工程材料习题与辅导(第4版) 第一二章答案 主编 朱张校 姚可夫主编

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1、第1章材料的结构与性能特点1.1教学指导1.教学要求本章重点阐明金属材料的晶体结构，简要阐述晶体缺陷和合金的结构，一般介绍金属材料的组织及性能。简要阐述高分子材料的结构与性能，一般介绍陶瓷材料的结构与性能。2.教学目标学生应重点掌握金属材料的晶体结构，熟悉晶体缺陷和合金的结构，了解金属材料的组织及性能。熟悉高分子材料的结构与性能。一般了解陶瓷材料的结构与性能。3.教学建议(1)晶体结构部分应重点阐明三种常见金属的晶体结构及特点。(2)学生在学习时对“晶面指数及晶向指数的确定”部分的内容会感到困难。要求学生多练多画，掌握常见

2、的晶面和晶向的表示方法。(3)简要阐述高分子材料的大分子链结构与聚集态，结合工程、生活实际归纳高分子材料的性能特点。(4)建议本章学时：8～9学时。1.2习题参考答案1.解释名词致密度、晶体的各向异性、刃型位错、柏氏矢量、固溶体、固溶强化、金属化合物、组织、组织组成物、疲劳强度、断裂韧性、单体、链节、热塑性、热固性、柔性、玻璃态、高弹态、粘流态答:致密度:晶胞中所包含的原子所占有的体积与该晶胞体积之比称为致密度(也称密排系数).晶体的各向异性:在晶体中，不同晶面和晶向上原子排列的方式和密度不同，它们之间的结合力的大小也不相

3、同，因而金属晶体不同方向上的性能是不同的。这种性质叫做晶体的各向异性。刃型位错:在金属晶体中，晶体的一部分相对于另一部分出现一个多余的半原子面。这个多余的半原子面犹如切入晶体的刀片，刀片的刃口线即为位错线。这种线缺陷称刃型位错。柏氏矢量:首先指定位错线的方向。右手拇指指向位错线方向，四指弯曲，回绕位错线作一回路，每个方向上经过的原子个数相同，回路不能闭合。连接起始点至终点得一矢量，该矢量称为柏氏矢量，用b表示。它可以反映该位错的性质。固溶体:合金组元通过溶解形成一种成分和性能均匀且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。固溶体

4、晶格与溶剂的晶格相同。固溶强化:固溶体随着溶质原子的溶入晶格发生畸变。晶格畸变随溶质原子浓度的增高而增大。晶格畸变增大位错运动的阻力，使金属的滑移变形变得更加困难，从而提高合金的强度和硬度。这种通过形成固溶体使金属强度和硬度提高的现象称为固溶强化。固溶强化是金属强化的一种重要形式。在溶质含量适当时，可显著提高材料的强度和硬度，而塑性和韧性没有明显降低。金属化合物:合金组元相互作用形成的晶格类型和特性完全不同于任一组元的新相即为金属化合物，或称中间相。组织:材料内部所有的微观组成总称显微组织(简称组织)。组织由数量、形态、大

5、小和分布方式不同的各种相组成。组织组成物:合金组织中具有确定本质、一定形成机制的特殊形态的组成部分。组织组成物可以是单相，或是两相混合物。疲劳强度:当交变应力低于一定值时,试样可以经受无限周期循环而不发生疲劳破坏，此应力值称为材料的疲劳极限，亦叫疲劳强度。断裂韧性:材料抵抗裂纹失稳扩展断裂的能力叫断裂韧性，用临界应力场强度因子KIC表示。单体:组成高分子化合物的低分子化合物称做单体。链节:由许多结构相同的基本单元重复连接构成大分子链，组成大分子链的这种结构单元称为链节。热塑性:聚合物可以通过加热和冷却的方法，使聚合物

6、重复地软化（或熔化）和硬化（或固化）的性能。热固性:聚合物加热加压成型固化后，不能再加热熔化和软化，称为热固性。柔性:在拉力作用下，呈卷曲状或线团状的线型大分子链可以伸展拉直，外力去除后，又缩回到原来的卷曲状和线团状。这种能拉伸、回缩的性能称为分子链的柔性。玻璃态:在Tg温度以下，在受外力作用下，高聚物链段进行瞬时的微量伸缩和微小的键角变化。外力一经去除，变形旋即消失；此时高聚物变形量小，而弹性模量较高，变形符合胡克定律，应变与应力成直线关系，并在瞬时达到平衡。高聚物的这种状态叫做无定形的玻璃态。高弹态:在Tg

7、温度以上，Tf温度以下，高聚物受力时，卷曲链沿外力方向舒展拉伸，产生很大的弹性变形，外力去除后，分子链又逐渐回缩到原来的卷曲状态，弹性变形消失；高聚物表现为柔软而富弹性，具有橡胶的特性。此时高聚物变形量很大，而弹性模量较低，外力去除后变形可以回复，弹性是可逆的。高聚物的这种状态叫高弹态。粘流态:温度高于Tf后，高聚物受力后，变形迅速发展，弹性模量很快下降，开始产生粘性流动，变形已变为不可逆。高聚物的这种状态叫粘流态。2.填空题(1)同非金属相比，金属的主要特性是（良好的导电性和导热性。正的电阻温度系数。金属不透

8、明并呈现特有的金属光泽。金属具有良好的塑性变形能力，金属材料的强韧性好).(2)晶体与非晶体结构上最根本的区别是（晶体中原子(离子或分子)规则排列。非晶体中原子(离子或分子)无规则排列).(3)在立方晶系中，{120}晶面族包括（(120)、(102)、(012)、(021)、(210)、(201)、(