第二章 材料科学与工程的四个基本要素.pdf

第二章 材料科学与工程的四个基本要素(2020年九月整理).doc

第二章 材料科学与工程的四个基本要素 MSE 四要素； – 使用性能，材料的性质，结构与成分，合成与加工 两个重要内容； – 仪器与设备，分析与建模 §2.1 性质与使用性能 1. 基础概念 2. 性质与性能的区别与关系 3. 材料的失效分析 4. 材料（产品）使用性能的设计 5. 材料性能数据库 6. 其它问题 2.1.1基础内容 材料性质： 是功能特性和效用的描述符，是材料对电.磁.光.热.机械载荷的应。 材料性质描述 ? 力学性质；强度，硬度，刚度，塑性，韧性 物理性质；电学性质，磁学性质，光学性质，热学性质 化学性质；催化性质，防化性质 结构材料性质的表征----材料力学性质 强度：材料抵抗外应力的能力。 塑性：外力作用下，材料发生不可逆的永久性变形而不破坏的能 力。 硬度：材料在表面上的小体积内抵抗变形或破裂的能力。 刚度：外应力作用下材料抵抗弹性变形能力。 疲劳强度：材料抵抗交变应力作用下断裂破坏的能力。 抗蠕变性：材料在恒定应力（或恒定载荷）作用下抵抗变形的能 力。 韧性：材料从塑性变形到断裂全过程中吸收能量的能力。 6 强度范畴 刚度范畴 塑性范畴 韧性范畴 应 力 应 变 2.1.1基础内容

7 材料的物理性质 磁学性质 光学性质 电学性质 · 导电性 · 绝缘性 · 介电性 · 抗磁性 · 顺磁性 · 铁磁性 · 光反射 · 光折射 · 光学损耗 · 光透性 热学性质 · 导热性 · 热膨胀 · 热容 · 熔化 注：上面只列出了材料的主要物理性质 2.1.1基础内容 物理性质的交互性----材料应用的关键点 现代功能材料不仅仅表现出单一的物理性质，更重要的是具备了特 殊的物理交互性。例如： 电学----机械 电致伸缩 机械----电学 压电特性 磁学----机械 磁致伸缩 电学----磁学 巨磁阻效应 电学----光学 电致发光 性能定义 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。 材料力学性能 1. 强度表征： 弹性极限，屈服强度，比例极限…… 2. 塑性表征：延伸率δ，断面收缩率φ，冲杯深度 h 3. 硬度表征：布氏硬度，洛氏硬度，维氏硬度…… 4. 刚度表征：弹性模量，杨氏模量，剪切模量…… 5. 疲劳强度表征：疲劳极限，疲劳寿命…… 6. 抗蠕变性表征：蠕变极限，持久强度…… 7. 韧性表征：断裂韧性 K IC ，断裂韧性 J IC 材料物理性能 1. 电学性能表征：导电率，电阻率，介电常数…… 2. 磁学性能表征：磁导率，矫顽力，磁化率…… 3. 光学性能表征：光反射率，光折射率，光损耗率…… 4. 热学性能表征：热导率，热膨胀系数，熔点，比热…… 2.1.2性质与性能的区别与关系 性质与使用性能的区别与关系

材料科学与工程的四个基本要素

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、和。2．材料性质的表述包括、物理性质和化学性质。 3．强度可以用弹性极限、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：、磨损和腐蚀。 5．材料的结构包括键合结构、和组织结构。 6．晶体结构有三种形式，它们分别是：晶体、和准晶体。 7．化学分析、物理分析和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、加工强化、弥散强化、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。（） 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。（） 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。（） 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，在给定的条件下进行的。（） 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？ 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？ 3．流变成型包括哪几个方面？

第二章 材料科学与工程的四个基本要素

第二章 材料科学与工程得四个基本要素 MS Ｅ四要素； – 使用性能，材料得性质,结构与成分，合成与加工 两个重要内容； – 仪器与设备，分析与建模 §2、1 性质与使用性能 1、 基础概念 2、 性质与性能得区别与关系 3、 材料得失效分析 4、 材料（产品)使用性能得设计 5、 材料性能数据库 6、 其它问题 2、1、1基础内容 材料性质： 就是功能特性与效用得描述符,就是材料对电、磁、光、热、机械载荷得应。 材料性质描述 ? 力学性质；强度，硬度，刚度,塑性，韧性 物理性质;电学性质，磁学性质,光学性质,热学性质 化学性质;催化性质，防化性质 结构材料性质得表征———－材料力学性质 强度：材料抵抗外应力得能力. 塑性:外力作用下,材料发生不可逆得永久性变形而不破坏得能 力。 硬度:材料在表面上得小体积内抵抗变形或破裂得能力。 刚度：外应力作用下材料抵抗弹性变形能力. 疲劳强度：材料抵抗交变应力作用下断裂破坏得能力. 抗蠕变性:材料在恒定应力(或恒定载荷)作用下抵抗变形得能 力. 韧性：材料从塑性变形到断裂全过程中吸收能量得能力. 6 强度范畴 刚度范畴 塑性范畴 韧性范畴 应 力 应 变 2.1.1基础内容

7 材料的物理性质 磁学性质 光学性质 电学性质 · 导电性 · 绝缘性 · 介电性 · 抗磁性 · 顺磁性 · 铁磁性 · 光反射 · 光折射 · 光学损耗 · 光透性 热学性质 · 导热性 · 热膨胀 · 热容 · 熔化 注：上面只列出了材料的主要物理性质 2.1.1基础内容 物理性质得交互性－--—材料应用得关键点 现代功能材料不仅仅表现出单一得物理性质，更重要得就是具备了特 殊得物理交互性。例如: 电学-－—－机械? 电致伸缩 机械--—-电学 ?压电特性 磁学-——-机械??磁致伸缩 电学-—-－磁学? 巨磁阻效应 电学---－光学 电致发光 性能定义 在某种环境或条件作用下，为描述材料得行为或结果，按照特定得 规范所获得得表征参量。 材料力学性能 1、 强度表征： 弹性极限,屈服强度，比例极限…… 2、 塑性表征:延伸率δ，断面收缩率φ，冲杯深度 h 3、 硬度表征:布氏硬度,洛氏硬度,维氏硬度…… 4、 刚度表征：弹性模量，杨氏模量,剪切模量…… ５、 疲劳强度表征：疲劳极限,疲劳寿命…… ６、 抗蠕变性表征：蠕变极限,持久强度…… 7、 韧性表征：断裂韧性 K I Ｃ,断裂韧性 J I Ｃ 材料物理性能 １、 电学性能表征：导电率，电阻率,介电常数…… 2、 磁学性能表征:磁导率,矫顽力,磁化率…… 3、 光学性能表征:光反射率，光折射率，光损耗率…… 4、 热学性能表征：热导率,热膨胀系数，熔点,比热…… 2、1、2性质与性能得区别与关系 性质与使用性能得区别与关系

材料四要素及其相互关系说课讲解

材料科学四要素的内涵和关系 众所周知，材料科学与工程是研究材料组成、结构、生产过程、材料性能与使用性能以及他们之间关系的学科。因而把组成与结构、合成与生产过程、性质以及使用效能称之为材料科学与工程 的四个基本要素。把四个要素联结在 一起便构成了一个四面体，如图1。 1性质 性质是材料功能特性和效用的定 量度量和描述。性质作为材料科学与 工程四个基本要素之一，是理所当然 的，既然材料是人们用于制造有用物 品、器件和各种构件和产品的物质， 它必然具有其特定的性能。例如，金属材料具有刚性和硬度，可以用做各种结构件；它具有延展性，可以加工成受力或导电的线材；一些特种合金，如不锈钢、形状记忆合金、超导合金等，可以用作耐腐蚀材料、智能材料和超导材料等。陶瓷具有很高的熔点、高的强度和化学惰性，可用作高温发动机和金属切削刀具等；而具有压电、介电、电导、半导体、磁学、机械特性的特种陶瓷，在相应领域发挥应用；但陶瓷的脆性则限制了他的应用。利用金刚石的耀度和透明性，可制成光灿夺目的宝石和高性能光学涂层；而利用其硬度和导热性，可作切削和传导材料。高分子材料以其各种独特的性能使其在各种不同的领域广泛应用，各类汽车材料、建筑材料、航空材料、电子电器材料等；反之，高分子材料组分的迁移特征，加速了其性能的退化，也对环境造成伤害；而其耐热性、耐候性较差，有限制了其在需要耐热和耐候领域的应用。材料的性质也表示了其对外界刺激的整体响应，材料的导电性、导热性、光学性能、磁化率、超导转变温度、力学性能等都是材料在相应外场作用下的响应，正是这种响应创造了许多性能特殊的材料。 任何状态下的材料，其性能都是经合成或加工后材料结构和成分所产生的结果。弄清性质和结构的关系，可以合成处性质更好的材料，并按所需综合性质设计材料。而且最终将影响到材料的使用性能。 图1 材料科学与工程的四要

我对材料科学四要素的认识

我对材料科学四要素的认识 武晓博 材料科学是上世纪五十年代提出的，以研究和揭示固体材料性质规律为主的一门科学，与能源、信息并列为现代科学技术的三大支柱。随着高技术的兴起，又把新材料与信息技术、生物技术并列作为新技术革命的重要标志。如今，材料已成为国民经济建设、国防建设和人民群众生活的重要组成部分。 一般所说的材料,包括传统材料和各种新型材料。材料科学的任务，就是研究材料的性质、使用性能、结构与成分、合成与加工这四者间的关系，因而将其称为材料科学的四个基本要素。 1、材料的性质。材料的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，包括力学性质、物理性质以及化学性质。 （1）力学性质。包括强度、硬度、刚度、塑性、韧性等。 强度：材料抵抗外应力的能力； 硬度：材料在表面上的小体积内抵抗变形或破裂的能力； 刚度：外应力作用下材料抵抗弹性变形能力； 塑性：外力作用下，材料发生不可逆的永久性变形而不破坏的能力； 韧性：材料从塑性变形到断裂全过程中吸收能量的能力。 （2）物理性质。包括电学性质、磁学性质、光学性质及热学性质等。 电学性质：主要包括材料的导电性、绝缘性及介电性等； 磁学性质：主要包括材料的抗磁性、顺磁性及铁磁性等； 光学性质：主要包括材料的光反射、光折射、光学损耗及光透性等； 热学性质：主要包括材料的导热性、热膨胀、热容和熔化等。 （3）化学性质包括催化性质及防化性质等。 2、材料的性能。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，称为材料的性能。包括力学性能、 （1）力学性能。 弹性表征：包括弹性极限、屈服强度、比例极限等； 塑性表征：包括延伸率、断面收缩率、冲杯深度等； 硬度表征：包括布氏硬度、洛氏硬度、维氏硬度等； 刚度表征：包括弹性模量、杨氏模量、剪切模量等； 疲劳强度表征：包括疲劳极限和疲劳寿命等； 抗蠕变性表征：包括蠕变极限和持久强度等； 韧性表征：包括断裂韧性和K和断裂韧性J等。ICIC（2）物理性能。 电学性能表征：包括导电率、电阻率、介电常数等； 磁学性能表征：包括磁导率、矫顽力、磁化率等； 光学性能表征：包括光反射率、光折射率、光损耗率等； 热学性能标准：包括热导率、热膨胀系数、熔点、比热等。

《材料科学与工程概论》复习思考题1剖析

《材料科学与工程概论》复习思考题 一、名词解释 1.磁化曲线：磁感应强度或磁化强度与外加磁场强度的关系曲线称为磁化曲线。 2.磁滞效应及磁化曲线：磁感应强度的变化总是落后于磁场强度的变化，这种效应称为磁滞效应。由于磁滞效应的存在，磁化一周得到一个闭合回线，称为磁滞回线。 3.磁致伸缩：铁磁性物质在外磁场作用下，其尺寸伸长（或缩短），去掉外磁场后，其又恢复原来的长度，这种现象称为磁致伸缩现象（或效应）。 4. 硅酸盐材料：化学组成为硅酸盐类的材料称为硅酸盐材料，也称为无机非金属材料。 5. 水泥：水泥是一种粉末状的谁硬性胶凝材料，加入适量水拌合后成为塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并可将砂、石、纤维和钢筋等材料牢固地念接起来，成为有较高强度的石状体，是建造高楼大厦、桥梁隧道、港口码头等工程的主要材料。 6. 复合材料：将两种或两种以上的单一材料复合可获得新的材料，这些新的材料保留了原有材料的优点，克服和弥补了各自的缺点，并显示出一些新的特性，这就是复合材料。 7. 合金：由一种金属跟另一种或几种金属或非金属所组成的具有金属特性的物质叫合金。 8. 晶体：由结晶物质构成的、其内部的构造质点(如原子、分子)呈平移周期性规律排列的固体。长程有序，各向异性。 9. 晶粒：结晶物质在生长过程中，由于受到外界空间的限制，未能发育成具有规则形态的晶体，而只是结晶成颗粒状称晶粒。 10.晶界：结构相同而取向不同晶粒之间的界面。在晶界面上，原子排列从一个取向过渡到另一个取向，故晶界处原子排列处于过渡状态。晶粒与晶粒之间的接触界面叫做晶界。 11.高分子材料：由相对分子质量较高的化合物构成的材料，包括橡胶、塑料、纤维、涂料、胶粘剂和高分子基复合材料等。 12.

材料科学与材料世界复习题

《材料科学与材料世界》复习题 一、单项选择题 、人为控制而制成的在构件截面上的成份、组织呈连续变化的材料为 ______ A、梯度功能材料 B、智能材料 C、非晶态材料 、不易于回收利用的树脂为_______ A、热固性树脂 B、热塑性树脂 、合成塑料的鼻祖指_______ A、聚氯乙烯 B、人造树脂 C、酚醛树脂 、第一次工业革命的突破特征是_______ A、石油开发及新能源利用 B、铁器的使用 C、蒸汽机及纺织工业 、钢中由奥氏体经淬火后得的碳在α-Fe中的“超过饱和”固溶体叫 _______ A、渗碳体 B、铁素体 C、马氏体 、淬火后的工件须再经_________后才好用 A、回火 B、正火 C、退火 、零件的生产过程中，改变其形状、尺寸、性能的过程叫_______ A、生产过程 B、工艺过程 、不用溶剂和分散介质，仅将单体和引发剂同置于模型中加热聚合的方法叫______ A、本体聚合 B、悬浮聚合 C、溶液聚合 、工业材料的“脊梁.”一般指______ A、塑料 B、陶瓷 C、钢铁 、“博采众长”的材料一般指______ A、功能材料 B、复合材料 C、高分子材料 、人为控制而制成的在构件截面上的成份、组织呈连续变化的材料为 ______ A、智能材料 B、梯度功能材料 C、非晶态材料 、不易于回收利用的树脂为_______

A、热塑性树脂 B、热固性树脂 、陶瓷的主要制备方式为________ A、冶炼 B、反应合成 C、烧结 、既可强化又可韧化金属的方法为__________ A、细化晶粒 B、固溶强化 C、形变强化 、晶界属_________ A、面缺陷 B、点缺陷 C、线缺陷 、由显微镜观察到的材料晶粒或相的形态、大小、分布的现象称_________ A、结构 B、宏观组织 C、显微组织 、材料的铸造性、可锻性、可焊性、切削性属于________ A、工艺性 B、使用性 C、经济性 、研究材料的制备、处理加工过程中的工艺和各种工程问题的是_______ A、材料科学 B、材料工程 、最轻的金属是_______ A、锂 B、钛 C、钨 、比强度最高及最理想的超低温结构材料是________ A、轻金属 B、复合材料 C、钛及钛合金 、人类最早应用的金属材料是_________ A、钢铁 B、青铜 C、锡 、铜-锌合金为_________ A、白铜 B、青铜 C、黄铜 、由生铁炼钢的基本过程主要是_________ A、熔化金属 B、还原出铁 C、氧化掉碳 、强韧、乳白色、好加工的塑料为________ A、PA B、AB S C、PS 、聚丙烯指________ A、PP B、PVC C、PF 、纳米粉体的尺寸一般小于_________ A、1000nm B、1nm C、100nm 、蒙乃尔合金为_________ A、镍-钼合金 B、镍-铜合金 C、镍-铬合金 、醋酸纤维、硝化纤维、粘胶纤维属________ A、合成纤维 B、人造纤维 、最耐蚀、最贵而无磁性的不锈钢为_________

材料科学与工程项目的四个基本要素考试试题

第二章材料科学与工程的四个差不多要素 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差不多要素，它们分不是：使用性能、材料的性质、和。 2．材料性质的表述包括、物理性质和化学性质。 3．强度能够用弹性极限、和比例界限等来表征。 4．三类要紧的材料力学失效形式分不是：、磨损和腐蚀。5．材料的结构包括键合结构、和组织结构。 6．晶体结构有三种形式，它们分不是：晶体、和准晶体。7．化学分析、物理分析和是材料成分分析的三种差不多方法。 8．材料的强韧化手段要紧有、加工强化、弥散强化、和相变增韧。 第二部分推断题（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。（） 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。（） 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爱护两个方面。（）8．材料复合的过程确实是材料制备、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，在给定的条件下进行的。（） 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？ 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，缘故有哪两点？ 3．流变成型包括哪几个方面？

完整版材料科学基础第一章全部作业

（一） 1谈谈你对材料学科及材料四要素之间的关系的认识 2金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？ 3说明空间点阵、晶体结构、晶胞三者之间的关系。 4晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？ 5画出三种典型晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么? 6 画出立方晶系中（011）,（312）, [211],[ 211],[101],（101） 7, 画出六方晶系中（1120），（0110），（1012），（1100），（1012） 8. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 9. 在立方系中绘出｛110 ｝、｛111 ｝晶面族所包括的晶面，及（112 ）和（1 20）晶面。 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： a）立方晶系（421）, 123 , （130）, [2 11] , [311];

11 .计算面心立方结构（111 ）、（110 ）与（100 ）面的面密度和面间距。 12. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： a）立方晶系（421），123，（130），［2 11］，［311］； b）六方晶系2111 ，1101 ，3212，［2111］，1213。 13在体心立方晶系中画出｛111｝晶面族的所有晶面。 14 画出＜110＞晶向族所有晶向 四.作图,在图中表吓出卜列晶面和晶向（10分） 立方晶系I1（2 0 3）（1 2 1）［2 1 3］ 10 .在立方系中绘出｛110 ｝、｛111 ｝晶面族所包括的晶面，及（112 ）和（1 20）晶面。

15. 写出密排六方晶格中的［0001］,（0001）, 1120 , 1100 , 1210 16. 在一个简单立方晶胞内画出一个（110）晶面和一个［112］晶向。 17. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： 立方晶系（421），123，（130）, ［211］，［311］； 18. 计算晶格常数为a的体心立方结构晶体中八面体间隙的大小。 19. 画出面心立方晶体中（111）面上的［112］晶向。 20. 已知某一面心立方晶体的晶格常数为a,请画出其晶胞模型并分别计算该晶体 的致密度、｛111｝晶面的面密度以及｛110｝晶面的面间距。 21. 表示立方晶体的（123），［211］, 012 22. 写出密排六方晶格中1120 , 1100 , 1210 ［2 111］，1213 23. 画出密排六方晶格中的［0001］, , 0110 , 1010 ,［2110］,［1120］ 24在面心立方晶胞中的（1 1 1）晶面上画出［110］晶向 25指出在一个面心立方晶胞中的八面体间隙的数目，并写出其中一个八面体间隙的中心位置坐标。假设原子半径为r，计算八面体间隙的半径。 26. 画出密排六方晶格中的（0001）, 1120 , 1100 , 1210 27. 立方晶系中画出（010），（011），（111），（231），［231］,［321］29. 计算晶格常数为a的面心立方结构晶体中四面体间隙和八面体间隙的大小。（4 分） 30. 写出立方晶系110、123晶面族的所有等价面 31. 立方晶胞中画出以下晶面和晶向：102，（112），（213），［110］, & 32. 六方晶系中画出以下晶面和晶向：（2110），（1012），1210，0111 33. 写出立方晶系100、234晶面族的所有等价面 34. 画出立方晶胞内（111），［112］, 35. 画出六方晶胞内（1011），［1123］

(完整版)材料科学基础第一章全部作业

（一） 1 谈谈你对材料学科及材料四要素之间的关系的认识 2 金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？ 3 说明空间点阵、晶体结构、晶胞三者之间的关系。 4 晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？ 5 画出三种典型晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么？ 6 画出立方晶系中（011），（312），[211],[211],[101],(101) 7, 画出六方晶系中（1120），（0110），（1012），（1100），（1012） 8. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 9．在立方系中绘出｛110｝、｛111｝晶面族所包括的晶面，及（112）和（120）晶面。标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： 123，(130)，[211]，[311]； a)立方晶系(421)，()

10．在立方系中绘出｛110｝、｛111｝晶面族所包括的晶面，及（112）和（120）晶面。 11．计算面心立方结构（111）、（110）与（100）面的面密度和面间距。 12. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： a)立方晶系(421)，()123，(130)，[211]，[311]； b)六方晶系()2111， ()1101，() 3212，[2111]，1213????。 13 在体心立方晶系中画出{111}晶面族的所有晶面。 14 画出<110>晶向族所有晶向

15.写出密排六方晶格中的[0001],(0001),()1120,()1100,()1210 16. 在一个简单立方晶胞内画出一个（110）晶面和一个[112]晶向。 17. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向： 立方晶系(421)，() 123，(130)，[211]，[311]； 18.计算晶格常数为a 的体心立方结构晶体中八面体间隙的大小。 19.画出面心立方晶体中（111）面上的[112]晶向。 20.已知某一面心立方晶体的晶格常数为a ，请画出其晶胞模型并分别计算该晶体 的致密度、{111}晶面的面密度以及{110}晶面的面间距。 21.表示立方晶体的（123），[211],()012 22. 写出密排六方晶格中()1120,()1100,()1210[2111]，1213???? 23. 画出密排六方晶格中的[0001], ,()0110,()1010,[2110],[1120] 24 在面心立方晶胞中的(1 1 1)晶面上画出[110]晶向 25 指出在一个面心立方晶胞中的八面体间隙的数目，并写出其中一个八 面体间隙的中心位置坐标。假设原子半径为r ，计算八面体间隙的半径。 26.画出密排六方晶格中的(0001),()1120,()1100,()1210 27.立方晶系中画出（010），（011），（111），（231），[231],[321] 29.计算晶格常数为a 的面心立方结构晶体中四面体间隙和八面体间隙的大小。（4分） 30.写出立方晶系{}110、{}123晶面族的所有等价面 31.立方晶胞中画出以下晶面和晶向：()102，(112)，(213)& ，[110], 32.六方晶系中画出以下晶面和晶向：(2110)，(1012)，1210????，0111???? 33.写出立方晶系{}100、{}234晶面族的所有等价面 34.画出立方晶胞内（111），[112], 35.画出六方晶胞内（1011），[1123]

考研《材料科学》考研真题考点归纳

考研《材料科学》考研基础考点归纳 第1章材料概论 1.1考点归纳 一、材料的分类 工程材料按属性可分为四类：金属材料、陶瓷材料、高分子材料及由前三类相互组合而成复合材料； 按使用性能可分为两大类：主要利用其力学性能的结构材料和主要利用其物理性能的功能材料。 1．金属材料 （1）金属材料中包括两大类型：钢铁材料和有色金属。有色金属主要包括铝合金、钛合金、铜合金、镍合金等； （2）在有色金属中，铝及其合金用得最多，这主要是因为铝及其合金的以下特性： ①重量轻，只有钢的1/3； ②有好的导热性和导电性，在远距离输送的电缆中多用铝； ③耐大气腐蚀，可用来制作容器和包装品、建筑结构材料及导电材料。 2．陶瓷材料 （1）传统的陶瓷材料是由粘土、石英、长石等成分组成，主要作为建筑材料使用；

（2）新型的结构陶瓷材料，其化学组成和制造工艺都大不相同，其成分主要是A12O3、SiC、Si3N4等； （3）新型结构陶瓷在性能上的优点： ①重量轻； ②压缩强度高，可以和金属相比，甚至超过金属； ③熔点高，耐高温； ④耐磨性能好，硬度高； ⑤化学稳定性高，有很好的耐蚀性； ⑥电与热的绝缘材料。 （4）新型结构陶瓷在性能上的缺点： ①容易脆断； ②不易加工成形。 3．高分子材料 （1）高分子材料又称聚合物； （2）按用途可分为：塑料、合成纤维和橡胶三大类型； （3）塑料又分为：通用塑料和工程塑料。 4．复合材料 （1）金属、聚合物、陶瓷自身都各有其优点和缺点，如把两种材料结合在一起，就产生了复合材料；

（2）复合材料可分为三大类型：塑料基的复合材料、金属基和陶瓷基的复合材料； 5．电子材料、光电子材料和超导材料 （1）电子材料是指在电子学和微电子学中使用的材料，主要包括半导体材料、介电功能材料和磁性材料等； （2）光电子材料； （3）超导材料。 二、材料性能与内部结构的关系 1．材料的性能 金属、陶瓷与材料三种基本类型材料中，金属有好的导电性，有高的塑性与韧性；陶瓷材料则有高的硬度但很脆，且大多是电的绝缘材料；高分子材料的弹性模量、强度、塑性都很低，多数也是不导电的。 2．内部结构关系 这些材料的不同性能都是由其内部结构决定的，从材料的内部结构来看，可分为四个层次：原子结构、结合键、原子的排列方式（晶体和非晶体）以及显微组织。 三、材料的制备与加工工艺对性能的影响 材料的性能取决于其内部结构，只有改变了材料的内部结构才能达到改变或控制材料性能的目的，而材料的制备和加工工艺常常对材料的性能起着决定性作用。 四、什么是材料科学 材料科学是研究各种材料的结构、制备加工工艺与性能之间关系的科学。这一关系可用一四面体表示，如图1-1所示。

材料四要素及其相互关系

材料科学四要素的内涵和关系 众所周知，材料科学与工程是研究材料组成、结构、生产过程、材料性能与使用性能以及他们之间关系的学科。 因而把组成与结构、合成与生产过程、性质以及使用效能称之为材料科学与工程的四个基本要素。把四个要素联结在一起便构成了一个四面体，如图 1。 1性质 性质是材料功能特性和效用的定量度量和描述。性质作为材料科学与工程四个基本要素之一，是理所当然的，既然材料是人们用于制造有用物品、器件和各种构件和产品的物质，它必然具有其特定的性能材料例学与工程属材料具有刚性和硬度，可以用做各种结构件；它具有延展性，可以加工成受力或导电的线材; 一些特种合金，如不锈钢、形状记忆合金、超导合金等，可以用作耐腐蚀材料、智能材料和超导材料等。陶瓷具有很高的熔点、高的强度和化学惰性，可用作高温发动机和金属切削刀具等；而具有压电、介电、电导、半导体、磁学、机械特性的特种陶瓷，在相应领域发挥应用；但陶瓷的脆性则限制了他的应用。禾用金刚石的耀度和透明性，可制成光灿夺目的宝石和高性能光学涂层；而利用其硬度和导热性，可作切削和传导材料。高分子材料以其各种独特的性能使其在各种不同的领域广泛应用，各类汽车材料、建筑材料、航空材料、电子电器材料等；反之，高分子材料组分的迁移特征，加速了其性能的退化，也对环境造成伤害；而其耐热性、耐候性较差，有限制了其在需要耐热和耐候领域的应用。 材料的性质也表示了其对外界刺激的整体响应，材料的导电性、导热性、光学性能、磁化率、超导转变温度、力学性能等都是材料在相应外场作用下的响应，正是这种响应创 造了许多性能特殊的材料。 任何状态下的材料，其性能都是经合成或加工后材料结构和成分所产生的结果。弄清性质和结构的关系，可以合成处性质更好的材料，并按所需综合性质设计材料。而且最终将影响到材料的使用性能。 2结构成分 材料化学组成/ 成分对其性能有着重要的影响。由于分析化学的发展和分析仪器的进步，人们对化学成分影像材料性能的重要性认识越来越深刻。例如铁碳合金，其性能与含碳量紧密相关。如果不含碳，就是纯铁。延展性好，但强度低，当含碳量不超过%时，我们称之为刚，钢中含碳量的增加，钢的强度、硬度直线 上升，但塑性、韧性急剧下降，工艺性能也变得很差；含碳量超过%后，工业上 称之为铸铁，铸铁随人强度较低，但有很好的切削、消震性能，加上生产简便，成本低廉，因此得到了广泛应用。 同样，结构也是导致材料性能差异的重要因素。金刚石和石墨都是由碳元素构成的，然而两者内部结构不同，也就是碳原子的排列方式不同，造成了彼此性能上很大的差异。金刚石是自然界中最硬的物质，绝缘，透明，折射光的能力很强。石墨与金刚石正

材料科学基础教案

材料科学基础(Foundations of Materials Science) 材料工程系 材料成型与控制工程 专业 任课教师-张敬尧

绪论 (Introduction) 一.什么是《材料科学基础》 二. 材料科学的重要地位 三.学习《材料科学基础》的必要性 四.《材料科学基础》涵盖的主要内容 五.怎样学好《材料科学基础》 一.什么是《材料科学基础》 什么是材料科学？什么是材料科学基础？ 材料科学是研究材料的成分、组织结构、制备工艺、材料的性能与应用之间的相互关系的科学。其核心为研究材料组织结构与性能的关系。它是当代科技发展的基础、工业生产的支柱，是当今世界的带头学科之一。作为分支之一的新兴的纳米材料科学与技术是20世纪80年代发展起来的新兴学科，成为21世纪新技术的主导中心。 材料科学基础是进行材料科学研究的基础理论，它将各种材料（包括金属、陶瓷、高分子材料）的微观特性和宏观规律建立在共同的理论基础上，用于指导材料的研究、生产、应用和发展。它涵盖了材料科学和材料工程的基础理论。 二、材料科学的重要地位

●人类社会发展的历史阶段常常根据当时使用的主要材料来划分。从古代到现在人类使用材料的历史共经历了6个时代：石器时代→青铜器时代→铁器时代→钢时代→半导体时代→新材料时代 ●20世纪70年代，人们把信息、材料和能源称为当代文明的三大支柱；80年代，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志；90年代以来，把材料、信息、能源和生物技术作为国民经济发展的四大支柱产业。 ●1986年《科学的美国人》杂志指出“先进材料对未来的宇航、电子设备、汽车以及其他工业的发展是必要的，材料科学的进步决定了经济关键部门增长速率的极限范围。” 1990年美国总统的科学顾问Allany.Bromley明确指出“材料科学在美国是最重要的学科”。1991年日本为未来工业规划技术列举的11项主要项目中有7项是基于先进材料基础之上。 故材料科学是科技发展的基础、技术进步和工业化生产的支柱。 三. 学习《料料科学基础》的必要性 （一）材料科学的核心问题 材料科学是以物理、化学、物理化学等学科为基础，涉及材料晶体结构、材料热力学、材料动力学、材料性能等系统的材料科学知识。 材料科学的核心问题是材料的组织结构（Structure）和性能（Property）以及它们之间的关系。下图为材料科学与工程四要素。所以，先要了解材料的结构是什么？

材料四要素

材料科学四要素的内涵和关系 摘要：材料科学四要素的提出，在貌似不相关的材料之间找到了共同点，反映了材料科学与工程研究中的共性问题。这里综述了材料科学四要素的内涵，并具体讨论了它们相互之间的关系与作用。 关键字：材料科学,四要素,共同点，内涵，关系与作用 Connotation and relationship of four elements in materials science Abstract:There find common ground in the material that seemingly do not related to eachother with the four elements of materials science that reflects the common problems in materials science and engineering research are proposed. Here reviewed the connotation of the four elements of materials science, And the relationship between them are discussed in detail. Key words: materials science，the four elements，common ground，connotation，relationship and effect 材料是人类赖以生存和发展的物质基础。它不仅是人类进化的标志，而且是社会现代化的物质基础与先导。20世纪70年代人们把信息、材料和能源誉为当代文明的三大支柱。80年代以高技术群为代表的新技术革命，又把新材料、信息技术和生物技术并列为新技术革命的重要标志。这主要是因为材料与国民经济建设、国防建设和人民生活密切相关，材料的研究、开发和应用反映着一个国家的科学技术与工业水平。 材料科学是自然科学的一个分支，它从事材料本质的发现、分析和了解方面的研究。是研究材料的组织结构、性质、生产流程和使用效能，以及它们之间相互关系的科学，是多学科交叉与结合的结晶。 1. 材料科学四要素的内涵 由于材料的品种及其应用多种多样，材料的问题涉及许多科学与工程学科，