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绪论一、填空题：1、 材料和能源、信息被称为人类社会的“三大支柱”2、 使用、加工、性能、构造是材料的四要素二、简答题：1、什么是材料？如何进展分类？答:1材料是人类用于制造机器、构件和产品的物质，是人类赖以生存和进展的物质根底。2金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料。第一章1、为什么说材料是人类社会进步的里程碑？答：纵观人类利用材料的历史，每一种重要材料的觉察和应用，都把人类支配自然的力量提高到一个的水平。材料科学技术的每一次重大突破都会引起生产技术的重大变革，甚至引起一次世界性的技术革命，大大地加速社会进展的进程，把人类物质文明推向前进。2、进入 21 世纪有哪些技术是迅猛进展的热点，主要在那些方面？答：主要有信息技术、生物技术、航天技术、能源技术、先进制造技术、材料技术等信息技术主要在通信网络、宽带、半导体技术、计算灵巧能技术等方面。生物技术主要在蛋白质科学、干细胞及再生医学、生物芯片、转基因技术等方面。航天技术主要在太空探究技术、小卫星技术、太空攻防技术等能源技术主要在核能技术、氢能技术、能源及再生能源技术等先进制造技术主要在光机电一体化技术、微电子光刻技术、重大装备制造技术等材料技术主要在纳米技术、型功能材料及其应用技术、型构造材料等。其次章 a第一局部 填空题10 个空共 10 分，每空一分1. 材料科学与工程有四个根本要素，它们分别是：使用性能、材料的性质、构造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. 材料的构造包括键合构造、晶体构造和组织构造。6. 晶体构造有三种形式，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根本方法。8. 材料的强韧化手段主要有固溶强化、加工强化、弥散强化、其次相强化和相变增韧。其次局部 推断题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.机械载荷的反响。 2. 疲乏强度材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的力量。 3. 硬度是指材料在外表上的大体积内抵抗变形或裂开的力量。错4. 性能是包括材料在内的整个系统特征的表达；性质则是材料本身特征的表达。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肯定的加热、保温、冷却工艺过程，来转变材料的相组成状况， 到达转变材料性能的方法。7. 材料外表工程包括外表改性和外表保护两个方面。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，在给定的条件下进展的。错10. 材料中裂纹的形成和扩展的争辩是微观断裂力学的核心问题。 第三局部 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，依据特定的标准所获得的表征参量。2. 金属材料的尺寸减小到肯定值时，材料的工程强度值不再恒定，而是快速增大，缘由有哪两点？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晶体构造越来越接近无缺陷抱负晶体，强度值也就越接近于理论强度值。3. 流变成型包括哪几个方面？答：金属的半固态成型、高分子材料的熔融成型、陶瓷泥料、浆料成型和玻璃的熔融浇注。4. 材料改性的目的和内容是什么？答：目的：通过转变材料的成分、组织与构造来转变材料的性能。内容: . 材料的“合金化”2 .材料的热处理第四局部 论述题2 题共 30 分，每题 15 分1. 材料的成分和构造主要的测试手段有哪些？它们使用于哪些范围？ 答：检测仪器区分率体视显微镜mm(毫米)-m微米 光学显微镜m微米电子扫描显微微米-纳米nm达 0.7nm 透射电镜观看到原子排列面，达 0.2nm 场离子显微镜形貌观看 0.2-0.3nm隧道扫描显微镜 观看到原子构造 0.05-0.2nm2. 加工与合成的定义和主要内容是什么？以及它们的关系是什么？进展方向是什么？答：“合成”与“加工”是指建立原子、分子和分子团的排列，在全部尺度上从原子尺寸到宏观尺度对构造的把握，以及高效而有竞争力地制造材料与元件的演化过程。合成是指把各种原子或分子结合起来制成材料所承受的各种化学方法和物理方向。加工可以同样的方式使用，还可以指较大尺度上的转变，包括材料制造。提高材料合成与加工的技术水平是我们的最重要的课题。其次章b第一局部 填空题10 题共 10 分，每题 1 分1. 材料的物理性质表述为电学性质、磁学性质、光学性质和热学性质。2. 材料的硬度表征为布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度等。3. 材料的化学性质主要表现为催化性质和防化性质。4. 冶金过程、熔炼与凝固、粉末烧结和高分子聚合是四种主要的材料制备方法。5. 假设按材料的流变特性来分析，则材料的成型方法可分为三种：液态成型、塑变成型和流变成型。6. 金属材料的改性包括材料的合金化以及材料的热处理7. 典型热处理工艺有淬火、退火、回火和正火。其次局部 选择题5 题共 10 分，每题 2 分1. 分析材料的相组成你会选取何种测试手段B A 扫描电镜B 透射电镜C 红外吸取光谱2. 分析各相之间的位相关系选取何种测试手段B A 红外吸取光谱B X 射线衍射C 扫描电镜3. 进展断口形貌观看最好用何种仪器AA 扫描电镜B 透射电镜C X 射线衍射 D 红外吸取光谱4. 观看原子构造承受何种仪器A 光学显微镜 B 隧道扫描线微镜 C 扫描电镜 D 红外吸取光谱以下仪器中区分率最高的是A 体式显微镜 B 光学显微镜 C 隧道扫描线微镜 D 电子扫描显微镜第三局部 推断题10 题共 10 分，每题 1 分1. 材料性能是随着外因的变化而不断变化，是个渐变过程，在这个过程中发生量变的积存， 而性质保持质的相对稳定性；当量变到达一个“度”时，将发生质变，材料的性质发生 根本的变化。2. 疲乏强度是材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的力量。3. 韧性指材料从塑性变形到断裂全过程中吸取的能量。错4. 在材料使用性能产品设计的同时，力求转变传统的争辩及设计路线，将材料性质同时考虑进去，实行并行设计的方法。5. 准晶体的特点是原子排列长程有序，有周期。错6. 现代材料科学家对材料成分、构造的生疏是由分析、检测实现的。7. 热处理是指通过肯定的加热、保温、冷却工艺过程，来转变材料的组织组成的状况，到达转变材料性能的方法。错8. 淬火通过快速冷却，获得远离平衡态的不稳定组织，到达强化材料的目的。9. 正火是在奥氏体状态下，空气或保护气体冷却获得珠光体均匀组织，提高强度，降低韧性。错10. 材料外表工程有：外表改性、外表防护和薄膜技术。 第四局部 简答题4 题共 40 分，每题 10 分 1从事材料工程的人们为什么必需留意材料性能数据库。答：材料性能数据库是材料选择的先决条件；材料性能数据库是实现计算机关心选材CAMS、计算机关心设计CAD、计算机关心制造CAM的根底2. 什么是材料的组织组成。答：组成材料的不同物质表示出的某种形态特征3. “材料设计”设想始于 50 年月，80 年月后实现“材料设计”的条件渐趋成熟。表现在哪三个方面。答：1根底理论的形成和进展 2计算机科学技术的进展 3合成与加工技术的涌现4型材料设计的内容。u 成分构造设计u 性质性能推测u 合成加工过程的把握与优化第五局部 论述题2 题共 30 分，每题 15 分1. 材料科学与工程的四要素是什么，它们之间的关系如何？(1)使用性能(2)材料的性质(3)构造与成分(4)合成与加工产具提生备供合成与加工构造与成分材料性质使用性能2. 你认为材料工作者需要具备什么样的条件？你认为哪些方面是技术材料的代表？答：在材料科学争辩及工程化应用中，材料人员应具备这样一种力量：能针对不同的使用环境，提取出关键的材料性质并选择优良性能的材料。准晶、纳米材料和界面科学等是的争辩课题，都主要是围绕成分与构造开放的，向上追溯到材料的合成与加工，向下则牵联到材料的特征性质。可以说，这些争辩是材料技术的代表。其次章c一、名词解释6 题共 30 分，每题 5 分晶体：原子在空间呈有规章的周期性的重复排列。硬度：材料在外表上的小体积内抵抗变形或裂开的力量。疲乏强度：材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的力量。材料组织： 材料的组织是对材料的类型、外形、数量、大小、分布等特征的描述，特征一样的局部归为一种组织组成物。韧性：材料从塑性变形到断裂全过程中吸取能量的力量。材料的“合金化”：通过转变材料的成分，到达转变材料性能的方法。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。二、填空题 10 个空共 10 分，每空 1 分(1). 固体中的结合键可以分为 4种，它们是金属键、离子键、分子键、共价键。(2). 共晶反响式为：( L+)，共晶反响的特点为：(一个液相生成两个固相)。(3). 材料力学性能的硬度表征：布氏硬度、(洛氏硬度)、维氏硬度等。(4). 马氏体的显微组织形态主要有：板条马氏体、片状马氏体两种。其中板条马氏体的韧性较好(5). 液态金属结晶时，结晶过程的推动力是：液相和固相之间存在过冷度。三、是非题 5 题共 10 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、机械载荷的反响。 (2). 一个合金的室温组织为+，它由三相组成。×(3). 三束外表改性是指：激光束、电子束、离子束 (4). 材料中裂纹的形成和扩展的争辩是微观断裂力学的核心问题。 (5). 不管含碳量的凹凸，马氏体的硬度都很高，脆性都很大。× 四、选择题 5 题共 10 分，每题 2 分(1). 打算晶体构造和性能最本质的因素是：a. 原子间的结合能 b.原子间的距离 c.原子的大小。a(2). 固溶体的晶体构造：aa.与溶剂一样 b.与溶质一样.c.为其它晶型(3). 材料的刚度和a有关：a.弹性模量 b 屈服强度 c 抗拉强度(4). 间隙相的性能特点是：a.熔点高，硬度低；b 硬度高，熔点低c 硬度高、熔点高 c(5). 珠光体是一种：a.单相固溶体 b 两相混合物 c. Fe 和C 的化合物 b 五、简答题4 题共 20 分，每题 5 分(1). 何为粉末烧结？影响烧结的因素有哪些？答：烧结是陶瓷何粉末冶金工艺中最重要的工序。所谓烧结就是指在高温作用下，坯体发生一系列物理化学变化，由松散状态渐渐密化，且机械强度大大提高的过程。影响烧结的因素有很多，如坯体的初始密度、物相组成、烧结气氛、压力以及添加剂等。(2). 简述纤维增加复合材料的机理。答：纤维复合材料强度高的缘由是：纤维尺寸小强度高韧性改善，纤维外表受基体保护，基体有止裂作用，断裂时纤维拔出要抑制粘结力，以及纤维处于三向受力状态等。(3). 简述从事材料工程的人们必需留意材料性能数据库。答：材料性能数据库是材料选择的先决条件；材料性能数据库是实现计算机关心选材CAMS、计算机关心设计CAD、计算机关心制造CAM的根底。(4). 简述材料设计的主要内容答：材料设计贯穿于材料“四要素”的各个方面，即：成分构造设计、性质性能推测、合成加工过程的把握与优化六、综合分析题2 题共 20 分，每题 10 分(1). 材料的四大要素是什么？表达材料四大要素之间的关系。(见 b)(2). 试述材料的强韧化的主要方法及其各自原理。答：固溶强化、加工硬化、弥散强化、其次相强化、相变增韧原理：融入固溶体中的原子造成晶格畸变，晶格畸变增大了位错运动的阻力，使塑性变形更加困难，从而使合金固溶体的强度与硬度增加。金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度上升，而塑性和韧性降低。利用弥散的超微小粒阻碍位错的运动，从而提高材料在高温下的力学性能。复相合金的基体和其次相与位错间的交互作用，阻碍了位错运动，提高了合金的变形抗力。由应力诱导相变造成一种耗能机制，从而产生显著的增韧效果。包括马氏体相变、铁弹性相变以及孪晶现象等。其次章d一、名词解释6 题共 30 分，每题 5 分(1).塑性：外力作用下，材料发生不行逆的永久性变形而不破坏的力量。(2). 刚度：外应力作用下材料抵抗弹性变形力量。(3). 抗蠕变性：材料在恒定应力或恒定载荷作用下抵抗变形的力量。(4). 马氏体：碳在-Fe 的过饱和固溶体。(5). 断裂韧性：工程上使用的各种材料，本身不行避开地存在着微裂纹，在应力的作用下，这些裂纹进展扩展，一旦到达失稳扩展状态，便会发生低应力脆断。(6). 材料的热处理：通过肯定的加热、保温、冷却工艺过程，来转变材料的相组成状况， 到达转变材料性能的方法。二、填空题 10 个空共 10 分，每空 1 分(1).材料的物理性质主要包括：(电学性质)、磁学性质、(光学性质)、热学性质等(2).三类主要的材料力学失效形式：(断裂)、(磨损)、腐蚀。(3). 材料物理性能的电学性能表征有：导电率、电阻率、介电常数等。(4). 三大类材料的成型技术在材料工程中是内容最为丰富的一局部。假设按材料的流变 特性来分析，则材料的成型方法可分为三种：液态成型、塑变成型、流变成型。(5). 三束外表改性是指：激光束、电子束、离子束等。三、是非题 5 题共 10 分，每题 2 分(1). 构造材料是指工程上要求机械性能的材料。×(2). 外表淬火既能转变钢的外表化学成分，也能改善心部的组织和性能。×(3). 材料的加工与合成主要内容包括材料制备、材料加工、外表工程、材料复合。 (4).有很多种薄膜技术能够在基材外表掩盖薄膜材料层，其中最重要的两种方法是：物理气相沉积PVD 和化学气相沉积CVD。 (5).合金元素对钢的强化效果主要是固溶强化。×四、选择题 5 题共 10 分，每题 2 分(1). 晶体中的位错属于：a.体缺陷.b 面缺陷.c.线缺陷 c(2). 奥氏体是：a.碳在-Fe 中的间隙固溶体；b. 碳在-Fe 中的间隙固溶体c. 碳在-Fe 中的间隙固溶体 a(3). 在发生L+ 共晶反响时，三相的成分：a. 确定b.一样 c.不定 b (4).设计纤维复合材料时，对于韧性较低的基体，纤维的膨胀系数可a ；对于塑性较好的基体，纤维的膨胀系数可 c a. 略低 b 相差很大 c 略高 d 一样五、简答题4 题共 20 分，每题 5 分(1). 何为复合材料？简述材料复合的目的。复合材料为由两种以上不同性质的材料组成的多相固体材料，具有其组成材料所，没有的优越性能，材料复合的主要目的就是依据不同材料性能的优势互补、协调作用的原则，进展材料的设计与制备。因此材料复合的过程就是材料制备、改性、加工的统一过程。(2). 简述性质与性能的关系和区分。材料性质：是功能特性和效用的描述符，是材料对电.磁.光.热.机械载荷的反响。使用性能：是指材料在最终使用状态产品、元件下表现出的行为。性能是包括材料在内的整个系统特征的表达；性质则是材料本身特征的表达(3). 简述材料的加工的主要范畴传统意义上，材料的加工范畴包括四个方面： 材料的切削：车、铣、刨、磨、切、钻材料的成型：铸造、拉、拔、挤、压、锻材料的改性：合金化、热处理材料的联接：焊接、粘接(4). 简述材料改性的目的以及其主要内容目的：通过转变材料的成分、组织与构造来转变材料的性能。内容:.材料的“合金化”2 .材料的热处理六、综合分析题2 题共 20 分，每题 10 分(1). 材料的成分和构造主要的测试手段有哪些？答：成 分 分 析： 化学分析：化验物理分析：物理量间接测定谱学分析：红外光谱、光电子能谱等构造分析：检测仪器 体视显微镜 光学显微镜 电子扫描显微透射电镜场离子显微镜区分率mm(毫米)-m微米 m微米微米-纳米 nm达 0.7nm 观看到原子排列面，达 0.2nm 形貌观看 0.2-0.3nm隧道扫描显微镜观看到原子构造 0.05-0.2nm(2). 试述材料热处理的常见工艺及其目的。答：典型热处理工艺 淬火：通过快速冷却，获得远离平衡态的不稳定组织，到达强化材料的目的。 退火：通过缓慢冷却，获得接近平衡态的组织，到达均匀化、消退内应力的目的。回火：淬火或正火的材料重加热。目的在于松懈淬火应力和使组织向稳态过度，改善材料的延展性和韧性，并稳定工件的尺寸。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。第三章金属材料一、填空题：1、碳的质量分数 大于 2.11% 的铁碳合金称之为铸铁，通常还含有较多的 Si 、Mn、S 、P 等元素。2、优质碳素构造钢的钢号是以 碳的平均万分数 来表示的。3、碳钢常规热处理有 退火 、 正火 、 淬火 、 回火 四种4、碳在铁碳合金中的存在形式有 与铁间隙固溶 、 化合态的渗碳体 、 游离态的石墨 。二、推断题：1、不锈钢中含碳量越低，则耐腐蚀性就越好。 2、纯铝中含有Fe、Si 等元素时会使其性能下降。 3、正火是在保温一段时间后随炉冷却至室温。 × 三、简答题：1、碳钢依据不同的分发可以分为哪几类？答：1、按碳的质量百分数分：低碳钢C：0.25中碳钢C：0.25 C 0.6 高碳钢C：0.62、按钢的质量分主要是杂质硫、磷的含量：一般碳素钢S 0.055，P 0.045) 优质碳素钢S 0.040，P 0.040)高级优质碳素钢S 0.030，P 0.035) 3、按用途分：碳素构造钢碳素工具钢2、什么叫做退火，退火的作用是什么？答：退火：将钢加热到适当温度，保温肯定时间，然后缓慢冷却随炉冷却，以获得接近于平衡状态组织的热处理工艺。退火的目的主要是为了消退内应力。3、石墨的存在对铸铁有着什么样的作用？简述其缘由。答：1、铸铁的切削加工性能优异； 2、铸铁的铸造性能良好；3、铸铁具有耐磨性；4、铸铁具有良好的减振性；5、铸铁对缺口不敏感；对铸铁的作用缘由：主要是石墨的存在具有润滑作用。4、简述镁合金的主要优缺点。答：优点：低比重：工业用材料中最轻量材料铝的2/3 重 高比强度：优于钢和铝震惊吸取性好：可将震惊能吸取并转化成热放出易机械加工、耐冲击性好、电磁屏蔽性好可再生利用：有利于环境优化缺点：抗腐蚀性能差、塑性变形力量差。第四章无机非金属材料一、填空题：1、陶瓷材料的晶体缺陷有 点缺陷 、 线缺陷 、 面缺陷 ，其中导电性与 点缺陷 有直接关系。2、陶瓷材料的 塑性 和 韧性 较低，这是陶瓷材料的最大弱点。3、陶瓷材料热膨胀系数小，这是由 晶体构造 和 化学键 打算的。4、 由于形变而产生的电效应 ，称为压电效应。材料的压电效应取决于晶体构造的 不对称性 ，晶体必需有 极轴 ，才有压电效应。5、制造透亮陶瓷的关键是 消退气孔 和 把握晶粒特别长大 。二、推断题：1、陶瓷材料在低温下热容小，在高温下热容大。 2、陶瓷材料中位错密度很高。 × 3、陶瓷材料一般具有优于金属材料的高温强度，高温抗蠕变力量强。 4、压电陶瓷材料不管在什么温度下均有压电效应。 × 5、压敏电阻陶瓷材料，电压提高，电阻率下降。 三、简答题：1、举例说明陶瓷材料的结合键主要有哪两种，各有什么特点？答：陶瓷材料的组成相的结合键为离子键MgO、Al2O3、共价键金刚石、Si3N4。特点：以离子键结合的晶体称为离子晶体。离子晶体在陶瓷材料中占有很重要的地位。它具有强度高、硬度高、熔点高、等特点。但这样的晶体脆性大，无延展性，热膨胀系数小，固态时绝缘，但熔融态可导电等特点。金属氧化物晶体主要以离子键结合，一般为透亮体。以共价键结合的晶体称为共价晶体。共价晶体具有方向性和饱和性，因而共价键晶体的原子积存密度较低。共价键晶体具有强度高、硬度高、熔点高、构造稳定等特点。但它脆性大，无延展性，热膨胀系数小，固态、熔融态时都绝缘。最硬的金刚石、SiC、