材料概论练习题

绪论

1.什么是资料？

答：资料是由必定配比的若干相互作用的元素构成、

于制造物件、器件、构件、机器或其余产品的物质

拥有必定构造层次和确立性能，

并能用

2.资料按构成可分为哪几类？ 无机非金属资料

水泥、陶瓷、玻璃、耐火资料

金属资料

黑色、有色、特别金属资料

高分子资料

塑料、橡胶、纤维、涂料、粘合剂

复合资料

金属基、陶瓷基、树脂基、碳

-碳资料

第二章

1.什么是资料的化学构成？

相的观点？资料相的构成？

答：资料的化学构成：构成资料最基本、的物质，可为纯元素或稳固的化合物，以及其

种类和数目 ；相：资猜中拥有同一化学成分并且构造同样的平均部分称为相； 构成资料的相的种

类 和数目称为相构成 2.什么是资料的构造？

答：资料的构造是指资料的组元及其摆列和运动方式。包含容貌、化学成分、相构成、晶体构造和缺点等内涵。资料的构造决定资料的性能

4.资料的性能、资料的功能以及资料使用性能的含义？

答：资料的性能：合成与加工是指成立原子、 分子和分子齐集体的新摆列， 在从原子尺度到宏观尺度的所有尺度上对构造进行控制以及高效而有竞争力地制造资料和部件的演变过程；

资料的功能：指物质（资料）对应于某种输入信号时，所产生的质或量的变化，或此中某些变化会产生必定的输出，即能产生另一种效应。如压电效应，热电效应等。资料使用性能：

是资料在使用条件下应用性能的胸怀， 往常指资料在最后使用状态时的行为， 是资料固有性

质与产品设计、 工程能力和人类需要相交融在一同的一个因素， 一定以使用性能为基础进行设计才能获得最正确的方案。

1． 资料科学与工程的四因素是什么，它们之间的关系怎样？

a)

使用性能 资料的性质 构造与成分 合成与加工

b)

c)

d)

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材料概论练习题

第三章 金属资料

1. 区分几个重要观点：金属资料，合金，金属间化合物，强度，韧性，塑性 答： 金属资料 (Metallic Materials) ：纯金属和以纯金属为基体的合金资料的总称。 合金 (Alloy)：由两种或两种以上的金属元素或金属与非金属元素构成。

固溶体 (Solid solution) ：合金组元间以不一样比率相互混淆形成的拥有与某一组元同样晶体构造的合金（置换固溶体和空隙固溶体）

金属间化合物 （ Intermetallics) ：合金组元相互作用形成的拥有自己独到的晶体构造和性质的新相。

强度 (Strength)：资料在载荷作用下抵挡塑性变形或损坏的最大能力（折服强度和抗拉强度） 韧性： (Ductility) ：资料从塑性变形到断裂全过程中汲取能量的能力。

塑性 (Plasticity)：外力作用下，资料发生不行逆的永远性变形而不损坏的能力。

2. 金属资料的主要特色和种类。

答：常温下是固体，熔点较高，密度较大，有光彩，延展性、韧性、可加工性好，导热性、导电性好，易氧化。种类：黑色金属、有色金属、特别金属。

第四章 无机非金属资料

1.无机非金属资料主要包含哪些资料？它们有哪些主要特色？

答：陶瓷，玻璃，水泥，耐火资料。特色：熔点高，硬度高，强度高，耐高温，耐腐化，耐磨损，耐氧化，绝缘性好，脆性大，弹性模量大，化学稳固性好，一般为脆性资料。

2.陶瓷由哪些相构成？各相对陶瓷资料性能有何影响？

答：晶体相：陶瓷资料最主要的构成相其构造、形态、数目及散布决定了陶瓷资料的特征。玻璃相：玻璃相是陶瓷资猜中原子不规则摆列的构成部分，其构造近似于玻璃。踊跃作用：填补晶体之间的缝隙，提升资料的致密度；降低烧成温度；阻挡晶型转变、抑制晶粒长大。不利影响：陶瓷强度、介电常数、耐热性能。气相：坯体各成分在加热过程中发生物理、化学作用所生成的缝隙。不利影响：降低资料的强度，是造成裂纹的本源。

第五章 高分子资料

1. 区分几个重要观点：高分子，单体，玻璃钢，合成纤维，无机高分子，加聚反响，缩聚反响

答：高分子： 有构造单元经过共价键的形式经过聚合反响重复连结而成的链状化合物， 子也称聚合物或是高聚物，英文都是

物质称做单体。 玻璃钢： 以玻璃纤维或其制品作增强资料的增强塑料， 塑料，或称呼玻璃钢。合成纤维：以简单化合物为原料 子物， 再经过纺丝和后办理加工制成纤维。 环状化合物开环连结成大分子的反响。 2. 高分子及高分子资料的主要特色。

答：分子量多分别性，只有必定的范围，是分子量不等的同系物的混淆物；分子量很大，没有固定熔点，只有一段宽的温度范围； 合成高分子化合物，同时析出某些小分子物质

高分

polymer。单体：经过聚合反响能制备高分子化合物的

称呼为玻璃纤维增强

,经过聚合或缩聚反响制成成纤高分

加聚反响： 由不饱和低分子化合物相互加成或由

缩聚反响： 由拥有两个以上官能团的低分子化合物聚

(如水、氨、醇、氯化氢等

)的反响。

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材料概论练习题

oo

没有沸点和固定的熔点， 分子间力很大， 加热到 200 C-300 C 以上，资料损坏 （降解或交联） 。 链式构造 柔性分子链大多数高分子的主链拥有必定的内旋转自由度。

因为这一突出特色，聚合物显示出了独有的性能，表现为

高分子量、高弹性、高黏度、结晶度低、无气态。

所以这些特色也给予了高分子资料（如复合资料、橡胶等）高强度、高韧性、高弹性等特色。

“三高一低一消逝 ”。既是：

第六章 复合资料

1.

什么是复合资料？

答：定义：由两种或两种以上物理和化学性能不一样的物质组合而成的一种多相固体资料。

第一部分 填空题（ 10 个空共 10 分，每空一分）

1． 资料科学与工程有四个基本因素，它们分别是：使用性能、资料的性质、构造与成份和

合成与加工。

2． 资料的构造包含键合构造、晶体构造和组织构造。

3． 固体中的联合键能够分为（

4）种，它们是（金属键） 、离子键、（分子键）、共价键。

（ 1） 决定晶体构造和性能最实质的因素是：

a. 原子间的联合能 b.原子间的距离 c.原子的大小。（a）

（ 2）以下仪器中分辨率最高的是（Ｃ）

A 体式显微镜

B 光学显微镜

C 地道扫描显微镜

D 电子扫描显微镜

第三章 构造资料

一、填空题：

1、 高分子资料分子量很大，是由 很多同样的构造单元 构成，并以 共价键 的形式重复连结而成。 2、 塑料 、 橡胶 、 纤维 被称为三大合成高分子资料。 3、 高分子按构造单元的化学构成可分为

无机高分子 。 4、 聚合物分子运动拥有 5、 聚乙烯可分为

多重性 和 显然的废弛特征

。

、 线性低密度聚乙烯

、 超高分子质

低密度聚乙烯 、 高密度聚乙烯

碳链高分子 、杂链高分子 、 元素有机高分子

、

量聚乙烯 、 改性聚乙烯 。 6、 陶瓷资料的晶体缺点有

关系。 7

8、 陶瓷资料热膨胀系数小，这是由 9、 由两种或两种以上 10、 复合资料可分为

固体资料 叫做复合资料。

构造复合资料 和 功能复合资料

两大类。

点缺点 、 线缺点 、 面缺点 ，此中导电性与 点缺点 有直接

晶体构造 和 化学键 决定的。

多相

物理 、 化学 、 力学性能 不一样的物质，经人工组合而成的

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材料概论练习题

11、 界面是复合资猜中

合面。

基体与 增强资料

之间发生 相互作用

和 相互扩散 而形成的结

12、 复合资料界面联合的种类有 二、判断题：

机械联合

、 溶解与浸润联合 、反响联合 、 混淆联合 。

1、受热后融化，冷却后又变硬，可重复循环的塑料称为热塑性塑料。 2、聚乙烯从是当前产量最大，应用最宽泛的品种。 3、陶瓷资料在低温下热容小，在高温下热容大。

4、陶瓷资料一般拥有优于金属资料的高温强度，高温抗蠕变能力强。 5、纤维增强金属基复合资料的目标是，

6、复合资料有高的强度和弹性模量、优秀的减震性。

（ √ ） （ √ ） （ √ ） （ √ ） （ × ） （ √ ）

提升基体在室平和高温下的强度和弹性模量。 （ √ ）

7、界面的特征对复合资料起着举足轻重的作用。 8、陶瓷资料主要有哪些相构成，各有什么作用？ 答：有晶体相、玻璃相随和孔构成。

晶体相是陶瓷资料最主要的构成相，

及散布决定了陶瓷资料的特征和应用。

玻璃相是陶瓷资猜中原子不规则摆列的构成部分，

过程；阻挡晶体转变、抑制晶粒长大。

主假如某些固溶体或化合物， 其构造、 形态、数目

其构造近似于玻璃。 其作用是： 将分

散的晶体相粘结起来， 填补晶体之间的缝隙， 提升资料的致密度； 降低烧成温度， 加速烧结

陶瓷中气孔主假如坯体各成分在加热过程中独自或相互发生物理、

隙。这些缝隙可由玻璃相来填补， 还有少部分残留下来形成气孔。 的。它降低资料的强度，是造成裂纹的本源。

化学作用所生成的空

气孔对陶瓷的性能是不利

第四章

二、判断题：

1、压电陶瓷资料不论在什么温度下均有压电效应。

功能资料

（ × ）

2、压敏电阻陶瓷资料，电压提升，电阻率降落。

（ √ ）

三、简答题：

1、什么是功能陶瓷，功能陶瓷的分类主要有哪些？

答：功能陶瓷是指拥有电、 光、磁以及部分化学功能的多晶无机固体资料。 其功能的实现主要来

自于它所拥有的特定的电绝缘性、半导体性、导电性、压电性、铁电性、磁性、生

物适应性等。

主要有，电子陶瓷，超导陶瓷，磁性陶瓷，敏感陶瓷，生物陶瓷，光学陶瓷等。

2、什么是超导资料？超导资料的两个基本特色？

答：超导资料： 在必定温度以下， 资料电阻为零， 物体内部失掉磁通成为完整抗磁性的物质。

超导资料的两个基本特色：零电阻效应、迈斯纳效应

3、什么是纳米资料？简述纳米资料的主要制备方法和工艺。

答：纳米资料：往常定义为资料的显微构造中，包含颗粒直径、晶粒大小、晶界、厚度等特

征尺寸都处于纳米尺寸水平的资料。 （指资料块体中的颗粒、粉体粒度在 10-100nm 之间，使其某些性质发生突变的资料）

。

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材料概论练习题

主要制备方法和工艺：气相冷凝法、球磨法、非晶晶化法、溶胶

-凝胶法。

(—)填空题

1、判断资料能否拥有超导性，有两个基本特色：一是（超导电性） ，二是（完整抗磁性） 。

2、陶瓷资料的性能：拥有（高熔点） 、（高硬度）、高化学稳固性、耐高温、耐磨、耐氧化、 耐腐化、（弹性模量大）等特色，但（塑性） 、（韧性）、可加工性、抗热震性、使用靠谱性不 如金属资料。

改变工艺条件而改变陶瓷的（构造）

3、功能陶瓷性能的调理优化方法有非化学式计量、

（离子置换）、（混杂）等，此外还可经过

，进而改变陶瓷的性能。

4、高分子资料力学性能的最大特色是高弹性和粘弹性。其最大的弊端是低耐热和易老化。 5、复合资料的基本组分可区分为（基体相）和（增强相） 7、复合资料的性能取决于组分资料的性能、

6、（界面）对复合资料特别是力学性能起着极为重要的作用。 8、资料拥有超导性的两个基本特色：一是（超导电性） 9、纳米资料的特异效应可概括为（表面效应） 量子地道效应） 。

（数目）、（散布方式）和（界面构造） 。

，二是（完整抗磁性） 。

、（小尺寸效应） 、（量子尺寸效应）和（宏观

，位于表面原子

10、纳米资料表示效应是指随纳米微粒粒径的减小，比表面积急剧（增添） 数占所有原子数的比率（增大） ，同时表面能也快速（增添）的现象。 (二 )判断题

1、资料的使用性能由资料的性质与资料服役条件、产品设计与加工决定。 2、陶瓷的物理、化学、力学性能主要取决于主晶相。 4、合成高分子资料的原料单体均是有机化合物。 5、高聚物结晶和金属结晶同样简单。

（ ×）

（ √） （ ×）

（ √ ） （ ×）

3、压敏电阻是指电阻值对外加电压敏感，即电压提升，电阻率随之高升。

6、玻璃纤维增强尼龙刚度、强度和减摩性好，可代替非铁金属制造轴承、构成轴承架和齿

轮等精细部件。 （ √ ） 7、玻璃纤维可用于增强金属基复合资料。

（×）

8、纳米技术研究电子、 原子、分子运动规律、 特征的尺度空间一般在 1~100nm 范围内。（ √ ） 9、纳米资料是指在三维空间均处于纳米尺度范围的资料。 10、 3nm 的金颗粒熔点高于块体金。 （ × ） 11、超导体体现的超导现象只取决于温度的大小。

（ × ）

（ × ）

12. 资料是人类用来制造产品的物质，但在人类产生前业已存在。 13. 资料的性能与资料的成分亲密有关，而与其构造没关。

（×）

（×）

14. 功能资料是以力学性能为其主要指标的资料。 15. 超导资料的独一特征是零电阻现象。 （×）

（×）

16. 纳米资料即为含有颗粒尺寸在～100nm 范围内的资料。 （×） 17. CVD 为化学气相堆积技术的简称。 （√）

18. 功能梯度资料是一种成分呈梯度改变的合金资料。（×） 19. 复合资料是合金资料的一种。 （×）

20. 隐身资料就是一种肉眼不见其身影的资料。（×）

21. C60 是由 60 个 C 原子构成的 32 面体构造，此中 20 个六边形、 12 个五边形，它是 C 的一种同

素异构体。 （√）

四、简答题

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材料概论练习题

40、什么是复合资料？其应具备哪些特色？

复合资料 —— 指利用先进的资料制备技术将两种（以上）性质不一样的资料优化组合而成的新资料。

特色： ⑴ 是依据需要设计制造的人造资料。

⑵一定由两种及两种以上不一样组分与性能的资料构成，并且各组分间有显然界线。 ⑶拥有构造可设计性。

⑷拥有单调组分资料所不可以达到的特别、综合性能。

47、复合资料分类

⑴ 按基体资料分类：树脂基复合资料、金属基复合资料、陶瓷基复合资料、碳碳复合资料、水泥基复合资料。

⑵ 按用途分类：构造复合资料、功能复合资料、构造

/ 功能一体化复合资料

⑶ 按增强相分类：颗粒增强复合资料、晶须增强复合资料、短纤维增强复合资料、连续纤维增强复合资料、混淆纤维增强复合资料、三向编织复合资料。

48、什么是复合资料界面？

复合资料的界面是指基体与增强相之间化学成分有明显变化的、构成相互联合的、能

起载荷传达作用的细小地区。 复合资料的界面是一个多层构造的过渡地区， 约几个纳米到几个微米。

三、问答：

1、依据维度数，纳米资料的基本单元可分为哪三类？举例并说明其用途。 答：纳米资料的基本单元可分为以下三类：

⑴ 零维，指三维空间尺度均为纳米尺度，如纳米颗粒、原子团簇。粒度在

1~100nm，是一

种介于原子、 分子与宏观物体之间处于中间物状的固体颗粒资料， 隐身资料等。

⑵ 一维，指在三维空间中有两维处于纳米尺度，如纳米丝、纳米棒、纳米管。用于微导线、微光纤资料等。

⑶ 二维，指在三维空间中有一维处于纳米尺度，如超薄膜、多层膜等。用于气体催化剂、过滤器械料、高密度磁记录资料等。 4、什么是纳米资料 ?

答：纳米资料是指在三维空间中起码有一维处于纳米尺度范围或由它们作为基本单元所构成的资料。

1. 什么是功能陶瓷？

功能陶瓷是指以电、磁、光、声、热、力、化学和生物等信息的检测、变换、耦合、传输及储存等功能为主要特色的介质资料。 2. 晶体分类

按晶体中同类或异类原子间结协力，可将晶体分为五类： 离子晶体：离子键，正、负离子间靠库仑力联合

共价晶体（原子晶体） ：共价键，原子间靠电子云重叠成键 金属晶体：金属键 分子晶体：分子键 氢键晶体：氢键

用于高密度磁记录、 吸波

四、问答题（ 8× 5）’

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材料概论练习题

5. 什么是金属资料，其基本特色有哪些。

以金属元素为主而构成的并拥有一般金属特征的资料， 6. 什么是无机非金属资料，其基本特色有哪些。

无机非金属资料： 以金属元素或非金属元素的化合物或非金属元素单质为组元， 之间经过离子键和共价键而键合。主要有凝胶资料（玻璃、陶瓷、水泥） 土、氧化物），新式资料（氧化、非氧化物陶瓷、复合陶瓷） 耐压强度高、硬度大、耐高温、抗腐化、延展性低。 7. 什么是高分子资料，其基本特色有哪些

由 M 较高的化合物构成的资料，包含橡胶、塑料、纤维、涂料和高分子复合资料等。分子量大，密度小，绝缘绝热，力学性能好。

。

原子与原子

包含纯金属和合金。 固体状态下拥有

晶体构造，拥有独到的金属光彩且不透明，导电导热性优秀，有延展性。

，传统资料（混凝

8. 什么是复合资料，其基本特色有哪些。

由两种或许两种以上物理和化学性质不一样的物质组合而成的一种多相固体资料，复合资料 中，往常有一相为连续相，成为基体；另一相为分别相，称为增强资料。比强度大、比刚度大，成型工艺性能好，抗震性能好，高温性能好，抗蠕变能力好，耐腐化性能好。 9. 什么是晶体，其基本特色有哪些。

晶体：由原子或分子在空间按必定规律周期重复地摆列构成的固体物质。 子的摆列拥有三维空间的周期性，隔必定的距离就重复出现；固定的熔点 同方向的性能不一样；一般有规则的外形。 12 什么是合金，其基本特色是什么。

合金，是由两种或两种以上的金属与非金属经必定方法所合成的拥有金属特征的物质。通 性：熔点低于其组分中任一种构成金属的熔点；硬度大于其任一组分的硬度；导电性和导热性低于任一组分的金属；有的抗腐化能力强。

晶体中原子或分 ；各向异性：不

13. 什么是形状记忆合金，举例说明其可能的用途。

合金的形状被改变以后，一旦加热到必定的跃变温度时，它又能够魔术般地变回到本来的 形状，人们把拥有这类特别功能的合金称为形状记忆合金。

记忆合金在临床医疗领域内有

着宽泛的应用。比如人造骨骼、伤骨固定加压器、牙科正畸器、各种腔内支架、栓塞器、心脏修理器、血栓过滤器、介入导丝和手术缝合线等等。

14. 什么是陶瓷，其基本优弊端是什么？

陶瓷是金属与非金属的固体化合物，以离子键（如 MgO 、 Al2O3）、共价键（金刚石、Si3N4、 BN）以及离子键和共价键的混淆键联合在一同。长处：熔点高、硬度大、化学稳固 性好、耐高温、耐磨损、耐氧化和腐化、比重小、强度和模量高等，可在各样苛刻的环境下工作；另一方面，陶瓷资料在磁、电、光、热等方面的性能和用途拥有多样性和可变性；短处：脆性大、韧性差，常因存在裂纹、缝隙、杂质等。 17. 什么是压电陶瓷，举例说明其可能的应用。

压电陶瓷， 一种能够将机械能和电能相互变换的功能陶瓷资料， 一种拥有压电效应的资料。 地质探测仪里有压电陶瓷元件，

用它能够判断地层的地质情况，

属于无机非金属资料。 这是 查明地下矿藏； 医生将压电

在打火机、煤气灶、燃气热水器等器具上都能够见到它的踪迹。

陶瓷探头放在人体的检查部位，便能认识人体内部情况。

纳米资料是指在三维空间中起码有一维处于纳米尺度范围 单元构成的资料，这大概相当于

(10-9～ 10-7m)或由它们作为基本

10~100 个原子密切摆列在一同的尺度。

48. 纳米资料的四大效应是什么？

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材料概论练习题

表面效应、量子尺寸效应、小尺寸效应和宏观量子地道效应。

49. 简述什么是纳米资料的表面效应？

表面效应是指纳米粒子表面原子数与总原子数之比随粒径的变小而急剧增大后惹起的性质上的变化

50. 简述什么是纳米资料的量子尺寸效应。

当粒子尺寸降低到某一值时，金属粒子费米能级邻近的电子能级由准连续变成失散的现象并且纳米半导体微粒存在不连续的最高被占有分子轨道和最低未被占有分子轨道能级能隙变宽的现象均称为量子尺寸效应

,

3. 1.简述三种形状记忆效应

（ 1）形状记忆合金在较低的温度下变形， 加热后可恢复变形前的形状， 这类只在加热过程中存在的形状记忆现象称为单程记忆效应。

（ 2）某些合金加热时恢复高温相形状，冷却时又能恢复低温相形状，称为双程记忆效应。 （ 3）加热时恢复高温相形状，冷却时变成形状同样而取向相反的低温相形状，称为全程记忆效应。

4. 气敏陶瓷的工作原理

气敏陶瓷的工作原理鉴于元件表面的气体吸附和随之产生的元件导电率的变化而设计。 详细吸附原理为： 当吸附复原性气体时， 此复原性气体就把其电子赐予半导体，

而以正电荷

与半导体相吸附着。进入到 n 型半导体内的电子，约束少量载流子空穴，使空穴与电子的复合率降低。这其实是增强了自由电子形成电流的能力，因此元件的电阻值减小。

若 n 型半导体元件吸附氧化性气体，气体将以负离子形式吸附着，而将其空穴赐予半导体，结果是使导电电子数目减少，而使元件电阻值增添。

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