材料科学与工程导论课后答案

第一章 材料与人类

1.为什么说材料的发展是人类文明的里程碑？

材料是一切文明和科学的基础，材料无处不在，无处不有，它使人类及其赖以生存的社会、环境存在着紧密而有机的联系。纵观人类利用材料的历史，可以清楚地看到，每一种重要材料的发现和利用，都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平，给社会生产和人类生活带来巨大的变化。

2.什么是材料的单向循环？什么是材料的双向循环？两者的差别是什么？ 物质单向运动模式：“资源开采-生产加工-消费使用-废物丢弃” 资源开采 冶金等初加工 原材料 工业原料 地球 进一步加工 组合加工制造 人类使用后失效 工程材料 废料 产品

双向循环模式：以仿效自然生态过程物质循环的模式，建立起废物能在不同生产过程中循环，多产品共生的工业模式，即所谓的双向循环模式（或理论意义上的闭合循环模式）。 地球 综合利用变为无害废物 综合利用变为无害废物 工业用原料 原材料 经过人类处理重新利用后的无害废物 工程材料 产品 废料 差别：单向循环必然带来地球有限资源的紧缺和破坏，同时带来能源浪费，造成人类生存环境的污染。

无害循环：流程性材料生产中，如果一个过程的输出变为另一个

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、

? 绪论

1.课程设置的意义和目的

(1)材料的定义与分类 （2）材料的地位和作用 （3）材料科学与工程的形成和发展 （4）本课程设置和北工大材料科学与工程学科改革 2.课程的内容和讲法

材料是人类用于制造机器、构 件和产品的物质，是人类赖以 生存和发展的物质基础。

(1)材料的分析(2)金属材料(3)无机非金属材料(4)高分子材料(5)复合材料 材料的地位和作用

材料是人类社会发展的基础和先导，是人类社会进步的里程碑和划时代的标志。材料和能源、信息被称为人类社会的“三大支柱”。 一种重要新材料的发现和使用，都把人类支配自然的能力提高到一 个新水平，材料科学技术的每一次重大突破都会引起生产技术的重大变革，甚至引起一次世界性的技术变革，从而把人类物质文明和精神文明推向前进。 材料科学与工程的形成和发展

材料科学与工程的形成与发展，反映了学科发展从细分到整合（综合）的基本规律。 材料科学

（1）钢铁冶金（2）有色金属冶金（3）冶金物理化学（4）金属材料与热处理（5）金属压力加工（6）无机非金属材料（7）硅酸盐工程（8）高分子材料与工程（9）粉末冶金（10）复合材料（11）服饰与防护（12）材料科学与工程（13）铸造（1

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%

第一章 原子排列

本章需掌握的内容：

材料的结合方式：共价键，离子键，金属键，范德瓦尔键，氢键；各种结合键的比较及工程材料结合键的特性；

晶体学基础：晶体的概念，晶体特性（晶体的棱角，均匀性，各向异性，对称性），晶体的应用

空间点阵：等同点，空间点阵，点阵平移矢量，初基胞，复杂晶胞，点阵参数。

晶系与布拉菲点阵：种晶系，14种布拉菲点阵的特点；

晶面、晶向指数：晶面指数的确定及晶面族，晶向指数的确定及晶向族，晶带及晶带定律 六方晶系的四轴座标系的晶面、晶向指数确定。

典型纯金属的晶体结构：三种典型的金属晶体结构：fcc、bcc、hcp；

晶胞中原子数、原子半径，配位数与致密度，晶面间距、晶向夹角

晶体中原子堆垛方式，晶体结构中间隙。

了解其它金属的晶体结构：亚金属的晶体结构，镧系金属的晶体结构，同素异构性

了解其它类型的晶体结构：离子键晶体结构：MgO陶瓷及NaCl，共价键晶体结构：SiC陶瓷，As、Sb

非晶态结构：非晶体与晶体的区别，非晶态结构 分子相结构

1. 填空

1. fcc结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______致密度为___________配位数是_____

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 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

第一章 原子排列

本章需掌握的内容：

材料的结合方式：共价键，离子键，金属键，范德瓦尔键，氢键；各种结合键的比较及工程材料结合键的特性；

晶体学基础：晶体的概念，晶体特性（晶体的棱角，均匀性，各向异性，对称性），晶体的应用

空间点阵：等同点，空间点阵，点阵平移矢量，初基胞，复杂晶胞，点阵参数。

晶系与布拉菲点阵：种晶系，14种布拉菲点阵的特点；

晶面、晶向指数：晶面指数的确定及晶面族，晶向指数的确定及晶向族，晶带及晶带定律 六方晶系的四轴座标系的晶面、晶向指数确定。

典型纯金属的晶体结构：三种典型的金属晶体结构：fcc、bcc、hcp；

晶胞中原子数、原子半径，配位数与致密度，晶面间距、晶向夹角

晶体中原子堆垛方式，晶体结构中间隙。

了解其它金属的晶体结构：亚金属的晶体结构，镧系金属的晶体结构，同素异构性

了解其它类型的晶体结构：离子键晶体结构：MgO陶瓷及NaCl，共价键晶体结构：SiC陶瓷，As、Sb

非晶态结构：非晶体与晶体的区别，非晶态结构 分子相结构

1. 填空

1. fcc结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______致密度为___________配位数是_____

第一章 材料与人类

1.为什么说材料的发展是人类文明的里程碑？

材料是一切文明和科学的基础，材料无处不在，无处不有，它使人类及其赖以生存的社会、环境存在着紧密而有机的联系。纵观人类利用材料的历史，可以清楚地看到，每一种重要材料的发现和利用，都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平，给社会生产和人类生活带来巨大的变化。

2.什么是材料的单向循环？什么是材料的双向循环？两者的差别是什么？ 物质单向运动模式：“资源开采-生产加工-消费使用-废物丢弃” 资源开采 冶金等初加工 原材料 工业原料 地球 进一步加工 组合加工制造 人类使用后失效 工程材料 废料 产品

双向循环模式：以仿效自然生态过程物质循环的模式，建立起废物能在不同生产过程中循环，多产品共生的工业模式，即所谓的双向循环模式（或理论意义上的闭合循环模式）。 地球 综合利用变为无害废物 综合利用变为无害废物 工业用原料 原材料 经过人类处理重新利用后的无害废物 工程材料 产品 废料 差别：单向循环必然带来地球有限资源的紧缺和破坏，同时带来能源浪费，造成人类生存环境的污染。

无害循环：流程性材料生产中，如果一个过程的输出变为另一个

第一章 材料与人类

1.为什么说材料的发展是人类文明的里程碑？

材料是一切文明和科学的基础，材料无处不在，无处不有，它使人类及其赖以生存的社会、环境存在着紧密而有机的联系。纵观人类利用材料的历史，可以清楚地看到，每一种重要材料的发现和利用，都会把人类支配和改造自然的能力提高到一个新的水平，给社会生产和人类生活带来巨大的变化。

2.什么是材料的单向循环？什么是材料的双向循环？两者的差别是什么？ 物质单向运动模式：“资源开采-生产加工-消费使用-废物丢弃” 资源开采 冶金等初加工 原材料 工业原料 地球 进一步加工 组合加工制造 人类使用后失效 工程材料 废料 产品

双向循环模式：以仿效自然生态过程物质循环的模式，建立起废物能在不同生产过程中循环，多产品共生的工业模式，即所谓的双向循环模式（或理论意义上的闭合循环模式）。 地球 综合利用变为无害废物 综合利用变为无害废物 工业用原料 原材料 经过人类处理重新利用后的无害废物 工程材料 产品 废料 差别：单向循环必然带来地球有限资源的紧缺和破坏，同时带来能源浪费，造成人类生存环境的污染。

无害循环：流程性材料生产中，如果一个过程的输出变为另一个