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材料科学基础综合复习题

综合复习题

一名词解释

1 空间点阵

2 合金

3 离异共晶

4 奥氏体

5 反偏析

6 滑移系

7 柏氏矢量

8 柯氏气团

9 动态再结晶10 交滑移11 晶胞12 不平衡共晶31 相14 成分过冷15 异质形核16 置换固溶体17 不全位错18 位错反应19反应扩散20 热加工21 晶体结构22 伪共晶23 相律24 间隙固溶体25 枝晶偏析26 晶胞27 全位错28 铃木气团29 冷加工30 复滑移

二问答题

1说明各种原子结合键(五种键)的形成和本质，画出其示意图。比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料和复合材料在结合键上的差别。画图说明固溶体中溶质原子的偏聚、有序、无序等分布状态，并说明其形成过程。

2 根据回复与再结晶的有关原理，画图说明一块纯锡板被子弹击穿后，弹孔周围晶粒尺寸的分布情况。

3画图表示位错与第二相粒子的作用机制？

4 画图说明金属熔液过冷度和形核率之间的关系，并解释其原因。

5从能量角度说明上坡扩散的可行性以及应力引起上坡扩散的原因。

6 ，问：如下图（见附件）所示，已知位错环ABCD的柏氏矢量为b, 切应力为（1）位错环的各边分别是什么位错？

（2）设想在晶体中怎样才能得到这个位错？

（3）在图中切应力的作用下，位错环将如何运动？

7 试述固态相变的特点。说明过饱和Al-Cu合金各脱溶析出相的形态和结构特征，画出各析出相的析出动力学曲线。画图说明调幅分解发生的能量条件。

8 试述晶粒大小对金属室温强度和塑性、韧性的影响。

9 共晶系中二元合金在不平衡结晶条件下将产生什么组织，分析其形成条件、形成过程和组织特征。

10 对钨板在1100℃、锡板在室温进行加工变形，它们的组织、性能变化有何异同？

11 在一个简单立方晶胞内画出一个（110）晶面和一个[112]晶向。

12 如何根据一根位错线的柏氏矢量来判断其所导致的晶体滑移的方向和大小？

13 在什么条件下可在三元相图的垂直截面中判断四相反应类型？如何判断？

14 根据下图（见附件），用组织组成物填写各区，说明合金1在不平衡冷却条件下可能得到什么组织？

Gb2, 15位错的线张力可表示为T＝求一曲率半径为R、柏氏矢量为b的位错保持弯曲平衡所需的切应力。画图表示位错与第二相粒子的作用机制。

16 冷加工和热加工过程中组织与性能变化如何？它们各有什么优、缺点？

17 根据金属强度和位错密度的关系及有关强化理论,论述金属强化的途径和方法。

18 根据结晶规律，分析细化铸件晶粒的方法及其原因。

19 试分析引起马氏体高硬度高强度的原因。

20 分析下图（见附件）所示三元合金相图投影图中合金Ⅴ和合金Ⅵ的平衡凝固过程。

-Fe时的体积变化。纯铁渗碳时，应使其处于奥氏体状态，还是铁素体状态，为什么？ -Fe 转变为 -Fe和碳的原子半径分别是0.129nm,0.125nm和0.077nm。假定Fe的原子半径不变，计算 -Fe、 -Fe中的溶解度，已知 -Fe中的溶解度高于其在 21画图说明面心立方和密排六方结构晶体中原子堆垛方式的区别。画图说明体心立方结构八面体和四面体间隙半径的计算办法。在奥氏体和铁素体中，碳原子都处于八面体间隙而不是四面体间隙，请结合晶体结

构的钢球模型，说明其原因。计算说明为什么碳在

23 写出描述晶粒大小与材料强度关系的霍尔-佩奇公式,并作简要说明。

24 ,位错环的各段分别与滑移面各边平行，且其柏氏矢量b//AB。指出位错环上各段位错线的类型，并画出位错运动出晶体后的滑移量和滑移方向。 D C B 如下图（见附件）所示，滑移面ABCD上有一正方形位错环A

作用下单位位错所受的力。用各晶界的界面能与界面夹角之间的关系说明晶粒的稳定形状。 25说明晶体中各种点缺陷的形成及其对周围点阵的影响，画出其模型示意图。为什么点缺陷在热力学上是稳定的，而位错则是不平衡的晶体缺陷？在晶体的某一滑移面上有一柏氏矢量为b的位错，求晶体在切应力

26 珠光体与莱氏体有何异同？

27 如下图（见附件）所示，将一锲型铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制。请问：

（1）画出轧制后的铜片经完全再结晶后晶粒大小沿片长方向变化的示意图。

（2）如果在较低温度退火，何处先发生再结晶？为什么？

28 试述珠光体（珠光体、索氏体、屈氏体）、贝氏体（上贝氏体、下贝氏体）和马氏体（板条马氏体、片状马氏体）的组织形态和性能特点。

29 位错是金属变形和强化的基础，试述位错在各种强化机制中的作用。

相变自测题

相变部分自测题

判断题（1）

1、Ac3表示加热时，珠光体向奥氏体转变的实际温度。

2、本质细晶粒钢在任何加热条件下都可以获得细小的晶粒。

3、固态相变时，旧相中的空位、位错等晶体缺陷对相变时的形核会产生

阻碍作用。

4、临界冷却速度是指得到全部马氏体（含少量残余奥氏体）的最小冷却

速度。

5、同一钢件，水淬比油淬得到的淬透层深，所以水淬时钢的淬透性好。

6、合金钢与碳钢比较，既具有良好的淬透性，又具有高的淬硬性。

7、在奥氏体向贝氏体转变过程中，碳原子能扩散，而铁原子不能扩散。

8、为改善过共析钢的切削加工性，可采用完全退火。

9、铸铁在浇注后快速冷却，不利于石墨化，容易得到白口。

10、一种或多种单体发生加聚反应时，除生成高分子化合物外，还会析出

低分子化合物。

判断题（2）

1、Ac1表示加热时，珠光体向奥氏体转变的平衡温度。

2、钢在热处理时所获得的奥氏体晶粒大小主要取决于冷却速度。

3、共析碳钢奥氏体，连续冷却时不发生贝氏体转变。

4、片状珠光体的性能主要取决于片层间距，片层间距越小，强度，硬度越

高，塑性越差。

5、同种钢，片状珠光体和粒状珠光体比较，片状珠光体的强度、硬度高，

而塑性、韧性差。

6、上贝氏体和下贝氏体比较，硬度、强度、塑性、韧性都比较差。

7、片状马氏体和板条马氏体都是脆性很大，只不过硬度高低不同。

8、玻璃钢是玻璃和钢丝组成的复合材料。

9、用粘土、长石和石英为原料，经配料、成型、烧结而制成的陶瓷称为陶

瓷。

10、塑料是指在室温下处于玻璃态的高聚物。

判断题（3）

1、合金元素只有溶入奥氏体中，才能提高钢的淬透性。

2、时效强化是指由于形成固溶体而使强度、硬度升高的现象。

3、ZGMn13是耐磨钢，在各种摩擦条件下都会表现出良好的耐磨性。

4、组成高分子化合物的低分子化合物称为单体。

5、玻璃钢是玻璃和钢丝组成的复合材料。

6、钢中马氏体是碳在γ-Fe中的过饱和固溶体。

7、钢淬火后一般都有残余奥氏体，但如果冷却到马氏体转变终止温度Mf

点，奥氏体就会全部转变为马氏体。

8、黄铜是以Zn为主加元素的铜合金。

9、为改善过共析钢的切削加工性，可采用球化退火。

10、马氏体都是硬而脆。

判断题（4）

1、可锻铸铁是可以锻造的。

2、铸铁中，碳和硅的含量越高，越容易形成石墨。

3、合金元素只有溶入奥氏体中，才能提高钢的淬透性。

4、本质晶粒度表示奥氏体转变刚刚完成时的晶粒大小。

5、固态相变比液态结晶阻力大，其主要原因有：一是多出一项应变能；二

是扩散较困难。

6、临界冷却速度是指得到全部马氏体（含少量残余奥氏体）的最大冷却速

度。

7、δ600 0.1/1000表示耐热钢的持久强度。

8、钢热处理加热时得到的奥氏体晶粒越细小，冷却后所得组织的晶粒也越

细小，其强度和韧性越高。

9、钢淬火后一般都有残余奥氏体，但如果冷却到马氏体转变终止温度Mf

点，奥氏体就会全部转变为马氏体。

10、玻璃钢是玻璃和钢丝组成的复合材料。

判断题（5）

1、Q235-A?F是球墨铸铁的牌号，“235”表示抗拉强度。

2、1Cr13钢是冷模具钢。

3、δ7001000 表示耐热钢的持久强度。

4、45钢常用最终热处理是调质处理。

5、GCv15钢使用态组织是回火马氏体+碳化物+少量残余奥氏体。

6、w18Cr4V钢使用态组织是回火索氏体。

7、ZoCr钢使用态组织是回火马氏体+碳化物+残余奥氏体。

8、5CrMnMo钢属于工具钢，所以它的使用态组织应该是回火马氏体+碳

化物+残余奥氏体。

9、ZGMn13通常在铸态下使用，不再进行其它热处理。

10、组成高分子化合物的低分子化合物称为单体。

选择题（1）

1、塑料的使用状态为（）

A、粘流态

B、玻璃态

C、高弹态

2、按用途分，40Cr钢属于（）

A、渗碳钢

B、调质钢

C、弹簧钢

3、40Cr钢中，合金元素Cr的主要作用是（）

A、提高淬透性，强化铁素体

B、提高淬透性和红硬性

C、提高硬度，耐磨性

4、按用途分，ZoCrMnTi钢属于（）

A、渗碳钢

B、调质钢

C、弹簧钢

5、ZoCrMnTi钢中，加入Ti的主要目的是（）

A、提高耐磨性

B、提高淬透性

C、细化晶粒

6、按用途分，60SiZMn钢属于（）

A、渗碳钢

B、弹簧钢

C、滚动轴承钢

7、按用途分，GCr15钢属于（）

A、调质钢

B、滚动轴承钢

C、刃具钢

8、按用途分，W18Cr4V钢属于（）

A、不锈钢

B、高速钢

C、结构钢

9、W18Cr4V钢常用最终热处理是（）

A、淬火＋高温回火

B、高温淬火＋560℃三次回火

C、高温淬火+200℃低温回火

10、W18Cr4V钢中，Cr的主要作用是（）

Ａ、提高耐磨性B、提高淬透性C、提高红硬性

选择题（2）

1、橡胶的使用状态为（）

A、玻璃态

B、高弹态

C、粘流态

2、在过冷奥氏体三种转变产物中，硬度由高到低依次是（）

A、珠光体>贝氏体>马氏体

B、贝氏体> 马氏体>珠光体

C、马氏体>贝氏体>珠光体

3、片状珠光体的性能主要取决于片层间距，片层间距越小，（）

A、强度、硬度越低，塑性越好；

B、强度、硬度越高，塑性越低；

C、强度、硬度越高，塑性越好；

4、同种钢，片状珠光体与粒状珠光体比较，片状珠光体的（）A、强度、硬度高，塑性、韧性差；B、强度、硬度低，塑性、韧性好；

C、强度、硬度高，塑性、韧性好；

5、下贝氏体与上贝氏体比较，下贝氏体的（）

A、硬度高，强度高，韧性好；

B、硬度高，强度高，韧性差；

C、硬度低，强度低，韧性好；

6、马氏体具有高硬度、高强度的主要原因是（）

A、固溶强化相变强化时效强化

B、固溶强化细晶强化淬火应力大

C、细晶强化位错强化淬火应力大

7、按相变过程中，形核和长大特点分，马氏体转变属于（）

A、扩散型相变

B、无扩散型相变

C、半扩散型相变

8、过冷奥氏体等温转变温度越低，所得组织的硬度（）

A、越高

B、越低

C、变化不大

9、过冷奥氏体连续冷却，当冷却速度≤Vc时，冷速越快，冷却后所得硬度

（）

A、越高

B、越低

C、有时高有时低

10、高分子链的几何形态可分为三种（）

A、结晶型部分结晶型无定型

B、线型支链型体型

C、线型无定型体型

选择题（3）

1、T10钢中的含碳量是（）

A、0.1%

B、1%

C、10%

2、40CrNiMo中，含碳量是（）

A、0.04%

B、0.4%

C、4%

3、40CrNiMo中，含水量镍量是（）

A、<0.5%

B、<1%

C、<1.5%

4、9SiCr中，含碳量是（）

A、0.09%

B、0.9%

C、9%

5、38CrMoAl A中，“A”表示（）

A、普通钢

B、优质钢

C、高级优质钢

6、Q235-A?F中，“235”表示（）

A、抗拉强度数值

B、抗压强度数值

C、屈服点数值

7、铸铁凝固过程中，如果第一阶段石墨化充分进行，第二阶段石墨化也能

充分进行，最终得到的基体是（）

A、珠光体基体

B、铁素体基体

C、铁素体+珠光体基体

8、在铸铁中，如果碳全部或大部分以游离状态的石墨形式存在，此种铸铁

则称为（）

A、麻口铸铁

B、灰口铸铁

C、白口铸铁

9、铝合金经固溶处理后在室温放置或较高温度下保温，随时间延长，其强度、

硬度升高、塑性韧性下降的现象，称为（）

A、固溶强化

B、时效强化

C、弥散强化

10、根据铝合金的成分和生产工艺特点，通常将铝合金分为两大类：（）

A、可热处理强化铝合金和不可热处理强化铝合金

B、变形铝合金和铸造铝合金

C、单相铝合金和双相铝合金

选择题（4）

1、亚共析钢的正常淬火加热温度是（）

A、Ac1+30~50℃

B、Ac3+30~50℃

C、Accm+30~50℃

2、过共析钢的正常淬火加热温度是（）

A、Ac1+30~50℃

B、Ac3+30~50℃

C、Accm+30~50℃

3、亚共析钢正常淬火后的组织是（）

A、M(+γ’)

B、M+α

C、M+Fe3C+γ’

4、过共析钢正常淬火后的组织是（）

A、M+γ’

B、M+Fe3C+γ’

C、M

5、为改善低碳钢的切削加工性，可采用（）

A、正火

B、完全退火

C、球化退火

6、冷轧后的15钢板，为降低其硬度、提高塑性，可采用（）

A、去应力退火

B、再结晶退火

C、回火

7、60钢锻坯，为细化其晶粒，可采用（）

A、扩散退火

B、球化退火

C、完全退火

8、按相变过程中，形核和长大特点分，珠光体转变属于（）

A、扩散型相变

B、无扩散型相变

C、半扩散型相变

9、铝合金经固溶处理后在室温放置或较高温度下保温，随时间延长，其强度、

硬度升高，塑性、韧性下降的现象，称为（）

A、固溶强化

B、时效强化

C、弥散强化

10、以Sn为主加元素的铜合金，称为（）

A、黄铜

B、青铜

C、白铜

选择题（5）

1、制作刃具、冷模具和滚动轴承等工件，要求具有高硬度和耐磨性，最终热

处理应采用（）

A、淬火、低温回火

B、淬火、中温回火

C、淬火、高温回火

2、制作各种弹簧，要求具有高的弹性极限，最终热处理应采用（）

A、淬火、低温回火

B、淬火、中温回火

C、淬火、高温回火

3、制作机床主轴，要求具有良好的综合力学性能，最终热处理应采用（）

A、淬火、低温回火

B、淬火、中温回火

C、淬火、高温回火

4、制作机床齿轮，要求具有良好的综合力学性能，同时齿面具有高的硬度和耐

磨性，应采用（）

A、调质+渗碳淬火低温回火

B、调质+表面淬火低温回火

C、调质+淬火低温回火

5、W18Cr4V钢常用最终热处理是（）

A、淬火+高温回火

B、高温淬火+560℃三次回火

C、高温淬火+200℃低温回火

6、1Cr18Ni9钢中，Cr的主要作用是（）

A、提高淬透性

B、提高基体电极电位

C、使钢形成单相奥氏体

7、ZoCrMnTi中，Mn的主要作用是（）

A、提高淬透性

B、细化晶粒

C、提高耐磨性

8、T12钢中的含碳量是（）

A、0.12%

B、1.2%

C、12%

9、40MnVB中的含碳量是（）

A、0.4%

B、4%

C、0.04%

10、CrWMn钢中的含碳量是（）

A、0%

B、≥1%

C、≤1%

联想题（１）

根据描述或提示联想出答案

1、含碳量为低碳，制造零件过程中经过渗碳、淬火、低温回火，主要性能特点

是表硬里韧。

2、含碳量为中碳，制造零件过程中常经过调质处理，主要性能特点是具有良好

的综合力学性能。

3、含碳量一般为高碳，常用最终热处理为淬火，中温回火，具有高的弹性极限。

4、含碳量为高碳，常用最终热处理为淬火，低温回火，具有高的硬度、耐磨性

和高的接触疲劳强度。

5、含碳量为高碳，合金元素总含量在5%以下，常用最终热处理为淬火，低温

回火，可用于制作车刀、铰刀，丝锥、板牙等工件。

6、适应高速切削，主要性能特点是具有很高的红硬性，工作温度可达600℃。

7、含碳量为中碳，常进行淬火，中温回火或淬火高温回火，具有良好的耐热疲

劳性能，可用于制作热锻模、热挤压模和压铸模等。

8、含Cr、Ni量高，常用最终热处理为固溶处理，具有良好的耐蚀性。

9、在高温下，具有高的抗氧化性和高的热强性。

10、在工作过程中，受到强烈冲击、磨擦或巨大压力时，才会表现出良好的耐磨

性。

联想题(2 )

根据描述或提示联想出答案

1、在某一具体加热条件下，所获得的奥化体晶粒大小。

2、钢在淬火时获得了马氏体的能力。

3、奥氏体在A1~550℃温度范围内等温冷却时形成的铁素体和渗碳体的两相混合

物。

4、奥氏体快冷至低温直接转变成的碳在α-Fe中的过饱和固溶体。

5、奥氏体在550℃~Ms之间等温冷却时，形成的过饱和铁素体和碳化物两相组

成的非层状组织。

6、回火组织，在等轴状（或多边形状）铁素体基体上分布着粒状渗碳体。

7、回火组织，其组织形态和性能特点与马氏体相似。

8、淬火钢在某一温度范围内回火时，其冲击韧性不但不升高，反而比在较低温

度回火时明显下降。

9、高分子材料在长期储存和使用过程中，由于受光、热、氧等因素的作用，使

性能逐渐蜕化，直至丧失其使用价值。

10、由两种或两种以上不同性质的材料，通过一定的工艺方法合成的、各组分

间有明显界面而且性能优于各组成材料的多相固体材料。

联想题（3）

1、将钢加热到AC3以上，使其完全奥氏体化后随炉缓冷。

2、将钢加热到AC3或ACCm以上，使其完全奥氏体化后在空气中冷却。

3、将过共析钢加热到略高于AC1，保温一定时间后，以极其缓慢的速度冷却，

使钢中的碳化物球化，最终获得粒状珠光体。

4、将冷变形后的金属加热到再结晶温度以上，保温一定时间后空冷，以消除加工硬化。

5、将T8钢奥氏体化后，快冷至少350℃~Ms温度范围内进行等温保持足够时间后空冷。

6、钢淬火后马氏体所能达到的最高硬度。

7、将淬火钢加热到低于临界点A1的某一温度，保温一定时间，然后冷却到室温。

8、工件在高温下长时工作仍能保持高硬度的能力。

9、由一种或多种单体互相缩合生成高分子化合物，同时析出其它低分子化合物的反应。

10、高分子材料在长期储存和使用过程中，由于受光、热、氧等因素的作用，使性能逐渐蜕化，直至丧失其使用价值。

简答题（1）

就共析碳钢过冷奥氏体连续冷却转变曲线回答下列问题：

1、图中哪条线表示奥氏体向珠光体转变的平衡温度？

2、图中哪条线表示奥氏体转变中止线？

3、图中哪条线表示马氏体转变开始温度？

4、与V1冷速相对应的热处理工艺名称是什么？

5、在V1冷速下降得到何种组织？

6、与V2冷速相对应的热处理工艺名称是什么？

7、在V2冷速下降得到何种组织？

8、与V3冷速相对应的热处理工艺名称是什么？

9、在V3冷速下将得到何种组织？

10、在V1、V2、V3三种冷速中，哪种冷速得到的硬度最高？

简答题（2）

就共析碳钢过冷奥氏体等温冷却转变曲线（TTT），回答下列问题：

1、图中哪条线表示奥氏体何珠光体转变的平衡温度？

2、图中哪条线表示马氏体转变开始温度？

3、图中哪条线表示过冷奥氏体转变开始线？

4、指出珠光体型组织转变的温度范围；

5、指出贝氏体型组织转变的温度范围；

6、指出马氏体转变的温度范围：

7、片状珠光体的组织形态是怎样的？

8、上贝氏体的组织形态是怎样的？

9、下贝氏体的组织形态是怎样的？

10、比较珠光体、贝氏体、马氏体的硬度（按照硬度由高到低依次写出三种

组织的名称）。

简答题（3）

1、按用途分，20CrMnTi属于何类钢？

2、ZoCrMnTi钢常用的最终热处理是什么？

3、按用途分，60SiZMn属于何类钢？

4、60SiZMn钢常用的最终热处理是什么？

5、60SiZMn钢最终热处理后的组织是什么？

6、按用途分，CrWMn属于何类钢？

7、CrWMn钢常用最终热处理是什么？

8、CrWMn 钢最终热处理后得到何种组织？

9、按用途分，W18Cr4V钢属于何类钢？

10、W18Cr4V钢之所以能适应高速切削，是由哪种性能决定的？

简答题（4）

1、按用途分，40Cr钢属于何类钢？

2、40Cr钢常用的最终热处理是什么？

3、40Cr钢常用最终热处理后的组织是什么？

4、按用途分，GCr15钢属于何类钢？

5、GCr15钢常用的最终热处理是什么？

6、GCr15钢最终热处理后得到何种组织？

7、按用途分，1Cr18Ni9钢属于何类钢？

8、1Cr18Ni9钢常用最终热处理是什么？

9、15Cr18Ni9钢使用态组织是什么？

10、按用途分，5CrNiMo钢属于何类钢？

简答题（5）

1、T8钢淬火低温回火后主要得到何种组织？

2、T8钢淬火温回火后得到何种组织？

3、T8钢淬火高温回火后得到何种组织？

4、在回火组织中，哪种组织具有高的硬度和耐磨性？

5、在回火组织中，哪种组织具有高的弹性极限？

6、在回火组织中，哪种组织具有良好的综合力学性能？

7、钢热处理后的显微组织图中呈板条状形态的组织是何种组织？

8、钢热处理后的显微组织图中呈针状或竹叶状的组织是何种组织？

9、钢热处理后的显微组织图中呈黑针状的组织是何种组织？

10、钢热处理后的显微组织图中呈羽毛状的组织是何种组织？

阶段思考题(1)

综合题一：材料的结构

1 谈谈你对材料学科和材料科学的认识。

2 金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？

3 说明空间点阵、晶体结构、晶胞三者之间的关系。

4 晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？

5 画出三种典型晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么？

6 碳原子易进入a-铁，还是b-铁，如何解释？

7 研究晶体缺陷有何意义？

8 点缺陷主要有几种？为何说点缺陷是热力学平衡的缺陷？

9 位错概念是在什么背景下提出的？其易动性是如何实现的？

10 试述位错的性质。

11 试述博士矢量的意义。

12 与位错有关的三个力的表达式各是什么？简述其求解原理。

13 柯氏气团是如何形成的？它对材料行为有何影响？

14 晶体中的界面有何共性？它对材料行为有何影响？

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

材料科学基础习题及参考答案复习过程

材料科学基础习题及参考答案

材料科学基础参考答案材料科学基础第一次作业 1.举例说明各种结合键的特点。 ⑴金属键：电子共有化，无饱和性，无方向性，趋于形成低能量的密堆结构，金属受力变形时不会破坏金属键，良好的延展性，一般具有良好的导电和导热性。 ⑵离子键：大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键的方式结合，以离子为结合单元，无方向性，无饱和性，正负离子静电引力强，熔点和硬度均较高。常温时良好的绝缘性，高温熔融状态时，呈现离子导电性。 ⑶共价键：有方向性和饱和性，原子共用电子对，配位数比较小，结合牢固，具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点，导电能力差。 ⑷范德瓦耳斯力：无方向性，无饱和性，包括静电力、诱导力和色散力。结合较弱。 ⑸氢键：极性分子键，存在于HF，H2O，NF3有方向性和饱和性，键能介于化学键和范德瓦尔斯力之间。 2.在立方晶体系的晶胞图中画出以下晶面和晶向：（1 0 2）、（1 1 -2）、（-2 1 -3），[1 1 0],[1 1 -1],[1 -2 0]和[-3 2 1]。

(213) (112) (102) [111] [110] [120] [321] 3. 写出六方晶系的{1 1 -20}，{1 0 -1 2}晶面族和<2 -1 -1 0>,<-1 0 1 1>晶向族中各等价晶面及等价晶向的具体指数。 {1120}的等价晶面：(1120)(2110)(1210)(1120)(2110)(1210) {1012}的等价晶面： (1012)(1102)(0112)(1012)(1102)(0112)(1012)(1102)(0112)(1012)(1102)(0112) 2110<>的等价晶向：[2110][1210][1120][2110][1210][1120] 1011<>的等价晶向： [1011][1101][0111][0111][1101][1011][1011][1101][0111][0111][1101][1011] 4立方点阵的某一晶面（hkl ）的面间距为M /，其中M 为一正整数，为晶格常数。该晶面的面法线与a ，b ，c 轴的夹角分别为119.0、43.3和60.9度。请据此确定晶面指数。 h:k:l=cos α:cos β:cos γ l k h d a 2 22hk l ++= 5. Cu 具有FCC 结构，其密度为8.9g/cm 3，相对原子质量为63.546，求铜的原子半径。

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：

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

材料科学基础习题

查看文本习题一、名词解释金属键; 结构起伏; 固溶体; 枝晶偏析; 奥氏体; 加工硬化; 离异共晶; 成分过冷; 热加工; 反应扩散二、画图 1在简单立方晶胞中绘出（）、（210）晶面及[、[210]晶向。 2结合Fe-Fe3C相图，分别画出纯铁经930℃和800℃渗碳后，试棒的成分－距离曲线示意图。 3如下图所示，将一锲形铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制。试画出轧制后铜片经再结晶后晶粒大小沿片长方向变化的示意图。 4画出简单立方晶体中（100）面上柏氏矢量为［010］的刃型位错与（001）面上柏氏矢量为［010］的刃型位错交割前后的示意图。 5画图说明成分过冷的形成。三、Fe-Fe3C相图分析 1用组织组成物填写相图。 2指出在ECF和PSK水平线上发生何种反应并写出反应式。 3计算相图中二次渗碳体和三次渗碳体可能的最大含量。四、简答题 1已知某铁碳合金，其组成相为铁素体和渗碳体，铁素体占82%，试求该合金的含碳量和组织组成物的相对量。 2什么是单滑移、多滑移、交滑移？三者的滑移线各有什么特征，如何解释？。 3设原子为刚球，在原子直径不变的情况下，试计算g-Fe转变为a-Fe时的体积膨胀率;如果测得910℃时g-Fe和a-Fe的点阵常数分别为0.3633nm和0.2892nm,试计算g-Fe转变为a-Fe的真实膨胀率。 4间隙固溶体与间隙化合物有何异同？ 5可否说扩散定律实际上只有一个？为什么？五、论述题 τC 结合右图所示的τC（晶体强度）—ρ位错密度关系曲线，分析强化金属材料的方法及其机制。晶须冷塑变六、拓展题 1 画出一个刃型位错环及其与柏士矢量的关系。 2用金相方法如何鉴别滑移和孪生变形？ 3 固态相变为何易于在晶体缺陷处形核？ 4 画出面心立方晶体中(225)晶面上的原子排列图。综合题一：材料的结构 1 谈谈你对材料学科和材料科学的认识。 2 金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？ 3 说明空间点阵、晶体结构、晶胞三者之间的关系。 4 晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？ 5 画出三种典型晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么？ 6 碳原子易进入a-铁，还是b-铁，如何解释？ 7 研究晶体缺陷有何意义？ 8 点缺陷主要有几种？为何说点缺陷是热力学平衡的缺陷？

《材料科学基础》期末考试试卷及参考答案,2019年6月

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）

材料科学基础上复习题库

简答题 1?空间点阵与晶体点阵有何区别？晶体点阵也称晶体结构，是指原子的具体排列；而空间点阵则是忽略了原子的体积，而把它们抽象为纯几何点。 2?金属的3种常见晶体结构中，不能作为一种空间点阵的是哪种结构？密排六方结构。 3?原子半径与晶体结构有关。当晶体结构的配位数降低时原子半径如何变化？原子半径发生收缩。这是因为原子要尽量保持自己所占的体积不变或少变，原子所占体积2人=原子的体积(4/3 n3r间隙体积)，当晶体结构的配位数减小时，即发生间隙体积的增加，若要维持上述方程的平衡，则原子半径必然发生收缩。 4?在晶体中插入柱状半原子面时能否形成位错环？不能。因为位错环是通过环内晶体发生滑移、环外晶体不滑移才能形成。 5?计算位错运动受力的表达式为，其中是指什么？外力在滑移面的滑移方向上的分切应力。6?位错受力后运动方向处处垂直于位错线，在运动过程中是可变的，晶体作相对滑动的方向应是什么方向？始终是柏氏矢量方向。 7. 位错线上的割阶一般如何形成？位错的交割。 8?界面能最低的界面是什么界面？共格界面。 9?小角度晶界都是由刃型位错排成墙而构成的”这种说法对吗？否，扭转晶界就由交叉的同号螺型位错构成 10.为什么只有置换固熔体的两个组元之间才能无限互溶，而间隙固熔体则不能？这是因为形成固熔体时，熔质原子的熔入会使熔剂结构产生点阵畸变，从而使体系能量升高。熔质与熔剂原子尺寸相差越大，点阵畸变的程度也越大，则畸变能越高，结构的稳定性越低，熔解度越小。一般来说，间隙固熔体中熔质原子引起的点阵畸变较大，故不能无限互溶，只能有限熔解。综合题 1. 作图表示立方晶体的(123) ( 0 -1 -2) (421)晶面及卜102]卜211][346]晶向。 2. 写出立方晶体中晶向族<100>, <110>, <111>等所包括的等价晶向。 3. 写出立方晶体中晶面族{100}, {110}, {111}, {112}等所包括的等价晶面。 4. 总结3种典型的晶体结构的晶体学特征。 5. 在立方晶系中画出以[001]为晶带轴的所有晶面。 6. 面心立方晶体的(100),(110),(111)等晶面的面间距和面密度，并指出面间距最大的面。 7. Ni的晶体结构为面心立方结构，其原子半径为r =0.1243求Ni的晶格常数和密度。 8. Mo的晶体结构为体心立方结构，其晶格常数a=0.3147nm，试求Mo的原子半径r。 9. 在Fe中形成1mol空位的能量为104. 67kJ,试计算从20C升温至850C时空位数目增加多少倍？ 10. 判断下列位错反应能否进行。 1) a/2[10-1]+a/6卜121]宀a/3[11-1] 2) a[100]宀a/2[101]+a/2[10-1] 3) a/3[112]+a/2[111] 宀a/6{1]1 4) a[100] a/2[111]+a/2[1-1-1] 11. 若面心立方晶体中有b=a/2[-101]的单位位错及b=a/6[12-1]的不全位错，此二位错相遇产生位错反应。 1) 问此反应能否进行？为什么？ 2) 写出合成位错的柏氏矢量，并说明合成位错的类型。 12. 已知柏氏矢量b=0.25nm，如果对称倾侧晶界的取向差=1及10°求晶界上位错之间的距离。从计算结果可得到什么结论？ 13. ①计算fee和bee晶体中四面体间隙及八面体间隙的大小(用原子半径尺表示)，并注明间

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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

材料科学基础练习题

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%？

材料科学基础期末考试

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

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名词解释 1. 空间点阵：是表示晶体结构中质点周期性重复规律得几何图形. 2. 同素异构：是指某些元素在t和p变化时，晶体结构发生变化得特征. 3. 固溶体：当一种组分（溶剂）内溶解了其他组分（溶质）而形成的单一、均匀的晶态固体，其晶体结构保持溶剂组元的晶体结构时，这种相就称固溶体。 4. 电子浓度：固溶体中价电子数目e 与原子数目之比。 5. 间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂间隙形成的固溶体 6. 晶胞: 能完全反映晶格特征得最小几何单元 7. 清洁表面：是指不存在任何吸附、催化反应、杂质扩散等物理化学效应得表面，这种表面的化学组成与体内相同，但周期结构可以不同于体内。 8. 润湿：是一种流体从固体表面置换另一种流体的过程。 9. 表面改性：是利用固体表面的吸附特性，通过各种表面处理来改变固体表面得结构和性质以适应各种预期要求。 10. 晶界：凡结构相同而取向不同的晶体相互接触，其接触面称为晶界。 11. 相平衡：一个多相系统中，在一定条件下，当每一相的生成速度与它的消失速度相等时，宏观上没有任何物质在相间传递，系统中每一个相的数量均不随时间而变化，这时系统便达到了相平衡。 12. 临界晶胚半径rk ：新相可以长大而不消失的最小晶胚半径. 13．枝晶偏析: 固溶体非平衡凝固时不同时刻结晶的固相成分不同导致树枝晶内成分不均匀的现象（或树枝晶晶轴含高熔点组元较多，晶枝间低熔点组元较多的现象）. 14. 扩散：由构成物质的微粒得热运动而产生得物质迁移现象。扩散的宏观表现为物质的定向输送。 15. 反应扩散: 在扩散中由于成分的变化，通过化学反应而伴随着新相的形成（或称有相变发生）的扩散过程称为“反应扩散”，也称为“相变扩散。 16. 泰曼温度：反应开始温度远低于反应物熔点或系统低共熔温度，通常相当于一种反应物开始呈现显著扩散作用的温度，此温度称为泰曼温度或烧结温度。 18. 相变：随自由能变化而发生的相的结构变化。 19. 什么是相律：表示材料系统相平衡得热力学表达式，具体表示系统自由能、组元数和相数之间得关系。 20. 二次再结晶：指少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大得过程，又称晶粒异常长大和晶粒不连续生长。 21. 均匀成核:组成一定，熔体均匀一相，在结晶温度下析晶，发生在整个熔体内部，析出物质组成与熔体一致。 22. 固溶强化：溶质原子加入到溶剂原子中形成固溶体，固溶体在 23. 相：化学成分相同，晶体结构相同并有界面与其他部分分开的均匀组成部分。 24. 过冷度: 实际开始结晶温度与理论结晶温度之间的差。 25. 固态相变：固态物质在温度、压力、电场等改变时，从一种组织结构转变成另一种组织结构。 26. 稳定分相：分相线和液相线相交（分相区在液相线上）, 分相后两相均为热力学的稳定相。 27. 马氏体相变：一个晶体在外加应力的作用下通过晶体的一个分立体积的剪切作用以极迅速的速率而进行的相变。 28. 无扩散型固态相变：在相变过程中并不要求长程扩散,只需要原子作一些微量

材料科学基础期末试题

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

材料科学基础试题库答案 (1)

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

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