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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。（√）
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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。
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：通过改变材料的成分、组织与结构来改变材
料的性能。内容: １. 材料的“合金化”2 .材料的热处理 第四部分 论述题（2题共30分，每题15分）
1． 材料的成分和结构主要的测试手段有哪些？它们使用于哪些范围？
答：
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 分辨率 mm(毫米)--μm（微米） μm（微米） 微米--纳米（nm）达0.7nm 观察到原子排列面，达0.2nm 形貌观察 0.2--0.3nm 隧道扫描显微镜 观察到原子结构0.05--0.2nm -可编辑修改-
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2． 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？发展方向是什么？
答：“合成”与“加工”是指建立原子、分子和分子团的新排列，在所有尺度上（从原子尺寸到宏观尺度）对结构的控制，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采用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改变，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。
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作业二
第一部分 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． 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：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。 第二部分 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 红外吸收光谱 2． 分析各相之间的位相关系选取何种测试手段（B） A红外吸收光谱 B X射线衍射 C 扫描电镜 3． 进行断口形貌观察最好用何种仪器（A）
A 扫描电镜 B透射电镜 C X射线衍射 D 红外吸收光谱 4． 观察原子结构采用何种仪器（Ｂ）
A光学显微镜 B隧道扫描线微镜 C 扫描电镜 D 红外吸收光谱 ５．下列仪器中分辨率最高的是（Ｃ）
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 第三部分 判断题（10题共10分，每题1分）
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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累，
而性质保持质的相对稳定性；当量变达到一个“度”时，将发生质变，材料的性质发生根本的变化。（√）
2． 疲劳强度是材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的能力。（√） 3． 韧性指材料从塑性变形到断裂全过程中吸收的能量。（错）
4． 在材料使用性能（产品）设计的同时，力求改变传统的研究及设计路线，将材料性质同
时考虑进去，采取并行设计的方法。（√）
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、结构的认识是由分析、检测实现的。（√）
7． 热处理是指通过一定的加热、保温、冷却工艺过程，来改变材料的组织组成的情况，达
到改变材料性能的方法。（错）
8． 淬火通过快速冷却，获得远离平衡态的不稳定组织，达到强化材料的目的。（√） 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.材料表面工程有：表面改性、表面防护和薄膜技术。（√） 第四部分 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须注重材料性能数据库。
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辅助选材（CAMS）、计算机辅助设计（CAD）、计算机辅助制造（CAM）的基础 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”构想始于50年代，80年代后实现“材料设计”的条件渐趋成熟。表现在
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材料科学与工程导论试题
