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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

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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。