江苏大学 材料科学与方法试题及答案

二、自由发挥题（结束前一周布置，和最后当堂布置完成的作业一起交，16分）
任选一题：
7、科学技术成果往往是一把双刃剑。试以材料类为例说明，并设想如何来改进其副作用。
8、环境污染、能源消耗和资源利用是二十一世纪人类共同面对的问题。试就某一方面以材料为例提出你的设想和思路。
（没有参考答案，略。但总体要求是概念正确，思路清楚，举例恰当，叙述合适，不能太简单。）
2、材料计算设计主要有哪几个层次，其关键科学问题是什么？
[答案要点]材料计算设计主要有三个层次。微观设计层次：空间尺度约1nm级，是电子、原子、分子层次的设计；介观设计层次：典型尺度约1μm级，材料被看作是连续介质，是组织结构层次的设计研究，是工程应用层次的设计。
[答案要点]类比法是指通过两个或两类事物或现象进行比较，根据相似点或相同点推论出它们的其它属性或规律也可能有相似点或相同点的结论。移植方法是指将某学科的原理、方法或技术等应用于研究和解决同一学科内的分支科学或其它学科和技术领域的理论、技术或方法问题。（举例，略）
6、试从金属材料、无机非金属材料和高分子材料的晶体学结构特点叙述这三大材料的主要异同点。
研究关键：根据基础理论和数据能否发展出符合实际的解析与数理模型，解决不同层次间计算方法的选择与整合。
3、现代材料科学与工程学科主要有哪些特点？
[答案要点]各类材料逐步趋向统一；材料的发展和应用是系统工程；科学与工程的全面融合；多学科和跨学科；新思维、新方法、新发现和新理论不断产生；绿色材料科学技术。
[答案要点]三大材料都具有晶体结构，但是陶瓷和高分子材料的组织结构要比金属复杂得多。不同结合键的材料具有不同的性能。金属一般具有金属键，陶瓷有离子键，共价键，混合键，而高分子为分子键，共价键，共轭键。与金属键相比，离子键和共价键的陶瓷的熔点高、硬度高、耐高温，但固体状态一般不导电。由共价键结合成大分子链的高分子聚合物的熔点低，硬度低，耐热性很差，一般不导电。
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4、用能量法研究材料过程，其过程的方向、途径、结果的基本原理是什么？
[答案要点]材料过程自发进行的方向：自发过程总是沿着能量降低的方向进行的。过程途径原理：最小阻力原理或最小自由能原理，即自发过程总是遵循阻力最小的途径进行的。材料过程的结果：相互竞争，适者生存。
5、什么叫类比法和移植法，试举材料科学中的例子以说明。
江苏大学试题参考答卷(B)
（2006-2007学年第1学期）共2页第1页
课程名称材料科学与方法开课学院材料学院
使用班级金属0401/02，高分子0401/02考试日期2006.10
题号
一
二
三
四
五
六
七
八
总分
核查人签名
得分
阅卷教师
一、当堂布置当堂完成的题目（开卷，64分）
1、材料主要有哪些共性规律？
[答案要点]晶体学结构规律，不同结合键的材料具有不同的性能。与金属键相比，离子键和共价键的陶瓷的熔点高、硬度高、耐高温，但固体状态一般不导电。由共价键结合成大分子链的高分子聚合物的熔点低，硬度低，耐热性很差，不导电。材料缺陷与断裂强度：实际材料的断裂强度都不同程度地低于理想材料的断裂强度；材料的相变原理：金属材料中存在的同素异构转变、脱溶分解、马氏体相变、有序-无序转变等在其他材料中也都存在。材料的形变与断裂规律：三大材料在外力作用下都会发生弹、塑性变形和断裂过程，应用相同的力学性能测试技术，具有相似的规律，但也有不同之处；材料的强韧化原理：在金属与无机材料中主要的强化机制有：固溶强化、位错强化、细晶强化、第二相强化，高聚物材料的强化机制和金属及陶瓷材料有本质的不同。