金属材料及核材料试题及解答-2007

金属材料及核材料试题

一. 填空白（每题1分，共20分）

1． 材料科学与工程包括四个要素，即制备与加工、组成与结构、材料性能和使用性

能。

2． 材料科学与工程的核心内容是材料结构与性能的关系。 3． 金属材料是以金属元素为基础的材料。 4． 金属材料可分为黑色金属和有色金属两大部。

5． 黑色金属：铁和以铁为基的合金，包括钢、铸铁和铁合金。

6． 有色金属：黑色金属以外的所有金属及其合金，如铝、铜、钛和镍等金属及其合

金。

7． 材料的力学性能主要指强度、塑性和刚度等，还包括冲击韧性、疲劳性能、蠕变

性能和耐磨性能等。

8． 材料的物理性能包括电学的、磁学的、光学的、热学的以及化学的性能。 9． 使用性能取决于材料的基本性能。 10． 11． 12． 13． 14． 15． 体。 16． 17． 18．

原子（或分子）无规则聚集在一起的物质称为非晶体。 金属材料在冲击载荷作用下抵抗破坏的能力称为冲击韧度。

金属在外力作用下产生变形，其变形过程包括弹性变形和塑性变形两个阶金属在静载荷作用下，抵抗塑性变形或断裂的能力称为强度。 塑性是指金属材料在断裂前产生塑性变形的能力。

陶瓷材料属于无机非金属材料，主要为金属氧化物和金属非氧化物。 硬度是指金属抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的能力。 固态物质按其原子（或分子）的聚集状态可分为晶体和非晶体两大类。 原子（或分子）按一定的几何规律作规则的周期性重复排列的物质，称为晶段。 19． 20．

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原子是保持化学性质的最小单位。

原子核是由带正电的质子和不带电的中子组成。

二. 判断题（每题1分，共20分）

1. 材料的制备与加工：包括传统的冶炼、铸造、压力加工、焊接、 热处理、烧结、

表面技术、机械加工和对加工过程的模拟与仿真技术，也包括了新发展的高能束（激光束、电子束）表面改性技术、真空溅射、气相沉积、热喷涂、多种材料复合等新工艺。（√）

2. 任何材料的性能都是由材料的成分和结构决定的。弄清材料性能与结构的关系，

可以合成或加工出性能更好的材料，并可按所需性能设计材料。（√）

3. 使用性能是材料在使用条件下表现出的行为，包括环境影响、受力状态、可靠性、

耐用性、寿命预测及延寿措施、材料设计等内容。（√） 4. 使用性能不取决于材料的基本性能。（×）

5. 材料的使用性能指材料在使用条件下表现出的行为，包括环境影响、受

力状态、可靠性、耐用性、寿命预测及延寿措施、材料设计等内容。（√） 6. 材料性能是指材料对电、磁、光、热、机械载荷的反应，而这些性能主要取决于

材料的组成和结构，而组织与结构又取决于材料的成分和制备与加工工艺。（√） 7. 塑性是指金属材料在断裂前产生塑性变形的能力。（√）

8. 金属受力的性质不同，将表现出各种不同的行为，显示出各种相同的力学性能。

（×）

9. 金属的延伸率和断面收缩率数值越大，说明其塑性越差。（×） 10. 最常有布氏硬度试验法、洛氏硬度试验法、微氏硬度试验法三种。（√） 11. 屈服强度?0.2是指试样卸除拉力后，其标距部分的残余伸长率达到0.2%时的应

力。（√）

12. 金属在循环应力作用下能经受无限次循环而不断裂的最大应力值，称为金属的疲

劳强度。（√）

13. 工艺性能是指金属在制造各种机械零件或工具的过程中，对各种不同加工方法的

适应能力，即金属采用某种加工方法制成成品的难易程度。（√）

14. 弹性变形在外力去除后能够完全恢复，所以不能用于成型加工。只有塑性变形才

是永久变形，才能用于成型加工。（√）

15. 在一定温度下加热，变形金属中的纤维状晶粒将转变为等轴晶粒，这一阶段称为

再结晶。（√）

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16. 原子是保持化学性质的最小单位。原子核是由带正电的质子和不带电的中子组

成，其直径约为10?12cm，是原子直径的万分之一。（√）

17. 控制材料是实现反应堆的可调功能的材料，其特点是中子吸收截面大，对反应堆

的正反应性有抑制、释放和调节的作用。（√）

18. 控制材料应具备中子吸收截面大和良好的机械、抗辐照、耐腐蚀性能以及导热性

好、成本低、容易冶炼和制备的特点。（√）

19. 合金是由两种或两种以上的金属元素或金属元素与非金属元素组成的具有金属

特性的物质。（√）

20. 燃料及燃料元件和组件分别是反应堆外围最核心的材料和最重要的部件，工况也

最苛刻。（×）

三．选择题（每题2分，共20分）

1．试样拉断后，标距的伸长与原始标距的（A）成为伸长率。用?表示。

(A) 百分比 (B) 和 (C) 乘积 (D) 差

2．试样拉断后，标距的伸长与原始标距的百分比称为伸长率。用（D）表示。

(A) ? (B) ? (C) ? (D) ?

3．试样拉断后，缩颈处横截面积的（B）与原始横截面积的百分比称为断面收缩率。用?表示。

(A) 最小缩减量 (B) 最大缩减量 (C) 缩减量 4．常见金属的晶体结构有（D）晶格三种。

(A) 体心立方 (B) 面心立方 (C) 密排六方 （D）A+B+C

5．原子是保持化学性质的（A）单位。

(A) 最小 (B) 最大 (C) 中等

6．晶体中原子排列不规则的区域称为晶体（B）。

(A) 位向 (B) 缺陷 (C) 晶格

7．冷塑性变形后的金属在加热过程中，随加热温度的升高，要经历回复、再结晶、晶粒长大（A）阶段的变化。

(A) 三个 (B) 两个 (C) 四个

8．核燃料是反应堆中实现（A）的重要材料。

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(A) 核裂变 (B) 化学反应 (C) 物理反应 9．压水堆通常用字母（A）表示。

(A) PWR (B) LWR (C) BWR 10．沸水堆通常用字母（B）表示。

(A) LWR (B) BWR (C) PWR

四、简答题(每题5分，共10分) 1. 金属的力学性能主要有哪些？

答：金属的力学性能主要有强度、塑性、韧性、硬度、疲劳强度等 2．燃料元件有哪些形状而且主要用于哪种反应堆？

答：燃料元件的形状有棒状、片状、管状、套管状和球状等，它们依次分别应用在

水冷动力 堆、试验堆、石墨与改进气冷堆、高通量工程试验堆和高温气冷堆。

五、论述题(每题10分，共20分)

1．反应堆堆内构件面对活性区、受到冷却剂冲刷和高温、高压作用。所以，对反应

堆内构件用材有严格的要求。简述堆内构件的主要性能要求。

答：因为堆内构件面对活性区、受到冷却剂冲刷和高温、高压作用，所以堆内构件

用材应具有：(1) 强度高、塑韧性大、高温性能好；(2) 中子吸收截面和中子俘获截面以及感生放射性小；(3) 抗辐照、耐腐蚀并与冷却剂相容性好；(4) 热膨胀系数小，导热性能好；(5) 易加工、成本低。

PWR的堆内构件用材主要是奥氏体不锈钢，部分材料采用镍基合金。

2．简单描述压水堆(PWR)和沸水堆(BWR)所用燃料元件形态、燃料类型、包壳材料

特点。

答：压水堆(PWR)和沸水堆(BWR) 所用燃料元件形态为细长棒型元件，燃料芯棒是

含低浓缩铀的UO2烧结体。PWR燃料包壳管为Zr-4，BWR燃料包壳管为Zr-2合金。

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六、计算题(每题5分，共10分)

1． 有一直径为?10mm的低碳钢试样，在实验力达到36110N时出现缩颈现象，然

后被拉断。试计算该材料在拉断前所承受的最大应力即抗拉强度?b。（?b=Fb/S0。?b（MPa）；Fb—试样拉断前所承受的最大拉伸力，单位为N；S0—试样原始横截面积，单位mm2）

解：?b=Fb/S0=36110/?5×5=36110/3.14×25=460（MPa） 答：该材料在拉断前所承受的最大应力为460MPa。

2． 有一低碳钢试样，原始标距长度为100mm，直径为?10mm。 在被拉断后将已

断裂的试样对接起来测量，标距长度为133mm。试计算该材料的延伸率?。（??l1?l0；l1－拉断试样对接后测出的标距长度，单?100%；?—延伸率（%）

l0位为mm； l0－试样原始标距长度，单位为mm） 解：??l1?l0133?100?100%=33 ?100%=

100l0答：该材料的延伸率为33。

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