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材料科学基础作业题

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第一章 原子结构与键合

1、说明量子力学中有关原子结构的玻尔模型和几率波模型。

2、给出下列离子的电子组态:Fe 2+, Fe 3+, Cu +, Ba 2+, Br -, S 2-。

3、对于K +—Cl -离子对,吸引能E A 和排斥能E R 分别表示为:

计算平衡距离r 0和结合能E 0。(提示:净能对原子间距r 的微分为0时,r= r 0。r 的单位为nm )

4、净能有时可表示为

其中,r 为离子间距,C ,D 和r 为常数。试推出结合能E 0对于平衡距离r 0的表达式。

5、计算下列化合物中,离子键的百分含量:

TiO ,ZnTe ,CsCl ,InSb ,MgCl 。

6、下列物质含有何种键:黄铜(brass )、橡胶(rubber )、金刚石(diamond )、SiO 2、单晶Si 、NaCl 。

7、 HF (hydrogen fluoride )的分子量小于 HCl (hydrogen chloride ),为什么HF 具有比HCl 更高的沸点。

8、画出下列物质单体单元的结构图:

(1)聚乙烯(polyethylene PV );

(2)聚四氟乙烯(polytetrafluorethylene PTFE );

(3)聚苯乙烯(polystyrene PS );

(4)聚甲基丙烯酸甲酯 [俗]有机玻璃

(polymethyl methacrylate PMMA )。

9、(1)计算聚乙烯结构单元的分子量;

(2)聚乙烯的数均分子重量为1,000,000 g/mol ,计算其数均聚合度。

10、两种聚四氟乙烯样品的密度及其晶化率如下:

i) 2.144 g/cm 3, 51.3%; ii) 2.215 g/cm 3, 74.2%.

计算晶态聚四氟乙烯和非晶态聚四氟乙烯的密度。

简述高分子链结构的形态特征以及与性能的定性关系。

第二章 固体结构

r E A 436.1-=961086.5r E R -?=)exp(ρ

r D r C E N -+-=

1、锆(Zr ,Zirconium )具有HCP 结构,密度为6.51 g/cm 3,

(a )计算晶胞体积;

(b )如果c /a 为1.593,计算c 和a 。

2、铑(Rh ,Rhodium )的原子半径为0.1345 nm ,密度为12.41 g/cm 3。判定其晶体结构属于FCC ,还是BCC ?

3、在立方晶胞中画出下列晶向:

4、在立方晶胞中画出下列晶面:

5、确定下图中晶向和晶面的指数。

6、计算比较FCC 中[100]、[110]、[111]晶向的线密度。

7、计算比较BCC 中(100)、(110)晶面的面密度。

8、确定FCC 铂(Platinum ,Pt )的(113)晶面的一级衍射角(即n=1),X 射线波长为0.1542 nm 。

9、说明原子结构和晶体结构的差别。

10、解释为什么多晶材料的性质通常是各项同性。

11、解释以下基本概念

合金、相、固溶体、极限电子浓度、电子化合物、超结构。

12、试比较间隙固溶体、间隙相和间隙化合物的结构和性能特点。7、FeAl 为电子化合物,计算其电子浓度,画出晶胞及(112)面的原子排列图。

13、下列合金相为何种类型

FeCo 、 Cr7C3 、Mg2Pb 、 WC 、FeAl 、Cu3Al 、Fe4N 、Fe3C 。

第三章 缺陷

1、解释以下基本概念

肖脱基空位、弗仑克尔空位、刃型位错、螺型位错、柏氏矢量、位错密度、位错的滑移及攀移、弗兰克-瑞德源、汤普森四面体、位错反应、扩展位错、表面能、界面能、重整位置点阵、失配度、对称倾侧晶界、非共格晶界。

2、计算Fe 在 850o 时,每立方米体积中的空位数。已知Fe 在850o 时的空位形成能、密度及原子重量分别为1.08 eV/atom 、7.65 g/cm

3、55.85 g/mol 。

3、如图,在晶体的滑移面上有一柏氏矢量为b 的位错环,并受到一均匀切应力t 。 ].031[];321[];331[];210[];121[];101[).

321();221();131();210();211();110

(

(1)分析该位错环各段位错的结构类型;

(2)分析各段位错线的受力情况;

(3)在t 的作用下,该位错环将如何运动?4、面心立方晶体中,在(111)面上的单位位错

在(111)面上分解为两个肖克莱不全位错,请写出该位错反应,并证明所形成的扩展位错的宽度由下式给出:

(G 切变模量,g 层错能)

5、判断下列位错反应能否进行?若能进行,试在晶胞上作出矢量图。

6、试分析在(111)面上运动的柏氏矢量为 的螺型位错受阻时,能否通过交滑移转移到 面中的某个面上继续运动?为什么?

7、根据晶粒的位相差及结构特点,晶界有哪些类型?有何特点属性?

8、直接观察铝试样,在晶粒内部位错密度为 5 x 1013/m 2,如果亚晶间的角度为5o ,试估算界面上的位错间距(铝的晶格常数为a = 2.8 x 10-10 m )。

第五章 二元相图

1. 合金系统的自由度F 的含义是:(单选)

A 、可以使合金状态改变的因素数;

B 、保持合金平衡状态不变的前提下,可以独立改变的因素数;

C 、够使系统发生变化的最大因素数。 2. 自由度F = 0的含义是:(单选)

A 、任何因素的变化都会造成系统平衡状态的变化;

B 、没有任何因素可以引起系统状态变化;

C 、这样的系统状态不存在。

3. 纯金属凝固时,(多选)

A 、冷却曲线(温度-时间)是水平的;

B 、系统自由度F = 0;

C 、纯金属凝固是在恒温下进行的。

4. 在平衡条件下,100?C 的纯水处于(单选)

A 、液态;

B 、气态;

C 、气、液二相共存状态。

5、下列说法哪些是正确的?(多选)

πγ242Gb d s ≈]111[2

]111[6]112[3)3(]211[6

]112[6]110[2)2(]001[]111[2]111[2)1(a a a a a a a a a →++→→+]101[2a b = )111(),111(),111(

A、温度高于液相线的合金为液态;

B、温度低于液相线的合金为固态;

C、温度低于固相线的合金为固态;

D、温度高于固相线的合金为液态。

6、非平衡凝固的匀晶合金一般会出现什么现象?。(单选)

A 、组织、成分均匀化;

B 、成分不均匀,出现树枝状偏析;

C 、与平衡凝固的合金组织、成分一样,没有区别。

7、在共晶合金系中,只有共晶成分的合金才能发生共晶转变。(单选)A 是 B 否

8、发生共晶转变的液相,其成分一定是共晶成分。(单选)

A 是

B 否

9、根据Pb-Sn相图,应用杠杆定律计算40%Sn合金的共晶组织中的a相占全部合金的相对量。(单选)

A、22.16%;

B、45.5%;

C、40%

提示:40%Sn合金由初生的a相(先共晶a)和共晶体组成,

共晶体又由a相和b相组成(见示意图)。

10、匀晶、共晶和包晶转变有何共同特点?(单选)

A、这三个转变都是在恒温下进行的;

B、这三个转变的反应相中都有液相,而生成相都是固相;

C、这三个转变都不是恒温转变。

11、共晶和共析转变有何共同特点?(多选)A、都是由一个相同时转变成二个相;

B、都是恒温转变;

C、生成相都是固相。

12、共析与包析转变有何不同?(单选)A、都是固态转变;B、都是恒温转变;C、共析转变是由一个固相转变成二个固相,包析转变则相反。

13、熔晶与偏晶转变都是恒温转变吗?(单选) A 是 B 否

14、在分析相图时可以将稳定化合物看作一个组元,从而将复杂相图分成若干个简单相图。你认为分析复杂相图时这是必须的吗?(单选)

A 是

B 否

1、说明下列基本概念

工业纯铁、碳钢、铸铁、包晶转变、共晶转变、共析转变、a-Fe、铁素体、g-Fe、奥氏体、一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、珠光体、莱氏体。

2、下列说法正确的是:(多选)

A、铁素体是碳溶解于α-Fe中形成的固溶体,具有体心立方晶体结构;

B、渗碳体是碳溶解于γ-Fe中形成的固溶体,具有体心立方晶体结构;

C 、奥氏体是碳溶解于γ-Fe中形成的固溶体,具有面心立方晶体结构。

3、亚共析钢的含碳量范围是:(单选)

A、0.0218% ~ 0.77%C;

B、0.77% ~ 2.11%C;

C、2.11% ~ 4.3%C。

4、共析钢的室温组织是:(单选)

A、珠光体P +二次渗碳体Fe3C II;

B、珠光体P(100%); C 莱氏体L d’ (100%)。

5、计算1148℃共晶转变刚结束时莱氏体中渗碳体Fe3C的相对量。(单选)

A、52%;

B、60%;

C、48%。

6、计算室温时莱氏体中渗碳体Fe3C的相对量(室温铁素体的含碳量看作0)。(单选)

A、48.23%C;

B、52.77%C;

C、64.47%。

7、随着含碳量的增高,亚共析钢的。(单选)

A 强度、硬度升高,塑性下降;

B 塑性升高,强度、硬度下降;

C 强度、硬度和塑性都升高。

8、对于过共析钢,含碳量越高。(单选)

A 钢的强度、硬度越高,塑性越低;

B 钢的强度、硬度越低,塑性越高;

C 钢的硬度越高,强度和塑性越低。

第六章扩散与凝固

一、概念

结构起伏、能量起伏、过冷度、晶胚、临界晶核、临界形核功、均匀形核、非均匀形核、光滑界面、粗糙界面;质量浓度、自扩散、互扩散、下坡扩散、上坡扩散、稳态扩散、非稳态扩散、扩散系数、扩散通量、柯肯达尔效应。

二、选择题

1、金属液体在熔点温度保温,则(c)

a 需要很长时间才能结晶;

b 到熔点温度就会结晶;

c 永不结晶。

2、下述哪些现象结晶时出现?(多选)

a在低于熔点的温度下结晶才能进行;

b结晶时有热量放出;

c液态金属冷却到熔点时就开始结晶。

3、形成临界晶核时需要的形核功由什么提供?(单选)

a由外界加热提供;

b由能量起伏提供;

c由体积自由能提供。

4、临界晶核有可能继续长大,也有可能消失(熔化)。

a 是

b 否

5、在相同过冷度的条件下,(下述说法哪些正确?)(多选)

a 非均匀形核比均匀形核的形核率高;

b 均匀形核与非均匀形核具有相同的临界晶核半径;

c 非均匀形核比均匀形核的形核功小;

d 非均匀形核比均匀形核的临界晶核体积小。

6 非均匀形核时,θ角越小,形核越容易。这是因为(下述说法哪些正确?)(多选)

a 临界晶核的体积和表面积越小;

b 形核需要的过冷度越小;

c 需要的形核功越小。

7、在负的温度梯度下,晶体生长以平面状前推进。(单选)

a是b否c不能确定

8、形核率越高、晶体生长速率越小,最后得到的晶粒越细小。(单选)

a是b否c不能确定

9、快速凝固技术能获得的新材料有:非晶态合金,超细晶态金属或合金。 a 是 b 否

10、单向凝固要求不仅具有正温度梯度,而且温度梯度要很大。

a 是

b 否

11、制取单晶体的技术关键是保证液体结晶时只有一个晶核。 a 是 b 否

12、对于浓度不均匀的固溶体中的扩散,溶质原子的扩散属于互扩散,溶剂(基体)原子的扩散则属于自扩散。

a 是

b 否

13、在稳态扩散过程中,扩散组元的浓度C只随距离x变化,而不随时间t变化。

a 是

b 否

14、在非稳态扩散过程中,扩散组元的浓度C也是只随距离x变化,而不随时间t变化。

a 是

b 否

15、扩散系数D是描述扩散速度的重要物理量,D值越大则扩散越慢。

a 是

b 否

16、已知Mg(镁)在Al(铝)中的扩散常数D0 = 1.2×10-4 m2/s,扩散激活能Q =131000 J/mol, 500℃时扩散系数D = 1.8×10-13 m2/s,问400℃时Mg在Al中的扩散系数D是多少?

a 8.1×10-15 m2/s

b 1.8×10-13 m2/s

c 2.8×10-11 m2/s

17、怎样理解扩散原子对基体造成的晶格畸变越大,扩散则越容易。(单选)

a 扩散原子具有更低的能量,需要的扩散激活能变大,扩散系数变小,所以扩散容易;

b 扩散原子具有更高的能量,需要的扩散激活能变小,扩散系数变大,所以扩散容易;

c 基体原子具有更高的能量,造成的势垒变小,扩散系数变小,所以扩散容易。

18、在相同的温度下,碳在α-Fe中的扩散比在γ-Fe中的扩散更容易,速度更快。这主要是因为, (单选)

a 碳原子在α-Fe中固溶造成的晶格畸变更大;

b 其它合金元素的影响所致;

c 温度对扩散系数的影响所致。

第七章相变与热处理

1.扩散形的固态相变中如果新相是在加热过程中产生的,试分析转变的速度与转变温度间是否还有极值关系?

答案:不存在极值关系。因为随加热温度的提高新相与母相的自由能差加大,同时扩散的速度也加快。所以不存在极值关系。

2.根据马氏体的转变规律并联系固态相变的TTT图分析,马氏体的转变TTT图是否也是C形?

答案:马氏体转变动力学曲线不会是C型。因为马氏体转变不是扩散形相变。

3.根据贝氏体的转变规律为了得到下贝氏体应从哪几方面进行控制?

答案:控制母相(奥氏体)中化学成分,要保证含碳量达到中碳或高碳水平,同时要控制转变温度较低。

4.请根据珠光体的转变规律分析在Fe3C两侧形成铁素体后有无可能铁素体迅速的长大将Fe3C包围起来?

答案:因为铁素体是低碳相,在它向纵向长大时必向Fe3C片前端的奥氏体中排碳,这就给Fe3C片的纵向长大创造了条件,所以Fe3C片马上也向纵向长大,因此不可能发生包围现象。在转变规律的说明中我们已经强调Fe3C片与铁素体片同时向纵向长大。

5.分析比较共析钢的CCT图与TTT图有何差别?说明了什么?

答案:对比可以知道:

两种曲线均为C形,说明等温冷却转变与连续冷却转变的转变机理与动力学规律均类似。

CCT曲线比TTT曲线向右下移动且没有贝氏体转变区域。

在CCT曲线上有许多的冷却曲线,表明了冷却的速度,末端表明了以此冷速冷却后的硬度值。

碳与合金元素对CCT曲线的影响规律与对TTT曲线的影响规律基本一致,也是曲线向右下方移动,表明连续冷却转变比等温转变的孕育期更长。

6.回火温度与性能有什么关系?为什么有这种关系?

答案:性能变化的规律是:随回火温度的上升,强度与硬度下降,塑性与韧性上升。因为在回火过程中发生的转变主要是碳以碳化物的形式从马氏体中析出,基体向铁素体转变的过程。显然随回火温度的提高,碳的扩散能力增加,碳从马氏体中析出的就多,基体就越接近铁素体,组织也就越接近平衡组织,马氏体的强化效果就越弱,因此硬度也就越低。

7.请说明在时效过程中为什么一般均是先出现亚稳过渡相而不直接形成稳定相?

答案:因为稳定相与基体的浓度差较大,溶质原子必须充分的扩散才能达到成分要求。为了保证高硬度时效的温度一般较低,所以在短时间内难于充分扩散。而亚稳相与基体的浓度差较少,因此较易通过扩散来形核与长大。另一方面形成亚稳相时所需要的界面能也较小,所以一般均是先出现亚稳过渡相。

第八章形变、回复、再结晶

一、概念

弹性变形、弹性后效、弹性滞后、泊松比、屈服强度、塑性变形、滑移、滑移系、滑移带、滑移线、临界分切应力、施密特因子、派-纳力、孪生、固溶强化、加工硬化、弥散强化、细晶强化、Hall-Petch公式、应变时效、形变织构、残余应力、回复、再结晶、多边化、晶粒长大、二次再结晶、弓出形核、再结晶温度。

二、计算题

1、设一长度为10mm的铝合金试样承受6000 N的拉伸载荷,且其屈服极限=145MPa,波桑

比υ=0.33,试计算试样承载后的直径。

答案:拉伸后的直径d1=9.9964 mm。

2、 设采用细化晶粒的方法来强化低碳钢。它的σi =130 MPa 。在晶粒大小d (1)=1 mm 时的屈服强度为276 MPa ,试计算晶粒细化到d (2)=0.32 mm 后的屈服强度σs 。

答案:383 MPa 。

3、设有同一种钢的两个试样,园棒试样由直径为15 mm 经冷加工至直径11 mm ;125 x175mm 的长方截面试样则加工至截面为75 x 200 mm ,试问冷加工后哪一个硬度更高?如果都在450 oC 再结晶退火,硬度还有区别吗? 提示:先求出各自的CW %,再比较。

答案:园棒的变形量大于长方截面的试样,所以冷加工后硬度高些。再结晶退火后硬度基本相同。

4、试说明回复与再结晶的主要区别。

答案:回复使残余内应力减少或消除,晶粒保持原来的形状和大小。再结晶阶段则有新的尺寸更小的等轴晶粒形成。

第九章 三元相图

1、概念

等边成分三角形、水平截面、垂直截面、投影图、三元匀晶反应、三元包共晶反应、三元包晶反应、三元共晶反应。

2、某三元合金K 在温度为t 1时分解为B 组元和液相,两个相的相对量W B /W L =2。已知合金K 中A 组元和C 组元的重量比为3,液相含B 量为40%,试求合金K 的成分。

3、已知A 、B 、C 三组元

固态完全不互溶,成分为

80%A 、10%B 、10%C 的

O 合金在冷却过程中将进

行二元共晶反应和三元共

晶反应,在二元共晶反应开始时,该合金液相成分(a 点)为60%A 、20%B 、20%C ,而三元共晶反应开始时的液相成分(E 点)为50%A 、10%B 、40%C 。

(a) 试计算A 初%、(A+B)%和(A+B+C)%的相对量。

(b) 写出图中I 和P 合金的室温平衡组织。

4、根据图中的合金X ,在四相反应前为Q+R+U 三相平衡,四相反应后为U+Q+V 三相平衡。试证明该反应为R →Q+U+V 类型反应。

5、根据所示Fe-W-C 三元系的低碳部分的液相面的投影图,试标出所有四相反应。

第2题图 第3题图

第4题图

第5题图

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%?

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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2复习题与参考答案

材料科学基础2复习题及部分参考答案 一、名词解释 1、再结晶:指经冷变形的金属在足够高的温度下加热时,通过新晶粒的形核及长大,以无畸变的等轴晶粒取代变形晶 粒的过程。 2、交滑移:在晶体中,出现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。 3、冷拉:在常温条件下,以超过原来屈服点强度的拉应力,强行拉伸聚合物,使其产生塑性变形以达到提高其屈服点 强度和节约材料为目的。(《笔记》聚合物拉伸时出现的细颈伸展过程。) 4、位错:指晶体材料的一种内部微观缺陷,即原子的局部不规则排列(晶体学缺陷)。(《书》晶体中某处一列或者若 干列原子发生了有规律的错排现象) 5、柯氏气团:金属内部存在的大量位错线,在刃型位错线附近经常会吸附大量的异类溶质原子(大小不同吸附的位 置有差别),形成所谓的“柯氏气团”。(《书》溶质原子与位错弹性交互作用的结果,使溶质原子趋于聚集在位错周围,以减小畸变,降低体系的能量,使体系更加稳定。) 6、位错密度:单位体积晶体中所含的位错线的总长度或晶体中穿过单位截面面积的位错线数目。 7、二次再结晶:晶粒的不均匀长大就好像在再结晶后均匀、细小的等轴晶粒中又重新发生了再结晶。 8、滑移的临界分切应力:滑移系开动所需要的最小分切应力。(《书》晶体开始滑移时,滑移方向上的分切应力。) 9、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,又称冷作硬 化。(《书》随塑性变形的增大,塑性变形抗力不断增加的现象。) 10、热加工:金属铸造、热扎、锻造、焊接和金属热处理等工艺的总称。(《书》使金属在再结晶温度以上发生加 工变形的工艺。) 11、柏氏矢量:是描述位错实质的重要物理量。反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。(《书》揭 示位错本质并描述位错行为的矢量。)反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量。 12、多滑移:晶体的滑移在两组或者更多的滑移面(系)上同时进行或者交替进行。 13、堆垛层错:晶体结构层正常的周期性重复堆垛顺序在某二层间出现了错误,从而导致的沿该层间平面(称为 层错面)两侧附近原子的错排的一种面缺陷。 14、位错的应变能:位错的存在引起点阵畸变,导致能量增高,此增量称为位错的应变能。 15、回复:发生形变的金属或合金在室温或不太高的温度下退火时,金属或合金的显微组织几乎没有变化,然而性能 却有程度不同的改变,使之趋近于范性形变之前的数值的现象。(《书》指冷变形金属加热时,尚未发生光学显微组织变化前(即再结晶前)的微观结构及性能的变化过程。) 16、全位错:指伯氏矢量为晶体点阵的单位平移矢量的位错。 17、弗兰克尔空位:当晶体中的原子由于热涨落而从格点跳到间隙位置时,即产生一个空位和与其邻近的一个间 隙原子,这样的一对缺陷——空位和间隙原子,就称为弗兰克尔缺陷。(《书》存在能量起伏的原子摆脱周围原子的约束而跳离平衡位置进入点阵的间隙中所形成的空位(原子尺度的空洞)。) 18、层错能:单位面积层错所增加的能量。(《书》产生单位面积层错所需要的能量。) 19、表面热蚀沟:金属长时间加热时,与表面相交处因张力平衡而形成的热蚀沟。(《书》金属在高温下长时间加热时, 晶界与金属表面相交处为了达到表面张力间的平衡,通过表面扩散产生的热蚀沟。) 20、动态再结晶:金属在热变形过程中发生的再结晶。 二、填空题 1、两个平行的同号螺位错之间的作用力为排斥力,而两个平行的异号螺位错之间的作用力为吸引力。 2、小角度晶界能随位向差的增大而增大;大角度晶界能与位向差无关。 3、柏氏矢量是一个反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量;该矢量的模称为位错强度。 4、金属的层错能越低,产生的扩展位错的宽度越宽,交滑移越难进行。 5、螺型位错的应力场有两个特点,一是没有正应力分量,二是径向对称分布。 6、冷拉铜导线在用作架空导线时,应采用去应力退火,而用作电灯花导线时,则应采用再结晶退火。 7、为了保证零件具有较高的力学性能,热加工时应控制工艺使流线与零件工作时受到的最大拉应力的方向 一致,而与外加的切应力方向垂直。 8、位错的应变能与其柏氏矢量的模的平方成正比,故柏氏矢量越小的位错,其能量越低,在晶体中越稳定。 9、金属的层错能越高,产生的扩展位错的宽度越窄,交滑移越容易进行。

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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