材料科学与工程基础-顾宜-习题中文习题与思考题

33+321212+2-+33+321212+2-+习

题第二章2-1.按照能写出NO、、、、Br原的电子排布用方框图表示2-2.的镁原有13个子11.17%的镁子有14个子，试计算镁原子的原子量。2-3.试计算壳内的最大电数。若K、、、N壳中所有级都被电子填满时，该原子的原子序数多少？2-4.计算O壳层内的最大电子数。定出KLM、N、壳层中有能级都被电子填满时该原子的原子数。2-5.将离子、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.按照杂轨道理论，说明下列的键合形式：（1CO的分键合（2）甲烷CH的子键合2（3）乙烯CH的分子键合（）水H的子键合242（5）苯环的分子键（6）羰基中、间原子键合2-7.影响离化合物和共价化合物配位数的因素有那些？2-8.试解释中，原键型与物性的关系？2-9.0时，水和冰的密度分别是g/cm和，何解释一现象？2-10.时K径是多少？

离子的半径为0.133nm(a)当CN=4时半是少？时半利附录的资料算出一个金子的质量(b)每mm

的金有多少个原根据的密度含有个原子的金粒是多少假设金原子是球(Au并忽略金原子之的空隙，则个原子占多少体积？这些金原子体积总体积的多少百分比？2-12.个CaO的立方体晶含有个离和个O离子每边的边长是0.478nm，则的度是多少？2-13.球模式广泛的适用于金属子和离子，但是为何不适用于分子？2-14.算）面心立方金属的原子致密度b面立方化合物NaCl的子致密度（离子半径r，r-=0.181由算结果，可引出什么结论？NaCl2-15.的单位晶胞为立方体，晶常数a=0.287nm，请由铁的密度算每个单位晶胞所含的原子个数。470

233332+2-3+233332+2-3+2+-2-2-16.的单位晶胞含有两个原子请问此单位晶胞的体积是多少？2-17.算面心立方、体心立方和排六方晶胞的致密度。2-18.体心立方结构晶胞按比例出该面上的原子以及八面体和面体间隙。2-19.合类型是怎样影响局部原堆垛的？2-20.度0.08mm面670mm的薄铝片其单位晶胞立方体a=0.4049nm则薄片共含多少个单位胞(b)铝的密度，则个单位晶胞的质量是多少？在的体钡中含有多少个原子(b)原子堆积因子是多钡于哪一种立方体结构？(原序56，原子量137.3aum，子半径=，离子半径0.143，密度3.5Mg/m)2-22.X射衍射数据显示MgO立体的单位晶胞尺寸是0.412nm密3.83Mg/m请问在每单位晶中有多少Mg离子和O离

，2-23.石结构的晶格常数a为，它转变成石墨时，体积变化百分比是多少？（石墨密度2.25Mg/m）2-24.向为[111]直线通过1/2，，1/2点则在此直线上的另两点的坐标是什么？在方体系中，[100]方向和[方向的角是多少？(b)[011]方向和[111]方的夹角是多少？2-26.平面与晶体两轴的截距为并与轴行，则此平面的米勒指标是什么？2-27.平面与三轴的截距为a=1,b=-2/3,c=2/3,则平面的勒指标是什么？方族的些)方向是在铁（）平面?(b)方向族110>那些方向是在铁的（）平面?2-29.化钠晶体被用来测量某些X光波长，对氯离子的d间距而言，其绕射角11127°30´(a)X光波长是多少晶常为0.563nm若X光波长为0.058nm，则其衍射角？2-30.X光波长，来计算铝的d,其射角°求晶格常数为多200少？2-31.算出能进入fcc的填隙位置而不拥挤的最大原子半径。碳原子能溶入fcc铁最大填隙位置：个单元晶胞中有多少个这样的位置？在此位置四周有少铁原子围绕？2-33.个熔体含30m/oMgO和70m/oLiF(a)Li,Mg,F和的是少？(b)密度是471

3+3+2+2-多少？2-34.找出能进入bcc铁隙位置的最大原子的半径（暗示：最空洞位，0置2-35.和氮γ-Fe中最大固溶度分别为8.9%10.3%，已知碳、氮原子占据八面体间隙，试分别计八面体间隙被碳原子和氮原子据的百分数。间位置的位数是什么？如果每一个间隙置都被小原子或离子占满产什么样的结构？2-37.果Fe/Fe比，则FeO的密度是多少？FeO为NaCl结构+r）平为0）2-38.果在固溶体中每个Zr子中加入一个Ca离子，可能形成的方体，此2阳离子形成结，而离位四重对称位置每100阳离子有多少个离子存在？b）有多少百分比的四重对称位置被占据？

2-2-39.温度为912时，铁从bcc转变到fcc。此度时铁的两种结构的原子半径分别是0.129nm结构变化时的体积变化V/O温加热铁到℃，铁的体积将如何化？2-40.体材料存在哪些结构转变型？受哪些因素的影响？举例说明。2-41.熔化的焊具共晶度，假设此焊锡加到200℃，则有多少克的锡能熔进此焊锡中？参见图2-7-132-42.黄铜（参见图）300℃热到℃，则每隔℃有哪些相会出现？2-43.什么金属、金属氧化物、机化合物（氮化物等）具有高的表面能，而有机物（包括高聚物）表面很低？2-44.什么表面能和表面张力具相同的量纲？影响材料表面能高低的实质是什么？第三章3-1与金属材料和无机金属材料比较，高分子材料的组和结构有什么特征？3-2为什么会出现高分链聚集态结构？高分子链聚集态构包含哪些内容？3-3为什么高分子链具一定柔性？3-4什么是聚合物共混合材料？其基本特征是什么？3-5是否可以通过内旋转将无立构聚丙烯转变为全同立构聚丙烯？为什么？在全同立构472

聚丙烯晶体中，子链是否呈无规线团构象？3-6.下列高物中哪些是结晶性的，哪些是非晶性的？1聚乙烯）全顺式聚异戊二烯）龙6）碳酯）烯和丙烯的无规共聚物）全同构聚甲基丙烯酸甲酯）间同立构聚氯乙烯）规立构聚丙烯）化酚醛塑料聚对苯二甲酸丁醇酯））聚乙烯醇。3-7.总结一低分子物质相比聚物的分子结构和分子聚集结构有哪些重要特点？3-8.下列键的旋转位能均小于HC-CH，请解释22HC-OHC-SSi-O222223-9.简要说聚合物晶体与金属晶体、离子晶体和无机共价晶体的主要差别。影多组分体系相分离有那些因？聚合物共聚物形态结构有那些基本类型？其结构是怎样？各举一个例子。3-12.聚物有几种主要结晶形式其中的高分子链的构象是怎样的？3-13.结构分析，为什么具极低的表面力，并说明其粘结性能。为什么高分子链具有性？试比较下列各组内高分子链柔性的大小并简要说明理由：（1）聚乙烯、聚苯烯、聚丙烯聚乙烯、聚乙炔、聚甲醛聚乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯）甲醛、聚苯醚）尼龙66、聚对苯二甲酰苯二胺。聚合物基复合材料的界面结剂的主要影响因素有哪些？如提高复合材料的界面粘结性？3-16.混剂和偶联剂的作用是什？有何异同点？无玻璃和网络聚合物有何异同处？从结构及物理状态的变化说。归金属、陶瓷、高分子材料在成和结构方面的主要异同点。3-19.玻璃含80%(wt)的和的Na，非氧的分数为多少？2简无机非金属材料中不同键合型对材料性能的影响，并举例进说明。在离子晶体中，密堆积的离子恰好互相接触并与中心正离也恰好相互接触时，正负离子的半径比临界半径比）方体配位）八面体配位）四面体配位三角形配位。473

3-22.CaTiO为准钙钛矿型构，简述其结构特征，分析其钙离子、钛离子和氧离子的3配位数。黏石和云母为层状结构硅酸盐么它们却表现出非常大机械性能差异？3-24.要说明硅酸盐的几种结构元的主要特点。3-25（a99.8Fe和0.2C钢800℃是什么相？b）写出这些相的成（）这些相各是多少百分比？解以下名词金属键、晶格、胞、合金、组元、相、机械混物、铁素体、奥氏体、渗碳体、氏体、黄铜、青、形变铝合金、非晶态3-27.常见的金属晶体结构有哪种？默画C相，说明图中的主要点、线的意义，出各相区的主要组织组成3物。总铁碳合金中渗碳体的形态对金性能影响的特点？钢铸铁在成分、组织和性能上主要区别是什么？什是再结晶？如何选定再结晶火温度？钢的再结晶退火温度是少？试较各类铸铁之间的性能差别第四章4-1.铝的弹模量为，松比为，在83MPa静水压时，此单位晶胞体积多少？4-2.下列何的压缩性比较大？泊松比为的铁泊松比为0.37的黄铜？4-3.直径为12.83mm的棒距长度为向受200KN的用力后拉长0.456mm，且直径变成12.79mm）试棒的体积模量是多少？b剪切模量是多少4-4.一硫化橡胶球受到的水压力径少了1.2%而相同材质的棒在受到的拉应力时伸长2.1%，则此橡胶棒泊松比为多少？4-5.在聚苯烯中加入的丁苯橡胶后抗冲击强度大大提高，请解释原因，并出共混前后ε曲示意图。4-6.已温度为25℃时种高聚物的性能，用下面列的称来识别是哪种高聚物，并说明原因。a.474

2-2-拉伸强度

伸长率

冲击强度（悬臂）弹性模量MPaNm×

（1）11019.0451.80.416.9027.64.0869.01.096.90（5）17.32005.44名称：环氧树脂聚四氟乙烯、聚乙烯、酚醛树、聚碳酸酯b.出上述树脂哪些是不明的。4-7.一条长的铜线，直径。当外加载荷时开产生塑性变形a）此作用力是多少顿？b）外加载荷时此线的应变是0.011，则除去荷后，铜线的长度是多少c）此铜的屈服强度是多少？4-8冲试验机的摆锤重10kg自质量中心到摆动支点的距离是75cm，摆锤举高到后释放。打断试后，摆锤升高到90此试片吸收了多少能量？4-9从伸试验如何获得常用的力学性能据？请别说明三种弹性模量。4-11陶瓷材料的力学性有何特点并做出简要的解释。热处理（退火）的实质是么？它对材料的拉伸强度、硬度尺寸稳定性、冲击强度和断裂伸长率有么影响？有些方法可以改善材料的韧性试举例说明。4-14.哪些途径可以提高材料的性？高物的实际强度大大低于理论度，你能从哪些方面给予解释？4-16孪生与滑移有何区？在哪些情况下可以看到金属中的变形孪晶？画bcc属的（112）平面，并指出<111>滑动方在这平面上。请释杂质原子会阻止差排的移。某板的屈服强度为690MPaK值为如果可容许大裂缝是2.5mm，IC且不许发生塑性形，则此钢的设计极性强度是少？玻的理论强度超过一平板玻璃在60MPa曲张力下破坏们假定裂纹尖端为氧离子寸（即裂纹尖端曲率半径为氧子半径，对应这种低O应力断裂，相应裂纹深度为多大？475

1/221/22某材的屈服强度为抗拉强度为1200MPa裂韧Km。IC（在一钢板有的裂他生屈服之前是否会先断裂b在屈服发生之，不产生断裂的可许断裂缝的最大深度是多少？假设几何因子Y等于1.1，样的拉应力与边裂纹垂直4-22.要说明金属断裂的类型其特征。4-23冷变形金属在加热程中要发生哪些变化？简要说明再结晶过程的一般规律。4-24.照粘附摩擦的机理，说明什么极性高聚物与金属材料表面间的摩擦系数较大，而非极性高聚物则小。4-25.SN曲线怎样得到的？它有何特点用途？4-26.出下列物理量的量纲尔容热膨系数和体膨胀系数；（）导率4-27为什么非晶态高聚在玻璃化转变前后热膨胀系数不同？有块面积为0.25m

为10mm的钢面的温度分别为℃和℃，试计算该钢板每时损失的热量？4-29.从金属、陶瓷和高聚物材的结构差别解释它们在热容、热膨胀系数和热导率等性能方面的差别。何半分解温度？它与高分子化键之间有什么关系？为什么耐热塑料的分子主上多有苯环或杂环？为什么天然胶、顺丁橡胶不耐老化而乙丙橡胶却具良好的耐老化性能？讨影响材料热膨胀性的主要因？为么高分子材料是热的不良导？高子材料的阻燃性主要由哪几指标表示？增高分子材料的阻燃性一般有些方法？写下列物理量的量纲电阻率电导率）迁率）禁带宽度极化率）对介电常数）介电损耗）电强度试导体、半导体和绝缘体的电能带结构区别。已硅和锗在K电阻率分别为2.310μΩm和μΩ·，分别计算硅和锗在℃的电导率。为什么金属材料的电导率温度的升高而降低，半导体和绝材料的电阻率却随着温476

度的升高而下降为什么非本征半导体的电阻率温度的依赖性比本征半导体的电率对温度的依赖性小当温度足够高时，为什么非本半导体的电导率与本征基材的电率趋于一致？试介电材料在电场中的极化机，写出介电常数与极化强度之间关系。分别画出非极性分子和极分子组成的介电材料与电场频率关系曲线，指出不同频率范围内的极化理。4-42.下列高聚物材料中，哪些可能利用高频塑化法加工成型？）酚醛树脂聚乙烯）聚苯乙烯）氯乙烯同一聚合物处在高弹态时电阻率远低于玻璃态时的电阻率从材料结构因素解释这一现象。产介电损耗的原因是什么？主的影响因素有哪些？写下列物理量的量纲磁感强度磁化强度磁导率和相对磁导率；（4）磁化率；铁性材料和稀土磁性材料的磁来源有何异同点？软磁材料和硬磁材料在结构上主区别是什么？列举几种常见的软磁材料和硬磁材料。为么金属对可见光是不透明的元素半导体硅和锗对可见光是否明？已碲化锌的Eg=2.26eV，它对哪一部可见光透明？当见光垂直入射并透过厚某种透明材料时，射率为，当该种透明材料的厚度增加到40mm时，透射率为多少？已知该透明材料的折射率为