珠光体、粒状珠光体、索氏体、屈氏体、马氏体、贝氏体。

4.试述钢中马氏体组织转变特点及其影响马氏体强韧性的因素，为什么马氏体转变不能进行彻底，而总要保留一部分残余奥氏体？5.什么是贝氏体组织？上贝氏体、下贝氏体及粒状贝氏体的形貌特征如何？6.何谓魏氏组织？它的形成条件如何？对钢的性能有何影响？如何消除？7.什么是上临界冷却速度？8.比较钢的退火和正火的异同。

《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案第二章2-1.按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。

2-2.的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。

2-3.试计算N壳层内的最大电子数。

若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？2-4.计算O壳层内的最大电子数。

并定出K、L、M、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。

2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。

2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式：（1）CO2的分子键合（2）甲烷CH4的分子键合（3）乙烯C2H4的分子键合（4）水H2O的分子键合（5）苯环的分子键合（6）羰基中C、O间的原子键合2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？2-8.试解释表2-3-1中，原子键型与物性的关系？2-9.0℃时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3，如何解释这一现象？2-10.当CN=6时，K+离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时，半径是多少？(b)CN=8时，半径是多少？2-11.(a)利用附录的资料算出一个金原子的质量？(b)每mm3的金有多少个原子？(c)根据金的密度，某颗含有1021个原子的金粒，体积是多少？(d)假设金原子是球形(r Au=0.1441nm),并忽略金原子之间的空隙，则1021个原子占多少体积？(e)这些金原子体积占总体积的多少百分比？2-12.一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca2+离子和4个O2-离子，每边的边长是0.478nm，则CaO的密度是多少？2-13.硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？2-14.计算（a）面心立方金属的原子致密度；（b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子半径r Na+=0.097，r Cl-=0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？2-15.铁的单位晶胞为立方体，晶格常数a=0.287nm，请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子个数。

《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案第二章2.1.按照能级写出N、0、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。

2・2.的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。

2.3.试计算N壳层内的最大电子数。

若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？2-4.计算O壳层内的最大电子数。

并定出K、L、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。

2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。

2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式：（1）CO?的分子键合（2）甲烷CH’的分子键合（3）乙烯C2H4的分子键合（4）水HQ的分子键合（5）苯环的分子键合（6）城基中C、。

间的原子键合2.7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？2-8.试解释表2.3-1中，原子键型与物性的关系？2-9.0°C时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3,如何解释这一现象？2.10.当CN=6时,K+离子的半径为0.133nm（a）当CN=4时，半径是多少? （b）CN=8时，半径是多少？2-11 .（a）利用附录的资料算出一•个金原子的质量？（b）每mm3的金有多少个原子？（c）根据金的密度，某颗含有10由个原子的金粒，体积是多少？（d）假设金原子是球形（E=0.1441nm）, 并忽略金原子之间的空隙，则10刀个原子占多少体积？（e）这些金原子体积占总体积的多少百分比？12.—个CaO的立方体晶胞含有4个Ca*离子和4个O?-离子，每边的边长是0.478nm, 则CaO的密度是多少？-硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？14.计算（a）面心立方金属的原子致密度；（b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子半径r Na+=0.097,心=0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？2-15.铁的单位品胞为立方体，品格常数a=0.287nm,请由铁的密度算出每个单位品胞所含的原子个数。

《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？2、为什么材料是人类赖以生存和发展的物质基础？3、为什么材料是科学技术进步的先导？4、材料的制备技术或方法主要有哪些？5、材料的加工技术主要包括哪些内容？6、进行材料设计时应考虑哪些因素？7、在材料选择和应用时，应考虑哪些因素？8、简述金属、陶瓷和高分子材料的主要加工方法。

9、材料设计包括哪几个层次？进行材料设计时应遵循哪些原则？10、如何区分传统材料与先进材料？11、工业1.0、2.0、3.0和4.0分别以什么为特征？12、钢铁材料是如何分类的？其主要发展趋势？13、有色金属材料分为哪些类别？各有何特点？14、化工材料主要有哪些？15、建筑材料有何特点？16、电子信息材料主要有哪些？其发展特点？17、航空航天材料的性能特点如何？18、先进陶瓷材料如何分类？各有何特点？19、什么是复合材料？如何设计和制备复合材料？20、新能源材料有哪些？各有何特点？21、超导材料的三个临界参数是什么？如何区分低温超导与高温超导？22、纳米材料与纳米技术的异同？它们对科技发展的作用？22、生物医用材料有哪些？应具备什么特性？23、什么是生态环境材料？如何对其生命周期进行评价？1、铸造具有哪些优缺点？适用范围如何？发展方向？2、金属的铸造性能主要包括哪些？3、影响液态金属充型能力的因素有哪些？如何提高充型能力？4、铸件的凝固方式有哪些？其主要的影响因素？5、什么金属倾向于逐层凝固？如何改变铸件的凝固形式？6、什么是缩松和缩孔？其形成的基本条件和原因是什么？7、试分析铸造合金的收缩特性对铸件质量影响的基本规律。

8、铸造应力是怎么产生的？对铸件质量有何影响？9、试述铸件产生变形和开裂的原因及其防止措施。

10、铸件中的气体和非金属夹杂物对铸件质量有何影响？如何消除？11、常用的造型材料有哪些？对其性能有何要求？12、什么是冒口？其作用和设计原则？13、常见的特种铸造方法有哪些？各有何特点？14、陶瓷的液态成形方法有哪些？各有何特点？15、聚合物的液态成形方法有哪些？各有何特点？1、金属为什么容易塑性变形？生产塑性变形的本质？2、金属常见的塑性成形方法有哪些？3、金属的冷变形和热变形是如何区分的？各有何特征？4、什么是金属的可煅性？其影响因素有哪些？5、影响金属冷成形的主要力学性能参量有哪些？6、轧制的方法有哪些？如何提高轧制件的质量？7、煅造的方法有哪些？试比较煅造和轧制对材料结构和性能的影响。

第1章绪论思考题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．材料科学与工程定义解：关于材料组成、结构、制备工艺与其性能及使用过程间相互关系的知识开发及应用的科学。

3．按材料特性，材料分为哪几类？金属通常分哪两大类？无机非金属材料分哪四大类？高分子材料按使用性质哪几类？解：按材料特性，材料分为：金属材料、无机非金属材料、和有机高分子材料三类。

金属材料分为：黑色金属材料和有色金属材料。

无机非金属材料分为：混泥土（水泥）、玻璃、砖及耐火材料、陶瓷四大类。

高分子材料按使用性能分为：塑料、橡胶、纤维、粘合剂、涂料等类。

4．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.导热性和导电性差；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）和粘流温度（Tf ）；c.力学状态有三态：玻璃态、高弹态和粘流态；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 Structure of Matter思考题1. 原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定？解：主量子数n、角量子数l、磁量子数m l、自旋量子数m s2．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3．配位数及其影响配位数的因素解：配位数：一个原子周围具有的第一邻近原子（离子）数。

影响因素：①共价键数；②原子的有效堆积（离子和金属键合）。

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2-2.的镁原子有13个中子，11. 17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。

2-3.试计算N壳层内的最大电子数。

若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？2-4.计算0壳层内的最大电子数。

并定出K、L、M、N、0壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。

2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。

2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式：(1)C02的分子键合(2)甲烷CH4的分子键合(3)乙烯C2II4的分子键合(4)水1120的分子键合(5)苯环的分子键合(6)譏基中C、0间的原子键合2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？2-8.试解释表2-3-1中，原子键型与物性的关系？2-9. 0°C时，水和冰的密度分别是1. 0005g/cm3和0. 95g/cm3,解释这一现象？2-10.当CN=6时，K+离子的半径为0. 133nm（a）当CN二4时，半径是多少？（b）CN=8时，半径是多少？2-11. （R利用附录的资料算出一个金原子的质量？（b）每mm3的金有多少个原子？（c）根据金的密度，某颗含有1021个原子的金粒，体积是多少？（d）假设金原子是球形（rAu=0.144lnm）, 并忽略金原子之间的空隙，则1021个原子占多少体积？（e）这些金原子体积占总体积的多少百分比？2-12. 一个CaO的立方体晶胞含有4个52+离子和4个02-离子，每边的边长是0. 478nm,则CaO的密度是多少？2-13.硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？2-14.计算（Q）面心立方金属的原子致密度；（b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子半径rNa+=0. 097, rCl-二0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？2-15.铁的单位晶胞为立方体，晶格常数a=0. 287nm,请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子个数。

《工程材料基础》课程思考题第一章工程材料的结构与性能1、各种结合键有何特点，其所构成的物质有何性能特点？材料的性能主要取决于哪些因素？2、体心、面心、密排六方晶体结构有何特点？3、何谓晶体、晶体结构、晶格、晶胞和非晶体？4、何谓晶面、晶向，如何确定晶面和晶向指数？5、何谓单晶体和多晶体？6、何谓各向异性，为什么单晶体具有各向异性，而多晶体往往没有各向异性？7、何谓点缺陷、线缺陷（位错）和面缺陷，他们在晶体中的表现形式有哪些？8、点缺陷和位错对晶体的强度、硬度、塑性、韧性、电阻率等有何影响？9、非晶态材料的原子排列有何特点，其是否处于稳定状态？10、何谓合金，合金中相、组织的概念是什么？11、何谓固溶体，其晶体结构与其组元有何关系？12、何谓置换固溶体、间隙固溶体、无限固溶体和有限固溶体？13、何谓金属间化合物，其晶体结构与其组元有何关系？14、常见金属间化合物有哪几种，各有何特点？15、固溶体和金属间化合物对合金的力学性能有何影响？16、何谓高聚物，构成高聚物分子的原子之间以何种结合键相连，高聚物分子之间以何种结合键相连？17、为什么高聚物在高温下易软化？18、何谓高聚物的结构单元，高聚物大分子链有哪几种几何形态？19、何谓高聚物的聚集态结构？20、何谓陶瓷，其主要组成相有哪些，其性能主要取决于什么相？21、材料的强度指标有哪些，其含义是何？22、材料的塑性指标有哪些，塑性对于材料有何重要意义？23、何谓材料的硬度，常用的测试材料硬度的方法有哪些，其适用范围如何？24、材料承受冲击的性能用何性能指标表示，温度对材料的耐冲击性能有何影响？25、何谓断裂韧性，其有何实际意义？26、材料的耐磨性主要取决于哪些因素？27、何谓蠕变，其产生机制为何？28、何谓材料的电极化现象，何谓压电现象和电致伸缩现象？29、根据对外加磁场的反应，可将物质分为哪几类，其各有什么特点？30、何谓物质的特征光谱？31、如何防止材料的电化学腐蚀？32、什么是材料的工艺性能，其有何重要意义？第二章金属材料的凝固与固态相变1、什么是凝固，什么是结晶，什么是结晶过冷度，结晶的驱动力是什么？2、非晶体和晶体的凝固有何不同？3、结晶过程可分为哪两个阶段？4、结晶形核有哪些方式，采用哪一种形核方式更易形核，为什么？5、晶核的长大方式有哪些？6、影响晶核形核率和长大率的因素主要有哪些，如何影响？7、如何控制结晶后的晶粒大小，金属的晶粒大小有何重要性？8、何谓同素异构和同分异构现象？9、热力学中的平衡是何含义，何谓平衡相（状态）图？10、何谓匀晶、共晶、包晶、共析转变？11、匀晶、共晶、包晶、共析相图中典型成分合金冷却过程的相变和组织变化有何不同？12、如何利用相图来大致判断合金的性能？13、铸锭的凝固组织有何特点，影响铸锭组织形成的因素有哪些？14、何谓铁素体、渗碳体、奥氏体、珠光体、一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体？15、在亚共析、共析、过共析钢和亚共晶、共晶、过共晶白口铸铁的平衡结晶冷却过程中，其相变和组织变化过程如何？16、网状渗碳体易在什么情况下产生，其对钢会产生何种危害？17、室温下，所有钢和白口铸铁的组成相是否相同，组织是否相同，其组织形貌各有何特点？18、含碳量对铁碳合金中渗碳体的量有何影响，对铁碳合金的力学性能有何影响？19、含碳量对钢中P的量有何影响，钢中P量对钢的力学性能有何影响？20、如何利用铁碳相图判断铁碳合金的力学性能和加工性能？21、加热时，钢中A的形成可分为哪几个阶段，影响A形成的主要因素有哪些，如何影响？22、哪些因素且如何影响A晶粒的大小，何谓本质粗晶粒钢和本质细晶粒钢？23、钢的晶粒大小与钢的屈服强度大小有何关系？24、何谓C曲线，依据C曲线，过冷奥氏体在不同温度下可发生哪些类型的组织转变？25、影响C曲线位置和形状的主要因素有哪些，如何影响？26、依据珠光体组织的粗细，可将珠光体组织分为哪几类，其力学性能有何不同？27、何谓马氏体、上贝氏体和下贝氏体，其组织和力学性能有何特点？第三章金属材料的塑性变形1、何谓为塑性变形，晶体塑性变形的主要方式有哪些？2、何谓晶体的滑移系，组成滑移系的滑移面和滑移方向有何特点？3、何谓分切应力和临界分切应力，何谓“软位向”和“硬位向”？4、多晶体中晶粒取向对晶体塑性变形有何影响？5、晶界对晶体塑性变形有何影响？6、为什么细化晶粒可以提高金属强度，并改善金属的塑性和韧性？7、何谓形变强化，其机理是什么？8、塑性变形后，金属内部组织、性能有何主要变化？9、塑性变形可产生哪些残余应力，残余应力有何危害和可利用之处，如何消除残余应力？10、经冷塑性变形的金属在加热到一定温度时，其组织和性能会发生哪些主要变化，为什么？11、何谓回复、再结晶，对应于回复、再结晶过程，冷变形金属的组织和性能将相应发生何种变化？12、何谓再结晶温度？13、金属的形变强化有何利弊，如何利用何消除形变强化？14、为什么在高温下，金属的晶粒会长大？15、何谓冷变形和热变形，为什么往往将金属加热到高温进行塑性变形？16、金属塑性变形时形成的纤维组织对金属力学性能有何影响？17、对金属进行加工时，应如何考虑纤维组织的分布？18、何谓金属的塑性加工性能，其用何种指标来加以衡量？19、影响塑性加工性能的主要因素有哪些，如何影响？第四章金属材料热处理1、何谓热处理，其可分为几大类？2、何谓退火，退火分为哪几种，加热温度范围有何不同，其目的如何？3、何谓正火，加热温度范围如何，目的如何？4、退火与正火的冷却过程有何不同，获得的组织有何异同，力学性能有何不同？5、根据钢的硬度不同，应如何选择相应的热处理工艺来改善其切削加工性能？6、何谓淬火，对应于亚共析钢、共析钢和过共析钢，其淬火加热温度范围有何不同，为什么？7、何谓淬火临界冷却速度，淬火时冷却速度太慢会产生何种不良结果，太快又会产生什么不良结果？8、常用淬火冷却介质有哪些，其冷却能力有何不同，选择淬火冷却介质的依据是什么？9、常用的淬火冷却方法有哪些，各有何特点？10、一般情况下，钢经淬火能否得到100%的马氏体组织，为什么？11、在淬火冷却时，为得到尽可能多的马氏体，减少残余奥氏体，可采取什么样的处理方法？12、表面淬火的目的是什么，有哪些表面淬火方法，各有何特点？13、何谓钢的回火，回火的目的是什么，回火工艺能否单独使用？14、回火时，随回火温度升高，钢的淬火组织和力学性能将如何变化？15、何谓回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体组织，其组织和力学性能有何不同？16、回火马氏体、回火托氏体、回火索氏体与马氏体、托氏体、索氏体又有何不同？17、低温回火、中温回火、高温回火各得到什么组织，其力学性能有何特点，各适用于什么工作条件要求的零件？18、何谓调质处理？其力学性能特点是什么？19、合金元素的加入对钢在回火过程中的组织变化和力学性能有何影响？20、何谓回火脆性，分哪几类，如何防止或消除？21、何谓钢的淬透性，用何表示？何谓淬硬性，用何表示？22、淬透性有何实际意义，影响淬透性的主要因素有哪些，如何影响？23、淬透性与选材有何关系？24、何谓固溶热处理和时效强化，时效温度对时效获得的硬度有何影响？25、何谓化学热处理，其目的是什么？26、渗碳、渗氮、碳氮共渗的热处理工艺有何不同，分别经过渗碳、渗氮、碳氮共渗热处理后，钢的心部组织和表层组织各为什么？27、分别经渗碳、渗氮、碳氮共渗热处理后，渗层的厚度、零件的变形程度和性能有何不同？28、对热处理零件有哪些结构工艺性要求？第五章金属材料表面改性处理1、什么是表面改性处理，主要有哪些方法？2、氧化处理和磷化处理的原理和作用是什么？3、电镀的原理是什么？4、化学气相沉积和物理气相沉积的基本原理是什么？5、热喷涂的基本原理是什么，通过喷涂不同的材料可以改进零件的哪些性能？第六章金属材料1、钢中常见的杂质有哪些，对钢得性能有何影响？2、何谓钢的热脆和冷脆，主要由何元素引起？3、分别按化学成分、冶金质量和用途，可将钢分为哪些类别？4、各种碳钢、合金钢按何规则进行编号？5、钢中的合金元素通过哪些途径可以提高钢的强度和硬度？6、钢中的合金元素对铁碳相图有何影响？7、哪些合金元素阻碍奥氏体晶粒长大，哪些合金元素促进奥氏体晶粒长大？8、合金元素的种类和加入量对钢的淬透性有何影响？9、碳钢与合金钢、低合金钢与高合金钢，谁的淬透性更高，为什么？10、合金元素对钢的回火有何影响，哪些合金元素易产生第二类回火脆性，哪些合金元素可抑制第二类回火脆性？11、何谓“二次硬化”，其产生机理是什么？12、对结构钢和工具钢的使用性能要求有何显著不同？13、结构钢和工具钢在含碳量上有何不同，为什么？14、结构钢和工具钢在主加合金元素上有何不同，为什么？15、合金元素在结构钢中和在工具钢中的主要作用有何异同？16、各种结构钢的预备热处理与最终热处理工艺按何原则确定？17、渗碳钢和调质钢的含碳量有何特点，热处理工艺有何特点？18、为什么高速钢中碳、钨、钼、铬等元素的含量很高？高速钢的热处理有何特点？19、工具钢的预备热处理与最终热处理工艺按何原则确定？20、为什么以工具钢制作冷作模具时，其最终热处理是淬火+低温回火，而制作热作模具时，其最终热处理为淬火+高温回火（或多次高温回火）？21、为什么以工具钢制作量具时，淬火后要进行冷处理，而后再回火？22、不锈钢分哪几类，其化学成分、热处理、室温组织和性能有何特点？23、耐磨钢的成分、牌号有何特点？24、按碳主要是以渗碳体或石墨的形式存在可将铸铁分为哪几类？25、按石墨的存在形态不同可将铸铁分为哪几类，其性能各有何特点？26、石墨在铸铁中可产生哪些好与不利的作用?27、如何编写铸铁的牌号？28、铸铁的基体有哪几类，其力学性能如何，可通过何种热处理获得？29、耐磨铸铁和耐热铸铁主要通过加入何种合金元素来提高铸铁的耐磨和耐热性能？30、工业纯铝如何编号?31、何谓变形铝合金和铸造铝合金，何谓可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金？32、铝合金可分为哪些类别，其牌号如何编写，性能各有何特点？33、何谓黄铜、青铜，其化学成分、性能有何主要特点，如何编写其牌号？34、对轴承合金有哪些性能要求，锡基、铅基轴承合金成分和性能特点如何?35、何谓形状记忆合金、减振合金、功能梯度材料、智能材料、纳米材料、非晶态材料？。

《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案第二章2-1.按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。

2-2.的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。

2-3.试计算N壳层内的最大电子数。

若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？2-4.计算O壳层内的最大电子数。

并定出K、L、M、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。

2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。

2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式：（1）CO2的分子键合（2）甲烷CH4的分子键合（3）乙烯C2H4的分子键合（4）水H2O的分子键合（5）苯环的分子键合（6）羰基中C、O间的原子键合2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？2-8.试解释表2-3-1中，原子键型与物性的关系？2-9.0℃时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3，如何解释这一现象？2-10.当CN=6时，K+离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时，半径是多少？(b)CN=8时，半径是多少？2-11.(a)利用附录的资料算出一个金原子的质量？(b)每mm3的金有多少个原子？(c)根据金的密度，某颗含有1021个原子的金粒，体积是多少？(d)假设金原子是球形(r Au=0.1441nm),并忽略金原子之间的空隙，则1021个原子占多少体积？(e)这些金原子体积占总体积的多少百分比？2-12.一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca2+离子和4个O2-离子，每边的边长是0.478nm，则CaO的密度是多少？2-13.硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？2-14.计算（a）面心立方金属的原子致密度；（b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子半径r Na+=0.097，r Cl-=0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？2-15.铁的单位晶胞为立方体，晶格常数a=0.287nm，请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子个数。

复习思考题及答案一、名词解释1.结晶：液态金属由液态向固态转变的过程。

2.滑移：晶体中产生原子层与原子层之间的相对位移。

3.马氏体：一种含碳过饱和的a固溶体。

4.等温淬火：将奥氏体化后的工件淬入小于上贝氏体转变温度的盐浴中（一般在下贝氏体转变温度范围内等温）较长时间保温使其获得贝氏体组织，然后再空冷的淬火工艺。

5.热加工：金属材料在高温下进行塑性变形时，其加工硬化作用能被变形过程中所发生的动态软化过程如动态回复和动态再结晶等所抵消，从而获得近乎稳定的流变应力。

这种塑性变形就是热加工。

或者凡是加工温度大于金属再结晶温度的金属塑性加工，都称为热加工。

6•临界冷却速度：保证奥氏体在连续冷却过程中不发生分解而全部过冷到马氏体区的最小冷却速度。

7.同素异构转变：金属的晶体结构随着温度的变化而变化的现象称为同素异构转变。

8.淬透性：指钢在淬火时获得马氏体的能力。

它是钢材本身固有的一个属性。

9.断裂韧性：材料抵抗裂纹扩展的能力就是断裂韧性。

10.晶界：晶粒与晶粒之间的交界面，就是晶界。

11.枝晶偏析：在一个晶粒内化学成分不均匀的现象就称为晶内偏析，又叫枝晶偏析或微观偏析。

12.奥氏体：是碳在丫-Fe中的间隙固溶体，它又叫A或丫固溶体。

13.退火：将金属及其合金加热、保温和加热炉内缓慢冷却，使其组织结构达到或接近达到平衡状态的热处理工艺就称为退火。

14.回火：是将淬火后的工件再重新加热到A1点以下某一温度、保温、然后冷却的热处理工艺。

16.再结晶：是指经冷塑性变形的金属在加热时，通过再结晶晶核的形成及其随后的长大、最终形成无畸变的新的晶粒的过程。

17.时效：淬火后的铝合金随时间延长而发生强化的现象就是时效强化或时效硬化。

二、填空题1.钢的淬透性越高，则其C曲线的位置越（右），临界冷却速度越（小或低）。

2•典型铸锭结构的三个晶区分别为（表面细晶粒层）、（柱状晶粒层）和（中心粗大等轴晶粒层）。

3•物质在固态下晶体结构随温度发生变化的现象称为（同素异构转变）。

《工程材料》复习第一章材料科学的基础知识1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理。

点缺陷：原子排列不规则的区域在空间三个方向尺寸都很小，主要指空位间隙原子、置换原子等。

线缺陷：原子排列的不规则区域在空间一个方向上的尺寸很大，而在其余两个方向上的尺寸很小。

如位错。

面缺陷：原子排列不规则的区域在空间两个方向上的尺寸很大，而另一方向上的尺寸很小。

如晶界和亚晶界。

单晶体：如果一块晶体，其内部的晶格位向完全一致，则称这块晶体为单晶体。

多晶体：由多种晶粒组成的晶体结构称为“多晶体”。

过冷度：实际结晶温度与理论结晶温度之差称为过冷度。

自发形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。

非自发形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面所形成的晶核。

变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非自发晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。

2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Pb 、Cr 、V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？常见金属晶体结构：体心立方晶格、面心立方晶格、密排六方晶格；α－Fe、Cr、V属于体心立方晶格；γ－Fe 、Al、Cu、Ni、Pb属于面心立方晶格；Mg、Zn属于密排六方晶格；3.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。

因此，无论点缺陷，线缺陷和面缺陷都会造成晶格崎变，从而使晶体强度增加。

同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。

4.为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？答：因为单晶体内各个方向上原子排列密度不同，造成原子间结合力不同，因而表现出各向异性；而多晶体是由很多个单晶体所组成，它在各个方向上的力相互抵消平衡，因而表现各向同性。