材料导论复习题与答案

材料科学基础复习题

2014.12.15 1.结合键根据其结合力的强弱可分为哪两大类？各自分别包括哪些细类？P2

一类是结合力较强的主价键（一次键），包括离子键，共价键，金属键；另一类是结合力较弱的次价键（二次键），包括范德华力和氢键。

2.国际上通常用什么来统一标定晶向指数和晶面指数？P9分别以什么表示？

国际上用密勒指数（Miller）来标定。

分别以方括号和圆括号表示，即[uvw]和（hkl）。

3.什么叫点阵、晶胞、晶带、配位数、固溶体、孪晶、蠕变、应力松弛、合金、

致密度、聚合度、近程结构、远程结构、复合材料、界面。

点阵（空间点阵）：为了便于分析研究晶体中质点的排列情况，把它们抽象成规则排列于空间的无数个几何点，这些点可以是原子或分子的中心，也可以是彼此等同的原子群或分子群的中心，但各个点的周围环境必须相同。这种点的空间排列就称为空间点阵。P5

晶胞：为了说明点阵排列的规律和特点，在点阵中取出一个具有代表性的单元作为点阵的组成单元，称为晶胞。P5

晶带：相交于同一直线的一组晶面组成一个晶带。（晶带面、晶带轴）P12

配位数：晶体结构中任一原子周围最相邻且等距离的原子数。P21

固溶体：固溶体是固体溶液，是溶质原子溶入溶剂中所形成的均匀混合的物质。P25

孪晶：孪生形变后，变形与未变形两部分晶体合称为孪晶。P84

蠕变：蠕变是指在恒温下对高分子材料快速施加较小的恒定外力时，材料的变形随时间而逐渐增大的力学松弛现象。P279

应力松弛：应力松弛是指在恒定温度和形变保持不变的情况下，高分子材料内部的应力随时间增加而逐渐衰减的现象。P279

合金：是指由两种或两种以上的金属与非金属经熔炼、烧结或其他方法组合而成并具有金属特性的物质。P25

致密度：晶体结构中原子体积占总体积的分数。P21

聚合度：将高分子材料的结构单元总数称为聚合度。P253

近程结构：包括构造和构型。P264

远程结构：是指单个高分子链的大小和形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的构象。P264

复合材料：把两种材料结合在一起，发挥各自的长处，又在一定程度上克服各自固有的弱点，这统称为复合材料。P287

界面：在复合材料中，通常由一相为连续相，称为基体；另一相为分散相，称为增强材料。分散相是以独立的形态分布在整个连续相中，两相之间存在相界面。P287

4.晶向指数的确定步骤、晶面指数的确定步骤？P9-10

A.晶向指数

B.晶面指数

5.阐述主价键和次价键的特点，并讨论由此产生的材料性能上的区别。P2-4

特点：主价建结合力较强，次价键结合力较弱。

离子键：正负离子静电吸引力较强，具有较高熔点，脆性，且是良好的电绝缘体。

共价键:结合力很大，因此共价晶体结构比较稳定，具有硬度高、强度大、脆性大、熔点高等性质。

金属键：金属键的本质特征使金属具有良好的导电性、导热性，具有正的电阻温度系数，具有金属光泽和良好的延展性。

范德华力：范德华尔斯键很弱，分子晶体结合力很小，在外力作用下，易滑动，造成较大的变形，熔点低，硬度也低。

氢键：液态稳定范围较宽。

6.何为再结晶？包括哪两个过程？何为一次再结晶和二次再结晶？发生二次

再结晶的条件有哪些？

再结晶：当变形金属经高于回复温度加热时，在变形组织的基体上产生新的无畸变再结晶晶核，并通过逐渐长大形成等轴晶粒，从而取代全部变形组织，而性能也发生了明显的变化，并恢复到完全软化状态，该过程称为再结晶。P215 两个过程：形核与长大。P216

一次再结晶、二次再结晶：再结晶完成后晶粒长大有两种类型：一种是随温度的升高或时间的增长而均匀地连续长大，称为正常长大；另一种是不连续不均匀地长大，称为反常长大，也称二次再结晶。P221

条件：二次再结晶的驱动力来自界面能的降低。P222

7.根据链原子组成高分子材料可分为哪几类？各举一例。根据材料来源又分为

哪几类？P253

根据链原子：①链原子全部由碳原子组成的碳链高分子，如聚乙烯；②链原子除碳原子外，还含有O、N、S等杂原子的杂链高分子，如聚乙二醇；③链原子由Si, B, Al,O,N,S,P等杂原子，不含C原子的元素邮寄高分子，如聚二甲基硅氧烷。

根据材料来源：①天然高分子，②半天然高分子（如硝化纤维），③合成高分子。

8.金属基复合材料有哪些种类？试分析其性能特征。P296-299

A.按增强体类型分：①连续纤维金属基复合材料；②非连续纤维金属基复合材料；③自生增强金属基复合材料；④层板金属基复合材料。

B.按基体类型分：主要有铝基、镁基、锌基、铜基、钛基、镍基、耐热金属基、金属间化合物基等复合材料。

性能特征：①高比强度、比模量；②良好的导热导电性能；③热膨胀系数小、尺寸稳定性好；④良好的高温性能；⑤良好的耐磨性；⑥良好的断裂韧性和抗疲劳性能；⑦不吸潮、不老化、气密性好；⑧可设计性强。

9.比较陶瓷材料中的位错与金属材料中的位错有何异同。(见ppt)

陶瓷晶体和金属晶体一样含有位错。位错来自于晶体生长和受外力时的晶体变形。观察到SiC晶体生长的蜷线，这和螺位错的存在有关。通过实验观察陶瓷晶体，如MgO，Al2O3，ZrO2，SiC等都包含位错。与金属相比，陶瓷晶体中固有的位错特别是可动位错很少，另外，金属在变形时可大量增殖位错，而陶瓷晶体由于是以离子键或共价键结合，因此滑移系少，且位错运动的柏氏矢量大，这些都导致了陶瓷变形困难。

10.最常见的金属晶体结构有哪三种结构？分别以何种字母表达？P19

①体心立方结构（bcc或A2）;②面心立方结构（fcc或A1）;③密排六方结构（hcp或A3）。

11.离子键、共价键及金属键分别具有哪些特性？P2-4

离子键：正负离子静电吸引力较强，具有较高熔点，脆性，且是良好的电绝缘体。

共价键:结合力很大，因此共价晶体结构比较稳定，具有硬度高、强度大、脆性大、熔点高等性质。

金属键：金属键的本质特征使金属具有良好的导电性、导热性，具有正的电阻温度系数，具有金属光泽和良好的延展性。