娄底幼儿师范高等专科学校《功能材料与表面工程》2023-2024学年第一学期期末试卷.doc

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娄底幼儿师范高等专科学校
《功能材料与表面工程》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
总分
得分

一、单选题（本大题共20个小题，每小题1分，共20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、在研究材料的疲劳裂纹扩展行为时，发现裂纹扩展速率与应力强度因子之间存在一定的关系。以下哪种关系能够较好地描述这种行为？（ ）
A. 线性关系 B. 抛物线关系 C. 指数关系 D. 幂函数关系

2、对于一种用于电动汽车电池的隔膜材料，要提高其离子透过性和安全性，以下哪种材料特性的优化最为关键？（ ）
A. 孔隙率和孔径分布
B. 化学稳定性
C. 热关闭性能
D. 以上都是

3、在研究材料的抗辐射性能时，发现一种材料在辐射环境下性能稳定。以下哪种材料结构特征最有助于提高其抗辐射能力？（ ）
A. 致密的晶体结构 B. 非晶态结构 C. 纳米结构 D. 多孔结构

4、在研究超导材料时，发现其在低温下电阻突然降为零。以下哪种理论可以较好地解释超导现象？（ ）
A. 能带理论
B. 自由电子气模型
C. 库珀对理论
D. 价键理论

5、在研究材料的导热性能时，热导率是一个重要的参数。对于金属材料，其热导率随温度的升高通常会怎样变化？（ ）
A. 升高
B. 降低
C. 先升高后降低
D. 先降低后升高

6、对于一种电致变色材料，要提高其变色响应速度，以下哪种方法可能有效？（ ）
A. 优化薄膜结构 B. 改进电极材料 C. 调整驱动电压 D. 以上都有可能

7、金属材料的腐蚀防护方法有很多种，那么常见的腐蚀防护方法有哪些？（ ）
A. 涂层保护、阴极保护、阳极保护
B. 选择耐腐蚀材料、控制环境因素
C. 加入缓蚀剂、进行表面处理
D. 以上都是

8、对于金属材料，常见的晶体结构有面心立方、体心立方和密排六方，其中哪种结构的金属具有较高的塑性？（ ）
A. 面心立方
B. 体心立方
C. 密排六方
D. 以上三种结构塑性相同

9、在研究金属材料的热处理时，淬火和回火是两个重要的工艺。对于一种中碳钢，经过淬火后得到马氏体组织，然后进行低温回火，其主要目的是什么？（ ）
A. 提高硬度和耐磨性
B. 消除内应力，提高韧性
C. 改善切削加工性能
D. 细化晶粒，提高强度

10、复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料通过一定的工艺复合而成。在纤维增强复合材料中，纤维的排布方式对复合材料的性能有着重要影响。以下关于纤维排布方式的描述，正确的是（ ）
A. 随机排布的纤维增强复合材料各向同性
B. 单向排布的纤维增强复合材料在纤维方向上强度最高
C. 多层交叉排布的纤维增强复合材料力学性能均匀
D. 纤维排布方式对复合材料的热性能没有影响

11、一种新型的纳米材料表现出优异的催化性能。以下哪种因素对其催化活性的贡献最大？（ ）
A. 高比表面积 B. 独特的电子结构 C. 小尺寸效应 D. 表面缺陷

12、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

13、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

14、在材料的拉伸试验中，屈服强度是一个重要的力学性能指标。以下哪种材料的屈服强度通常较高？（ ）
A. 纯铝
B. 低碳钢
C. 纯铜
D. 纯钛

15、在研究金属的塑性变形机制时，发现位错运动受到阻碍。以下哪种障碍物对位错运动的阻碍作用最强？（ ）
A. 溶质原子 B. 第二相粒子 C. 晶界 D. 空位

16、在材料的表面改性技术中，离子注入可以改变材料表面的性能。对于金属材料表面的离子注入，以下哪种离子的注入可以提高其耐磨性？（ ）
A. 氮离子
B. 氧离子
C. 氢离子
D. 钠离子

17、在研究聚合物的流变性能时，发现其在一定剪切速率下表现出非牛顿流体的特征。以下哪种聚合物结构因素可能导致这种现象？（ ）
A. 长链支化 B. 线性结构 C. 低分子量 D. 高结晶度

18、复合材料的力学性能通常优于单一材料，那么复合材料力学性能的主要特点有哪些？（ ）
A. 高强度、高刚度、低密度
B. 良好的韧性、抗疲劳性、耐腐蚀性
C. 可设计性强、性能各向异性
D. 以上都是

19、在纤维增强复合材料中，纤维与基体之间的界面结合强度对材料性能有重要影响。界面结合强度过高可能会导致（ ）
A. 材料韧性增加
B. 材料强度降低
C. 材料脆性增加
D. 材料疲劳性能提高

20、在金属材料的冷加工过程中，以下哪种现象会导致材料的强度增加而塑性降低？（ ）
A. 回复
B. 再结晶
C. 加工硬化
D. 相变

二、简答题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）详细说明材料的高温性能，如高温强度、高温蠕变和高温氧化等，分析影响材料高温性能的因素及在高温环境中的应用。

2、（本题5分）解释高分子材料在溶液中溶解性良好的原因，讨论分子结构对溶解性的影响规律和在高分子材料加工中的应用。

3、（本题5分）在材料的失效分析中，如何通过断口形貌分析判断材料的失效模式和原因？请结合具体案例进行详细阐述。

4、（本题5分）详细分析材料的热膨胀现象，解释其产生的原因，并举例说明热膨胀在工程应用中的影响和应对措施。

5、（本题5分）详细阐述功能陶瓷材料中高介电常数和低介电损耗的实现途径，分析其在电子元件中的应用要求。

三、计算题（本大题共5个小题，共25分)
1、（本题5分）一块陶瓷板的断裂韧性为 3 MPa·m^1/2，裂纹长度为 1.5 毫米，计算断裂时的应力。

2、（本题5分）有一压电陶瓷环，内径为30mm，外径为40mm，高度为15mm，压电系数为500pC/N，受到压力为100N，计算产生的电压。

3、（本题5分）一个圆柱形的铝合金筒，外径为 28 毫米，内径为 20 毫米，长度为 800 毫米，密度为 2.7 克/立方厘米，计算质量。

4、（本题5分）已知一种半导体材料的电子迁移率为 1000 cm²/V·s，在电场强度为 100 V/cm 时，计算电子的漂移速度。

5、（本题5分）一块铝板，厚度为 5mm，宽度为 100mm，长度为 200mm，铝的密度为 2.7 g/cm³，计算该铝板的质量（忽略加工余量）。

四、论述题（本大题共3个小题，共30分)
1、（本题10分）深入探讨高分子材料在溶液中的构象变化和分子运动行为，以及对溶液性能和加工过程的影响。

2、（本题10分）全面论述材料的低维材料的分类和性能特点，如二维材料（石墨烯、二硫化钼等）和一维材料（碳纳米管等），以及其制备和应用。

3、（本题10分）详细论述材料的摩擦磨损性能和机理，分析不同材料在不同工况下的摩擦磨损行为，以及提高材料耐磨性的方法和途径。

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