2025年大學材料科學與工程（金屬材料工程）試題及答案

（考試時間：90分鐘滿分100分）班級______姓名______第I卷（選擇題共30分）答題要求：本大題共10小題，每小題3分。在每小題給出的四個選項中，只有一項是符合題目要求的。w1.以下哪種金屬晶體結構具有最高的原子堆積密度？A.簡單立方結構B.體心立方結構C.面心立方結構D.六方密堆積結構w2.金屬材料的強度主要取決于以下哪個因素？A.金屬原子的半徑B.金屬鍵的強度C.金屬的密度D.金屬的顏色w3.下列哪種方法可以提高金屬材料的硬度？A.退火B(yǎng).正火C.淬火D.回火w4.金屬材料在拉伸過程中，從開始到發(fā)生斷裂所達到的最大應力稱為？A.屈服強度B.抗拉強度C.彈性模量D.延伸率w5.以下哪種元素不是常見的合金元素？A.碳B.硅C.氮D.金w6.金屬的導電性隨溫度升高而？A.升高B.降低C.不變D.先升高后降低w7.金屬材料的疲勞失效是由于以下哪種原因引起的？A.靜載荷作用B.交變載荷作用C.腐蝕作用D.高溫作用w8.以下哪種金屬具有良好的耐腐蝕性？A.鐵B.鋁C.銅D.鋅w9.金屬材料的熱膨脹系數(shù)與以下哪個因素有關？A.金屬的熔點B.金屬的密度C.金屬原子間的結合力D.金屬的硬度w10.下列哪種工藝可以改善金屬材料的切削加工性能？A.調質處理B.球化退火C.滲碳處理D.氮化處理第II卷（非選擇題共70分）w11.（10分）簡述金屬晶體的三種常見結構及其特點。w12.（15分）解釋金屬材料的強化機制有哪些，并舉例說明。w13.（15分）材料：某金屬材料在拉伸試驗中，原始標距長度為50mm，直徑為10mm。當施加拉力達到一定值時，標距長度變?yōu)?5mm，直徑變?yōu)?.5mm。已知該材料的彈性模量E=200GPa。求：（1）該材料的伸長率；（2）該材料的斷面收縮率；（3）此時材料所承受的應力。w14.（15分）材料：在金屬材料的研究中，發(fā)現(xiàn)一種合金在高溫下具有良好的抗氧化性能。經分析，合金中含有Cr、Al等元素。請分析Cr、Al元素對合金抗氧化性能的影響，并說明原因。w15.（15分）材料：隨著航空航天技術的發(fā)展，對金屬材料的性能要求越來越高。例如，要求材料具有高強度、低密度、良好的耐高溫和耐腐蝕性等。請結合金屬材料工程的知識，談談如何設計和開發(fā)滿足這些要求的新型金屬材料。答案：w1.Dw2.Bw3.Cw4.Bw5.Dw6.Bw7.Bw8.Bw9.Cw10.Bw11.金屬晶體常見結構有簡單立方結構、體心立方結構和面心立方結構。簡單立方結構原子位于立方體頂點，原子堆積密度低；體心立方結構原子除位于頂點外，立方體中心還有一個原子，堆積密度高于簡單立方；面心立方結構原子位于立方體頂點和面心，堆積密度最高，空間利用率高。w12.強化機制有固溶強化，如鋼中溶入碳等合金元素，使強度硬度升高；加工硬化，如冷拉鋼絲，變形使位錯增殖，阻礙位錯運動強化；彌散強化，如鋼中細小碳化物彌散分布強化基體；細晶強化，晶粒細化增加晶界，阻礙位錯運動強化材料。w13.（1）伸長率=(55-50)/50×100%=10%；（2）斷面收縮率=[(π×(10/2)2-π×(9.5/2)2)/(π×(10/2)2)]×100%=9.75%；（3）應變=(55-50)/50=0.1，應力=E×應變=200×103MPa×0.1=20000MPa。w14.Cr、Al元素能提高合金抗氧化性能。Cr能形成致密氧化膜，阻止氧氣進一步向內擴散；Al能生成Al?O?氧化膜，該膜致密且穩(wěn)定性好，可有效保護合金內部不被氧化。w15.可通過合金化設計，添加合適合金元素提高強度等性能；采