材料导论材料科学与工程的四个基本要素
《材料科学导论》课程习题 st th 答案
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。
特点：以离子为结合单元，作用力强，而且随距离的增大减弱较慢；无方向性、无 饱和性。
对材料性能的影响：在离子晶体中很难产生自由运动的电子，因此，它们都是良好 的电绝缘体。但当处在高温熔融状态时，正负离子在外电场作用下可以自由运动，此时 即呈现离子导电性。
10. 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
11. 在立方晶系中画出(a) 121 方向和(b) 210 晶面。
12. 写出立方晶系的{110}晶面族和<100>晶向族中的全部等价晶面和等价晶向 的具体指数。
13. 标注出下图所示立方晶胞（a）中的各晶面和（b）中的各晶向指数。
Cl Cs
8、Mn 的同素异构体有一为立方结构，其晶格常数为 0.632nm，ρ为 7.26g/cm3， r 为 0.112nm，问 Mn 晶胞中有几个原子，其致密度为多少？
9、由于 H 原子可填入 -Fe 的间隙位置，若每 200 个铁原子伴随着一个 H 原子， 试求 -Fe 理论和实际密度与致密度（已知 -Fe 为体心立方结构 a=0.286nm， rFe=0.1241nm， rH=0.036nm）。
共价键：共价键是由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而
3
形成的化学键。共价键有方向性和饱和性。氢分子中两个氢原子的结合是最典型 的共价键。其它例如：Si、C(金刚石)。
范德华(Van der Waals)力：包括静电力、诱导力和色散力，没有方向性和饱 和性。例如：Ar、Cl2。
大一材料导论知识点总结
大一材料导论知识点总结材料导论是大一学生学习工程材料科学与工程必修课程的第一个核心科目。
在学习过程中，我们掌握了许多重要的知识点，下面将对这些知识点进行总结。
1. 材料的组成和结构材料的组成是指材料所包含的化学元素的种类和相对含量。
而材料的结构则指材料中原子、离子或分子的排列方式。
了解材料的组成和结构有助于我们深入了解材料的性质和功能。
2. 材料的物理性质材料的物理性质包括密度、热膨胀系数、导热性、电导率等。
了解材料的物理性质可以帮助我们选择适合特定应用的材料。
3. 材料的力学性能材料的力学性能是指在外力作用下材料的变形和破坏行为，包括弹性模量、屈服强度、延伸率等。
熟悉材料的力学性能有助于我们设计和优化使用合适材料的结构。
热处理是改变材料组织和性能的一种方法，包括退火、淬火、时效等。
掌握热处理技术可以提高材料的力学性能和耐腐蚀性。
5. 材料的腐蚀与防护材料的腐蚀是指材料在特定环境条件下发生的不可逆的化学、电化学变化。
了解材料的腐蚀行为有助于选择合适的材料和防护措施，延长材料的使用寿命。
6. 材料的结构性能关系材料的结构和性能密切相关，不同结构的材料表现出不同的性能。
研究材料的结构性能关系可以帮助我们设计新型材料，并预测材料在特定应用中的性能。
7. 材料的晶体结构晶体结构是材料中晶粒的排列方式和相互关系。
了解材料的晶体结构有助于我们理解材料的各种性能，例如光学性能、磁性能等。
相图是描述材料在不同温度和成分条件下的相变规律的图表。
研究材料的相图可以为我们合理选择材料和优化材料的加工工艺提供依据。
9. 材料的复合材料复合材料由两种或两种以上的材料组合而成，具有较好的综合性能。
了解复合材料的制备和性能有助于我们应用于各种领域。
10. 材料的可持续发展在材料的选择和利用中，应注重材料的可持续发展性能，包括资源可再生性、环境友好性等。
关注材料的可持续发展可以减少对环境的影响，推动可持续发展。
以上是大一材料导论的一些重要知识点的总结，通过学习和掌握这些知识点，我们能够更好地理解材料科学与工程，并在实践中更好地应用这些知识，为我国材料科学技术的发展做出贡献。
材料科学导论
样产生一定蠕变伸长量的应力。 符号表示
和意义
• 持久强度：在一定温度下，规定时间内
• 发生断裂的应力。符号表示和意义
56
材料力学性能
韧性表征和意义
韧性：材料从塑性变形到断裂全过程中
吸收能量的能力。是强度和塑性
的综合量度。
韧性表征：
冲击韧性 KIC
断裂韧性 KIC
57
韧性表征和意义
• 断裂韧性：抵抗裂
50
刚度表征和意义
• 弹性行为 分类
阻尼 减震
线形
非线性
滞弹性
51
材料力学性能
疲劳强度表征
疲劳强度：材料抵抗交变应力作用下断裂破
坏的能力。
疲劳：承受载荷低于屈服强度，但在交变应力下
长时间工作材料失效的现象。
疲劳失效过程：裂纹形成，裂纹发展和突然断裂。
52
疲劳极限：材料能够
经受无限多次（108）
没有固定熔点，只有一段宽的温度范围；
材料力学性能 抗蠕变性能表征意义
69％，熔点为1227℃。
低比重：工业用材料中最轻量材料（铝的2/3重）
钢——550 C；
较弱磁场 较高的磁化强度；
高比强度：优于钢和铝
粘胶纤维（1893~1898年）纤维素黄酸钠
完全抗磁性磁场强度始终为零
陶瓷还具有介电特性，可作为电器的介质。
• 两个重要内容
– 仪器与设备
– 分析与建模
29
材料性质：是功能特性和效用的描述符，是材料
对电.磁.光.热.机械载荷的反应。
材料性质描述
力学性质
物理性质
化学性质
•强度
•硬度
•刚度
•塑性
•韧性
“材料科学与工程导论”——课程教学大纲
“材料科学与工程导论”——课程教学大纲课程名称：材料科学与工程导论
课程学分：3学分
课程类型：必修课
先修课程：无
一、课程目标
本课程旨在向学生介绍材料科学与工程的基本概念和原理，培养学生
对材料研究的兴趣和基本研究能力，为学生今后深入学习和开展相关研究
奠定坚实的基础。
二、教学内容
1.材料科学与工程的基本概念和发展历史
2.材料的分类和特性
3.材料结构与性能关系
4.材料的制备与加工技术
5.材料测试与表征方法
6.材料应用与发展前景
三、教学方法
本课程采用理论授课、实验操作、案例分析等教学方法相结合。
在课
堂上，教师将讲解材料科学与工程的基本概念和原理，引导学生进行讨论
和思考，并通过实验操作和案例分析培养学生的实践能力和问题解决能力。
四、教学评估与考核
1.平时成绩占总评成绩的30%，包括课堂表现、作业完成情况等。
2.期中考试占总评成绩的30%，考查学生对课程内容的理解和应用能力。
3.期末考试占总评成绩的40%，考查学生对整个课程的掌握程度。
五、教材与参考书目
教材：。
材料科学与工程导论第六版william
材料科学与工程导论第六版william摘要：一、材料科学与工程的概述1.材料科学与工程的定义2.材料科学与工程的学科体系二、材料科学与工程的历史发展1.古代材料的使用2.现代材料科学的发展3.我国材料科学与工程的发展三、材料的基本性能与分类1.材料的力学性能2.材料的物理性能3.材料的化学性能4.材料的分类四、材料制备与加工技术1.材料制备的基本过程2.常见材料加工技术五、材料的性能与应用1.结构材料2.功能材料3.复合材料4.超导材料六、材料科学与工程的展望1.新型材料的研发2.可持续发展与环保材料3.材料科学与工程的跨学科发展正文：材料科学与工程专业是一门研究材料的制备、性能、加工以及应用的基础理论与实践相结合的学科。
材料科学与工程专业涵盖了金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料等领域。
材料科学与工程专业有着悠久的历史，可以追溯到古代。
随着人类社会的发展，对材料的需求不断增加，推动了材料科学的发展。
在我国，材料科学与工程的发展始于上世纪50 年代，经过几十年的发展，已经在很多领域取得了显著的成果。
材料的基本性能主要包括力学性能、物理性能和化学性能。
力学性能主要包括强度、硬度、韧性等；物理性能主要包括导电性、导热性、磁性等；化学性能主要包括耐腐蚀性、抗氧化性等。
根据这些性能，材料可分为金属材料、无机非金属材料、高分子材料和复合材料等。
材料制备与加工技术是实现材料性能与应用的关键环节。
材料制备的基本过程包括原料选择、制备方法、成型与加工等。
常见的材料加工技术有冶炼、铸造、锻造、轧制、拉拔、焊接、切削等。
材料科学与工程专业的研究领域广泛，涉及结构材料、功能材料、复合材料和超导材料等。
结构材料主要包括金属材料、陶瓷材料和塑料等，用于承载和传递力的部件；功能材料主要包括磁性材料、导电材料、光学材料等，用于实现特定功能的部件；复合材料是由两种或多种材料组合而成，兼具各种材料的优点；超导材料是指在低温下具有超导性的材料，具有很高的科研价值和应用前景。
第二章 材料科学与工程的四个基本要素
第二章 材料科学与工程的四个基本要素 MSE 四要素；– 使用性能，材料的性质，结构与成分，合成与加工两个重要内容；– 仪器与设备，分析与建模§2.1 性质与使用性能 1. 基础概念2. 性质与性能的区别与关系3. 材料的失效分析4. 材料（产品）使用性能的设计5. 材料性能数据库6. 其它问题 2.1.1基础内容 材料性质：是功能特性和效用的描述符，是材料对电.磁.光.热.机械载荷的应。
材料性质描述• 力学性质；强度，硬度，刚度，塑性，韧性物理性质；电学性质，磁学性质，光学性质，热学性质 化学性质；催化性质，防化性质 结构材料性质的表征----材料力学性质 强度：材料抵抗外应力的能力。
塑性：外力作用下，材料发生不可逆的永久性变形而不破坏的能 力。
硬度：材料在表面上的小体积内抵抗变形或破裂的能力。
刚度：外应力作用下材料抵抗弹性变形能力。
疲劳强度：材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的能力。
抗蠕变性：材料在恒定应力（或恒定载荷）作用下抵抗变形的能 力。
韧性：材料从塑性变形到断裂全过程中吸收能量的能力。
6强度范畴刚度范畴塑性范畴韧性范畴应力应 变2.1.1基础内容7材料的物理性质磁学性质光学性质电学性质· 导电性 · 绝缘性 · 介电性· 抗磁性 · 顺磁性 · 铁磁性· 光反射 · 光折射 · 光学损耗 · 光透性热学性质· 导热性 · 热膨胀 · 热容 · 熔化注：上面只列出了材料的主要物理性质2.1.1基础内容物理性质的交互性----材料应用的关键点现代功能材料不仅仅表现出单一的物理性质，更重要的是具备了特 殊的物理交互性。
例如： 电学----机械 电致伸缩 机械----电学 压电特性 磁学----机械 磁致伸缩 电学----磁学 巨磁阻效应 电学----光学 电致发光 性能定义在某种环境或条件作用下，为描述材料的行为或结果，按照特定的 规范所获得的表征参量。
材料导论第十章 材料科学与工程的四个基本要素
电负性与元素周期表
电负性与键性的关系
• 电负性小的原子结合形成金属键； • 电负性大的原子结合形成共价键； • 电负性相差大的原子结合形成离子键； • 电负性相差小的原子结合形成共价键和离子键的
混合键。
2.2.2 材料中的化学键
• 金属键－金属离子与自由电子相互吸引所形成的结合力 特征： 1. 电子属于所有原子，可在晶格之间自由活动 2. 无方向性和饱和性 3. 强度高(稍低于共价键或离子键，25-200 kcal/mol) 4. 在低电负性的原子之间形成
还结合N、S、P、Cl、F、Si等 聚合度300－2500，分子量2－16万
材料的相组成
• 金属：单相材料
• 普通陶瓷：晶相＋玻璃相＋气孔 多相材料。
• 水泥：C2S、C3S、C3A、C4AF • 玻璃：单相材料
多相材料。
• 高分子：单相材料
• 复合材料：多相材料
2.2 材料的结构
• 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、 官能团结构等内涵。
• 已知矿物约有2000－3000种，最常见的有100多 种。
• 金属、玻璃、陶瓷、高分子材料的原料大多数来自 矿物。 在118种元素中，惰性元素7种 非金属元素 17 种 金属元素 94 种
地壳中的矿物组成：
单质矿物：90多种，占地壳总重的0.1％。Cu、Ag 、Au、 Pt、Bi、Sb、C、S
材料原子间结合能与热膨胀系数之间的关系
• 材料的热膨胀系数（CTE）定义为 =(1/L)(dL/dT), 即材料在给定方向上的尺度L 随温度T 的升高而增加，其反映了材料尺寸随温度的变化。该宏观性质也与材料原 子间的键强有关。
• 材料中原子间结合能和原子间距的曲线形状反映了化学键的强度，进而反映了材料 热膨胀系数的大小。曲线越陡峭，最小值越低，其线性热膨胀系数越小。
材料导论 第三章 材料的合成与加工(Ⅰ)
的一部分。如果按材料的流变特性来分析，则材料的成型 方法可分为三种：
11
3.1.1 材料的合成与加工
材料的改性 目的：通过改变材料的成分、组织与结构来改变材料的性能。 材料的改性内容:
1. 材料的“合金化” 2. 材料的热处理 材料的“合金化”：通过改变材料的成分，达到改变材料性
7
3.1.1 材料的合成与加工
3) 粉末烧结——粉末冶金技术
制粉压型烧结
粉末冶金一般工艺
（1）制粉
（2）物料准备 （3）成形
（4）烧结
单元系烧结
多元系烧结
固相烧结
液相烧结
热压（热等静压
）
8（5）烧结后处理来自3.1.1 材料的合成与加工
4) 高分子聚合
9
3.1.1 材料的合成与加工
2.
10
3.1.1 材料的合成与加工
第三章 材料的合成与加工
§3.1 绪 论
在材料科学与工程所涉及的四个要素之间，材料的工艺 是一个至关重要的要素。材料本身的制造过程，以及使材料 成为人类所能利用的产品的过程，都必须通过一定的工艺才 能实现。
(性质）
1
3.1.1 材料的合成与加工
材料的合成与加工过程实质上是一个建立原子、分子 的新排列，从原子尺度到宏观尺度上对材料结构进行控制 的过程。
能的方法。这种方法在金属材料和现代 高分子材料的改性方面有广泛的应用。 材料的热处理：通过一定的加热、保温、冷却工艺过程，来 改变材料的相组成情况，达到改变材料性能 的方法。这种方法在金属材料和现代陶瓷材 料的改性方面有广泛的应用。
12 典型热处理工艺：淬火、退火、回火、正火
材料科学与工程导论1.0
材料科学与工程导论复习题——2013年一、名词解释1、材料材料是人类用于制造机器、构件和产品的物质，是人类赖以生存和发展的物质基础。
2、新材料新材料，主要是指那些正在发展，且具有优异性能和应用前景的一类材料。
3、结构材料结构材料是主要利用材料的强度、韧性、弹性等力学性能，用于制造在不同环境下工作时承受载荷的各种结构件和零部件的一类材料，即机械结构材料和建筑结构材料。
4、功能材料具有某种优良的电学、磁学、热学、声学、光学、化学和生物学功能及其相互转化的功能，被用于非结构目的高技术材料。
5、复合材料复合材料是由两种或两种以上物理、化学力学性能不同的物质，经人工组合而成的多相固体材料。
6、弹性模量一般地讲，对弹性体施加一个外界作用（称为“应力”）后，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。
7、抗拉强度抗拉强度是金属由均匀塑性变形向局部集中塑性变形过渡的临界值，也是金属在静拉伸条件下的最大承载能力。
8、屈服强度是金属材料发生屈服现象时的屈服极限，亦即抵抗微量塑性变形的应力。
9、延伸率材料在拉伸断裂后总伸长与原始标距长度的百分比。
10、塑性外力作用下，材料发生不可逆的永久性变形而不破坏的能力。
11、韧性材料从塑性变形到断裂全过程吸收能量的能力。
12、硬度材料在表面上的小体积内抵抗变形或破裂的。
13、蠕变极限表示材料抵抗蠕变能力大小的指标，一般用规定温度下和规定时间内达到一定总变形量的应力值表示。
14、疲劳极限材料能经受“无限”次循环而不发生疲劳破坏的最大应力值，称为材料的疲劳极限或持久极限。
15、退火通过缓慢冷却，获得接近平衡态的组织，达到均匀化、消除内应力的目的。
16、淬火快速冷却，获得远离平衡态的不稳定组织，达到强化材料的目的。
17、回火淬火或正火的材料重新加热，可以松懈淬火应力和使组织向稳定态过度，改善材料的延展性和韧性。
18、正火在奥氏体状态下，空气或保护气体冷却获得珠光体均匀组织，提高强度，改善韧性。
(完整版)材料科学与工程导论试题
第二章材料科学与工程的四个基本要素作业一第一部分填空题（10个空共10分，每空一分）1．材料科学与工程有四个基本要素，它们分别是：使用性能、材料的性质、结构与成份和合成与加工。
2．材料性质的表述包括力学性质、物理性质和化学性质。
3．强度可以用弹性极限、屈服强度和比例界限等来表征。
4．三类主要的材料力学失效形式分别是：断裂、磨损和腐蚀。
5．材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。
6．晶体结构有三种形式，它们分别是：晶体、非晶体和准晶体。
7．化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。
8．材料的强韧化手段主要有固溶强化、加工强化、弥散强化、第二相强化和相变增韧。
第二部分判断题（10题共20分，每题2分）1．材料性质是功能特性和效用的描述符，是材料对电.磁.光.热.机械载荷的反应。
（√）2．疲劳强度材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的能力。
（√）3．硬度是指材料在表面上的大体积内抵抗变形或破裂的能力。
（错）4．性能是包括材料在内的整个系统特征的体现；性质则是材料本身特征的体现。
（√）5．晶体是指原子排列短程有序，有周期。
（错）6．材料的热处理是指通过一定的加热、保温、冷却工艺过程，来改变材料的相组成情况，达到改变材料性能的方法。
（√）7．材料表面工程包括表面改性和表面保护两个方面。
（错）8．材料复合的过程就是材料制备、改性、加工的统一过程。
（√）9．材料合成与加工过程是在一个不限定的空间，在给定的条件下进行的。
（错）10．材料中裂纹的形成和扩展的研究是微观断裂力学的核心问题。
（√）第三部分简答题（4题共40分，每题10分）1．材料性能的定义是什么？答：在某种环境或条件作用下，为描述材料的行为或结果，按照特定的规范所获得的表征参量。
2．金属材料的尺寸减小到一定值时，材料的工程强度值不再恒定，而是迅速增大，原因有哪两点？答：1）按统计学原理计算单位面积上的位错缺陷数目，由于截面减小而不能满足大样本空间时，这个数值不再恒定；2）晶体结构越来越接近无缺陷理想晶体，强度值也就越接近于理论强度值。
材料科学与工程导论
材料科学与工程导论1. 引言材料科学与工程是研究材料的组成、结构、性能和制备工艺的学科。
它涉及到许多领域，如化学、物理、生物学和工程学等。
材料科学与工程的开展对现代社会的各个方面都具有重要的意义，包括能源、环境、医疗、电子等。
2. 材料的分类根据材料的性质和组成，可以将材料分为金属、陶瓷、聚合物和复合材料四大类。
金属材料具有良好的导电性和导热性，常见的金属材料有铁、铜、铝等。
陶瓷材料具有高的硬度和抗腐蚀能力，常见的陶瓷材料有瓷器、玻璃等。
聚合物材料具有良好的可塑性和绝缘性能，常见的聚合物材料有塑料、橡胶等。
复合材料是由两种或更多种材料组合而成，具有综合性能优于单一材料。
3. 材料的性能材料的性能是指材料在特定条件下所表现出的特性。
常见的材料性能包括力学性能、热性能、电性能、磁性能等。
力学性能包括强度、韧性、硬度等。
热性能包括热导率、热膨胀系数等。
电性能包括导电性、介电常数等。
磁性能包括磁导率、磁饱和磁感应强度等。
4. 材料的制备工艺材料的制备工艺是指将原始材料经过一系列加工和处理步骤转变为所需的最终产品的过程。
常见的材料制备工艺包括熔炼、成型、烧结、合成等。
熔炼是将固态材料加热至熔点并冷却固化的过程。
成型是将熔融或可塑性材料加工成所需形状的过程。
烧结是将粉末材料在高温条件下进行烧结以获得致密结构的过程。
合成是在化学反响条件下将原始物质转化为目标材料的过程。
5. 材料科学的应用材料科学的应用非常广泛，几乎涉及到所有的工业和技术领域。
在能源领域，材料科学的应用可以提高电池的储能密度和光伏电池的效率。
在汽车领域，材料科学的应用可以降低汽车的重量和提高汽车的平安性能。
在医疗领域，材料科学的应用可以改善医疗器械的生物相容性和可植入性。
在电子领域，材料科学的应用可以制备出更小、更快、更节能的电子设备。
6. 材料科学的开展趋势随着科学技术的不断开展，材料科学也在不断进步。
未来的材料科学开展将更加注重材料的可持续开展和综合性能的提升。
材料科学导论ppt课件
➢ 20世纪80年代，又把新材料技术、信息技术、 生物技术作为新技术革命的主要标志
9
二、材料的分类
❖ 用 途：结构材料、功能材料 ❖ 结晶状态：单晶材料、多晶材料、非晶态材料 ❖ 几何形态：三维材料、二维材料、一维材料和
11
普通陶瓷的分类
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三、材料与人类文明
➢ 材料的发展史，就是人类社会的发展史 ➢ 材料的发展史，就是科学技术的发展史 ➢ 历史学家根据当时所使用的最重要材料来命名
早期人类时代（如：石器、青铜、铁器时代）
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材料的发展水平和利用程度已成为人类文明 进步的标志。
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1. 石器时代（Stone Age） （1）天然材料
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后周（953年）沧州铁狮 （中国现存最早的大型铸件艺术品，重约40吨）
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湖北当阳宋代铁塔 （不用砖石木料，完全用生铁铸成，重53吨，不 加焊接；形体瘦削挺拔，稳健玲珑；塔身向北倾
斜，以抵御北风）
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钢
❖ 含碳量在0.0218~2.11%之间的铁碳合金称为钢 ❖ 冶炼温度更高，强度更高，用途更广 ❖ 距今1800年前出现了两步炼钢技术，即先炼成
材料科学和材料工程紧密联系，它们之间没 有明显的界线；在解决实际问题中，不能将科学 因素和工程因素独立考虑。
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材料科学
设备 工艺
结构
性能 构件行为
材料工程 材料科学与工程是研究有关材料的成分、结 构和制造工艺与其性能和使用性能间相互关系的 知识及这些知识的应用，是一门应用基础科学。
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材料科学与工程的四要素
从兴隆战国铁器遗址中发掘出了浇铸农具用 的铁模，冶铸技术已由泥砂造型水平进入铁模铸 造的高级阶段。
材料科学与工程的四要素及其关系
材料科学与工程的四要素及其关系
材料科学与工程的四要素及其关系
一、四要素
材料科学与工程是一个复杂的系统，主要包括以下四要素：
（1）基础科学：指材料科学的基础知识，如物理、化学、力学、数学等;
（2）材料科学：指研究材料特性的学科，如结构材料、新能源材料、纳米材料等;
（3）材料工程：指设计、制造、运用各种材料的技术;
（4）材料应用：指将材料用于各种实际应用的学科，如能源技术、动力学技术、电子技术、生物技术等。
二、四要素之间的关系
四要素之间的关系如下：
（1）基础科学作为材料科学的基石，是材料科学与工程的基础。
它对于材料科学和材料工程的发展起到不可替代的作用。
（2）材料科学则是以基础科学为基础的一门学科，它主要研究不同材料的性能及其影响因素，同时也对材料工程的研究与开发提供了理论支持。
（3）材料工程是以材料科学为基础的应用学科，它负责设计、制造、运用各种材料，使其能够满足工程需要。
（4）材料应用是将材料好好投入工程应用的学科，它是材料科学、材料工程及其他专业知识的具体应用，致力于推动技术的创新与
进步。
总之，四要素之间的关系，分别是：基础科学支撑材料科学，材料科学支撑材料工程，材料工程支撑材料应用，材料应用促进技术创新与进步。
新材料科学导论期末复习题（有答案版）
新材料科学导论期末复习题（有答案版）一、填空题：1.材料性质的表述包括力学性能、物理性质和化学性质。
2.化学分析、物理分析和谱学分析是材料成分分析的三种基本方法。
3.材料的结构包括键合结构、晶体结构和组织结构。
4.材料科学与工程有四个基本要素，它们分别是：使用性能、材料的性质、制备/加工和结构/成分。
5.按组成和结构分，材料分为金属材料，无机非金属材料，高分子材料和复合材料。
6.高分子材料分子量很大，是由许多相同的结构单元组成，并以共价键的形式重复连接而成。
7.复合材料可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。
8.聚合物分子运动具有多重性和明显的松弛特性。
9.功能复合材料是指除力学性能以外，具有良好的其他物理性能并包括部分化学和生物性能的复合材料。
如有光，电，热，磁，阻尼，声，摩擦等功能。
10.材料的物理性质表述为光学性质、磁学性质、电学性质和热学性质。
11.由于高分子是链状结构，所以把简单重复（结构）单元称为链节，简单重复（结构）单元的个数称为聚合度。
12.对于脆性的高强度纤维增强体与韧性基体复合时，两相间若能得到适宜的结合而形成的复合材料，其性能显示为增强体与基体的互补。
（ppt-复合材料，15页）13.影响储氢材料吸氢能力的因素有：（1）活化处理；（2）耐久性（抗中毒性能）；（3）抗粉末化性能；（4）导热性能；（5）滞后现象。
14.典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。
15.功能复合效应是组元材料之间的协同作用与交互作用表现出的复合效应。
复合效应表现线性效应和非线性效应，其中线性效应包括加和效应、平均效应、相补效应和相抵效应。
16.新材料发展的重点已经从结构材料转向功能材料。
17.功能高分子材料的制备一般是指通过物理的或化学的方法将功能基团与聚合物骨架相结合的过程。
功能高分子材料的制备主要有以下三种基本类型：①功能小分子固定在骨架材料上；②大分子材料的功能化；③已有功能高分子材料的功能扩展；18.材料的化学性质主要表现为催化性能和抗腐蚀性。
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只有经过多次反复的应用与改进，才能成为成熟的材料。即便是成 熟的材料，随着科技的发展与需求的推动，还要不断加以改进。因此， 在材料研究中，将会涉及到材料研究、工艺改进、试验测试、中试试 验、推广应用和完善改进等各阶段的研究工作。
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§2.1 材料科学与工程的形成与内涵
2）材料科学与工程有明确的应用背景和应用目的 发展材料科学与工程的目的是开发新材料，并为之提供
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§2.1 材料科学与工程的形成与内涵 2.1.4 材料科学与工程的四要素
(性质）
材料的化学成分、组织结构是影响其各种性质的直接因 素，加工过程通过改变材料的组织结构而影响其性质。另一 方面，改变化学成分会改变材料的组织结构，从而影响其性 质。
组织结构是核心，性能是研究工作的落脚点。
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§2.1 材料科学与工程的形成与内涵
500kg的人造卫星。直到第二年的1月底，
美国才发射了一个重量仅8kg的人造卫星。
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§2.1 材料科学与工程的形成与内涵
由于当时正是苏美两国争夺世界霸权的冷战时代，这 件事在美国朝野引起很大震动。各有关部门联合向总统提 出报告，认为美国落后于苏联的原因主要在于先进材料的 研究开发方面。
1958年3月，美国总统发布了“全国材料规划”，决 定由12所大学成立材料科学研究中心，采用先进的科学理 论和实验方法对材料进行深入研究，从此出现了“材料科 学”一词。
1）材料科学与工程具有鲜明的工程性 材料科学与工程具有物理学、化学、冶金学、陶瓷学、
高分子学等多学科相互融合、相互交叉的特点，并且与实际 应用的关系非常密切，具有鲜明的工程性。
实验室的研究成果必须经过工程研究与开发，以确定合理的工艺 流程，并通过中试试验后才能生产出符合要求的材料；此外，各种材 料在使用中，还会暴露出一些问题，需要反馈到研究与开发环节，进 行改进后再回到应用领域。
一方面，不同材料的结构与性能表征方法大体上是相通 的。
例如，光学显微镜、电子显微镜、表面测试设备、力学性能及其他物 理性能测试设备等，对不同类型的材料而言是通用的。
另一方面，在材料的制备与加工中，有许多工艺也是通 用的。
例如，挤压工艺常用于金属材料的成形加工以提高强度，而某些高 分子材料通过挤压法形成纤维同样能使其比强度和比刚度大幅度提高。
■ 材料学的三个重要特性
□ 多学科交叉 □ 密切结合实际应用 □ 发展中的学科
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§2.1 材料科学与工程的形成与内涵
2.1.2 材料科学与工程的形成
材料科学的核心内容，在于研究材料的成分、组织结构与 性能的关系，具有科学的性质，其目的是解决“为什么”。
材料工程的核心内容，在于研究材料在制备、成形、处理 和加工过程中的工艺技术问题，其目的是解决“怎样做”。
第二章 材料科学与工程的四个基本要素
§2.1 材料科学与工程的形成与内涵
2.1.1 材料科学的形成
“材料科学”概念的提出只是20世纪50 年代末到60年代初的事情。
卫星上天引发的震动
1957年，前苏联人造卫星首先上天，
对美国人触动很大。1957年10月和11月，
苏联先后发射了两颗重量分别为80kg和
等基础学科的发展为材料科学的形成奠定了重要的理论基础； 而各种现代分析技术的进步，加深了人们对物质结构和材料 的物理化学性质的理解；同时，冶金学、金属学、陶瓷学、 高分子科学等应用科学的发展也使人们对材料本身的研究大 大加强。这使人们对材料的制备、结构、性能以及它们之间 的相互关系的研究也越来越深入。 2）不同材料应用理论的交叉融合促进了材料科学的形成
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§2.1 材料科学与工程的形成与内涵
材料科学的形成
■ 材料科学的提出－20世纪60年代初 “材料”早以存在 1957年苏联卫星上天，美国震动很大，在大学相继
建立十余个材料科学研究中心。自此，“材料科学”一 词广泛应用。 ■ 材料科学的形成是科学技术发展的结果 ■ 材料科学是当代科学技术发展的基础、工业生产的支柱， 是当今世界的带头学科之一
把“材料科学”与“材料工程”两者有机结合起来，就形 成了“材料科学与工程”。
材料科学为材料工程提供设计依据，为更好地选择、使 用和发展新材料提供理论基础；材料工程又为材料科学提供 丰富的研究课题和物质基础。可见，材料科学与材料工程是 紧密联系的。
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§2.1 材料科学与工程的形成与内涵
2.1.3 材料科学与工程的特点
在“材料科学”概念出现以前，金属、陶瓷和高分子都 已自成体系，但它们之间存在颇多相似之处，不同材料之间 可以相互借鉴，促使了该学科的发展。
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§2.1 材料科学与工程的形成与内涵
3）不同材料测试技术及工艺技术的交叉融合也促进了材料 科学的形成
虽然不同类型的材料各有其专用的生产设备和测试手段， 但它们在许多方面是相同或相近的。
新技术、新方法和新工艺；或者提高已有材料的性能和质量， 降低成本和减少污染，以更好地使用已有材料，充分发挥其 作用。材料科学与工程在这一点上与材料物理、材料化学有 重要区别。 3）材料科学与材料工程是相辅相成、密不可分的
在材料科学与工程中，材料科学侧重于发现和揭示材料 四要素之间的关系，以提出新概念和新理论；材料工程Байду номын сангаас侧 重于寻求新手段以实现新材料的设计思想并使之投入应用。 两者是相辅相成、密不可分的。
1966年，美国麻省理工学院将“冶金系”改为“冶金 与材料科学系”，1975年又将其更名为“材料科学与工程 系”。这标志着人们开始把材料的研究作为自然科学的一 个分支，从此“材料科学”学科开始兴起。
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§2.1 材料科学与工程的形成与内涵
科技发展的必然结果
1） 20世纪上半叶基础学科的发展奠定了材料科学的基础 量子力学、固体物理、无机化学、有机化学、物理化学
材料的品种及其应用多种多样，材料的问题涉及到许 多科学与工程学科，因此，人们一直关心各种材料的统一 性和相关性。
材料科学与工程四个基本要素的提出，才使得在貌似 不相关的材料之间找到了共同点，即无论哪种材料都包括 以下四个基本要素：
– 成分与结构 – 合成与加工 – 性能（性质或固有属性） – 使用性能