材料科学基础复习题
第一章原子结构
一判断题
1.共价键是由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。
2. 范德华力既无方向性亦无饱和性，氢键有方向性但无饱和性。
3. 绝大多数金属均以金属键方式结合，它的基本特点是电子共有化。
4. 离子键这种结合方式的基本特点是以离子而不是以原子为结合单元。
5. 范德华力包括静电力、诱导力、但不包括色散力。
二、简答题
原子间的结合键对材料性能的影响
第二章晶体结构
一、填空
1.按晶体的对称性和周期性，晶体结构可分为7 空间点阵，14 晶系， 3 晶族。
2.晶胞是能代表晶体结构的最小单，描述晶胞的参数是 a ,b ,c ,α,β,γ。
3. 在立方，菱方，六方系中晶体之单位晶胞其三个轴方向中的两个会有相等的边长。
4. 方向族<111>的方向在铁的(101)平面上，方向族<110>的
方向在铁的(110)平面上。
5. 由hcp(六方最密堆积)到之同素异形的改变将不会产生体积的改变，而由体心最密堆积变成即会产生体积效应。
6. 晶体结构中最基本的结构单元为，在空间点阵中最基本的组元称之为。
7.某晶体属于立方晶系，一晶面截x轴于a/2、y轴于b/3、z轴于c/4，则该晶面的指标为
8. 硅酸盐材料最基本的结构单元是，常见的硅酸盐结构有、、、。
9. 根据离子晶体结构规则－鲍林规则，配位多面体之间尽可能和
连接。
二判断题
1.在所有晶体中只要(hkl)⊥(uvw)二指数必然相等。
2. 若在晶格常数相同的条件下体心立方晶格的致密度,原子半径都最小。
3. 所谓原子间的平衡距离或原子的平衡位置是吸引力与排斥力的合力最小的位置。
4.晶体物质的共同特点是都具有金属键。
5.若在晶格常数相同的条件下体心立方晶格的致密度,原子半径都最小。
6. 在立方晶系中若将三轴系变为四轴系时,(hkIl)之间必存在I=-(h+k)的关系与X1,X2,X3,X4间夹角无关。
7.亚晶界就是小角度晶界,这种晶界全部是由位错堆积而形成的。
8.面心立方与密排六晶体结构其致密度配位数间隙大小都是相同的,密排面上的堆垛顺序也是相同的。
9.柏氏矢量就是滑移矢量。
10.位错可定义为柏氏回路不闭合的一种缺陷,或说:柏氏矢量不为0的缺陷。
11.线缺陷通常指位错,层错和孪晶。
12实际金属中都存在着点缺陷,即使在热力学平衡状态下也是如此。
三选择题
1．经过1/2,1/2,1/2之[102]方向，也经过。
(a) 1,.0,2, (b) 1/2,0,1, (c) –1,0,-2, (d) 0, 0,0, (e) 以上均不是
2. 含有位置0,0,1之(112)平面也包含位置。
(a)1,0,0, (b)0,0,1/2, (c)1,0,1/2。
3.固体中晶体与玻璃体结构的最大区别在于。
（a）均匀性（b）周期性排列（c）各向异性（d）有对称性
4.晶体微观结构所特有的对称元素，除了滑移面外，还有
（a）回转轴（b）对称面（c）螺旋轴（d）回转－反映轴
5.按等径球体密堆积理论，最紧密的堆积形式是。
（a）bcc; （b）fcc; （c）hcp
6.在MgO离子化合物中，最可能取代化合物中Mg2+的正离子(已知各正离子半径
(nm)分别是：（Mg2+）0.066、（Ca2+）0.099、（Li+）0.066、（Fe2+）0.074)是_（c）____。
（a）Ca2+; （b）Li+; （c）Fe2+
7.下对晶体与非晶体描述正确的是：
A晶体有熔点和性能的各向异性；非晶体有熔点和性能的各向同性
B晶体有熔点和性能的各向异性；非晶体没有熔点，性能为各向同性
C晶体没有熔点和性能的各向异性;非晶体有熔点，性能为各向同性
D晶体有熔点和性能的各向异性;非晶体也有熔点和性能的各向异性
8金属的典型晶体结构有面心立方、体心立方和密排六方三种，它们的晶胞中原子数分别为：
A 4；2；6
B 6；2；4
C 4；4；6
D 2；4；6
9. 体结构中原子的配位数降低时，原子半径：
A 收缩
B 膨胀
C.变化
10晶面间距公式d=a/√(h2+k2+l2)适用于____的一切晶面（h，k，l为密勒指数）：
A 立方晶系所包含的三种点阵
B 立方和四方所包含的各种点阵
C 简单立方点阵
11.立方晶系中点阵常数通常是指
A 最近的原子间距
B 晶胞棱边的长度
C最近的相同原子间距
12.每一个面心立方晶胞中有八面体m个，四面体间隙n个，其中：
A m=4，n=8
B m=13，n=8
C m=1，n=4
13. 晶体结构中原子的配位数降低时，原子半径：
A 收缩
B 膨胀
C 不发生变化
14. 氮、氧在金属中一般占据间隙位置，这是因为：
A 金属中间隙半径大于氮、氧原子半径
B 氮、氧都是气体
C 氮、氧原子半径较小，能挤入金属中的间隙位置
四画图
在正交点阵中画出：
(111),(001),(110),(321),(120)
[111],[100]，[011]，[210]
第3章晶体的缺陷
一、填空
1. 晶体的点缺陷包括、、、、。
2.在位错的基本运动形式中，仅在刃位错中存在。
3.面心晶体中常见的全位错的柏氏矢量]
110
b ，则柏氏矢量的的方向
[2/a
是，位错强度为。
4．若位错1的柏氏矢量为b1，位错2的柏氏矢量为b2,两位错间的距离为r，则两位错之间的相互作用力为。
5.面心立方结构正常的堆垛顺序是，若堆垛顺序变为ABCBCA,则其弗兰克堆垛顺序为。
6.在一定温度下，晶体中的点缺陷有平衡浓度。
7.NaCl晶体结构中，钠离子空位缺陷浓度氯离子空位缺陷浓度。
8.一位错环，柏氏矢量为b,则其在晶体中保持稳定的最小半径是。
9.F-R位错源是位错增殖的主要机制，为使F-R位错源动作，则外应力需克服
。
二判断题
1. 体心立方结构中四面体间隙半径大于八面体的间隙半径。
2. 柏氏矢量就是滑移矢量。
3. 位错可定义为柏氏回路不闭合的一种缺陷,或说:柏氏矢量不为0的缺陷。
4. 线缺陷通常指位错,层错和孪晶。
三、选择题
1. 小角度晶界中的不对称晶界可以看成是组成。
A、一列平行的刃位错
B、互相交叉的螺型位错
C、两组互相垂直的刃位错
2. Fcc的铁晶体，暴露在外的表面通常是
A、（111）
B、（001）
C、（110）
3．在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为_____。
A、肖脱基缺陷
B、弗兰克尔缺陷
C、线缺陷
4.在体心立方结构中，柏氏矢量为a[100]的位错_____ 分解为a/2[111]+a/2[11-1-]。
A、不能
B、能
C、可能
5.两根同号的螺位错（柏氏矢量分别为b1,b2），互相。
A、吸引
B、排斥
C、无相互作用
6.正、负刃型位错反向时，其柏氏矢量是否随之反向？。
A、是
B、否
7. a图中的阴影面为晶体的滑移面，该晶体的ABCD表面有一个圆形标记，它与滑移面相交，在圆形标记的左侧有根位错线，当刃位错从晶体左侧滑移到右侧时，表面标记发生的变化是；当螺位错从晶体左侧滑移到右侧时，表面标记发生的变化是。
8.柏氏矢量是位错的符号，它代表：
A 位错线的方向
B 位错线的运动方向
C 晶体的滑移方向
9. 在不改变晶体滑移方向条件下，位错线能在一组相交的晶面上往返运动，此位错一定是：
A 螺旋位错
B 刃型位错
C 混合位错
10.空位在____过程中起重要作用。
A 形变孪晶的形成
B 自扩散
C 交滑移
11. 两根具有反向柏氏矢量的刃位错在被一个原子面相隔的两个平行滑移面上相向运动以后，在相遇处
A 相互抵消
B 形成一排空位
C 形成一排间隙原子
12. 有两根右螺位错线，各自的能量都为E1,当它们无限靠近时，总能量为：
A 2E1
B 0
C 4E1
13.位错运动的方向一般是：
A 晶体滑移的方向
B 与位错线垂直的方向
—
C 与位错线平行的方向
14. 柏氏矢量是位错的符号，它代表：
A 位错线的方向
B 位错线的运动方向
C 晶体的滑移方向
15. 晶体中存在着许多点缺陷，例如：
A 被激发的电子
B 空位
C 沉淀相粒子
16. 晶界的运动主要受控于：
A 界面能的高低
B 晶粒的大小
C 金属中的杂质含量
18．柏氏矢量是表示位错特征的矢量，但它不能用于：
A 判断位错性质
B 表示位错的能量
C 判断位错反应
D 表示位错密度
19 晶界不包括：
A 大角度晶界
B 小角度晶界
C 孪晶界
D 表面
四问答题
1．判断下列位错反应能否进行？
2．某晶体受到一均匀的切应力的作用，其滑移面有一柏氏矢量为b的位错环，假设位错环的方向为ABCD
（1）分析该位错环中各段位错的类型。
（2）指出刃位错半原子面的位置。
（3）求各段位错线所受力的大小和方向。
（4）在切应力作用下，该位错环将如何运动？
其运动结果是什么？
第4章固体中的原子分子运动
一、填空
1．描述扩散的表象理论是。
2. 扩散通量是否指扩散物质的流量？。
3. 扩散通量为零，则扩散系数为。
4.从统计意义上，在某一时刻，大部分原子作振动，个别原子作跳动；
对于一个原子，大部分时间作，某一时刻作。晶体中的扩散就是的结果。
5.对于立方晶系的晶体，每个原子向各个方向跳动的几率等于。
6.在氯化钠晶体中，钠离子比氯离子的扩散（快、慢）。
7.碳在铁金属中的扩散机制以占主导。
8. 通常情况下，体扩散扩散系数晶界扩散扩散系数表面扩散系数（<,>）。
9. 质量浓度为c1的A棒和质量浓度为c2的B棒焊接在一起，焊接面的浓度为
。
10．由扩散第二定律和无规则行走理论，原子的扩散距离与扩散时间的平方根成，此规则称为。
二判断题
1.由于位错与溶质的相互作用,使溶质原子富集位错周围而钉轧位错,所以有位错存
在溶质原子扩散很慢。
2. 晶界是原子排列的不规则部分,由于晶格畸变原子扩散的阻力很大,所以沿晶界扩散比晶内扩散更难。
3. 扩散是原子在固体物质内部无规的运动产生定向迁移的过程。
4. 空位扩散是排列在结点上的原子跳向周围的间隙中，通过原子在间隙中运动，再回到另一空格子点上，使原子产生迁移的过程
5．浓度梯度是扩散的驱动力，没有浓度梯度就没有扩散。
6. 稳态扩散就是指扩散通量不随时间变化仅随距离变化的扩散。
7. 含碳量愈高奥氏体中碳的扩散时间愈长，愈难于均匀化，所以奥氏体形成愈慢。
8. 空位扩散是排列在结点上的原子跳向周围的间隙中，通过原子在间隙中运动，再回到另一空格子点上，使原子产生迁移的过程。
三、选择题
1. 在菲克第一定律中，描述的稳态扩散是指质量浓度不随而变化。
A.. 时间
B. 距离
C. 时间和距离
D.温度
2. 以空位机制进行的扩散中，扩散活化能包括
A.. 空位形成能
B. 空位移动能
C.A和B
3.原子扩散的驱动力是_____。
A、组元的浓度梯度
B、组元的化学势梯度
C、温度梯度
4.在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为_____。
A、原子互换机制
B、间隙机制
C、空位机制
5. 柯肯达尔效应形成的原因是。
A.. 锌和铜的扩散速率不同
B. 钼丝在锌和铜中的扩散系数不同
C. 锌和铜的扩散机制不同
6.原子越过能垒的激活能为Q，则扩散速率：
A 随Q增加而减小
B 随Q增加而增加
C 与Q无关
7. 影响扩散系数的变化有多种因素，其中：
A 溶质原子的熔点越高，其在固溶体中的扩散系数越小
B 溶质原子在元素周期表中离溶剂原子越近，扩散系数越大
C γ铁的自扩散系数大于α铁的自扩散系数
8. 决定原子扩散过程的基本因素是：
A 组元的浓度梯度
B 组元的化学势梯度
C 温度
9.固体金属内原子扩散的驱动力是：
A 浓度梯度
B 化学位梯度
C 扩散激活能
10. 伴有浓度变化的扩散或者说与溶质浓度梯度有关的扩散被称为是:
A 反应扩散
B 异扩散
C 自扩散
三．计算题
1．一块含0.1%C的碳钢在930℃渗碳，渗到0.05cm的地方碳的浓度达到0.45%。在t>0的全部时间，渗碳气氛保持表面成分为1%，假设D c7=2.0×10-5exp(-140000/RT)(m2/s)，
(a) 计算渗碳时间；
(b) 若将渗层加深一倍，则需多长时间？
(c) 若规定0.3%C作为渗碳层厚度的量度，则在930℃渗碳10小时的渗层厚度为870℃渗碳10小时的多少倍？
（d）试写出此扩散体系的边界条件和初始条件。
2. 在1000度时金和银结合在一起，可形成扩散偶，试给出扩散处理10h 后银合金的浓度分布曲线。
3. 设有以直径为3厘米的厚壁管道，被厚度为0.001厘米的铁膜片隔开，在膜片的一边，每1cm3含有5X1019个氮原子，该气体不断地通过管道。在膜片的另一边的气体中，每1 cm3中含有1X1018个氮原子。若氮在铁中的扩散系数试4X10－7cm2/s ，试计算700度时通过铁膜片的氮原子个数。
4.用限定源方法向单晶硅总扩散硼。若t=0时硅片表面硼总量为5X1010mol/m 3,在1473k 时，硼的扩散系数为4X10－9m 2/s ，在硅片表层深度为8微米处，若要求硼的浓度为3X1010mol/m 3，问需进行多少小时的扩散？
第5章 材料的形变和再结晶 一、 填空
1.在弹性范围内，材料发生弹性形变；超过弹性极限，产生不可逆的 。
2.在常温和低温下，单晶体的塑性变形主要通过 进行。
3.滑移只沿着一定的晶面和晶向进行。Fcc 晶体的滑移面是 ；滑移方向是 。
4．孪生是滑移的补充，其最显著的特征是 。
5.多晶体的塑性形变与单晶相比，主要是其受 和 的影响。
6.固溶体合金中，Cottrell 气团的钉扎作用导致 现象和应变时效。
7. 金属材料经冷加工变形后，性能发生很大变化，其中 显著提高， 显著下降。
8.回复与再结晶的驱动力是 。
9.回复的不同阶段涉及到不同的回复机制，在低温回复中，回复主要与 有关；中温阶段主要与位错的 有关；高温阶段主要与位错 有关。
二、判断题
1．金属结晶时,液态原子由无序排列转变为有序排列,熵值不断减小,所以结晶过程是一个自发过程。
2. 非均匀形核时,形核功大小与润湿角有关,润湿角愈大形核功愈小。
)
/2.40exp(027.0)/5.45exp(26.0RT kcal D RT kcal D Ag Au -=-=
3. 光滑界面一般指平直界面,粗糙界面在微观角度是锯齿状的小平面界面。
4. 由液态转变为固态的过程称为凝固亦称结晶。
5. 过冷度愈大，临界晶核半径尺寸愈小,形核功愈大。 二、 选择题
1．滑移系越多，材料的塑性 。
A.. 越差
B. 越好
C. 不受影响
2. 在滑移时，所谓的软取向是指滑移方向位于外力方向与滑移面法线所组成的滑移面上，且滑移面法线与外力中心轴夹角为 。 A.. 0o B. 90o C. 45o D.180o
3. 派－纳力是位错滑移时的主要阻力，派－纳力与位错宽度的关系是 。 A.. 位错宽度小， 派－纳力小； B. 位错宽度小， 派－纳力大； C. 位错宽度与派－纳力无关。
4. hall-patch 公式说明，多晶体中晶粒尺寸小 。
A.. 强度高，
B. 强度低
C. 强度不受晶粒尺寸的影响 6. 粗细两种晶粒，在同样的切应力下，在晶界附近塞积同样数目的位错，则 A.. 细晶粒离位错源近，故细晶粒中心的位错源首先开动，相邻晶粒的位错开动 B ．粗晶粒中心的位错源附近，塞积的位错数多，应力集中更大，更容易使相邻晶粒的位错开动。
C. 细晶粒离位错源近，故细晶粒中心的位错源塞积的位错数多，应力集中更大，更容易使相邻晶粒的位错开动。
7．变形金属中储存能的绝大部分是以下列哪种方式存在： A 第三类内应力 B 第二类内应力 C 第一类内应力
8. Be 为hcp 结构，其c/a=1.63，它的滑移面是： A {0001}
B ?
?????-0110
—
C ?
?????-2211 9. 拉伸单晶时，滑移面转向____时最易滑移 A 与外力轴交成45° B 与外力轴平行 C 与外力轴垂直
10. 一次再结晶的驱动力是： A 界面能 B 储存能 C 表面能
11. 在室温下经轧制变形50%的高纯铅的显微组织为： A 沿轧制方向伸长的晶粒 B 纤维状晶粒 C 等轴晶粒
12. 二次再结晶的驱动力是： A 界面能 B 储存能 C 表面能
13. 冷加工金属回复时，位错： A 增殖 B 大量消失 C 重排
14.体心立方的滑移面有： A {110}
B {110}、{111}、{100}
C {110}、{112}、{123}
15无论粗糙界面还是光滑界面，在正温度梯度热学环境下，晶体的生长形态是:
A 平面状
B 胞状
C 树枝状
C 小于零
三、计算题
有一70MPa应力作用在fcc晶体的[001]方向上，求作用在(111)[10-1]和(111)[-110]滑移系上的分切应力。
四、简答题
1.金属材料常见的强化方式有哪些，其各自特点是什么？
2. 简述材料塑变时滑移和孪生的主要特点。已知铝为面心立方晶格，铁为体心立方
晶格，镁为密排六方晶格，试问哪种材料的塑性最好？哪种材料的塑性最差？详细说明之。4. 弹性变形的物理本质是什么？它与原子间结合力有什么关系？
第6～8章
一、填空
1．晶体凝固的热力学条件是。
2. 均匀成核时，当过冷液中出现一个晶胚时，总的自由能变化应为。
3. 树枝状结晶生长的条件是。
4.当析出的晶体与母相（熔体）组成相同时，界面附近的质点只需通过界面的
跃迁就可附着于晶核表面，晶体生长由控制；当析出晶体和熔体组成不同时，晶体生长由控制。
5.平衡凝固是指凝固过程中的每个阶段都能达到平衡，即在相变过程中有充分
时间进行组元间的，以达到平衡相的成分
6. 非平衡结晶组织通常通过消除。
7．在右图中所示的自由能温度曲线中，当温度T
出现调幅分解。
8．二元合金凝固有别于纯金属凝固的主要特征是
。
9．β和α两相是由A、B和C三组份组成，其中A组
分的含量相同，则此两相的组成点必。
10. 合金凝固有别于纯金属的凝固的特点是。
11.三元系中四相平面为。
二、判断题
1. 无论奥氏体具有何种成分,当其冷至共析温度时都能发生共析反应,与奥氏体的含量无关。
2. 共晶反应发生在三相平衡的水平线上,可利用杠杆定理计算相组成物与组织组成物相对量,所以杠杆定理也可以在三相平衡区使用。
3. 若Ko代表液相线固相线的水平距离或成分间隔,那么合金的成分点愈靠近组元端线位置其Ko就愈小。
4. 共晶线代表一个温度,无论何种成分的液相在冷却时与共晶线相遇就表明在该温度下将发生共晶反应。
5.. 固溶体合金结晶时也遵循形核与长大的一般规律,也需过冷也有结晶潜热释放冷却曲线上也会出现平台。
6. 成分点位于包晶反应线范围内的合金,冷却时都将发生包晶反应,反应结束后都将得到单相β组织。
7. 从组织特征来说所有的白口铸铁都因发生共晶反应时有莱氏体组织,即使在室温下白口铸铁组织中也不会有珠光体产生
8. 一次渗碳体是从液相中直接析出的初晶,二次渗碳体是共晶反应时得到的,三次渗碳体是在共析反应时得到的。
9. 在铁碳合金中的基本组成相有渗碳体，珠光体,莱氏体
10. 四相平面的下方不可能有二个或三个三相区，只能有一个三相区。
11. 在三元系如有四相平衡反应发生，不论在何种情况下都不能得到单相组织。
12. 三元系中四相平衡必是一个三角形面，与反应类型无关。
13 连接二个平衡相成分点直线成分线，当三元系出现二相平衡时，连接线必过合金成分点，形成三点共线。
二、选择题
1. 形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的_____。
A .1/3 B. 2/3 C.3/4
2.在非极端情况下，非均匀成核的自由能变化均匀成核自由能变化。
A .小于 B. 等于 C.大于
3. 一般情况下，增加过冷度使凝固后的晶体晶粒。
A . 变小 B. 数目变多 C. 变大
4. A 和B组成的二元系中出现α和β两相平衡，两组成成分（x）-自由能（G）
的关系为
A . Gα=Gβ B. dGα=dGβ C. G A=G B
5. 匀晶反应可以用表示，共晶反应可以用表示，包晶反
应可以用表示。
A. L→L+A
B. L→A+B
C. L+A→B
D.L1+L2→A
6．下列组织结构中，单相组织是。
A .珠光体 B. 莱氏体 C.奥氏体
7．铸件的宏观组织从外向里分别是。
A. 等轴晶区、柱状晶区、细晶区
B. 柱状晶区、等轴晶区、细晶区
C. 细晶区、柱状晶区、等轴晶区
8．二元相图中，三相平衡必为。
A .一条垂直线 B. 一个点 C. 一条水平线
9．根据三元相图的垂直截面图。
A .可分析相成分变化规律
B. 可分析材料的平衡凝固过程
C. 可用杠杆定律计算各相的相对量。
10. 非均匀形核要比均匀形核容易，主要原因是：
A 现成的固体晶粒本身就是一个晶核，无须结构起伏
B 虽有固体颗粒，也须形核，但形核功要小
C 同均匀形核相同，只不过减小了短程规则原子小集团尺寸，减少了形核功
11. 液相中只有形成等于或大于临界半径的晶核才能成为结晶的核心。当形成半径为r。的临界核心，体系的自由能变化：
A 大于零
B 等于零
12. 对面心立方晶体，暴露在晶体外表面最可能的晶体学面是
A （110）
B （111）
C （100）
13. 纯金属材料凝固后的晶粒大小主要决定于：
A 温度梯度的正、负
B 过冷度的大小
C 晶体的长大方式
14.在纯金属液体中形成临界晶核时，固、液相间的体积自由能差尚不能抵消新增的晶核表面能，其不足部分还必须依靠其他能量，即液体中的：
A 能量起伏
B 结构起伏
C 浓度起伏
15纯金属凝固时发生均匀形核的最大过冷度约为
A 1/2 Tm
B 1/5 Tm
C 2/3 Tm
16. 液体在凝固时产生临界晶核半径的大小主要取决于：
A 表面能
B 凝固释放热
C 过冷度
17. 晶体以螺型位错机制生长时，其长大速率与过冷度呈：
A 指数关系
B 线性关系
C 平方关系
18在一定压强及温度下，二元合金中存在二相平衡的条件是：
A α相和β相有相同的自由能
B α相和β相有相同的晶体结构
C 两组元在α相中的化学位等于其在β相中的化学位
19. 原合金成分不是共晶成分，经快速冷却而形成的全部共晶组织称为：
A 离异共晶
B 伪共晶
C 退化共晶
19. 有时靠近共晶成分的合金经快速冷却并不能得到伪共晶组织，这是因为，当两组元熔点相差悬殊时，伪共晶区：
A 不能确定
B 偏向低熔点组元一侧
C 偏向高熔点组元一侧
20. 根据二元相图相区接触规则，
A 两个单相区之间必定有一个三相区隔开
B 两个两相区必须以单相区或三相水平线隔开
C 三相水平线和四个两相区相邻
21.在二元共晶系中合金成分略小于最大溶解度点，在平衡冷却时可得到的组织是：
A 过饱和
B α+（α+β）
C α+βⅡ
22. Pb-Sn、Ag-Cu、Cd-Zn二元共晶合金系，若合金成分点之间位于共晶点附近，在快冷条件下所得的组织是：
A α+(α+β)
B β+(α+β)
C 伪共晶
23对分配系数K=0.1的杂质，经三次区熔后，料棒前端的杂质浓度将减低至原来的：
A 1/1000
B 1/300
C 1/3
24 铸件以“糊状”方式凝固时，由于流动性较低，容易产生：
A 分散缩孔
B 缩管
C 单向收缩缩孔
25. 固溶体合金的凝固是在变温下完成的，形成于一定温度区间，所以在平衡凝固条件下所得到的固溶体晶粒：
A 成分内外不均匀
B 不同温度下形成的各晶粒成分是不同的
C 晶粒内外，晶粒形成不分先后，同母液成分是一致的
26. 请指出那一种反应式是偏晶反应式：
A δ→L+γ
B L1→L2+α
C L1+L2→β
27. 共晶线代表共晶反应温度其物理意义是：
A 无论何种成分的液相冷却至共晶温度就发生共晶反应
B 无论何种成分的液相冷却至共晶温度时，如剩余的液相具有共晶成分就发生共晶反应
C 无论何种成分的液相冷却至共晶温度时，全部会变成具有共晶成分的液相而发生共晶反应
28. 包晶偏析组织特点时：
A 晶粒内外成分不同
B 晶粒内外成分相同但结构不同
C 晶粒内外成分不同，心部有剩余的反应相
29. 钢中珠光体是：
A 铁素体和渗碳体的混合物
B 铁素体和奥氏体的混合物
C 奥氏体和渗碳体的混合物
30.三元系三相平衡时水平截面图上：
A 是两直线一曲线所围成的三角形区
B 是三直线所围成的三角形区
C 是三曲面所围成的三角形区
材料科学基础期末考试历届考试试题复习资料
四川理工学院试卷（2009至2010学年第1学期） 课程名称：材料科学基础 命题教师：罗宏 适用班级：2007级材料科学与工程及高分子材料专业 考试（考查） 年 月 日 共 页 1、 满分100分。要求卷面整洁、字迹工整、无错别字。 2、 考生必须将姓名、班级、学号完整、准确、清楚地填写在试卷规定的地方，否 则视为废卷。 3、 考生必须在签到单上签到，若出现遗漏，后果自负。 4、 如有答题纸，答案请全部写在答题纸上，否则不给分；考完请将试卷和答题卷 分别一同交回，否则不给分。 试题答案及评分标准 得分 评阅教师 一、判断题：（10分，每题1分，正确的记错误的记“％” 1?因为晶体的排列是长程有序的，所以其物理性质是各向同性。 （％ 2. 刃型位错线与滑移方向垂直。（话 3. 莱氏体是奥氏体和渗碳体的片层状混合物。（X ） 4?异类原子占据空位称为置换原子，不会引起晶格畸变。 （X 5. 电子化合物以金属键为主故有明显的金属特性。 （话 6. 冷拉后的钢条的硬度会增加。（话 7. 匀晶系是指二组元在液态、固态能完全互溶的系统。 （话 题号 -一- -二二 三 四 五 六 七 八 总分 评阅（统分”教师 得分 :题 * 冷 =要 密;
8.根据菲克定律，扩散驱动力是浓度梯度，因此扩散总是向浓度低的方向进行。（X
9. 细晶强化本质是晶粒越细，晶界越多，位错的塞积越严重，材料的强度也就 越高。（V ） 10. 体心立方的金属的致密度为 0.68。（V ） 、单一选择题：（10分，每空1分） (B) L+B — C+B （C ） L —A+B （D ） A+B^L 7. 对于冷变形小 的金属，再结晶核心形成的形核方式一般是（ A ） （A ） 凸出形核亚 （ B ）晶直接形核长大形核 （B ） 亚晶合并形核 （D ）其他方式 8. 用圆形钢饼加工齿轮，下述哪种方法更为理想？ （ C ） （A ）由钢板切出圆饼（B ）由合适的圆钢棒切下圆饼 （C ） 由较细的钢棒热镦成饼 （D ）铸造成形的圆饼 1. 体心立方结构每个晶胞有（B ） 个原子。 2. 3. (A) 3 ( B) 2 (C) 6 固溶体的不平衡凝固可能造成 （A ）晶内偏析 （C ）集中缩孔 属于＜100＞晶向族的晶向是（ (A) [011] (B) [110] (D) 1 (B) (D) (C) 晶间偏析 缩松 [001] (D) [101] 4.以下哪个工艺不是原子扩散理论的具体应用 （A ）渗氮 （B ）渗碳 （C ）硅晶片掺杂 （） （D ）提拉单晶5.影响铸锭性能主要晶粒区是（C ） （A ）表面细晶粒区 （B ）中心等轴（C ）柱状晶粒区 三个区影 响相同 6 ?属于包晶反应的是（A ） （ L 表示液相, A 、B 表示固相） (A) L+A — B
材料科学基础试题库
《材料科学基础》试题库 一、名词解释 1、铁素体、奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体、莱氏体 2、共晶转变、共析转变、包晶转变、包析转变 3、晶面族、晶向族 4、有限固溶体、无限固溶体 5、晶胞 6、二次渗碳体 7、回复、再结晶、二次再结晶 8、晶体结构、空间点阵 9、相、组织 10、伪共晶、离异共晶 11、临界变形度 12、淬透性、淬硬性 13、固溶体 14、均匀形核、非均匀形核 15、成分过冷 16、间隙固溶体 17、临界晶核 18、枝晶偏析 19、钢的退火，正火，淬火，回火 20、反应扩散 21、临界分切应力 22、调幅分解 23、二次硬化 24、上坡扩散 25、负温度梯度 26、正常价化合物 27、加聚反应 28、缩聚反应 四、简答 1、简述工程结构钢的强韧化方法。（20分） 2、简述Al-Cu二元合金的沉淀强化机制（20分） 3、为什么奥氏体不锈钢（18-8型不锈钢）在450℃～850℃保温时会产生晶间腐
蚀如何防止或减轻奥氏体不锈钢的晶间腐蚀 4、为什么大多数铸造合金的成分都选择在共晶合金附近 5、什么是交滑移为什么只有螺位错可以发生交滑移而刃位错却不能 6、根据溶质原子在点阵中的位置，举例说明固溶体相可分为几类固溶体在材料中有何意义 7、固溶体合金非平衡凝固时，有时会形成微观偏析，有时会形成宏观偏析，原因何在 8、应变硬化在生产中有何意义作为一种强化方法，它有什么局限性 9、一种合金能够产生析出硬化的必要条件是什么 10、比较说明不平衡共晶和离异共晶的特点。 11、枝晶偏析是怎么产生的如何消除 12、请简述影响扩散的主要因素有哪些。 13、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点 14、临界晶核的物理意义是什么形成临界晶核的充分条件是什么 15、请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。 16、为什么钢的渗碳温度一般要选择在γ-Fe相区中进行若不在γ-Fe相区进行会有什么结果 17、一个楔形板坯经冷轧后得到相同厚度的板材，再结晶退火后发现板材两端的抗拉强度不同，请解释这个现象。 18、冷轧纯铜板，如果要求保持较高强度，应进行何种热处理若需要继续冷轧变薄时，又应进行何种热处理 19、位错密度有哪几种表征方式 20、淬透性与淬硬性的差别。 21、铁碳相图为例说明什么是包晶反应、共晶反应、共析反应。 22、马氏体相变的基本特征（12分） 23、加工硬化的原因（6分） 24、柏氏矢量的意义（6分） 25、如何解释低碳钢中有上下屈服点和屈服平台这种不连续的现象（8分） 26、已知916℃时，γ-Fe的点阵常数，（011）晶面间距是多少（5分） 27、画示意图说明包晶反应种类，写出转变反应式（4分） 28、影响成分过冷的因素是什么（9分） 29、单滑移、多滑移和交滑移的意义是什么（9分） 30、简要说明纯金属中晶粒细度和材料强度的关系，并解释原因。（6分） 31、某晶体的原子位于四方点阵的节点上，点阵的a=b，c=a/2，有一晶面在x，y，z轴的截距分别为6个原子间距、2个原子间距和4个原子间距，求该晶面的
材料科学基础期末试题
材料科学基础考题 I卷 一、名词解释（任选5题，每题4分，共20分） 单位位错；交滑移；滑移系；伪共晶；离异共晶；奥氏体；成分过冷答： 单位位错：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错称为单位位错。 交滑移：两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移，称为交滑移。滑移系：一个滑移面和此面上的一个滑移方向合起来叫做一个滑移系。 伪共晶：在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。 离异共晶：由于非平衡共晶体数量较少，通常共晶体中的a相依附于初生a相生长，将共晶体中另一相B推到最后凝固的晶界处，从而使共晶体两组成相相间的组织特征消失，这种两相分离的共晶体称为离异共晶。 奥氏体：碳原子溶于丫-Fe形成的固溶体。 成分过冷：在合金的凝固过程中，将界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷称为成分过冷。 二、选择题（每题2分，共20分） 1. 在体心立方结构中，柏氏矢量为a[110]的位错（A ）分解为a/2[111]+a/2[l11]. （A）不能（B）能（C）可能 2. 原子扩散的驱动力是：（B ） （A）组元的浓度梯度（B）组元的化学势梯度（C）温度梯度 3?凝固的热力学条件为：（D ） （A）形核率（B）系统自由能增加 （C）能量守衡（D）过冷度 4?在TiO2中，当一部分Ti4+还原成Ti3+，为了平衡电荷就出现（A） （A）氧离子空位（B）钛离子空位（C）阳离子空位 5?在三元系浓度三角形中，凡成分位于（ A ）上的合金，它们含有另两个顶角所代表的两 组元含量相等。 （A）通过三角形顶角的中垂线 （B）通过三角形顶角的任一直线 （C）通过三角形顶角与对边成45°的直线 6?有效分配系数k e表示液相的混合程度，其值范围是（B ） （A）1vk e 练习题 第三章 晶体结构，习题与解答 3-1 名词解释 （a ）萤石型和反萤石型 （b ）类质同晶和同质多晶 （c ）二八面体型与三八面体型 （d ）同晶取代与阳离子交换 （e ）尖晶石与反尖晶石 答：（a ）萤石型：CaF2型结构中，Ca2+按面心立方紧密排列，F-占据晶胞中全部四面体空隙。 反萤石型：阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反，即碱金属离子占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。 （b ）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。 同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 （c ）二八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体型结构 三八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体型结构。 （d ）同晶取代：杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变晶体结构类型的现象。 阳离子交换：在粘土矿物中，当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时，一些电价低、半径大的阳离子（如K+、Na+等）将进入晶体结构来平衡多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固，在一定条件下可以被其它阳离子交换。 （e ）正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结构中，若A2+分布在四面体空隙、而B3+分布于八面体空隙，称为正尖晶石； 反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分布于四面体空隙另一半分布于八面体空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶石。 3-2 （a ）在氧离子面心立方密堆积的晶胞中，画出适合氧离子位置的间隙类型及位置，八面体间隙位置数与氧离子数之比为若干？四面体间隙位置数与氧离子数之比又为若干？ （b ）在氧离子面心立方密堆积结构中，对于获得稳定结构各需何种价离子，其中： （1）所有八面体间隙位置均填满； （2）所有四面体间隙位置均填满； （3）填满一半八面体间隙位置； （4）填满一半四面体间隙位置。 并对每一种堆积方式举一晶体实例说明之。 解：（a ）参见2-5题解答。1:1和2:1 （b ）对于氧离子紧密堆积的晶体，获得稳定的结构所需电价离子及实例如下： （1）填满所有的八面体空隙，2价阳离子，MgO ； （2）填满所有的四面体空隙，1价阳离子，Li2O ； （3）填满一半的八面体空隙，4价阳离子，TiO2； （4）填满一半的四面体空隙，2价阳离子，ZnO 。 3-3 MgO 晶体结构，Mg2+半径为0.072nm ，O2-半径为0.140nm ，计算MgO 晶体中离子堆积系数（球状离子所占据晶胞的体积分数）；计算MgO 的密度。并说明为什么其体积分数小于74.05%？ 第1页（共11页） ########2018-2019学年第二学期 ########专业####级《材料科学基础》期末考试试卷 （后附参考答案及评分标准） 考试时间：120分钟 考试日期：2019年6月 题 号 一 二 三 四 五 六 总 分 得 分 评卷人 复查人 一、单项选择题（请将正确答案填入表中相应题号处，本题13小题，每小题2分，共26分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 答案 1. 在形核-生长机制的液-固相变过程中，其形核过程有非均匀形核和均匀形核之分，其形核势垒有如下关系（ ）。 A. 非均匀形核势垒 ≤ 均匀形核势垒 B. 非均匀形核势垒 ≥ 均匀形核势垒 C. 非均匀形核势垒 = 均匀形核势垒 D. 视具体情况而定，以上都有可能 2. 按热力学方法分类，相变可以分为一级相变和二级相变，一级相变是在相变时两相自由焓相等，其一阶偏导数不相等，因此一级相变（ ）。 A. 有相变潜热改变，无体积改变 B. 有相变潜热改变，并伴随有体积改变 C. 无相变潜热改变，但伴随有体积改变 D. 无相变潜热改变，无体积改变 得分 专业 年级 姓名 学号 装订线 3. 以下不是材料变形的是（）。 A. 弹性变形 B. 塑性变形 C. 粘性变形 D. 刚性变形 4. 在固溶度限度以内，固溶体是几相？（） A. 2 B. 3 C. 1 D. 4 5. 下列不属于点缺陷的主要类型是（）。 A. 肖特基缺陷 B. 弗伦克尔缺陷 C. 螺位错 D. 色心 6. 由熔融态向玻璃态转变的过程是（）的过程。 A. 可逆与突变 B. 不可逆与渐变 C. 可逆与渐变 D. 不可逆与突变 7. 下列说法错误的是（）。 A. 晶界上原子与晶体内部的原子是不同的 B. 晶界上原子的堆积较晶体内部疏松 C. 晶界是原子、空位快速扩散的主要通道 D. 晶界易受腐蚀 8. 表面微裂纹是由于晶体缺陷或外力作用而产生，微裂纹同样会强烈地影响表面性质，对于脆性材料的强度这种影响尤为重要，微裂纹长度，断裂强度。（） A. 越长；越低 B. 越长；越高 C. 越短；越低 D. 越长；不变 9. 下列说法正确的是（）。 A. 再结晶期间，位错密度下降导致硬度上升 B. 再结晶期间，位错密度下降导致硬度下降 C. 再结晶期间，位错密度上升导致硬度上升 D. 再结晶期间，位错密度上升导致硬度下降 10. 下列材料中最难形成非晶态结构的是（）。 A. 陶瓷 B. 金属 C. 玻璃 D. 聚合物 第2页（共11页） 一、名词： 相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。 匀晶转变：从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。 平衡结晶：合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。 成分起伏：液相中成分、大小和位置不断变化着的微小体积。 异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。 枝晶偏析：固溶体树枝状晶体枝干和枝间化学成分不同的现象。 共晶转变：在一定温度下，由—定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程。 脱溶：由固溶体中析出另一个固相的过程，也称之为二次结晶。 包晶转变：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程。 成分过冷：成分过冷：由液相成分变化而引起的过冷度。 二、简答： 1. 固溶体合金结晶特点？ 答：异分结晶；需要一定的温度范围。 2. 晶内偏析程度与哪些因素有关？ 答：溶质平衡分配系数k0；溶质原子扩散能力；冷却速度。 3. 影响成分过冷的因素？ 答：合金成分；液相内温度梯度；凝固速度。 三、书后习题 1、何谓相图？有何用途？ 答：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。 相图的作用：由相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。 2、什么是异分结晶？什么是分配系数？ 答：异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。 分配系数：在一定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之比值。 3、何谓晶内偏析？是如何形成的？影响因素有哪些？对金属性能有何影响，如何消除？ 答：晶内偏析：一个晶粒内部化学成分不均匀的现象 形成过程：固溶体合金平衡结晶使前后从液相中结晶出的固相成分不同，实际生产中，液态合金冷却速度较大，在一定温度下扩散过程尚未进行完全时温度就继续下降，使每个晶粒内部的化学成分布均匀，先结晶的含高熔点组元较多，后结晶的含低熔点组元较多，在晶粒内部存在着浓度差。 影响因素：1）分配系数k0：当k0<1时，k0值越小，则偏析越大；当k0>1时，k0越大，偏析也越大。2）溶质原子扩散能力，溶质原子扩散能力大，则偏析程度较小；反之，则偏析程度较大。3）冷却速度，冷却速度越大，晶内偏析程度越严重。 对金属性能的影响：使合金的机械性能下降，特别是使塑性和韧性显著降低， 材料科学基础试题库 材料科学基础》试题库 一、选择 1、在柯肯达尔效应中，标记漂移主要原因是扩散偶中________ 。 A、两组元的原子尺寸不同 B、仅一组元的扩散 C、两组元的扩散速率不同 2、在二元系合金相图中，计算两相相对量的杠杆法则只能用于________ 。 A、单相区中 B、两相区中 C、三相平衡水平线上 3、铸铁与碳钢的区别在于有无______ 。 A、莱氏体 B、珠光体 C、铁素体 4、原子扩散的驱动力是_____ 。 A、组元的浓度梯度 B、组元的化学势梯度 C、温度梯度 5、在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为_______ 。 A、原子互换机制 B、间隙机制 C、空位机制 6、在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为________ 。 A、肖脱基缺陷 B、弗兰克尔缺陷 C、线缺陷 7、理想密排六方结构金属的 c/a 为_____ 。 A、1.6 B、2 XV (2/3) C、“ (2/3) 8、在三元系相图中，三相区的等温截面都是一个连接的三角形，其顶点触及 A、单相区 B、两相区 C、三相区 9、有效分配系数Ke表示液相的混合程度，其值范围是_________ o(其中Ko是平衡分配系数) A、 1 期末总复习 一、名词解释 空间点阵：表示晶体中原子规则排列的抽象质点。 配位数：直接与中心原子连接的配体的原子数目或基团数目。 对称：物体经过一系列操作后，空间性质复原；这种操作称为对称操作。 超结构：长程有序固溶体的通称 固溶体：一种元素进入到另一种元素的晶格结构形成的结晶，其结构一般保持和母相一致。 致密度：晶体结构中原子的体积与晶胞体积的比值。 正吸附：材料表面原子处于结合键不饱和状态，以吸附介质中原子或晶体内部溶质原子达到平衡状态，当溶质原子或杂质原子在表面浓度大于在其在晶体内部的浓度时称为正吸附； 晶界能：晶界上原子从晶格中正常结点位置脱离出来，引起晶界附近区域内晶格发生畸变，与晶内相比，界面的单位面积自由能升高，升高部分的能量为晶界能； 小角度晶界：多晶体材料中，每个晶粒之间的位向不同，晶粒与晶粒之间存在界面，若相邻晶粒之间的位向差在10°～2°之间，称为小角度晶界； 晶界偏聚：溶质原子或杂质原子在晶界或相界上的富集，也称内吸附，有因为尺寸因素造成的平衡偏聚和空位造成的非平衡偏聚。 肖脱基空位：脱位原子进入其他空位或者迁移至晶界或表面而形成的空位。 弗兰克耳空位：晶体中原子进入空隙形而形成的一对由空位和间隙原子组成的缺陷。 刃型位错：柏氏矢量与位错线垂直的位错。 螺型位错：柏氏矢量与位错线平行的位错。 柏氏矢量：用来表征晶体中位错区中原子的畸变程度和畸变方向的物理量。 单位位错：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错 派—纳力：位错滑动时需要克服的周围原子的阻力。 过冷：凝固过程开始结晶温度低于理论结晶温度的现象。 过冷度：实际结晶温度和理论结晶温度之间的差值。 均匀形核：在过冷的液态金属中，依靠金属本身的能量起伏获得成核驱动力的形核过程。 过冷度：实际结晶温度和理论结晶温度之间的差值。 形核功：形成临界晶核时，由外界提供的用于补偿表面自由能和体积自由能差值的能量。 马氏体转变：是一种无扩散型相变，通过切变方式由一种晶体结构转变另一种结构，转变过程中，表面有浮凸，新旧相之间保持严格的位向关系。或者：由奥氏体向马氏体转变的 一、单项选择题(请在每小题的4个备选答案中，选出一个最佳答案， 共10小题；每小题2分，共20分) 1、材料按照使用性能，可分为结构材料和 。 A. 高分子材料； B. 功能材料； C. 金属材料； D. 复合材料。 2、在下列结合键中，不属于一次键的是： A. 离子键； B. 金属键； C. 氢键； D. 共价键。 3、材料的许多性能均与结合键有关，如大多数金属均具有较高的密度是由于： A. 金属元素具有较高的相对原子质量； B. 金属键具有方向性； C. 金属键没有方向性； D.A 和C 。 3、下述晶面指数中，不属于同一晶面族的是： A. (110)； B. (101)； C. (011- ）；D. (100)。 4、 面心立方晶体中，一个晶胞中的原子数目为： A. 2； B. 4； C. 6； D. 14。 5、 体心立方结构晶体的配位数是： A. 8； B.12； C. 4； D. 16。 6、面心立方结构晶体的原子密排面是： A. {111}； B. {110}； C. (100)； D. [111]。 7、立方晶体中（110）和（211）面同属于 晶带 A. [110]； B. [100]； C. [211]； D. [--111]。 6、体心立方结构中原子的最密排晶向族是： A. <100>； B. [111]； C. <111>； D. (111)。 6、如果某一晶体中若干晶面属于某一晶带，则： A. 这些晶面必定是同族晶面； B. 这些晶面必定相互平行； C. 这些晶面上原子排列相同； D. 这些晶面之间的交线相互平行。 7、金属的典型晶体结构有面心立方、体心立方和密排六方三种，它们的晶胞中原子数分别为：A. 4, 2, 6; B. 6, 2, 4; C. 4, 4, 6; D. 2, 4, 6 7、在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为： A. 肖脱基缺陷； B. 弗兰克缺陷； C. 线缺陷； D. 面缺陷 7、两平行螺旋位错，当柏氏矢量同向时，其相互作用力： 《材料科学基础》考试试卷（第一套） 课程号 6706601060 考试时间 120 分钟 一、 名词解释（简短解释，每题2分，共20分） 空间点阵 线缺陷 吸附 渗碳体组织 适用专业年级（方向）： 材 料 科 学 与 工 程 专 业 2006 级 考试方式及要求： 闭 卷 考 试 固态相变 稳态扩散 形核率 调幅分解 霍尔-配奇方程 平衡凝固 二、选择题（只有一个正确答案，每题1分，共10分） 1、弯曲表面的附加压力△P 总是( ) 曲面的曲率中心。 A.指向 B.背向 C.平行 D.垂直 2、润湿的过程是体系吉布斯自由能( )的过程。 A.升高 B.降低 C.不变 D.变化无规律 3、一级相变的特点是，相变发生时，两平衡相的( )相等，但其一阶偏微分不相等。 A.熵 B.体积 C.化学势 D.热容 4、固溶体合金的凝固是在变温下完成的，形成于一定温度区间，所以在平衡凝固条件下所得到的固溶体晶粒( ) A.成分内外不均匀 B.不同温度下形成的各晶粒成分是不同的 C.晶粒内外，晶粒形成不分先后，同母液成分是一致的 5、强化金属材料的各种手段，考虑的出发点都在于( ) A.制造无缺陷的晶体或设置位错运动的障碍 B.使位错增殖 C.使位错适当的减少 6、既能提高金属的强度，又能降低其脆性的手段是( ) A.加工硬化 B. 固溶强化 C. 晶粒细化 7、根据显微观察，固液界面有两种形式，即粗糙界面与光滑界面，区分两种界面的依据是值大小( ) A. α<=2为光滑界面 B. α>=1为光滑界面 C. α>=5为光滑界面 8、渗碳处理常常在钢的奥氏体区域进行，这是因为( ) A. 碳在奥氏体中的扩散系数比在铁素体中大 B. 碳在奥氏体中的浓度梯度比在铁素体中大 C. 碳在奥氏体中的扩散激活能比在铁素体中小 9、界面能最低的相界面是( ) A. 共格界面 B. 孪晶界 C. 小角度晶界 10、铁碳合金组织中的三次渗碳体来自于( ) Test of Fundamentals of Materials Science 材料科学基础试题库 郑举功编 东华理工大学材料科学与工程系 一、填空题 0001.烧结过程的主要传质机制有_____、_____、_____ 、_____，当烧结分别进行四种传质时，颈部增长x/r与时间t的关系分别是_____、_____、_____ 、_____。 0002.晶体的对称要素中点对称要素种类有_____、_____、_____ 、_____ ，含有平移操作的对称要素种类有_____ 、_____ 。 0003.晶族、晶系、对称型、结晶学单形、几何单形、布拉菲格子、空间群的数目分别是_____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。 0004.晶体有两种理想形态，分别是_____和_____。 0005.晶体是指内部质点排列的固体。 0006.以NaCl晶胞中（001）面心的一个球（Cl-离子）为例，属于这个球的八面体空隙数为，所以属于这个球的四面体空隙数为。 0007.与非晶体比较晶体具有自限性、、、、和稳定性。 0008.一个立方晶系晶胞中，一晶面在晶轴X、Y、Z上的截距分别为2a、1/2a 、2/3a，其晶面的晶面指数是。 0009.固体表面粗糙度直接影响液固湿润性，当真实接触角θ时，粗糙度越大，表面接触角，就越容易湿润；当θ，则粗糙度，越不利于湿润。 0010.硼酸盐玻璃中，随着Na2O（R2O）含量的增加，桥氧数，热膨胀系数逐渐下降。当Na2O含量达到15%—16%时，桥氧又开始，热膨胀系数重新上升，这种反常现象就是硼反常现象。 0011.晶体结构中的点缺陷类型共分、和三种，CaCl2中Ca2+进入到KCl间隙中而形成点缺陷的反应式为。 0012.固体质点扩散的推动力是________。 0013.本征扩散是指__________，其扩散系数D＝_________,其扩散活化能由________和_________ 组成。0014.析晶过程分两个阶段，先______后______。 0015.晶体产生Frankel缺陷时，晶体体积_________，晶体密度_________；而有Schtty缺陷时，晶体体积_________,晶体密度_________。一般说离子晶体中正、负离子半径相差不大时，_________是主要的；两种离子半径相差大时，_________是主要的。 0016.少量CaCl2在KCl中形成固溶体后，实测密度值随Ca2+离子数/K＋离子数比值增加而减少，由此可判断其缺陷反应式为_________。 0017.Tg是_________,它与玻璃形成过程的冷却速率有关，同组分熔体快冷时Tg比慢冷时_________ ,淬冷玻璃比慢冷玻璃的密度_________,热膨胀系数_________。 0018.同温度下，组成分别为：(1) 0.2Na2O－0.8SiO2 ；(2) 0.1Na2O－0.1CaO－0.8SiO2 ;(3) 0.2CaO－0.8SiO2 的三种熔体，其粘度大小的顺序为_________。 0019.三T图中三个T代表_________, _________,和_________。 0020.粘滞活化能越_________ ,粘度越_________ 。硅酸盐熔体或玻璃的电导主要决定于_________ 。 0021.0.2Na2O-0.8SiO2组成的熔体，若保持Na2O含量不变，用CaO置换部分SiO2后，电导_________。0022.在Na2O－SiO2熔体中加入Al2O3(Na2O/Al2O3<1),熔体粘度_________。 0023.组成Na2O . 1/2Al2O3 . 2SiO2的玻璃中氧多面体平均非桥氧数为_________。 0024.在等大球体的最紧密堆积中，六方最紧密堆积与六方格子相对应，立方最紧密堆积与_______ 相对应。0025.在硅酸盐晶体中，硅氧四面体之间如果相连，只能是_________方式相连。 几种强化加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。 强化机制：金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力。 细晶强化：是由于晶粒减小，晶粒数量增多，尺寸减小，增大了位错连续滑移的阻力导致的强化；同时由于滑移分散，也使塑性增大。 弥散强化：又称时效强化。是由于细小弥散的第二相阻碍位错运动产生的强化。包括切过机制和绕过机制。（2 分） 复相强化：由于第二相的相对含量与基体处于同数量级是产生的强化机制。其强化程度取决于第二相的数量、尺寸、分布、形态等，且如果第二相强度低于基体则不一定能够起到强化作用。（2 分） 固溶强化：固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象。。包括弹性交互作用、电交互作用和化学交互作用。 几种概念 1、滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。 2、交滑移：螺型位错在两个相交的滑移面上运动，螺位错在一个滑移面上运动遇有障碍，会转动到另一滑移面上继续滑移，滑移方向不变。 3、屈服现象：低碳钢在上屈服点开始塑性变形，当应力达到上屈服点之后开始应力降落，在下屈服点发生连续变形而应力并不升高，即出现水平台（吕德斯带）原因：柯氏气团的存在、破坏和重新形成，位错的增殖。 4、应变时效：低碳钢经过少量的预变形可以不出现明显的屈服点，但是在变形后在室温下放置一段较长时间或在低温经过短时间加热，在进行拉伸试验，则屈服点又重复出现，且屈服应力提高。 5、形变织构：随塑性变形量增加，变形多晶体某一晶体学取向趋于一致的现象。滑移和孪晶的区别 滑移是指在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。 孪生：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。 伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的合金全部变成共晶组织，这种非共晶成分的共晶组织，称为伪共晶组合。 扩散驱动力：化学位梯度是扩散的根本驱动力。 一、填空题（20 分，每空格1 分） 1. 相律是在完全平衡状态下，系统的相数、组元数和温度压力之间的关系，是系统的平衡条件的数学表达式：f=C-P+2 2. 二元系相图是表示合金系中合金的相与温度、成分间关系的图解。 3?晶体的空间点阵分属于7大晶系，其中正方晶系点阵常数的特点为a=b M c,a = B =Y =90°，请列举除立方和正方晶系外其他任意三种晶系的名称三斜、单斜、六方、菱方、正交（任选三种）。 4. 合金铸锭的宏观组织包括表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区三部分。 5．在常温和低温下，金属的塑性变形主要是通过滑移的方式进行的。此外还有孪生和扭 Test of Fundamentals of Materials Science 材料科学基础试题库 郑举功编 一、填空题 0001.烧结过程的主要传质机制有_____、_____、_____ 、_____，当烧结分别进行四种传质时，颈部增长x/r与时 间t的关系分别是_____、_____、_____ 、_____。 0002.晶体的对称要素中点对称要素种类有_____、_____、_____ 、_____ ，含有平移操作的对称要素种类有_____ 、_____ 。 0003.晶族、晶系、对称型、结晶学单形、几何单形、布拉菲格子、空间群的数目分别是_____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。 0004.晶体有两种理想形态，分别是_____和_____。 0005.晶体是指内部质点排列的固体。 0006.以NaCl晶胞中（001）面心的一个球（Cl-离子）为例，属于这个球的八面体空隙数为，所以属于这个球的四面体空隙数为。 0007.与非晶体比较晶体具有自限性、、、、和稳定性。 0008.一个立方晶系晶胞中，一晶面在晶轴X、Y、Z上的截距分别为2a、1/2a 、2/3a，其晶面的晶面指数是。 0009.固体表面粗糙度直接影响液固湿润性，当真实接触角θ时，粗糙度越大，表面接触角，就越容易湿润；当θ，则粗糙度，越不利于湿润。 0010.硼酸盐玻璃中，随着Na2O（R2O）含量的增加，桥氧数，热膨胀系数逐渐下降。当Na2O含量达到15%—16%时，桥氧又开始，热膨胀系数重新上升，这种反常现象就是硼反常现象。 0011.晶体结构中的点缺陷类型共分、和三种，CaCl2中Ca2+进入到KCl间隙中而形成点缺陷的反应式为。 0012.固体质点扩散的推动力是________。 0013.本征扩散是指__________，其扩散系数D＝_________,其扩散活化能由________和_________ 组成。0014.析晶过程分两个阶段，先______后______。 0015.晶体产生Frankel缺陷时，晶体体积_________，晶体密度_________；而有Schtty缺陷时，晶体体积_________,晶体密度_________。一般说离子晶体中正、负离子半径相差不大时，_________是主要的；两种离子半径相差大时，_________是主要的。 0016.少量CaCl2在KCl中形成固溶体后，实测密度值随Ca2+离子数/K＋离子数比值增加而减少，由此可判断其缺陷反应式为_________。 0017.Tg是_________,它与玻璃形成过程的冷却速率有关，同组分熔体快冷时Tg比慢冷时_________ ,淬冷玻璃比慢冷玻璃的密度_________,热膨胀系数_________。 0018.同温度下，组成分别为：(1) 0.2Na2O－0.8SiO2 ；(2) 0.1Na2O－0.1CaO－0.8SiO2 ;(3) 0.2CaO－0.8SiO2 的三种熔体，其粘度大小的顺序为_________。 0019.三T图中三个T代表_________, _________,和_________。 0020.粘滞活化能越_________ ,粘度越_________ 。硅酸盐熔体或玻璃的电导主要决定于_________ 。 0021.0.2Na2O-0.8SiO2组成的熔体，若保持Na2O含量不变，用CaO置换部分SiO2后，电导_________。0022.在Na2O－SiO2熔体中加入Al2O3(Na2O/Al2O3<1),熔体粘度_________。 0023.组成Na2O . 1/2Al2O3 . 2SiO2的玻璃中氧多面体平均非桥氧数为_________。 0024.在等大球体的最紧密堆积中，六方最紧密堆积与六方格子相对应，立方最紧密堆积与_______ 相对应。0025.在硅酸盐晶体中，硅氧四面体之间如果相连，只能是_________方式相连。 0026.离子晶体生成Schttky缺陷时，正离子空位和负离子空位是同时成对产生的，同时伴随_________的增加。0027.多种聚合物同时并存而不是一种独存这就是熔体结构_________的实质。在熔体组成不变时，各级聚合物的数量还与温度有关，温度升高，低聚物浓度增加。 0028.系统中每一个能单独分离出来并_________的化学均匀物质，称为物种或组元，即组份。例如，对于食盐的水溶液来说，NaCl与H2O都是组元。而Na+、Cl－、H+、OH－等离子却不能算是组元，因为它们都不能作为独立的物质存在。 0029.在弯曲表面效应中，附加压力ΔP总是指向曲面的_________，当曲面为凸面时，ΔP为正值。 0030.矿化剂在硅酸盐工业中使用普遍，其作用机理各异，例在硅砖中加入1-3％[Fe2O3＋Ca2(OH)2]做矿化剂，能使大部分a-石英不断溶解同时不断析出a-磷石英，从而促进a-石英向磷石英的转化。水泥生产中 材料科学基础期末总结复习资料 1、名词解释 （1）匀晶转变：由液相结晶出单相固溶体的过程称为匀晶转变。 （2）共晶转变：合金系中某一定化学成分的合金在一定温度下，同时由液相中结晶出两种不同成分和不同晶体结构的固相的过程称 为共晶转变。 （3）包晶转变：成分为H点的δ固相，与它周围成分为B点的液相L，在一定的温度时，δ固相与L液相相互作用转变成成分是J 点的另一新相γ固溶体，这一转变叫包晶转变或包晶反应。即HJB---包晶转变线，LB+δH→rJ （4）枝晶偏析：合金以树枝状凝固时，枝晶干中心部位与枝晶间的溶质浓度明显不同的成分不均匀现象。 （5）晶界偏析：晶粒内杂质原子周围形成一个很强的弹性应变场,相应的化学势较高,而晶界处结构疏松,应变场弱,化学势低,所以晶粒内杂质会在晶界聚集,这种使得溶质在表面或界面上聚集的现象称为晶界偏析 （6）亚共晶合金：溶质含量低于共晶成分，凝固时初生相为基体相的共晶系合金。 （7）伪共晶：非平衡凝固时，共晶合金可能获得亚（或过）共晶组织，非共晶合金也可能获得全部共晶组织，这种由非共晶合金所获得的全部共晶组织称为伪共晶组织。 （8）离异共晶：在共晶转变时，共晶中与初晶相同的那个相即附着在初晶相之上，而剩下的另一相则单独存在于初晶晶粒的晶界处，从而失去共晶组织的特征，这种被分离开来的共晶组织称为离异共晶。 （9）纤维组织：当变形量很大时，晶粒变得模糊不清，晶粒已难以分辨而呈现出一片如纤维状的条纹，这称为纤维组织。 （10）胞状亚结构：经一定量的塑性变形后，晶体中的位错线 通过运动与交互作用，开始呈现纷乱的不均匀分布，并形成位错缠结，进一步增加变形度时，大量位错发生聚集，并由缠结的位错组成胞状亚结构。 （11）加工硬化：随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬 度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降。 （12）结构起伏：液态结构的最重要特征是原子排列为长程无序、短程有序，并且短程有序原子集团不是固定不变的，它是一种此消彼长、瞬息万变、尺寸不稳定的结构，这种现象称为结构起伏。 （13）能量起伏：能量起伏是指体系中每个微小体积所实际具 有的能量，会偏离体系平均能量水平而瞬时涨落的现象。 （14）垂直长大：对于粗糙界面，由于界面上约有一半的原子 位置空着，故液相的原子可以进入这些位置与晶体结合起来，晶体便连续地向液相中生长，故这种长大方式为垂直生长。 （15）滑移临界分切应力：晶体的滑移是在切应力作用下进行的，但其中许多滑移系并非同时参与滑移，而只有当外力在某一滑移 材料科学基础试卷(一) 一、概念辨析题（说明下列各组概念的异同。任选六题，每小题3分，共18分） 1 晶体结构与空间点阵 2 热加工与冷加工 3 上坡扩散与下坡扩散 4 间隙固溶体与间隙化合物 5 相与组织 6 交滑移与多滑移 7 金属键与共价键8 全位错与不全位错9 共晶转变与共析转变 二、画图题（任选两题。每题6分，共12分） 1 在一个简单立方晶胞内画出［010］、［120］、［210］晶向和（110）、（112）晶面。 2 画出成分过冷形成原理示意图（至少画出三个图）。 3 综合画出冷变形金属在加热时的组织变化示意图和晶粒大小、内应力、强度和塑性变化趋势图。 4 以“固溶体中溶质原子的作用”为主线，用框图法建立与其相关的各章内容之间的联系。 三、简答题（任选6题，回答要点。每题5分，共30 分） 1 在点阵中选取晶胞的原则有哪些？ 2 简述柏氏矢量的物理意义与应用。 3 二元相图中有哪些几何规律？ 4 如何根据三元相图中的垂直截面图和液相单变量线判断四相反应类型？ 5 材料结晶的必要条件有哪些？ 6 细化材料铸态晶粒的措施有哪些？ 7 简述共晶系合金的不平衡冷却组织及其形成条件。 8 晶体中的滑移系与其塑性有何关系？ 9 马氏体高强度高硬度的主要原因是什么？ 10 哪一种晶体缺陷是热力学平衡的缺陷，为什么？ 四、分析题（任选1题。10分） 1 计算含碳量w=0.04的铁碳合金按亚稳态冷却到室温后，组织中的珠光体、二次渗碳体和莱氏体的相对含量。 2 由扩散第二定律推导出第一定律，并说明它们各自的适用条件。 3 试分析液固转变、固态相变、扩散、回复、再结晶、晶粒长大的驱动力及可能对应的工艺条件。 五、某面心立方晶体的可动滑移系为(111) [110].（15分） (1) 指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量. (2) 如果滑移由纯刃型位错引起,试指出位错线的方向. (3) 如果滑移由纯螺型位错引起,试指出位错线的方向. (4) 在(2),(3)两种情况下,位错线的滑移方向如何? (5) 如果在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力，试确定单位刃型位错和螺型位错线受力的大小和方向。（点阵常数a=0.2nm)。 六、论述题（任选1题，15分） 1 试论材料强化的主要方法、原理及工艺实现途径。 2 试论固态相变的主要特点。 3 试论塑性变形对材料组织和性能的影响。 几种强化 加工硬化:金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度与硬度升高,而塑性与韧性降低的现象。 强化机制:金属在塑性变形时,晶粒发生滑移,出现位错的缠结,使晶粒拉长、破碎与纤维化,金属内部产生了残余应力。 细晶强化:就是由于晶粒减小,晶粒数量增多,尺寸减小,增大了位错连续滑移的阻力导致的强化;同时由于滑移分散,也使塑性增大。 弥散强化:又称时效强化。就是由于细小弥散的第二相阻碍位错运动产生的强化。包括切过机制与绕过机制。(2 分) 复相强化:由于第二相的相对含量与基体处于同数量级就是产生的强化机制。其强化程度取决于第二相的数量、尺寸、分布、形态等,且如果第二相强度低于基体则不一定能够起到强化作用。(2 分) 固溶强化:固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象。。包括弹性交互作用、电交互作用与化学交互作用。 几种概念 1、滑移系:一个滑移面与该面上一个滑移方向的组合。 2、交滑移:螺型位错在两个相交的滑移面上运动,螺位错在一个滑移面上运动遇有障碍,会转动到另一滑移面上继续滑移,滑移方向不变。 3、屈服现象:低碳钢在上屈服点开始塑性变形,当应力达到上屈服点之后开始应力降落,在下屈服点发生连续变形而应力并不升高,即出现水平台(吕德斯带) 原因:柯氏气团的存在、破坏与重新形成,位错的增殖。 4、应变时效:低碳钢经过少量的预变形可以不出现明显的屈服点,但就是在变形后在室温下放置一段较长时间或在低温经过短时间加热,在进行拉伸试验,则屈服点又重复出现,且屈服应力提高。 5、形变织构:随塑性变形量增加,变形多晶体某一晶体学取向趋于一致的现象。 滑移与孪晶的区别 滑移就是指在切应力的作用下,晶体的一部分沿一定晶面与晶向,相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。 孪生:在切应力作用下,晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面与晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。 伪共晶:在不平衡结晶条件下,成分在共晶点附近的合金全部变成共晶组织,这种非共晶成分的共晶组织,称为伪共晶组合。 扩散驱动力:化学位梯度就是扩散的根本驱动力。 一、填空题(20 分,每空格1 分) 1、相律就是在完全平衡状态下,系统的相数、组元数与温度压力之间的关系,就是系统的平衡条件的数学表达式: f=C-P+2 2、二元系相图就是表示合金系中合金的相与温度、成分间关系的图解。 3、晶体的空间点阵分属于7 大晶系,其中正方晶系点阵常数的特点为a=b≠c,α= β=γ=90°,请列举除立方与正方晶系外其她任意三种晶系的名称三斜、单斜、六方、菱方、正交(任选三种)。 4、合金铸锭的宏观组织包括表层细晶区、柱状晶区与中心等轴晶区三部分。材料科学基础练习题
《材料科学基础》期末考试试卷及参考答案,2019年6月
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