武汉理工大学材料工程基础第三章课后答案

1．用热电偶测量管道内的空气温度。如果管道内空气温度与管道壁的温度不同，则由于热电偶与管道壁之间的辐射换热会产生测温误差，试计算当管道壁温度t2=100℃，热电偶读数温度t1=200℃时的测温误差。假定热电偶接点处的对流换热系数h=46.52W/m2℃，其发射率?1=0.9。

解： 热电偶接点与管道壁面相比是很小的，

因此，它们之间的辐射换热可以按下式计算：qnet,12??1?(T14?T24) 管道内热空气通过对流换热传递给热电偶接点的热量：qnet,g1?hc(tg?t1) tg为空气的真实温度。

热电偶接点达到稳定状态时的热平衡式：qnet,12?qnet,g1 既是，hc(tg?t1)??1?(T1?T2) 热电偶的读数误差应为：

44?t?tg?t1???1hc?(T14?T24)0.9?5.67?10?8(273?200)4?(273?100)4?33.6?C46.52??

即，管道内空气的真实温度tg=233.6℃。

上例说明，热电偶在管道中测量透热气体温度时，其测温误差较大。

从计算过程中可看出测温误差与下列因素有关：

（1） 测温误差与热电偶外套管材料的发射率成正比，因此，宜采用表面比较光滑、发

射率比较

第三章答案

3-2略。

3-2试述位错的基本类型及其特点。

解：位错主要有两种：刃型位错和螺型位错。刃型位错特点：滑移方向与位错线垂直，符号⊥，有多余半片原子面。螺型位错特点：滑移方向与位错线平行，与位错线垂直的面不是平面，呈螺施状，称螺型位错。

3-3非化学计量化合物有何特点？为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料？ 解：非化学计量化合物的特点：非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关；可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体；缺陷浓度与温度有关，这点可以从平衡常数看出；非化学计量化合物都是半导体。由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金属离子过剩（n型）半导体，正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩（p型）半导体。

3-4影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些？

解：影响形成置换型固溶体影响因素：（1）离子尺寸：15%规律：1.（R1-R2）/R1>15%不连续。2.<15%连续。3.>40%不能形成固熔体。（2）离子价：电价相同，形成连续固熔体。（3）晶体结构因素：基质，杂质结构相同，形成连续固熔体。（4）场强因素。（5）电负性：差值小，形成固熔体。差值大形成化合物。

影响形成间隙型固溶体影响因素：（1）杂质质点大

——武汉理工大学——

单位代码：10497 地 址：武汉市洪山区珞狮路122号 邮政编码：430070 联系部门：研招办 电 话：027-87651413 传 真：027-87651476 学科、专业名称（代码） 及研究方向 001经济学院 （Tel:87296662） 学术型硕士招生专业： 理论经济学（020100） 01西方经济学 应用经济学（020200） 01区域经济学 02财政学 03金融学 04产业经济学 05国际贸易学 06数量经济学 全日制专业学位招生领域： 金融（025100） 国际商务（025400） 公共管理（MPA）（125200） 拟招 生 人 数 171 (其中招收“推荐免试生”比例约为40%) 考 试 科 目 ①101思想政治理论 ②201英语一、203日语（选一） ③303数学三 ④801西方经济学（含微观、宏观经济学） ①101思想政治理论 ②201英语一、203日语（选一） ③303数学三 ④801西方经济学（含微观、宏观经济学）、802概率论与数理统计（选一） ①101思

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第一章 绪论

1、 仔细观察一下白炽灯泡，会发现有多少种不同的材料？每种材料需要何种热学、电学性质？ 2、 为什么金属具有良好的导电性和导热性？ 3、 为什么陶瓷、聚合物通常是绝缘体？

4、 铝原子的质量是多少？若铝的密度为2.7g/cm3，计算1mm3中有多少原子？

5、 为了防止碰撞造成纽折，汽车的挡板可有装甲制造，但实际应用中为何不如此设计？说出至少三种理由。

6、 描述不同材料常用的加工方法。 7、 叙述金属材料的类型及其分类依据。

8、 试将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：

黄铜 钢筋混凝土 橡胶 氯化钠 铅-锡焊料 沥青 环氧树脂 镁合金 碳化硅 混凝土 石墨 玻璃钢

9、 Al2O3陶瓷既牢固又坚硬且耐磨，为什么不用Al2O3制造铁锤？

第二章 晶体结构

1、解释下列概念

晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、配位数、离子极化、同质多晶与类质同晶、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.

2、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，

第一章 绪论

1、 仔细观察一下白炽灯泡，会发现有多少种不同的材料？每种材料需要何种热学、电学性质？ 2、 为什么金属具有良好的导电性和导热性？ 3、 为什么陶瓷、聚合物通常是绝缘体？

4、 铝原子的质量是多少？若铝的密度为2.7g/cm3，计算1mm3中有多少原子？

5、 为了防止碰撞造成纽折，汽车的挡板可有装甲制造，但实际应用中为何不如此设计？说出至少三种理由。

6、 描述不同材料常用的加工方法。 7、 叙述金属材料的类型及其分类依据。

8、 试将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：

黄铜 钢筋混凝土 橡胶 氯化钠 铅-锡焊料 沥青 环氧树脂 镁合金 碳化硅 混凝土 石墨 玻璃钢

9、 Al2O3陶瓷既牢固又坚硬且耐磨，为什么不用Al2O3制造铁锤？

第二章 晶体结构

1、解释下列概念

晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、配位数、离子极化、同质多晶与类质同晶、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.

2、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，

机械(Machinery) —— 是机器和机构统称。

机器(Machine) — 主要是指机械装置。如电动机、 内燃机、机床、汽车、火车、飞机、轮船、起重运机械、 冶金矿山机械、轻纺食品机械等。 机构(Mechanics)—— 机构是用连接副连接起来的、 有一个构件为机架的构件系统。只能传递运动和力。 机械设计(Machine Design) ——即为各种机械 装置的设计，机械设计是为了满足机器的某些特定 功能而进行的创造性过程，设计是创造性的劳动， 设计的本质在于创新。本课程主要介绍机械设计中 的一些基础知识。

机械设计基础课程的研究对象——机械。如：

破 碎 机

指 南 车 内燃机

带 式运输带

运

输

机

联轴器

减速器

联轴器

电动机

索杰纳火星车 它是美国国家航空航天 局于格林威治时间1997 年7月4日17时07分发射 的火星探路者号宇宙飞 船成功地在火星表面着 陆，该飞船携带了索杰 纳火星车，这也是一种 机器。

美国山迪亚国家实 验室的科学家，成 功研制了相信是世 界最小的微型机械 人，这微型机械人 体积只有四分之一 立方寸，体重小於 一盎司。

世界最小的微型机械人 World's smallest robot

“神舟五号”发射时的情景。发射塔、运 载火箭都是

第二章答案

2-1略。

2-2（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。

答：（1）h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为（321）；

（2）h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为（321）。

2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：（001）与[（（答：

）与[111]，（），[110]，[

）与[236]，（257）与[]，[

]

]，（123）与[

]，（111）与[]，（102），（

]，），

2-4定性描述晶体结构的参量有哪些？定量描述晶体结构的参量又有哪些？ 答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。定量：晶胞参数。

2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类？其特点是什么？

答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。

离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有

第二章答案

2-1略。

2-2（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。

答：（1）h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为（321）；

（2）h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为（321）。

2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：（001）与[（（答：

）与[111]，（），[110]，[

）与[236]，（257）与[]，[

]

]，（123）与[

]，（111）与[]，（102），（

]，），

2-4定性描述晶体结构的参量有哪些？定量描述晶体结构的参量又有哪些？ 答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。定量：晶胞参数。

2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类？其特点是什么？

答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。

离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有

第一章 绪论

1、 仔细观察一下白炽灯泡，会发现有多少种不同的材料？每种材料需要何种热学、电学性质？ 2、 为什么金属具有良好的导电性和导热性？ 3、 为什么陶瓷、聚合物通常是绝缘体？

4、 铝原子的质量是多少？若铝的密度为2.7g/cm3，计算1mm3中有多少原子？

5、 为了防止碰撞造成纽折，汽车的挡板可有装甲制造，但实际应用中为何不如此设计？说出至少三种理由。

6、 描述不同材料常用的加工方法。 7、 叙述金属材料的类型及其分类依据。

8、 试将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：

黄铜 钢筋混凝土 橡胶 氯化钠 铅-锡焊料 沥青 环氧树脂 镁合金 碳化硅 混凝土 石墨 玻璃钢

9、 Al2O3陶瓷既牢固又坚硬且耐磨，为什么不用Al2O3制造铁锤？

第二章 晶体结构

1、解释下列概念

晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、配位数、离子极化、同质多晶与类质同晶、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.

2、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，