材料科学概论课后习题归纳及补充
复旦大学《材料科学导论》课后习题及答案
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。
材料科学基础习题与参考答案（doc14页）完美版
材料科学基础习题与参考答案（doc14页）完美版第⼀章材料的结构⼀、解释以下基本概念空间点阵、晶格、晶胞、配位数、致密度、共价键、离⼦键、⾦属键、组元、合⾦、相、固溶体、中间相、间隙固溶体、置换固溶体、固溶强化、第⼆相强化。
⼆、填空题1、材料的键合⽅式有四类，分别是（），（），（），（）。
2、⾦属原⼦的特点是最外层电⼦数（），且与原⼦核引⼒（），因此这些电⼦极容易脱离原⼦核的束缚⽽变成（）。
3、我们把原⼦在物质内部呈（）排列的固体物质称为晶体，晶体物质具有以下三个特点，分别是（），（），（）。
4、三种常见的⾦属晶格分别为（），（）和（）。
5、体⼼⽴⽅晶格中，晶胞原⼦数为（），原⼦半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶⾯为（），晶胞中⼋⾯体间隙个数为（），四⾯体间隙个数为（），具有体⼼⽴⽅晶格的常见⾦属有（）。
6、⾯⼼⽴⽅晶格中，晶胞原⼦数为（），原⼦半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶⾯为（），晶胞中⼋⾯体间隙个数为（），四⾯体间隙个数为（），具有⾯⼼⽴⽅晶格的常见⾦属有（）。
7、密排六⽅晶格中，晶胞原⼦数为（），原⼦半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶⾯为（），具有密排六⽅晶格的常见⾦属有（）。
8、合⾦的相结构分为两⼤类，分别是（）和（）。
9、固溶体按照溶质原⼦在晶格中所占的位置分为（）和（），按照固溶度分为（）和（），按照溶质原⼦与溶剂原⼦相对分布分为（）和（）。
10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有（）、（）、（）、（）。
11、⾦属化合物（中间相）分为以下四类，分别是（），（），（），（）。
12、⾦属化合物（中间相）的性能特点是：熔点（）、硬度（）、脆性（），因此在合⾦中不作为（）相，⽽是少量存在起到第⼆相（）作⽤。
13、CuZn、Cu5Zn8、Cu3Sn的电⼦浓度分别为（），（），（）。
复旦大学材料科学导论课后习题答案(搭配：石德珂《材料科学基础》教材)
资料科学导论课后习题谜底之巴公井开创作第二章资料科学概论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,且抗震性欠安.2.将下列资料按金属、陶瓷、聚合物和复合资料进行分类：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；复合资料：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；电灯胆灯丝：熔点高,耐高温,电阻年夜；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.第三章资料结构的基础知识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动,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.描述氢键的实质,什么情况下容易形成氢键？答：氢键实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结合成份子时,氢原子的一个电子转移至该原子壳层上；分子的氢酿成一个裸露的质子,对另外一个电负性较年夜的原子Y暗示出较强的吸引力,与Y之间形成氢键.4.为什么金属键结合的固体资料的密度比离子键或共价键固体高？答：一是金属原子质量年夜；二是金属键的结合方式没有方向性,原子趋于紧密排列,获得简单的原子排列形态.离子键和共价键结合的原子,相邻原子的个数受到共价键数目的限制,离子键结合还要满足正、负离子间电荷的平衡,原子不成能紧密聚积,而且存在孔洞缺陷,故金属键结合的固体资料的密度比离子键或共价键固体高.5.应用公式计算Mg2+O2-离子对的结合键能,以及每摩尔MgO晶体的结合键能.假设离子半径为rMg2+=0.065nm；rO2-=0.140nm；n=7.答：在平衡时,F吸引=F排斥故,解得晶体的结合键能：转换为每摩尔MgO晶体的结合键能：6.原子序数为12的Mg有三种同位素：78.70%的Mg原子由12个中子,10.13%的Mg原子由13个中子,11.17%的Mg原子由14个中子,试计算Mg的原子量.答：7.试计算原子N壳层内的最年夜电子数.若K,L,M和N壳层中所有能级都被填满,试确定该原子的原子数.答：N壳层内最年夜电子数：1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p66s2该原子的原子数是708.试写出Al原子13个电子的每个电子的全部量子数.答：n l m ms10020021021121-13003109.资料的三级和四级结构可以通过加工工艺来改变,那么资料的二级结构可以改变吗？为什么？答：原子的结合键是资料的二级结构.对单一的资料来说,其价键结构是不成以通过加工工艺来改变的.可是实际工程应用中,通过一定的加工工艺来改变资料的二级结构,比如金刚石具有共价键,石墨具有共价键和物理键,而石墨等碳质原料和某些金属在高温高压下可以反应生成金刚石,即一定水平上改变了资料的二级结构.第四章固体资料的晶体学基础1.回答下列问题：（1）在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向：（001）与[210],（111）与,与[111],与[123],与[236].（2）在立方晶系的一个晶胞中画出(111)和(112)晶面,并写出两晶面交线的晶向指数.（3）在立方晶系的一个晶胞中画出同时位于(101),(011),(112)晶面上的晶向.答：作图略.（2）两晶面交线的晶向指数为.2.有一正交点阵的a=b,c=a/2.某晶面在三个晶轴上的截距分别为6个,2个,4个原子间距,求该晶面的密勒指数.答：（263）3.写出六方晶系的晶面族中所有晶面的密勒指数,在六方晶胞中画出、晶向和晶面,并确定晶面与六方晶胞交线的晶向指数.答：晶面族中所有晶面的密勒指数为：作图略,（）晶面与六方晶胞交线的晶向指数为：4.根据刚性球模型回答下列问题：（1）以点阵常数为单位,计算体心立方、面心立方和密排六方晶体中的原子半径及四面体和八面体的间隙半径.（2）计算体心立方、面心立方和密排六方晶胞中的原子数、致密度和配位数.答：体心立方面心立方密排六方原子半径 a a a四面体间隙 a a a八面体间隙 a a a原子数 2 4 6致密度0.68 0.74 0.74配位数8 12 125.用密勒指数暗示出体心立方、面心立方和密排六方结构中的原子密排面和原子密排方向,并分别计算这些晶面和晶向上的原子密度.答：体心立方面心立方密排六方原子密排面{110} {111} {0001}晶面的原子密度原子密排方向<111> <110> <>晶向的原子密度6.求下列晶面的晶面间距,并指出晶面间距最年夜的晶面.（1）已知室温下α-Fe的点阵常数为0.286nm,分别求出（100）、（110）、（123）的晶面间距.（2）已知916℃时γ-Fe的点阵常数为0.365nm,分别求出（100）、（111）、（112）的晶面间距.（3）已知室温下Mg的点阵常数为a=0.321nm,c=0.521nm,分别求出的晶面间距.答：（1）其中,晶面间距最年夜的晶面为（100）（2）其中,晶面间距最年夜的晶面为（110）（3）其中,晶面间距最年夜的晶面为7.已知Na+和Cl-的半径分别为0.097nm和0.181nm,请计算NaCl中钠离子中心到：（1）最近邻离子中心间的距离；（2）最近邻正离子中心间的距离；（3）第二个最近的氯离子中心间的距离；（4）第三个最近的氯离子中心间的距离；（5）它最近的同等位置间的距离.答：(1) r=r++r-=0.278nm (2) r=(3) r=(4) r= (5) r=8.根据NaCl的晶体结构及Na+和Cl-的原子量,计算氯化钠的密度.答：9.示意画出金刚石型结构的晶胞,说明其中包括有几个原子,并写出各个原子的坐标.答：作图略,其中包括原子数：极点坐标：（000）,（100）,（010）,（001）,（110）,（101）,（011）,（111）（选填一个即可）面心坐标：（选填三个即可）晶胞内坐标：（）,（）,（）,（）10.何谓单体、聚合物和链节？它们相互之间有什么关系？请写出以下高分子链节的结构式：聚乙烯；聚氯乙烯；聚丙烯；聚苯乙烯；聚四氟乙烯.答：单体是合成聚合物的起始原料,是化合物自力存在的基本单位,是单个分子存在的稳定状态.聚合物是由一种或多种简单低分子化合物聚合而成的相对分子质量很年夜的化合物.链节是组成年夜分子链的特定结构单位.聚乙烯：[-CH2-CH2-]n; 聚氯乙烯：[-CHCl-CH2-]n; 聚丙烯：[-CHCH3-CH2-]n;聚苯乙烯：[-CHAr-CH2-]n; 聚四氟乙烯：[-CF2-CF2-]n第四章固体资料的晶体缺陷1.纯Cu的空位形成能为1.5aJ/atom,（1aJ=10-18J）,将纯Cu加热至850℃后激冷至室温（20℃）,若高温下的空位全部保管,试求过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值.答：2.空位对资料行为的主要影响是什么？答：首先,资料中原子（或分子）的扩散机制与空位的运动有关.其次,空位可以造成资料物理性能与力学性能的改变,如密度降低,体积膨胀,电阻增加,强度提高,脆性也更明显,晶体高温下发生蠕变等.3.某晶体中有一条柏氏矢量为a[001]的位错线,位错线的一端露头于晶体概况,另一端与两条位错线相连接,其中一条柏氏矢量为,求另一条位错线的柏氏矢量.答：a[001]=4.如附图a所示,试求某一晶格参数为2.5A0的立方金属刃型位错的burgers矢量的Miller指数及其长度.答：柏氏矢量垂直于(220),故其Miller指数为[110]5.如附图b所示,写出在FCC金属的滑移方向的晶向指数.答：第五章固体资料的凝固与结晶1.液体金属在凝固时必需过冷,而加热使其融化却毋需过热,即一旦加热到熔点就立即熔化,为什么？答：液体金属在凝固时必需克服概况能,形核时自由能变动年夜于零,故需要过冷.固态金属在熔化时,液相与气相接触,当有少量液体金属在固相概况形成时,就会很快覆盖在整个概况（因为液体金属总是润湿同一种固体金属）.概况能变动决定过程能否自发进行.根据实验数据,在熔化过程中,概况自由能的变动小于零,即不存在概况能障碍,也就不用过热.2.金属凝固时的形核率常桉下式做简化计算,即试计算液体Cu在过冷度为180K、200K和220K时的均匀形核率.并将计算结果与书图6-4b比力.（已知）答：代入数据得,180K时N均=7.50；200K时N均=7.89；220K时N均=13.36与图6-4b相比,结果吻合,标明只有过冷度到达一定水平,使凝固温度接近有效成核温度时,形核率才会急剧增加.3.试解释凝固与结晶、晶胚与形核的相互关系.答：凝固是指物质从液态冷却成固态的一种转变过程,可以形成晶态或非晶态.若冷却后成为晶体,这种凝固成为结晶.根据热力学判断,在过冷液态金属中,短程规则排列的结构尺寸越年夜,就越稳定,只有尺寸较年夜的短程规则排列的结构,才华成为晶核.晶胚即是过冷液态金属中短程规则排列尺寸较年夜的原子有序排列部份.一定温度下,最年夜晶胚有一个极限值rmax；而液态金属的过冷度越年夜,实际可能呈现的最年夜晶胚尺寸也越年夜.当液态金属中形成的晶胚尺寸年夜于或即是一定临界尺寸时,成为晶核,其有两种形成方式：均匀成核（依靠液态金属自己能量的变动获得驱动力并由晶胚直接成核的过程）和非均匀成核（晶胚是依附在其他物质概况上形核的过程）.4.金属结晶的热力学条件和结构条件是什么？答：过冷度是金属结晶的热力学条件；结构起伏和能量起伏是结构条件.5.哪些因素会影响金属结晶时的非均匀形核率？答：过冷度,固体杂质及其概况形貌,物理性能如液相宏观流动,外加电磁场,受机械作用等.第六章资料的扩散与迁移1. 把P原子扩散到单晶硅中的搀杂工艺是制备n型半导体的经常使用方法.若将原来的每107个Si原子中含有一个P原子的1mm厚的硅片,通过扩散搀杂处置后概况到达每107 Si原子中含有400个P原子,试分别按：(a) 原子百分数/cm, (b) 原子数/cm3.cm 的暗示方法计算浓度梯度.硅的晶格常数为5.4307A0.答：(a)(b) 硅的晶胞体积为：单位晶胞中有8个Si原子,则107Si所占体积为：2．试说明影响扩散的因素.答：温度,原子键力和晶体结构,固溶体类型和浓度,晶体缺陷,第三组元.3．试利用公式D=α2РГ,解释各因素对扩散的影响.答：D与α2,Р,Г成正比.其中,α为最邻近的间隙原子距离,与晶体结构有关；Р为跃迁几率,,跟温度,畸变能等有关；为跃迁频率,,与温度、晶体结构、畸变能、扩散机制等因素有关.4. 自扩散与空位扩散有何关系？为什么自扩散系数公式要比空位扩散系数Dv小很多？（Dv=D/nv,nv为空位的平衡浓度）答：对纯金属或间隙固溶体合金,原子都处于正常的晶格结点位置.若晶格结点某处的原子空缺时,相邻原子可能跃迁到此空缺位置,之后又留下新的空位,原子的这种扩散方式叫空位扩散.当晶体内完全是同类原子时,原子在纯资料中的扩散为自扩散.自扩散是空位扩散的一种特殊形式.对置换固溶体合金和纯金属,溶质原子与溶剂原子的尺寸和化学性质分歧,与空位交换位置的几率也分歧,D=D0exp（-Q/RT）,自扩散的扩散激活能要比空位扩散的扩散激活能年夜.空位扩散系数Dv=D/nv,由于空位平衡浓度nv远小于1,Dv比D年夜很多.第七章热力学与相图1.分析共晶反应,包晶反应和共析反应的异同点.答：（1）分歧点：共晶反应是一定成份的液体合金,在一定温度下,同时结晶形成另外一种固相的反应过程；包晶反应是一定成份的固相与一定成份的液相作用,形成另外一种固相的反应过程；共析反应是由特定成份的单相固态合金,在恒定的温度下,分解成两个新的,具有一定晶体结构的固相的反应过程.（2）相同点：均是在恒温下发生,处于三相平衡的状态.2.试分析图7-6中合金IV的结晶过程（wsn=70%）,计算室温下组元成份的含量及显微组织.答：结晶过程为匀晶反应+共晶反应+二次析出,冷却过程如下图所示,室温下组元成份：αII+ β+（α+β）共晶室温下组元成份的含量：3.铋（熔点为271.5℃）和锑（熔点为630.7℃）在液态和固态时均能彼此无限互溶,wBi=50%的合金在520时开始结晶处成份为wSb=87%的固相.wBi=80%的合金在400℃时开始结晶出成份为wSb=64%的固相.根据上述条件,（1）绘出Bi-Sb相图,并标出各线和各相区的名称.（2）从相图上确定含锑量为wSb=40%合金的开始结晶和结晶终了温度,并求出它在400℃时的平衡相成份及相对量.答：（1）（2）根据相图,含锑量为40%合金开始结晶温度年夜约为490℃,终了温度为350℃,液相含量54.5%,固相含量45.5%.4. （1）应用相律时需考虑哪些限制条件？（2）试指出图5-115中的毛病之处,并用相律说明理由,且加以改正.答：（1）A.相律只适用于热力学平衡状态.平衡状态下各相的温度应相等；各相的压力应相等；每一阻元在各相中的化学位必需相同.B.相律只能暗示体系中组元和相的数目,不能指明组元或相的类型和含量.C.相律不能预告反应动力学.D.自由度的值不得小于零.（2）A.二元体系两相平衡,自由度为1,故不成为直线.B.单一体系两相平衡,自由度为0,故应为一点.C.二元体系最多只能三相平衡,此处含四相.D.二元体系三相平衡,自由度为0,故应为水平线.5.分析wc=0.2%的铁-碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程,用冷却曲线和组织示意图,说明各阶段的组织,并分别计算室温下的相组织物及组织组成物的相对量.答：合金在t1~t2之间发生匀晶反应析出δ固溶体,冷却至t2（1495℃）时,液相L与δ固溶体发生包晶转变生成γ.包晶转变完成后,剩余的液相L在t2~t3之间不竭结晶出奥氏体,冷却至t3,合金全部为奥氏体.单相奥氏体在t4开始析出铁素体.当温度达t5（727℃）时,剩余的奥氏体发生共析反应转酿成珠光体,此时合金组织为铁素体加珠光体.727℃以下,铁素体中会析出少量三次渗碳体.该合金室温时的组织为铁素体与珠光体,相组成为α与Fe3C.冷却至室温的转变过程如图所示.相组成物的相对量：组织组成物的相对量:时间：二O二一年七月二十九日。
(完整版)材料概论练习题答案
(—)填空题1、机械设计常用屈服强度和抗拉强度两种强度指标。
2、设计刚度好的零件，应根据刚度指标来选择材料。
3、T K是材料从韧性状态转变为脆性状态时的温度。
4、冲击韧性的单位是J/cm2；延伸率的单位是% ；屈服强度的单位是MPa或N/mm2。
5、屈强比是屈服强度与抗拉强度之比。
6、材料主要的工艺性能有铸造性能、锻造性能、焊接性能、和切屑性能。
7、热敏电阻陶瓷可分为正温度系数（PTC）热敏陶瓷、负温度系数（NTC）热敏陶瓷和临界温度系数（CTR）热敏陶瓷。
8、无机胶凝材料可分为气硬性无机胶凝材料和水硬性无机胶凝材料。
9、石灰硬化包括干燥、结晶和碳化三个过程。
10、石膏可分为二水石膏、半水石膏、可熔石膏和无水石膏四大类。
11、水硬性无机胶凝材料是指既能在空气中硬化又能在水中硬化的材料。
12、水泥按用途和性能可分为通用水泥、专用水泥、特性水泥三大类。
13、能产生激光的固体材料都是由（基质晶体）和（激活离子）两部分组成。
实际上掺杂离子就是（激活离子）14、铁氧体是作为（高频用磁性材料）而制备的金属氧化物烧结磁性体，它分为（软磁铁氧体）和（硬磁铁氧体）。
15、表征压电材料的参数是（机电耦合系数K）（K=通过压电效应转换的电能/输入的机械能），K值恒小于1，它是压电材料进行（机—电能量转换）的能力反映。
16、在三价稀土氧化物中掺入二价阳离子将产生（O2-空位），若掺入四价阳离子会产生（间隙氧离子），从而改变三价稀土氧化物的导电性。
17、判断材料是否具有超导性，有两个基本特征：一是（超导电性），二是（完全抗磁性）。
18、陶瓷材料的性能：具有（高熔点）、（高硬度）、高化学稳定性、耐高温、耐磨、耐氧化、耐腐蚀、（弹性模量大）等特点，但（塑性）、（韧性）、可加工性、抗热震性、使用可靠性不如金属材料。
19、普通陶瓷的主要原料是（黏土）（石英）（长石）。
20、陶瓷生产工艺过程比较复杂，但基本的工艺可分为（原料配制）、（坯料成型）、（制品烧结）等三大步骤。
材料科学导论习题解答.doc
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。
材料科学基础习题与参考答案(doc 14页)(优质版)
第一章材料的结构一、解释以下基本概念空间点阵、晶格、晶胞、配位数、致密度、共价键、离子键、金属键、组元、合金、相、固溶体、中间相、间隙固溶体、置换固溶体、固溶强化、第二相强化。
二、填空题1、材料的键合方式有四类，分别是（），（），（），（）。
2、金属原子的特点是最外层电子数（），且与原子核引力（），因此这些电子极容易脱离原子核的束缚而变成（）。
3、我们把原子在物质内部呈（）排列的固体物质称为晶体，晶体物质具有以下三个特点，分别是（），（），（）。
4、三种常见的金属晶格分别为（），（）和（）。
5、体心立方晶格中，晶胞原子数为（），原子半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶面为（），晶胞中八面体间隙个数为（），四面体间隙个数为（），具有体心立方晶格的常见金属有（）。
6、面心立方晶格中，晶胞原子数为（），原子半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶面为（），晶胞中八面体间隙个数为（），四面体间隙个数为（），具有面心立方晶格的常见金属有（）。
7、密排六方晶格中，晶胞原子数为（），原子半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶面为（），具有密排六方晶格的常见金属有（）。
8、合金的相结构分为两大类，分别是（）和（）。
9、固溶体按照溶质原子在晶格中所占的位置分为（）和（），按照固溶度分为（）和（），按照溶质原子与溶剂原子相对分布分为（）和（）。
10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有（）、（）、（）、（）。
11、金属化合物（中间相）分为以下四类，分别是（），（），（），（）。
12、金属化合物（中间相）的性能特点是：熔点（）、硬度（）、脆性（），因此在合金中不作为（）相，而是少量存在起到第二相（）作用。
13、CuZn、Cu5Zn8、Cu3Sn的电子浓度分别为（），（），（）。
14、如果用M表示金属，用X表示非金属，间隙相的分子式可以写成如下四种形式，分别是（），（），（），（）。
材料科学基础课后习题及参考答案
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，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。
(完整版)材料科学概论复习题及答案
复习特种陶瓷—材料的结构—．材料科学—无机非金属材料—失效—特种陶瓷—硅酸盐水泥—热处理—纳米材料判断题1. 低碳钢的硬度及塑性均比高碳钢的高。
错2. 橡胶是在高弹态下使用的高分子材料。
对3. 玻璃是一种晶体材料，它具有透光性、抗压强度高、但脆性大的特点。
错4. 位错、空位、间隙原子都是实际晶体中的点缺陷。
错5. 什么是材料？如何进行分类?材料是指人类社会可接受、能经济地制造有用器件或物品的固体物质。
6. 什么是材料的成分？什么是材料的组织？什么是材料的结构？材料的成分是指组成材料的元素种类及其含量，通常用质量分数（w），也可以用粒子数分数表示。
材料的组织是指在光学显微镜或电子显微镜下可观察到，能反应各组成相形态、尺寸和分布的图像。
材料的结构主要是指材料中原子的排列方式。
7. 材料科学与工程的四大要素是什么？材料成分，结构，工艺，性能。
8. 传统陶瓷坯料常见的成形方法及生产工艺？9. 什么是高分子材料？高分子材料具有哪些性能特点？高分子材料是由可称为单体的原料小分子通过聚合反应而合成的。
力学性能：最大的特点是高弹性和黏弹性。
电性能：绝大多数高分子材料为绝缘体。
热性能：绝热性。
10. 什么叫复合材料？按基体材料分为哪几类？复合材料指由两种或更多种物理性能、化学性能、力学性能和加工性能不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料。
复合材料可分为基体相和增强相。
按基体分为树脂基、金属基陶瓷基。
11. 陶瓷由哪些基本相组成？它们对陶瓷的性能有什么影响？晶体相、玻璃相、气相。
12. 简述提高陶瓷材料强度及减轻脆性的途径？13. 按照用途可将合金钢分为哪几类？机器零部件用钢主要有哪些？可分为结构钢，工具钢，特殊钢和许多小类。
轴，齿轮，连接件。
14. 材料典型的热处理工艺有哪些？什么叫回火?退火、正火、淬火、回火。
钢件淬火后，为了消除内应力并获得所要求的性能，将其加热Ac1以下的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温的热处理工艺叫做回火。
材料概论练习题答案-1
材料概论练习题答案-1绪论1. 什么是材料？答：材料是由一定配比的若干相互作用的元素组成、具有一定结构层次和确定性能，并能用于制造物品、器件、构件、机器或其他产品的物质2. 人类文明历史与材料发展的关系？答：材料是人类文明的里程碑 ; 材料是人类赖以生存和发展的重要物质基础；人类的历史曾以使用的主要材料来加以划分。
3.材料按组成、结构特点可分为哪几类？无机非金属材料水泥、陶瓷、玻璃、耐火材料金属材料黑色、有色、特殊金属材料高分子材料塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂复合材料- 碳材料金属基、陶瓷基、树脂基、碳4. 材料科学与工程的概念？答：材料科学与工程是关于材料成分、结构、工艺和它们性能与应用之间有关知识开发和应用的科学。
它是一个多学科的交叉领域，是从科学到工程的一个专业连续领域。
同时材料科学与工程学科以数学、力学及物理、化学自然科学为基础，以工程学科为服务和支撑对象，是一个理工结合、多学科交叉的新兴学科，其研究领域涉及自然科学、应用科学和工程学。
5.日本专家岛村昭治将材料的发展历史划分为哪五代？答：旧石器时代新石器时代青铜器时代铁器时代高分子材料与硅材料时代第二章MSE 的四个基本要素1.材料科学与工程的四个要素是什么？答：组成，结构，合成与加工，性质 / 使用性能2.什么是材料的化学组成？相的概念？材料相的组成？答：材料的化学组成：组成材料最基本、独立的物质，可为纯元素或稳定的化合物，以及其种类和数量；相：材料中具有同一化学成分并且结构相同的均匀部分称为相；组成材料的相的种类和数量称为相组成3. 什么是材料的结构？答：材料的结构是指材料的组元及其排列和运动方式。
包含形貌、化学成分、相组成、晶体结构和缺陷等内涵。
材料的结构决定材料的性能4. 材料的合成的概念？材料加工的概念？答：合成：常常是指原子和分子组合在一起制造新材料所采用的物理和化学方法。
合成是在固体中发现新的化学现象和物理现象的主要源泉。
材料科学概论答案
1高分子材料的性能特点组成：主要由C、H、O组成<无机高分子,如玻璃>分子量多分散性,只有一定的范围,是分子量不等的同系物的混合物；分子量很大〔104-107,甚至更大〕没有固定熔点,只有一段宽的温度范围；没有沸点和固定的熔点,分子间力很大,加热到200o C-300o C以上,材料破坏〔降解或交联〕。
链式结构,柔性分子链由于这一突出特点,聚合物显示出了特有的性能,表现为"三高一低一消失"。
既是：⏹高分子量⏹高弹性⏹高黏度、⏹结晶度低、⏹无气态。
因此这些特点也赋予了高分子材料〔如复合材料、橡胶等〕高强度、高韧性、高弹性等特点。
大部分高分子的主链具有一定的内旋转自由度。
2弹性模量的定义与意义定义：一般地讲,对弹性体施加一个外界作用,弹性体会发生形状的改变〔称为"应变"〕,"弹性模量"的一般定义是：应力除以应变。
意义：3.橡胶的特点1〕高弹性橡胶的弹性模量小,一般在1～9.8MPa。
伸长变形大,伸长率可高达1000%,仍表现有可恢复的特性,并能在很宽的温度〔-50～150℃〕范围内保持有弹性。
〔2〕粘弹性橡胶是粘弹性体。
由于大分子间作用力的存在,使橡胶受外力作用。
产生形变时受时间、温度等条件的影响,表现有明显的应力松驰和蠕变现象。
〔3〕缓冲减震作用橡胶对声音与振动和传播有缓和作用,可利用这一特点来防除噪音和振动。
〔4〕电绝缘性橡胶和塑料一样是电绝缘材料,天然橡胶和丁基橡胶和体积电阻率可达到1015Ωcm以上。
〔5〕温度依赖性高分子材料一般都受温度影响。
橡胶在低温时处于玻璃态变硬变脆,在高温时则发生软化、熔融、热氧化、热分解以至燃烧。
〔6〕具有老化现象如同金属腐蚀、木材腐朽、岩石风化一样,橡胶也会因环境条件的变化而发生老化,使性能变坏,使寿命缩短。
〔7〕必须硫化橡胶必须加入硫黄或其它能使橡胶硫化〔或称交联〕的物质,使橡胶大分子交联成空间网状结构,才能得到具有使用价值的橡胶制品,但是,热塑性橡胶可不必硫化。
(完整版)复旦大学材料科学导论课后习题答案(搭配：石德珂《材料科学基础》教材)
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。
复旦大学材料科学导论课后习题答案(搭配：石德珂《材料科学基础》教材)之欧阳结创编
材料科学导论课后习题答案第二章材料科学概论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。
第三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。
复旦大学材料科学导论课后习题答案(搭配：石德珂《材料科学基础》教材)(可编辑修改word版)
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。
材料概论的课后练习题及答案
材料概论的课后练习题及答案1.人类使用材料的历史经历了哪些时代？答：人类使用材料的历史经历了石器时代、青铜器时代、铁器时代、水泥时代、钢时代、硅时代、新材料时代。
2.材料的化学(键)分类和使用性能分类？答：材料的化学(键)分类：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料。
材料的使用性能分类：结构材料、功能材料。
3.什么是材料科学、材料工程、材料科学与工程？答：材料科学：一门以固体材料为研究对象，以固体物理、固体化学、热力学、动力学、量子力学、冶金、化工为理论基础的边缘交叉基础应用学科，是运用电子显微镜、X射线衍射、热谱、电子离子探针等各种精密仪器和技术，探讨材料的组成、结构、制备工艺和加工使用过程与其机械、物理、化学性能之间的规律的一门基础应用学科。
材料工程：运用材料科学的理论知识和经验知识，为满足各种特定需要而发展、制备和改进各种材料的工艺技术。
材料科学与工程：研究材料的组成与结构、合成与制备(工艺)、性能、使用效能(用途)四者之间相互关系和规律的一门科学。
4.简述无机非金属材料及其特点？答：无机非金属材料是一种或多种非金属元素(如O、C、N等，通常为O)的化合物，主要为金属氧化物和金属非氧化物，不含C-H-O 链。
无机非金属材料的特点：①组成：一种或多种非金属元素(如O、C、N等，通常为O)的化合物。
②结构：结合键主要为离子键、共价键或离子－共价混合键。
③性能：高熔点、高强度、耐磨损、高硬度、耐腐蚀和抗氧化的基本属性，宽广的导电性、导热性和透光性以及良好的铁电性、铁磁性和压电性，很差的延展性及耐冲击性。
④合成与制备(艺)：(暂忽略)。
⑤使用效能(应用)：(暂忽略)。
作业21.从CaO-SiO2二元相图分析矿物组成与化学组成、工艺条件的关系？答：①CaO-SiO2二元相图。
②矿物组成与化学组成的关系：在870-1125℃之间，随着SiO2质量分数的降低，CaO质量分数的提高，所形成的矿物组成依次为α磷石英，α磷石英+β-CS，β-CS，β-CS+C2S，C2S，C2S+C3S，C3S，C3S+CaO，CaO。
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] 通常把粒子尺寸小于0.1μm（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。
复旦大学材料科学导论课后习题答案搭配石德珂材料科学基础教材
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。
材料科学概论课后习题归纳及补充
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。
补充:1.每个面心立方晶胞的原子数为4，其配位数为12。
2。
刃型位错的柏氏矢量与位错线互相垂直，螺旋形位错的柏氏矢量与位错相互平行 3.莱氏体是共晶转变所形成的奥氏体和渗碳体组成的混合物.2.陶瓷的显微组织：晶相、玻璃相、气相。
3.孪晶面：指镜而对称的晶体相交的界,称为孪晶面。
5.晶体的面缺陷：表面、晶界、亚晶界、相界。
材料科学与工程导论课后习题复习资料杨瑞城蒋成禹
材料科学与⼯程导论课后习题复习资料杨瑞城蒋成禹第⼀章材料与⼈类1.为什么说材料的发展是⼈类⽂明的⾥程碑？材料是⼀切⽂明和科学的基础，材料⽆处不在，⽆处不有，它使⼈类与其赖以⽣存的社会、环境存在着紧密⽽有机的联系。
纵观⼈类利⽤材料的历史，可以清楚地看到，每⼀种重要材料的发现和利⽤，都会把⼈类⽀配和改造⾃然的能⼒提⾼到⼀个新的⽔平，给社会⽣产和⼈类⽣活带来巨⼤的变化。
2.什么是材料的单向循环？什么是材料的双向循环？两者的差别是什么？物质单向运动模式：“资源开采-⽣产加⼯-消费使⽤-废物丢弃”双向循环模式：以仿效⾃然⽣态过程物质循环的模式，建⽴起废物能在不同⽣产过程中循环，多产品共⽣的⼯业模式，即所谓的双向循环模式（或理论意义上的闭合循环模式）。
差别：单向循环必然带来地球有限资源的紧缺和破坏，同时带来能源浪费，造成⼈类⽣存环境的污染。
⽆害循环：流程性材料⽣产中，如果⼀个过程的输出变为另⼀个过程的输⼊，即⼀个过程的废物变成另⼀个过程的原料，并且经过研究真正达到多种过程相互依存、相互利⽤的闭合的产业“⽹”、“链”，达到了清洁⽣产。
3.什么是⽣态环境材料？⽣态环境材料是指同时具有优良的使⽤性能和最佳环境协调性能的⼀⼤类材料。
这类材料对资源和能源消耗少，对⽣态和环境污染⼩，再⽣利⽤率⾼或可降解化和可循环利⽤，⽽且要求在制造、使⽤、废弃直到再⽣利⽤的整个寿命周期中，都必须具有与环境的协调共存性。
因此，所谓环境材料，实质是赋予传统结构材料、功能材料以特别优异的环境协调性的材料，它是材料⼯作者在环境意识指导下，或开发新型材料，或改进、改造传统材料，任何⼀种材料只要经过改造达到节约资源并与环境协调共存的要求，它就应被视为环境材料。
4.为什么说材料科学和材料⼯程是密不可分的系统⼯程？材料科学与⼯程的材料科学部分主要研究材料的结构与性能之间所存在的关系，即集中了解材料的本质，提出有关的理论和描述，说明材料结构是如何与其成分、性能以与⾏为相联系的。
材料科学基础课后习题第1-第4章
材料科学基础课后习题第1-第4章《材料科学基础》课后习题答案第一章材料结构的基本知识4. 简述一次键和二次键区别答：根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。
其中一次键的结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。
一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层，从而使原子间相互结合起来。
二次键的结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。
二次键是一种在原子和分子之间，由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。
6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高？答：材料的密度与结合键类型有关。
一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因：（1）金属元素有较高的相对原子质量；（2）金属键的结合方式没有方向性，因此金属原子总是趋于密集排列。
相反，对于离子键或共价键结合的材料，原子排列不可能很致密。
共价键结合时，相邻原子的个数要受到共价键数目的限制；离子键结合时，则要满足正、负离子间电荷平衡的要求，它们的相邻原子数都不如金属多，因此离子键或共价键结合的材料密度较低。
9. 什么是单相组织？什么是两相组织？以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。
答：单相组织，顾名思义是具有单一相的组织。
即所有晶粒的化学组成相同，晶体结构也相同。
两相组织是指具有两相的组织。
单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。
晶粒尺寸对材料性能有重要的影响，细化晶粒可以明显地提高材料的强度，改善材料的塑性和韧性。
单相组织中，根据各方向生长条件的不同，会生成等轴晶和柱状晶。
等轴晶的材料各方向上性能接近，而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。
对于两相组织，如果两个相的晶粒尺度相当，两者均匀地交替分布，此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。
如果两个相的晶粒尺度相差甚远，其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。
如果弥散相的硬度明显高于基体相，则将显著提高材料的强度，同时降低材料的塑韧性。
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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。
补充:1.每个面心立方晶胞的原子数为4，其配位数为12。
2.刃型位错的柏氏矢量与位错线互相垂直，螺旋形位错的柏氏矢量与位错相互平行3.莱氏体是共晶转变所形成的奥氏体和渗碳体组成的混合物。
2.陶瓷的显微组织：晶相、玻璃相、气相。
3.孪晶面：指镜而对称的晶体相交的界，称为孪晶面。
5.晶体的面缺陷：表面、晶界、亚晶界、相界。
4.单体：组成高分子化合物的简单低分子化合物。
5.链节：构成高聚物的重复结构单元称为链节。
P146 缩聚反应：由一种单体或多种单体相互缩合成聚合物，同时析出其他低分子化合物的反应称为缩聚反应。
复合材料：由两种或者两种以上性能不同的材料组成一个整体，从而表现出某些优于其中任何一种材料性能的材料。
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。
11.液晶态：p165 12.复合材料：p175 13.碳纤维：p181 14.拉挤成型：在牵引设备下，将浸渍树脂的连续显微或其织物通过成型模加热使树脂固化、生产复合材料型材的工艺方法。
15.干法缠绕：是采用经过预浸胶处理的预浸沙或带在缠绕上，经加热软化至粘液态后缠绕到芯模上。
16.智能材料：p221 17.超导现象：p228补充：1.塑性变形：材料在外力作用下产生去除外力后不能恢复原状的永久性变形称为塑性变形。
塑性变形具有不可逆性 2.断裂韧度：是衡量材料在裂纹存在的情况下抵抗断裂的能力三、简答题1.固态金属具有什么特征？P52.简述含碳量对碳钢力学性能的影响。
答：钢中含碳量增加，屈服点和抗拉强度升高，但塑性和冲击性降低，当碳量超过0.23%时，钢的焊接性能变坏，因此用于焊接的低合金结构钢，含碳量一般不超过0.20%。
碳量高还会降低钢的耐大气腐蚀能力，在露天料场的高碳钢就易锈蚀；此外，碳能增加钢的冷脆性和时效敏感性。
3.钢的普通热处理工艺有哪些？分别有什么作用？P764.简述铝及铝合金的特点及应用。
P975.特种陶瓷材料与传统陶瓷材料的区别是什么？P116 【网上答案:在原料上，突破了传统上的以主要原料的局限，特种陶瓷一般以纯度较高的氧化物、氮化物、碳化物、硼化物等为主要原料；在制备上突破了传统陶瓷以炉窑为主要烧结设备的限制，广泛采用真空烧结、保护气氛烧结，采用热压、热静等手段；在性质上，特种陶瓷有不同的性质与功能】6.玻璃相的主要作用是什么?p127气相的形成原因是什么？P1287.反应烧结和热压烧结的主要优缺点是什么？P1358.简述陶瓷材料烧结前干燥的目的？P132 8.成型对坯料提出哪些方面的要求？烧结应满足哪些要求？P132~1339.简述增强材料（增强体、功能体）在复合材料中所起的作用，并举例说明。
填充：廉价、颗粒状填料，降低成本。
例：PVC中添加碳酸钙粉末。
增强：纤维状或片状增强体，提高复合材料的力学性能和热性能。
效果取决于增强体本身的力学性能、形态等。
赋予功能：赋予复合材料特殊的物理、化学功能。
作用取决于功能体的化学组成和结构。
例：TiC颗粒增强Si3N4复合材料、碳化钨/钴复合材料，切割工具；碳/碳复合材料，导弹、宇航工业的防热材料（抗烧蚀），端头帽、鼻锥、喷管的喉衬。
（参考p177）10.垂直于纤维扩展的裂纹需要克服哪些断裂？对于脆性纤维/脆性基体复合材料，需要克服的断裂功：纤维拔出和纤维断裂（吸收能量）；对于纤维与基体脱胶（纤维与基体的界面较弱时;消耗储存的应变能）、应力松弛（纤维断裂时：消耗储存的应变能）、纤维连桥（消耗纤维上的应变能）；对于脆性纤维/韧性基体复合材料，基体的塑性变形（粘结强度很高，纤维无法拔出时：吸收能量）也会增加断裂功。
11.复合材料的界面具有怎样的特点？P186【网上答案：界面相的化学组成、结构和物理性能与增强材料和基体的均不相同，对复合材料的整体性能产生重大影响。
界面具有一定的厚度（约几个纳米到几个微米），厚度不均匀。
材料特性在界面是不连续的，这种不连续性可能是陡变的，也可能是渐变的。
材料特性包括元素的浓度、原子的配位、晶体结构、密度、弹性模量、热膨胀系数等。
】12.各举三例说明下列聚合物：(1)天然无机高分子，天然有机高分子，生物高分子。
（2）碳链聚合物，杂链聚合物。
（3）塑料，橡胶，化学纤维，功能高分子。
答：（1）天然无机高分子：石棉、金刚石、云母；天然有机高分子：纤维素、土漆、天然橡胶；生物高分子：蛋白质、核酸（2）碳链聚合物：聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯；杂链聚合物：聚甲醛、聚酰胺、聚酯（3）塑料：PE、PP、PVC、PS；橡胶：丁苯橡胶、顺丁橡胶、氯丁橡胶、丁基橡胶化学纤维：尼龙、聚酯、腈纶、丙纶；功能高分子：离子交换树脂、光敏高分子、高分子催化剂13.简述何谓高分子化合物，所谓高分子材料。
P14514.与低分子化合物比较，简述高分子化合物的特征。
答：1.相对分子量大，相对份子质量往往存在分布。
2.分子间相互作用力大，分子链有柔顺性。
3.晶态有序性较差，但非晶态都具有一定的有序性。
4.高分子结构复杂，由一级、二级、三级结构组成。
补充：1.纤维增强复合材料承受载荷的主体是增强纤维。
有关强化的几个问题：⑴增强纤维的强度和弹性模量应比基体高。
⑵基体与纤维之间要有一定黏结作用，且应具有适当的结合强度，便于应力的传递。
⑶纤维应有合理的含量、尺寸和分布。
纤维含量越高，抗拉强度、弹性模量越大；纤维越细，缺陷越小，并且比表面积也越大，材料结合力越大，则材料强度越高；纤维的排布方向应符合构件的受力要求。
由于纤维纵向比横向的抗拉强度高几十倍，应尽量使纤维的排列方向平行于应力作用方向。
⑷线膨胀系数匹配。
⑸有良好的相容性（高温下基体与纤维之间不发生生化学反应，基体不腐蚀和损伤纤维）。
2.什么是复合材料？其应具备哪些特征？复合材料——指利用先进的材料制备技术将两种（以上）性质不同的材料优化组合而成的新材料。
特征：⑴是根据需要设计制造的人造材料。
⑵必须由两种及两种以上不同组分与性能的材料组成，而且各组分间有明显界限。
⑶具有结构可设计性。
⑷具有单一组分材料所不能达到的特殊、综合性能。
3.什么是退火及正火？作用是什么？P76作用：降低硬度，提高塑性，调整组织，部分改善力学性能，使组织均匀化，消除部分内应力。
4.复合材料的主要性能特点？比强度和比模量高，抗疲劳与断裂安全性能好，良好的减振性能，良好的高温性能。
5.陶瓷的制备过程？P1316.提高陶瓷材料强度及减轻脆性的途径？制造微晶、高密度、高纯度的陶瓷，在陶瓷表面引入压力，复合强化7.什么是冷加工？什么热加工？答：低于再结晶温度的加工称为冷加工；高于再结晶温度的加工称为热加工。
8.金属化合物的特点？1.结构与组元不同2.混合建3.化学分子式表示9.柏氏矢量与位错线垂直是刃型位错。
柏氏矢量与位错线平行的是螺旋位错。
10.金属晶体的塑性变形实质：原子相对位移距离超过了晶格中原子间距，使原子失去了回复到原始状态的能力。
11.含碳量高的用退火，含碳量低的用正火。
12.为什么要进行热处理：许多零件需要具有高强度，白面淬火处理达到这一要求。
13.根据碳的断口判断颜色。
P81 13.钢为什么能够进行热处理？钢在加热和冷却过程中越过上述临界点就要发生固态相变。
14.（重要）：奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体p71~76 15.七个晶系p7 16.面立心结构、体心、密排p13 16.弗兰克空位、肖脱基空位p19 17.功能陶瓷的发展趋势p120 18.晶体相、玻璃相、气相p127~128 19.常见高分子材料缩写名称p148 20.纤维增强体、颗粒增强体p181~186 21 21.金属基复合材料的性能p193 22.。