材料科学的研究方法

第一章

一、选择题

1.用来进行晶体结构分析的X射线学分支是（ ） A.X射线透射学；B.X射线衍射学；C.X射线光谱学；D.其它

2. M层电子回迁到K层后，多余的能量放出的特征X射线称（ ） A. Kα；B. Kβ；C. Kγ；D. Lα。

3. 当X射线发生装置是Cu靶，滤波片应选（ ）

A． Cu；B. Fe；C. Ni；D. Mo。

4. 当电子把所有能量都转换为X射线时，该X射线波长称（ ） A. 短波限λ0；B. 激发限λk；C. 吸收限；D. 特征X射线

5.当X射线将某物质原子的K层电子打出去后，L层电子回迁K层，多余能量将另一个L层电子打出核外，这整个过程将产生（ ） （多选题） A. 光电子；B. 二次荧光；C. 俄歇电子；D. （A+C）

二、正误题

1. 随X射线管的电压升高，λ0和λk都随之减小。（ ） 2. 激发限与吸收限是一回事，只是从不同角度看问题。（ ） 3. 经滤波后的X射线是相对的单色光。（ ）

4. 产生特征X射线的前提是原子内层电子被打出核外，原子处于激发状态。（ ） 5. 选择滤波片只要根据吸收曲线选择材料，而不需要考虑厚度。（ ）

三、

材料科学研究方法概述

一．材料的定义、特点与分类

1.定义

物质经材料合成或材料化后才成为材料，材料具有指定工作条件下使用要求的形态和物理状态的物质。 2.分类

材料按物理化学属性可分为：金属、无机非金属、高分子材料、复合材料； 按来源可分为：天然材料和人造材料； 按用途可分为：功能材料和结构材料； 按状态可分为：气态、固态和液态。 3.材料的几大效应 （1）材料的界面效应

材料的界面有晶界、相界、亚晶界、孪晶界等。材料的力学性能、物理性能及化学、电化学性能都与材料的各种界面有着非常密切的关系。材料的形变、断裂与失效过程，起源于各种界面的占了大部分，材料加工过程中的各种变化也基本上都与界面有关。界面的研究在材料科学中有着重要的地位。不同材料的界面有以下几种效应。

A.分割效应。是指一个连续体被分割成许多小区域，其尺寸大小、中断程度、分散情况等对基体力学性能及力学行为的影响；

B.不连续效应。界面上引起的结构、物理、化学等性质的不连续和界面摩擦出现的现象，如电阻、介电特性、耐热性、尺寸稳定性等；

C.散射和吸收效应。界面处对声波、光波、热弹性波、冲击波等各种波产生的散射和吸收，影响材料的透光性、隔热性、隔音性、耐冲击性等；

D.感应效应。界面产

《材料科学研究方法》复习提纲2013

1、材料科学与工程的四元关系及五要素 (成分、工艺、组织结构、性能、环境)

2、材料的共性规律有哪些？(结晶学结构规律、材料缺陷与断裂强度、材料的相变原理、 材料的形变与断裂规律) 3、材料有哪些主要的纳米效应？ (小尺寸效应、量子效应、表面效应、界面效应) 4、什么是仿生学，举例说明。 5、科研选题的原则

6、什么是归纳法、其特点作用？7、演绎法的内容特点及作用 8、归纳与演绎的关系 9、科学假说的特点和作用 10、科学思维特别是创新模式在材料科学研究中的意义。 11、科技论文的结构与特点 12、设计科学实验的基本要求及其作用 科技论文的特点： 1)科学性或准确性 3)学术性或理论性

2)创新性或独创性 4)规范性和可读性

科学实验的作用：

(1)科学实验具有纯化和简化的作用； 排除与研究目的无关的或偶然因素或次要因素的干扰 (2)科学实验具有强化和深化的作用； 在极端条件下，使常态不易曝露的某些性质和规律 显示出 来。超高温、超低温、超高压、超高速 3)科学实验具有再现、延缓和加速的作用； 对自然现象的过程人为地加以控制。 例：磨损零件的寿命测试 (4)科学实验是一种经济可靠的研究方法。 相对于生产性试验来说，实

《材料科学基础》

课程设计报告

设计题目 ： 水泥制品的设计 学生姓名 ： 何祥涛 学 号 ： 1020560126

指导老师姓名： 朱国平 所 属 院(系)： 化学生物与材料科学学院 专 业 班 级 ： 材料化学（1）班 课程设计时间 ： 2013 年 1 月 8日

课程设计的总结报告

一．课程设计的基本任务

结合钙铝硅三元相图，通过查阅资料了解水泥生产工艺，设计并确定原料配

方和烧成冷却温度制度。

二．课程设计的基本要求

1．读懂并分析钙铝硅三元相图，尤其是高钙部分。

2．硅酸盐水泥熟料由C2S、C3S、C3A、C4AF四种矿物组成，根据三角形规则，确定配料点。根据你的配料，写出相关析晶过程。 3．常用的水泥生料的主要成分是CaO、Al2O3、SiO2、Fe2O3，因为Fe2O3含量低，并入Al2O3一起考虑，设计水泥材料生料化学组成。 4．查阅相关资料，画出水泥生产工艺流程图。

5．硅酸盐水泥生产所采用的原料是：石灰石、粘土以及校正原料，在报告中提出配料计算大致过程。

6．根据你设计的配料确定烧成和冷却温度制度，并探讨你的烧成和冷却温度制度对你的产品性能可能产生的

课程名称:材料科学导论 班号：10021022 学号：1002102208 姓名：鲁鑫松

任课教师：张洁

《材料科学概论》读书报告 日期：2012年 5月3日

课程名称:材料科学导论 班号：10021022 学号：1002102208 姓名：鲁鑫松

书名:《土木工程材料》（第二版）

种类：普通高等教育“十一五”国家级规划教材

作者：湖南大学 天津大学

同济大学 东南大学 合编

责任编辑：朱首明 刘平平

主要内容：⒈建筑钢材 ⒉无机胶凝材料 ⒊水泥混凝土 ⒋砂浆 ⒌砌筑材料 ⒍沥青及沥青混合料

任课教师：张洁

2012年 5月3日

日期：课程名称:材料科学导论 班号：10021022 学号：1002102208 姓名：鲁鑫松

一、 建筑钢材

1、 钢材的化学组成

钢的基本成分是铁与碳，此外还有某些合金元素和杂质元素。按化学成分钢材可分为碳素钢和合金钢两大类。

碳素钢根据含碳量可分为：低碳钢（含碳量小于0.25%），中碳钢（含碳量0.25%~0.6%

2012级《材料科学研究方法Ⅰ》复习大纲

一、 二、

本学期各章所留作业的习题； 补充思考题:

1.在UV-VIS范围内，从原理上比较分子荧光、磷光的异同点，并比较它们的吸收现象。 电子从最低激发单线态S1回到单线态S0时，发射出光子称为荧光。

当电子从最低激发单线态S1进行间窜越到最低激发三线态T1,再从T1回到单线态S0时，发射出光子称为磷光。 2.什么是荧光淬灭？举例说明怎样利用荧光淬灭来进行化学分析？

荧光分子与溶剂或其他溶质分子之间的相互作用，使荧光强度减弱的作用称为荧光淬灭。 3.在实际中，怎样区分荧光和磷光？ 荧光物质的荧光寿命一般为10

6

~10 10s。最长为10 6s。停止光照射荧光即熄灭；磷光波长较长，可达数秒至

数十秒，停止光照射后还会在短时间内发射。 4.比较荧光光谱法和紫外光谱法的仪器特点。

1、荧光有两个单色器，在样品池前设一激发单色器，光经激发单色器滤光后照射样品池，样品产生的荧光经过第二个单色器——发色光单色期后进入检测器；

2、为避免激发单色器的辐射光被检测，在垂直与入射光的方向测定荧光或磷光的相对强度。因此，发射单色器与激光单色器互成直角。

5.分子结构对分子荧光的影响主要主要有几个表现。环境对分子荧光的影响主要主

2012级《材料科学研究方法Ⅰ》复习大纲

一、 二、

本学期各章所留作业的习题； 补充思考题:

1.在UV-VIS范围内，从原理上比较分子荧光、磷光的异同点，并比较它们的吸收现象。 电子从最低激发单线态S1回到单线态S0时，发射出光子称为荧光。

当电子从最低激发单线态S1进行间窜越到最低激发三线态T1,再从T1回到单线态S0时，发射出光子称为磷光。 2.什么是荧光淬灭？举例说明怎样利用荧光淬灭来进行化学分析？

荧光分子与溶剂或其他溶质分子之间的相互作用，使荧光强度减弱的作用称为荧光淬灭。 3.在实际中，怎样区分荧光和磷光？ 荧光物质的荧光寿命一般为10

6

~10 10s。最长为10 6s。停止光照射荧光即熄灭；磷光波长较长，可达数秒至

数十秒，停止光照射后还会在短时间内发射。 4.比较荧光光谱法和紫外光谱法的仪器特点。

1、荧光有两个单色器，在样品池前设一激发单色器，光经激发单色器滤光后照射样品池，样品产生的荧光经过第二个单色器——发色光单色期后进入检测器；

2、为避免激发单色器的辐射光被检测，在垂直与入射光的方向测定荧光或磷光的相对强度。因此，发射单色器与激光单色器互成直角。

5.分子结构对分子荧光的影响主要主要有几个表现。环境对分子荧光的影响主要主

第1 章 原子结构与键合

决定材料性能的最根本的因素是组成材料的各元素的原子结构，原子间的相互作用、相互结合，原子或分子在空间的排列分布和运动规律，原子集合体的形貌特征等。

物质是由原子组成的，而原子是由位于原子中心的带正电的原子核和核外带负电的电子构成的。 原子结构中的电子结构——决定了原子键合的本身。 1.1 原子结构 1.1.1 物质的组成

一切物质是由无数微粒按一定的方式聚集而成的。这些微粒可能是分子、原子或离子。

分子是能单独存在、且保持物质化学特性的一种微粒。分子的体积很小，如H2O分子的直径约为0.2 nm。而分子的质量则有大有小：H2分子是分子世界中最小的，它的相对分子质量只有2，而天然高分子化合物——蛋白质可高达几百万。

分子是由一些更小的微粒——原子所组成的。在化学变化中，分子可以再分成原子，而原子却不能再分，原子是化学变化中的最小微粒。量子力学中，原子并不是物质的最小微粒。它具有复杂结构。原子结构直接影响原子间的结合方式。 1.1.2 原子的结构

原子由质子和中子组成的原子核，以及核外的电子所构成。原子的体积很小，原子直径约为10量级，原子核直径为10

–15

–10

m 数

–24

m 数量级。原子的质量主要在原子核内。每个

第1章 晶体结构

1．在立方晶系中，一晶面在x轴的截距为1，在y轴的截距为1/2，且平行于z 轴，一晶向上某点坐标为x=1/2，y=0，z=1，求出其晶面指数和晶向指数， 并绘图示之。

2．画出立方晶系中下列晶面和晶向：（010），（011），（111），（231），(321)，[010]， [011]，[111]，[231]，[321]。

3．纯铝晶体为面心立方点阵，已知铝的相对原子质量Ar（Al）=27，原子半径r=0.143nm，求铝晶体的密度。

4．何谓晶体？晶体与非晶体有何区别？

5．试举例说明：晶体结构与空间点阵？单位空间格子与空间点阵的关系？ 6．什么叫离子极化？极化对晶体结构有什么影响？ 7．何谓配位数（离子晶体/单质）？ 8．何谓对称操作，对称要素？

9．计算面心立方结构（111）与（100）晶面的面间距及原子密度（原子个数/单位面积）。

10．已知室温下α-Fe（体心）的点阵常数为0.286nm，分别求（100）、（110）、

（123）的晶面间距。

11. 已知室温下γ-Fe（面心）的点阵常数为0.365nm，分别求（100）、（110）、（112）的晶面间距。

12. 已知Cs+半径为0.170nm，

中国科学院研究生院材料工程领域全日制

工程硕士研究生培养方案

(2009年7月)

一、培养目标与要求

面向社会需求和科技前沿，培养适应社会主义建设和工程技术发展与创新需要的，掌握材料工程领域相关学科专业基础知识与基本技能，具有创新意识和独立承担并解决工程实际问题能力的开拓型、复合型高层次工程技术和工程管理人才。具体培养要求如下：

1.工程硕士专业学位获得者应较好地掌握马克思主义、毛泽东思想和邓小平理论；拥护党的基本路线和方针、政策；热爱祖国，遵纪守法，具有良好的职业道德和创业精神，积极为我国经济建设和社会发展服务。

2.应具有坚实的必要的材料科学与工程理论基础和系统宽广的专业知识；掌握解决材料科学与工程问题的先进技术方法和现代技术手段；了解本领域的发展动向，具有解决工程问题或从事新材料、新产品、新工艺、新设备的研制和开发的能力；具有独立担负专门技术工作和较强的自我提高的能力，经过实际工作的锻炼，具备高级专业技术职务人员应有素质水平。

3.基本掌握一门外语，能够熟练地阅读专业领域的外文资料。 4.具有必要的管理和市场经济知识。 二、学习年限

实行弹性学制和学分制。学习年限一般为3年，最长不超过4年。 三、课程设置

课程设置原则：课程设置遵循先进