1、第 1 页 共 3 页济南大学 20122013 学年第一学期课程考试试卷（ B 卷）评分标准（含参考答案）课程名称：材料科学基础 任课教师：陈志勇一、填空（每小题 1 分，共 10 分）1. 材料是指具有满足指定工作条件下使用要求的形态和物理性状的物质。2. 原子之间相互作用的两种基本键合方式是物理键合与化学键合。3. 通常当液滴在固体表面的接触角小于 90 度的时候称为润湿。4. 复合材料由基体和增强材料组成。5. 二元共聚物的结构主要可以分为无规，交替，嵌段和接枝四种类型。6. 固态合金中的相分为固溶体和金属化合物两类。7. 硬度是指材料抵抗表面局部塑性变形及破坏的能力。8. 超导体的三
2、个性能指标是超导转变温度、临界磁场强度和临界电流密度。9. 热容是物体温度升高 1K 所需要增加的能量。10. 在光的作用下，材料的某些性能发生可逆变化的性质称为光敏性。二、是非判断题（每小题 2 分，共 20 分）（正确的写，错误的写）1 介电常数是表示单位体积和单位厚度电介质的电容值。 （ ）2 磁畴是指在铁磁性物质中，存在的微小自发磁化区域。 （ ）3 非晶态合金是以极慢速度使熔融状态的合金冷却，凝固后的合金结构呈玻璃态。 （ ）4 极性分子与极性分子之间相互作用只会产生色散力。 （ ）5 应变是指受到外力不惯性移动时，几何形状和尺寸的变化。 （ ）6 内聚能是指 1 摩尔分子聚集在一起
3、的总能量，或 1 摩尔液体蒸发，或 1 摩尔固体气化的总能量。 （ ）7 组元通过溶解形成一种成分和性能均匀的，且结构与组元之一相同的固相称为固溶体。 （ ）8 应力表示单位体积上的内力，其值与外加的力相等。 （ ）9 热导率是材料传输热量的速率的量度。 （ ）10介电损耗是指电介质在交变电场作用下，由于发热而消耗的能量。 （ ）三、简答题（每小题 5 分，共 20 分）1. 简述离子键、共价键和金属键的区别。 （5 分）答：原子间相互作用可以分为物理键合和化学键合，其中化学键合主要包括离子键、共价键和金属键。离子键是基于原子间离子相互作用，是一种静电力，键能较大，没有方向性和饱和性。 （2
4、分）共价键是基于原子间共有最外层电子的键合，键能较大，具有方向性和饱和性。 ( 2 分)金属键是基于金属原子与电子的相互作用， 键能较大，不具有方向性和饱和性。 （1 分）2. 简述复合材料研究中现有的界面理论。 （5 分）答：（1）浸润理论 （1 分）（2）化学键理论 （1 分）（3）优先吸附理论 （1 分）第 2 页 共 3 页（4）可形变理论 （1 分）（5）束缚层理论 （1 分）3. 简述陶瓷材料力学性能的主要特点。 （5 分）答：（1）高模量 （2 分）（2）高强度 （1 分）（3）高硬度 （1 分）（4）低延伸率 （1 分） 4. 简述磁性材料的分类。 （5 分）答：（1）抗磁性
5、（1 分）（2）顺磁性 （1 分）（3）铁磁性 （1 分）（4）反铁磁性 （1 分）（5）亚铁磁性 （1 分） 四、计算题（每小题 10 分，共 30 分）1. 请计算金属钛的晶胞体积是多少？已知金属钛为密排六方结构，钛的原子半径为 0.145 nm。 （10 分）答：密排六方结构致密度 k= =0.74， （5 分）Vn0原子数 n=6，所以，0.103 nm3 （5 分）74.0)15(3630knV2. 一个 CaO 的立方体晶胞含有 4 个 Ca2+和 4 个 O2-，每边的边长是 0.478 nm，则 CaO 的密度是多少？ （10 分）答：立方体晶晶胞体积 V=a3, 已知 a=0
6、.478 nm，则 V=(0.47810-7)3=1.0910-22 cm3 （5 分）密度 = ，钙的原子质量=40，氧的原子质量=16，所以，VMg/cm3 （5 分）41.09.126)4(33. 某 n 型半导体的电子密度为 31018m-3，在 500 V/m 的电场强度下的电子迁移率为 100 m/s，计算该材料的电导率。 （10 分）答：根据公式 n 型半导体的电导率可由下式计算： ， （5 分）en所以， s/m （5 分）4810)6.(10398e五、论述题（每小题 10 分，共 20 分）第 3 页 共 3 页1. 为什么高分子链具有柔性？试比较下列各组内高分子链柔性的大
7、小并简要说明理由：（1）聚乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯；（2）聚乙烯、聚乙炔、聚甲醛；（3）聚氯乙烯、聚丙烯腈、聚丙烯；（4）聚甲醛、 聚苯醚。 （10分） 答：高分子长链能以不同程度卷曲的特性称为柔性，是聚合物特有的属性，是决定高分子形态的主要因素。高分子具有柔性的原因是单键（ 键）的内旋转。 （2 分）按照柔性大小：（1）聚乙烯聚丙烯聚苯乙烯 侧链大，柔性小 （2 分）（2）聚甲醛聚乙烯聚乙炔 杂链高分子链柔性大；聚乙炔为共轭结构，刚性强。 （2 分）（3）聚丙烯聚氯乙烯聚丙烯腈 取代基的极性越强，柔性越小。 （2 分）（4）聚甲醛聚苯醚 主链刚性大，柔性小 （2 分）2. 试述影响金属磁性的因
8、素。 （10分）答：金属材料的磁性主要的影响因素有：（1） 正离子的抗磁性：抗磁化率与正离子的电子数成正比，且取决于原子中电子距原子核 距离的平方平均值，并与温度、磁场无关。凡是电子壳层被填满了的物质都属于抗磁性物质，如铋、铅、铜、银等。 （2 分）（2） 正离子的顺磁性：正离子的顺磁性来源于原子的固有磁矩。其产生的条件是原子的固有磁矩不为零。大多数金属都属于顺磁性物质，如室温下的稀土金属、钠、钾等。 （2 分）（3） 自由电子的抗磁性：自由电子在磁场方向的分运动保持不变，而在垂直于磁场方向的平面内自由电子做圆周运动，因而产生的磁矩同外磁场的方向相反，具有抗磁性。 （2 分）（4） 自由电子的顺磁性：自由电子的顺磁性来源于电子的自旋磁矩，在外磁场作用下，自由电子的自旋磁矩转到外磁场方向，因而显示顺磁性。自旋电子的顺磁化率与温度关系不大，基本是一常数。（2 分）综上，金属的磁性要从以上四个因素来分析，哪一个因素影响大，就决定了材料的磁学行为。此外，铁磁性金属的铁磁性与温度紧密相关，当温度高于居里温度时，材料铁磁性消失，变成顺磁性材料。 （2分）
