河北工业大学《材料科学与工程专业导论》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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《材料科学与工程专业导论》2023-2024学年第一学期期末试卷

院(系)_______ 班级_______ 学号_______ 姓名_______

题号
一
二
三
四
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得分

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一、单选题（本大题共25个小题，每小题1分，共25分．在每小题给出的四个选项中，只有一项是符合题目要求的．）
1、对于一种用于航空轮胎的橡胶材料，要提高其耐磨性和抗老化性能，以下哪种添加剂的使用可能最为有效？（ ）
A. 炭黑
B. 白炭黑
C. 防老剂
D. 以上都是

2、对于一种压电陶瓷材料，要提高其压电系数，以下哪种掺杂元素可能有效？（ ）
A. 铅 B. 钛 C. 镧 D. 铌

3、在陶瓷材料的增韧方法中，引入纤维增强相可以有效提高韧性。以下哪种纤维常用于陶瓷增韧？（ ）
A. 碳纤维 B. 玻璃纤维 C. 碳化硅纤维 D. 以上都是

4、在研究金属材料的腐蚀防护方法时，涂层防护是一种常用手段。以下关于涂层防护原理和要求的描述，正确的是（ ）
A. 涂层可以完全阻止金属的腐蚀
B. 涂层的厚度越厚，防护效果越好
C. 涂层应与金属基体具有良好的结合力
D. 涂层的防护性能与环境无关

5、复合材料的增强相可以是纤维、颗粒等，那么增强相对复合材料性能的主要影响是什么？（ ）
A. 提高强度和刚度
B. 改善耐热性和耐腐蚀性
C. 增加韧性和抗疲劳性
D. 以上都是

6、对于磁性材料，其磁滞回线的形状和大小反映了材料的磁性能。以下哪种磁滞回线特征表示材料具有较好的磁存储能力？（ ）
A. 狭窄的回线 B. 宽大的回线 C. 矩形的回线 D. 不规则的回线

7、在研究金属材料的晶体结构时，面心立方晶格的原子配位数为 12，致密度为 0.74。对于体心立方晶格，其原子配位数和致密度分别是多少？（ ）
A. 8 和 0.68
B. 12 和 0.74
C. 6 和 0.58
D. 4 和 0.34

8、金属材料的热处理工艺可以改善其性能，那么不同的热处理工艺对金属材料的组织和性能有哪些影响？（ ）
A. 淬火提高硬度、回火消除应力、正火改善组织
B. 退火降低硬度、淬火增加韧性、回火提高强度
C. 正火细化晶粒、淬火增加塑性、回火降低脆性
D. 以上都不是

9、在分析一种用于制造刀具的硬质合金时，发现其硬度和韧性难以同时兼顾。以下哪种改进措施可能有助于解决这一问题？（ ）
A. 调整粘结相的含量
B. 细化晶粒
C. 优化烧结工艺
D. 以上都是

10、在分析材料的摩擦磨损性能时，发现表面粗糙度对磨损率有重要影响。一般来说，表面粗糙度越大，磨损率（ ）
A. 越高 B. 越低 C. 不变 D. 先升高后降低

11、金属材料的热处理可以改变其组织和性能，那么淬火、回火、正火等热处理方法的主要目的分别是什么？（ ）
A. 提高硬度、消除应力、改善组织
B. 降低硬度、提高韧性、细化晶粒
C. 增加强度、提高塑性、调整硬度
D. 以上都不是

12、在研究一种用于芯片制造的光刻胶材料时，发现其分辨率难以满足先进制程的要求。以下哪种改进途径可能最为有效？（ ）
A. 开发新型光刻技术
B. 优化光刻胶的化学配方
C. 改进光刻设备
D. 以上都是

13、对于一种金属玻璃材料，其具有优异的力学性能和耐腐蚀性。以下哪种制备方法常用于获得金属玻璃？（ ）
A. 铸造法
B. 粉末冶金法
C. 溅射法
D. 快速凝固法

14、一种新型磁性材料在室温下表现出很强的磁性，但其居里温度相对较低。当温度超过居里温度时，磁性急剧下降。以下哪种方法可以有效提高该材料的居里温度？（ ）
A. 掺杂其他元素 B. 改变制备工艺 C. 增加材料的厚度 D. 施加外加磁场

15、对于一种用于制造模具的金属材料，要求其具有高的耐磨性和热稳定性。以下哪种材料选择和处理方法最为合适？（ ）
A. 选用高速钢并进行淬火回火处理
B. 选用硬质合金并进行表面涂层
C. 选用工具钢并进行渗碳处理
D. 以上都是

16、高分子材料在日常生活和工业中有着广泛的应用。对于聚乙烯（PE）这种常见的高分子材料，其分子链的结构特点是什么？（ ）
A. 线性结构，分子间作用力小
B. 支化结构，分子间作用力大
C. 网状结构，交联度高
D. 体型结构，不溶不熔

17、在分析一种用于柔性显示屏的有机发光材料时，发现其发光效率较低。以下哪种因素最有可能是限制发光效率的关键？（ ）
A. 分子结构
B. 电荷传输性能
C. 激子复合效率
D. 以上都是

18、在高分子材料的分类中，根据受热后的行为可分为热塑性和热固性高分子。热塑性高分子材料在加热时（ ）
A. 变软可塑 B. 发生交联 C. 分解破坏 D. 保持形状不变

19、在研究金属材料的晶体结构时，面心立方晶格的原子配位数是12，而体心立方晶格的原子配位数是8。以下关于这两种晶格结构特点的描述，正确的是（ ）
A. 面心立方晶格的致密度高于体心立方晶格
B. 体心立方晶格的塑性优于面心立方晶格
C. 面心立方晶格的硬度大于体心立方晶格
D. 体心立方晶格的熔点高于面心立方晶格

20、一种纳米材料在制备过程中容易团聚。为了减少团聚现象，可以采用以下哪种方法？（ ）
A. 降低反应温度 B. 增加分散剂 C. 提高搅拌速度 D. 以上都可以

21、在研究金属材料的再结晶过程中，以下关于再结晶温度和影响因素的描述，正确的是（ ）
A. 变形程度越大，再结晶温度越高
B. 杂质含量增加会提高再结晶温度
C. 再结晶温度与材料的原始晶粒尺寸无关
D. 加热速度越快，再结晶温度越低

22、对于纳米材料，由于其尺寸效应，表现出与常规材料不同的性能。纳米材料的比表面积通常（ ）
A. 小于常规材料 B. 等于常规材料 C. 大于常规材料 D. 与材料尺寸无关

23、在材料的力学性能测试中，拉伸试验可以得到材料的屈服强度、抗拉强度等指标。对于一种钢材，其屈服强度为 300MPa，抗拉强度为 500MPa。在拉伸过程中，当应力达到 400MPa 时，材料发生了明显的塑性变形。此时，材料的应变大约是多少？（ ）
A. 0.05
B. 0.1
C. 0.15
D. 0.2

24、在研究材料的超导性能时，发现一种材料的超导转变温度受到压力的影响。以下哪种说法是正确的？（ ）
A. 压力增大，超导转变温度升高
B. 压力增大，超导转变温度降低
C. 压力对超导转变温度无影响
D. 压力适中时，超导转变温度最高

25、对于一种超导材料，除了临界温度和临界电流密度外，还有一个重要的参数是临界磁场。以下哪种因素会影响超导材料的临界磁场？（ ）
A. 材料的纯度 B. 晶体结构 C. 制备工艺 D. 以上均会

二、简答题（本大题共4个小题，共20分)
1、（本题5分）详细说明材料的智能材料的概念和分类（如形状记忆材料、压电材料和磁致伸缩材料）。分析智能材料的性能特点和应用领域，并探讨其在未来科技中的发展前景。

2、（本题5分）全面论述材料的梯度功能材料的概念和特点，讨论梯度功能材料的制备方法和应用领域，以及性能优化的策略。

3、（本题5分）阐述高温合金中合金元素的作用，分析其如何提高合金在高温下的强度、抗氧化和抗腐蚀性能。

4、（本题5分）全面论述材料的表面改性技术，如化学镀、电镀、阳极氧化等，分析每种技术的原理、工艺流程和应用范围，以及对材料性能的改善效果。

三、计算题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）在材料的疲劳寿命测试中，一种金属在应力幅为 120 兆帕的循环应力下，疲劳寿命为 10^6 次，计算其疲劳强度系数。

2、（本题5分）某晶体的晶格常数为 a=b=0.4 纳米，c=0.6 纳米，计算其晶胞体积。假设为六方晶系。

3、（本题5分）一根直径为 10 毫米的圆柱形金属棒，长度为 50 厘米，金属的密度为 8.9 克/立方厘米，计算这根金属棒的质量是多少克？

4、（本题5分）一块长方形的硅片，长为 25 cm，宽为 15 cm，厚度为 0.3 mm，硅的密度为 2.33 g/cm³，计算硅片的质量。若要在硅片上制作晶体管，每个晶体管占用面积为 0.01 mm²，计算可制作的晶体管数量。

5、（本题5分）某种磁性材料的饱和磁感应强度为 1.5 T，样品的横截面积为 3 cm²，计算样品达到饱和时的磁通量。

四、论述题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）阐述陶瓷材料的制备工艺及其对材料性能的影响，包括原料选择、成型方法和烧结过程等方面。

2、（本题10分）全面论述超导材料的发展历程、性能特点和应用领域，分析高温超导材料的研究现状和面临的挑战，探讨超导技术在能源、交通和科学研究等方面的潜在应用。

3、（本题10分）全面论述材料的光学性能（如折射率、反射率、吸收率等）在不同材料中的表现和影响因素，以及在光学器件和光通信中的应用。

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