西工大材料科学基础复习题

1. 作图表示立方晶体的()()()421

,210,123晶面及[][]

[]346,112,021晶向。 2. 在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]

0121,0211,0110,0112,0001

等。 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. 镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。试求镁单位晶胞的体积。

已知Mg 的密度3

Mg/m 74.1=m g ρ，相对原子质量为24.31，原子半径

r=0.161nm 。

5. 当CN=6时+

Na 离子半径为0.097nm ，试问：

1) 当CN=4时，其半径为多少？ 2) 当CN=8时，其半径为多少？

6. 试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>

方向,原子的线密度为多少？

7. 镍为面心立方结构，其原子半径为nm 1246

.0=Ni r 。试确定在镍的（100），（110）及（111）平面上12

mm 中各有多少个原子。

8. 石英()2SiO 的密度为2.653

Mg/m 。试问：

1) 13

m 中有多少个硅原子（与氧原子）？

2) 当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假

设原子是球形的）？

9. 在800℃时10

10个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动，而在

900℃时9

10个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原子）。 10. 若将一块铁加热至850℃，然后快速冷却到20℃。试计算处理前后空位数

应增加多少倍（设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J ）。

11. 设图1-18所示的立方晶体的滑移面ABCD 平行于晶体的上、下底面。若该

滑移面上有一正方形位错环，如果位错环的各段分别与滑移面各边平行，其柏氏矢量b ∥AB 。

1) 有人认为“此位错环运动移出晶体后，滑移面上产生的滑移台阶应为4

个b ,试问这种看法是否正确？为什么？

2) 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，滑移方向

及滑移量。

12. 设图1-19所示立方晶体中的滑移面ABCD 平行于晶体的上、下底面。晶体

中有一条位错线

de fed ,段在滑移面上并平行AB ，ef 段与滑移面垂直。位

错的柏氏矢量b 与de 平行而与ef 垂直。试问：

1) 欲使de 段位错在ABCD 滑移面上运动而ef 不动，应对晶体施加怎样的应

力？

2) 在上述应力作用下de 位错线如何运动？晶体外形如何变化？

13. 设面心立方晶体中的)111(为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为[]

10

12a

。

1) 在晶胞中画出柏氏矢量b 的方向并计算出其大小。

2) 在晶胞中画出引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出

此二位错线的晶向指数。

14. 判断下列位错反应能否进行。

1)

];111[3]211[6]110[2a

a a →+ 2)

];110[2]101[2]100[a

a a +→

3)

];111[6]111[2]112[3a

a a →+

4)

].111[2]111[2]100[a

a a +→

15. 若面心立方晶体中有b =]011[2a 的单位位错及b =]112[6a

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。

16. 若已知某晶体中位错密度376cm/cm 10~10=ρ。

1) 由实验测得F-R 位错源的平均长度为

cm 104

-，求位错网络中F-R 位错源的数目。

2) 计算具有这种F-R 位错源的镍晶体发生滑移时所需要的切应力。已知

Ni 的10

109.7?=G Pa ，nm 350.0=a 。

17. 已知柏氏矢量b=0.25nm ，如果对称倾侧晶界的取向差θ=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？

18. 由n 个刃型位错组成亚晶界，其晶界取向差为0.057°。设在形成亚晶界之

前位错间无交互作用，试问形成亚晶界后，畸变能是原来的多少倍（设

;10,108

04--===b r R 形成亚晶界后，

θb

D R ≈

=）？

19. 用位错理论证明小角度晶界的晶界能γ与位向差θ的关系为

()θθγγln 0-=A 。式中0γ和A 为常数。

20. 简单回答下列各题。

1) 空间点阵与晶体点阵有何区别？

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？ 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？

4) 在晶体中插入柱状半原子面时能否形成位错环？

5) 计算位错运动受力的表达式为b f τ=，其中τ是指什么？

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？ 7) 位错线上的割阶一般如何形成？ 8) 界面能最低的界面是什么界面？

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？

1. 说明间隙固熔体与间隙化合物有什么异同。

2. 有序合金的原子排列有何特点？这种排列和结合键有什么关系？为什么许多有序合金在高温下变成无序？

3. 已知Cd,Zn,Sn,Sb 等元素在Ag 中的固熔度（摩尔分数）极限分别为

210/5.42-=Cd x ，210/20-=Zn x ，210/12-=Sn x ，210/7-=Sb x ，它们的原子直径分别为0.3042nm ，0.314nm ，0.316nm ，0.3228nm ，Ag 为0.2883nm 。试分析其固熔度（摩尔分数）极限差别的原因，并计算它们在固熔度（摩尔分数）极限时的电子浓度。

4. 试分析H 、N 、C 、B 在-αFe 和-γFe 中形成固熔体的类型、存在位置和固溶度（摩尔分数）。各元素的原子半径如下：H 为0.046nm ，N 为0.071nm ，C 为0.077nm ，B 为0.091nm ，-αFe 为0.124nm ， -γFe 为0.126 nm 。

5. 金属间化合物AlNi 具有CsCl 型结构，其点阵常数 a=0.2881nm,试计算其密度（Ni 的相对原子质量为58.71，Al 的相对原子质量为2

6.98）。

6. ZnS 的密度为4.13

Mg/m ，试由此计算两离子的中心距离。

7. 碳和氮在-γFe 中的最大固熔度（摩尔分数）分别为2

10/9.8-=C x ，

210/3.10-=N x 。已知C 、N 原子均位于八面体间隙，试分别计算八面体间隙被C 、N 原子占据的百分数。

8. 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？

9. 计算在NaCl 内，钠离子的中心与下列各离子中心的距离（设+Na 和-

Cl 的半径分别为0.097nm 和0.181nm ）。 1) 最近邻的正离子； 2) 最近邻的离子； 3) 次邻近的-

Cl 离子； 4) 第三邻近的-Cl 离子； 5) 最邻近的相同位置。 10. 某固熔体中含有氧化镁为

2

M gO 10/30-=x ，2

LiF 10/70-=x 。

1) 试问-22O ,F ,Mg ,Li =++之质量分数为多少？

2) 假设MgO 的密度为3.63g/cm ，LiF 的密度为2.63

g/cm ，那么该固溶体

的密度为多少？

11. 非晶形材料的理论强度经计算为G/6~G/4，其中G 为剪切模量。若ν=0.25，由其弹性性质试估计玻璃（非晶形材料）的理论强度（已知E=70000Mpa ）。 12. 一陶瓷绝缘体在烧结后含有1％（以容积为准）的孔，其孔长为13.7mm 的立方体。若在制造过程中，粉末可以被压成含有24％的孔，则模子的尺寸应该是多少？

13. 一有机化合物，其成分为2C 10/1.62w -=，2H 10/3.10w -=，2O 10/6.27w -=。

试写出可能的化合物名称。

14. 画出丁醇()OH H C 94的4种可能的异构体。

15. 一普通聚合物具有222Cl H C 作为单体，其平均分子质量为60000u （取其各元素相对原子质量为12,C)(A r =1,H)(A r =35.5)Cl)(A r =。 1) 求其单体的质量； 2) 其聚合度为多少？

16. 聚氯乙烯n )Cl H C (32被溶在有机溶剂中，设其C- C 键长为0.154nm,且链中键的数目n x 2 。

1) 分子质量为28500g 的分子，其均方根的长度为多少？ 2) 如果均方根的长度只有⑴中的一半，则分子质量为多少？

17. 一聚合材料含有聚氯乙烯，其1个分子中有900个单体。如果每一个分子均能被伸展成直线分子，则求此聚合物可得到理论上的最大应变为多少（设C- C 键中每1键长是0.154nm ）？

18. 有一共聚物ABS ，每一种的质量分数均相同，则单体的比为多少（A ——丙烯晴；B ——丁二烯；S ——苯乙烯）？ 19. 尼龙-6是252NH )HOCO(CH 的缩合聚合物。

1) 给出此分子的结构。

2) 说明缩合聚合是如何发生的。

3) 当每摩尔的O H 2形成时，所放出的能量为多少？已知不同的键：C-O ，

H-N ，C-N ，H-O ，其键能（kJ/mol ）分别为360，430，305，500。

20. 试述硅酸盐结构的基本特点和类型。

21. 为什么外界温度的急剧变化可以使许多陶瓷器件开裂或破碎？

22. 陶瓷材料中主要结合键是什么？从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊性能。

1. 试述结晶相变的热力学条件、动力学条件、能量及结构条件。

2. 如果纯镍凝固时的最大过冷度与其熔点（t m ＝1453℃）的比值为0.18，试求其凝固驱动力。（ΔH ＝-18075J/mol ）

3. 已知Cu 的熔点t m ＝1083℃，熔化潜热L m ＝1.88×103J/cm 3，比表面能σ＝1.44×105 J/cm 3。

（1） 试计算Cu 在853℃均匀形核时的临界晶核半径。

（2） 已知Cu 的相对原子质量为63.5，密度为8.9g/cm 3,求临界晶核中的原

子数。

4. 试推导杰克逊（K.A.Jackson ）方程

)1ln()1(ln )1(x x x x x ax NkT G m

s

--++-=? 5. 铸件组织有何特点？

6. 液体金属凝固时都需要过冷，那么固态金属熔化时是否会出现过热，为什么？

7. 已知完全结晶的聚乙烯（PE ）其密度为1.01g/cm 3,低密度乙烯（LDPE ）为0.92 g/cm 3，而高密度乙烯（HDPE ）为0.96 g/cm 3，试计算在LDPE 及HDPE 中“资自由空间”的大小。

8. 欲获得金属玻璃，为什么一般选用液相线很陡，从而有较低共晶温度的二元系？

9. 比较说明过冷度、临界过冷度、动态过冷度等概念的区别。 10. 分析纯金属生长形态与温度梯度的关系。

11. 什么叫临界晶核？它的物理意义及与过冷度的定量关系如何？ 12. 简述纯金属晶体长大的机制。 13. 试分析单晶体形成的基本条件。 14. 指出下列概念的错误之处，并改正。

(1) 所谓过冷度，是指结晶时，在冷却曲线上出现平台的温度与熔点之差；

而动态过冷度是指结晶过程中，实际液相的温度与熔点之差。

(2) 金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使体系熵值减少，

因此是一个自发过程。

(3)在任何温度下，液体金属中出现的最大结构起伏都是晶胚。

(4)在任何温度下，液相中出现的最大结构起伏都是核。

(5)所谓临界晶核，就是体系自由能的减少完全补偿表面自由能的增加时

的晶胚的大小。

(6)在液态金属中，凡是涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核，但

是只要有足够的能量起伏提供形核功，还是可以成核的。

(7)测定某纯金属铸件结晶时的最大过冷度，其实测值与用公式ΔT=0.2T

m 计算值基本一致。

(8)某些铸件结晶时，由于冷却较快，均匀形核率N

1

提高，非均匀形核率

N 2也提高，故总的形核率为N= N

1

+N

2

。

(9)若在过冷液体中，外加10 000颗形核剂，则结晶后就可以形成10 000

颗晶粒。

(10)从非均匀形核功的计算公式A

非＝A

均

）

（

4

cos

cos

3

23θ

θ+

-

中可以看出，

当润湿角θ＝00时，非均匀形核的形核功最大。

(11)为了生产一批厚薄悬殊的砂型铸件，且要求均匀的晶粒度，则只要在工

艺上采取加形核剂就可以满足。

(12)非均匀形核总是比均匀形核容易，因为前者是以外加质点为结晶核心，

不象后者那样形成界面，而引起自由能的增加。

(13)在研究某金属细化晶粒工艺时，主要寻找那些熔点低、且与该金属晶格

常数相近的形核剂，其形核的催化效能最高。

(14)纯金属生长时，无论液－固界面呈粗糙型或者是光滑型，其液相原子都

是一个一个地沿着固相面的垂直方向连接上去。

(15)无论温度如何分布，常用纯金属生长都是呈树枝状界面。

(16)氮化铵和水溶液与纯金属结晶终了时的组织形态一样，前者呈树枝晶，

后者也呈树枝晶。

(17) 人们是无法观察到极纯金属的树枝状生长过程，所以关于树枝状的生长

形态仅仅是一种推理。

(18) 液体纯金属中加入形核剂，其生长形态总是呈树枝状。

(19) 纯金属结晶时若呈垂直方式长大，其界面时而光滑，时而粗糙，交替生

长。

(20) 从宏观上观察，若液－固界面是平直的称为光滑界面结构，若是金属锯

齿形的称为粗糙界面结构。

(21) 纯金属结晶时以树枝状形态生长，或以平面状形态生长，与该金属的熔

化熵无关。

(22) 金属结晶时，晶体长大所需要的动态过冷度有时还比形核所需要的临

界过冷度大。

1.在Al-Mg 合金中，x Mg =0.05，计算该合金中Mg 的质量分数(w Mg )(已知Mg 的相对原子质量为24.31，Al 为26.98)。

2．已知Al-Cu 相图中，K ＝0.16，m ＝3.2。若铸件的凝固速率R ＝3×10-4 cm/s ，温度梯度G ＝30℃/cm ，扩散系数D ＝3×10-5cm 2/s ，求能保持平面状界面生长的合金中W Cu 的极值。

3．证明固溶体合金凝固时，因成分过冷而产生的最大过冷度为：

?

?

?

???-+--=?GK R K mw R GD K K mw T Cu C Cu C )1(ln 1)1(00max

最大过冷度离液—固界面的距离为：

?

?

?

???-=GDK R K mw R D x Cu C )1(ln 0

式中

m —— 液相线斜率；

w C0Cu —— 合金成分； K —— 平衡分配系数； G —— 温度梯度； D —— 扩散系数； R —— 凝固速率。

说明：液体中熔质分布曲线可表示为：

?

??

?????? ??--+=x D R K K w C Cu C L exp 110 4．Mg-Ni 系的一个共晶反应为：

546

.02)M g (570235.0Ni Mg ==+?w w L Ni

Ni 纯℃

α

设w 1Ni ＝C 1为亚共晶合金，w 2Ni =C 2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C 1合金中的α总量为C 2合金中α总量的2.5倍，试计算C 1和C 2的成分。

5．在图4—30所示相图中，请指出： (1) 水平线上反应的性质； (2) 各区域的组织组成物； (3) 分析合金I ，II 的冷却过程；

(4) 合金工，II 室温时组织组成物的相对量表达式。

6．根据下列条件画出一个二元系相图，A和B的熔点分别是1000℃和700℃，含w

B

=0.25的合金正好在500℃完全凝固，它的平衡组织由73.3%的先共晶。和

26.7%的(α+β)

共晶组成。而w

B

＝0.50的合金在500℃时的组织由40%的先共晶α

和60%的(α+β)

共晶

组成，并且此合金的α总量为50%。

7．图4-31为Pb-Sb相图。若用铅锑合金制成的轴瓦，要求其组织为在共晶体基体上分布有相对量为5%的β(Sb)作为硬质点，试求该合金的成分及硬度(已知α(Pb)的硬度为3HB，β(Pb)的硬度为30HB)。

8．参见图4-32 Cu-Zn 相图，图中有多少三相平衡，写出它们的反应式。分析含w Zn =0.40的Cu-Zn 合金平衡结晶过程中主要转变反应式及室温下相组成物与组织组成物。

9．计算含碳w C =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量；并计算组织组成物珠光体中渗碳体和铁素体、莱氏体中二次渗碳体、共晶渗碳体与共析渗碳体的相对量。

10．根据显微组织分析，一灰口铁内石墨的体积占12%，铁素体的体积占88%，试求Wc 为多少(已知石墨的密度ρG ＝2.2g/cm 3，铁素体的密度ρα＝7.8g/cm 3)。 11．汽车挡泥板应选用高碳钢还是低碳钢来制造? 12．当800℃时，

(1) Fe-0.002 C 的钢内存在哪些相? (2) 写出这些相的成分； (3) 各相所占的分率是多少？ 13．根据Fe-Fe 3C 相图（见图4-33），

(1) 比较w C ＝0.004的合金在铸态和平衡状态下结晶过程和室温组织有何不同；

(2) 比较wc ＝0.019的合金在慢冷和铸态下结晶过程和室温组织的不同； (3) 说明不同成分区域铁碳合金的工艺性。

14．550℃时有一铝铜合金的固熔体，其成分为x C ＝0.02。此合金先被淬火，然后重新加热到100℃以便析出θ。此θ(CuAl 2：)相发展成许多很小的颗粒弥散分布于合金中，致使平均颗粒间距仅为5.0nm 。 (1) 请问1mm 3合金内大约形成多少个颗粒?

(2) 如果我们假设100℃时α中的含Cu 量可认为是零，试推算每个9颗粒内有多少个铜原子(已知Al 的原子半径为0.143 nm)。

15．如果有某Cu-Ag 合金(W Cu ＝0.075，W Ag ＝0.925) 1000g ，请提出一种方案，可从该合金内提炼出100g 的Ag ，且其中的含Cu 量w Cu <0.02(假设液相线和固相线均为直线)。

16．已知和渗碳体相平衡的α-Fe ，其固溶度方程为：

RT 10

3.

11

exp

55

.2

3?

-

=

C

wα

假设碳在奥氏体中的固熔度方程也类似于此方程，试根据Fe-Fe

3

C相图写出该方程。

17．一碳钢在平衡冷却条件下，所得显微组织中，含有50％的珠光体和50％的铁素体，问：

(1)此合金中含碳质量分数为多少?

(2)若该合金加热到730℃，在平衡条件下将获得什么组织?

(3)若加热到850℃，又将得到什么组织?

18．利用相律判断图4-34所示相图中错误之处。

19．指出下列概念中错误之处，并更正。

(1)固熔体晶粒内存在枝晶偏析，主轴与枝间成分不同，所以整个晶粒不

是一个相。

(2)尽管固熔体合金的结晶速度很快，但是在凝固的某一个瞬间，A、B组

元在液相与固相内的化学位都是相等的。

(3)固熔体合金无论平衡或非平衡结晶过程中，液—固界面上液相成分沿

着液相平均成分线变化；固相成分沿着固相平均成分线变化。

(4)在共晶线上利用杠杆定律可以计算出共晶体的相对量。而共晶线属于

三相区，所以杠杆定律不仅适用于两相区，也适用于三相区。

(5) 固熔体合金棒顺序结晶过程中，液—固界面推进速度越快，则棒中宏

观偏析越严重。

(6) 将固熔体合金棒反复多次“熔化一凝固”，并采用定向快速凝固的方

法，可以有效地提纯金属。

(7) 从产生成分过冷的条件

00

01K K D mC R G -?<可知，合金中熔质浓度越高，成分过冷区域小，越易形成胞状组织。

(8) 厚薄不均匀的Ni-Cu 合金铸件，结晶后薄处易形成树枝状组织，而厚

处易形成胞状组织。

(9) 不平衡结晶条件下，靠近共晶线端点内侧的合金比外侧的合金易于形

成离异共晶组织。

(10) 具有包晶转变的合金，室温时的相组成物为。α＋β，其中β相均是

包晶转变产物。

(11) 用循环水冷却金属模，有利于获得柱状晶区，以提高铸件的致密性。 (12) 铁素体与奥氏体的根本区别在于固熔度不同，前者小而后者大。 (13) (13)727℃是铁素体与奥氏体的同素异构转变温度。

(14) 在Fe-Fe 3C 系合金中，只有过共析钢的平衡结晶组织中才有二次渗碳

体存在。

(15) 凡是碳钢的平衡结晶过程都具有共析转变，而没有共晶转变；相反，

对于铸铁则只有共晶转变而没有共析转变。

(16) 无论何种成分的碳钢，随着碳含量的增加，组织中铁素体相对量减少，

而珠光体相对量增加。

(17) 含碳w C ＝0.043的共晶白口铁的显微组织中，白色基体为Fe 3C ，其中

包括Fe 3C I 、Fe 3C II 、Fe 3C III 、Fe 3C 共析和Fe 3C 共晶等。

(18) 观察共析钢的显微组织，发现图中显示渗碳体片层密集程度不同。凡

是片层密集处则碳含量偏多，而疏稀处则碳含量偏少。

(19) 厚薄不均匀的铸件，往往厚处易白口化。因此，对于这种铸件必须多

加碳、少加硅。

(20)用Ni-Cu合金焊条焊接某合金板料时，发现焊条慢速移动时，焊缝易

出现胞状组织，而快速移动时则易于出现树枝状组织。

20．读出图4-35浓度三角形中，C，D，E，F，G，H各合金点的成分。它们在浓度三角形中所处的位置有什么特点?

21.在图4-36的浓度三角形中；

(1)写出点P，R，S的成分；

(2)设有2kg P，4kg R，2kg S，求它们混熔后的液体成分点X；

(3)定出w

＝0.08，A、B组元浓度之比与S相同的合金成分点Y；

C

(4)若有2Kg P，问需要多少何种成分的合金Z才能混熔得到6Kg的成分R的

合金。

＝0.18，wC＝0.01的不锈钢，其成分点在Fe-C-Cr相图1150℃截22. 成分为w

Cr

面上的点P处（见图4-37），该合金在此温度下各平衡相相对量为多少？

23. 三元相图的垂直截面与二元相图有何不同？为什么二元相图中何以应用杠杆定律而三元相图的垂直截面中却不能？

24. 已知图4-38为A-B-C三元匀晶相图的等温线的投影图，其中实线和虚线分别表示终了点的大致温度，请指出液、固两相成分变化轨迹。

25. 已知A-B-C三元系富A角液相面与固相面投影，如图4-39所示。

(1)写出E

T

相变的三条单变量线所处三相区存在的反应；

(2)写出I和II平衡凝固后的组织组成；

(3)图中什么成分的合金平衡凝固后由等变量的α

初晶

与三相共晶体

(α+A

m B

n

+A

P

C

q

)共组成?

(4)什么成分的合金平衡凝固后是由等变量的二相共晶体(α+A

m B

n

)

共

，

(α+A

q C

q

)

共

和，三相共晶体(α+A

m

B

n

+A

p

C

q

)共组成?

26．利用图4-29分析4Crl3不锈钢(w

C

=0.0004，WCr＝0.13)和Crl3型模具钢

(w

C ＝0.02，w

Cr

＝0.13)的凝固过程及组织组成物，并说明其组织特点。

27．图4-40为Pb-Bi-Sn相图的投影图。

(1)写出点P，E的反应式和反应类型；

(2)写出合金Q(W

Bi ＝0.70，w

Sn

＝0.20)的凝固过程及室温组织；

(3)计算合金室温下组织的相对量。

28．图4-41是Fe-C-N系在565℃下的等温截面图。

(1)请填充相区；

(2)写出45号钢氮化时的渗层组织。

2015年西北工业大学自然辩证法考试试题及答案

2015年《自然辩证法概论》试题及解答 1.马克思恩格斯科学技术思想的基本内容？ 答：一、科学技术的定义：马克思、恩格斯认为，科学建立在实践基础之上，是人们批判宗教和唯心主义的精神武器，是人们通过实践对自然的认识与解释，是人类对客观世界规律的理论概括，是社会发展的一般精神产品；技术在本质上体现了人对自然的实践关系。 二、基本内容如下： （1）科学的分类恩格斯对自然科学进行了分类。每一门科学都是分析某一个别的运动形式或一系列相互转化的运动形式，因此，科学分类就是这些运动形式本身依据其内部所固有的次序的分类和排列，而它的重要性也正是在这里。恩格斯将自然科学的研究对象规定为运动着的物体，并将科学分为数学、天文学、物理学、化学、生物学等。 （2）科学技术与哲学的关系恩格斯强调科学技术对哲学的推动作用，认为推动哲学家前进的，主要是自然科学和工业的强大面日益迅猛的进步。科学的发展也受到哲学的制约和影响。科学与哲学在研究对象上具有本质上的共同点和内在的一致性。科学研究作为一种认识活动，必须通过理论思维才能揭示对象的本质和规律，这就自然地与哲学发生紧密的关系。 （3）科学技术是生产力马克思提出了科学是生产力的思想，他认为，社会生产力不仅以物质形态存在，而且以知识形态存在，自然科学就是以知识形态为特征的一般社会生产力。 （五）科学技术的生产动因马克思认为自然科学本身的发展，“仍然是在资本主义生产的基础上进行的，这种资本主义生产第一次在相当大的程度上为自然科学创造了进行研究、观察、实验的物质手段。”恩格斯认为近代以来科学“以神奇的速度发展起来，那么，我们要再次把这个奇迹归功于生产。” （六）科学技术的社会功能科学革命的出现，打破了宗教神学关于自然的观点，自然科学从神学中解放出来，从些快速前进。科学与技术的结合，推动了产业革命，产业革命促使市民社会在经济结构和社会生产关系上了发生了全面变革。 马克思认为，科学技术的发展，首先必然引起生产方式的变革，也必然引起生产关系本身的变革。 （七）科学技术与社会制度马克思、恩格斯首先揭示了新兴资产阶级与自然科学的关系。其次揭示了资本主义制度下劳动者与科学技术的关系。再次，预见了只有在劳动中，科学才起到它真正的作用。同时也肯定了科学家个人在科学发展史上的重要作用。

西北工业大学材料科学基础考研真题及答案

2005年西北工业大学硕士研究生入学试题 ------------------------------------------------------------------------------------------- ---------------------- 试题名称：材料科学基础（A卷）试题编号：832 说明：所有答题一律写在答题纸上第 1 页共 3页 一、简答题（每题8分） 1. 请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。 2. 同素异晶转变和再结晶转变都是以形核长大方式进行的，请问两者之间有何差别？ 3. 两位错发生交割时产生的扭折和割阶有何区别？ 4. 请简述扩散的微观机制有哪些？影响扩散的因素又有哪些？ 5. 请简述回复的机制及其驱动力。 二、计算、作图题：（共60分，每小题12分） 1. 在面心立方晶体中，分别画出、和、，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？若外力方向为[001]，请问哪些滑移系可以开动？ 2. 请判定下列位错反应能否进行，若能够进行，请在晶胞图上做出矢量图。 （1） （2） 3. 假设某面心立方晶体可以开动的滑移系为，请回答： （1）给出滑移位错的单位位错柏氏矢量； （2）若滑移位错为纯刃位错，请指出其位错线方向；若滑移位错为纯螺位错， 其位错线方向又如何？ 4. 若将一块铁由室温20℃加热至850℃，然后非常快地冷却到20℃，请计算处 理前后空位数变化（设铁中形成1mol空位所需的能量为104675 J，气体常数为 8.314J/mol·K）。 5. 已知三元简单共晶的投影图，见附图， （1）请画出AD代表的垂直截面图及各区的相组成（已知TA>TD）； （2）请画出X合金平衡冷却时的冷区曲线，及各阶段相变反应。 三、综合分析题：（共50分，每小题25分） 1. 请对比分析加工硬化、细晶强化、弥散强化、复相强化和固溶强化的 特点和机理。 2. 请根据所附二元共晶相图分析解答下列问题： （1）分析合金I、II的平衡结晶过程，并绘出冷却曲线； （2）说明室温下I、II的相和组织是什么？并计算出相和组织的相对含量； （3）如果希望得到共晶组织和5%的β初的合金，求该合金的成分； （4）分析在快速冷却条件下，I、II两合金获得的组织有何不同。 2006年西北工业大学硕士研究生入学试题 一、简答题（每题10 分，共50 分）

西北工业大学博士入学考试材料物理、材料综合复习题

2001博士秋季入学考试试题 1（16分）共价键的数目(为配位电子数)和方向(电子云密度最大方向)取决于什么？利用杂化轨道理论解释金刚石(sp 3)结构中的共价键，并计算碳的sp 3键的键角(109.28)。 2（12分）离子晶体在平衡时的结合能为：)11(80020n R NMe U E b -==πε，M 称为马德隆常数。试解释M 的意义。(西工大固体物理P41；M 是与晶体结构有关的常数) 3（12分）试比较经典的和量子的金属自由电子理论。(方俊鑫P285；黄昆P275) 4（12分）举例说明能带理论在解释固体材料有关性质(绝缘、半导、导体)、设计新材料中的应用。(西工大P111) 5（12分）解释金属及半导体的电阻率(高温时、低温时)随温度变化的规律。(西工大P192)

6（12分）分析固体表面的成分可采用那些分析技术和方法。(电子能谱：光电子能谱、俄歇电子、离子中和谱；离子谱：低能离子散射、高能离子散射、二次离子质谱、溅射中性粒子谱、致脱附离子角分布) 7（12分）晶体致的电缺陷有那些类型？分析其形成原因及对晶体性质的影响。（西工大P149、151） 8（12分）简述物质超到态的主要特征。（西工大P206、零电阻，充合抗磁） 答：1，低能电子衍射；2，表面敏感扩展X 吸收精细结构；3，场离子显微镜；4，电子显微镜；5，投射电子显微镜，扫描电子显微镜；6，扫描隧道显微镜；7，原子力显微镜；8，摩擦力显微镜 2001博士春季入学考试试题 1（16）N 对离子组成的NaCl 晶体的总互作用势能为 ??????-=R e R B N R U n 024)(πεα 其中α是马德隆常数，B 为晶格参量，n 为玻恩指数。 （1） 证明平衡原子间距为n e B R n 2 0104απε=- （2） 证明平衡时的结合能为)11(4)(0020n R Ne R U --=πεα

西北工业大学材料科学基础历年真题与答案解析(1)

西北工业大学 2012年硕士研究生入学考试试题答案 试题名称：材料科学基础试题编号：832说明：所有答题一律写在答题纸上第页共页 一、简答题（每题10分，共50分） 1.请简述滑移和孪生变形的特点？ 答： 滑移变形特点： 1）平移滑动：相对滑动的两部分位向关系不变 2）滑移线与应力轴呈一定角度 3）滑移不均匀性：滑移集中在某些晶面上 4）滑移线先于滑移带出现：由滑移线构成滑移带 5）特定晶面，特定晶向 孪生变形特点： 1) 部分晶体发生均匀切变 2) 变形与未变形部分呈镜面对称关系，晶体位向发生变化 3) 临界切分应力大 4) 孪生对塑变贡献小于滑移 5) 产生表面浮凸 2.什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？ 答：由低浓度处向高浓度处扩散的现象称为上坡扩散。应力场作用、电场磁场作用、晶界内吸附作用和调幅分解反应等情况下可能发生上坡扩散。扩散驱动力来自自由能下降，即化学位降低。 3.在室温下，一般情况金属材料的塑性比陶瓷材料好很多，为什么？纯 铜与纯铁这两种金属材料哪个塑性好？说明原因。 答：金属材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因：从键合角度考虑，金属材料主要是金属键合，无方向性，塑性好；陶瓷材料主要是离子键、共价键，共价键有方向性，塑性差。离子键产生的静电作用力，限制了滑移进行，不利于变形。 铜为面心立方结构，铁为体心立方结构，两者滑移系均为12个，但面心立方的滑移系分布取向较体心立方匀衡，容易满足临界分切应力。且面心立方滑移面的原子堆积密度比较大，因此滑移阻力较小。因而铜的塑性好于铁。 4.请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相 区中，相成分的变化规律。

西工大有限元试题(附答案)

1．针对下图所示的3个三角形元，写出用完整多项式描述的位移模式表达式。 2．如下图所示，求下列情况的带宽: a) 4结点四边形元； b) 2结点线性杆元。 3．对上题图诸结点制定一种结点编号的方法，使所得带宽更小。图左下角的四边形在两种不同编号方式下，单元的带宽分别是多大？ 4．下图所示，若单元是2结点线性杆单元，勾画出组装总刚后总刚空间轮廓线。系统的带宽是多大？按一右一左重新编号（即6变成3等）后，重复以上运算。 5． 设杆件1－2受轴向力作用，截面积为A ，长度为L ，弹性模量为E ，试写出杆端力F 1，F 2与杆端位移21,u u 之间的关系式，并求出杆件的单元刚度矩阵)(][e k 6．设阶梯形杆件由两个等截面杆件○ 1与○2所组成，试写出三个结点1、2、3的结点轴向力F 1，F 2，F 3与结点轴向位移321,,u u u 之间的整体刚度矩阵[K]。 7． 在上题的阶梯形杆件中，设结点3为固定端，结点1作用轴向载荷F 1=P ，求各结点的轴向位移和各杆的轴力。 8． 下图所示为平面桁架中的任一单元，y x ,为局部坐标系，x ，y 为总体坐标系，x 轴与x 轴的夹角为θ。 （1） 求在局部坐标系中的单元刚度矩阵 )(][e k （2） 求单元的坐标转换矩阵 [T]； （3） 求在总体坐标系中的单元刚度矩阵 )(][e k 9．如图所示一个直角三角形桁架，已知27/103cm N E ?=，两个直角边长度cm l 100=，各杆截面面积210cm A =，求整体刚度矩阵[K]。 10． 设上题中的桁架的支承情况和载荷情况如下图所示，按有限元素法求出各结点的位移与各杆的内力。 11． 进行结点编号时，如果把所有固定端处的结点编在最后，那么在引入边界条件时是否会更简便些？ 12． 针对下图所示的3结点三角形单元，同一网格的两种不同的编号方式，单元的带宽分别是多大？ 13． 下图所示一个矩形单元，边长分别为2a 与2b ，坐标原点取在单元中心。

西工大材料科学基础0413年真题

西北工业大学 2004年硕士研究生入学考试试题 试题名称：材料科学基础（A 卷） 试题编号：832 说 明：所有答题一律写在答题纸上 第 1 页 共 2 页 一、简答题：（共40分，每小题8分） 1.请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？ 2.请简述影响扩散的主要因素有哪些。 3.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？ 4.有哪些因素影响形成非晶态金属？为什么？ 5.合金强化途径有哪些？各有什么特点？ 二、计算作图题（共60分，每小题12分） 1.求]111[和]120[两晶向所决定的晶面，并绘图表示出来。 2.氧化镁（MgO ）具有NaCl 型结构，即具有O2-离子的面心立方结构。问： 1）若其离子半径 +2Mg r =，-2O r ＝，则其原子堆积密度为多少？ 2）如果+2Mg r /-2O r ＝，则原子堆积密度是否改变？ 3.已知液态纯镍在×105 Pa （1大气压），过冷度为319 K 时发生均匀形核， 设临界晶核半径为1nm ，纯镍熔点为1726 K ，熔化热ΔHm＝18075J/mol ， 摩尔体积Vs ＝mol ，试计算纯镍的液－固界面能和临界形核功。 4.有一钢丝（直径为1mm ）包复一层铜（总直径为2mm ）。若已知钢的屈服强 度σst ＝280MPa ，弹性模量Est ＝205GPa ，铜的σCu ＝140MPa ，弹性模量E Cu ＝110GPa 。问： 1）如果该复合材料受到拉力，何种材料先屈服？ 2）在不发生塑性变形的情况下，该材料能承受的最大拉伸载荷是多少？ 3）该复合材料的弹性模量为多少？ 三、综合分析题：（共50分，每小题25分） 1.某面心立方晶体的可动滑移系为]101[ )111(、 。

西工大——材料性能学期末考试总结

材料性能学 第一章材料单向静拉伸的力学性能 一、名词解释。 1.工程应力:载荷除以试件的原始截面积即得工程应力σ，σ=F／A0。 2.工程应变：伸长量除以原始标距长度即得工程应变ε，ε=Δl／l0。 3.弹性模数：产生100％弹性变形所需的应力。 4.比弹性模数（比模数、比刚度）：指材料的弹性模数与其单位体积质量的比值。（一般适用于航空业） 5.比例极限σp：保证材料的弹性变形按正比关系变化的最大应力，即在拉伸应力—应变曲线上开始偏离直线时的应力值。 6.弹性极限σe：弹性变形过渡到弹-塑性变形（屈服变形）时的应力。 7.规定非比例伸长应力σp：即试验时非比例伸长达到原始标距长度(L0)规定的百分比时的应力。 8.弹性比功(弹性比能或应变比能) a e: 弹性变形过程中吸收变形功的能力，一般用材料弹性变形达到弹性极限时单位体积吸收的弹性变形功来表示。 9.滞弹性：是指材料在快速加载或卸载后，随时间的延长而产生的附加弹性应变的性能。 10.粘弹性：是指材料在外力作用下，弹性和粘性两种变形机理同时存在的力学行为。 11.伪弹性：是指在一定的温度条件下，当应力达到一定水平后，金属或合金将产生应力诱发马氏体相变，伴随应力诱发相变产生大幅的弹性变形的现象。 12.包申格效应：金属材料经预先加载产生少量塑性变形（1-4%），然后再同向加载，规定残余伸长应力增加，反向加载，规定残余伸长应力降低的现象。 13.内耗：弹性滞后使加载时材料吸收的弹性变形能大于卸载时所释放的弹性变形能，即部分能量被材料吸收。（弹性滞后环的面积） 14.滑移：金属材料在切应力作用下,正应力在某面上的切应力达到临界切应力产生的塑变,即沿一定的晶面和晶向进行的切变。 15.孪生：晶体受切应力作用后,沿一定的晶面(孪生面)和晶向(孪生方向)在一个区域内连续性的顺序切变,使晶体仿佛产生扭折现象。 16.塑性：是指材料断裂前产生塑性变形的能力。 17.超塑性：在一定条件下，呈现非常大的伸长率(约1000％)，而不发生缩颈和断裂的现象。 18.韧性断裂：材料断裂前及断裂过程中产生明显的塑性变形的断裂过程。 19.脆性断裂：材料断裂前基本上不产生明显的宏观塑性变形，没有明显预兆，往往表现为突然发生的快速断裂过程。 20.剪切断裂：材料在切应力的作用下沿滑移面滑移分离而造成的断裂。 21.解理断裂：在正应力的作用下，由于原子间结合键的破坏引起的沿特定晶面发生的脆性穿晶断裂。 22.韧性：是材料断裂前吸收塑性变形功和断裂功的能力。 23.银纹：聚合物材料在张应力作用下表面或内部出现的垂直于应力方向的裂隙。当光线照射到裂隙面的入射角超过临界角时，裂隙因全反射而呈银色。 24.河流花样：在电子显微镜中解理台阶呈现出形似地球上的河流状形貌，故名河流状花样。 25.解理台阶：解理断裂断口形貌中不同高度的解理面之间存在台阶称为解理台阶。 26.韧窝：微孔聚集形断裂后的微观断口。 27.理论断裂强度：在外加正应力作用下，将晶体中的两个原子面沿着垂直于外力方向拉断所需的应力称为理论断裂强度。 28.真实断裂强度：用单向静拉伸时的实际断裂拉伸力Fk除以试样最终断裂截面积Ak所得应力值。 29.静力韧度：通常将静拉伸的σ——ε曲线下所包围的面积减去试样断裂前吸收的弹性能。 二、填空题。 1. 整个拉伸过程的变形可分为弹性变形，屈服变形，均匀塑性变形，不均匀集中塑性变形四个阶段。 2. 材料产生弹性变形的本质是由于构成材料原子（离子）或分子自平衡位置产生可逆位移的反应。 3. 在工程中弹性模数是表征材料对弹性变形的抗力，即材料的刚度，其值越大，则在相同应力下产生的弹性变形就越小。

西工大试题

西北工业大学考试试题（A卷） 2004 － 2005 学年第一学期 一、填空题：（每题 3 分，共计 30 分） 1. 塑性是指： ________________________________________________________ ________________________________________________ 。 2. 金属的超塑性可分为 _____ 超塑性和 _____ 超塑性两大类。 3. 金属单晶体变形的两种主要方式有： _____ 和 _____ 。 4. 影响金属塑性的主要因素有： _____ ， _____ ， _____ ， _____ ， _____ 。 5. 等效应力表达__________________________________________________ 。 6. 常用的摩擦条件及其数学表达式： __________________________________ ，__________________________________ 。 7. π平面是指： _____________________________________________________ ______________________________________________________________ _。 8. 一点的代数值最大的 __________ 的指向称为第一主方向，由第一主方 向顺时针转所得滑移线即为 _____线。 9. 平面变形问题中与变形平面垂直方向的应力σz=______________________ 10. 在有限元法中：应力矩阵 [S]= ________________________ ， 单元内部各点位移{U}=[ ]{ } 二、简答题（共计 30 分） 1. 提高金属塑性的主要途径有哪些？（ 8 分） 2. 纯剪切应力状态有何特点？（ 6 分） 3. 塑性变形时应力应变关系的特点？（ 8 分） 4. Levy-Mises 理论的基本假设是什么？（ 8 分） 三、计算题（共计 40 分） 1 、已知金属变形体内一点的应力张量为Mpa ，求：（ 18 分）（1）计算方向余弦为 l=1/ 2 ， m=1/2 ， n= 的斜截面上的正应力大小。（2）应力偏张量和应力球张量；

西工大材料科学基础2017考研复习笔记

第一章材料中的原子排列 第一节原子的结合方式 1 原子结构 2 原子结合键 （1）离子键与离子晶体 原子结合：电子转移，结合力大，无方向性和饱和性；离子晶体；硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。如氧化物陶瓷。 （2 ）共价键与原子晶体原子结合：电子共用，结合力大，有方向性和饱和性；原子晶体：强度高、硬度高（金刚石）、熔点高、脆性大、导电性差。如高分子材料。 （3 ）金属键与金属晶体原子结合：电子逸出共有，结合力较大，无方向性和饱和性；金属晶体：导电性、导热性、延展性好，熔点较高。如金属。金属键：依靠正离子与构成电子气的自由电子之间的静电引力而使诸原子结合到一起的方式。 （3 ）分子键与分子晶体原子结合：电子云偏移，结合力很小，无方向性和饱和性。分子晶体：熔点低，硬度低。如高分子材料。 氢键：（离子结合）X-H---Y （氢键结合），有方向性，如O-H —O （4 ）混合键。如复合材料。 3 结合键分类 （1）一次键（化学键）：金属键、共价键、离子键。 （2）二次键（物理键）：分子键和氢键。 4 原子的排列方式 （1）晶体：原子在三维空间内的周期性规则排列。长程有序，各向异性。 （2 ）非晶体：--------------------- 不规则排列。长程无序，各向同性。 第二节原子的规则排列 一晶体学基础 1 空间点阵与晶体结构 （1）空间点阵：由几何点做周期性的规则排列所形成的三维阵列。图1-5 特征：a 原子的理想排列；b 有14 种。 其中：空间点阵中的点－阵点。它是纯粹的几何点，各点周围环境相同。描述晶体中原子排列规律的空间格架称之为晶格。空间点阵中最小的几何单元称之为晶胞。 （2）晶体结构：原子、离子或原子团按照空间点阵的实际排列。特征：a 可能存在局部缺陷；b 可有无限多种。 2 晶胞图1－6 （1 ）―――:构成空间点阵的最基本单元。 （2 ）选取原则： a 能够充分反映空间点阵的对称性； b 相等的棱和角的数目最多； c 具有尽可能多的直角； d 体积最小。 （3 ）形状和大小有三个棱边的长度a,b,c及其夹角a , B表示。 （4）晶胞中点的位置表示（坐标法）。 3布拉菲点阵图1 —7 14 种点阵分属7 个晶系。 4 晶向指数与晶面指数晶向：空间点阵中各阵点列的方向。晶面：通过空间点阵中任意一组阵点的平面。国际上通 用米勒指数标定晶向和晶面。 （1）晶向指数的标定 a建立坐标系。确定原点（阵点）、坐标轴和度量单位（棱边）。 b 求坐标。u' ,v ' ,w '。 c化整数。u,v,w. d 加［］。［uvw］。 说明： a指数意义：代表相互平行、方向一致的所有晶向。b负值： 标于数字上方，表示同一晶向的相反方向。

试题1-西北工业大学考试试题(卷)

诚信保证 本人知晓我校考场规则和违纪处分条例的有关规定，保证遵守考场规则，诚实做人。本人签字： 编号： 西北工业大学考试试题（卷） 2008－2009学年第1学期 开课学院航天学院课程航天器飞行力学学时 48 考试日期考试时间 2小时考试形式（闭）（A）卷题号一二三四五六七八九十总分得分 考生班级 2162、2163 学 号姓 名 一、名词解释（20分） 1、比冲 2、过载 3、二体问题 4、轨道摄动 5、星下点轨迹 6、临界轨道 7、顺行轨道 8、轨道转移 9、再入走廊 10、总攻角 注：1. 命题纸上一般不留答题位置，试题请用小四、宋体打印且不出框。 2. 命题教师和审题教师姓名应在试卷存档时填写。共2页 第1页

西北工业大学命题专用纸 二、简述（20分） 1、直接反作用原理 2、刚化原理（关于变质量物体质心运动方程和绕质心转动方程的描述） 3、瞬时平衡假设 4、开普勒三大定律 三、简答题（40分） 1、火箭产生控制力和控制力矩的方式有那些？写出各自的控制力和控制力矩计 算公式。 2、在什么条件下，一般空间弹道方程可以分解成纵向运动方程和侧向运动方 程？ 3、自由飞行段的运动有哪些基本特征、轨迹是什么形状、特征参数有哪些、特 征参数与主动段终点参数有什么关系？ 4、轨道要素有哪些，其意义和作用是什么？ 5、卫星轨道的摄动因素有那些？ 6、双椭圆轨道机动的特征速度的确定方法？ 7、基于状态转移矩阵的双脉冲轨道机动的过程和特征速度的求解方法? 8、航天器再入轨道有哪些类型，各有什么特点？ 四、推导题（20分） 1、推导齐奥尔柯夫斯基公式（理想速度与质量变化的关系） 2、推导二体问题基本方程 教务处印制 共2页 第2页

西北工业大学材料科学基础考研课程试题集_百度文库

《材料科学基础》考试大纲 一、考试内容 1．工程材料中的原子排列 （1）原子键合，工程材料种类； （2）原子的规则排列：晶体结构与空间点陈，晶向及晶面的特点及表示，金属的晶体结构，陶瓷的晶体结构。 （3）原子的不规则排列：点、线、面缺陷的类型及特征，位错的弹性性质，实际晶体中的位错。 2．固体中的相结构 （1）固溶体的分类、性能及特征 （2）金属间化合物的分类、性能及特征； （3）玻璃相性能及特征。 3．凝固与结晶 （1）结晶的基本规律、基本条件； （2）晶核的形成与长大； （3）结晶理论的应用。 4．二元相图 （1）相图的基本知识； （2）二元匀晶相图及固溶体的结晶，共晶相图及共晶转变，包晶相图及包晶转变； （3）二元相图的分析方法，其他类型二元相图及其应用，相图的热力学基础。5．固体中的扩散： （1）扩散定律及其应用； （2）扩散的微观机理，影响扩散的因素； （3）扩散的热力学理论； （4）反应扩散。 6．塑性变形： （1）单晶体的塑性变形； （2）多晶体的塑性变形； （3）合金的塑性变形； （4）冷变形金属的组织与性能，超塑性。 7．回复与与结晶： （1）冷变形金属在加热时的变化； （2）回复机制； （3）再结晶及再结晶后的晶粒长大；

（4）金属的热变形。 二、参考书目 1. 《材料科学基础》（第二版），刘智恩，西北工业大学出版社，2003 2. 《材料科学基础》，胡庚祥，蔡珣，上海交通大学出版社，2000 3. 《材料科学基础》，石德珂，西安交通大学出版社，2000 4. 《材料科学基础》，潘金生，仝健民，清华大学出版社，1998 2004年西北工业大学硕士研究生入学试 题 一、简答题：（共40分，每小题8分） 1、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？ 2、请简述影响扩散的主要因素有哪些。 3、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？ 4、有哪些因素影响形成非晶态金属？为什么？ 5、合金强化途径有哪些？各有什么特点？ 二、计算、作图题：（共60分，每小题12分） 1、求[11]和[20]两晶向所决定的晶面，并绘图表示出来。 2、氧化镁（MgO）具有NaCl型结构，即具有O2-离子的面心立方结构。问： （1）若其离子半径Mg=0.066nm，＝0.140nm，则其原子堆积密度 为多少？ （2）如果＝0.41，则原子堆积密度是否改变？ 3、已知液态纯镍在1.013×105 Pa（1大气压），过冷度为319 K时发生均匀形核，设临界晶核半径为1nm，纯镍熔点为1726 K，熔化热ΔHm＝ 18075J/mol，摩尔体积Vs＝6.6cm3/mol，试计算纯镍的液－固界面能和临 界形核功。 4、图示为Pb-Sn-Bi相图投影图。问： （1）写出合金Q（wBi＝0.7，wSn＝0.2）凝固过程及室温组织； （2）计算合金室温下组织组成物的相对含量。

西工大材料考试题答案

西北工业大学 2011年硕士研究生入学考试试题参考答案 试题名称：材料科学基础（A卷）试题编号：832 说明：所有答题一律写在答题纸上第 1 页共 7 页 一、简答题（每题10分，共50分） 1.请从原子排列、弹性应力场、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、 螺位错的主要特征。 答：刃型位错： 1)1晶体中有一个额外原子面，形如刀刃插入晶体 2)2刃位错引起的应力场既有正应力又有切应力。 3)3位错线可以是折线或曲线, 但位错线必与滑移（矢量）方向垂直 4)4滑移面惟一 5)5位错线的移动方向与晶体滑移方向平行（一致） 6)6位错线与柏氏矢量垂直 螺型位错： 1)1上下两层原子发生错排，错排区原子依次连接呈螺旋状 2)2螺位错应力场为纯切应力场 3)3螺型位错与晶体滑移方向平行，故位错线一定是直线 4)4螺型位错的滑移面是不惟一； 5)5位错线的移动方向与晶体滑移方向相互垂直。 6)6位错线与柏氏矢量平行 2.何谓金属材料的加工硬化？如何解决加工硬化对后续冷加工带来的困 难？ 答：随变形量增大，强度硬度升高，塑形下降的现象。软化方法是再结晶退火。 3.什么是离异共晶？如何形成的？ 答：在共晶水平线的两个端部附近，由于共晶量少，领先相相依附在初

生相上，另一相独立存在于晶界，在组织学上失去共晶体特点，称为离异共晶。有时，也将端部以外附近的合金，在非平衡凝固时得到的少量共晶，称为离异共晶。 4. 形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。 答：只有置换固溶体才可能形成无限固溶体。且两组元需具有相同的晶体结构、相近的原子半径、相近的电负性、较低的电子浓度。原因：溶质原子取代了溶剂原子的位置，晶格畸变较小，晶格畸变越小，能量越低。电负性相近不易形成化合物。电子浓度低有利于溶质原子溶入。 5. 两个尺寸相同、形状相同的铜镍合金铸件，一个含90%Ni ，另一个含 50%Ni ，铸造后自然冷却，问哪个铸件的偏析严重？为什么？ 答：50%Ni 的偏析严重，因为液固相线差别大，说明液固相成分差别大，冷速较快不容易达到成分均匀化。 二、 作图计算题（每题15分，共60分） 1、写出{112}晶面族的等价晶面。 答： )21()12()11()211()12()11( )211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++= 2、 请判定下列反应能否进行：]001[]111[2]111[2a a a →+ 答：几何条件： ]001[]002[2 ]111[2]111[2a a a a ==+，满足几何条件 能量条件： ( )2 2 2 2 2 2 32 2 2222 2222 2 211 004311121)1()1(2a a b a a a b b =++==?? ? ??+++??? ??+-+-=+ 不满足能量条件，反应不能进行。

西北工业大学《材料科学基础》课后题答案

1． 有关晶面及晶向附图2.1所示。 2． 见附图2.2所示。 3． {100}＝(100)十(010)+(001)，共3个等价面。 {110}＝(110)十(101)+(101)+(011)+(011)+(110)，共6个等价面。

{111}＝(111)+(111)+(111)+(111)，共4个等价面。 )121()112()112()211()112()121( ) 211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++= 共12个等价面。 4． 单位晶胞的体积为V Cu ＝0.14 nm 3(或1.4×10-28m 3) 5． (1)0.088 nm ；(2)0.100 nm 。 6． Cu 原子的线密度为2.77×106个原子/mm 。 Fe 原子的线密度为3.50×106个原子/mm 。 7． 1.6l ×l013个原子/mm 2；1.14X1013个原子/mm 2；1.86×1013个原子/mm 2。 8． (1) 5.29×1028个矽原子/m 3； (2) 0.33。 9． 9. 0.4×10-18/个原子。 10． 1.06×1014倍。 11． (1) 这种看法不正确。在位错环运动移出晶体后，滑移面上、下两部分晶体相对移动的距离是由其柏氏矢量决定的。位错环的柏氏矢量为b ，故其相对滑移了一个b 的距离。 (2) A'B'为右螺型位错，C'D'为左螺型位错；B'C'为正刃型位错，D'A'为负刃型位错。位错运动移出晶体后滑移方向及滑移量如附图2.3所示。 12． (1)应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ0，的方向应与de 位 错线平行。 (2)在上述切应力作用下，位错线de 将向左(或右)移动，即沿着与位错线de 垂直的方向(且在滑移面上)移动。在位错线沿滑移面旋转360°后，在晶体表面沿柏氏矢量方向产生宽度为一个b 的台阶。

西工大-有限元试题(附答案)汇总

1．针对下图所示的 3 个三角形元，写出用完整多项式描述的位移模式表达式 2．如下图所示，求下列情况的带宽 a) 4 结点四边形元； b) 2 结点线性杆元。 3．对上题图诸结点制定一种结点编号的方法，使所得带宽更小。图左下角的四 边形在两种不同编号方式下，单元的带宽分别是多大？ 4．下图所示，若单元是 2结点线性杆单元， 勾画出组装总刚后总刚空间轮廓线。 系统的带宽是多大？按一右一左重新编号(即 6变成 3等)后，重复以上运算

5．设杆件1－2 受轴向力作用，截面积为A，长度为L，弹性模量为E，试写出杆端力F1，F2与杆端位移u1, u2之间的关系式，并求出杆件的单元刚度矩阵[k](e) 6．设阶梯形杆件由两个等截面杆件○ 1 与○2 所组成，试写出三个结点1、2、3 的结点轴向力F1，F2，F3与结点轴向位移u1, u2, u3之间的整体刚度矩阵[K] 。 7．在上题的阶梯形杆件中，设结点3 为固定端，结点1作用轴向载荷 F1=P，求各结点的轴向位移和各杆的轴力。 8．下图所示为平面桁架中的任一单元， x, y 为局部坐标系，x，y 为总

体坐标系， x 轴与x 轴的夹角为。 1) 求在局部坐标系中的单元刚度矩 阵 [k]( e) 2) 求单元的坐标转换矩阵[T] ； 3) 求在总体坐标系中的单元刚度矩 阵[k] (e)

9．如图所示一个直角三角形桁架，已知E 3 107N / cm2，两个直角边长度 2 l 100cm ，各杆截面面积 A 10cm2，求整体刚度矩阵[K] 。 10．设上题中的桁架的支承情况和载荷情况如下图所示，按有限元素法求出各结点的位移与各杆的内力。

西工大-复合材料原理复习题及答案(仅供参考)

精品文档 1.为什么Nicalon sic 纤维使用温度低于1100℃？怎样提高使用温度？ 从热力学上讲，C-SIO 2界面在1000℃时界面气相CO 压力可能很高，相应的O 2浓度也较高。只有O 2扩散使界面上O 2浓度达到较高水平时，才能反应生成CO 。但是温度较低时扩散较慢，因此C-SiO 2仍然在1000℃左右共存。 当温度升到1100℃，1200℃时，CO 的压力将会更高，此时O 2的浓度也较高，而扩散速度却加快。因而，SiC 的氧化速度加快，导致Nicalon 纤维在1100℃，1200℃时性能下降很快。 要提高Nicalon 纤维的使用温度，需降低Nicalon 纤维的游离C 和O 的含量，以防止游离C 继续与界面O 反应。 2.复合材料的界面应力是怎样产生的？对复合材料的性能有何影响？ 复合材料的界面应力主要是由于从制备温度冷却到室温的温度变化△T 或是使用过程中的温度变化△T 使得复合材料中纤维和基体CTE （coefficient of thermal expansion 热膨胀系数？）不同而导致系统在界面强结合的情况下界面应力与△T 有着对应关系；在界面弱结合的情况下，由于滑移摩擦引起界面应力。 除了热物理不相容外，还有制备过程也能产生很大甚至更大的界面应力。如：PMC 的固化收缩，MMC 的金属凝固收缩，CMC 的凝固收缩等。 △CTE 限制界面应力将导致基体开裂，留下很多裂纹，裂纹严重时将使复合材料解体，使复合材料制备失败，或是使其性能严重下降，△CTE 不大时，弹塑性作用，不会出现裂纹。而对于CMC ，即使不会出现明显的裂纹，基体也已经出现了微裂纹。这些微裂纹对复合材料的性能不会有很的影响，相反，这些微裂纹对CMC 复合材料的增韧有帮助，因为微裂纹在裂纹扩展过程中将会再主裂纹上形成很多与裂纹而消耗能量，从而达到增韧的目的。 3．金属基复合材料界面控制的一般原则是什么？ 金属基复合材料要求强结合，此时能提高强度但不会发生脆性破坏。均存在界 面化学反应趋势，温度足够高时将发生界面化学反应，一定的界面化学反应能增加界面的结合强度，对增强有利。过量的界面化学反应能增加界面的脆性倾向对增韧不利。因此，MMC 的界面化学反应是所希望的，但是应该控制适度。 具体原则有： 纤维表面涂层处理：改善润湿性，提高界面的结合强度，并防止不利的界面反应。 基体改性：改变合金的成分，使活性元素的偏聚在f/m 界面上降低界面能，提高润湿性。 控制界面层：必须考虑界面层的厚薄，以及在室温下熔体对纤维及纤维表面层的溶解侵蚀。纤维及其表面层金属熔体中均具有一定的溶解度。因而，溶解和侵蚀是不可避免的。 4.为什么玻璃陶瓷/Nicalon 复合材料不需要制备界面层？ 氧化物玻璃基体很容易与Nicalon SiC 纤维反应：SiC+O 2=SiO 2+C 这一反应可以被利用来制备界面层。 氧化物玻璃基体与Nicalon SiC 纤维还可能发生其它氧化反应，但由于需要气相产物扩散离开界面，因为其他热力学趋向很大，但反应驱动力相对较小。因上述反应生成的SiO 2 在SiO 2基玻璃中很容易溶入玻璃基体。如果使用的玻璃基体不发生饱和分相的话，反应的结果将在界面上生成C 界面层或纤维的表面层，因而不需要预先制备界面层，这就是玻璃陶瓷的最大优点。 5．复合材料有哪三个组元组成，作用分别是什么？ 复合材料是由：基体，增强体，界面。 基体：是复合材料中的连续相，可以将增强体粘结成整体，并赋予复合材料一 定形状。有传递外界作用力，保护增强体免受外界环境侵蚀的作用。 增强体：主要是承载，一般承受90%以上的载荷，起着增大强度，改善复合材 料性能的作用。 界面：1.传递作用：载荷施加在基体上，只有通过界面才能传递到增强体上， 发挥纤维的承载能力，所以界面是传递载荷的桥梁。 2.阻断作用：结合适当的界面有阻止裂纹扩展，中断材料破坏，减缓应力集中的作用。 3.保护作用：界面相可以保护增强体免受环境的腐蚀，防止基体与增强体 之间的化学反应，起到保护增强体的作用。 6. 请说明临界纤维长度的物理意义？ 能够达到最大纤维应力，即极限强度σfu 的最小纤维长度，称为临界长度Lc ，临界纤维长度是载荷传递长度的最大值。 L

西工大材料学院2008年材料科学基础考研真题及答案

西北工业大学2008年硕士研究生入学考试试题 试题名称：材料科学基础（A 卷） 试题编号：832 说 明：所有答题一律写在答题纸上 第 1 页 共 3 页 一、简答题（每题10分，共60分） 1. 固态下，无相变的金属，如果不重熔，能否细化晶粒？如何实现？ 2. 固体中有哪些常见的相结构？ 3. 何谓平衡结晶？何谓非平衡结晶？ 4. 扩散第一定律的应用条件是什么？对于浓度梯度随时间变化的情况，能否应用扩散第一 定律？ 5. 何为织构？包括哪几类？ 6. 什么是成分过冷？如何影响固溶体生长形态？ 二、作图计算题（每题15分，共60分） 1. 请分别写出FCC 、BCC 和HCP 晶体的密排面、密排方向，并计算密排面间距和密排方 向上原子间距。 2. 请绘出面心立方点阵晶胞，并在晶胞中绘出（110）晶面；再以（110）晶面平行于纸面， 绘出（110）晶面原子剖面图，并在其上标出[001]，，晶向。 3. 已知H70黄铜在400℃时完成再结晶需要1小时，而在390℃下完成再结晶需2小时，请计算在420℃下完成再结晶需要多长时间？ 4. 一个FCC 晶体在方向在2MPa 正应力下屈服，已测得开动的滑移系是， 请确定使该滑移系开动的分切应力τ。 三、综合分析题（30分） 1. 请根据Fe-Fe 3C 相图分析回答下列问题：（17分） 1) 请分析2.0wt.%C 合金平衡状态下的结晶过程，并说明室温下的相组成和组织组成。 2) 请分析2.0wt.%C 合金在较快冷却，即不平衡状态下，可能发生的结晶过程，并说 明室温下组织会发生什么变化。 3) 假设将一无限长纯铁棒置于930℃渗碳气氛下长期保温，碳原子仅由棒顶端渗入（如 图所示），试分析并标出930℃ 和 缓冷至室温时的组织分布情况。（绘制在答题纸上） 2. 图示Cu-Cd 二元相图全图及其400℃～600 ℃范围的局部放大：（13分） ]231[]011)[111(防护 C 930℃ 室温

2005西北工业大学研究生入学考试材料科学基础 及答案

2005年西北工业大学硕士研究生入学 试题参考答案 一、简答题（每题8 分，共40 分） 1. 请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。 答：热力学条件ΔG < 0 结构条件：r > r* 能量条件：A > ΔG max 成分条件 2. 同素异晶转变和再结晶转变都是以形核长大方式进行的，请问两者之间有何差别？ 答：同素异晶转变是相变过程，该过程的某一热力学量的倒数出现不连续；再结晶转变只是晶粒的重新形成，不是相变过程。 3. 两位错发生交割时产生的扭折和割阶有何区别？ 答：位错的交割属于位错与位错之间的交互作用，其结果是在对方位错线上产生一个大小和方向等于其柏氏矢量的弯折，此弯折即被称为扭折或割阶。扭折是指交割后产生的弯折在原滑移面上，对位错的运动不产生影响，容易消失；割阶是不在原滑移面上的弯折，对位错的滑移有影响。 4. 请简述扩散的微观机制有哪些？影响扩散的因素又有哪些？ 答：置换机制：包括空位机制和直接换位与环形换位机制，其中空位机制是主要机制，直接换位与环形换位机制需要的激活能很高，只有在高温时才能出现。 间隙机制：包括间隙机制和填隙机制，其中间隙机制是主要机制。 影响扩散的主要因素有：温度（温度约高，扩散速度约快）；晶体结构与类型（包括致密度、固溶度、各向异性等）；晶体缺陷；化学成分（包括浓度、第三组元等） 5. 请简述回复的机制及其驱动力。

答：低温机制：空位的消失 中温机制：对应位错的滑移（重排、消失） 高温机制：对应多边化（位错的滑移＋攀移） 驱动力：冷变形过程中的存储能（主要是点阵畸变能） 二、计算、作图题：（共60 分，每小题12 分） 1. 在面心立方晶体中，分别画出、和、，指出哪些是滑移面、滑移方向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？若外力方向为[001] ，请问哪些滑移系可以开动？ 2. 请判定下列位错反应能否进行，若能够进行，请在晶胞图上做出矢量图。 （ 1 ） 几何条件： ，满足几何条件 能量条件： 满足能量条件，反应可以进行。