第二章材料科學與工程的四個基本要素
作業一第一部分填空題（10個空共10分，每空一分）
1． 材料科學與工程有四個基本要素，它們分別是：使用效能、材料的性質、結構與成份和合成與加工。
2． 材料性質的表述包括力學性質、物理性質和化學性質。
3． 強度可以用彈性極限、屈服強度和比例界限等來表徵。
4． 三類主要的材料力學失效形式分別是：斷裂、磨損和腐蝕。
5． 材料的結構包括鍵合結構、晶體結構和組織結構。
6． 晶體結構有三種形式，它們分別是：晶體、非晶體和準晶體。
7． 化學分析、物理分析和譜學分析是材料成分分析的三種基本方法。
8． 材料的強韌化手段主要有固溶強化、加工強化、瀰散強化、第二相強化和相變增韌。
第二部分判斷題（10題共20分，每題2分）
1． 材料性質是功能特性和效用的描述符，是材料對電.磁.光.熱.機械載荷的反應。（√ ）
2． 疲勞強度材料抵抗交變應力作用下斷裂破壞的能力。（√ ）
3． 硬度是指材料在表面上的大體積內抵抗變形或破裂的能力。（錯）
4． 效能是包括材料在內的整個系統特徵的體現；性質則是材料本身特徵的體現。（√）
5． 晶體是指原子排列短程有序，有週期。（錯）
6． 材料的熱處理是指通過一定的加熱、保溫、冷卻工藝過程，來改變材料的相組成情況，達到改變材料效能的方法。（√）
7． 材料表面工程包括表面改性和表面保護兩個方面。（錯）
8． 材料復合的過程就是材料製備、改性、加工的統一過程。（√）
9． 材料合成與加工過程是在乙個不限定的空間，在給定的條件下進行的。（錯）
10． 材料中裂紋的形成和擴充套件的研究是微觀斷裂力學的核心問題。（√）
第三部分簡答題（4題共40分，每題10分）
1． 材料效能的定義是什麼？答：在某種環境或條件作用下，為描述材料的行為或結果，按照特定的規範所獲得的表徵參量。
2． 金屬材料的尺寸減小到一定值時，材料的工程強度值不再恆定，而是迅速增大，原因有哪兩點？答：1）按統計學原理計算單位面積上的位錯缺陷數目，由於截面減小而不能滿足大樣本空間時，這個數值不再恆定；2）晶體結構越來越接近無缺陷理想晶體，強度值也就越接近於理論強度值。
3． 流變成型包括哪幾個方面？答：金屬的半固態成型、高分子材料的熔融成型、陶瓷泥料、漿料成型和玻璃的熔融澆注。
4． 材料改性的目的和內容是什麼？答：目的：通過改變材料的成分、組織與結構來改變材料的效能。內容: １. 材料的「合金化」2 .材料的熱處理
第四部分論述題（2題共30分，每題15分）
1． 材料的成分和結構主要的測試手段有哪些？它們使用於哪些範圍？
答：2． 加工與合成的定義和主要內容是什麼？以及它們的關係是什麼？發展方向是什麼？
答：「合成」與「加工」是指建立原子、分子和分子團的新排列，在所有尺度上（從原子尺寸到巨集觀尺度）對結構的控制，以及高效而有競爭力地製造材料與元件的演化過程。
合成是指把各種原子或分子結合起來製成材料所採用的各種化學方法和物理方向。
加工可以同樣的方式使用，還可以指較大尺度上的改變，包括材料製造。提高材料合成與加工的技術水平是我們的最重要的課題。
作業二第一部分填空題（10題共10分，每題1分）
1． 材料的物理性質表述為電學性質、磁學性質、光學性質和熱學性質。
2． 材料的硬度表徵為布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度等。
3． 材料的化學性質主要表現為催化性質和防化性質。
4． 冶金過程、熔煉與凝固、粉末燒結和高分子聚合是四種主要的材料製備方法。
5． 如果按材料的流變特性來分析，則材料的成型方法可分為三種：液態成型、塑變成型和流變成型。
6． 金屬材料的改性包括材料的合金化以及材料的熱處理
7． 典型熱處理工藝有淬火、退火、回火和正火。
第二部分選擇題（5題共10分，每題2分）
1． 分析材料的相組成你會選取何種測試手段（b）
a 掃瞄電鏡 b透射電鏡 c 紅外吸收光譜
2． 分析各相之間的位相關係選取何種測試手段（b）
a紅外吸收光譜 b x射線衍射 c 掃瞄電鏡
3． 進行斷口形貌觀察最好用何種儀器（a）
a 掃瞄電鏡 b透射電鏡 c x射線衍射 d 紅外吸收光譜
4． 觀察原子結構採用何種儀器（ｂ）
a光學顯微鏡 b隧道掃瞄線微鏡 c 掃瞄電鏡 d 紅外吸收光譜
５．下列儀器中解析度最高的是（ｃ）
a 體式顯微鏡 b光學顯微鏡 c 隧道掃瞄線微鏡 d 電子掃瞄顯微鏡
第三部分判斷題（10題共10分，每題1分）
1． 材料效能是隨著外因的變化而不斷變化，是個漸變過程，在這個過程中發生量變的積累，而性質保持質的相對穩定性；當量變達到乙個「度」時，將發生質變，材料的性質發生根本的變化。（√）
2． 疲勞強度是材料抵抗交變應力作用下斷裂破壞的能力。（√）
3． 韌性指材料從塑性變形到斷裂全過程中吸收的能量。（錯）
4． 在材料使用效能（產品）設計的同時，力求改變傳統的研究及設計路線，將材料性質同時考慮進去，採取並行設計的方法。（√）
5． 準晶體的特點是原子排列長程有序，有週期。（錯）
6． 現代材料科學家對材料成分、結構的認識是由分析、檢測實現的。（√）
7． 熱處理是指通過一定的加熱、保溫、冷卻工藝過程，來改變材料的組織組成的情況，達到改變材料效能的方法。（錯）
8． 淬火通過快速冷卻，獲得遠離平衡態的不穩定組織，達到強化材料的目的。（√）
9． 正火是在奧氏體狀態下，空氣或保護氣體冷卻獲得珠光體均勻組織，提高強度，降低韌性。（錯）
10.材料表面工程有：表面改性、表面防護和薄膜技術。（√）
第四部分簡答題（4題共40分，每題10分）
1．從事材料工程的人們為什麼必須注重材料效能資料庫。
答：材料效能資料庫是材料選擇的先決條件；材料效能資料庫是實現計算機輔助選材（cams）、計算機輔助設計（cad）、計算機輔助製造（cam）的基礎
2．什麼是材料的組織組成。
答：組成材料的不同物質表示出的某種形態特徵
3．「材料設計」構想始於50年代，80年代後實現「材料設計」的條件漸趨成熟。表現在哪三個方面。
答：1）基礎理論的形成和發展2）計算機科學技術的發展3）合成與加工新技術的湧現
4．新型材料設計的內容。
◆ 成分結構設計
◆ 性質效能**
◆ 合成加工過程的控制與優化
第五部分論述題（2題共30分，每題15分）
1． 材料科學與工程的四要素是什麼，它們之間的關係如何？
a) 使用效能
b) 材料的性質
c) 結構與成分
d) 合成與加工
2． 你認為材料工作者需要具備什麼樣的條件？你認為哪些方面是新技術新材料的代表？
答：在材料科學研究及工程化應用中，材料人員應具備這樣一種能力：能針對不同的使用環境，提取出關鍵的材料性質並選擇優良效能的材料。
準晶、奈米材料和介面科學等是新的研究課題，都主要是圍繞成分與結構展開的，向上追溯到材料的合成與加工，向下則牽聯到材料的特徵性質。可以說，這些研究是新材料新技術的代表。
作業三一、 名詞解釋（6題共30分，每題5分）
(1). 晶體：原子在空間呈有規則的週期性的重複排列。
(2). 硬度：材料在表面上的小體積內抵抗變形或破裂的能力。
(3). 疲勞強度：材料抵抗交變應力作用下斷裂破壞的能力。
(4). 材料組織： 材料的組織是對材料的型別、形狀、數量、大小、分布等特徵的描述，特徵相同的部分歸為一種組織組成物。
(5). 韌性：材料從塑性變形到斷裂全過程中吸收能量的能力。
(6). 材料的「合金化」：通過改變材料的成分，達到改變材料效能的方法。這種方法在金屬材料和現代高分子材料的改性方面有廣泛的應用。
二、 填空題 （10個空共10分，每空1分）
(1). 固體中的結合鍵可以分為（4）種，它們是（金屬鍵）、離子鍵、（分子鍵）、共價鍵。
(2). 共晶反應式為：( l→α+β)，共晶反應的特點為：(乙個液相生成兩個固相)。
(3). 材料力學效能的硬度表徵：布氏硬度、(洛氏硬度)、維氏硬度等。
(4). 馬氏體的顯微組織形態主要有：（板條馬氏體）、（片狀馬氏體）兩種。其中（板條馬氏體）的韌性較好
(5). 液態金屬結晶時，結晶過程的推動力是：（液相和固相之間存在過冷度）。
三、 是非題 （5題共10分，每題2分）
(1). 材料性質是功能特性和效用的描述符，是材料對電、磁、光、熱、機械載荷的反應。 （√ ）
(2). 乙個合金的室溫組織為它由三相組成。（×）
(3). 三束表面改性是指：雷射束、電子束、離子束 （√ ）
(4). 材料中裂紋的形成和擴充套件的研究是微觀斷裂力學的核心問題。（√ ）
(5). 不論含碳量的高低，馬氏體的硬度都很高，脆性都很大。（×）
四、 選擇題 （5題共10分，每題2分）
(1). 決定晶體結構和效能最本質的因素是：a. 原子間的結合能 b.原子間的距離 c.原子的大小。（a）
(2). 固溶體的晶體結構：（a）a.與溶劑相同b.與溶質相同.c.為其它晶型
(3). 材料的剛度和（a）有關：a.彈性模量 b屈服強度 c抗拉強度
(4). 間隙相的效能特點是：a.熔點高，硬度低；b 硬度高，熔點低c 硬度高、熔點高 （c）
(5). 珠光體是一種：a.單相固溶體 b 兩相混合物 c. fe和c的化合物 （b）
五、 簡答題（4題共20分，每題5分）
(1). 何為粉末燒結？影響燒結的因素有哪些？
燒結是陶瓷何粉末冶金工藝中最重要的工序。所謂燒結就是指在高溫作用下，坯體發生一系列物理化學變化，由鬆散狀態逐漸密化，且機械強度大大提高的過程。
影響燒結的因素有很多，如坯體的初始密度、物相組成、燒結氣氛、壓力以及新增劑等。
(2). 簡述纖維增強複合材料的機理。
纖維複合材料強度高的原因是：纖維尺寸小強度高韌性改善，纖維表面受基體保護，基體有止裂作用，斷裂時纖維拔出要克服粘結力，以及纖維處於三向受力狀態等。
(3). 簡述從事材料工程的人們必須注重材料效能資料庫。
材料效能資料庫是材料選擇的先決條件；材料效能資料庫是實現計算機輔助選材（cams）、計算機輔助設計（cad）、計算機輔助製造（cam）的基礎。
(4). 簡述材料設計的主要內容
材料設計貫穿於材料「四要素」的各個方面，即：
成分結構設計
性質效能**
合成加工過程的控制與優化
六、 綜合分析題（2題共20分，每題10分）
(1). 材料的四大要素是什麼？敘述材料四大要素之間的關係。
提示： 材料四要素：
使用效能、材料的性質、結構與成分、合成與加工
關係：略
(2). 試述材料的強韌化的主要方法及其各自原理。
提示：固溶強化、加工硬化、瀰散強化、第二相強化、相變增韌
原理：略
作業四一、 名詞解釋（6題共30分，每題5分）
(1). 塑性：外力作用下，材料發生不可逆的永久性變形而不破壞的能力。
(2). 剛度：外應力作用下材料抵抗彈性變形能力。
材料科學與工程導論試題
第二章材料科學與工程的四個基本要素 作業一第一部分填空題 10個空共10分，每空一分 1 材料科學與工程有四個基本要素，它們分別是 使用效能 材料的性質 結構與成份和合成與加工。2 材料性質的表述包括力學性質 物理性質和化學性質。3 強度可以用彈性極限 屈服強度和比例界限等來表徵。4 三類主要的材料...
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材料科學導論 A 卷答案
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