材料导论第一章课后习题参考答案

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材料科学导论习题解答

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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]μm(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。

材料物理导论答案

材料物理导论答案

= ih ψ∇ψ ∗ −ψ ∗∇ψ 2m
=
ih 2m
ir
(−2ikr ) r3
=
hk mr 2
i r
16. 一粒子在一维势阱中运动,势阱为
U (x)
=
⎪⎧U ⎨
o
> 0,
x
>
a
求束缚态(0
<
E
<
U0)的能级所满足的方程。
⎪⎩0, x ≤ a
解:粒子满足波函数:
⎧ ⎪− ⎪
h2 2m
d
2ϕ1 (x0 dx 2
第一章 材料的力学
1. 一圆杆的直径为 2.5 mm、长度为 25cm 并受到 4500N 的轴向拉力,若直径拉细至 2.4mm,
且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变,
并比较讨论这些计算结果。
解:根据题意可得下表
拉伸前后圆杆相关参数表
体积 V/mm3 直径 d/mm 圆面积 S/mm2
解:据题即求如图 E1,E2,η2 和η3 四参数。如图所示有
ε
= ε1
+ε2
+ε3
=
σ0 E1
+
σ0 E2
(1 − e−t /τ
)+
σ0 η3
t
其中ε1 立即回复,ε2 逐渐回复,ε3 不能回复。

⎪⎧ε1 ⎪ ⎪ ⎨ε 3 ⎪
= =
σ0 E1
σ0 η3
= 0.05 − (3 + e10−10 ) /100 = t = 1.0 ×104 ⋅ 36000 = (3 +
MPa,求沿图中所示之方向的滑移系统产生滑移时需要的最小

制造基础习题及答案1-3章

制造基础习题及答案1-3章

第一章工程材料导论练习题一、思考题1.布氏和洛氏硬度法各有什么优缺点下列情况应采用那种硬度法来检查其硬度库存钢材硬质合金刀头锻件台虎钳钳口2.下列符号所表示的力学性能指标的名称和含义是什么σb;σs;σ;δ;ɑk;HRC;HBS;HBW3.将钟表发条拉成一条直线,这是弹性变形还是塑性变形4.Define strength. Explain the procedure for measuring the tensile strength of steel.5.Explain the behavior of steels when they are tensile loaded.6.Define the following as related to engineering materials and explain the principles of their measurement.(a) Hardness; (b) Ductility7.Briefly explain the Brinell hardness test.8.Explain how the toughness of a material is measured9.What are the different tests available for hardness measurement Compare their individual merits.10.仓库中混存了相同规格的20钢、45钢和T10圆钢,请提出一种最为简便的区分方法。

11.现拟制造如下产品,请从碳素钢中选出适用的钢号:六角螺钉车床主轴钳工錾子液化石油气罐活搬手脸盆自行车弹簧钢锉门窗合页12.钢和铁在成分和组织上有什么主要区别磷和硫作为钢铁的一般杂质时,对钢铁性能有什么影响13.T10A和9SiCr各属什么钢种,含碳量分别是多少它们在使用上有何区别下列工具应分别选用它们中的哪一种①机用丝锥②木工刨刀(手工) ③钳工手锯条④手工绞刀⑤量具.14.State the difference between steel and cast iron, with respect to their compositions.15.State the reason as to why white cast iron is more brittle than grey cast iron.16.State how the carbon content influences the strength and ductility of plain carbon steels.17.State the ranges of composition for low, medium and high carbon steels. Give two applications for eachrange.18.Write the composition of the following steels:20, 75, Tl0A, 30CrMnSi, 38CrMoAlA, 40CrNiMn, 60Si2Mn, 9Mn2V, CrWMn, W18Cr4V,W6Mo5Cr4V2, lCrl8Ni9Ti.19.某产品上的铸铁件壁厚计有5、20、52mm三种,机械性能全部要求σb=150Mpa,若全部选用HT150是否正确20.下列铸件宜选用那类铸造合金说明理由。

(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)

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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。

材料学科导论智慧树知到答案章节测试2023年浙江理工大学

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绪论单元测试1.下列哪一项不是当代文明和国民经济的三大支柱?()A:材料B:能源C:信息D:电子答案:D2.下列哪一项不是三大新技术革命的重要标志?()A:信息技术B:合成技术C:新材料D:生物技术答案:B3.复合材料中常见的基体材料有哪些?()A:合成树脂B:橡胶C:陶瓷D:石墨答案:ABCD4.由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素熔合在一起形成的具有金属特性的材料称为合金。

()A:错B:对答案:B5.具有加热软化、冷却硬化特性,且过程可逆的塑料称为热固性塑料。

()A:错B:对答案:A第一章测试1.下列哪些金属材料是有色金属?()A:MnB:CuC:FeD:Cr答案:B2.下列哪些材料属于无机非金属材料?()A:铜矿石B:水凝胶C:树脂D:氧化铝答案:D3.下面哪些键合方式属于化学键? ( )A:金属键B:共价键C:离子键D:氢键答案:ABC4.体心立方的晶体堆砌密度要高于面心立方。

()A:对B:错答案:B5.高分子材料结晶度越高其光学性能越好。

()A:错B:对答案:B第二章测试1.下面哪些性能指标不是材料的力学性能指标()A:弹性模量B:屈服强度C:断裂强度D:伸长率答案:D2.设计弹簧等弹性零件不需要考虑材料的哪些力学性能指标()A:硬度B:弹性极限C:冲击韧性D:弹性模量答案:A3.材料的使用性能在使用条件下所表现出来的性能,包括()A:力学性能B:化学性能C:物理性能D:可加工性能答案:ABC4.对与结构工程材料,主要考察的性能指标是力学性能。

()A:对B:错答案:A5.在应力应变曲线中,塑性材料都具有明显的屈服点。

()A:对B:错答案:B第三章测试1.下列生活中的常见材料,属于有机合成高分子材料的是()A:钢筋混凝土B:塑料C:陶瓷D:油脂答案:B2.被称为“塑料王”的塑料品种是()A:聚丙烯B:聚乙烯C:聚碳酸酯D:聚四氟乙烯答案:D3.塑料是一类在常温下有固定的形状和强度,在高温下具有可塑性的高分子材料。

材料科学导论习题解答.doc

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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。

材料概论(双语)智慧树知到课后章节答案2023年下东华理工大学

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材料概论(双语)智慧树知到课后章节答案2023年下东华理工大学第一章测试1.结构材料和功能材料是依据材料组成来划分的。

A:错 B:对答案:错2.Metals in general have high electrical conductivity, high thermal conductivity,and high density.A:对 B:错答案:对3.金属材料中不含非金属元素。

A:对 B:错答案:错4.铜是黑色金属。

A:对 B:错答案:错5.锌是有色金属。

A:对 B:错答案:对6.以下哪种是黑色金属?A:铁 B:铜 C:锌 D:铝答案:铁第二章测试1.哪种原料为陶瓷体提供玻璃相?A:粘土 B:长石 C:粘结剂 D:石英答案:长石2.哪种原料为陶瓷体提升白度?A:长石 B:粘土 C:石英 D:粘结剂答案:石英3.陶瓷瓶的制作一般采用注浆成型。

A:对 B:错答案:对4.干燥的方法主要排除坯体中的哪类水?A:自由水 B:化学结合水 C:吸附水答案:自由水5.Glass is a non-crystalline product of fusion which has been cooled to a rigidcondition.A:错 B:对答案:对6.水泥生产用回转窑的高端是进料口,低端是燃料进口。

A:错 B:对答案:对7.下列哪个不是硅酸盐水泥的化学组成?A:氧化铝 B:氧化钠 C:氧化钙 D:二氧化硅答案:氧化钠8.下列哪些是硅酸盐水泥的矿物组成?A:铝酸三钙 B:三水铝石 C:硅酸三钙 D:硅酸二钙答案:铝酸三钙;硅酸三钙;硅酸二钙第三章测试1.高碳钢的碳含量在百分之零点六到百分之一点四之间。

是一类硬度最大、强度最高、延性最差的碳钢。

A:错 B:对答案:对2.哪种元素是不锈钢不锈的原因?A:铬 B:铁 C:镉 D:钴答案:铬3.黄铜的主要合金元素是什么?A:锡 B:铁 C:铜 D:锌答案:锌4.青铜的主要合金元素是什么?A:锌 B:铁 C:锡 D:铜答案:锡5.黄铜的强度比青铜要高。

材料物理导论(熊兆贤着)课后习题答案第一章习题参考解答

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第一章 材料的力学1. 一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力,若直径拉细至2.4mm ,且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变,并比较讨论这些计算结果。

解:根据题意可得下表由计算结果可知:真应力大于名义应力,真应变小于名义应变。

2. 一试样长40cm,宽10cm,厚1cm ,受到应力为1000N 拉力,其杨氏模量为3.5×109N/m 2,解:3. 一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108N/m 2,泊松比为0.35,计算其剪切模量和体积模量。

解:根据可知:拉伸前后圆杆相关参数表 )(0114.0105.310101401000940000cm E A l F l El l =⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅=⋅=∆-σε0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =⨯==-σ名义应力0851.0100=-=∆=A A l l ε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =⨯==-σ真应力)21(3)1(2μμ-=+=B G E )(130)(103.1)35.01(2105.3)1(288MPa Pa E G ≈⨯=+⨯=+=μ剪切模量)(390)(109.3)7.01(3105.3)21(388MPa Pa E B ≈⨯=-⨯=-=μ体积模量4. 试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。

证:5. 一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa),试计算其上限和下限弹性模量。

若该陶瓷含有5 %的气孔,再估算其上限和下限弹性模量。

解:令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。

则有当该陶瓷含有5%的气孔时,将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得,其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。

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)

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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。

金属工艺学课后答案

金属工艺学课后答案

第一篇金属材料导论P9:(1):应力:试样单位横截面上的拉力,。

应变:试样单位长度上的伸长量,。

(5)::抗拉强度,指金属材料在拉断之前所能承受的最大应力。

:屈服点,指拉伸试样产生屈服现象时的应力。

:屈服点,对没有明显屈服现象的金属材料,工程上规定以试样产生0.2%塑性变形时的应力作为该材料的屈服点,用σr0.2表示。

:疲劳强度,金属材料在无数次循环载荷作用下不致引起断裂的最大应力,当应力按正弦曲线对称循环时,疲劳强度以符号σ-1表示。

:伸长率,衡量塑性的指标之一:冲击韧性,材料抵抗冲击载荷作用下断裂的能力,其值大小是试样缺口处单位截面积上所吸收的冲击功。

HRC:洛氏硬度,以顶角为120度金刚石圆锥体为压头,在1500N载荷下硬度计的硬度标尺。

HBS:布氏硬度,钢球压头测出的硬度值。

HBW:布氏硬度,硬质合金球压头测出的硬度值。

第二章铁碳合金P261.一般来说,同一成分的金属,晶粒愈细,其强度、硬度愈高,而且塑性和韧性也愈好。

2.随着温度的改变,固态金属晶格也随之改变的现象,同素异晶转变;室温时,纯铁的晶格是体心立方晶格。

1100摄氏度时是面心立方晶格。

5.缓慢冷却条件下,45钢的结晶过程如下:1点以上:L; 1-2点:L+A; 2-3点:A; 3-4点:A+F; 室温时:P+FT10钢的结晶过程如下:1点以上:L; 1-2点:L+A; 2-3点:A; 3-4点:A+Fe CII 室温时:P+Fe3 CII第三章钢的热处理P321.答:在此温度范围内加热,淬火后可获得细小的马氏体组织。

这样的组织硬度高、耐磨性好,并且脆性相对较小。

如果淬火加热的温度不足,因未能完全形成奥氏体,致使淬火后的组织除马氏体外,还残存有少量的铁素体,使钢的硬度不足。

如果淬火温度过高,因奥氏体晶粒长大,淬火后的马氏体晶粒也粗大,会增加钢的脆性,致使工件产生裂纹、变形倾向。

2.答:钢在淬火后淬火是为了消除淬火内应力,以降低钢的脆性,防止产生裂纹,同时使钢获得所需的力学性能.①.低温回火的目的是降低淬火钢的内应力和脆性,但基本保持淬火所获得的高硬度(56~64HRC)和高的耐磨性。

河南理工材料导论前三章作业参考答案

河南理工材料导论前三章作业参考答案

河南理工材料导论前三章作业参考答案第一章问答题1、什么叫材料?材料必须具备的几个要点是什么?简述人类所使用材料的演变过程。

请问:材料就是人们用以生产有价值的物品、器件和构件的物质。

材料必须具有以下几个要点:①一定的组成和配比。

制品的使用性能主要取决于组成的化学物质(主要成分)及各成分(主要成分与次要成分)之间的配比。

②成型加工性。

即为存有一定的形状和结构特征。

③形状保持性。

即以一定的形状出现,并在该形状下使用。

④经济性。

即质优价廉,富有竞争性,乐于为社会和人们接受。

⑤回收和再生性。

材料应为绿色产品,符合人类可持续发展战略,并应满足已经确定的社会规范、法律等。

在原料的生产、材料的制造、施工、使用和废弃物的处理等环节,都应对维护健康、保护环境负责。

人类所采用材料的演进过程也就是人类文明进步的过程,具体内容如下:旧石器(250万年前)→新石器(1万年前)→陶器→青铜器公元5000年前)→钢铁(公元1400年前)→制备材料(近200年,经历蒸汽机、电、原子能、计算机4次革命)→新型材料(现在的信息技术)。

2、材料如何进行分类?请问:按化学组元分,可以分成金属、无机非金属、有机高分子材料。

按状态分后,可以分成单晶、多晶质、非晶态、复合材料。

按物理性质分后,可以分成高强度、高温、逊于软、导电、绝缘、磁性、透光、半导体材料。

按物理效应分后,可以分成压电、热电、铁电、光电、电光、声光、磁光、激光材料。

按用途分,可分为建筑、结构、研磨、耐火、耐酸、电工、电子、光学、感光、包装材料。

3、材料在现代社会中存有哪些关键促进作用?答:材料在现代社会中对新技术和高技术起着十分关键的作用,没有新材料就没有发展高新技术的物质基础,因此,所有工业发达国家都把新型材料的研究放在特别重要地位。

例如新型材料可用作敏感元件。

新型无机材料以及它所具有的全失电、压电、半导、磁性能及对外界环境产生的敏感反应等,使它可用作制造稳定可靠的敏感元件或感应器。

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

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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。

《材料科学导论》课程习题1st-5th

《材料科学导论》课程习题1st-5th
6、材料科学与工程研究的主要内容和相互关系?试用四面体表示其主要内容之
间的相互关系 答:材料科学与工程(MSE)的主要内容(四大要素)是:材料的组成和结
构、材料的合成与制备、材料的性能和材料的使用效能。在材料科学与工程学科 中,材料的组成、结构和合成制备是材料性能的基础;而在特定使用环境下上述 三者共同表现出材料的使用效能和性价比。
则是不规则的。非晶态物质中原子的排列具有近程有序、长程无序的状态。对晶 态物质,原子在空间按一定规律作周期性排列,是高度有序的结构,这种有序结 构原则上不受空间区域的限制,故晶态物质的有序结构称为长程有序。
具有长程有序特点的晶态物质,宏观上常表现为物理性质(力学的、热学的、 电磁学的和光学的)随方向而变,称为各向异性,熔解时有一定的熔解温度并吸 收熔解潜热。
1
3.5-1.32
e 4
100%
=70.2%
GaAs:%
ionic
character=
1
2.0-1.6 2
e 4
100%
=3.9%
2
5、Na 的熔点为 89℃ ,K 的熔点为 63.5℃, Ti 的熔点为 1660 ℃,试从电子结构 差别进行解释说明?
答:金属内部存在着金属键作用,其本质是金属阳离子和自由电子之间的静电作用,它的
原子个数: N nNA 0.3704 6.021023 2.231023
价电子数: A 3N 3 2.231023 6.691023
2、 答:① 离子键:
形成条件:金属原子将自己最外层的价电子给予非金属原子,使自己成为带正电的 正离子,而非金属原子得到价电子后使自己成为带负电的负离子,正负离子依靠它们之 间的静电引力结合在一起形成离子键。

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

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。

材料物理导论(熊兆贤着)课后习题答案第一章习题参考解答

材料物理导论(熊兆贤着)课后习题答案第一章习题参考解答

第一章 材料的力学1. 一圆杆的直径为2.5 mm 、长度为25cm 并受到4500N 的轴向拉力,若直径拉细至2.4mm ,且拉伸变形后圆杆的体积不变,求在此拉力下的真应力、真应变、名义应力和名义应变,并比较讨论这些计算结果。

解:根据题意可得下表由计算结果可知:真应力大于名义应力,真应变小于名义应变。

2. 一试样长40cm,宽10cm,厚1cm ,受到应力为1000N 拉力,其杨氏模量为3.5×109N/m 2,解:3. 一材料在室温时的杨氏模量为3.5×108N/m 2,泊松比为0.35,计算其剪切模量和体积模量。

解:根据可知:拉伸前后圆杆相关参数表 )(0114.0105.310101401000940000cm E A l F l El l =⨯⨯⨯⨯⨯=⋅⋅=⋅=⋅=∆-σε0816.04.25.2ln ln ln 22001====A A l l T ε真应变)(91710909.4450060MPa A F =⨯==-σ名义应力0851.0100=-=∆=A A l l ε名义应变)(99510524.445006MPa A F T =⨯==-σ真应力)21(3)1(2μμ-=+=B G E )(130)(103.1)35.01(2105.3)1(288MPa Pa E G ≈⨯=+⨯=+=μ剪切模量)(390)(109.3)7.01(3105.3)21(388MPa Pa E B ≈⨯=-⨯=-=μ体积模量4. 试证明应力-应变曲线下的面积正比于拉伸试样所做的功。

证:5. 一陶瓷含体积百分比为95%的Al 2O 3 (E = 380 GPa)和5%的玻璃相(E = 84 GPa),试计算其上限和下限弹性模量。

若该陶瓷含有5 %的气孔,再估算其上限和下限弹性模量。

解:令E 1=380GPa,E 2=84GPa,V 1=0.95,V 2=0.05。

则有当该陶瓷含有5%的气孔时,将P=0.05代入经验计算公式E=E 0(1-1.9P+0.9P 2)可得,其上、下限弹性模量分别变为331.3 GPa 和293.1 GPa 。

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本答案版权归北京化工大学朱文墨所有1-1:(a) Engineering materials is a term often loosely used to define most materials that go into products and systems.(b) Engineering materials technology covers fields of applied science related to materials, materials processing, and the many engineering specialties dealing with materials, such as research and development, design, manufacturing, construction, and maintenance.(c) Materials are the matter of the universe.(d) Materials science. The “science” focus on discovering the na ture of materials, which in turn leads to theories or descriptions that explain how structure relates to composition, properties, and behavior.(e) The materials engineering “deals with the synthesis and use of knowledge [structure, properties, processing, and behavior] in order to develop, prepare, modify, and apply materials to specific needs.(f) Materials science and engineering. As defined by a National Academy of sciences study, MSE involves the generation and application of knowledge relating the composition, structure, and processing of materials to their properties and uses.(g) The term properties describes the behavior of materials when subjected to some external force of condition.1-2: Steel, wood and stone.1-3: Engineering plastics are those plastics and polymeric compositions for which well-defined properties are available such that engineering rather than empirical [trial and error [methods can be used for the design and manufacture of products that require definite and predictable performance in structure applications over a substantial temperature range.Polycarbonates and acetals.General-purpose plastics do not possess the properties to carry heavy loads bur serve as packaging, upholstery, and so on.Polystyrene and vinyl.1-4: (a) Synthesis involves transforming the atoms and molecules of gases, liquids, and solid elements by chemical and physical means to form other, solid materials.(b) Although it also deals with atoms and molecules, materials processing “includes co ntrol of structure at higher levels of aggregation and may sometimes have an engineering aspect”.(c) Bulk materials are the products of synthesis, materials extraction, refinement, and processing.(d) Components include fears, electrical wires, screws, nuts, jet engine turbine blades, brackets, levers, and the thousands of constituent parts that go into many products and systems.(e) Devices, which include microprocessors, resistors, switches, and heating elements, are usually more complex than components and are designed to serve a specific purpose.(f) Products are individual units, such as roller-blade skates, television sets, chairs, and telephones.(e) Systems are an aggregate of products, components, and devices.1-5: Actually they are one thing. The new-generation engineering materials are often designed materials; they have been engineered to provide designated properties. In other words, instead of selecting from a list of available materials, designers may specify the desired properties for their needs and then rely on materials engineers and technologists to create materials to suit the need.1-6: The life cycle analysis of products can determine their impact on the global environment. LCA looks at all the factors involved in a product by making an inventory of the inputs and outputs.A life cycle inventory is a listing of raw materials, bulk materials, gas emissions, product waste, recyclables, and so on.The aim of LCA is to determine their impact on the global environment.1-7: Extracting raw materials;Creating bulk materials, components, and devices;Manufacturing engineered materials;Fabricating products and systems;Service of products and systems;Recycling/disposing of used products and systems.1-8: Smart materials are materials designed to mimic biological organisms.Nitinol, electrorheological and magnetorheological fluids, and piezoelectric materials.1-9: It is a new method developed to produce materials that blend synthesis with processing by beginning with one of the chemical agents already in the form of its final shape.1-10: Mimic is to look or behave like something else. So biomimicking is to look or behave like other living tissues.Biologically inspired materials are materials that have the ability to: (1) self-assemble, (2) self-heal, (3) morph or change shape in response to stress, (4) change color, etc.1-11: The studies of engineering mechanics (study of forces in a materials system), durability, and engineering design.1-12: Designing for disassembly places recycling at the beginning of design stage of the materials cycle in order to facilitate recycling. Designing for assembly consider repair issues early in the design stage and make repairs less costly. When a machine or a set is much easier to assemble, customers may fix it rather than tossing them out if it is broken.1-14: If a product is designed for disassembly, this product can be broken into components for easy soring prior to recycling when its life is over. Today, LCA has caught much more attention than before, the most important phase between the beginning and the end of the LCA is recycling. If this step is well carried out, then the whole cycle will become reality.1-15: Sustainable environmental technologies are practices that ensure we do not pollute and we make the best use of our natural resources. Green manufacturing, a major global effort, seeks to make all phases of the materials cycle environmentally friendly, thereby placing the least amount of stress on the delicate balance of nature.1-16: The systems approach places the materials engineers and technologists together with the design engineers, technicians, manufacturing engineers, plus the environmental engineers and even marketing personnel. Using this method can ensure that appropriate safeguards are implemented to protect the environment as well as present and future human generations.1-17: Placing recycling at the beginning or design stage of the materials cycle can ensure that waste going into municipal landfills will be minimized.1-18: Yes, it is a matter of cost and material properties. But there are some other factors should be considered, such as availability, processability, quality, performance, consumer acceptance.1-19: To ensure that waste going into municipal landfills will be minimized.1-20: They consume huge quantity of resources and are not degradable.1-21: Metallics, polymerics, ceramics, composites and others.1-22: Metals: A type of solid mineral substance that is usually hard and shiny and that heat and electricity can travel through, for example tin, iron and lead.Alloys: A metal that is formed by mixing two types of metal together, of by mixing metal with another substance.Powdered metals:1-23: Ferrous, nonferrous, powdered metal metallic nanotubes.1-24: Ferrous: Iron, steel, cast iron.Nonferrous: Aluminum, tin, zinc, magnesium, copper, gold, gold.1-25: Producing small particles, compacting, sintering.1-26: There are several reasons for not using pure metals----they may be too hard or too soft, or they may be too costly because of their scarcity----but the key factor normally is that the desired property sought in engineering requires a blending of metals and elements.1-27: Polymer: A natural or artificial substance consisting of large molecules that are made from combinations of small simple molecules.Polymeric: Something that is related to polymer.Monomer: A molecule that can be bonded to other identical molecules to form a polymer. 1-28: Polymerization: The act of combining, or making units of a chemical combine, making a polymer.1-29: Plastic means easily formed into different shapes.1-30: Thermosets: Vulcanized rubber, epoxies, polyester resin.Thermoplastics: Polyethylene, polypropylene, polycarbonate, polystyrene.1-31: 猜测TPs是thermoplastics,可是thermosetting plastics的缩写难道是TSPs?傻傻分不清。

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