上海大学材料结构性能与应用思考题

材料物理结构与性能思考题

1.画图说明：“1+1＞2”复合效应和“0+0＞0”的复合效应？

答：1+1＞2这个效应意味着两种不同常规物质的组成/复合可导致其复合材料性能的显著增强，远远大于原常规物质的性能。其性能得到了数量级上的提高，使材料“旧貌换新颜”。

0+0＞0指两种不同常规物质的组合/复合可导致全新的、原常规物质所不具有的性能，使材料的某种性能“无中生有”。

产生“1+1>2”复合效应的途径

合理选择组成物质及设计组成方式；利用组成物质之间的相互作用(如界面)；纳米尺度的结构组成。如金属的弥散强化、陶瓷的弥散增韧

产生“0+0>0”复合效应的途径

利用耦合作用；纳米尺度结构组成；周期结构组成；这些机制可能单独起作用、或并存。如通过耦合作用产生巨磁电效应。

2.举例说明原子的结合几种方式？

答：原子的结合方式主要有以下几种：离子结合（离子键）；共价结合（共价键）；分子结合（范德瓦耳斯结合）；金属结合（金属键）。（此外还有一种称为氢键的，其性质结业化学键和范德瓦耳斯力之间。）

离子结合：例如Na和Cl反应，Na的3s轨道电子跑到Cl的3p轨道上，使两元素的最外层轨道都成为填满状态。由于Na失去一个电子形成Na+具有氖的电子结构，Cl得到一个电子形成Cl-，具有氩的电子结构，Na+和Cl-因带有异性电荷而互相吸引，这种结合方式即称为离子结合，键合类型称为离子键。

共价结合：例如，两个氢原子共享它们之间的两个电子，形成氢分子;两个氯原子共享它们之间的两个电子，形成氯分子。

分子结合：大部分有机化合物的晶体及CO2、H2、O2等在低温下形成的晶体都是分子晶体，

金属结合：元素周期表中I 、II、III族元素的原子如Cu、Na等在满壳层外有一个或几个价电子，当大量的原子相互接近并聚集为固体时，其中大部分或全部原子会丢失价电子，并为全体所共有，这些公有化的电子叫做自由电子，它们在正离子之间自由运动，形成所谓电子云，正离子和电子云之间的库仑作用力使全部离子结合起来，同时又为Pauli斥力所平衡，这种结合即为金属结合，键合类型称为金属键。

（氢键：氢键是一种极性分子键，存在于HF、H2O、NF3等分子间，如纤维素，尼龙和蛋白质等分子有很强的氢键。）

3.说明温度对金属电阻的影响？

答：温度是强烈影响材料许多物理性能的外部因素。由于加热时发生点阵振动特征和振幅的变化，出现相变、回复、空位退火、再结晶以及合金相成分和组织的变化，这些现象往往对电阻的变化显示出重要的影响。

一般来说：金属的温度越高，电阻也越大。在绝对零度下化学上纯净又无缺陷的金属，其电阻等于零。随着温度的升高，金属电阻也在增加。无缺陷理想金属的电阻是温度的单值函数，如右图曲线1，如果在晶体中存在少量杂质和结构缺陷，那么电阻与温度的关系曲线如2和3。

普通金属电阻与温度的典型关系如下图所示

最后应该指出的是。过渡族金属的电阻与温度的关系经常出现反常，特别是具有铁磁性的金属在发生磁性转变时，电阻率出现反常。

4.简要说明电极化的几种类型

答：电极化机制总共包括：电子的位移极化；离子的位移极化；固有电矩的转向极化；空间电荷极化。

电子的位移极化：由于电场的作用，组成介质的原子（或离子）中的电子云发生畸变，其重心对原子核产生位移，介质内部感应出电矩。这种电极化是原子（或离子）的畸变极化，但常被称为电子的位移极化。

离子的位移极化：由于电场的作用，介质分子中的离子间距和键间角发生变化，因而产生感应电矩，这种极化称为离子的位移极化。

固有电矩的转向极化：在外电场作用下，电介质极性分子的固有电偶极矩沿电场方向转向而产生宏观的感应电偶极矩，这种极化称为转向极化。

空间电荷极化：在外场作用下介质中的少量载流子会发生漂移并为势阱捕获，也可能在不均匀的夹层界面上堆积起来而形成空间电荷的积累。由这种介质中空间电荷的移动形成的极化称为空间电荷极化。

5.物质的磁性可以分为抗磁性、顺磁性、铁磁性、亚铁磁性

和反铁磁性，试说明其各自的特点并分别举出两种以上具有这些特性的物质

答：抗磁性：抗磁性物质当受到外磁场H作用后，感生出与H方向相反的磁化强度，χd<0，χd一般为10-5的数量级。这些物质的磁化曲线为一直线。如：惰性气体He、Ne、Ar。

顺磁性：某顺磁性物质当受到外磁场H作用后，感生出与H方向相同的磁化强度，χp>0，但数值很小，一般为10-3-10-6数量级，顺磁性物质χ随温度变化的关系服从居里－外斯定律。如：含有过渡元素的盐类，以及稀土元素，它们都有强的顺磁性，还有铝、铂等金属，都属于顺磁物质。

铁磁性：这种物质在很小的磁场作用下就能被磁化到饱和，磁化率χ>0，数量级为10-106，磁化强度M与磁场强度H之间的关系是非线形的复杂函数关系。当铁磁性物质的温度比某一临界温度Tc高时，铁磁性将转变为顺磁性，并服从居里-外斯定律。Tc称为居里温度。铁磁性物质举例：Fe、Co和Ni。

亚铁磁性：宏观磁性与铁磁性相同，仅仅是磁化率稍低些，大约是100-103数量级。它们的内部磁结构却与反铁磁性的相同，但相反排列的磁矩不等量。举例：磁铁矿（Fe3O4）、铁氧体。

反铁磁性：这类磁体的χ是小的正数，在温度低于某温度时，它的磁化率同磁场的取向有关；高于这个温度，其行为像顺磁体。具体材料有铬、氧化锰等。

6.画图说明光的折射和反射现象

答：光波从一种介质进入另一种介质时，在两种介质的界面上会发生反射和折射，如下图所示

7.举例说明热分析在材料科学中的应用

答：1. 定量测定混合物组成，如通过分析草酸钙和草酸镁的TG曲线，以及草酸盐的TG曲线，可以实现不经分离就能同时测定Ca和Mg离子的目的。

2. 化合物的分离和结构分析，已发现有些物质例如稀土元素，因其价数、离子半径相

近，用化学法分离就十分困难。但如果先将各稀土化合物进行TG、DTA(或DSC)分析，掌握其分解情况，使一部分组分转变成难溶于水的氧化物或碱式盐，未分解的进入溶液，如此重复操作即可达到分离的目的。

3、利用DTA或DSC测定混合物中组分含量。这一方法是以建立峰面积与物质的量之间

的关系为基础的，有标准曲线法、峰面积直接比较法和差示法等。

8.高温蠕变三个阶段的变形机理

答：高温下，晶界在外力作用下发生相对滑动，引起明显的塑性变形

①位错滑移蠕变机理

一定应力下，位错滑移→塑性变形→位错塞积，运动受阻，在高温下，热激活作用使得位错突破阻力滑移，继续产生塑性变形。位错运动机理：该机理认为材料的蠕变是材料内部离子间的库仑力作用的结果；同时指出了材料在高温和低温时蠕变的速度和应力的关系是不同的；

②扩散蠕变机理

较高温度下，原子、空位发生热激活扩散，外力作用下，定向扩散，从而引起晶粒沿拉伸方向伸长→晶体产生蠕变。扩散蠕变机理：该机理认为材料内部的空位浓度差是产生蠕变的主要原因；并且认为空位浓度的变化量与材料的外加应力成正比，同时晶界对空位的消失和产生起主要作用；

③晶界滑动蠕变机理

高温下，晶界在外力作用下发生相对滑动，引起明显的塑性变形。晶界滑移机理：该理论指出，材料的蠕变与材料中的液相的关系。当材料中不存在液相时，蠕变速率与应力的平方成正比，并且晶界旁边的位错变形支配整个过程；当材料中存在液相时，材料的蠕变速率与应力的一次方成正比。

9.疲劳寿命的估算

答：1.名义应力法：名义应力法是最早出现的一种疲劳寿命估算方法,它实际上是一个传统的安全寿命估算方法。名义应力法假定:对于相同材料制成的任意构件,只要应力集中系数KT相同,载荷谱相同,则它们的寿命相同

2.局部应力应变法：局部应力应变法是20世纪60年代中期以后逐步形成的一种疲劳寿命预测方法,它以缺口根部的局部应力应变历程为依据,再结合材料相应的疲劳特性曲线进行寿命估算。局部应力应变法的基本假设是:若同种材料制成的构件危险部位的最大局部应力应变历程与一个光滑试件的应力应变历程相同,则它们的疲劳寿命相同。

10.金属材料的常规力学性能？

答：金属材料的力学性能是指金属材料抵抗各种外加载荷的能力。

其中包括：强度和塑性，如屈服强度、抗拉强度、断裂强度、冲击韧性、硬度、疲劳强度和蠕变强度，以及延伸率和断面收缩率，它们是衡量材料性能极其重要的指标。

11.写出面心立方、体心立方、密排六方的滑移系

答：面心立方金属的滑移面（密排面）为｛111｝，共有4个，滑移方向为＜110＞，12个滑移系（111）[11—0]、（111）[101—]、（111）[01—1]、（1—11）[101]、（1—11）[01—1]、（1—11）[110]、……体心立方金属滑移面为｛110｝，共有6个，滑移方向

为＜111＞，每个滑移面有三个滑移方向，因此有12个滑移系。密排六方金属滑移面为（0001），滑移方向为<1120>,滑移面包含3个滑移方向，故有3个滑移系。如要画图参见材科基。写法原则，滑移方向在滑移面上（即点乘为零）

12.已知高压容器厚5mm，外径1500mm，σ

=1800MPa,K IC=62MPa·m1/2，沿容器外壁脆裂纹长度

0.2

2c=6mm，深度a=0.9mm。问此容器能否在p=6MPa的压

力下正常工作？

答：根据材料力学，裂纹所受垂直拉应力为：

2pD t

σ= 将有关数据带入上式得：

6 1.590020.005

MPa MPa σ?==? 由于0.29000.51800

σσ== 不必考虑塑性区的修正

c σ=

对于表面半椭圆裂纹，Y =φ，当a/c=0.9/3=0.3时，查附录表得φ=1.10，将有关数值带入上式得

1166c MPa MPa σ== 显然，c σσ＜，不会发生爆破，可以正常工作。

13. F e-Fe 3C 相图及亚共析钢在不同热处理的组织

答：亚共析刚原始组织是铁素体+珠光体，淬火后是板条马氏体或者是板条马氏体+片状马氏体的混合组织（取决于碳含量的多少），回火组织，低温回火是回火马氏体，中温回火是回火托氏体，高温回火是回火索氏体。退火组织是铁素体+珠光体，（正火后的组织为铁素体+索氏体）。 Fe-Fe3C 相图如下图所示：

14.在显微镜下如何区别滑移线和变形孪晶？

答：滑移线：将表面抛光的单晶体进行塑性变形后在光学显微镜上观察，发现抛光表面有平行线条对其再次抛光后，滑移带消失。

变形孪晶：变形试样的抛光表面上可以看到浮凸，经重新抛光后，虽然表面浮凸可以去掉，但在偏光或浸蚀后仍能看到孪晶。

15.马氏体的强化

答：1.相变强化：马氏体相变的切变特性造成了在马氏体晶体内产生大量的微观缺陷（如位错、孪晶及层错等等），使马氏体强化，称为相变强化。

2.固溶强化：过饱和的碳原子间隙式固溶造成，固溶的碳原子愈多，强化作用愈大。

3.时效强化：由于一般钢的Ms点均在室温以上，所以钢在淬火过程中，室温停留期间以及外力作用下，都将发生“自回火”过程而导致强度提高。

4.马氏体的形变强化特性：马氏体本身比较软，但在外力作用下因塑性变形而急剧加工硬化，所以马氏体的形变强化指数很大，加工硬化率很高。

5.孪晶对马氏体的强化：碳含量大于0.3%的马氏体，其亚结构中孪晶量增多，所以除了碳原子的固溶强化以外还附加有孪晶对强度的贡献。

（6.细晶强化：原始奥氏体晶粒越细小，马氏体板条群越细小，则马氏体强度越高。）

16.图中位错会如何运动？最后结果如何？

答：可以参考材科基P90.（上交版）。

注意：老师上课讲的和材基上讲的是有差别的，切应力方向正好是相反的，通过右手法则判定，上边是正刃型位错，下边是负韧性位错，结合切应力的方向，上课讲的最后的结果是位错先湮灭，而材基上的是扩大。要看清切应力方向。

17.位错线的观察方法

18．氢在钢中的存在形式

19.钢的微观组织对氢脆的影响

有关断裂韧性的附加题

有一筒式容器由高强钢45CrNiMoV制成，厚度t＝2.6mm，筒径D＝300mm。材料经调质热处理后，力学性能σ0.2＝1510MPa，σb＝1720MPa,δ=8.2%，K IC＝68 MPa·m1/2。在水压p=22.5MPa试验时发生爆破，断口如

图，左图a为爆破断裂全貌，右图b 是断口裂源的电镜放大断口形貌。试用断口分析和断裂力学分析该容器的水爆断裂。

解：σ=（pD/2t）=（22.5X0.3）/（2X0.0026）MPa=1298MPa，

σ/σs=0.86，需修正。

当a/c=0.74/2.7=0.274时，查表Φ^2=1.165，σc=1289MPa

容器水压应力σ略高于脆断应力σc，会发生脆性爆炸。

上海大学材料科学考研复试经验

上海大学材料科学考研 复试经验 -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1

一、关于导师 1.可以查看调剂网站上相关导师的介绍！材料加工2属于钢冶，是钢冶在招生。（因为数学1和数学2的问题） 2.上大材料学院网站上教授名录中了解相关导师的研究方向，钢冶老师一般都是与钢铁的冶炼或电磁冶金有关！相关导师为：鲁雄刚、丁伟中、翟启杰、张捷宇、任忠明等。而材料加工1一般与汽车用钢、钢材方面研究有关！相关导师为：吴晓春、朱丽慧、李麟等。 3.建议积极联系导师，写邮件、短信、电话为主，注意礼貌。由于老师比较忙，可能不能及时回复，这个也需要体谅! 联系导师是整个复试乃至决定是否能被录取的关键。导师名额有限，一般博导可以招3名学硕1名专硕，其中可能有2名学硕名额已经为直研所占，所以请复试的同学千万注意这方面。在钢冶和材料加工2复试报到时就要填写你所填报的导师，该导师手中有无名额基本决定你能否被录取，（假如你填报的是大导师，他可能会把你给小导师带，仍然挂他的名字）所以在复试之前务必了解清楚。这个希望学弟学妹引起重视，联系导师很关键！ 二、复试笔试准备 1.复试科目可查看学校规定的相关复试科目。认真复习，真题不是很清楚。 2.关于相关复试参考书目有2本的问题 就是出20道题，10道出自书A，10道出自书B，让你选作。 3.材料加工2和钢冶的复试笔试考题比较基础，如出20道简单或计算题，要求做10道！以材料科学基础为例，基本考察的就是晶向晶面的作图、相图、强化类型、形核自由能条件等等，记得不是太清楚了，比较基础，多看看相关书不成问题！ 材料加工1的复试笔试情况基本同上，题目为选择、简单、计算、开放型题目。都是基础题，希望学弟学妹认真准备。 三、复试英语面试 材料加工2和钢冶： 用英语进行一些家常事的对话！比如自我介绍、自己的大学生活、为什么来读研、未来的打算等等！口语为主（钢冶考不考专业英语不是很清楚，可以考虑准备，万无一失） 材料加工1：分为2种 1.专业英语的考察，看一篇文章，读、讲讲文章大意。 2.自我介绍，口语家常！ 四、复试专业面试 复试专业面试一般考察3个方面： 1.毕业设计原理、实验方法、意义等在复试前弄清楚。 2.大学时的专业课一些考得较好的、科目名字较为生僻的都会成为老师们了解的热点。 3.关于读研目的的考察 在面试过程中，保持积极、乐观向上的态度！ 五、关于分数线和本科学校 1.复试分数线来说： 材料加工1分数相对材料加工2和钢冶要高一些。 从调剂分数来讲，材料加工2和钢冶由于招收人数接近是材料加工1的2倍，所以分数也低不少，所以调剂材料加工1的同学假如分数不是很给力的话，可以考虑调剂材料加工2。（去年材料加工1调剂分数貌似350算挺低的了） 不过分数并不是决定你能不能上的关键，它只是你能不能来复试的门槛，关键在于你在复试中的表现。

《材料结构与性能》习题

《材料结构与性能》习题 第一章 1、一 25cm长的圆杆，直径 2.5mm，承受的轴向拉力4500N。如直径拉细成 2.4mm，问： 1)设拉伸变形后，圆杆的体积维持不变，求拉伸后的长度； 2)在此拉力下的真应力和真应变； 3)在此拉力下的名义应力和名义应变。 比较以上计算结果并讨论之。 2、举一晶系，存在S14。 3、求图 1.27 所示一均一材料试样上的 A 点处的应力场和应变场。 4、一陶瓷含体积百分比为95%的 Al 2O（3 E=380GPa）和 5%的玻璃相（ E=84GPa），计算上限及下限弹性模量。如该陶瓷含有5%的气孔，估算其上限及下限弹性模量。 5、画两个曲线图，分别表示出应力弛豫与时间的关系和应变弛豫和时间的 关系。并注出： t=0,t= ∞以及 t= τε（或τσ）时的纵坐标。 6、一 Al 2O3晶体圆柱（图1.28 ），直径 3mm，受轴向拉力 F ，如临界抗剪强度τ c=130MPa，求沿图中所示之一固定滑移系统时，所需之必要的拉力值。同时 计算在滑移面上的法向应力。

第二章 1、求融熔石英的结合强度，设估计的表面能为 1.75J/m 2；Si-O 的平衡原子间距为 1.6 ×10-8 cm；弹性模量值从60 到 75GPa。 2、融熔石英玻璃的性能参数为：E=73GPa；γ =1.56J/m 2；理论强度。如材料中存在最大长度为的内裂，且此内裂垂直于作用力的方向，计算由此而导致的强度折减系数。 3、证明材料断裂韧性的单边切口、三点弯曲梁法的计算公式： 与 是一回事。

4、一陶瓷三点弯曲试件，在受拉面上于跨度中间有一竖向切口如图 2.41所示。如果 E=380GPa，μ =0.24 ，求 KⅠc值，设极限载荷达50 ㎏。计算此材料的断裂表面能。 5、一钢板受有长向拉应力350 MPa，如在材料中有一垂直于拉应力方向的 中心穿透缺陷，长 8mm（=2c）。此钢材的屈服强度为 1400MPa，计算塑性区尺 寸 r 0及其与裂缝半长 c 的比值。讨论用此试件来求 KⅠc值的可能性。 6、一陶瓷零件上有以垂直于拉应力的边裂，如边裂长度为：①2mm；②0.049mm；③ 2μ m，分别求上述三种情况下的临界应力。设此材料的断裂韧性为 2 1.62 MPa〃m。讨论诸结果。 7、画出作用力与预期寿命之间的关系曲线。材料系ZTA陶瓷零件，温度在 2 ，慢裂纹扩展指数-40 ，Y 取π 。设保 900℃， KⅠc为 10MPa〃m N=40，常数 A=10 证实验应力取作用力的两倍。 8、按照本章图 2.28 所示透明氧化铝陶瓷的强度与气孔率的关系图，求出经验公式。 9、弯曲强度数据为： 782，784，866，884，884，890，915，922，922，927，942， 944，1012 以及 1023MPa。求两参数韦伯模量数和求三参数韦伯模量数。 第三章 1、计算室温（ 298K）及高温（ 1273K）时莫来石瓷的摩尔热容值，并请和安杜龙—伯蒂规律计算的结果比较。 2、请证明固体材料的热膨胀系数不因内含均匀分散的气孔而改变。

上海大学电子信息材料系导师介绍

上海大学材料学院本科生学业导师工作条例 以建立研究型学院本科生人才培养基地为目标，充分发挥学校“三制”优势，调动广大教师参与学院本科生人才培养的积极性；以科研优势为依托，遵循教与学的客观规律，针对低年级与高年级学生不同需求，完善材料学院导师制工作体系；参照《上海大学导师制实施办法》，并结合材料学院研究型学院特色，以学业指导及科研实践指导为主要内容，制定《上海大学材料学院本科生导师工作条例》，要求如下： ●导师资格：由全院教师共同参与，将学业指导与科研实践（毕业论文、设计）指导相结合，按照1：3—5的比例，由教研室（或系）确定专业导师，原则上每位学生由其专业导师从三年级起负责学业指导，直至离校。 ●导师职责：以学生的科研实践指导及专业指导为工作重点，以提高学生的自学能力和创新实践能力为目标，及时解决学生在学业中遇到的困难，协助辅导员做好优秀生培养、学业困难学生学习指导以及学生就业推荐工作。 （1）、指导学生参加科研实践，安排学生参加课题组讨论及讲座，指导学生撰写文献综述并给予考评，积极为学生提供更多的研究实践。 －1－

（2）、每学期根据学生成绩情况有针对性地找学生谈心，帮助学业困难学生调整学习方法，引导与帮助优秀学生利用“三制”优势调整学业计划。 （3）、以各专业教学计划为依据，在学生选择选修课程时能够根据课题及学生自身发展需求给予及时引导与帮助。 （4）、帮助优秀生完成考研、第二学科、提前毕业等学业目标，并在学生就业推荐方面提供帮助。 （5）、指导学生按学校要求认真完成毕业论文（设计）。 （6）、积极配合辅导员组织学生参加各类学科竞赛。 ●具体要求 （1）、高年级专业导师应了解《学生手册》及学校教学管理方面的各项规定，熟悉专业教学计划，与教学秘书与辅导员多做交流并据此开展学生的专业指导工作。 （2）、科研实践指导是高年级专业导师的主要任务，要根据各课题组实际情况有组织、有安排地对学生进行指导，努力提高学生自学能力与动手创新实践能力。 （3）、每位学生由其高年级专业导师从三年级负责直至离校，专业导师应与辅导员保持密切联系、及时沟通，认真、负责、平等地对待每一位学生。 ●学生对象：面向全院高年级学生，学生、导师进行双向选择。 －2－

材料工程基础思考题

主要的高分子材料的合成类型和方法；高分子单体、单元结构的概念以及与高分子组成和结构性质的关系；聚合物的反应掌握高分子链结构的长、柔和复杂的特点；掌握高分子分子量与分子量分布的表征，理解高分子聚集态结构的多样性、复杂性与多缺陷特点，掌握相变与转变温度的物理意义以及对加工性质和力学性质的影响；理解高聚物高弹性的特点 1.为什么说柔顺性是高分子独有的性质？ 答：因为柔顺性是高分子链通过内旋转作用改变其构象的性能，分子内旋转是导致分子链柔顺性的根本原因，因此只有在高分子内部，具有一定的内旋转自由度，出现分子链的内部旋转，才会表现出柔顺性。 2.高分子的分子量相对于小分子和无机物有何特点，主要的表示和描述方法有 哪些？ 高聚物分子量有两个特点：一是分子量大，二是分子量的多散性。 首先，从相对分子质量来看——小分子和无机化合物的相对分子质量只有几十到几百； 高聚物的相对分子质量相对高得多 其次，高聚物的晶态结构比小分子物质的晶态有序程度差得多，高聚物的非晶态结构比小分子物质液态的有序程度高。 综上，高分子的分子量可以用聚合物的多分散性、平均分子量、多分散系数来表示。 3.高分子的聚集体包括哪些内容，为什么聚合物不易形成100%的结晶以及宏观 单晶？另外试述高分子的聚集体有哪些特点，以及成型加工条件、性能的关系？ 4.如何理解高分子材料拉伸的应力-应变的时温等效性和蠕变特性？ 时温等效原理;时间温度等效原理;时间温度对应原理;time temperature correspondence 分子式：CAS号：性质：又称时间温度对应原理。观察高分子材料的某种力学响应（如力学松弛），既可在较低温度下通过足够长的观察时间来实现，也可在较高温度下短时间内观察来实现，简单地说，升高温度与延长观察时间具有相同的效果。 高分子材料蠕变指的是高分子材料在外界恒定应力作用下，由于材料内部分子的位移产生的应变（即外观形变）随着时间而变大。当应力去掉后，由于高分子材料有弹性记忆回复能力，形变可以部分回复。 5.高分子材料组成和结构的基本特征、高分子链的组成和结构、高分子链的聚 集态结构。 ①高分子材料组成和结构的基本特征是： 1、平均分子量大和存在分子量分布 2、具有多种形态 3、组成与结构的多层次性 ②高分子链的组成和结构主要指组成高分子链的结构单元的化学组成、键接方式、空间构 型和高分子链的形态等。 A、高分子链中的原子类型 根据主链上原子类型，高分子链可分为：碳链高分子、杂链高分子、元素有机高分子、无机高分子、梯形和螺旋形高分子。 B、结构单元的键接方式 共有三种可能的键接方式：头头接、尾尾接、头尾接。其造成的原子排列方式为：无规共聚、交替共聚、嵌段共聚和接枝共聚。

材料结构与性能试题及详细答案

一、名词解释（分） 原子半径，电负性，相变增韧、气团 原子半径：按照量子力学地观点，电子在核外运动没有固定地轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定地半径.根据原子间作用力地不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径.通常把统和双原子分子中相邻两原子地核间距地一半，即共价键键长地一半，称作该原子地共价半径（）；金属单质晶体中相邻原子核间距地一半称为金属半径（）；范德瓦尔斯半径（）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引地两相邻原子核间距地一半，如稀有气体.资料个人收集整理，勿做商业用途 电负性：等人精确理论定义电负性为化学势地负值，是体系外势场不变地条件下电子地总能量对总电子数地变化率.资料个人收集整理，勿做商业用途 相变增韧：相变增韧是由含地陶瓷通过应力诱发四方相（相）向单斜相（相）转变而引起地韧性增加.当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成地较大应力场将会诱发其周围亚稳向稳定转变，这种转变为马氏体转变，将产生近地体积膨胀和地剪切应变，对裂纹周围地基体产生压应力，阻碍裂纹扩展.而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性.资料个人收集整理，勿做商业用途 气团：晶体中地扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用地结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内地溶质原子浓度与在基体中地浓度存在差别.这种不均匀分布地溶质原子具有阻碍位错运动地作用，也成为气团.资料个人收集整理，勿做商业用途 二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用.（分） 答：从交互做作用地性质来说，可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类.弹性交互作用：位错与溶质原子地交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起地弹性畸变与位错间地弹性交互作用.形成气团，甚至气团对晶体起到强化作用.弹性交互作用地另一种情况是溶质原子核基体地弹性模量不同而产生地交互作用.资料个人收集整理，勿做商业用途 化学交互作用：基体晶体中地扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用地结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内地溶质原子浓度与在基体中地浓度存在差别，具有阻碍位错运动地作用.资料个人收集整理，勿做商业用途 静电交互作用：晶体中地位错使其周围原子偏离平衡位置，晶格体积发生弹性畸变，晶格畸变将导致自由电子地费米能改变，对于刃型位错来讲，滑移面上下部分晶格畸变量相反，导致滑移面两侧部分地费米能不相等，导致位错周围电子需重新分布，以抵消这种不平衡，从而形成电偶极，位错线如同一条电偶极线，在它周围存在附加电场，可与溶质原子发生静电交互作用.资料个人收集整理，勿做商业用途 三、简述点缺陷地特点和种类，与合金地性能有什么关系（分） 答：点缺陷对晶体结构地干扰作用仅波及几个原子间距范围地缺陷.它地尺寸在所有方向上均很小.其中最基本地点缺陷是点阵空位和间隙原子.此外，还有杂质原子、离子晶体中地非化学计量缺陷和半导体材料中地电子缺陷等.资料个人收集整理，勿做商业用途 在较低温度下，点缺陷密度越大，对合金电阻率影响越大.另外，点缺陷与合金力学性能之间地关系主要表现为间隙原子地固溶强化作用.资料个人收集整理，勿做商业用途 四、简述板条马氏体组织地组织形态、组织构成与强度与韧性地关系.（分） 答：板条马氏体地组织形态主要出现在低碳钢中，由许多成条排列地马氏体板条组成，大致平行地马氏体条组成地领域为板条束.每个晶粒内一般有个板条束，束地尺寸约为μ.一个马氏体板条束又由若干个板条组成，这些板条具有相同地惯习面，位向差很小，而板条束之间

上海大学2018年硕士《材料科学基础》考试大纲

上海大学2018年硕士《材料科学基础》考试大纲复习要求： 要求考生掌握金属材料的结构、组织、性能方面的基本概念、基本原理；理解金属材料的结构、组织、性能之间的相互关系和基本变化规律。 二、主要复习内容： （一）晶体学基础 理解晶体与非晶体、晶体结构与空间点阵的差异；掌握晶面指数和晶向指数的标注方法和画法；掌握立方晶系晶面与晶向平行或垂直的判断；掌握立方晶系晶面族和晶向族的展开；掌握面心立方、体心立方、密排六方晶胞中原子数、配位数、紧密系数的计算方法；掌握面心立方和密排六方的堆垛方式的描述及其它们之间的差异。 重点：晶体中原子结构的空间概念及其解析描述(晶面和晶向指数)。 （二）固体材料的结构 掌握波尔理论和波动力学理论对原子核外电子的运动轨道的描述。掌握波粒两相性的基本方程。掌握离子键、共价键、金属键、分子键和氢键的结构差异。了解结合键与电子分布的关系和键合作用力的来源。掌握影响相结构的因素。了解不同固溶体的结构差异。 重点：一些重要类型固体材料的结构特点及其与性能的关系。 （三）晶体中的缺陷 掌握缺陷的类型；掌握点缺陷存在的必然性；掌握点缺陷对晶体性能的影响及其应用。理解位错的几何结构特点；掌握柏矢量的求法；掌握用位错的应变能进行位错运动趋势分析的方法。掌握位错与溶质原子的交互作用，掌握位错与位错的交互作用。掌握位错的运动形式。掌握位错反应的判断；了解弗兰克不全位错和肖克莱不全位错的形成。 重点：位错的基本概念和基本性质。 （四）固态中的扩散 理解固体中的扩散现象及其与原子运动的关系，掌握扩散第一定律和第二定律适用的场合及其对相应的扩散过程进行分析的方法。掌握几种重要的扩散机制适用的对象，了解柯肯达尔效应的意义。掌握温度和晶体结构对扩散的影响。 重点：扩散的基本知识及其在材料科学中的应用 （五）相图 掌握相律的描述和计算，及其对相平衡的解释；掌握二元合金中匀晶、共晶、包晶、共析、二次相析出等转变的图形、反应式；掌握二元典型合金的平衡结晶过程分析、冷却曲线；掌握二元合金中匀晶、共晶、共析、二次相析出的平衡相和平衡组织名称、相对量的计算；掌握铁－渗碳体相图及其典型合金的平衡冷却曲线分析、反应式、平衡相计算、平衡组织计算、组织示意图绘制；掌握简单三元合金的相平衡分析、冷却曲线分析、截面图分析；定性的掌握单相固溶体自由能的求解方法，掌握单相固溶体自由能表达式，掌握固溶体的自由能－成分曲线形式，掌握混合相自由能表达式，了解相平衡条件表达式，掌握相平衡的公切线法则。

材料性能期中答案

1、What is the definition for Materials Properties （MP ）?How do we classify materials properties?And please list some classification for MP.(材料特性（MP ）的定义是什么？我们如何分类材料特性，请列出一些MP 的分类。) 答：MP ：Materials ’Response to External Stimulus. 材料性能：材料在给定的外界条件下的行为。 怎样分类：根据材料对外界刺激做出的响应的类型进行分类。 分类：复杂性能（使用性能，工艺性能，复合性能） 化学性能（抗渗入性，耐腐蚀性等） 力学性能（刚度强度韧性等） 物理性能（热学光学磁学电学性能） 2. What is the core relationship between materials science and engineering? In order to obtain desired materials properties, what should we consider first to do with the materials? （材料科学与工程的核心是什么关系？为了获得所需的材料性能，我们应该首先考虑的材料的什么？） 答：材料科学与工程学的核心关系是性能（课件上面那个三角形的图） 为了提高对于材料性能的期望，我们首先要研究材料的结构与性能的关系，即研究材料学。 3. What is the most determinant for Materials mechanical properties? Why?（材料力学性能的决定因素是什么？为什么呢？） 答：材料的力学性能主要指材料在力的作用下抵抗变形和开裂的性能，影响材料力学性能的最重要的因素是材料的结构。这些结构包括：subatomic-atomic-molecular-nano-micro-macro.由于材料的结构决定了材料的屈服强度，塑性韧性，刚度等性质，所以材料的结构对材料的力学性能影响最大。 4. what is strength of materials? Please try to identify the difference yield strength ,tensile strength ,fatigue strength and theoretical fracture strength? （材料的强度是什么？请尝试找出屈服强度，拉伸强度，疲劳强度和理论断裂强度的差异？）(中文ppt) 材料在载荷作用下抵抗变形和破坏的能力就是材料的强度。 屈服强度代表材料开始产生明显塑性变形的抗力 疲劳强度是材料在承受大小和方向同时间做周期性变化的交变应力时，往往在远小于强度极限甚至小于屈服极限的应力作用下就发生断裂。 理论断裂强度是无缺陷材料的理论预测值， 其中E 为杨氏模量，为解理面的表面能，a 为材料内部原子间的距离 5.Please describe yielding phenomena for materials, and its practical/engineering meaning. As long as there are no yielding phenomena for some materials, how do we determine the yield strength? （请描述为材料的屈服现象(书上p16)，其实际/工程意义。有一些材料没有屈服现象，我们如何确定的屈服强度？） 屈服现象是材料开始产生明显塑性变形的标志，对应图中bd 段， 2 1)(a E c s γσ≈

上海大学 材料 文档

1. 描述晶体与非晶体的区别，从结构、性能等方面。 2. 描述晶体结构与空间点阵的区别。 3. 在简单立方晶系中，作图表示下述的晶面和晶向，并指出其中哪些晶面与 晶向是垂直的，哪些是平行的。()()()[][][]211,110,111,201,011,111 4. 试在六方晶系的晶胞上画出)(2110晶面、[]0211和[]1011晶向。 5. 铜为面心立方结构，X 射线衍射测定a=0.3615nm ，（1）按刚球密堆模型 计算最近邻原子中心距离是多少？以任一原子为中心，这样距离的原子数目是多少？（2）原子密排面和密排方向是什么？堆垛顺序如何？（3）原子密排面{hkl}和密排方向组成的{hkl}（注意：[uvw]须位于(hkl)面上）共有多少组？ 6. 铁有两种结构，分别为体心立方A2（α－Fe ）和面心立方A1（γ－Fe ）， 铁和碳的原子半径分别为0.127nm 和0.077nm ，问：碳更易进入两种铁的四面体间隙还是八面体间隙？为什么？当碳进入铁的间隙后，铁的结构会发生怎样的变化？ 7. 分别对面心立方A1和体心立方A2的(100)、(110)、(111)面，请问： （1）计算上述晶面的紧密系数，指出最紧密排列的晶面。（2）画出上述晶面的原子排列方式。 （3）计算上述晶面的晶面间距。 8. 请计算密排六方A3的(0001)、(1-100)、(-12-10)晶面的紧密系数，指出 最紧密排列的晶面。请画出这些晶面的原子排列方式。 9. 请指出面心立方A1和密排六方A3的原子堆垛顺序，同时指出是以哪个晶 面进行堆垛的。 第二章 内容及习题 第二节 波尔理论和波动力学理论对原子核外电子的运动轨道的描 述。波粒两相性的基本方程。 第三节 五种结合键的特点 第四节 结合键与晶体结构 第五节 合金，合金系，合金相结构分类

上海大学材料学院认识实习报告

上海大学材料学院认识实习报告 篇一：2014上海大学校外实习报告 实习性质 实习单位校外实习报告 实习日期年月日至月日止 院（系） 学生姓名 学号 带队教师 院（系）负责人签名 篇二：认识实习报告文档 专业实习是管理信息系统专业教学计划中规定的一个重要的实践性教学环节，其目的为： 1、学生在学习了专业课程之后，通过专业实习，在了解企业概况的基础上，对与计算机应用密切相关的某一方面的管理业务活动进行详细调查和系统分析，建立业务管理信息系统的整体概念，

学会运用专业知识去发现问题和解决问题的方法，增强业务实践能力。 2、通过实习，参加一定的业务活动和管理实践，了解企业的管理现状、所具备的基础及存在的问题，了解国情，增强学好专业的信心和从事业务工作的责任感和事业心，为学生毕业设计和走入社会奠定良好的基础。 3、通过实习，调查、了解企业的运行机制和业务管理过程，参与企业具体的管理工作，提高社会实践能力，增强调查研究、人际沟通、谋略决策、随机应变等独立工作能力与管理能力。 达内科技有限公司，先后由美国国际数据集团IDG、集富亚洲、高盛进行三轮融资，由来自SUN、IBM、亚信、华为、东软、用友等国际知名IT公司的技术骨干、海外留学生和加拿大专业技术人员创办，直接引进北美IT技术，结合中国IT企业的现状，定制化培养高端IT人才。致力于为中高端IT企业培训并输送基于Unix/Linux平台、Oracle大型

关系数据库、IP网络协议、Web和企业级应用的中高级软件人才。 哈尔滨达内科技有限公司是加拿大·达内科技有限公司在哈尔滨的直属高端IT培训中心，坐落于哈尔滨地标性建筑沪士大厦中。10年运营，达内在多伦多、北京、郑州、上海、广州、杭州、南京、重庆、哈尔滨等30多个城市，建设50多个分中心，拥有近20000平米培训场地，几千名学员同时在校学习。自2002年进入中国以来，已经为IBM、微软、摩托罗拉、华为、Yahoo、NEC、用友、神州数码、联想、新浪、搜狐、亚信、中国电信、中国银行、花旗银行等中外知名IT公司培养输送数7000名中高级软件人才。基于成熟、规范的IT 人才培训体系和储备过万的专业开发工程师人才库，达内面向国际、国内中高端IT公司提供人才推荐、人才外包、校园招聘、定单培训等多项IT人才服务。 ·2005年 2005年1月，达内外企IT培训广州

材料结构与性能试题及详细答案

《材料结构与性能》试题 一、名词解释（20分） 原子半径，电负性，相变增韧、Suzuki气团 原子半径：按照量子力学的观点，电子在核外运动没有固定的轨道，只是概率分布不同，因此对原子来说不存在固定的半径。根据原子间作用力的不同，原子半径一般可分为三种：共价半径、金属半径和范德瓦尔斯半径。通常把统和双原子分子中相邻两原子的核间距的一半，即共价键键长的一半，称作该原子的共价半径（r c）；金属单质晶体中相邻原子核间距的一半称为金属半径（r M）；范德瓦尔斯半径（r V）是晶体中靠范德瓦尔斯力吸引的两相邻原子核间距的一半，如稀有气体。 电负性：Parr等人精确理论定义电负性为化学势的负值，是体系外势场不变的条件下电子的总能量对总电子数的变化率。 相变增韧：相变增韧是由含ZrO2的陶瓷通过应力诱发四方相（t相）向单斜相（m相）转变而引起的韧性增加。当裂纹受到外力作用而扩展时，裂纹尖端形成的较大应力场将会诱发其周围亚稳t-ZrO2向稳定m-ZrO2转变，这种转变为马氏体转变，将产生近4%的体积膨胀和1%-7%的剪切应变，对裂纹周围的基体产生压应力，阻碍裂纹扩展。而且相变过程中也消耗能量，抑制裂纹扩展，提高材料断裂韧性。 Suzuki气团：晶体中的扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用的结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别。这种不均匀分布的溶质原子具有阻碍位错运动的作用，也成为Suzuki气团。 二、简述位错与溶质原子间有哪些交互作用。（15分） 答：从交互做作用的性质来说，可分为弹性交互作用、静电交互作用和化学交互作用三类。 弹性交互作用：位错与溶质原子的交互作用主要来源于溶质原子与基体原子间由于体积不同引起的弹性畸变与位错间的弹性交互作用。形成Cottrell气团，甚至Snoek气团对晶体起到强化作用。弹性交互作用的另一种情况是溶质原子核基体的弹性模量不同而产生的交互作用。 化学交互作用：基体晶体中的扩展位错为保持热平衡，其层错区与溶质原子间将产生相互作用，该作用被成为化学交互作用，作用的结果使溶质原子富集于层错区内，造成层错区内的溶质原子浓度与在基体中的浓度存在差别，具有阻碍位错运动的作用。 静电交互作用：晶体中的位错使其周围原子偏离平衡位置，晶格体积发生弹性畸变，晶格畸变将导致自由电子的费米能改变，对于刃型位错来讲，滑移面上下部分晶格畸变量相反，导致滑移面两侧部分的费米能不相等，导致位错周围电子需重新分布，以抵消这种不平衡，从而形成电偶极，位错线如同一条电偶极线，在它周围存在附加电场，可与溶质原子发生静电交互作用。 三、简述点缺陷的特点和种类，与合金的性能有什么关系（15分） 答：点缺陷对晶体结构的干扰作用仅波及几个原子间距范围的缺陷。它的尺寸在所有方向上均很小。其中最基本的点缺陷是点阵空位和间隙原子。此外，还有杂质原子、离子晶体中的非化学计量缺陷和半导体材料中的电子缺陷等。 在较低温度下，点缺陷密度越大，对合金电阻率影响越大。另外，点缺陷与合金力学性能之间的关系主要表现为间隙原子的固溶强化作用。

上海大学材料结构性能与应用思考题

材料物理结构与性能思考题 1.画图说明：“1+1＞2”复合效应和“0+0＞0”的复合效应？ 答：1+1＞2这个效应意味着两种不同常规物质的组成/复合可导致其复合材料性能的显著增强，远远大于原常规物质的性能。其性能得到了数量级上的提高，使材料“旧貌换新颜”。 0+0＞0指两种不同常规物质的组合/复合可导致全新的、原常规物质所不具有的性能，使材料的某种性能“无中生有”。 产生“1+1>2”复合效应的途径 合理选择组成物质及设计组成方式；利用组成物质之间的相互作用(如界面)；纳米尺度的结构组成。如金属的弥散强化、陶瓷的弥散增韧 产生“0+0>0”复合效应的途径 利用耦合作用；纳米尺度结构组成；周期结构组成；这些机制可能单独起作用、或并存。如通过耦合作用产生巨磁电效应。

2.举例说明原子的结合几种方式？ 答：原子的结合方式主要有以下几种：离子结合（离子键）；共价结合（共价键）；分子结合（范德瓦耳斯结合）；金属结合（金属键）。（此外还有一种称为氢键的，其性质结业化学键和范德瓦耳斯力之间。） 离子结合：例如Na和Cl反应，Na的3s轨道电子跑到Cl的3p轨道上，使两元素的最外层轨道都成为填满状态。由于Na失去一个电子形成Na+具有氖的电子结构，Cl得到一个电子形成Cl-，具有氩的电子结构，Na+和Cl-因带有异性电荷而互相吸引，这种结合方式即称为离子结合，键合类型称为离子键。 共价结合：例如，两个氢原子共享它们之间的两个电子，形成氢分子;两个氯原子共享它们之间的两个电子，形成氯分子。 分子结合：大部分有机化合物的晶体及CO2、H2、O2等在低温下形成的晶体都是分子晶体， 金属结合：元素周期表中I 、II、III族元素的原子如Cu、Na等在满壳层外有一个或几个价电子，当大量的原子相互接近并聚集为固体时，其中大部分或全部原子会丢失价电子，并为全体所共有，这些公有化的电子叫做自由电子，它们在正离子之间自由运动，形成所谓电子云，正离子和电子云之间的库仑作用力使全部离子结合起来，同时又为Pauli斥力所平衡，这种结合即为金属结合，键合类型称为金属键。 （氢键：氢键是一种极性分子键，存在于HF、H2O、NF3等分子间，如纤维素，尼龙和蛋白质等分子有很强的氢键。） 3.说明温度对金属电阻的影响？ 答：温度是强烈影响材料许多物理性能的外部因素。由于加热时发生点阵振动特征和振幅的变化，出现相变、回复、空位退火、再结晶以及合金相成分和组织的变化，这些现象往往对电阻的变化显示出重要的影响。 一般来说：金属的温度越高，电阻也越大。在绝对零度下化学上纯净又无缺陷的金属，其电阻等于零。随着温度的升高，金属电阻也在增加。无缺陷理想金属的电阻是温度的单值函数，如右图曲线1，如果在晶体中存在少量杂质和结构缺陷，那么电阻与温度的关系曲线如2和3。

上海大学 材料科学基础 考研真题

第一章

1. 请说出下列钢号表示何类钢种，大致的碳含量和合金元素含量，它们的共析温度是上移还是下移（与碳钢相比）？为什么？45 40Cr 42Mn 2. 在铁碳相图中，含有0.77%C的称为共析钢，如果在此钢中添加Mn元素或者添加Cr元素，含碳量不变，那么这种Fe-C-Mn或Fe-C-Cr钢分别是亚共析钢还是过共析钢？为什么？ 第二章 1. 含有1.2%碳的钢，其中的碳是否能全部溶入α 相和γ相中？请说明理由和溶入的条件。含有0.1%氮的钢又如何呢？ 2. 钢中有碳化铁（又称渗碳体）和碳化铌，请说明这两种碳化物的结构类型和稳定性。 3. 找一篇失效分析的文章，结合钢的冶金质量分析，谈谈自己的体会。 第四章 1. 如果要提高钢的强度，有哪些措施？ 2. 如果要提高钢的韧性，有哪些措施？ 3. 钢有哪些主要的工艺性能？请选择一种工艺性能，设想采用何种合金化手段来改善这种工艺性能。 第六章 1. 碳钢含有哪5种常见元素，它们对碳钢的性能有何影响？ 2. 简单介绍低合金高强度钢的合金化思路。 3. 何谓控制轧制和控制冷却？ 4. 双相钢组织性能特点和获取方法。 第七章 1. 请介绍调质钢的成分特点和常规热处理工艺。 2. 请介绍弹簧钢的成分特点和常规热处理工艺。 3. 请介绍轴承钢的成分特点和常规热处理工艺。 4. 请叙述渗C钢的成分设计要点。 第八章 1. 请以1种低合金工具钢为例，介绍其中预备热处理和最终热处理工艺，并说出它的成分和组织特征。 2. 请以一种高速钢为例，介绍其热处理工艺和特点。 第九章 1. 合金元素提高钢的耐蚀性的途径有哪几种？ 2. 总结铬镍钼奥氏体不锈钢的成分特点和热处理方法。 第十一章 1. 铸铁的成分与钢有何较大的区别？ 2. 铸铁的组织与钢有何较大的区别？ 3. 铸铁的性能与钢有何较大的区别？ 4. 球墨铸铁的基体可能有几种（尽可能说得全面些），它们分别是如何获得的？ 第十二章 1. 铸造铝合金、变形铝合金、可热处理铝合金是根据什么来区分的？ 2. 请简述铝合金的强化途径。 3. 请简述铝合金的时效过程。

最新材料科学基础课后习题答案

《材料科学基础》课后习题答案 第一章材料结构的基本知识 4. 简述一次键和二次键区别 答：根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。其中一次键的结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层，从而使原子间相互结合起来。二次键的结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。二次键是一种在原子和分子之间，由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。 6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高？ 答：材料的密度与结合键类型有关。一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因：（1）金属元素有较高的相对原子质量；（2）金属键的结合方式没有方向性，因此金属原子总是趋于密集排列。相反，对于离子键或共价键结合的材料，原子排列不可能很致密。共价键结合时，相邻原子的个数要受到共价键数目的限制；离子键结合时，则要满足正、负离子间电荷平衡的要求，它们的相邻原子数都不如金属多，因此离子键或共价键结合的材料密度较低。 9. 什么是单相组织？什么是两相组织？以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。 答：单相组织，顾名思义是具有单一相的组织。即所有晶粒的化学组成相同，晶体结构也相同。两相组织是指具有两相的组织。单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。晶粒尺寸对材料性能有重要的影响，细化晶粒可以明显地提高材料的强度，改善材料的塑性和韧性。单相组织中，根据各方向生长条件的不同，会生成等轴晶和柱状晶。等轴晶的材料各方向上性能接近，而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。对于两相组织，如果两个相的晶粒尺度相当，两者均匀地交替分布，此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。如果两个相的晶粒尺度相差甚远，其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。如果弥散相的硬度明显高于基体相，则将显著提高材料的强度，同时降低材料的塑韧性。 10. 说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义，说明稳态结构和亚稳态结构之间的关系。 答：同一种材料在不同条件下可以得到不同的结构，其中能量最低的结构称为稳态结构或平衡太结构，而能量相对较高的结构则称为亚稳态结构。所谓的热力学条件是指结构形成时必须沿着能量降低的方向进行，或者说结构转变必须存在一个推动力，过程才能自发进行。热力学条件只预言了过程的可能性，至于过程是否真正实现，还需要考虑动力学条件，即反应速度。动力学条件的实质是考虑阻力。材料最终得到什么结构取决于何者起支配作用。如果热力学推动力起支配作用，则阻力并不大，材料最终得到稳态结构。从原则上讲，亚稳态结构有可能向稳态结构转变，以达到能量的最低状态，但这一转变必须在原子有足够活动能力的前提下才能够实现，而常温下的这种转变很难进行，因此亚稳态结构仍可以保持相对稳定。 第二章材料中的晶体结构 1. 回答下列问题： （1）在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向： 32）与[236] （001）与[210]，（111）与[112]，（110）与[111]，（132）与[123]，（2 （2）在立方晶系的一个晶胞中画出（111）和（112）晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 解：（1）

上海大学材料工程 导师信息

很多报考上海大学材料科学与工程学院材料工程（一）（专业学位）专业的考生都有这样的疑问，考研有必要提前联系导师吗？怎么去联系上海大学材料科学与工程学院材料工程（一）（专业学位）专业的研究生导师呢？其实对于这个问题答案是肯定的，联系导师还是很有必要的，问题的关键在于什么时候去联系导师，华文教育人为在初试的之前是没有必要联系导师的，一般情况下研究生导师不可能在初试之前去随便的对一个不认识的外校考生去透漏考研初试的考点和重点，所以初试之前没有必要去联系上海大学材料科学与工程学院材料工程（一）（专业学位）专业研究生导师。 上海大学材料科学与工程学院材料工程（一）（专业学位）专业的导师有周邦新院士、孙晋良院士、丁伟中、鲁雄刚、任忠鸣、翟启杰、张捷宇、李麟、邵光杰、吴晓春、韦习成、张恒华、朱丽慧、杨弋涛、史文、鲁晓刚、陈业新、董远达、李爱军、李谋成、李瑛、刘文庆、吕战鹏、沈嘉年、王刚、王均安、肖学山、徐晖、赵世金、罗宏杰、高彦峰、赵景泰、施思齐、骆军、卞建江、陈益钢、程晋荣、施鹰、王林军、夏义本、杨秋红、朱玉斌、操光辉、邓康、洪新、李重河、汪学广、尤静林、钟云波、高玉来、李喜、张阿方、刘引烽、尹静波、郭强、刘丽、程晓英、姚美意等正副教授118名。 等。 上海大学材料工程（一）（专业学位）专业2016年考研招生简章招生目录 招生年份:2016 本院系招生人数:未公布 材料工程（一）（专业学位）专业招生人数:49 专业代码:085204 研究方向 考试科目 复试科目、复试参考书 参考书目、参考教材 01. 工模具材料及其表面技术、汽车用金属材料（钢板、铝合金、结构钢）、材料合金设计与热力学和动力学计算、高性能金属材料、金属热加工及其数值模拟。 02. 薄膜电子材料、信息功能复合材料、光电子材料与器件、智能材料与系统、纳米材料与器件、先进陶瓷材料、能量转换材料。 03. 金属材料的精炼、熔体处理和分析、加工过程的数值模拟、加工过程中废弃物处理与利用、电磁场在材料加工制备过程中应用。 04. 高性能先进工程材料、功能高分子材料，以聚合物分子设计与合成、高性能高分子工程材料、生物医用高分子材料、具有光、电、磁、催化、仿生等特性的功能高分子材料、环境友好高分子材料及树脂基复合材料的制备及应用技术为主要研究方向。 05. 核反应堆结构材料、碳/碳复 1．101思想政治理论 2．204英语二 3．302数学二 4．01方向：921材料科学基础（专） 02方向：922物理化学（二）（专）或 923普通物理（二）（专） 03方向：921材料科学基础（专）或 922物理化学（二）（专）或 923普通物理（二）（专） 04方向：922物理化学（二）（专） 05方向：921材料科学基础（专）或 922物理化学（二）（专） 更多考试科目信息 复试科目： 01方向：材料工程基础（固态相变或金属材料学或材料力学性能） 《材料科学基础（第2版）》胡赓祥等编著 上海交通大学出版社 2006年 《材料固态相变与扩散》程晓农等编著 化学工业出版社 02方向：固体物理 或 量子力学 或 无机化学 固体物理： 《固体物理学》（第1版）（主要内容：1-7）章陆栋 将平 徐至中 上海科学技术出版社 2003年 量子力学： 《量子力学》卷I （第3版）曾谨言 科学出版社 2000年 03方向：材料科学基础 或 物理化学 或 金属材料学 材料科学基础： 《材料科学基础》李见 冶金工业出版社 2000年 921材料科学基础（专）： 《材料科学基础》李见 冶金工业出版社 2000 年 《材料科学基础》胡赓祥 上海交通大学出版社 2000 年 923普通物理（二）（专）： 《普通物理学》（第 5 版）（ 1 2 、 3 册） 程守洙 江之永主编 高等教育出版社更多参考书目、参考教材

材料结构与性能复习题答案(仅供参考)讲课稿

1 钢分类的方法有哪几种？钢中常用合金元素有哪些是强碳化物形成元素？中强碳化物形成元素? 钢的分类方法有5种：1）按化学成分，有碳素钢（低碳钢，中碳钢，高碳钢），合金钢；2）按质量，有普通钢，优质钢，高级优质钢；3）按用途，有结构钢，工具钢，特殊钢；4）按炼钢方法，有转炉钢，平炉钢，电炉钢；5）按浇筑前脱氧程度，有镇静钢，沸腾钢，半镇静钢。 强碳化合物形成元素：Hf,Zr,Ti,Ta,Nb,V 中强碳化合物形成元素：W,Mo 2 合金钢的主要优点是什么？常用以提高钢淬透性的元素有哪些？强烈阻碍奥氏体晶粒长大的元素有哪些？提高回火稳定性的元素有哪些？ 合金钢主要优点：优异的力学性能和其他性能，既有高的强度，又有足够韧性和塑性。 提高钢淬透性的元素：B,Mn,Cr,Mo,Si,Ni 强烈阻碍奥氏体晶粒长大的元素：Hf,Zr,Ti,Ta,Nb,V 提高回火稳定性的元素：V,Nb,Cr,Mo,W 3 解释下列现象：（1）大多数合金钢的热处理温度比相同含碳量的碳素钢高；（2）大多数合金钢比相同含碳量的碳素钢具有较高的回火稳定性；（3）含碳量为0.4%、含铬量为12%的铬钢属于过共析钢，而含碳量为1.5%、含铬量为12%的铬钢属于莱氏体钢；（4）高速钢在热断货热轧后经空冷获得马氏体钢。 1) 热处理目的是让碳及合金元素充分溶解，合金元素扩散速度慢，另外合金元素形成的碳化物溶解需要更高温度和时间。 2) 由于合金钢中含有较多的碳化物形成元素如，Cr、W、Mo、Ti、V等，它们与碳有较强的亲和力，使碳化物由马氏体向奥氏体溶解时，合金元素扩散困难，加之合金碳化物的稳定性高，使碳化物的溶解比较困难，合金钢在加热时需要较高的温度和较长的时间。因此，合金钢具有较高的回火稳定性。 3) 按照金相组织来看，含碳量为0.4%、含铬量为12%的铬钢平衡态是渗碳体加珠光体，含碳量为1.5%、含铬量为12%的铬钢平衡态出现莱氏体。 4）由于高速钢的合金元素含量高，C曲线右移，一般合金元素越高临界冷却速度越小，淬透性越好，当空冷的冷却速度大于临界冷却速度时，空冷即可获得马氏体。 4 有资料表明，南京长江大桥采用16Mn钢比普通碳素钢节约钢材15％，简要解释原因。低合金高强度钢是在碳素工程钢基础上加入少量合金元素（Mn,Si,Ti,Nb,V,Al等）形成的，以此获得较好的塑性，韧性，焊接性能，性能的提高使得在相同的工程条件要求下大大降低了钢材的使用量。16Mn属于低合金高强度结构钢，这类钢适应大型工程结构，减轻结构重量，提高使用的可靠性及节约钢材，因此与碳素钢相比可以节省15%材料。 5 试比较45钢与40Cr钢的应用范围，以此说明合金元素Cr在调质钢中的作用。 45钢属优质碳素结构钢，大量的模具生产会用到，做模具钢使用。 40Cr钢经调质后用于制造承受中等负荷及中等速度工作的机械零件，如汽车的转向节；经淬火及中温回火后用于制造承受高负荷、冲击及中等速度工作的零件，如齿轮；经淬火及低温回火后用于制造承受重负荷、低冲击及具有耐磨性、截面上实体厚度在25mm以下的零件，如蜗杆；经调质并高频表面淬火后用于制造具有高的表面硬度及耐磨性而无很大冲击的零件，如套筒；此外，这种钢又适于制造进行碳氮共渗处理的各种传动零件，如直径较大和低温韧性好的齿轮和轴。 Cr能增加钢的淬透性，提高钢的强度和回火稳定性，具有优良的机械性能。 6 说明渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢的化学成分、最终热处理及组织、性能特点。 渗碳钢：一般都是低碳钢，碳的质量分数一般在0.12%-0.25%范围，主要合金元素有Ni,Cr,Mn