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材料科学工程基础总结

材料科学工程基础总结

1、材料科学与工程的四个基本要素：答：1）、使用性能是材料在使用状态下

表现出的行为，

是材料研究的出发点和目标，主要决定于材料的力学、物理和化学等性质；

2）、材料的

性质是材料对热、光、机械载荷等的反应，主要决定于材料的组成与结构；

3）、化学成分和4）组织结构是影响其性质的直接因素；通过合成制备过程，可

改变材料的组织结构而影响其性质；

2、材料科学与工程定义：答：关于材料组成、结构、制备工艺与其性能及使

用过程间相互

关系的知识开发及应用的科学。3、按材料特性？材料分为哪几类？答：金属

材料、无机非金属材料、高分子材料、半导

体材料。4、金属通常分哪两大类？答：黑色金属材料和有色金属材料。

5、比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料在结合键上的差别。

答：简单金属完

全为金属键，过渡族金属为金属键和共价键的混合，但以金属键为主；陶瓷材

料是由一种或多种金属同非金属(通常为氧)相结合的化合物，其主要为离子键，也

有一定成分的共价键；高分子材料，大分子内的原子之间结合为共价键，而大分子

与大分子之间的结合为物理键。复合材料是由二种或二种以上的材料组合而成的物

质，因而其结合链非常复杂，不能一概而论。

6、在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从

左到右或从上

到下元素结构有什么区别？性质如何递变？答：同一周期元素具有相同原子核

外电子层数，从左到右，核电荷增多，原子半径逐渐减小，电离能增加，失电子能

力降低，得电

子能力增加，金属性减弱，非金属性增强；同一主族元素核外电子数相同，从

上向下，电子层数增多，原子半径增大，电离能降低，失电子能力增加，得电子能

力降低，金属性增强，非金属性降低。

7、原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定？答：主量子

数n、轨道角

动量量子数li、磁量子数mi和自旋角动量量子数Si。

8、影响配位数的因素。答：共价键数,与结合键类型有关，影响材料的密度。

原子的有效

堆积（离子和金属键合）异种离子接近放出能量，不引起离子间的强相互推斥

力下，近邻异号离子尽可能多，离子晶体结构更稳定。离子化合物配位数较高，常

为6。正、负离子的配位数主要取决于正、负离子的半径比，只有当正、负离子相

互接触时，离子晶体的结构才稳定。配位数一定时，正、负离子的半径比有个下限

值。

9、比较键能大小和各种结合键的主要特点。答：化学键能物理键能，共价键

能≥离子

键能金属键能氢键能范氏键能；共价键中：叁键键能双键键能单键键

能。特点：金属键，由金属正离子和自由电子，靠库仑引力结合，电子的共有化，

无饱和性，无方向性；离子键以离子为结合单元，无饱和性，无方向性；共价键共

用电子对，有饱和性和方向性；范德华力，原子或分子间偶极作用，无方向性，无

饱和性；氢键，分子间作用力，氢桥，有方向性和饱和性。10、简述结合键类型及

键能大小对材料的熔点密度导电性导热性弹性模量和

塑性有何影响。答：熔点：熔点高低代表材料的稳定性程度。加热时，当热振

动能足以破坏相邻原子间的稳定结合时，材料发生熔化。结合键类型和结合(键)能

大小决定材料

熔点的高低。密度：金属键没有方向性，金属原子总是趋于密集排列，故金属

密度高；陶瓷材料为共价键和离子键的结合，其密度较低；聚合物多为二次键结

合，其组成原子质量较小，聚合物密度最低。导电和导热性：金属键由金属正离子

和自由电子，靠库仑引力结合，价电子能在晶体内自由运动，使金属具有良好导电

性；不仅正离子振动传递热能，电子运动也能传递热能，使金属具有良好导热性；

而非金属键结合的陶瓷和聚合物在固态下不导电，导热性小。模量：结合键能越大

材料的拉伸或压缩模量越大。塑性：金属键无饱和性又无方向性，金属受力变形，

可改变原子之间的相互位置，金属键不被破坏，使金属有良好延展性；共价键键能

高，有方向性和有饱和性，结构稳定，改变原子间的相对位置很困难，共价键结合

的材料塑性变形能力差，硬而脆。11、空间点阵。答：空间点阵：一系列在三维空

间按周期性排列的几何点称为一个空间

点阵；晶面指数：晶面在三个晶轴上的截距倒数之比；致密度：晶胞中的原子

所占的体积与该晶胞所占体积之比。12、液晶及其液晶的分类：答：液晶：某些结

晶物质受热熔融或被溶剂溶解之后，失去