清华大学工程材料习题1

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工程材料习题集及参考答案

⼯程材料习题集及参考答案⼯程材料习题集⼀．名词解释题间隙固溶体：溶质原⼦分布于溶剂的晶格间隙中所形成的固溶体。

再结晶：⾦属发⽣重新形核和长⼤⽽不改变其晶格类型的结晶过程。

淬透性：钢淬⽕时获得马⽒体的能⼒。

枝晶偏析：⾦属结晶后晶粒内部的成分不均匀现象。

时效强化：固溶处理后铝合⾦的强度和硬度随时间变化⽽发⽣显著提⾼的现象。

同素异构性：同⼀⾦属在不同温度下具有不同晶格类型的现象。

临界冷却速度：钢淬⽕时获得完全马⽒体的最低冷却速度。

热硬性：指⾦属材料在⾼温下保持⾼硬度的能⼒。

⼆次硬化：淬⽕钢在回⽕时硬度提⾼的现象。

共晶转变：指具有⼀定成分的液态合⾦,在⼀定温度下,同时结晶出两种不同的固相的转变。

⽐重偏析：因初晶相与剩余液相⽐重不同⽽造成的成分偏析。

置换固溶体：溶质原⼦溶⼊溶质晶格并占据溶质晶格位置所形成的固溶体。

变质处理：在⾦属浇注前添加变质剂来改变晶粒的形状或⼤⼩的处理⽅法。

晶体的各向异性：晶体在不同⽅向具有不同性能的现象。

固溶强化：因溶质原⼦溶⼊⽽使固溶体的强度和硬度升⾼的现象。

形变强化：随着塑性变形程度的增加，⾦属的强度、硬度提⾼，⽽塑性、韧性下降的现象。

残余奥⽒体：指淬⽕后尚未转变，被迫保留下来的奥⽒体。

调质处理：指淬⽕及⾼温回⽕的热处理⼯艺。

淬硬性：钢淬⽕时的硬化能⼒。

过冷奥⽒体：将钢奥⽒体化后冷却⾄A1温度之下尚未分解的奥⽒体。

本质晶粒度：指奥⽒体晶粒的长⼤倾向。

C曲线：过冷奥⽒体的等温冷却转变曲线。

CCT曲线：过冷奥⽒体的连续冷却转变曲线。

马⽒体：含碳过饱和的α固溶体。

热塑性塑料：加热时软化融融，冷却⼜变硬，并可反复进⾏的塑料。

热固性塑料：⾸次加热时软化并发⽣交连反应形成⽹状结构，再加热时不软化的塑料。

回⽕稳定性：钢在回⽕时抵抗硬度下降的能⼒。

可逆回⽕脆性：⼜称第⼆类回⽕脆性，发⽣的温度在400～650℃，当重新加热脆性消失后，应迅速冷却，不能在400～650℃区间长时间停留或缓冷，否则会再次发⽣催化现象。

清华大学工程材料历年试题

2004年试题一、名词解释1）结构材料2）功能材料3）钢的合金化4）钢的应变时效5）高速钢（风钢）6）钢结硬质合金7）钢的热稳定性8）麻口铸铁9）HT200和QT450-1010）特殊黄铜二、填空题1）材料的使用性能是指材料在使用过程中能够安全可靠地工作所必须具备的性能，它包括材料的_________性能、_________性能和___________性能2）材料的组织状态包括：_________、_________、_________3）材料用钢以_________性能为主，_________性能为辅；机器零件用钢以_________性能为主、_________性能为辅。

4）钢中合金元素的强化作用主要有以下四种方式：_________、_________、_________、以及_________5）钢中合金元素的存在形式主要有：______、______、______和______。

6）机器零件用钢的力学性能要求为：______、______、______和______。

7）热作模具包括：______、______和______三类。

8）塑料模具用钢应满足：______、______、______、______ 9）莱氏体是指______和______两相共存的共晶反应产物，主要表现在______铸铁中。

10）石墨晶体在空间上呈______结构，因而石墨在铁液中生长如不受外界影响时具有______特性。

11）石墨铸铁中石墨呈球状分布，因而这种工程结构材料的______高同时______好。

12）根据二元Al-Si相图，当含Si量超过共晶点（12.5%Si）后，获得的结晶组织为______，其中Si晶体有两种结晶形态，分别为______和______。

三、问答题1）以汽车发动机曲轴为例，说明工程金属材料选材的一般原则。

2）汽车发动机缸体、减速机齿轮和耐酸泵泵体三个零件选用何种工程结构金属材料制造为好？为什么？3）何为调质处理？调质钢的性能特点是什么？某材料成型模具要求用调质钢制造，请推荐一种钢材，简要介绍该模具的制造过程。

工程材料作业习题及答案全

1、下列各种工件应该采用何种硬度实验方法来测定其硬度？锉刀、黄铜轴套、供应状态的各种非合金钢材、硬质合金刀片、耐磨工件的表面硬化层、调质态的机床主轴。

2、已知Cu（f.c.c）的原子直径为2.56A，求Cu的晶格常数a，并计算1mm3Cu中的原子数。

3、已知金属Ａ（熔点６００℃）与金属Ｂ（熔点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。

求：①作出Ａ－Ｂ合金相图（请用尺子等工具，标出横纵座标系，相图各区域名称，规范作图）②写出共晶反应式。

③分析２０％Ａ，４５％Ａ，８０％Ａ等合金的结晶过程，用结晶表达式表达。

４．一个二元共晶反应如下：Ｌ（７５％）←→α（１５％Ｂ）＋β（９５％Ｂ）（１）计算含５０％Ｂ的合金完全凝固时①初晶α与共晶（α＋β）的重量百分数。

②α相和β相的重量百分数。

③共晶体中的α相和β相的重量百分数。

（２）若显微组织中，测出初晶β相与（α＋β）共晶各占一半，求该合金的成分。

５．有形状，尺寸相同的两个Ｃｕ－Ｎｉ合金铸件，一个含Ｎｉ９０％，另一个含Ｎｉ５０％，铸件自然冷却，问哪个铸件的偏析严重，为什么？1.何谓铁素体，奥氏体，渗碳体，珠光体和莱氏体，它们的结构，组织形态，性能等各有何特点？2.分析含碳量为0.3%，1.3%，3.0%和5.0%的铁碳合金的结晶过程和室温组织。

3.指出下列名词的主要区别：一次渗碳体，二次渗碳体，三次渗碳体，共晶渗碳体和共析渗碳体。

4.写出铁碳合金的共晶反应式和共析反应式。

5.根据铁碳相图：①分析0.6%C的钢室温下的组织，并计算其相对量。

②分析1.2%C的钢室温下的相组成，并计算其相对量。

③计算铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体的最大含量。

6．对某退火碳素钢进行金相分析，其组织为珠光体+网状渗碳体，其中珠光体占93%，问此钢的含碳量大约为多少？7．依据铁碳相图说明产生下列现象的原因：①含碳量为1.0%的钢比含碳量为0.4%的钢硬度高。

工程材料习题与辅导第四版答案(1)(1)

c. 10％
(8)铁素体的机械性能特点是
a．强度高、塑性好、硬度低硬度低
b. 强度低、塑性差、
c．强度低、塑性好、硬度低
(9)面心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移面是
a.﹛100﹜
b.﹛111﹜
c.﹛110﹜
(10)体心立方晶格的晶体在受力变形时的滑移方向是
a．〈100〉
b．〈111〉
c.〈110〉
(5) 典型铸锭结构的三个晶区分别为( 表面细晶区 )、( 柱状晶区 )和（中心等轴晶）。
(6) 固溶体的强度和硬度比溶剂的强度和硬度( 高 )。
(7) 固溶体出现枝晶偏析后，可用(扩散退火)加以消除。
(8) 一合金发生共晶反应，液相 L 生成共晶体( )。共晶反应式为( L—（α+β）)，共晶反应的特点是( 在恒温下进行，三相共存 )。
(19) 用光学显微镜观察，上贝氏体呈( 氏体呈( 黑色针状 )状。
羽毛
)状，下贝
(20) 马氏体的显微组织形态主要有（板条状）、（针状）两种。其中（板条马氏体）的
韧性较好。
.6
一、填空
(21)钢的淬透性越高，则其 C 曲线的位置越（靠右）, 说明临界冷却速度越（小）
(22)马氏体是一种( 铁 )磁相，在磁场中呈现磁性；而奥氏体是一种( 顺 )磁相，在磁
(12) 用显微镜观察某亚共析钢，若估算其中的珠光体体积分数为 80%，则此钢的碳的质量分数为( 0.62%C )。
(13) 钢在常温下的变形加工称为( 冷 )加工，而铅在常温下的变形加工称为( 热 )加工
(14) 造成加工硬化的根本原因是( 性变形抗力增加 )。
位错运动受阻,引起塑

工程材料考试题及答案

工程材料考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 金属材料的塑性变形主要通过哪种方式进行？A. 滑移B. 孪生C. 扩散D. 相变答案：A2. 以下哪种材料不属于金属材料？A. 钢B. 铝C. 塑料D. 铜答案：C3. 陶瓷材料的主要特性是什么？A. 高塑性B. 高韧性C. 高硬度D. 高延展性答案：C4. 以下哪种合金具有最好的耐腐蚀性能？A. 铝合金B. 不锈钢C. 黄铜D. 铅锡合金答案：B5. 玻璃材料通常属于哪种材料类别？A. 金属材料B. 无机非金属材料C. 有机高分子材料D. 复合材料答案：B6. 以下哪种材料的热导率最高？A. 铜B. 铝C. 钢D. 塑料答案：A7. 金属材料的疲劳破坏是由于什么原因引起的？A. 腐蚀B. 过载C. 反复加载D. 温度变化答案：C8. 以下哪种材料的电绝缘性能最好？A. 橡胶B. 陶瓷C. 铁D. 银答案：A9. 复合材料通常由哪些材料组成？A. 金属材料和无机非金属材料B. 金属材料和有机高分子材料C. 有机高分子材料和无机非金属材料D. 所有上述材料答案：D10. 以下哪种材料的抗拉强度最高？A. 铝合金B. 不锈钢C. 碳纤维增强塑料D. 玻璃纤维增强塑料答案：C二、填空题（每空2分，共20分）11. 金属材料的强度是指材料在________时能承受的最大压力。

答案：拉伸12. 材料的硬度是指材料________的能力。

答案：抵抗硬物压入表面13. 金属材料的弹性模量是指材料在________时的应力与应变比值。

答案：弹性变形14. 材料的疲劳寿命与加载________成正比。

答案：次数15. 材料的冲击韧性是指材料在________下吸收能量的能力。

答案：冲击载荷16. 金属材料的热处理通常包括________、正火、回火等过程。

答案：退火17. 材料的蠕变是指材料在________作用下发生的缓慢变形。

答案：恒定应力18. 材料的断裂韧性是指材料在________条件下抵抗裂纹扩展的能力。

工程材料试题及答案

工程材料试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 金属材料的塑性变形主要发生在哪个晶体结构中？A. 体心立方晶体B. 面心立方晶体C. 六角密堆积晶体D. 简单立方晶体2. 以下哪个不是金属材料的强化机制？A. 固溶强化B. 细晶强化C. 形变强化D. 热处理强化3. 陶瓷材料的主要特性是什么？A. 高塑性B. 高韧性C. 高硬度D. 高弹性4. 聚合物材料的分子链结构通常分为哪几种类型？A. 线性结构和支链结构B. 线性结构和网状结构C. 支链结构和网状结构D. 线性结构和环状结构5. 以下哪种材料不属于复合材料？A. 碳纤维增强塑料B. 金属基复合材料C. 陶瓷基复合材料D. 纯金属6. 金属材料的疲劳强度通常与什么因素有关？A. 材料的硬度B. 材料的韧性C. 材料的塑性D. 材料的弹性模量7. 材料的热处理通常包括哪些过程？A. 淬火和回火B. 淬火和正火C. 正火和退火D. 退火和回火8. 以下哪种腐蚀类型属于化学腐蚀？A. 点蚀B. 应力腐蚀C. 氢腐蚀D. 氧气腐蚀9. 材料的断裂韧性通常与什么有关？A. 材料的强度B. 材料的硬度C. 材料的韧性D. 材料的塑性10. 材料的疲劳寿命与什么因素有关？A. 应力幅B. 应力集中C. 材料的疲劳极限D. 所有上述因素答案：1. B2. D3. C4. A5. D6. B7. A8. C9. C10. D二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述金属材料的热处理过程及其目的。

2. 解释什么是材料的疲劳现象，并说明如何提高材料的疲劳寿命。

3. 描述聚合物材料的热塑性和热固性的区别。

三、计算题（每题25分，共50分）1. 已知某金属材料的屈服强度为300 MPa，弹性模量为200 GPa，求该材料在拉伸过程中的弹性阶段的应力-应变关系。

2. 假设有一金属棒，其直径为20 mm，长度为1 m，材料的屈服强度为200 MPa，若要使其产生塑性变形，需要施加多大的力？四、论述题（共30分）1. 论述复合材料在现代工程中的应用及其优势。

清华大学材料科学基础习题答案.doc

清华大学材料科学基础习题答案第1章练习和答案1第2章练习和答案8第3章练习和答案11第4章练习和答案15 《晶体结构与缺陷》第1章练习和答案1-1。

勇敢格子的基本特征是什么？答:它具有周期性和对称性，每个节点都是一个等价点。

1-具有周期性和对称性，每个节点都是一个等价点。

1:首先，不少于14种点阵。

对于14种晶格中的任何一种，在不改变对称性的情况下，都不可能找到一种方法来连接节点以形成一个新的晶胞。

第二，不超过14种。

如果每个晶体系统包括四种晶格，即简单晶格、平面晶格、体晶格和底晶格，那么在七个晶体系统中有28种布拉瓦晶格。

然而，这28种晶格中的一些可以在不改变对称性的情况下连接成14种晶格中的一种。

例如，体心单斜可以连接成底部中心单斜晶格，所以它不是一种新的晶格类型。

1-但是这28种晶格中的一些可以连接成14种晶格中的一种，而不改变对称性。

例如，体心单斜可以连接成底部中心单斜晶格，所以它不是一种新的晶格类型。

1.单位胞元和原胞元都可以反映晶格的周期性，即单位胞元和原胞元的无限积累可以获得一个完整的完整晶格。

然而，晶胞需要反映晶格的对称性。

在这个前提下，最小体积单位是单位单元。

然而，原始单元只需要最小的体积，而勇敢晶格的原始单元只包含一个节点。

例如:BCC单元中的节点数为2，原始单元为1。

催化裂化装置单元中的节点数为4，原单元为1。

六边形网格单元中的节点数为3，原始单元为1。

如下图所示，直线是单位单元格，虚线是原始单元格。

虽然原始细胞只需要最小的体积，雅鲁藏布江晶格的原始细胞只包含一个节点。

例如: BCC单元中的节点数为2，原始单元为1。

催化裂化装置单元中的节点数为4，原单元为1。

六边形网格单元中的节点数为3，原始单元为1。

如下图所示，直线是单位单元格，虚线是原始单元格。

立方立方立方立方六边形晶格1:晶胞中相邻三条边的长度A、B和C以及三条边之间的夹角α、β和γ分别决定晶胞的大小和形状。

这六个参数被称为晶格常数。

工程材料试题及答案

工程材料试题一、填空题（1×20=20分）1。

常用的材料强度指标有抗拉强度和屈服强度两种强度指标。

（6页）2.金属结晶的必要条件是一定的过冷度。

（28页）3.屈强比是屈服强度与 ,抗拉强度之比。

(6页）4.一般工程结构用金属是多晶体，在各个方向上的性能相同，这就是实际金属的各向同性现象。

（20页)5。

实际金属存在点缺陷、线缺陷和面缺陷三种缺陷。

实际晶体的强度比理想晶体的强度低得多。

(20—21页）6.共析钢加热至Ac1时将发生珠光体向奥氏体的转变，其形成过程包括四个阶段。

（51页）7。

碳在铸铁中可以两种形式存在渗碳体和石墨.(131页)8.金属晶体通过滑移和孪生两种方式来发生塑性变形。

（83页）9。

缩聚反应的实施方法主要有熔融缩聚和溶液缩聚两种.二、单项选择题（在下列选项中选择一个正确答案，并将其序号填在括号内）（每题2分,共20分）1。

钢在淬火后所得的组织是（A )A。

淬火马氏体B。

回火索氏体C。

回火屈氏体 D.索氏体2。

在淬火钢中，当含碳量增加到0.6％以后,随含碳量的增加，硬度增加缓慢，这是因为（ A ）A。

随含碳量的增加，残余奥氏体的量增多B. 随含碳量的增加，片状马氏体的量增多C. 随含碳量的增加,淬火内应力增大D。

随含碳量的增加，非马氏体的量减少3.若钢中加入的合金元素能使C曲线左移，则将使钢的淬透性（B ）A.提高B。

降低C。

不改变D。

对小试样堤高，对大试样则降低4.下列钢铁材料中切削性能较好的是（B ）A。

工业纯铁B。

45钢C。

白口铸铁D。

T12A钢5。

钢锭中的疏松可以能过下面哪种方法改善（B )A。

完全退火 B.足够变形量的锻轧 C.扩散退火 D.正火6。

正火T8钢与完全退火T8钢相比（ B ）A。

前者珠光体更细密，故强度要低些B. 前者珠光体更细密,故强度要高些C.前者珠光体更粗大，故强度要低些D. 前者珠光体更粗大,故强度要高些7。

退火亚共析钢，随含碳量的增加（ B ）A。

工程材料学习题答清华大学朱张校PPT25页

不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
1、不要轻言放弃，否则对不起自己。
2、要冒一次险!整个生命就是一场冒险。走得最远的人，常是愿意去做，并愿意去冒险的人。“稳妥”之船，从未能从岸边走远。-戴尔．卡耐基。
梦境
3、人生就像一杯没有加糖的咖啡，喝起来是苦涩的，回味起来却有久久不会退去的余香。
工程材料学习题答清华大学朱张校 4、守业的最好办法就是不断的发展。 5、当爱不能完美，我宁愿选择无悔，不管来生多么美丽，我不愿失去今生对你的记忆，我不求天长地久的美景，我只要生生世世的轮回里有你。

清华大学《材料科学基础(1)》试卷及参考答案

清华大学《材料科学基础（1）》试卷及参考答案考试科目：材料力学基础1考试时间：2007年1月10日考试类型：本科期末一、（共40分，每小题5分）1. 指出下面四个图中A、B、C、D所代表的晶向和晶面）））7. GaAs和GaN分别为闪锌矿和纤锌矿结构，请分别画出二者的一个晶胞。

8. 由600℃降至300℃时，锗晶体中的空位平衡浓度降低了六个数量级。

试计算锗晶体中的空位形成能（波尔兹曼常熟κ＝8.617×10－5eV/K）二、（15分）有一单晶铝棒，棒轴为，今沿棒轴方向拉伸，请分析：（1）初始滑移系统；（2）双滑移系统（3）开始双滑移时的切变量γ；（4）滑移过程中的转动规律和转轴；（5）试棒的最终取向（假定试棒在达到稳定取向前不断裂）。

三、（10分）如图所示，某晶体滑移面上有一柏氏矢量为的圆环形位错环，并受到一均匀切应力τ的作用。

（1）分析各段位错线受力情况，并在图上标示受力方向；（2）在τ作用下，若要使该位错环在晶体中稳定不动，其最小半径为多大？（提示：位错线张力T＝αGb2）四、（15分）有一面心立方晶体，在面滑移的柏氏矢量为的右螺型位错，与在面上滑移的柏氏矢量为的另一右螺型位错相遇于此两滑移面交线并形成一个新的全位错。

（1）求生成全位错的柏氏矢量和位错线方向。

（2）说明新生成的全位错属哪类位错？该位错能否滑移？为什么？（3）若沿晶向施加大小为17.2MPa的拉应力，试计算该新生全位错单位长度的受力大小，并说明方向（设晶格常数为a＝0.2nm）。

五、（10分）一根多晶Zn（）棒和一根多晶镁（）棒受压缩变形，分析二者的变形特征，比较二者的塑性。

（提示：从分析滑移和孪生入手）六、（10分）工业纯铁在927℃下渗碳，设工件表面很快达到渗碳饱和（1.3％的碳），然后保持不变，同时碳原子不断向工件内部扩散。

求渗碳10h后渗碳层中碳浓度分布的表达式。

【参考答案】一、1.（1）A： B： C： D：（2）A： B： C：（3）A： B： C：（4）A： B： C：2. 解：由得∴晶面族指数为{220}3. 解：（1）可以，向右进行（2）不可以（3）可以，向左进行4.FCC ； BCC； HCP；由得∴Q＝1.985 eV二、解：（1）FCC滑移系统为根据映象规则，初始滑移系统为（2）单滑移时试样轴应转向转轴为（3）双滑移系统为（4）令，，，得：∴，得，，双滑移时轴一方面转向，轴为；一方面转向，转轴为。

清华大学_材料力学课后习题与解答 (1)

3、4 杆的横截面面积 A3＝A4＝800 mm2；1、2 杆的许用应力 120 MPa。试求结构的许用载荷 FP 。
[σ W ] ＝20 MPa， 3、4 杆的许用应力 [σ s ]＝
F3
F1
[ ]
θ
B
FP
(a)
F4
C
F2
F3
习题 2－8 图
(b)
解：由图（a）： ∑ F y = 0 ， F3 =
－A 在杆变形后的位置（对于左端，由 A—A′；对于右端，由 A—A″），有四种答案，试判断哪一种答案
是正确的。正确答案是 C 。解：根据变形协调的要求，杆件各部分变形协调一致，既不能断开，也不能互相重叠。答案（A）和（ D ）中同一处左右两侧横截面 A′ − A′ 和 A′′ − A′′ 断开，答案（ A ）和（ D ）中同一处左右两侧横截面 A′ − A′ 和 A′′ − A′′ 断开；答案（B）中同一处左右两侧横截面 A′ − A′ 和 A′′ − A′′ 发生重叠。因而答案（A）（B）和（D）都是不正确的。答案（C）中同一处左右两侧横截面既不断开也没有发生重叠，所以是正确的。
FNa Ea FP =− Aa b0 hEs + 2b1hEa
− 200 × 109 × 385 × 103 = −175 MPa（压）
σa =
2． σ s =
0.03 × 0.05 × 200 × 109 + 2 × 0.02 × 0.05 × 70 × 109
σa =
−175E a 70 = −175 = −61.25 MPa（压） Es 200
[FP] = min（57.6 kN，60 kN）＝57.6 kN
*2－9 由铝板和钢板组成的复合柱，通过刚性板承受纵向载荷 FP＝38 kN，其作用线沿着复合柱的轴线方向。试确定：铝板和钢板横截面上的正应力。

工程材料习题册-打印-答案

第一章金属的性能一、填空（将正确答案填在横线上。

下同）1、金属材料的性能一般分为两类。

一类是使用性能，它包括物理性能、化学性能和力学性能等。

另一类是工艺性能，它包括铸造性能、锻造性能、焊接性能和切削加工性能等。

2、大小不变或变化很慢的载荷称为静载荷,在短时间内以较高速度作用于零件上的载荷称为冲击载荷,大小和方向随时间发生周期变化的载荷称为交变载荷。

3、变形一般分为弹性变形和塑性变形两种。

不能随载荷的去除而消失的变形称为塑性变形。

4、强度是指金属材料在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力.5、强度的常用衡量指标有抗拉强度和屈服强度，分别用符号σb和σs表示.6、如果零件工作时所受的应力低于材料的σb或σ0.2，则不会产生过量的塑性变形。

7、有一钢试样其截面积为100mm2,已知钢试样的。

拉伸试验时，当受到拉力为—————- 试样出现屈服现象，当受到拉力为————-—时,试样出现缩颈。

8、断裂前金属材料产生永久变形的能力称为塑性.金属材料的延伸率和断面收缩率的数值越大，表示材料的塑性越好。

9、一拉伸试样的原标距长度为50mm，直径为10mm拉断后试样的标距长度为79mm，缩颈处的最小直径为4.9 mm，此材料的伸长率为————-，断面收缩率为———-——。

10．金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏能力.称为冲击韧性。

11．填出下列力学性能指标的符号：屈服点σs，抗拉强度σb,洛氏硬度C标尺HRC，伸长率δ，断面收缩率ψ，冲击韧度αk，疲劳极限σ-1。

二、判断（正确打√，错误打×。

下同）1、弹性变形能随载荷的去除而消失。

（√）2、所有金属材料在拉伸试验时都会出现显著的屈服现象。

（×）3、材料的屈服点越低，则允许的工作应力越高。

（×）4、洛氏硬度值无单位。

（√）5、做布氏硬度试验时，当试验条件相同时,其压痕直径越小，材料的硬度越低。

（×）6、材料对小能量多次冲击抗力的大小主要取决于材料的强度和塑性。

清华大学-—工程材料综合题答案

第一章6、实际金属晶体中存在哪些缺陷？它们对性能有什么影响？答：点缺陷：空位、间隙原子、异类原子。

点缺陷造成局部晶格畸变，使金属的电阻率、屈服强度增加，密度发生变化。

线缺陷：位错。

位错的存在极大地影响金属的机械性能。

当金属为理想晶体或仅含极少量位错时，金属的屈服强度σs很高，当含有一定量的位错时，强度降低。

当进行形变加工时，为错密度增加，σs将会增高。

面缺陷：晶界、亚晶界。

亚晶界由位错垂直排列成位错墙而构成。

亚晶界是晶粒内的一种面缺陷。

在晶界、亚晶界或金属内部的其他界面上，原子的排列偏离平衡位置，晶格畸变较大，位错密度较大（可达1016m-2以上）。

原子处于较高的能量状态，原子的活性较大，所以对金属中的许多过程的进行，具有极为重要的作用。

晶界和亚晶界均可提高金属的强度。

晶界越多，晶粒越细，金属的塑性变形能力越大，塑性越好。

8、什么是固溶强化？造成固溶强化的原因是什么？答：形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。

固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。

晶格畸变随溶质原子浓度的提高而增大。

晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。

9、间隔固溶体和间隔相有什么不同？答：合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的，且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。

间隙固溶体中溶质原子进入溶剂晶格的间隙之中。

间隙固溶体的晶体结构与溶剂相同。

第二章1、金属结晶的条件和动力是什么?答：液态金属结晶的条件是金属必须过冷，要有一定的过冷度。

液体金属结晶的动力是金属在液态和固态之间存在的自由能差(ΔF)。

2、金属结晶的基本规律是什么?答：液态金属结晶是由生核和长大两个密切联系的基本过程来实现的。

液态金属结晶时，首先在液体中形成一些极微小的晶体(称为晶核)，然后再以它们为核心不断地长大。

在这些晶体长大的同时，又出现新的品核并逐渐长大，直至液体金属消失。

3、在实际应用中，细晶粒金属材料往往具有较好的常温力学性能，细化晶粒、提高金属材料使用性能的措施有哪些？答：（1）提高液态金属的冷却速度，增大金属的过冷度。

清华大学练习题

综合题一：材料的结构1 谈谈你对材料学科和材料科学的认识。

2 金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？3 说明空间点阵、晶体结构、晶胞三者之间的关系。

4 晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？5 画出三种典型晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么？6 碳原子易进入 a - 铁，还是 b - 铁，如何解释？7 研究晶体缺陷有何意义？8 点缺陷主要有几种？为何说点缺陷是热力学平衡的缺陷？阅读会员限时特惠7大会员特权立即尝鲜9 位错概念是在什么背景下提出的？其易动性是如何实现的？10 试述位错的性质。

11 试述柏氏矢量的意义。

12 与位错有关的三个力的表达式各是什么？简述其求解原理。

13 柯氏气团是如何形成的？它对材料行为有何影响？14 晶体中的界面有何共性？它对材料行为有何影响？综合题二：凝固、相结构与相图1 简述合金相的分类，固溶体与纯金属相比，有何结构、性能特点？2 固溶体与纯金属的结晶有何异同？3 试述匀晶系不平衡结晶的过程（平均成分线的形成、两种偏析）4 分析共晶系合金典型的不平衡结晶组织及其形成原因。

5 试述含碳量对平衡组织和性能的影响（相含量、形态的变化）。

6 说明三元相图的水平截面、垂直截面及投影图的应用。

7 分析两种合金平衡冷却过程，指出其室温组织。

8 指出 Fe-Fe 3 C 相图中适合锻造、铸造、冷塑变、热处理加工的成分范围，说明原因。

9 什么是过冷？为何说过冷是凝固的必要条件？10 分析界面结构和温度梯度对晶体生长形态的影响。

11 根据凝固理论，试述细化晶粒的基本途径。

12 判断不同温度下晶核半径与自由能变化关系曲线。

13 画图说明成分过冷的形成，成分过冷对晶体生长形状有何影响？14 常见的铸锭缺陷有哪些？15 液态金属凝固时需要过冷，那么固态金属熔化时是否需要过热？为什么？16 谈谈你所了解的凝固新技术及其应用。

综合题三：扩散、塑变与再结晶1 可不可以说扩散定律实际上只有一个，为什么？2 渗碳为什么在奥氏体中而不在铁素体中进行？3 在研究纯铁渗碳时，通常假定渗碳气氛的渗碳能力足以使奥氏体的溶碳量达到饱和，且渗碳开始工件表面可迅速获得一个恒定的表面浓度 C S , 此浓度在整个过程中维持不变。

清华材料科学基础习题及答案1

清华材料科学基础习题及答案1第一章习题及答案............................................................................ ................................ 1 第二章习题及答案............................................................................ ................................ 8 第三章习题及答案............................................................................ ...............................11 第四章习题及答案............................................................................ (15)《晶体结构与缺陷》第一章习题及答案1-1. 布拉维点阵的基本特点是什么？答：具有周期性和对称性，而且每个结点都是等同点。

1-2. 论证为什么有且仅有14种Bravais点阵。

答：第一，不少于14种点阵。

对于14种点阵中的任一种，不可能找到一种连接结点的方法，形成新的晶胞而对称性不变。

第二，不多于14种。

如果每种晶系都包含简单、面心、体心、底心四种点阵，七种晶系共28种Bravais点阵。

但这28种中有些可以连成14种点阵中的某一种而对称性不变。

例如体心单斜可以连成底心单斜点阵，所以并不是新点阵类型。

1-3. 以BCC、FCC和六方点阵为例说明晶胞和原胞的异同。

答：晶胞和原胞都能反映点阵的周期性，即将晶胞和原胞无限堆积都可以得到完整的整个点阵。

但晶胞要求反映点阵的对称性，在此前提下的最小体积单元就是晶胞；而原胞只要求体积最小，布拉维点阵的原胞都只含一个结点。

清华大学材料科学基础材料科学基础练习题

角。 27. 某点在极射赤面投影图上的坐标用从投影圆中心开始量的纬度和经度来表示。例如：N
极为 90°N，0°E；E 极为 0°N、90°E；余类推。A 面的大圆通过 N、S 极，并通过 0°N， 60°E，B 面的极点为 20°N，70°W。求两个面的夹角。画出 A 和 B 面大圆的投影，量这两个投影的夹角，验证极射赤面投影的保角性。 28. 极点 A 的坐标为 20°N，50°E，把它绕投影图的法线顺时针转动 70°；从 N 向 S 看，以逆时针方向绕 N-S 轴转动 80°；绕坐标为 20°S，40°W 的极点顺时针转动 60°。在上列每一种情况求出极点 A 转动后的位置，并画出转动路线。
5
第 3 章相图及相图热力学练习题
1. 根据克拉佩龙-克劳修斯方程，导出单元系两相平衡线的“外延规则”。
2. 根据下列资料，作出 A-B 二元相图
TA=1100°C 800°C 760°C 640°C 640°C 590°C 586°C 582°C 520°C 415°C 350°C 227°C
L(98)→η(61)+B
在 150°C 时 B 在α的溶解度为 1%。在 150°C 时ε相成分范围是 36%∼37.5%，ε相线和γ
相线在 676°C 有最高共同点，共同点成分为 38%。在 150°C 时η相成分范围为
61%∼62%，η相有一个有序转变，在含 B 低一侧有序化温度为 189°C，在含 B 高一侧
3
20.四方点阵的初基单胞轴长 a=2.5nm、c=7.5nm，画出(h0l)的倒易阵点（h 和 l≤±4）。 21.画出体心立方点阵[123]晶带的倒易点（各指数≤10），画出面心点阵 [111] 晶带的倒易点
（各指数≤10）。 22.求 Be（六方系，c/a=1.57）的(1123 )与( 1 1 20 )的夹角和这两种面的面间距。 23. 证明 P 单胞中的(hkl)面在单胞各轴长上分别各有 h、k 和 l 个面截过。 24.证明立方系中的(hkl)面是按每隔(h2+k2+l2)个面重复堆垛的。 25.编制一个电算程序计算和画出任一种晶系的任一晶带的倒易阵点。 26. 四方系点阵的(111)面与(110)面的夹角为 26.81°，求它的轴比；再求(111)与(101)面的夹

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