武汉理工大学出版 材料工程基础 答案 徐德龙
武汉理工大学材料科学基础(第2版)课后习题和答案
武汉理工大学材料科学基础(第2版)课后习题和答案第一章绪论1、仔细观察一下白炽灯泡，会发现有多少种不同的材料？每种材料需要何种热学、电学性质？2、为什么金属具有良好的导电性和导热性？3、为什么陶瓷、聚合物通常是绝缘体？4、铝原子的质量是多少？若铝的密度为2.7g/cm3，计算1mm3中有多少原子？5、为了防止碰撞造成纽折，汽车的挡板可有装甲制造，但实际应用中为何不如此设计？说出至少三种理由。
6、描述不同材料常用的加工方法。
7、叙述金属材料的类型及其分类依据。
8、试将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：黄铜钢筋混凝土橡胶氯化钠铅-锡焊料沥青环氧树脂镁合金碳化硅混凝土石墨玻璃钢9、Al2O3陶瓷既牢固又坚硬且耐磨，为什么不用Al2O3制造铁锤？第二章晶体结构1、解释下列概念晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、配位数、离子极化、同质多晶与类质同晶、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.2、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z 轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的米勒指数。
3、在立方晶系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向：（001）与[210]，（111）与[112]，（110）与[111]，（322）与[236]，（257）与[111]，（123）与[121]，（102），（112），（213），[110]，[111]，[120]，[321]4、写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
5、已知Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体结构的堆积系数与密度。
6、计算体心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。
7、从理论计算公式计算NaC1与MgO的晶格能。
MgO的熔点为2800℃，NaC1为80l℃, 请说明这种差别的原因。
《材料工程基础》课程教学的思考
《材料工程基础》课程教学的思考人才培养是大学的主题和根本，一流的教学应当始终围绕人才的培养目标来进行。
在新时代背景下，当前教育改革的主要目标是培养和造就一批高素质的创新人才。
《国家中长期教育改革和发展规划纲要（2010-2020年）》提出的“提高高等教育人才培养质量”，是对当今高校人才培养的要求与责任。
《材料工程基础》作为教育部21世纪高等本科教育教学改革项目“材料科学与工程专业人才培养方案及教学内容体系的改革研究”中的主干专业基础课程。
长期以来，一直备受材料相关专业各高校和学院的重视，他们都在着力构建与新时代材料专业人才培养方案及教学体系相适应的教学内容，并发掘出高效的教学方法。
基于此，湖南大学材料科学与工程学院的《材料工程基础》课程教学团队也一直在进行不断的探索与创新，并取得了相应的成效。
一、《材料工程基础》的课程特点《材料工程基础》是材料科学与工程相关专业本科生由基础课向专业课转变的一门重要的专业基础课程，是材料类基础课程系列中重要的先导课。
与其相对的姐妹篇课程《材料科学基础》侧重于阐述材料结构、组织与性能之间的关系，表征和发现材料的基本结构和性能属性，是一种发现规律的知识点学习;而《材料工程基础》侧重于研究材料（金属、非金属、高分子和复合材料）的合成、制备、加工与失效分析的基本方法和技术，进行材料的剪裁和设计，是一种关于技术创新的知识点学习。
因此，通过《材料工程基础》课程的学习，可以使学生对材料工程的概念和内涵有一个比较清晰的认识，对材料工程涉及的材料制备原理和传质传热原理等有一个较系统的了解。
同时，通过该课程的教学互动，将有助于进一步巩固《材料科学基础》的知识，培养学生良好的逻辑思维和正确分析、解决材料工程实际问题的能力，为学生进一步学习材料专业课程打下良好的基础。
二、《材料工程基础》的课程现状（一）课程教材内容迥异目前，全国大多数高校的材料科学与工程专业均开设了《材料工程基础》或类似名称的课程，且均作为各學院的专业基础课程或核心课程。
【考试突击】武汉理工大学材料工程基础第一章量纲分析习题解答
③力学问题,选 , d , w 为基本物理量 ④ 的个数为 6-3=3
1
F d wb1 c1
a1
2
d w
a2 b2 c2
������3 = ������ ������ 3 ������ ������ 3 ������������ 3
������
⑤由和谐性
1 : 即 [ML 2 ] 1[ L]a [ L 1 ]b [ML3 ]c
= ������������
1
1 1
1
M :1 C L :1 a b 3c : 2 b
a 2 b 2 c 1
则 1
F p Eu 2 d w w2
2
2 2 2
2 :[ML1 1 ] 2[ L]a [ L 1 ]b [ML3 求准则方程：代入得 ：f = k������ 2−������ 4−2������ 5 ������2−������ 4+������ 5 ������1−������ 4 ������ ������ 4 ������������ 5 ������ ������ ������ 4 ������������ = k( ) ������������������ ������ 2 ������ 2 ������ 2 ������
M :1 c2 L : 1 a2 b2 3c2 : 1 b 2 a2 1 b2 1 c 1 2
则2
dw
1 Re
������ ������ 2
a3=1;b3=2,c3=0,既有������3 = ������
量纲分析习题解答
对于球体在水流中运动,其运动速度 w 与球体的直径 d、作用于 球体上的力 F、水的动力粘度μ 及水的密度ρ 、重力加速度 g 有关。用量 纲分析的指数法确定描述现象的无量纲量。
2008年武汉理工大学833材料科学基础考研真题(含参考答案)(圣才出品)
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2008 年武汉理工大学 833 材料科学基础考研真题（含参考答案）
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武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第4套
第四套试卷 武汉理工大学考试试卷一、根据Na 2O 晶胞图（见右图）回答下列问题： 1．画出Na 2O 晶胞图{100}面族的投影图。
2．根据晶胞结构指出正、负离子的配位数？3．阴离子作何种堆积，阳离子作何种填隙，填隙率是多少？ 4．计算说明O 2−的电价是否饱和二．1．在立方单胞内画出指数为（112）的晶面及指数为[112]的晶向。
2．下列硅酸盐矿物按照硅氧四面体连接方式分类，各属何种结构类型；[][][][][]243832618272541122Mg SiO ,Na AISi O ,Be Al Mg Si O ,Ca Al AlSiO ,Ca Mg Si O (OH)三．写出缺陷反应方程式，每组写两个合理方程，并写出相应的固溶体化学式。
1．Al 2O 3加入到MgO 中 2．TiO 2加入到Nb 2O 3中武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案四.1．在简单碱金属硅酸盐系统（22R O SiO −）中，碱金属离子+R 系统粘度的影响如图所示。
说明为什么产生这种现象。
2．种物质表面能按由小到大的顺序为：222PbI >PbF >CaF ，试用清洁表面的离子重排及表面双电层模型解释之。
五．简单回答下列问题1．Al/Au 焊接接头处克肯达尔效应造成的紫灾可以用什么法延缓或消除？为什么？ 2．烧结的推动力是什么？烧结过程分为几个阶段，各阶段的特征是什么？六．在液-固相变时，产生球形固相粒子，系统自由焓的变化为32443V G r G r ππσ∆=∆+。
设KG ∆为临界自由焓，K V 为临界晶核的体积。
试证明：12K K V G V G ∆=∆（只证明在均匀成核的条件下）。
七．粒径为l μ球状Al2O3由过量的MgO微粒包围，观察尖晶石的形成，在恒定温度下，第一个小时有20%的Al2O3起了反应，计算完全反应的时间。
1．用扬德方程计算2．用金斯特林格方程计算，对计算结果进行比较并说明为什么？八．如图A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题；1．在图上划分副三角形、用箭头表示各条界线上温度下降方向及界线的性质；2．判断化合物D的性质；3．写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；4．写出组成点M1在完全平衡条件下的冷却结晶过程，结晶结束时各物质的百分含量（用线段比表示）；5．写出组成点M2在完全平衡条件下的冷却结晶过程，在M2熔体的液相组成点刚刚到达J1时，求其相组成（用线段比表示）。
材料科学基础-武汉理工出版(部分习题答案)[1]
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材料科学基础-武汉理工出版（部分习题答案）[1]第一章结晶学基础第二章晶体结构与晶体中的缺陷1名词解释：配位数与配位体，同质多晶、类质同晶与多晶转变，位移性转变与重建性转变，晶体场理论与配位场理论。
晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、离子极化、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.答：配位数：晶体结构中与一个离子直接相邻的异号离子数。
配位体：晶体结构中与某一个阳离子直接相邻、形成配位关系的各个阴离子中心连线所构成的多面体。
同质多晶：同一化学组成在不同外界条件下（温度、压力、pH值等），结晶成为两种以上不同结构晶体的现象。
多晶转变：当外界条件改变到一定程度时，各种变体之间发生结构转变，从一种变体转变成为另一种变体的现象。
位移性转变：不打开任何键，也不改变原子最邻近的配位数，仅仅使结构发生畸变，原子从原来位置发生少许位移，使次级配位有所改变的一种多晶转变形式。
重建性转变：破坏原有原子间化学键，改变原子最邻近配位数，使晶体结构完全改变原样的一种多晶转变形式。
晶体场理论：认为在晶体结构中，中心阳离子与配位体之间是离子键，不存在电子轨道的重迭，并将配位体作为点电荷来处理的理论。
配位场理论：除了考虑到由配位体所引起的纯静电效应以外，还考虑了共价成键的效应的理论图2-1MgO晶体中不同晶面的氧离子排布示意图2面排列密度的定义为：在平面上球体所占的面积分数。
（a）画出MgO（NaCl型）晶体（111）、（110）和（100）晶面上的原子排布图；（b）计算这三个晶面的面排列密度。
解：MgO晶体中O2-做紧密堆积，Mg2+填充在八面体空隙中。
（a）（111）、（110）和（100）晶面上的氧离子排布情况如图2-1所示。
（b）在面心立方紧密堆积的单位晶胞中，a022r（111）面：面排列密度=2r2/4r23/2/2/230.907（110）面：面排列密度=2r2/4r22r/420.555（100）面：面排列密度=2r2+22/22r/40.7853、已知Mg半径为0.072nm，O半径为0.140nm，计算MgO晶体结构的堆积系数与密度。
材料科学基础(武汉理工大学,张联盟版)课后习题及答案 第七章
材料科学基础（武汉理工大学，张联盟版）课后习题及答案第七章第七章答案7-1略7-2浓度差会引起扩散，扩散是否总是从高浓度处向低浓度处进行?为什么?解：扩散是由于梯度差所引起的，而浓度差只是梯度差的一种。
当另外一种梯度差，比如应力差的影响大于浓度差，扩散则会从低浓度向高浓度进行。
7-3欲使Ca在CaO中的扩散直至CaO的熔点（2600℃）时都是非本质扩散，要求三价离子有什么样的浓度？试对你在计算中所做的各种特性值的估计作充分说明。
已知CaO肖特基缺陷形成能为6eV。
解：掺杂M引起V’’Ca的缺陷反应如下：当CaO在熔点时，肖特基缺陷的浓度为：3+2＋所以欲使Ca在CaO中的扩散直至CaO的熔点（2600℃）时都是非本质扩散，M的浓度为，即2＋3+7-4试根据图7-32查取：（1）CaO在1145℃和1650℃的扩散系数值；（2）Al2O3在1393℃2＋3＋和1716℃的扩散系数值；并计算CaO和Al2O3中Ca和Al的扩散活化能和D0值。
解：由图可知CaO在1145℃和1650℃的扩散系数值分别为，Al2O3在1393℃和1716℃的扩散系数值分别为根据可得到CaO在1145℃和1650℃的扩散系数的比值为：，将值代入后可得，Al2O3的计算类推。
7-5已知氢和镍在面心立方铁中的扩散数据为2cm/s和2cm/s，试计算1000℃的扩散系数，并对其差别进行解释。
解：将T=1000℃代入上述方程中可得。
，同理可知原因：与镍原子相比氢原子小得多，更容易在面心立方的铁中通过空隙扩散。
7-6在制造硅半导体器体中，常使硼扩散到硅单晶中，若在1600K温度下，保持硼在硅单晶－3表面的浓度恒定（恒定源半无限扩散），要求距表面10cm深度处硼的浓度是表面浓度的一半，问需要多长时间（已知D1600℃＝8×10－12cm/s；当2时，）？解：此模型可以看作是半无限棒的一维扩散问题，可用高斯误差函数求解。
其中－122=0，，所以有0.5=s。
武汉理工大学材料力学课后答案
武汉理工大学材料力学课后答案新时代来临之后，各种高强度钢被研发出来，并且新型的建筑材料正向着轻量化方向发展。
同时各种多功能混凝土、高分子复合材料研究类学科也相继出现，这些材料促进了现代工程的发展。
而随着工程材料领域的研究不断深入，材料科学目前已经成为了一门独立的新兴学科。
针对各种传统材料的改进，或是研发新型材料对建筑工程帮助巨大，也使得新的设计构想得以实现。
目前武汉理工大学建筑工程领域主要是用的材料为水泥、钢材、竹材等，这些材料用量巨大。
针对此类材料的研究具有显著的环保意义，同时也能够提高我国工程项目建筑水平。
随着城市用地越发紧张，目前新建的建筑高度较大，这使得水泥的力学性能必须得到升级。
武汉理工大学工程结构结合材料力学传统水泥浆体作为一种脆性材料，存在拉伸强度低、抗裂性差、冲击强度低、变性相容性差、固化收缩率高等缺陷，导致水泥浆体的胶结失效（以水泥浆为例，直接影响和制约着水泥浆的应用和发展。
为此，许多研究人员一直致力于改善这一问题，以实现水泥石的增韧。
近五年来常规（纤维/晶须、乳胶、颗粒增韧）和非常规（石墨烯、树脂、沥青、复合材料）水泥浆体增韧的最新研究进展进行了详细的分类和评述。
针对水泥石增韧材料的发展，综述了目前最先进的水泥石增韧方法及其优缺点。
提供一些指导和参考。
纤维增韧水泥浆体是以水化水泥浆为基体，不连续的长、短纤维为增强材料组成的。
晶须属于纤维范畴，是一种人工控制下以单晶形式生长的纤维。
与纤维相比，最大的区别是其最小直径（微米级），避免了常规材料中晶界、位错、孔洞等缺陷，原子排列高度有序，强度接近于完整晶体。
目前，对纤维/晶须抗裂增韧机理的解释和分析主要有以下几种理论。
课后答案：武汉理工大学材料力学纤维间距由于水泥浆体所具有的韧性具有缺陷，这种缺陷最明显的部分就是在于内部存在的原始缺陷，如水利中的孔隙、裂缝这些问题。
在使用中通过加入适当的纤维可以有效填补这些原始孔，这种做法能够有效地减少内部裂缝，从而提升水利的强度。
武汉理工大学材料科学基础(第2版)课后习题和答案
武汉理工大学材料科学基础(第2版)课后习题和答案第一章绪论1、仔细观察一下白炽灯泡，会发现有多少种不同的材料？每种材料需要何种热学、电学性质？2、为什么金属具有良好的导电性和导热性？3、为什么陶瓷、聚合物通常是绝缘体？4、铝原子的质量是多少？若铝的密度为/cm3，计算1mm3中有多少原子？5、为了防止碰撞造成纽折，汽车的挡板可有装甲制造，但实际应用中为何不如此设计？说出至少三种理。
6、描述不同材料常用的加工方法。
7、叙述金属材料的类型及其分类依据。
8、试将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：黄铜钢筋混凝土橡胶氯化钠铅-锡焊料沥青环氧树脂镁合金碳化硅混凝土石墨玻璃钢9、Al2O3陶瓷既牢固又坚硬且耐磨，为什么不用Al2O3制造铁锤？第二章晶体结构1、解释下列概念晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、配位数、离子极化、同质多晶与类质同晶、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.2、一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的米勒指数。
3、在立方晶系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向：与[210]，与[112]，与[111]，与[236]，与[111]，与[121]，，，，[110]，[111]，[120]，[321]4、写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
5、已知Mg2+半径为，O2-半径为，计算MgO晶体结构的堆积系数与密度。
6、计算体心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。
7、从理论计算公式计算NaC1与MgO的晶格能。
MgO的熔点为2800℃，NaC1为80l℃, 请说明这种差别的原因。
8、根据最密堆积原理，空间利用率越高，结构越稳定，金钢石结构的空间利用率很低(只有％)，为什么它也很稳定? 9、证明等径圆球面心立方最密堆积的空隙率为25．9％；10、金属镁原子作六方密堆积，测得它的密度为克/厘米3，求它的晶胞体积。
武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第7套
第七套试卷武汉理工大学考试试题（材料科学基础）共3页，共十题，答题时不必抄题，标明题目序号，相图不必重画，直接做在试题纸上）一、判断下列叙述是否正确？若不正确，请改正（30分）1．结晶学晶胞是反映晶体结构周期性的最小重复单元。
2．热缺陷是溢度高于绝对零度时，由于晶体组成上的不纯净性所产生的种缺陷。
3．晶面指数通常用晶面在晶轴上截距的质整数比来表示。
4．固溶体是在固态条件下，种物质以原子尺寸溶解在另种物质中所形成的单相均匀的固体5．扩散的推动力是浓度梯度，所有扩散系统中，物质都是由高浓度处向低浓度处扩散。
6．初次再结晶的推动力是晶界过剩的自由焓。
7．在热力学平衡条件下，二元凝聚系统最多可以3相平衡共存，它们是一个相、一个液相和一个气相。
8．临界冷却速率是形成玻璃所需要的最小冷却速率，临界冷却速率越大越容易形成非9．马氏体相变是种无扩散性相变，相变时成分发生变化但结构不变10．在临界温度、临界压力时，化学势及其阶偏导数连续，“阶偏导数不连续的相变为级相变，发生：一级相变时，体系的体积和热焓发生突变。
11．驰豫表面是指在平行于表面的方向上原子间距不同于该方向上晶格内部原子间距的表面。
12．固态反应包括界面化学反应和反应物通过产物层的扩散等过程，若化学反应速率远大于扩散速率，则动力学上处于化学动力学范围。
二、ZnS的种结构为闪锌矿型结构，已知锌离子和硫离子半径分别为2+Zn 0.068nmr=2 S 0.156nmr−=，原子质量分别为65.38和32.06。
1．画出其品胞结构投影图2．计算ZnS的晶格常数3．试计算ZnS的晶体的理论密度。
（15分）武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案第七套试卷参考答案及评分标准一、2.5×12=301．不正确。
结晶学晶胞是反映晶体结构周期性和对称性的最小重复单元。
2．不正确。
热缺陷是温度高于绝对岺度时，由于晶体晶格热振动（或热起伏或温度波动）所产生的种缺陷3．不正确。
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2012 年武汉理工大学 833 材料科学基础考研真题（回忆版）
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一、图是 Na2O 的理想晶胞结构示意图，试回答： 1．结构中何种离子做何种密堆积；何种离子填充何种空隙，所占比例是多少？ 2．结构中各离子的配位数为多少？写出其配位多面体；
3．结构中 O2- 电价是否饱和，为什么？
4．画出 Na2O 晶胞在（110）面上的投影图； 5．解离性如何
二、1．在一个晶胞中画出（112）面与【112 】的向量；
3． TiO2 的氧空位与氧氛围浓度的关系（考的是成负六分之一的关系，导电性）
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四、微晶表面分类有哪些？密度随着结晶度变化的变化。 MgCO3 是哪类表面？ 五、书 P175 图 4.10，请问 R2O（一价碱金属）如图，你得出什么样的结论，为什么？
材料科学基础 第二版(张联盟 著)课后习题答案武汉理工大学出版
材料科学基础第二版(张联盟著)课后习题答案武汉理工大学出版材料科学基础第二版(张联盟著)课后习题大家找到答案了吗?下面是为大家推荐一些材料科学基础第二版(张联盟著)课后习题答案和下载地址，希望大家有用哦。
2-1名词解释晶系晶胞晶胞参数空间点阵晶面指数晶格能原子半径与离子半径配位数离子极化同质多晶与类质同晶正尖晶石与反正尖晶石反萤石结构铁电效应压电效应热释电效应电光效应2-2(1)一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指数;(2)一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。
2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：(001)与[]，(111)与[]，()与[111]，()与[236]，(257)与[]，(123)与[]，(102)，()，()，[110]，[，[]，[]2-4定性描述晶体结构的参量有哪些?定量描述晶体结构的参量又有哪些?2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类?其特点是什么?2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种?一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙?2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙?不等径球是如何进行堆积的?2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
2-9计算面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。
2-10根据最密堆积原理，空间利用率越高，结构越稳定，金刚石结构的空间利用率很低(只有34.01%)，为什么它也很稳定?2-11证明等径圆球六方最密堆积的空隙率为25.9%。
2-12金属镁原子作六方密堆积，测得它的密度为1.74g/cm3，求它的晶胞体积。
2-13根据半径比关系，说明下列离子与O2—配位时的配位数各是多少?已知rO2-=0.132nm，rSi4+=0.039nm，rK+=0.131nm，rAl3+=0.057nm，rMg2+=0.078nm。
材料科学基础(武汉理工大学,张联盟版)课后习题及答案__第五章[1]
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为了使玻璃消除永久应力，封接件需经退火，良好的退火对封接质量有着重要的意义。退火后的封接件不应快速冷却，因为金属比玻璃的导热性好，因而金属比玻璃冷得快。当金属和玻璃的膨胀系数相同时，这种不同的冷却速率导致金属比玻璃收缩大，当玻璃失去流动性后，金属就不得不在窄的范围内冷却，两者长度的改变影响到玻璃和金属的附着能力。如果开始快速冷却的温度超过玻璃的影响
解：吸附：固体表面力场与被吸附分子发生的力场相互作用的结果，发生在固体表面上，分物理吸附和化学吸附；
粘附：指两个发生接触的表面之间的吸引，发生在固液界面上；
铜丝放在空气中，其表面层被吸附膜（氧化膜）所覆盖，焊锡焊接铜丝时，只是将吸附膜粘在一起，锡与吸附膜粘附的粘附功小，锉刀除去表面层露出真正铜丝表面（去掉氧化膜），锡与铜相似材料粘附很牢固。
必须指出，封接处大量气泡（尤其是成串气泡）的存在是很有害的，因为它能降低机械强度和造成慢性漏气。溶解在金属中的气体在封接加热时放出，是产生气泡的一个原因，这在钨、钼、铂等金属是少见的，而镍、铁及其合金较多。为此，除选用真空治炼法制得的金属外，通常可利用在真空中或氢气中加热金属预先去气来消除此因素。产生气泡的另一个原因是碳，特别是金属表面层中的碳，在封接时会氧化成二氧化碳气体而造成气泡，这在镍、铁及其合金中亦较其它金属为严重。解决过个问题的方法是把金属放在湿氢或真空中退火，以去掉气体和碳。从面杜绝气泡的产生。遇火温度一般在900～I100℃，时间根据金属的厚度而定。
解：（1）由于表面张力的存在，使弯曲表面上产生一个附加压力，如果平面的压力为P0，弯曲表面产生的压力差为△P，则总压力为P=P0+△P。附加压力的正负取决于曲面的曲率，凸面为正，凹面为负。
武汉理工大学 材料科学基础 第二章课后习题答案
解（1）
CaF2晶胞在（001）面上的投影图
（2）
CaF2（110）面上的离子排列简图
（3）正负离子半径之和
（4）[SiO4]四面体中心的Si4+离子可以部分地被Al3+离子所取代，取代后结构本身不发生太大变化，即所谓的同晶取代，但晶体的性质发生了很大的变化。这为材料的改性提供了可能。
硅酸盐的化学式表征方法主要有以下两种：
（1）氧化物表示法
将构成硅酸盐晶体的所有氧化物按一定的比例和顺序全部写出来，先是1价的碱金属氧化物，其次是2价、3价的金属氧化物，最后是SiO2
2-16氟化锂（LiF）为NaCl型结构，测得其密度为2.6g/cm3，根据此数据计算晶胞参数，并将此值与你从离子半径计算得到数值进行比较。
答：设晶胞的体积为V,相对原子质量为M,对于NaCl型结构来说，其n=4,
则晶胞体积 nm3
则晶胞参数： ,
根据离子半径计算：a=2(r++r-)=4.14nm∴ <a
故符合鲍林第二规则，又根据钙钛矿型结构知其配位多面体不存在共棱或共面的情况，结构情况也符合鲍林第四规则——不同配位体连接方式规则和鲍林第五规则——节约规则
所以钙钛矿结构遵守鲍林规则。
2-26硅酸盐晶体结构有何特点？怎样表征其学式？
答：硅酸盐晶体结构非常复杂，但不同的结构之间具有下面的共同特点：
组群状 1
2
2
2 双四面体
三节环
材料工程基础第三、五、六章的答案【2024版】
C
1
3-2 一外径为0.3m，壁厚为5mm的圆管，长为5m，外表面平均 温度为80℃。200℃的空气在管外横向掠过，表面传热系数h为 80W／(m2·K)。入口温度为20℃的水以0.1m/s的平均速度在管内
流动。如果过程处于稳态，试确定水的出口温度。水的比定压 热容为4184J／(kg·K)，密度为980kg／m3。 解：根据题意，高温空气外掠圆管将热量传递给圆管内通过的水。
17
3 9 一钢球直径为10cm，初温为250C，后将其置于温度为10C的油浴中。 设冷却过程中的表面传热系数可取为200w /(m2 k)，问欲使球心温度降低到 150C需要经过多长时间，此时球表面的温度为多少？球的导热系数为44.8 w /(m.k)，热扩散率为1.229105 m2 / s。
a 流体与物体表面的对流换热环节 Rh 1 h
b 物体内部的导热 Rk k
有如下三种可能：
t
tf tf
h
h
0
x
毕渥数：
1.Rh Rk 对流换热很快，忽略对流 Bi Bi Rk k h
2.Rh Rk 传导换热很快，忽略导热 Bi 0
Rh 1 h k
hV A
3.Rh Rk 都存在
t C1 ln r C2
r = r1时 t = t1 r = r2时 t = t2
武汉理工大学出版__材料工程基础第一章答案 徐德龙
az
积分得：
2 2 2 2 2 b x c1e 2 3 ; y c2e 2 3 ; a a a b b b 当 0时刻， x a, y b, z c 代入上式得：
a b3 又因：a b 0 c1 a
dx dy , 对此积分可得 解： （ 1） 由流线方程 x y nx n y C x y ec C
x y 1 2 则通过空间点 1， 1的流线为： （ 2） 由迹线方程 dx x , dy y , dz 0 对此积分可得 d d d x C1e 1, y C 2e 1
（ 2） 由迹线方程定义可写出
dx u x ky; d dy u y k x a ; d dz uz 0 d
1 2 3
对（ 2）式求二阶导数 d2y dx dx ky k a d 2 d d 又 因 d2y 2 二阶线性非齐次 k y ka 常微分方程 d 2
d x y z du z u z u z u z u z u u u az d x x y y z z 0
dx 2x dy 3y ux ; uy ; 1 d 1 d
2
u y
ux
u y
2
y c2 1
3
z c3 1
τ=0时，x=a, y=b z=c ;代入上式有：
所以： c1 a; x a1
2
c2 b; y b1
c3 c
3
质点的迹线方程为 z c1
1 6 设流体运动的欧拉描述为u x ky, u y k x a , u z 0, 其中k与a为常数， 求 1 时刻的流线方程；
工程材料习题集参考答案(第三章)武汉理工大学,2014年
习题集部分参考答案2纯金属的结晶思考题1.何谓结晶？结晶与凝固有何区别？答：结晶是指在凝固过程中金属内形成许多小晶体及其长大的过程，从广义上讲，就是液态物质内部的原子，在短距离小范围内，呈现出近似于固态结构的规则排列，即短程有序的原子集团，它是不稳定的，瞬间出现又瞬间消失，结晶实质上是原子由近程有序转变为长程有序的过程。
而凝固是指金属由液态变成固态的过程，它属物理变化，若凝固后的物质不是晶体，而是非晶体，那只能称为凝固，而不能称为结晶。
2.何谓晶体，它与非晶体有什么区别？答：晶体是指具有一定几何形状的微粒（分子、原子或离子）在三维空间作有规律的周期性重复排列所形成的物质。
晶体和非晶体的区别在于内部原子的排列方式，晶体内部的原子（或分子）在三维空间按一定规律作周期性排列，而非晶体内部的原子（或分子）则是杂乱分布的，至多有些局部的短程规律排列。
因为排列方式的不同，性能上也有所差异。
晶体有固定的熔点，非晶体没有，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性。
3.影响形核率和长大率的因素是什么？答：影响形核率和长大率最主要的因素是△G和D，当然它们是受过冷度△T控制的。
在均质形核中，过冷度△T不太大的时候，结晶的驱动力△G也不大，形核率不高，但是原子的扩散系数D比较大，已经形成的晶核长大速率却是较大的，这时候由液态金属转变为固态金属中的晶粒尺寸较大。
反之，晶粒较细小。
在非均质形核中，形核率和长大速率除了与过冷度有关之外，还受到所谓的未溶杂质以振动或搅拌等因素的影响。
4.金属的结晶有什么规律？答：结晶是由两个基本的过程——形核和长大相互更迭进行，直至液态金属消耗完毕的过程。
形核规律：形核方式有均匀形核和非均匀形核两种。
均匀形核（均质形核）是指在母相中自发形成新相结晶核心的过程。
均匀形核必需具备的条件为：必须过冷，过冷度越大形核驱动力越大；必须具备与一定过冷度相适应的能量起伏和结构起伏。
实际结晶时，大多以非均匀形核方式进行。
武汉理工大学材料科学基础答案
试题一答案一、1：4；2：O2-离子做面心立方密堆积，Na+填全部四面体空隙；3：=4CN O2-=8 [NaO4][ONa8]；4：O2-电价饱和，因为O2-的电价=（Na+的电价/Na+的配位数）×O2的配位数；5：二、1：Al4[Si4O10](OH)8；2：单网层状结构；3：一层硅氧层一层水铝石层且沿C轴方向堆积；4：层内是共价键，层间是氢键；5：片状微晶解理。
三、1：点缺陷，线缺陷，面缺陷；2：由低浓度向高浓度的扩散；3：坯体间颗粒重排，接触处产生键合，大气孔消失，但固-气总表面积变化不大；4：按硅氧比值分类或按硅氧聚和体的大小分类；5：表面能的降低，流动传质、扩散传质、气相传质和溶解-沉淀传质；6：随自由能的变化而发生的相的结构的变化，一级相变、二级相变和三级相变。
四、 1：O←→VNa ′+VCl˙2：AgAg→Agi˙+VAg′3：3TiO23TiNb˙+VNb˙+6OO2TiO22TiNb˙+Oi′′+3ONb2-x Ti3xO3可能成立Nb2-2xTi2xO3+x4：NaCl NaCa′+ClCl+VCl˙五、一是通过表面质点的极化、变形、重排来降低表面能，二是通过吸附来降低表面能。
1：t=195h2：t=68h七、当O/Si由2→4时，熔体中负离子团的堆积形式由三维架状转化为孤立的岛状，负离子团的聚合度相应的降至最低。
一般情况下，熔体中负离子团的聚合度越高，特别是形成三维架状的空间网络时，这些大的聚合离子团位移、转动、重排都比较困难，故质点不易调整成规则排列的晶体结构，易形成玻璃。
熔体中负离子团的对称性越好，转变成晶体越容易，则形成玻璃愈难，反之亦然。
八、晶界上质点排列结构不同于内部，较晶体内疏松，原子排列混乱，存在着许多空位、位错、键变形等缺陷，使之处于应力畸变状态，具有较高能量，质点在晶界迁移所需活化能较晶内为小，扩散系数为大。
九、二次再结晶出现后，由于个别晶粒异常长大，使气孔不能排除，坯体不在致密，加之大晶粒的晶界上有应力存在，使其内部易出现隐裂纹，继续烧结时坯体易膨胀而开裂，使烧结体的机械、电学性能下降。
2010武汉理工大学材料科学基础研究生入学考试习题及答案
一、选择题（每题1分，共5分）1.下列哪个元素是块体中含量最多的元素？A.锰B.铁C.碳D.硅答案：B.铁二、判断题（每题1分，共5分）（题目待补充）三、填空题（每题1分，共5分）（题目待补充）四、简答题（每题2分，共10分）（题目待补充）五、应用题（每题2分，共10分）（题目待补充）六、分析题（每题5分，共10分）（题目待补充）七、实践操作题（每题5分，共10分）（题目待补充）由于未能找到完整的2010年武汉理工大学材料科学基础研究生入学考试试题，部分题型无法提供具体题目。
您可以根据已提供的题目类型和分值格式，结合相关教材或资料，自行补充完整这份模拟试卷。
八、专业设计题（每题2分，共10分）1.设计一种基于硅晶体的太阳能电池板，并简要说明其工作原理。
2.设计一种新型的轻质高温结构材料，用于航空航天领域，并阐述其性能优势。
3.设计一种用于生物医学领域的可降解金属植入物，并解释其降解机制。
4.设计一种高效的汽车尾气净化装置，并说明其如何减少环境污染。
5.设计一种新型的超导材料，用于磁悬浮列车，并解释其超导原理。
九、概念解释题（每题2分，共10分）1.解释什么是晶体学中的“布拉格定律”，并说明其在材料科学中的应用。
2.解释“位错”的概念，并描述其在金属塑性变形中的作用。
3.解释“玻璃转变”现象，并说明其在玻璃材料加工中的应用。
4.解释“热膨胀系数”的定义，并讨论其在材料选择中的重要性。
5.解释“电导率”的概念，并描述影响材料电导率的因素。
十、附加题（每题2分，共10分）1.讨论在材料科学中，如何通过改变工艺参数来优化材料的机械性能。
2.分析在半导体材料中，掺杂剂对材料电学性能的影响。
3.探讨纳米材料在医学成像领域的应用及其优势。
4.讨论在环境工程中，如何利用材料科学原理来处理工业废水。
5.分析复合材料在航空航天工业中的应用及其对未来航空器设计的潜在影响。
一、选择题答案1.B.铁2.C.GaAs3.C.34.A.0.055.B.Mo和Al二、判断题答案（待补充）三、填空题答案（待补充）四、简答题答案（待补充）五、应用题答案（待补充）六、分析题答案（待补充）七、实践操作题答案（待补充）1.晶体结构与性质：包括晶体学基础、晶体缺陷、晶体生长等。
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解： 根据牛顿粘性定律： F A du
dy
A 0.40.45 0.18m2
du 0 1 dy 1103 0 1000 1/ s
F mg sin 59.8 5 18.84N
13
F A du
18.84 0.18 (1000)
x C3 sin k a cos k a
y
bak
cos k
C2 sin k
a k
z C5
1 7 设流体的速度为ux x ,uy y ,uz 0,试求通过x 1, y 1,的流线及 0时
通过x 1, y 1的迹线。
解：（1） 由流线方程
dx dy , 对此积分可得
解：由流体静压强分布规律及等压面的关系得 ： h4
h1
对与等压面B-B，pB p1 汞gh2 p2 水gh2
h3
A
A
所以，
h2
p2 p1 汞gh2 水gh2 汞 水 gh2 0 p2 p1
B
B
2、3断面符合等压面的条件 静止、连续的同种流体，又在同一水平面上
所以， p2 p3
对于等压面A A，pA p3 汞gh3 p4 水gh3, p4 p3 汞gh3 水gh3 0 p4 p3
所题以中：， p1 最小， p2 和 p3 相等，而 p4 最大。
18
习题
1-117.4 封闭水箱各测压管的液面高程为： 1 100cm, 2 20cm,4 60cm ，问 3 为多少？
0.136m
19
1-18 复式测压计中各液面高称为1 3.0m，2 0.6m，3 2.5m，4 1.0m， 5 3.5m，求P5。
解：由流体静压强分布规律及等压面的关系得 ：
对于2 2断面，P2 P0 汞g1 2 P3 水g3 2
所以，
P3 P0 汞g1 2 水g3 2
ax
dux d
ux
ux
ux x
uy
ux y
uz
ux z
2x
1 2
4x
1 2
2x
1 2
a y
du y d
u y
ux
u y x
uy
u y y
uz
u y z
6y
1 2
az
duz d
uz
ux
uz x
uy
uz y
uz
uz z
0
分别对速度的欧拉描述进行积分得：
因：
dx d
ux
2x
1
;
求得：c2 2e2;
求得：
x
2
2
3
y
3e
1 3
(
3
1)
2 1 1
z 2e
所以，流体运动的速度的拉格朗日描述为
u x 4 3;
x
u u
y
3
2e
1 ( 3
3
1)
;
y
z
4
2( 1
e
1)
z
所以，流体运动加速度的拉格朗日描述为
a ux 12 4;
uy
3y
1
;
dz d
uz
z
1
分别积分得：
所以： x c11 2;
y c21 3
z c31
τ=0时，x=a, y=b z=c ;代入上式有：
所以： c1 a; c2 b; 质点的迹线方程为
c3 c
x a1 2 y b1 3 z c1
1 6 设流体运动的欧拉描述为ux ky, u y kx a , uz 0, 其中k与a为常数，
1 2
对 （2）式求二阶导数
d2y
d 2
k
dx
d
a
dx ky d
又因
dz
d
uz
0
3
d2y
d 2
k 2
y
ka
二阶线性非齐次 常微分方程
9
所以，求得其通解为 y
C1
cos
k
C2
sin
k
a k
代入（1）式得：
dx
d
ux
ky
C1
k
cos k
C2
k sin k
a
C1k
cos k
C2k sin k
divu
u
ux
uy
uz
2
3
1
6
x y z 1 1 1 1
i jk
rot
u
u
x
y
z
uz y
u y z
i
ux z
uz x
j
u y x
ux y
k
0
ux uy uz
（2） 由连续性方程得，当流体不可压时应满足：
又因
u
6
0
1
又因由上面得rot
u
0
所以流体可压缩 所以流体无旋
1-110.1 一块面积为 40 45cm2 ，高为1cm 的木块，质量为 5kg ，沿着涂有润滑油的斜面等速向
p p0 gh
和 等压面的关系得：
p2 2gZ2 p1 1gZ1
而左端为真空，即 p2 =0 所以： p1 2gZ2 13.6103 9.8 0.05 6664Pa
Z1
2 gZ2 1g
13.6103 9.8 0.05 1000 9.8
0.68m
17
习题
1-116.3 水管上安装一复式水银测压计，如图 1.3 所示。问 p1, p2, p3, p4 哪个最大？哪个最小？ 那些相等？为什么？
0.10Pa / s
dy
1-11 图示为一水平方向运动的木板，其速度为1m/s。平板如在油面上， 平板单位面积上的阻力。
解：
， 油1的0mm 。求 作0用.09在807Pa s
1-12 试确定下列各流场是否满足不可压缩流体的连续条件：
解：由流体的连续性方程 d divu 0得，当流体不可压缩
解：加速度的欧拉描述为：
a dux x d
ux
ux
ux x
uy
ux y
uz
ux z
2 a ax 2
0 0 2
a2x a 2
ay
du y d
u y
ux
u y x
uy
u y y
uz
u y z
2
b2 y b 2
az
duz d
uz
ux
uz x
uy
uz y
uz
uz z
0
由
dx d
ux
ax
2, dy d
uy
by 2, dz d
uz
0
积分得：
x
c1ea
2 a
2 a2
2 a3
;
y
c2eb
2 b
2 b2
2 b3
;
当 0时刻，x a, y b, z c 代入上式得：
z c3
c1
a
2 a3
c2
b
2 b3
又因：a b 0
c3 c
x
（a
2 a3
求 1 时刻的流线方程；
2 0时在a,b, c处流体质点的迹线。
解：（1） 由流线方程
dx ky
k
dy
x a
kx a dx kydy
1 kx2 kax 1 ky2 C
1 2
x2 y2
2
ax C1
2
（2） 由迹线方程定义可写出
dx
d ux ky;
dy
d
uy
kx a ;
x y
nx ny C x y ec C
代入过空间点1，1得：1 1 C C 1 2
则通过空间点1，1的流线为：x y 1 2
（2） 由迹线方程 dx x , dy y , dz 0 对此积分可得
d
d
d
x C1e 1, y C2e 1
对于4 4断面，P4 P3 汞g3 4 P5 水g5 4 所以， P5 P3 汞g3 4 水g5 4
P0 汞g1 2 水g3 2 汞g3 4 水g5 4
p5 p0 3.9汞g 4.4水g
101.325 476.672 578kPa
11-.1190 设两平板之间的距离为 2h，平板长宽皆为无限大，忽略质量力，如图所示。试用 N S
方程推导不可压恒定流体的流速分布。
解：由N－S方程：
常数
du dt
Fb
p
2u
1 3
( u)
由连续性方程： divu(z u) 00
t z
因为为恒定流，且平板长宽皆为无限大，ux 0,uy 0 忽略质量力 粘性不变 ， 且因为不可压，
根 据以上条件，N－S方程与连续性方程可化为：
代入已知条件，当 0时过空间点1，1得：C1 0,C2 0, 所以当 0时过空间点1，1的迹线方程为：
x 1
y 1
18
同样还是习题4
流体速度用u
x
2x 1
,u y
u 0
3y 1
,uz
z 1
描述 中的流体，
求散度和旋度，并判断流体是否可压，流体运动是否有旋。
解：（1） 根据散度和旋度的定义，可得：
uy
y
b1 3
3b1 2;
uz
z
c1
c
所以, 拉格朗日描述的加速度：
ax
ux
2a;
ay
u y
6b1 ;