12.8材料科学研究与分析方法复习题最新答案

《材料科学研究与分析方法》复习题答案

一、 电镜部分

1.根据衍射分辨率的公式，分别说明提高光学显微镜和透射电子显微镜的方法和途径？ 衍射分辨率的公式为：α

λsin 61.00n r ≈?，其中λ为入射光的波长；n 为样品与物镜之间介质的折射率；α为孔径半角。

对于具体某一光学显微镜来说：其λ不能改变，故提高其分辨率可以增大n 和α的值。

对于具体某一透射电子显微镜来说：其n 值不能改变，故提高其分辨率可以减小λ以及增大α值，不过α值的改变量很小。

2.根据衍射分辨率公式推导光学显微镜的分辨率？

所能观察到的最小距离，既能分辨的最短距离称为显微镜的分辨率。人眼的分辨率为0.2mm.

对于光学显微镜，若介质为空气，则n = 1， α极限条件下可为90°，则分辨率为 d = 0.61λ。实际上，对于玻璃透镜，最大孔径半角a = 70-75°，如果在物镜和试样之间加入松柏油（n = 1.515）,此时的分辨率为 d = λ/2,

可见，半波长是光学玻璃透镜可分辨本领的理论极限。

3.电镜像差主要有哪些，分别解释并讨论克服像差的主要手段？

答：1）球差是电磁透镜的中心区域和边沿区域对电子的折射能力不同引起的；增大透镜的激磁电流可减小球差，通过减小球差系数和缩小成像时的孔径半角来减小球差。

2）像散是由于电磁透镜的周向磁场非旋转对称引起的；可以通过引入一个强度和方位都可以调节的矫正磁场来进行补偿。

3）色差是电子波的波长或能量发生一定幅度的改变，非单一性而造成的；使用薄试样和小孔径阑将散射角大的非弹性散射电子挡掉，也可采取稳定加速电压和透镜电流可减小色差。

4.焦长和景深的定义？

景深是当像平面固定时(像距不变),能维持物像清晰的范围内,允许物平面(样品)沿透镜主轴移动的最大距离Df 。

定义焦长：固定样品的条件下（物距不变），象平面沿透镜主轴移动时仍能保持

物像清晰的距离范围，用DL 表示，。

5.球差、色差和像散是怎样造成的？用什么方法可以减小这些像差？

1）球差即球面像差，是磁透镜中心区和边沿区对电子的折射能力不同引起的，其中离开透镜主轴较远的电子比主轴附近的电子折射程度过大。 物点P 通过透镜成像时，电子就不会聚焦在同一焦点上，而是形成一个散焦斑，即像平面在远轴电子的焦点和近轴电子的焦点之间移动，就可以得到一个最小的散焦园斑。

2）像散是由于电磁透镜的周向磁场非旋转对称引起。原 因：1.极靴内孔不园，2.上下极靴不同轴，3.极靴材质磁性不均匀，4.极靴污染

3）色差是由入射电子的波长或能量的非单一性造成的。

若入射电子的能量出现一定的差别，能量大的电子在距透镜光心比较远的地方聚焦，而能量低的电子在距光心近的地方聚焦，由此产生焦距差。像平面在远焦点和近焦点间移动时存在一最小散焦斑RC 。

措施：

减小球差可以通过减小球差系数和孔径来实现，用小孔径成像时，可使球差明显减小。

可以通过引入一强度和方位都可以调节的矫正磁场来进行补偿，即消像散器来减小像散

稳定加速电压和透镜电流可减小色差。

色差系数和球差系数均随透镜激磁电流的增大而减。

6.电磁透镜景深和焦长主要受哪些因素影响?说明电磁透镜的景深大、焦长长，是什么因素影响的结果？假设电磁透镜没有像差，也没有衍射埃利斑，即分辨率极高，此时它的景深和焦长如何? 景深ααr r D f ??≈=0

02tan 2，因此影响景深的因素是电磁透镜的分辨率r ?0和孔

径半角α。焦长M r D L 202α?=，因此影响焦长的因素是电磁透镜的分辨率r ?0，放大倍数M 以及孔径半角α。电磁透镜的景深大、焦长长，是由于电磁透镜的r ?0值小即分辨率低，孔径半径小，放大倍数大而引起的。

如果电磁透镜没有像差，也没有衍射埃利斑，那么它的景深会很小而且焦长也会

很短。

7.简述扫描电子显微镜的电子光学系统及成像过程。

SEM的电子光学系统包括电子枪、电磁透镜（包括聚光镜和物镜）、扫描线圈和样品室。其成像过程是电子枪发射的电子束经加速电压加速后由第一聚光镜、第二聚光镜组成的电子光学系统形成一个直径小于10nm的极细的电子束并聚焦于样品表面。当电子束以适当角度打在样品表面时，将产生二次电子、背散射电子、俄歇电子、X射线、透射电子等电子信息。信息的大小与样品的性质及表面形貌相关。根据不同的目的，利用不同的信息，可形成不同的像。在观察样品形貌时，检取的主要是二次电子及部分背散射电子。让电子束逐点扫描样品表面，并用探测器检取电子信息，再经放大器放大后调制显像管的光点亮度。由于显像管的偏转线圈电流与扫描线圈电流同步，因此，探测器检取的信息便在显像管荧光屏上形成反映样品表面形貌或性质的扫描电子图像。

8.简要说明高能电子束与样品相互作用产生的主要信号及其所反映的样品结构信息是什么？

主要信号有二次电子、背散射电子、吸收电子、特征X射线、俄歇电子以及透射电子。二次电子对样品表面化状态十分敏感，因此能有效地反映样品表面的形貌。背散射电子可以用作样品表面几百nm深度范围的形貌分析、成分分析以及结构分析（通道花样）。吸收电子可用来进行定性的微区成分分析。特征X射线看用来进行成分分析。透射电子可以进行内部结构分析。俄歇电子用于表层成分分析。

9.比较二次电子和背散射电子的异同及主要用途？

背散射电子是被样品中的原子核反弹回来的一部分入射电子，包括弹性散射和非弹性散射，弹性散射的电子远比非弹性散射的数量多。弹性散射电子来自样品表层几百纳米的深度范围，由于它的产额随样品原子序数增大而增多，所以不仅可以用来分析形貌，,还可以用来分析成分.

二次电子在入射电子束的作用下,被轰击出来并离开样品表面的原子核外电子。它的能量比较小，一般只有在表层5-10纳米的深度范围才能发射出来,所以它对样品的表面十分敏感，能有效的显示样品表面形貌。但二次电子的产额与原子序数无关，就不能用于成分分析。

10.解释二次电子和背散射电子

背散射电子（back scattering electron）;二次电子(secondary electron)

(1)背散射电子是入射电子进入试样后，被表层固体样品中的原子核或核外电子反弹回来的电子，它包括弹性射散射和非弹性散射电子。有的电子经一次散射就逸出表面，有点电子经过多次散射才反射出来。

特征：1) 弹性背散射电子远比非弹性背散射电子所占的份额多；2) 能量高，例如弹性背散射，能量达数千至数万ev ；3) 背散射电子束来自样品表面几百nm深度范围；

4) 其产额随原子序数增大而增多，背散射电子的产额随试样的原子序数增大而增加，I Z2/3-3/4 ；5) 用作形貌分析、成分分析（原子序数衬度）以及结构分

析（通道花样）；

6）分辨率远低于SEI。

(2)二次电子是入射电子在单电子激发过程被入射电子轰击出来的试样电子，二次电子的能量很低，一般小于50eV,它只能从很薄的试样表层内激发出来，表层深度小于10nm，更深的二次电子由于能量小而无力逸出表面。其中90%来自于外层价电子。

特征：1)二次电子能量较低。一般不超过50 ev，大部分几ev；2)来自表层5—10nm深度范围；3)图像无阴影效应；4)对样品表面化状态十分敏感，因此能有效地反映样品表面的形貌；5)SE的产额δ≒K/cosθ,K为常数，θ 为入射电子束与试样表面法线之间的夹角，θ角越大，产额越高，所以对试样表面状态非常敏感；SE的产额还与加速电压、试样组成等有关。6)其产额与原子序数间没有明显的依赖关系。因此，不能进行成分分析。

11.原子力显微镜、透射电子显微镜和扫描电子显微镜的分辨率各是多少，结合其中一种（或几种仪器）说明该仪器在你的研究领域中会给你带来哪些帮助？扫描电子显微镜的分辨率：横向1—3nm;纵向低。

透射电子显微镜的分辨率：横向点分辨率0.3—0.5nm;横向晶格分辨率0.1—0.2nm;纵向分辨率为0.

原子力显微镜的分辨率：原子级0.1nm。

12.简述原子力显微镜的工作原理、优缺点以及在材料研究中的应用？

工作原理：将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定，另一端有一微小的针尖，针尖与样品表面轻轻接触，由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力，通过在扫描时控制这种力的恒定，带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利用光学检测法或隧道电流检测法，可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化，从而可以获得样品表面形貌的信息。

工作模式：1.接触模式：针尖与样品表面距离小（＜1nm），利用原子间的极微弱的排斥力（10e-8～10e-6N )。

优点：可获得高解析度图像；缺点：1.样品变形，针尖受损;2.不适合表面软的材料.

2.非接触模式：针尖距样品表面5nm—20nm。

优点：不损伤样品表面和针尖，可测试表面柔软样品；缺点：分辨率低。

3.轻敲模式：探针在Z轴维持固定频率振动，当振动到谷底时与样品表面接触。分辨率几乎与接触模式相同; 对样品和针尖破坏小。

AFM优点：AFM提供真正的三维表面图。同时，AFM不需要对样品的任何特殊处理，如镀铜或碳，这种处理对样品会造成不可逆转的伤害。第三，电子显微镜需要运行在高真空条件下，原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作。这样可以用来研究生物宏观分子，甚至活的生物组织。

AMF缺点：成像范围太小,速度慢，受探头的影响太大

应用：材料三维形貌的观察，粉体材料的分析，纳米材料的分析（纳米粒子的粒径、形貌、分散和团聚状况），成分分析。

13.如何得到高质量的扫描电镜图像？

（1）样品的质量：导电性好，耐电子轰击能力强，无挥发性气体…

（2）仪器的工作状态：对中使得图形清晰，消除像散

（3）加速电压：加速电压越高，图像越清晰，但太高的电压，可能失去一些图像表面细节可能

（4）工作距离：工作距离越短，分辨率越高

（5）景深的影响，高分辨率电镜景深小，低分辨率电镜景深大。

14.原子散射因子f的值与哪些因素有关？

原子散射因子与元素以及元素在结构中所处的位置也即结构因子有关。

2016级电镜部分考试复习提纲：

15.电子束与样品相互作用会产生哪些信号（至少说出三种）信号产生的机理及其可反映的样品结构信息是什么？

主要信号有背散射电子、二次电子、吸收电子、透射电子、特征X射线及俄歇电子。

背散射电子机理:入射电子进入试样后，被表层固体样品中的原子核或核外电子反弹回来的电子；它可以用作形貌分析、成分分析以及结构分析（通道花样）。二次电子机理：是入射电子在单电子激发过程被入射电子轰击出来的试样电子；对样品表面化状态十分敏感，因此能有效地反映样品表面的形貌。

吸收电子机理：被试样吸收的入射电子；可用来进行定性的微区成分分析。

透射电子机理：透过试样的入射电子；可以进行内部结构分析。

特征X射线机理：入射电子激发试样原子的内层电子，试样的外层电子跃迁到内层的电子空位，同时以X射线的形式释放出来；用来进行成分分析。

俄歇电子机理：原子内层电子在能级跃过程中释放出来的能量ΔE把空位层的另一个电子发射出去；用于表面分析。

16.加速电压为100KV和200KV时电子束的波长分别是多少？

0.0037nm 0.00251nm

17.原子力显微镜、透射电子显微镜和扫描电子显微镜的分辨率各是多少？影响电子显微镜分辨率的因素是哪些？

分辨率：所能观察到的最小距离，既能分辨的最短距离称为显微镜的分辨率。扫描电子显微镜（SEM）的分辨率：横向1—3nm;纵向低。

透射电子显微镜(TEM)的分辨率：横向点分辨率0.3—0.5nm;横向晶格分辨率0.1—0.2nm;纵向分辨率为0.

原子力显微镜(AFM)的分辨率：原子级横向0.1nm，纵向0.01nm。

根据光学理论，分辨率可表示为：

d = 0.61λ/(nsinα)

d 为分辨率；λ为入射光的波长；n 为样品与物镜之间介质的折射率；

α为半孔径角。

从公式 d = 0.61λ/(nsinα) 可以看出，

波长愈短，孔径半角愈大，介质的折射率愈大，则显微镜的分辨本领越高。

电磁透镜的分辨率主要由衍射效应和像差来决定

已知衍射效应对分辨率的影响

∵α很小通常10-2～10-3rad

因此，像差决定的分辨率主要是由球差决定的。

显然，存在一个最佳孔径半角则

得电磁透镜的分辨率为

1．比较分析二次电子和背散射电子的异同点？

18.TEM制样方法有哪些，简述粉末制样过程？

粉末分散，超薄切片，离子减薄，电化学抛光，机械研磨，复型和萃取，聚焦离子束刻蚀；粉末分散：这种方法适用于粉末材料。这种方法非常简单，只要把材料在合适的溶剂里分散，然后转移到带有支撑膜的铜网上就可以了。脆性的块体材料在研钵里粉碎后，也可以用这种方法制样。

19.什么是图像衬度，TEM衬度有哪些，简述质厚衬度？

定义：图像衬度是图像上不同区域间明暗程度的差别。由于图像上不同区域间存在明暗程度的差别即衬度的存在，才使得我们能观察到各种具体的图像。

非晶样品透射电子显微图像衬度是由于样品不同微区间存在的原子序数或厚度的差异而形成的，即质量厚度衬度（质量厚度定义为试样下表面单位面积以上柱体中的质量），也叫质厚衬度。

二、X射线部分

1.在一正交晶系坐标中，画出（110）、（ī 05）、（ī ī 1）晶面。

这个不对吧

2.推算出立方晶系晶面（hkl)的面间距公式。

3.画出七大晶系十四种布拉菲晶胞空间点阵形式。

4.X射线本质是什么？

X射线的本质是电磁辐射，与可见光完全相同，仅是波长短而已，因此具有波粒二像性：波动性和粒子性。

2.连续和标识X射线产生机理？

1）连续X射线产生机理：

能量为eV的电子与阳极靶的原子碰撞时，电子失去自己的能量，其中部分以光子的形式辐射，碰撞一次产生一个能量为hv的光子，这样的光子流即为X射线。单位时间内到达阳极靶面的电子数目是极大量的，绝大多数电子要经历多次碰撞，产生能量各不相同的辐射，因此出现连续X射线谱。

2）标识（特征）X射线产生机理：

标识X射线谱的产生相理与阳极物质的原子内部结构紧密相关的。原子系统内的电子按泡利不相容原理和能量最低原理分布于各个能级。在电子轰击阳极的过程中，当某个具有足够能量的电子将阳极靶原子的内层电子击出时，于是在低能级上出现空位，系统能量升高，处于不稳定激发态。较高能级上的电子向低能级上的空位跃迁，并以光子的形式辐射出标识X射线谱。

5.总结X射线与物质相互作用过程。

X射线与物质相互作用时，产生各种不同和复杂的过程。就其能量转换而言，一束X 射线通过物质时，可分为三部分：

一部分被散射，

一部分被吸收，

一部分透过物质继续沿原来的方向传播。

6.一张X射线纤维图可提供哪些结构信息？

(1)通过衍射点在空间的位置，可推算出晶胞参数。

(2)通过衍射点的强度分布（即峰大小的不同），推断其包容物（即包含什么原子）。

(3)斑点（来自晶体）与晕圈（来自无定形）强度比，可推算出结晶度。

(4)斑点的宽度（即衍射峰的宽度），可推断晶体尺寸。宽度越宽，尺寸越小；宽度越窄，晶粒越大。

(5)弧度分布大小，可推断出取向度。（弧越窄，取向越好。）

7.为什么说我们通过X 射线法测得的结晶度也是相对的？

因为无法严格区分无定形区与结晶区的分界线。

8.在一正交晶系坐标中，画出（110）、（-

105）晶面。请画出无定形、单晶、多晶粉末及取向高聚物纤维的X 光衍射照片示意图形。

第一张图不对

9.PET 纤维100衍射（位置在2θ=25.78o）经过各种校正后，量得其半高宽为

1.72o。请求出晶粒尺寸，并请指出所求得的是纤维什么方向的晶粒尺寸？（X 光波长为1.5418?）

nm B D C 69.4180

14.372.15418.189.0cos 89.089.12cos 1010=????==- θλ，是纤维轴向方向的晶粒尺寸。 10.某正交晶系晶体的晶胞参数为： A c A b A a 0.12,0.15,0.10===，请在a,b 平面上画出晶面组（120）与)101(-，并同时标出倒易矢量240与101-

的方向

11. X 射线衍射物相分析的基本原理是什么？

由于晶体结构可作为X 射线衍射的三维光栅，从而可以产生衍射效应。任何结晶物质都有其特定的化学组成和结构参数（包括点阵类型、晶胞大小、晶胞中质点的数目以及坐标等。）当X 射线通过晶体时，会产生特定的衍射图形，对应一系列特定的晶面间距d 和相对强度I I 1值。其中d 与晶胞形状及大小有关，

I I 1与质点的种类及位置有关。所以，任何一种结晶物质的衍射数据d 和I I 1值都是其晶体结构的必然反映。不同物相混在一起时，它们各自地衍射数据将同时出现，互不干扰地叠加在一起。因此，可根据各自地衍射数据来鉴定各种不同的物相。

12.布拉格方程及每部分所代表的意义。

布拉格方程：2 d hkl sinθ=nλ

式中： n 为整数，称为反射级数；d 晶面间距；θ为入射线或反射线与反射面的夹角，称为掠射角，由于它等于入射线与衍射线夹角的一半，故又称为半衍射角，把2 θ称为衍射角。

13.X 射线在晶体上产生衍射的条件是什么？

λθn d hkl =sin 2

d hkl ---晶面（hkl ）的间距，A

； θ--衍射角或布拉格角度；

λ--入射X 射线的波长，A

； n---衍射级数，取1、2、3...整数。

即只有在d 、θ、λ同时满足布拉格方程时晶体才能对X 射线产生衍射。

14.劳厄方程与布拉格方程的一致性。

用倒易点阵的反射图求出布拉格方程的反射面的晶面指数（hkl ）值，从而证明载维森-革未试验中的老厄方程和布拉格方程在解释电子衍射机理时是完全一样的，而后者较前者简洁。可以认为，布拉格方程在讨论方法上和老厄方程是同意义的，但布拉格法有更大的独立价值。

15.干涉指数和晶面指数有什么区别？

（h k l ）代表晶面指数，代表一组相互平行的实际存在的晶面；h,k,l 是互质的整数；与原点位置无关。

干涉指数都是整数，但不一定是互质的；与原点位置有关；一指数可对应多组晶面且该晶面为虚拟晶面。

16.理解平面底片照相方法的几何关系。

从平板照相可以大概计算点阵面间距。 已知试样到底片的距离为D ，某一（hkl ）衍射的衍射环半径为L ，可以得到：tg2θ=L/D ，由L 和D 求出θ角，再由Bragg 公式求出点阵面间距d hkl 。

17.由平板照相法测得结晶聚合物X=13.85mm （110）；15.65（200）；25.82（020）；29.37（011）。已知样品到底片距离L=35mm ，X 为衍射环至中心距。若假定此结晶聚合物属正交晶系，试求a,b,c,及d110,200,020。

18.某种纤维100衍射（位置在2θ=25.78o）经过各种校正后，量得其半高宽为

2.72o。请求出晶粒尺寸，并请指出所求得的是纤维什么方向的晶粒尺寸？（X 光波长为1.5418?）

nm B D C 69.418014.372.15418.189.0cos 89.089.12cos 1010

=????==- θλ，是纤维轴向方向的晶粒尺寸。 19.物相定性分析的原理

任何一种结晶物质都具有特定的晶体结构，在一定波长的X 射线照射下，每种晶体物质都给出自己特有的衍射花样。每一种晶体物质和它的衍射花样都是一一对应的。多相试样的衍射花样是由它和所含物质的衍射花样机械叠加而成。 通常用d （晶面间距表征衍射线位置）和I （衍射线相对强度）的数据代表衍射花样。用d-I 数据作为定性相分析的基本判据。

定性相分析方法是将由试样测得的d-I 数据组与已知结构物质的标准d-I 数据组（PDF 卡片）进行对比，以鉴定出试样中存在的物相。

X 射线光电子能谱

1. 什么是电子结合能和化学位移？它们有何实际应用？

电子结合能（Eb ）代表了原子中电子与核电荷（Z ）之间的相互作用强度。元素所处的化学环境不同，其结合能会有微小的差别，这种由化学环境不同引起的结合能的微小差别叫化学位移。

通过电子结合能可以了解样品中元素的组成，反应表面化学成分的情况。由化学位移的大小可以确定元素所处的状态，分析元素的化合价和存在形式。

2. 如何用X 射线光电子能谱进行元素定性和定量分析？

通过测定谱中不同元素内层光电子和结合能可直接进行元素定性分析。

XPS 定量分析的关键是要把所观测到的信号强度转变成元素的含量即将谱峰面积转变成相应元素的含量。

3. XPS 有何突出优点？它可以分析哪些元素？

1XPS 能够分析除了氢，氦以外的所有元素2测定精度高。

3空间分辨率为100um ，分析深度在1.5nm 左右4灵敏性高。

4. 简述样品的制备方法。

粉末样品：一般是把粘在双面胶带上，

块状样品：可直接夹在样品托上或用导电胶带粘在样品托上。

固体样品：（1）溶剂清洗或长时间抽真空除表面污染物。（2）氩离子刻蚀除表面污物。（3）擦磨、刮剥和研磨。（4）真空加热。

其它方法：

1.压片法：对疏松软散的样品可用此法。

2.溶解法：将样品溶解于易挥发的有机溶剂中，然后将其滴在样品托上让其晾干或吹干后再进行测量。

3.研压法：对不易溶于具有挥发性有机溶剂的样品，可将其少量研压在金箔上，使其成一薄层，再进行测量。

5. X 射线荧光光谱分析的基本原理及应用

原理：当能量高于原子内层电子结合能的高能X 射线与原子发生碰撞时，驱逐一个内层电子而出现一个空穴。当较外层的电子跃入内层空穴所释放的能量不在原子内被吸收，而是以辐射形式放出，便产生 X 射线荧光，其能量等于两能级之间的能量差。因此，X 射线荧光的能量或波长是特征性的，与元素有一一对应的关系。

（1）只要测出荧光X 射线的波长,就可以知道元素的种类,这就是荧光X 射线定性分析的基础。（2）荧光X 射线的强度与相应元素的含量有一定的关系，据此，可以进行元素定量分析。

二、 热分析部分 1． 何谓热分析？请解释“程序温度”，“物质”和“某一物理性质”的含义。

热分析是指测量在受控程序温度条件下，物质的物理性质随温度变化的函数关系的一组技术。“程序温度”是指把温度看作是时间的函数，设计出实验所需要的温度程序。“物质”是指试样本身和试样的反应产物，包括中间产物。“某一物理性质”包括质量、热焓变化、温差、尺寸、机械特性、光学特性、电学特性等。

2． 如何用DSC(DTA)测定试样的T ɡ、Tm 、比热、结晶度？

在DSC 曲线上，以转折线的延长线与基线延长线的交点作为T ɡ点。从DSC 曲线熔融峰的两边斜率最大处引切线，相交点所对应的温度作为Tm 。结晶度

%100'

0?=??H H fa f α，其中H f ?是指试样的结晶熔融热，H fa ?'是指平衡熔融热。

dt

dT dt dH m C =，其中dH/dt 是指热流速率，dT/dt 是指程序升温速率 m 样品质量。 3． 试论高分子与小分子物质的结晶有何区别，它们的DSC 曲线熔融峰有何不

同？求取Tm 方法有何差别？

高分子物质结晶一般很缓慢，并且结晶不完全。晶粒中的分子链可能延伸到周围的非晶区或其他晶粒中去。而小分子结晶完全并且速度快，是一个个孤立的结晶晶粒。它们的熔融峰区别是高分子的熔融峰是一个矮的温度范围很宽的吸热峰，而小分子的熔融峰很尖锐。

小分子以峰前最大斜率处作切线与基线的交点，所对应的T 为Tm 。大分子以峰两侧斜率最大作切线，其交点对应的T 为Tm 或以峰顶温度作Tm 。

4．230°C退火20min的PET在不同加热速率下，其DSC曲线上的熔融峰有何差别？并解释之。

不同加热速率下得DSC曲线上熔融峰均为双峰。温度较低的峰的峰值和面积均随升温速率上升而增大；而温度较高的峰的峰值和面积反而下降；两峰的总熔融热保持不变。这些变化与log(加热速率)几乎呈线性关系。这表明在DSC升温过程中，存在着预熔---再结晶的重组过程，熔融双峰就是低熔点物质熔融后转变为高熔点晶体再熔融过程在DSC曲线上的体现。

5．PET卷绕丝和其冷拉4倍的丝其DSC低温结晶峰有何不同？为什么？

低温结晶峰峰值降低。因为PET卷绕丝的完全无定型部分经拉伸处理，变为取向无定形，取向规整度提高，使冷结晶温度降低，峰面积下降。

6．TMA的特点是什么？举例说明其在纤维方面应用的重要性。

（1）就一个方法的单性功能而言,TMA曲线的“指纹”性优于DTA或DSC。（2）TMA曲线测得的各种性质，如线膨胀系数（CTE）、热收缩率ST和收缩力SFT正是纤维应用时所涉及的重要性质。

（3）TMA可以检测Tg和Tm等物理相变的温度。

一个重要的应用是收缩动力学和收缩力现象的研究。它是纤维TMA理论研究中的主要内容。

7．可以用哪几种热分析仪器对固化反应进行测定？请分别用简单的曲线和文字表述之。

（1）DSC法

测定可得到固化反应的起始温度、峰值温度、终止温度和反应热以及固化后树脂的Tg。这些数据对于树脂加工条件的确定，评价固化剂的配方（包括促进剂等）都很有意义。还可进行固化反应动力学的研究。

（2）TMA法

TMA中的温度一形变曲线测定法也能反映固化后的交联密度，并且从Tg值来评价其最佳固化条件。从图112中可以定出Tb、Tg和Tf三个温度和曲线形变平台高度h（与应变量有关）。

从这几个数值也可评定固化温度、固化热处理时间、固化剂用量和促进剂用量等因素。

（3）DMA法

测得模量变化、软化温度、硬化温度和凝胶化温度

T S:软化温度T gel：凝胶化温度T h:硬化温度

（4）DMA法

可在固化工艺过程中进行监控，观察固化程度，确定流动峰，固化峰及凝胶化转变点。

一、简答题

1. 何谓热分析？及常用的热分析仪器。

热分析是测量在受控程序温度条件下，物质的物理性质随温度变化的函数关系的一组技术。

常用的热分析仪器：热重分析仪（TG）、差热分析仪（DTA）、差示扫描量热分析仪（DSC）、静态热机械分析仪（TMA）、动态热机械分析仪（DMA）

2. 简述样品用量、升温速率、测试气氛对DSC曲线的影响？

样品用量的影响：样品用量小，分辨率高，灵敏度低，定性分析效果好；样品用量大，分辨率低，可观察细小转变，定量分析效果好。

升温速率的影响：快速升温，峰形尖，灵敏度高，分辨率小；慢速升温，使DSC 峰形变小。

测试气氛的影响：不同的气氛对热焓值的影响存在明显的差别，选择合适的实验气氛至关重要。

3. DMA常用测量模式（五种）及相应样品测试适用范围。

弯曲模式：适用于条状，刚性较大的样品，如金属材料。

拉伸模式：适用于弹性较大的样品，韧性好的的样品，如膜，纤维。

压缩模式：适用于较软的，弹性物质，如橡胶。

悬臂梁模式：适用于刚性大，条状物质。

剪切模式：适用于橡胶。

一、论述题

1.测定聚合物玻璃化转变温度(T g)的常用热分析方法并画出示意图说明。

（1）DTA法：以转折线的延线与基线延线的交点B作为Tg点，但又以基线开始转折处A和转折回复到基线处C为转变区。

（2）DSC法：在DSC曲线上，以转折线的延长线与基线延长线的交点作为Tg

（3）TMA法：以转折线的延长线与基线延长线的交点为Tg。

（4）DMA法：tanδ的峰点来确定Tg。

2.检测聚合物共混物的相容性的热分析方法及区别？

共混物高聚物的Tg基本上由两种相混的均聚物的互溶性决定，如果两种均聚物彼此完全互溶，则共混物的性质几乎与相同的无规共聚物相同，即Tg 介于相应的均聚物的Tg之间。如果两种高聚物是互不相溶的，则共混高聚物的内部有两相存在，对于每一相都可观察到各自的Tg。

DMA与DSC：前者更灵敏：玻璃化转变区储能模量发生几个数量级的变化，且损耗模量与tand出现峰值，这些现象在DMA谱图上不能被忽略；而Tg前后，高聚物比热容变化有限，特别是含量较低的组分，其Tg前后的比热容变化对DSC曲线基线移动的贡献很小易被忽略，不能准确判断共混物组成在分子水平的相容性。

3.可以用哪几种热分析仪器对固化反应进行测定？请分别用简单的曲线和文字

表述之。

（1）DSC:

第一次试验：树脂由固态熔化，首先出现一个吸热峰，然后出现一个很明显的放热峰即固化峰，可用基线与之相切得到固化起始温度Ta和终止温度Tc，从曲线峰顶得到固化速率最快温度Tb。第二次试验：试样已热处理固化，不再出现固化峰，仅看到一个转折，即固化后树脂体系的Tg。

（2）DMA法：测得模量变化、软化温度、硬化温度和凝胶化温度

T S:软化温度T gel：凝胶化温度T h:硬化温度

体系的温度升高达到软化温度Ts，材料开始完全成为液态，到达凝胶点T gcl 时开始出现固化现象，损耗模量增加，出现一个tanδ峰，继续升温，固化过程基本完成，损耗模量不再继续上升，出现又一个tanδ峰对应的温度为固化温度T h。

（3）TMA……

4.如何用TG研究材料的热稳定性？

TG是测量物质质量与温度的关系，利用曲线分析可对比物质的热稳定性。热稳定性的评价大致标准分为以下几点：拐点温度、起始失重温度、最大失重速率温度、积分分解温度、予定的失重百分数温度、外推起始温度和外推终止温度等。这些温度越高则表明热稳定性越好，

如上图出示了五种高聚物的TG曲线，可以看出杂环结构的聚酰亚胺(PI)稳定性最高，而以氟原子代替聚烯烃链上的H原子也大大增加了热稳定性。但在高聚物链中存在氯原子将形成弱键，致使聚氯乙烯热稳定性最差。

2016级热分析部分考试复习提纲：

1.如何用动态热机械分析法(DMA)研究聚合物共混物的相容性？试结合简易实

验曲线说明。（笔记本上有记载）

2.如何用TGA研究聚合物的热稳定性？

3.小分子增塑剂的加入，可以降低聚合物的熔融加工温度，对聚合物热稳定性

的影响如何？

4.如何用DSC判断聚合物的相容性？（笔记本上有记载）

5.测量高聚物玻璃化转变温度的热分析手段有哪几种，分别对其进行名词解释，

并对他们测量灵敏度进行排序？(上面有)

6.采用何种热分析方法检测聚合物的结晶度，如何进行？

7.如何用热分析方法监测环氧树脂热固化过程，帮助制定热固化制度？试用简

单的曲线和文字表述之。

8.影响DSC曲线的因素有哪些？并解释之。(上面有)

9.为了增加橡胶轮胎与地面的磨擦，高阻尼也是需要的，采用哪种热分析方法

研究橡胶的阻尼特性？并名词解释这种热分析方法。

10.名词解释：TGA，DTA，DSC，TMA，DMA

11.研究非晶性聚合物共混物相容性的常用热分析方法？试比较之。

12.拉伸可以使出生纤维在一定程度上发生取向，取向对聚合物结晶度的影响？

材料科学基础期末考试历届考试试题复习资料

四川理工学院试卷（2009至2010学年第1学期） 课程名称：材料科学基础 命题教师：罗宏 适用班级：2007级材料科学与工程及高分子材料专业 考试（考查） 年 月 日 共 页 1、 满分100分。要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。 2、 考生必须将姓名、班级、学号完整、准确、清楚地填写在试卷规定的地方，否 则视为废卷。 3、 考生必须在签到单上签到，若出现遗漏，后果自负。 4、 如有答题纸，答案请全部写在答题纸上，否则不给分；考完请将试卷和答题卷 分别一同交回，否则不给分。 试题答案及评分标准 得分 评阅教师 一、判断题：（10分，每题1分，正确的记错误的记“％” 1?因为晶体的排列是长程有序的，所以其物理性质是各向同性。 （％ 2. 刃型位错线与滑移方向垂直。（话 3. 莱氏体是奥氏体和渗碳体的片层状混合物。（X ） 4?异类原子占据空位称为置换原子，不会引起晶格畸变。 （X 5. 电子化合物以金属键为主故有明显的金属特性。 （话 6. 冷拉后的钢条的硬度会增加。（话 7. 匀晶系是指二组元在液态、固态能完全互溶的系统。 （话 题号 -一- -二二 三 四 五 六 七 八 总分 评阅（统分”教师 得分 :题 * 冷 =要 密;

8.根据菲克定律，扩散驱动力是浓度梯度，因此扩散总是向浓度低的方向进行。（X

9. 细晶强化本质是晶粒越细，晶界越多，位错的塞积越严重，材料的强度也就 越高。（V ） 10. 体心立方的金属的致密度为 0.68。（V ） 、单一选择题：（10分，每空1分） (B) L+B — C+B （C ） L —A+B （D ） A+B^L 7. 对于冷变形小 的金属，再结晶核心形成的形核方式一般是（ A ） （A ） 凸出形核亚 （ B ）晶直接形核长大形核 （B ） 亚晶合并形核 （D ）其他方式 8. 用圆形钢饼加工齿轮，下述哪种方法更为理想？ （ C ） （A ）由钢板切出圆饼（B ）由合适的圆钢棒切下圆饼 （C ） 由较细的钢棒热镦成饼 （D ）铸造成形的圆饼 1. 体心立方结构每个晶胞有（B ） 个原子。 2. 3. (A) 3 ( B) 2 (C) 6 固溶体的不平衡凝固可能造成 （A ）晶内偏析 （C ）集中缩孔 属于＜100＞晶向族的晶向是（ (A) [011] (B) [110] (D) 1 (B) (D) (C) 晶间偏析 缩松 [001] (D) [101] 4.以下哪个工艺不是原子扩散理论的具体应用 （A ）渗氮 （B ）渗碳 （C ）硅晶片掺杂 （） （D ）提拉单晶5.影响铸锭性能主要晶粒区是（C ） （A ）表面细晶粒区 （B ）中心等轴（C ）柱状晶粒区 三个区影 响相同 6 ?属于包晶反应的是（A ） （ L 表示液相, A 、B 表示固相） (A) L+A — B

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。 19.1977年，美国化学家MacDiarmid，物理学家Heeger和日本化学家Shirakawa首次发现掺杂碘的聚乙炔具有金 属的导电特性，并因此获得2000年诺贝尔化学奖。 20.陶瓷材料的韧性和塑性较低，这是陶瓷材料的最大弱点。 第二部分名词解释

材料科学与工程基础300道选择题(答案)

第一组 材料的刚性越大，材料就越脆。F 按受力方式，材料的弹性模量分为三种类型，以下哪一种是错误的：D A. 正弹性模量（E） B. 切弹性模量（G） C. 体积弹性模量（G） D. 弯曲弹性模量（W） 滞弹性是无机固体和金属的与时间有关的弹性，它与下列哪个因素无关B A 温度； B 形状和大小； C 载荷频率 高弹性有机聚合物的弹性模量随温度的升高而A A. 上升； B. 降低； C. 不变。 金属材料的弹性模量随温度的升高而B A. 上升； B. 降低； C. 不变。 弹性模量和泊松比之间有一定的换算关系，以下换算关系中正确的是D A. K=E /[3(1+2)]； B. E=2G (1-)； C. K=E /[3(1-)]； D. E=3K (1-2)； E. E=2G (1-2)。 7.Viscoelasticity”的意义是B A 弹性；B粘弹性； C 粘性 8.均弹性摸量的表达式是A A、E=σ/ε B、G=τ/r C、K=σ。/（△V/V） 9.金属、无机非金属和高分子材料的弹性摸量一般在以下数量级范围内C GPa A.10-102、＜10，10-102 B.＜10、10-102、10-102 C.10-102、10-102、＜10 10.体心立方晶胞的金属材料比面心立方晶胞的同类金属材料具有更高的摸量。T 11.虎克弹性体的力学特点是B A、小形变、不可回复 B、小形变、可回复 C、大形变、不可回复 D、大形变、可回复 13、金属晶体、离子晶体、共价晶体等材料的变形通常表现为，高分子材料则通常表现为和。A A 普弹行、高弹性、粘弹性 B 纯弹行、高弹性、粘弹性 C 普弹行、高弹性、滞弹性 14、泊松比为拉伸应力作用下，材料横向收缩应变与纵向伸长应变的比值υ=ey/ex F 第二组 1.对各向同性材料，以下哪一种应变不属于应变的三种基本类型C A. 简单拉伸； B. 简单剪切； C. 扭转； D. 均匀压缩 2.对各向同性材料，以下哪三种应变属于应变的基本类型ABD A. 简单拉伸； B. 简单剪切； C. 弯曲； D. 均匀压缩 3.“Tension”的意义是A A 拉伸； B 剪切； C 压缩 4.“Compress”的意义是C A 拉伸；B剪切； C 压缩 5.陶瓷、多数玻璃和结晶态聚合物的应力-应变曲线一般表现为纯弹性行为T 6.Stress”and “strain”的意义分别是A A 应力和应变；B应变和应力；C应力和变形

材料科学基础期末试题

材料科学基础考题 I卷 一、名词解释（任选5题，每题4分，共20分） 单位位错；交滑移；滑移系；伪共晶；离异共晶；奥氏体；成分过冷答： 单位位错：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错称为单位位错。 交滑移：两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移，称为交滑移。滑移系：一个滑移面和此面上的一个滑移方向合起来叫做一个滑移系。 伪共晶：在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。 离异共晶：由于非平衡共晶体数量较少，通常共晶体中的a相依附于初生a相生长，将共晶体中另一相B推到最后凝固的晶界处，从而使共晶体两组成相相间的组织特征消失，这种两相分离的共晶体称为离异共晶。 奥氏体：碳原子溶于丫-Fe形成的固溶体。 成分过冷：在合金的凝固过程中，将界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷称为成分过冷。 二、选择题（每题2分，共20分） 1. 在体心立方结构中，柏氏矢量为a[110]的位错（A ）分解为a/2[111]+a/2[l11]. （A）不能（B）能（C）可能 2. 原子扩散的驱动力是：（B ） （A）组元的浓度梯度（B）组元的化学势梯度（C）温度梯度 3?凝固的热力学条件为：（D ） （A）形核率（B）系统自由能增加 （C）能量守衡（D）过冷度 4?在TiO2中，当一部分Ti4+还原成Ti3+，为了平衡电荷就出现（A） （A）氧离子空位（B）钛离子空位（C）阳离子空位 5?在三元系浓度三角形中，凡成分位于（ A ）上的合金，它们含有另两个顶角所代表的两 组元含量相等。 （A）通过三角形顶角的中垂线 （B）通过三角形顶角的任一直线 （C）通过三角形顶角与对边成45°的直线 6?有效分配系数k e表示液相的混合程度，其值范围是（B ） （A）1vk e

东北大学《材料科学导论》期末考试必备真题集(含答案)18

东北大学继续教育学院 材料科学导论复习题 一、选择填空，在给出的a、b、c、d选项中选择一或多个你认为最合适的答案， 使得题目中给出描述完整准确。 1、材料的性质是在元器件或设备实现预期的使用性能而得到利用的。即材料的使用性能取决于（ b ）。 a 材料的组成 b 材料的基本性能 c 材料的结构 d 材料的合成与加工工艺 2、钢铁、有色金属、玻璃、陶瓷、高分子材料等的原材料多数来自（ d ）、为矿物资源，形成于亿万年之前，是不可再生的资源。因此，在材料生产中必须节省资源、节约能源、回收再生。 a 工业 b 农业 c 材料加工行业 d 采掘工业 3、高分子材料、金属材料和无机非金属材料，不论其形状大小如何，其宏观性能都是由（ b ）。 a 它的化学成分所决定的 b其化学组成和组织结构决定的。 c 其加工工艺过程所决定的 d其使用环境所决定的 4、如果使用温度是室温，就可以优先考虑高分子材料，因为在相同密度的材料中它们是 b、d 的。 a 最容易得到 b最便宜 c 最常见 d 加工最方便 5、根据其性能及用途的不同，可将陶瓷材料分为（ a、c ）和两大类。 a 结构材料用陶瓷 b特种陶瓷 c功能陶瓷 d 传统陶瓷 6、金属材料与无机非金属材料成型加工时由于工艺条件的不同也会造成制品性能的差异。因此，材料的（ a、d ）的总和决定了制品性能。 a 内在性能 b成型加工 c附加性能 d 成型加工所赋予的附加性能 7、材料的化学性能是指材料抵抗各种介质作用的能力。它包括溶蚀性、耐腐蚀性、抗渗

入性、抗氧化性等，可归结为材料的（ c ）。 a 有效性 b 实用性 c 稳定性 d 可用性 8、切削物体或对物体进行塑性变形加工的工具材料可分为高碳钢、高速钢、超硬质合金、金刚石等材料,其中可列入超硬质材料范畴的是（ c、d ）。 a高碳钢 b高速钢 c超硬质合金 d金刚石 9、纳米材料通常定义为材料的显微结构中，包括（ a、b、c、d ）等特征尺度都处于纳米尺寸水平的材料，通常由直径为纳米数量级的粒子压缩而成。 a 颗粒直径 b 晶粒大小 c 晶界 d 厚度 10、天然矿物原料一般杂质较多，价格较低；而人工合成原料（ a、b ）。此外，对环境的影响也是选用原材料时必须考虑的因素之一。 a 纯度较高 b价格也较高 c难以得到 d 以上所有 11、电化学腐蚀必须要有一个阴极与一个阳极。在纯金属中（ a ）或（ b ）可以构成阴极。 a 晶界 b 晶粒 c 环境的介质 d 更小的不均匀物种 12、腐蚀一旦发生，材料或制品就会（ d ）；所以腐蚀是材料设计和选择时不得不考虑的重要因素。 a大受影响 b性能显著下降 c服务寿命缩短 d 以上所有 13、晶体的宏观形貌可以是（ d ）。 a一维的 b 二维的 c 三维的 d 上述所有 14、范德华键是永远存在于分子间或分子内非键结合的力，是一种（ a ）。

《材料科学基础》期末考试试卷及参考答案,2019年6月

第1页（共11页） ########2018-2019学年第二学期 ########专业####级《材料科学基础》期末考试试卷 （后附参考答案及评分标准） 考试时间：120分钟 考试日期：2019年6月 题 号 一 二 三 四 五 六 总 分 得 分 评卷人 复查人 一、单项选择题（请将正确答案填入表中相应题号处，本题13小题，每小题2分，共26分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 答案 1. 在形核-生长机制的液-固相变过程中，其形核过程有非均匀形核和均匀形核之分，其形核势垒有如下关系（ ）。 A. 非均匀形核势垒 ≤ 均匀形核势垒 B. 非均匀形核势垒 ≥ 均匀形核势垒 C. 非均匀形核势垒 = 均匀形核势垒 D. 视具体情况而定，以上都有可能 2. 按热力学方法分类，相变可以分为一级相变和二级相变，一级相变是在相变时两相自由焓相等，其一阶偏导数不相等，因此一级相变（ ）。 A. 有相变潜热改变，无体积改变 B. 有相变潜热改变，并伴随有体积改变 C. 无相变潜热改变，但伴随有体积改变 D. 无相变潜热改变，无体积改变 得分 专业 年级 姓名 学号 装订线

3. 以下不是材料变形的是（）。 A. 弹性变形 B. 塑性变形 C. 粘性变形 D. 刚性变形 4. 在固溶度限度以内，固溶体是几相？（） A. 2 B. 3 C. 1 D. 4 5. 下列不属于点缺陷的主要类型是（）。 A. 肖特基缺陷 B. 弗伦克尔缺陷 C. 螺位错 D. 色心 6. 由熔融态向玻璃态转变的过程是（）的过程。 A. 可逆与突变 B. 不可逆与渐变 C. 可逆与渐变 D. 不可逆与突变 7. 下列说法错误的是（）。 A. 晶界上原子与晶体内部的原子是不同的 B. 晶界上原子的堆积较晶体内部疏松 C. 晶界是原子、空位快速扩散的主要通道 D. 晶界易受腐蚀 8. 表面微裂纹是由于晶体缺陷或外力作用而产生，微裂纹同样会强烈地影响表面性质，对于脆性材料的强度这种影响尤为重要，微裂纹长度，断裂强度。（） A. 越长；越低 B. 越长；越高 C. 越短；越低 D. 越长；不变 9. 下列说法正确的是（）。 A. 再结晶期间，位错密度下降导致硬度上升 B. 再结晶期间，位错密度下降导致硬度下降 C. 再结晶期间，位错密度上升导致硬度上升 D. 再结晶期间，位错密度上升导致硬度下降 10. 下列材料中最难形成非晶态结构的是（）。 A. 陶瓷 B. 金属 C. 玻璃 D. 聚合物 第2页（共11页）

材料科学导论章节备课教案

材料科学导论 Introduction of Materials Science 课程代码：01110610 学分：1.5 总学时：32学时讲课学时：28学时 实验学时：4 学时课程性质：专业基础课 适用专业：材料物理、材料化学 先修课程：高等数学（上、下）、工程化学、物理化学B、工程力学B，08100011/08100021/ 08100200/ 08110422/ 08100192 开课学期：第五学期其他：学位课 一、课程性质及作用 本课程是材料物理与化学专业的专业基础课，是研究材料的化学成分、加工过程与其组织、结构变化与性能之间关系、原理及其变化规律的一门学科。本课程从材料内部的微观结构出发，研究材料微观原子键合、聚集行为，晶体结构特点，以及不完整晶体的缺陷类型及其规律特性（位错），具体到材料类领域主要的概念、结论和规律。让学生理解并掌握不同原子键合原理、特点，理解空间点阵、晶胞等晶体学基础概念，理解典型金属晶体结构及其参数，在此基础上，了解离子晶体、共价键晶体、晶态高分子的典型结构特点；主要讨论并理解基体缺陷的类型、产生、运动及其相互作用，了解其对于晶体组织和性能有关影响。为学习后续专业课程奠定坚实的理论基础。 二、本课程与其它有关课程的联系 学习本课程前，学生应先修先修高等数学（上、下）、工程化学、物理化学B、工程力学B等基础课，并安排一次认识实习、金工实习，以增加感性认识。学生通过对本课程的学习，将为学习扩散与相变，材料物理性能，材料化学等其他专业课程打下坚实的基础。 三、课程内容及课时安排 绪论(2学时) 材料在国民经济中的地位和作用； 工程材料及其分类； 材料科学的研究内容与任务； 学习本课程的目的和方法。 第一章原子结构与键合(4学时) 1、原子结构 物质的组成、原子的结构、原子的电子结构、元素周期表 2、原子间的键合 金属键、离子键、共价键、范德华力、氢键 第二章固体结构(14学时) 1、晶体学基础 晶体的特性、空间点阵和晶胞、晶体、晶系与布拉菲格子、晶面指数和晶向指数、

材料科学与工程试题总结

1.纳米材料有哪些微观结构特点？这些结构特点为什么会引起宏观物理性能的变化？纳 米材料有哪些特殊性？ 答：所有的纳米材料具有3个共同的结构特点：纳米尺度结构单元，大量的界面或自由表面以及各纳米单元之间存在着或强或弱的交互作用。 在纳米尺度内，分子和原子相互作用强烈影响材料的宏观物理性能， 纳米材料之所以能具备独到的特殊性，是由于当组成物质的某一项的某一维的尺度缩小到纳米级别时，物质的物理性能将出现根本不是其任一组份所能比拟的改变。 纳米材料的特性：（1）表面与界面效应，这是指纳米晶体粒表面原子数与总原子数之比随粒径变小而急剧增大后所引起的性质上的变化。（2）小尺寸效应，当纳米微粒尺寸与光波波长，传导电子的德布罗意波长及超导态的相干长度、透射深度等物理特征尺寸相当或更小时，它的周期性边界被破坏，从而使其声、光、电、磁，热力学等性能呈现出“新奇”的现象。（3）量子尺寸效应，当粒子的尺寸达到纳米量级时，费米能级附近的电子能级由连续态分裂成分立能级。当能级间距大于热能、磁能、静电能、静磁能、光子能或超导态的凝聚能时，会出现纳米材料的量子效应，从而使其磁、光、声、热、电、超导电性能变化。（4）宏观量子隧道效应。微观粒子具有贯穿势垒的能力称为隧道效应。纳米粒子的磁化强度等也有隧道效应，它们可以穿过宏观系统的势垒而产生变化，这种被称为纳米粒子的宏观量子隧道效应。 2.具备什么性能的材料称为半导体？表征载流子特性的主要参数有哪些？如何定义？ 半导体：电阻率介于金属和绝缘体之间并有负的电阻温度系数的物质称为半导体。 本征半导体：不含杂质且无晶格缺陷的半导体称为本征半导体。 P型半导体的导电特性：它是靠空穴导电，掺入的杂质越多，多子（空穴）的浓度就越高，导电性能也就越强。 N型半导体：在纯净的硅晶体中掺入五价元素（如磷），使之取代晶格中硅原子的位置，形成N型半导体。 表征载流子特性的主要参数有载流子浓度和迁移率。 载流子浓度：单位体积的载流子数目。在室温无补偿存在的条件下等于电离杂质的浓度。迁移率：在单位电场强度下，引起载流子的平均漂移速度的数值。 3.什么是压敏电阻器？常用压敏电阻材料有哪几种？举例说明其典型应用。 压敏电阻器:具有非线性伏安特性并有抑制瞬态过电压作用的固态电压敏感元件。当端电压低于某一阈值时，压敏电阻器的电流几乎等于零；超过此阈值时，电流值随端电压的增大而急剧增加。压敏电阻器的非线性伏安特性是由压敏体（或称压敏结）电压降的变化而引起的，所以又称为非线性电阻器。 常用压敏电阻材料有碳化硅、氧化锌、硅等。 压敏电阻器主要用于限制有害的大气过电压和操作过电压，能有效地保护系统或设备。用氧化锌压敏材料制成高压绝缘子,既有绝缘作用,又能实现瞬态过电压保护。此外，压敏电阻器在电子电路中可用于消火花、消噪音、稳压和函数变换等。 4.溶液法、熔体法和气相法晶体生长的原理是什么？试用热力学原理分析这几种方法实现 晶体生长的条件。 溶液法：溶液法晶体生长是首先将晶体的组成元素（溶质）溶解在另一溶液（溶剂）中，然后通过改变温度、蒸汽压等状态参数，获得过饱和溶液，最后使溶质从溶液中析出，形成晶体的方法。 熔体法：在一定温度场、提拉速度和旋转速度下，熔体通过籽晶生长，形成一定尺寸的单晶。气相法：将拟生长的晶体材料通过升华、蒸发、分解等过程转化为气态，然后再适当条件下使其成为过饱和蒸汽，经过冷凝结晶生长出晶体。 热力学原理：晶体生长的原理基于物种晶相化学势与该物种在相关物相中化学势间准平衡关

材料科学基础期末考试

期末总复习 一、名词解释 空间点阵：表示晶体中原子规则排列的抽象质点。 配位数：直接与中心原子连接的配体的原子数目或基团数目。 对称：物体经过一系列操作后，空间性质复原；这种操作称为对称操作。 超结构：长程有序固溶体的通称 固溶体：一种元素进入到另一种元素的晶格结构形成的结晶，其结构一般保持和母相一致。 致密度：晶体结构中原子的体积与晶胞体积的比值。 正吸附：材料表面原子处于结合键不饱和状态，以吸附介质中原子或晶体内部溶质原子达到平衡状态，当溶质原子或杂质原子在表面浓度大于在其在晶体内部的浓度时称为正吸附； 晶界能：晶界上原子从晶格中正常结点位置脱离出来，引起晶界附近区域内晶格发生畸变，与晶内相比，界面的单位面积自由能升高，升高部分的能量为晶界能； 小角度晶界：多晶体材料中，每个晶粒之间的位向不同，晶粒与晶粒之间存在界面，若相邻晶粒之间的位向差在10°～2°之间，称为小角度晶界； 晶界偏聚：溶质原子或杂质原子在晶界或相界上的富集，也称内吸附，有因为尺寸因素造成的平衡偏聚和空位造成的非平衡偏聚。 肖脱基空位：脱位原子进入其他空位或者迁移至晶界或表面而形成的空位。 弗兰克耳空位：晶体中原子进入空隙形而形成的一对由空位和间隙原子组成的缺陷。 刃型位错：柏氏矢量与位错线垂直的位错。 螺型位错：柏氏矢量与位错线平行的位错。 柏氏矢量：用来表征晶体中位错区中原子的畸变程度和畸变方向的物理量。 单位位错：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错 派—纳力：位错滑动时需要克服的周围原子的阻力。 过冷：凝固过程开始结晶温度低于理论结晶温度的现象。 过冷度：实际结晶温度和理论结晶温度之间的差值。 均匀形核：在过冷的液态金属中，依靠金属本身的能量起伏获得成核驱动力的形核过程。 过冷度：实际结晶温度和理论结晶温度之间的差值。 形核功：形成临界晶核时，由外界提供的用于补偿表面自由能和体积自由能差值的能量。 马氏体转变：是一种无扩散型相变，通过切变方式由一种晶体结构转变另一种结构，转变过程中，表面有浮凸，新旧相之间保持严格的位向关系。或者：由奥氏体向马氏体转变的

《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案

《材料科学与工程基础》习题和思考题及答案 第二章 2-1.按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布（用方框图表示）。 2-2.的镁原子有13个中子，11.17%的镁原子有14个中子，试计算镁原子的原子量。 2-3.试计算N壳层内的最大电子数。若K、L、M、N壳层中所有能级都被电子填满时，该原子的原子序数是多少？ 2-4.计算O壳层内的最大电子数。并定出K、L、M、N、O壳层中所有能级都被电子填满时该原子的原子序数。 2-5.将离子键、共价键和金属键按有方向性和无方向性分类，简单说明理由。 2-6.按照杂化轨道理论，说明下列的键合形式： （1）CO2的分子键合（2）甲烷CH4的分子键合 （3）乙烯C2H4的分子键合（4）水H2O的分子键合 （5）苯环的分子键合（6）羰基中C、O间的原子键合 2-7.影响离子化合物和共价化合物配位数的因素有那些？ 2-8.试解释表2-3-1中，原子键型与物性的关系？ 2-9.0℃时，水和冰的密度分别是1.0005 g/cm3和0.95g/cm3，如何解释这一现象？ 2-10.当CN=6时，K+离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时，半径是多少？(b)CN=8时，半径是多少？ 2-11.(a)利用附录的资料算出一个金原子的质量？(b)每mm3的金有多少个原子？(c)根据金的密度，某颗含有1021个原子的金粒，体积是多少？(d)假设金原子是球形(r Au=0.1441nm),并忽略金原子之间的空隙，则1021个原子占多少体积？(e)这些金原子体积占总体积的多少百分比？ 2-12.一个CaO的立方体晶胞含有4个Ca2+离子和4个O2-离子，每边的边长是0.478nm，则CaO的密度是多少？ 2-13.硬球模式广泛的适用于金属原子和离子，但是为何不适用于分子？ 2-14.计算（a）面心立方金属的原子致密度；（b）面心立方化合物NaCl的离子致密度（离子半径r Na+=0.097，r Cl-=0.181）；（C）由计算结果，可以引出什么结论？

材料科学基础期末试题

几种强化加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。 强化机制：金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力。 细晶强化：是由于晶粒减小，晶粒数量增多，尺寸减小，增大了位错连续滑移的阻力导致的强化；同时由于滑移分散，也使塑性增大。 弥散强化：又称时效强化。是由于细小弥散的第二相阻碍位错运动产生的强化。包括切过机制和绕过机制。（2 分） 复相强化：由于第二相的相对含量与基体处于同数量级是产生的强化机制。其强化程度取决于第二相的数量、尺寸、分布、形态等，且如果第二相强度低于基体则不一定能够起到强化作用。（2 分） 固溶强化：固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象。。包括弹性交互作用、电交互作用和化学交互作用。 几种概念 1、滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。 2、交滑移：螺型位错在两个相交的滑移面上运动，螺位错在一个滑移面上运动遇有障碍，会转动到另一滑移面上继续滑移，滑移方向不变。 3、屈服现象：低碳钢在上屈服点开始塑性变形，当应力达到上屈服点之后开始应力降落，在下屈服点发生连续变形而应力并不升高，即出现水平台（吕德斯带）原因：柯氏气团的存在、破坏和重新形成，位错的增殖。 4、应变时效：低碳钢经过少量的预变形可以不出现明显的屈服点，但是在变形后在室温下放置一段较长时间或在低温经过短时间加热，在进行拉伸试验，则屈服点又重复出现，且屈服应力提高。 5、形变织构：随塑性变形量增加，变形多晶体某一晶体学取向趋于一致的现象。滑移和孪晶的区别 滑移是指在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。 孪生：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。 伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的合金全部变成共晶组织，这种非共晶成分的共晶组织，称为伪共晶组合。 扩散驱动力：化学位梯度是扩散的根本驱动力。 一、填空题（20 分，每空格1 分） 1. 相律是在完全平衡状态下，系统的相数、组元数和温度压力之间的关系，是系统的平衡条件的数学表达式：f=C-P+2 2. 二元系相图是表示合金系中合金的相与温度、成分间关系的图解。 3?晶体的空间点阵分属于7大晶系，其中正方晶系点阵常数的特点为a=b M c,a = B =Y =90°，请列举除立方和正方晶系外其他任意三种晶系的名称三斜、单斜、六方、菱方、正交（任选三种）。 4. 合金铸锭的宏观组织包括表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区三部分。 5．在常温和低温下，金属的塑性变形主要是通过滑移的方式进行的。此外还有孪生和扭

复旦大学材料科学导论课后习题答案(搭配_石德珂《材料科学基础》教材)

材料科学导论课后习题答案 第一章材料科学概论 1.氧化铝既牢固又坚硬且耐磨，但为什么不能用来制造榔头？ 答：氧化铝脆性较高，且抗震性不佳。 2.将下列材料按金属、陶瓷、聚合物和复合材料进行分类： 黄铜、环氧树脂、混泥土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅锡焊料、橡胶、纸杯答：金属：黄铜、镁合金、铅锡焊料；陶瓷：碳化硅；聚合物：环氧树脂、沥青、橡胶、纸杯；复合材料：混泥土、玻璃钢 3.下列用品选材时，哪些性能特别重要？ 答：汽车曲柄：强度，耐冲击韧度，耐磨性，抗疲劳强度； 电灯泡灯丝：熔点高，耐高温，电阻大； 剪刀：硬度和高耐磨性，足够的强度和冲击韧性； 汽车挡风玻璃：透光性，硬度； 电视机荧光屏：光学特性，足够的发光亮度。 第二章材料结构的基础知识 1.下列电子排列方式中，哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金

属？ (1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2 (2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (3) 1s2 2s2 2p5 (4) 1s2 2s2 2p6 3s2 (5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 (6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 答：惰性元素：(2)；卤族元素：(3)；碱族：(6)；碱土族：(4)；过渡金属：(1),(5) 2.稀土族元素电子排列的特点是什么？为什么它们处于周期表的同一空格内？ 答：稀土族元素的电子在填满6s态后，先依次填入远离外壳层的4f、5d层，在此过程中，由于电子层最外层和次外层的电子分布没有变化，这些元素具有几乎相同的化学性质，故处于周期表的同一空格内。 3.描述氢键的本质，什么情况下容易形成氢键？ 答：氢键本质上与范德华键一样，是靠分子间的偶极吸引力结合在一起。它是氢原子同时与两个电负性很强、原子半径较小的原子（或原子团）之间的结合所形成的物理键。当氢原子与一个电负性很强的原子（或原子团）X结合成分子时，氢原子的一个电子转移至该原子壳层上；分子的氢变成一个裸露的质子，对另外一个电负性较大的原子Y表现出较强的吸引力，与Y之间形成氢键。 4.为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高？

材料科学基础期末试题

几种强化 加工硬化:金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度与硬度升高,而塑性与韧性降低的现象。 强化机制:金属在塑性变形时,晶粒发生滑移,出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎与纤维化,金属内部产生了残余应力。 细晶强化:就是由于晶粒减小,晶粒数量增多,尺寸减小,增大了位错连续滑移的阻力导致的强化;同时由于滑移分散,也使塑性增大。 弥散强化:又称时效强化。就是由于细小弥散的第二相阻碍位错运动产生的强化。包括切过机制与绕过机制。(2 分) 复相强化:由于第二相的相对含量与基体处于同数量级就是产生的强化机制。其强化程度取决于第二相的数量、尺寸、分布、形态等,且如果第二相强度低于基体则不一定能够起到强化作用。(2 分) 固溶强化:固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象。。包括弹性交互作用、电交互作用与化学交互作用。 几种概念 1、滑移系:一个滑移面与该面上一个滑移方向的组合。 2、交滑移:螺型位错在两个相交的滑移面上运动,螺位错在一个滑移面上运动遇有障碍,会转动到另一滑移面上继续滑移,滑移方向不变。 3、屈服现象:低碳钢在上屈服点开始塑性变形,当应力达到上屈服点之后开始应力降落,在下屈服点发生连续变形而应力并不升高,即出现水平台(吕德斯带) 原因:柯氏气团的存在、破坏与重新形成,位错的增殖。 4、应变时效:低碳钢经过少量的预变形可以不出现明显的屈服点,但就是在变形后在室温下放置一段较长时间或在低温经过短时间加热,在进行拉伸试验,则屈服点又重复出现,且屈服应力提高。 5、形变织构:随塑性变形量增加,变形多晶体某一晶体学取向趋于一致的现象。 滑移与孪晶的区别 滑移就是指在切应力的作用下,晶体的一部分沿一定晶面与晶向,相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。 孪生:在切应力作用下,晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面与晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。 伪共晶:在不平衡结晶条件下,成分在共晶点附近的合金全部变成共晶组织,这种非共晶成分的共晶组织,称为伪共晶组合。 扩散驱动力:化学位梯度就是扩散的根本驱动力。 一、填空题(20 分,每空格1 分) 1、相律就是在完全平衡状态下,系统的相数、组元数与温度压力之间的关系,就是系统的平衡条件的数学表达式: f=C-P+2 2、二元系相图就是表示合金系中合金的相与温度、成分间关系的图解。 3、晶体的空间点阵分属于7 大晶系,其中正方晶系点阵常数的特点为a=b≠c,α= β=γ=90°,请列举除立方与正方晶系外其她任意三种晶系的名称三斜、单斜、六方、菱方、正交(任选三种)。 4、合金铸锭的宏观组织包括表层细晶区、柱状晶区与中心等轴晶区三部分。

同济大学复试材料科学导论总结4

同济复试材料导论资料 22.材料表征 1、分析方法综述 SEM的优点: (一)能够直接观察样品表面的结构，样品的尺寸可大至120mm ×80mm×50mm。 (二)样品制备过程简单，不用切成薄片。 (三)样品可以在样品室中作三度空间的平移和旋转，因此，可以从各种角度对样品进行观察。 (四)景深大，图象富有立体感。扫描电镜的景深较光学显微镜大几百倍，比透射电镜大几十倍。 (五)图象的放大范围广，分辨率也比较高。可放大十几倍到几十万倍，它基本上包括了从放大镜、光学显微镜直到透射电镜的放大范围。分辨率介于光学显微镜与透射电镜之间，可达3nm。 (六)电子束对样品的损伤与污染程度较小。 (七) 在观察形貌的同时，还可利用从样品发出的其他信号作微区成分分析。 SEM的缺点： ①异常反差。由于荷电效应，二次电子发射受到不规则影响，造成图像一部分异常亮，另一部分变暗。 ②图像畸形。由于静电场作用使电子束被不规则地偏转，结果造成图像畸变或出现阶段差。 ③图像漂移。由于静电场作用使电子束不规则偏移引起图像的漂移。 ④亮点与亮线。带电样品常常发生不规则放电，结果图像中出现不规则的亮点和亮线。 TEM：由于电子的德布罗意波长非常短，透射电子显微镜的分辨率比光学显微镜高的很多，可以达到0.1～0.2nm，放大倍数为几万～百万倍。因此，使用透射电子显微镜可以用于观察样品的精细结构，甚至可以用于观察仅仅一列原子的结构。透射电子显微镜在材料科学、生物学上应用较多。由于电子易散射或被物体吸收，故穿透力低，样品的密度、厚度等都会影响到最后的成像质量，必须制备更薄的超薄切片，通常为50～100nm。所以用透射电子显微镜观察时的样品需要处理得很薄。常用的方法有：超薄切片法、冷冻超薄切片法、冷冻蚀刻法、冷冻断裂法等。对于液体样品，通常是挂预处理过的铜网上进行观察。 原子力显微镜（Atomic Force Microscope ，AFM），一种可用来研究包括绝缘体在内的固体材料表面结构的分析仪器。它通过检测待测样品表面和一个微型力敏感元件之间的极微弱的原子间相互作用力来研究物质的表面结构及性质。优点：AFM提供真正的三维表面图。同时，AFM不需要对样品的任何特殊处理，如镀铜或碳，这种处理对样品会造成不可逆转的伤害。第三，电子显微镜需要运行在高真空条件下，原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作。这样可以用来研究生物宏观分子，甚至活的生物组织。缺点：成像范围太小，速度慢，受探头的影响太大。 XRD：可以做定性，定量分析。即可以分析合金里面的相成分和含量,可以测定晶格参数,可以测定结构方向、含量，可以测定材料的内应力，材料晶体的大小等等。 一般主要是用来分析合金里面的相成分和含量。 热重分析：在实际的材料分析中经常与其他分析方法连用，进行综合热分析，全面准确分析材料。影响热重法测定结果的因素，大致有下列几个方面：仪器因素，实验条件和参数的选择，试样的影响因素等等。热重分析法可以研究晶体性质的变化，如熔化、蒸发、升华和吸附等物质的物理现象；研究物质的热稳定性、分解过程、脱水、解离、氧化、还原、成份的定量分析、添加剂与填充剂影响、水份与挥发物、反应动力学等化学现象。 质谱（MS）是一种与光谱并列的谱学方法，通常意义上是指广泛应用于各个学科领域中通过制备、分离、检测气相离子来鉴定化合物的一种专门技术。质谱法在一次分析中可提供丰富的结构信息，将分离技术与质谱法相结合是分离科学方法中的一项突破性进展。在众多的分析测试方法中，质谱学方法被认为是一种同时具备高特异性和高灵敏度且得到了广泛应用的普适性方法。质谱仪器一般由样品导入系统、离子源、质量分析器、检测器、数据处理系统等部分组成。 红外光谱对样品的适用性相当广泛，固态、液态或气态样品都能应用，无机、有机、高分子化合物都可检测。此外，红外光谱还具有测试迅速，操作方便，重复性好，灵敏度高，试样用量少，仪器结构简单等特点，因此，它已成为现代结构化学和分析化学最常用和不可缺少的工具。红外光谱在高聚物的构型、构象、力学性质的研究以及物理、天文、气象、遥感、生物、医学等领域也有广泛的应用。 2.X射线分析 ①X射线光电子能谱：由于它可以更准确地测量原子的内层电子束缚能及其化学位移，所以它不但为化学研究提供分子结构和原子价态方面的信息，还能为电子材料研究提供各种化合物的元素组成和含量、化学状态、分子结构、化学键方面的信息。它在分析电子材料时，不但可提供总体方面的化学信息，还能给出表面、微小区域和深度分布方面的信息。另外，因为入射到样品表面的X射线束是一种光子束，所以对样品的破坏性非常小。这一点对分析有机材料和高分子材料非常有利。 ②X射线荧光法：用放射性同位素作激发源，照射待测样品，使受激元素产生二次特征X射线（即荧光），使用X射线荧光仪测量并记录样品中待测元素的特征X射线照射量率，从而确定样品的成分和目标元素含量的方法。方法操作简单，速度快，可以原位测量。 ③X射线衍射分析：建立在X射线与晶体物质相遇时能发生衍射现象的基础上的一种分析方法。应用这种方法可进行物相定性分

英文原版教材班“材料科学与工程基础”考试试题

英文原版教材班“材料科学与工程基础”考试试题 Examination problems of the course of “fundament of materials science” （注：第1、2、3、5题为必做题；第4、6、7题为选择题，必须二选一。共100分） 姓名：班级：记分： 1. Glossary (2 points for each) 1) crystal structure: 2) basis (or motif): 3) packing fractor: 4) slip system: 5) critical size: 6) homogeneous nucleation: 7) coherent precipitate: 8) precipitation hardening: 9) diffusion coefficient: 10) uphill diffusion: 2. Determine the indices for the planes in the cubic unit cell shown in Figure 1. (5 points) Fig. 1 3. Determine the crystal structure for the following: (a) a metal with a0 = 4.9489 ?, r = 1.75 ? and one atom per lattice point; (b) a metal with a0 = 0.42906 nm, r = 0.1858 nm and one atom per lattice point. (10 points) 4-1. What is the characteristic of brinell hardness test, rockwell hardness test and Vickers hardness test? What are the effects of strain rate and temperature on the mechanical properties of metallic materials? (15 points) 4-2. What are the effects of cold-work on metallic materials? How to eliminate those effects? And what is micro-mechanism for the eliminating cold-work effects? (15 points) 5-1. Based on the Pb-Sn-Bi ternary diagram as shown in Fig. 2, try to (1)Show the vertical section of 40wt.%Sn; (4 points)

四川大学材料科学与工程基础期末考试试题库

选择题第一组 1.材料的刚性越大，材料就越脆。（）B A. 正确； B. 错误 2.按受力式，材料的弹性模量分为三种类型，以下哪一种是错误的：（）D A. 正弹性模量（E）； B. 切弹性模量（G）； C. 体积弹性模量（G）； D. 弯曲弹性模量（W）。 3.滞弹性是无机固体和金属的与时间有关的弹性，它与下列哪个因素无关（） B A 温度； B 形状和大小； C 载荷频率 4.高弹性有机聚合物的弹性模量随温度的升高而（）。A A. 上升； B. 降低； C. 不变。 5.金属材料的弹性模量随温度的升高而（）。B

A. 上升； B. 降低； C. 不变。 6.弹性模量和泊松比ν之间有一定的换算关系，以下换算关系中正确的是（） D A. K=E /[3(1+2ν)]； B. E=2G (1-ν)； C. K=E /[3(1-ν)]； D. E=3K (1-2ν)； E. E=2G (1-2ν)。 7.“Viscoelasticity”的意义是（）B A 弹性； B粘弹性； C 粘性 8、均弹性摸量的表达式是（）A A、E=σ/ε B、G=τ/r C、K=σ。/（△V/V） 9、金属、无机非金属和高分子材料的弹性摸量一般在以下数量级围（GPa）C A、10-102、＜10，10-102 B、＜10、10-102、10-102

C、10-102、10-102、＜10 10、体心立晶胞的金属材料比面心立晶胞的同类金属材料具有更高的摸量。 11、虎克弹性体的力学特点是（）B A、小形变、不可回复 B、小形变、可回复 C、大形变、不可回复 D、大形变、可回复 13、金属晶体、离子晶体、共价晶体等材料的变形通常表现为，高分子材料则通常表现为和。A A 普弹行、高弹性、粘弹性 B 纯弹行、高弹性、粘弹性 C 普弹行、高弹性、滞弹性 14、泊松比为拉伸应力作用下，材料横向收缩应变与纵向伸长应变的比值υ=ey/ex （）B A. 正确； B. 错误