第二章 思考题与例题
1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点，并解释金属键结合的固体材料的密度比离子
键或共价键固体高的原因？
2. 从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。
3. 何谓理想晶体？何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶？为什么单晶体成各向异性而多晶体一般
情况下不显示各向异性？何谓空间点阵、晶体结构及晶胞？晶胞有哪些重要的特征参数？
4. 比较三种典型晶体结构的特征。（Al 、α-Fe 、Mg 三种材料属何种晶体结构？描述它们的
晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。）何谓配位数？何谓致密度？金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等方面比较有何异同？
5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。何谓间隙固溶体？它与间隙相、间隙化合物之间
有何区别？（以金属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么？
6. 已知Cu 的原子直径为2.56A ，求Cu 的晶格常数，并计算1mm 3Cu 的原子数。
7. 已知Al 相对原子质量Ar （Al ）=26.97，原子半径γ=0.143nm ，求Al 晶体的密度。
8 bcc 铁的单位晶胞体积，在912℃时是0.02464nm 3；fcc 铁在相同温度时其单位晶胞体积
是0.0486nm 3。当铁由bcc 转变为fcc 时，其密度改变的百分比为多少？
9. 何谓金属化合物？常见金属化合物有几类？影响它们形成和结构的主要因素是什么？
其性能如何？
10. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。在面心立方晶胞中画出（012）和（123）晶面。
11. 设晶面（152）和（034）属六方晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。反之，求（3121）及（2112）的正交坐标的表示。（练习），上题中均改为相应晶向指数，求相互转换后结果。
12.在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标，6个面心构成一个正八面体，指出这个八面体各个表面的晶面指数，各个棱边和对角线的晶向指数。
13. 写出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等价晶面，请分别画出。
14. 在立方晶系中的一个晶胞内画出（111）和（112）晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。
15 在六方晶系晶胞中画出[1120]，[1101]晶向和（1012）晶面，并确定（1012）晶面与六方晶胞交线的晶向指数。
16.在立方晶系的一个晶胞内同时画出位于（101），（011）和（112）晶面上的[111]晶向。
17. 在1000℃，有W C为1.7%的碳溶于fcc铁的固溶体，求100个单位晶胞中有多少个碳原子？（已知：Ar(Fe)=55.85，Ar(C)=12.01）
18. r-Fe在略高于912℃时点阵常数a=0.3633nm，α-Fe在略低于912℃时a=0.2892nm，求：（1）上述温度时γ-Fe和α-Fe的原子半径R；（2）γ-Fe→α-Fe转变时的体积变化率；（3）设γ-Fe→α-Fe转变时原子半径不发生变化，求此转变时的体积变化率，与（2）的结果相比较并加以说明。
19．（1）计算fcc结构的（111）面的面间距（用点阵常数表示）；（2）以几何关系上验证所得结果；（3）欲确定一成分为18%Cr，18%Ni的不锈钢晶体在室温下的可能结构是fcc还是bcc，由x射线测得此晶体的（111）面间距为0.21nm，已知bcc铁的a=0.286nm，fcc铁的a=0.363nm，试问此晶体属何结构？
20. 试证明密排六方的晶格常数之间关系：c/a=1.633。
21. 比较概念：晶体与非晶体，空间点阵和晶体结构，相和组织，固溶体和中间相，间隙固溶体和置换固溶体，电子化合物和正常价化合物，间隙固溶体和间隙化合物、间隙相和间隙化合物。
第三章思考题与例题
1. 空位数随温度升高而增加，在20℃和1020℃之间，由于热膨胀bcc铁的晶格常数增加0.51%，而密度减少
2.0%，假设在20℃时，此金属中每1000个单位晶胞中有1个空位，试估计在1020℃时每1000个单位晶胞中有多少个部位？
2. Cu晶体空位形成能Ev=1.44×10-19J/atcm，材料常数A=1，k=1.38×10-23J/k，计算：（1）在500℃下，每立方米Cu中的空位数目；（2）500℃下的平衡空位浓度。Ar(Cu)=6
3.54g/mol, 500℃
=8.96×106g/cm3。
Cu
3. 在800℃时1010个原子中有1个原子具有足够能量可在固体内移动；而在900℃时，109个原子中就有1个原子实现上述情况，试求其激活能（J/原子）？
4. 在图1中的阴影面为晶体的滑移面，该晶体的ABCD表面有一圆形标记，它与滑移面相交，标记左侧有一根位错线，试问当刃、螺位错线从晶体的左侧滑移至右侧时，表面的标记发生什么变化？并指出刃、螺位错滑移的切应力方向。
5. 已知位错环ABCD的柏氏矢量为b，外应力τ和σ，如下图2所示，求：（1）位错环各边是什么位错？（2）设想在晶体中怎样才能得到这个位错？（3）在足够大的切应力τ作用下，位错环将如何运动？（4）在足够大的正应力σ作用下，位错环将如何运动？
6. 在图3晶体二维图形，晶格间距a，含正刃位错和负刃位错，则：（1）围绕两个位错作柏氏回路，b=？；（2）围绕单个作柏氏回路，b =？（表明方向和强度）
7. 方形晶体中有两根刃型位错，如下图4：（1）当周围晶体中：（a）空位多于平衡值；(b）空位少于平衡值；(c）间隙原子多于平衡值；（d）间隙原子少于平衡值时，位错易于向何种方向攀移？（2）加上怎样的外力，才能使这两根位错线通过纯攀移而相互靠拢？
8. 简单立方晶体中（100）面上有一位错，b =[010]，§// [001]，问：（1）若在（001）面
上有一个b =[010]，§//[100]的位错与之相割，结果如何？（2）若在（001）面上有一个b =[100]，
§// [001]的位移与之相割，结果如何？（3）交割反应的结果对位错进一步运动有何影响？
9. 画一方形位错环，并在这个平面上画出柏氏矢量（沿对角线方向）及位错线方向（顺时
针），据此指出位错环各段的性质，并示意画出晶体滑移后的结果。
10. 在实际晶体中存在有哪几类缺陷？各有什么特征？
11. 何谓刃型位错和螺型位错？全面比较两者有何异同？何谓柏氏矢量？如何用柏氏矢量
来判断位错类型？
12. 两个相同符合的的刃型位错，在同一滑移面相遇；它们会排斥还是会吸引？
13. 试说明晶体中位错运动的方式——滑移，攀移及交滑移的条件，过程和结果，并阐述
如何确定位错滑移运动的方向？在刃型位错与螺型位错的滑移运动中，滑移方向与柏氏矢量、切应力及位错线的位向关系是什么？
14. 晶界在金属材料中所起的作用有哪些？当金属熔化时，是先在晶界还是先在晶粒中心
熔化，为什么？
15. 试分别描述位错增殖的F-R 源机制和双交滑移机制。如果进行双交滑移的那段螺形位错
的长度为50nm ，而位错的柏氏矢量为0.8nm ，试求实现位错增殖所必需的切应力（G=40Gpa ）
16. 何谓小角度晶界？有哪些类型？原子排列上有什么特征？
17. 一个位错环能否各部分都是螺位错？能否各部分都是刃位错？为什么？
18. 在刃型位错与螺型位错的滑移运动中，滑移方向与柏氏矢量、切应力及位错线的位向
关系是什么？
19. 何谓割阶、扭折？割阶或扭折的长短和位向如何？割阶或扭折的柏氏矢量如何？产生
割阶或扭折后位错应变能的增加量如何？割阶或扭折对原位错线运动有何影响？
20. 举例或画图说明什么是小角度晶界的位错模型？描述大角度晶界有何模型？其含义是
什么？
21. 点缺陷分几种？它们对周围原子排列有何影响？何谓空位平衡浓度？其影响因素是什么？这些缺陷对金属性能有何影响？
22. 绘图说明用柏氏回路方法求出位错的柏氏矢量，并说明柏氏矢量的物理意义及用柏氏矢量如何确定位错性质？
23. 名词区别：刃型位错和螺型位错，割价和扭折，交滑移和多滑移，滑移和攀移，晶界、相界和孪晶界，共格相界、非共格相界和半共格相界，小角度晶界和大角度晶界
第四章思考题与例题
1. 设有一条内径为30mm的厚壁管道，被厚度为0.1mm的铁膜隔开，通过向管子一端向管内输入氮气，以保持膜片一侧氮气浓度为1200mol/m3，而另一侧的氮气浓度为100mol/m3。如在700℃下测得通过管道的氮气流量为
2.8×10-4mol/s，求此时氮气在铁中的扩散系数。
2. 简要说明在金属或合金中的晶粒内部，原子扩散的机理是什么？
3. Cu-Al组成的互扩散偶发生扩散时，标志面会向哪个方向移动？
4.设纯Cr和纯Fe组成的扩散偶，扩散1小时后Matano平面移动了1.52×10-3cm。已知
C Cr=0.478时，?C/?x=126/cm，互扩散系数D=1.43×10-9cm2/s，试求Matano平面移动速度和Cr、Fe的本征扩散系数
D Cr、D Fe。（实验测得Matano平面移动距离的平方与扩散时间之比为常数。）
5. 工业生产中经常采用渗碳的方法来提高钢铁零件的表面硬度。表面含碳量越高，钢的硬度越高。例如将含碳量0.2%的钢置于Ws=1.3%的气氛中渗碳,渗碳温度为927℃,保温10h,已知碳在γ－Fe中的Dc=2.21×10-7 cm2·s-1,求：(1)距表面x=0.04㎝处的碳浓度(1.0265%)；(2)若已知渗层某处的碳浓度为0.65%时,求x值(0.104㎝)。
6. 对于同一扩散系统、扩散系数D与扩散时间t的乘积为常数。例如：已知Cu在Al中扩
散系数D，在500℃和600oC分别为4.8×10-14m2s-1和5.3×10-13m2s-1,假如一个工件在600oC 需要处理10h,若在500oC处理时,要达到同样的效果,需要多少小时？
7. 对于钢铁材料进行渗碳处理时,x与t的关系是t∝x2。例如：假设对－Wc=0.25%的钢件进行渗碳处理,要求渗层0.5㎜处的碳浓度为0.8%,渗碳气体浓度为Wc=1.2%,在950oC进行渗碳,需要7小时,如果将层深厚度提高到1.0㎜,需要多长时间？
8 钢在进行渗碳处理时，表面很快达到较高浓度，然后逐步向中间扩散，设在1000℃时，测得工件离表面1mm和2mm之间的碳浓度（原子浓度）从5at.%降到4at.%，试计算碳原子在
D=（2.0×10-5m2/s）该区域的流量（γ-Fe在1000℃时密度为7.63g/cm3，扩散系数γ
c
×exp[(-142000J/mol)/RT]）,以原子/m2·s为单位。
9. 一块0.1%C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
D=2.0×10-5exp(-140000/ RT) (m2/s), （1）计算渗碳时间，渗碳气氛保持表面成分为1%，假设γ
c
间；（2）若将渗层加深一倍，则需多长时间？（3）若规定0.3%C作为渗碳层厚工的量度，则在930℃渗碳10小时的渗层厚度为870℃渗碳10小时的多少倍？
10. 含0.85%C的普碳钢加热到900℃在空气中保温1小时后外层碳浓度降到零。假如要求
D=1.1×10-7cm2/s]
零件外层的碳浓度为0.8%，表面应车削去多少深度？[γ
c
11. 钢在较低温度渗碳有一定优越性，淬火变形小又可得到较细的晶粒，并能延长炉子的寿命。某人设想将渗碳温度从1000℃降低到900℃，而将渗碳时间延长10%，即获得同样结果。
D=140kJ/mol）。
试分析这种设想是否正确。（已知γ
c
12. 扩散的驱动力是什么？固态金属扩散的条件及影响扩散的因素有哪些？（固态金属中发生扩散需具备哪些条件？影响固态金属扩散的条件有那些？）
13. C在α-Fe中的扩散系数大于C在γ-Fe中的扩散系数，为什么钢铁零件渗碳温度一般选择在γ-Fe相区中进行？若不在γ-Fe相区中进行会有什么结果？奥氏体中碳原子扩散与铁原子扩散系数有何区别？
14. 何谓扩散系数？说明扩散系数常数及扩散激活能的物理意义及影响扩散的因素。
15．什么是科肯达尔效应，解释其产生原因，它对人们认识置换式扩散机制有什么作用。
16. 试比较间隙扩散和空位扩散两者D表达式的区别。简述置换原子和间隙原子的扩散机制。说明为什么往钢中渗金属要比渗碳困难？
17. 试说明渗碳为什么在奥氏体状态下进行，而不在铁素体状态下进行？
18. 能否说扩散定律实际只有一个，而不是两个？为什么？
19. 区别概念：稳态扩散和非稳态扩散，自扩散和互（异）扩散，空位扩散和间隙扩散，上坡扩散和下坡扩散，原子扩散和反应扩散。
第5章思考题与例题
1. 金属塑性变形的主要方式有哪些？它们的含义及它们之间有何区别？
2. 什么是单滑移、多滑移、交滑移？三者滑移线的形貌各有什么特征？位错线和滑移线相同吗？为什么？
3. 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. 比较晶体滑移和孪生变形的异同点。位错线和滑移线相同吗？为什么？
5. 为何理论临界应力远远大于实际测量的值？
6. 用位错理论解释低碳钢产生屈服现象产生的原因？对生产的影响，如何防止或消除？
6. 简述冷塑性变形对材料组织及性能的影响？多晶体塑性变形有何特点？试述低碳钢产生应变时效的原因。
7. 什么叫做二次再结晶？发生二次再结晶的条件有哪些？区别一次再结晶与二次再结晶。如何区分冷、热加工？动态再结晶的与静态再结晶后的组织结构的主要区别是什么？
8. 说明晶粒大小对金属室温材料强度和塑性的影响，其原因是什么？结晶时哪些因素影响晶粒度的大小？金属中常见的细化晶粒的措施有哪些？
9. 何谓滑移系？体心立方、面心立方及密排六方晶格（c/a 接近或大于1.633时）常温的
滑移系是什么？试用位错运动的点阵阻力与晶体结构的关系式说明晶体滑移通常发生在原子最密排晶面和晶向的道理。
10.为什么常温下金属材料晶粒越细小，不仅强度越高，而且塑性和韧性也越好？就自己的
所学，阐述金属及合金中常见的细化晶粒的措施有哪些？为获得细小的晶粒组织，应根据什么原则制定塑性变形及其退火工艺？
11．将经过大量冷塑性变形（>70%以上）的纯金属长棒一端浸入冷水中，另一端加热至接
近熔点的高温（如0.9Tm ），过程持续一小时，然后完全冷却，作出沿棒长度的硬度分布曲线（示意图），并作简要说明。如果此金属为纯铁时，又会有何情况出现？
12．金属材料的强化方法（形变强化、细晶强化、固溶强化和弥散强化）有哪些？应用位
错理论分析他们的本质上的异同点
13. 在室温下对Pb 板进行弯折，越弯越硬，但如果放置一段时间再进行弯折，Pb 板又像
最初一样柔软，这是为什么？（T m(Pb)=327℃）
14. 将一锲型铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制，如
右下图。（1）画出此铜片经完全再结晶后晶粒沿片长方向
的变化示意图。（2）如果在较低温度退火，何处先发生再
结晶？为什么？
15. 用冷拨铜丝制作导线，冷拨后应如何处理，为什
么？如果用冷拨铜丝制作电灯用的花导线呢？
16. OFHC 铜（无氧商导电率铜）冷拨变形后强度可提高2倍以上，若许用应力的安全系
数取2，试计算OFHC 铜零件在130℃下制作的使用寿命。（已知A=10121/min ，K R
Q 4105.1?=, t 0.5为完成50%再结晶所需的时间。）
17. 已知含30%Zn 的黄铜在400℃的恒温下完成再结晶需要1小时，而在390℃完成再结晶
需要2小时，计算℃再结晶的激活能；℃在420℃恒温下完成再结晶需多少时间？
17. 钢丝绳吊工件，随工件放入1000℃炉中加热，加热完毕，吊出时绳断原因？
18. 再结晶形核地点有什么特点或特征？那些地点有可能是优先的形核地点？
19. 再结晶与重结晶（如同素异构转变）的主要区别是什么？金属铸件能否通过再结晶来细化晶粒？
19. 影响再结晶温度的因素有哪些？影响再结晶后晶粒的大小的因素有哪些？在生产中如何控制再结晶晶粒的大小？
20. 厚度为40mm 厚的铝板，轧制成一侧为20mm 另一侧仍保持为40mm 的楔形板，经再结晶退火后，画出从20mm 的一侧到40mm 一侧的截面的组织示意图。并说明。
21. 加热对冷变形金属的组织和性能有何影响？
22. 简述回复、再结晶、晶粒长大及二次在结晶过程？说明冷变形金属在加热时，回复过程的机制及组织性能的变化。
23. 何谓再结晶温度？生产中实用的再结晶温度如何确定？影响再结晶温度的因素有哪些？
24. 钨板在1100℃加工变形和锡板在室温加工变形时，它们的组织和性能会有怎样的变化？热加工会造成哪些组织缺陷？
25. 区别名词：滑移和孪生，软位向和硬位向，几何硬化和几何软化，沉淀强化和弥散强化，纤维组织与带状组织，静态回复与动态回复，第一类残余应力、第二类残余应力和第三
类残余应力，静态再结晶和动态再结晶，正常长大和异常长大，冷加工和热加工，重结晶、再结晶和二次再结晶。
第6、7章思考题与例题
1. 简述金属结晶过程的热力学条件、动力学条件、能量条件和结构条件。为什么需要这些条件？冷却速度与过冷度的关系是什么？能否说过冷度越大，形核率越高，为什么？
2. 何谓正温度梯度和负温度梯度。何谓粗糙界面和光滑界面。分析纯金属生长形态与温度梯度的关系。（简述纯金属枝晶的形成条件和长大过程。）
3. 在同样的负温度梯度下，为什么Pb结晶出树状晶，而Si结晶平面却是平整的？
4. 何谓均匀形核？何谓非均匀形核？试比较二者有何异同？何谓异质形核？叙述异质形核的必要条件。选择什么样的异相质点可以大大促进结晶过程？
5. 指出形核过程的驱动力和阻力分别是什么？比较均匀形核和非均匀形核的临界形核功大小和形核率的大小，说明造成两者差异的原因。
6. 液态金属凝固时都需要过冷，为什么？那么固态金属熔化是否会出现过热？为什么？
7. 固、液界面的微观结构有哪些类型？用什么判据来判断固、液界面的性质？金属的液、固界面属于哪类？对其凝固过程有何影响？
8. 为什么要生产合金？与纯金属相比，合金有哪些优越性？固溶体的结晶和纯金属的结晶有什么不同？
9. 二元匀晶相图、共晶相图与合金的力学性能和工艺性能存在什么关系？
10. 为什么铸造合金常选用接近共晶成分的合金？要进行压力加工的合金常选用单相固溶体合金？
11. 何谓成分过冷（用示意图进行说明）？说明形成成分过冷的临界条件是什么？说明成分过冷对合金组织的影响。说明成分过冷对金属结晶时晶体生长形态有何影响？
12. 何谓枝晶偏析？其影响因素有哪些？它对合金性能有何影响？如何消除？
13. 何谓选择结晶？为什么用区域熔炼方法可以提纯金属？
14. 什么是二元合金的非平衡共晶？离异共晶？伪共晶？它们各在什么条件下易出现？
15. 何谓相？为什么不能把共晶体成为相？
16. 试说明共晶成分的Al-Si合金在快冷条件下得到亚共晶组织α+（α+Si）的原因是什么？
17. 何谓共晶反应？包晶反应？试用相律分析说明只有在共晶点和包晶点时才能三相共存？
何谓共析转变？它与共晶转变有何异同？何谓包析转变？它与包晶转变有何异同？
21. A （T m =700℃）、B （T m =500℃），液态互溶，固态部溶，Max.5%B 和25%A （质量）0℃
时，则为2%B 及5%A （质量）。二者在750℃形成A 2B 化合物，A 与B 原子量分别为30与50；在450℃和320℃分别发生液相成分为22%B 及60%B （质量）的共晶转变。试画出A —B 相图，并标注相区。
22.下图为Pb-Sb 相图，该合金制轴瓦，要求在组织中有共晶体基体上分布着相对量为5%
的β（Sb ）作为硬质点，试求满足要求的合金成分及硬度[已知α（Pb ）的硬度3HB ，β（Sb ）的硬度为30HB]
23.一块碳钢在平衡冷却条件下显微组织中含有50%珠光体和50%铁素体，问：(a)此钢中的
碳含量；（b ）此合金加热到730℃，平衡条件下将获何种显微组织？（c ）若加热到850℃，又将得何组织？（d ）室温下相的相对含量分别是多少？
24. Mg-Ni 系一共晶反应??→←℃L 570235.0α(纯Mg)+Mg 2Ni 0.546（下标为Niwt%）。设C 1为亚共晶合
金，C 2为过共晶合金，这两种合金中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及C 2的成分。
25. A （Tm=1000℃），B （Tm=700℃），含W B =25%的合金正好在500℃完全凝固其平衡组
织为73.33%的先共晶相α和26.67%的（α+β）共晶；而W B =50%的合金在500℃的组织由40%的先共晶α和60%的（α+β）共晶组成，此时合金中的总的α总量为50%。画出此A —B 二元相图。
26. 铸锭（件）组织有什么特点？为什么会形成这种组织？
27. 根据凝固理论，试述工业中细化铸件晶粒有哪些途径（措施）？简要细化晶粒的机理。
28. 区别概念：均匀形核与非均匀形核，热过冷和成分过冷，结构起伏（相起伏）、能量起
伏和浓度起伏，晶胚和晶核，光滑界面和粗糙界面，正温度梯度和负温度梯度，平面长大和树枝长大，共晶反应和共析反应，相组成物和组织组成物，稳定化合物和不稳定化合物，一次渗
碳体、共晶渗碳体、二次渗碳体、共析渗碳体和三次渗碳体，莱氏体和低温（变态）莱氏体A1温度、A3温度和Acm温度。
关于Fe-Fe3C相图例题与思考题
1. 正确画出Fe-Fe3C相图，指出图中各点、线的意义，分别按相组成及组织组成物填写各区。在相图中标出A1、A3、Acm线并说明该线的意义。
2. 简述Fe-Fe3C相图中三条水平线上进行何种类型的反应？写出反应式，并注出含碳量及温度。
3. 说明铁碳合金在固态下的基本相铁素体F、奥氏体A 、 、渗碳体Fe3C的：（1）合金类型及晶体结构如何？性能如何？（2）比较F与A的含碳量大小，并说明理由。（3）比较D A与D F 的大小，试从晶体结构因素分析其原因。
4. 何谓一次渗碳体（先共晶渗碳体）、二次渗碳体（先共析渗碳体）、三次渗碳体？何谓共晶渗碳体和共析渗碳体？在显微镜下它们的形态有何特征？铁碳合金中二次渗碳体、三次渗碳体的最大可能含量是多少？
5. 何谓珠光体？何谓莱氏体、变态（低温）莱氏体？计算变态莱氏体中共晶渗碳体、二次渗碳体和共析渗碳体的含量是多少？
6. 何谓碳素钢？何谓白口铸铁？按室温平衡组织它们可分几类？其各类组织如何？
7. 分析含0.20%C、0.60%C、0.77%C、1.2%C、3.2%、4.3%和4.7%铁碳合金的结晶过程及组织转变，并计算用杠杆定律各合金在室温下的组织组成物及相组成相对含量，并画出冷却曲线及室温组织示意图。
8. 结合Fe-Fe3C相图说明，（1）说明铁素体、奥氏体的最大、最小溶解度（含碳量）；（2）铁碳合金中二次渗碳体和三次渗碳体的最大百分量是多少？（3）计算含碳量为1.0%，1.4%的合金室温平衡组织中二次渗碳体的相对量。（4）求共晶白口铁L’d组织中P、Fe3CⅡ、Fe3C共晶和Fe3C
共析的百分含量。（5）为什么铸铁比铸钢的铸造性能好？（6）为什么冷冲压用的薄钢板多为08钢而很少使用T12钢？（7）为什么40钢加热至1000℃时具有良好的锻造性能，而含碳为4.0%的白口铸铁加热至1000℃时则不可锻造？ （8）钢和白口铁平衡结晶室温组织的本质区别是什么？
（9）Fe-Fe 3C 相图在生产实践中有何指导意义？有何局限性？
9. 计算当室温平衡相铁素体占88.5%、渗碳体占11.5%时合金的含碳量。
10. 某工厂仓库积压了许多不知道化学成分的碳钢(退火状态)，现找出其中一根，经金相分
析发现其组织为珠光体+铁素体，其中铁素体占80%，问此钢材的含碳量是多少？
11.设有1000g 含1%C 的奥氏体从1200℃缓慢冷至室温，试求：（1）Fe 3C 开始形成的温度；（2）
Fe 3C 完全形成的温度；（3）最后转变的奥氏体成分；（4）在726℃时两相的重量；（5）室温时珠光体与二次Fe 3C 的重量。
12. 结合Fe-Fe 3C 相图描述5%C 的铁碳合金平衡冷却至室温的过程，并计算其室温组织中一
次渗碳体、共晶渗碳体、二次渗碳体、共析渗碳体、三次渗碳体的重量分数。
第一、二章 例题
例1. 氧化镁（MgO ）与氯化钠（NaCl ）具有相同的结构。已知Mg 的离子半径为0.066nm ，
氧的离子半径为0.140nm 。（1）试求氧化镁的晶格常数。（2）试求氧化镁的密度。
解答：氧化镁为离子化合物，计算时必须使用离子半径而不能使用原子半径
(1) 氯化钠（NaCl ）晶体的结构如图2.52（P53）
nm a Mg 412.0）140.0066.0(2)(2201=+=+=-+γγ
(2) 氧化镁（MgO ）与氯化钠（NaCl ）具有相同的结构。每一晶胞中含有4个Mg 2+及4
个O 2-；1mol 的Mg 2+具有24.31g 的质量，1mol 的O 2-具有16.00g 的质量，则密度为
32337323/83.310
02.6)412.010()00.1631.24(41002.600.1631.244cm g a =???+=??? ???+=-ρ 例2. 某一原子的配位数（CN ）为此原子之邻接原子的数目。以共价键结合的原子其最大
的配位数是由其原子所具有的价电子数来决定；而离子键结合的原子其最大的配位数是受其离子半径比所限制。试证明当配位数为6时，其最小半径比为0.41。
解答：当配位数为6时，其可能的最小
半径值如图（a ），第五和第六个离子正好位
于中心原子的正上方和正下方如图（b ）；一
个Mg 2+最多被六个O 2-包围。
由图（a ） 2（r ＋R ）2 =（2R ）2
（r ＋R ）2 =2R 2
R )12(-=?γ
41.0/=?R r
CN =6时的r 和R 之比为0.41。
例3. 假设在高压时可将NaCl 强迫变成CsCl ，试问体积改变的百分比是多少？（已知CN=6时，Na 的离子半径为0.097nm ，氯的离子半径为0.181nm ）
解答： NaCl 和CsCl 晶体的结构如图2.51、2.52（P53）
CN =6时，NaCl 点阵常数
nm a Cl Na
556.0)181.0097.0(2)(2=+?=+=-+γγ a 3=0.172nm 3，其中含有4个NaCl 。
CN=8时，由Ahrens 的模型得到不同配位数时离子半径之间的关系式如下：
4681.197.0===≈≈CN CN CN γγγ 此时，nm Na 10.097.0097.0==+γ，nm r Cl 187.097
.0181.0==- nm a a Cl Na 331.0)187.010.0(332)(23=+=
?+=-+γγ a 3=0.036nm 3，其中仅有1个NaCl ，
故%16172.0172.04036.033
3-=-?=?nm
nm nm V V （收缩）
例4. 已知Cu 的原子直径为2.56A ，求Cu 的晶格常数，并计算1mm 3
Cu 的原子数。 解答：D （γ）为Cu 的原子直（半）径，n 为1mm 3Cu 的原子数，
晶胞体积a 3，致密度为0.74。 . ????????????=????????????? ??===?===?=个19331043.8 23474.0)2(462.356.22222 42 .Cu.fcc n D n D V n D a a πγγ
例5. 已知Al 相对原子质量Ar （Al ）=26.97，原子半径γ=0.143nm ，求Al 晶体的密度。
解答 ???
????=????===?==-33372330/696.2)10405.0(10023.64197.2641)(405.0143.02222 fcc Al.cm g cm g a N Al Ar nm nm a ργ 例6. bcc 铁的单位晶胞体积，在912℃时是0.02464nm 3；fcc 铁在相同温度时其单位晶胞体积是0.0486nm 3。当铁由bcc 转变为fcc 时，其密度改变的百分比为多少？
解答 . ???????????=?-=?=???==???==--%4.1%10053.753.7636.7/636.7100486.041002.6/85.55/53.71002464.021002.6/85.5585.55)Ar(Fe Fe 33
2123332123ρ
ρρρcm g cm g cm g cm g fcc bcc
例7. （1）计算fcc 结构的（111）面的面间距（用点阵常数表示）；（2）以几何关系上验证所得结果；（3）欲确定一成分为18%Cr ，18%Ni 的不锈钢晶体在室温下的可能结构是fcc 还是bcc ，由x 射线测得此晶体的（111）面间距为0.21nm ，已知bcc 铁的a=0.286nm ，fcc 铁的a=0.363nm ，试问此晶体属何结构？
解答 由立方晶系的面间距公式 3111222111a a
d =++=
（2） 先在一单位晶胞中作出垂直于（101）面的两个（111）面，如图所以，两个（111）面与（101）的交线如图2所示。
交线长度 a a a l 26222
=+=，由相似三角形 可知：33162
22a d a a a d =?== （3）bcc 铁，nm d 165.03
286
.0111== fcc 铁，nm d 21.03363
.0111==
故，待定结构为fcc .
例8. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。
在面心立方晶胞中画出（012）和（123）晶面。
解答：略
例9. 设晶面（152）和（034）属六方晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。反之，求（3121）及（2112）的正交坐标的表示。
解答 （参考P21～22）
（152） )2615(6)51()(?-=+-=+-=k h i
（034） )4303(3)30()(?-=+-=+-=h k i
（1213） ? （123）
（2112） ? （212）
（练习），上题中均改为相应晶向指数，求相互转换后结果。
解答：[152]
]2231[22)51(31)(313)152(31)2(311)512(31)2(31?????
?????==-=+-=+-==-?=-=-=-?=-=W w V U t U V v V U u [034]
]4121[41)30(31)(312)032(31)2(311)302(31)2(31?????
?????==-=+-=+-==-?=-=-=-?=-=W w V U t U V v V U u ]3121[
]033[33)1(20)1(1???
???===--=-==---=-=w W t v V t u U
[2112]
]302[20)1(13)1(2???
???===---=-==--=-=w W t v V t u U
例10、在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标，6个面心构成一个正八面体，指出这个八面体各个表面的晶面指数，各个棱边和对角线的晶向指数。（刘P5·11）
解答： 面 ???????)111(
//)1(11
//)111( //)111( //BCF ADE BCE ADF CDF ABE CDE ABF
棱
?????[101] 1]1[0 //[011] 01]1[ //10]1[ [110] // DF //EB CF EA EC //AF ED BF BC //AD DC AB
对角线 DB [100] AC [010] EF [001]
Al 金属
晶体结构 原子半径 晶胞内原子个数 配位数 致密度 α-Fe
BCC R a 43 Zn
HCP R Cu FCC R a 42
Al 塑性最好（滑移系12，方向3），α-Fe 次之（滑移系12，方向2）, Mg 最差（滑移系3，方向3）（分）
第三章 例题与思考题
例题1. 空位随温度升高而增加，在20℃和1020℃之间，由于热膨胀bcc 铁的晶格常数增加0.51%，而密度减少2.0%，假设在20℃时，此金属中每1000个单位晶胞中有1个空位，试估计在1020℃时每1000个单位晶胞中有多少个空位？
例题解答：T=20℃, 晶格常数为a ，密度为ρ,则在T=1020℃时，晶格常数为1.0051a ，密度为0.98ρ。设在1020℃时原子数为x ， bcc 铁单位晶胞中有2个原子，假设晶格不变，则：
3
3
20102031000/1999)1.0051（1000/198.0 , 1000)121000(a a x a 原子原子?==?-?=ρρρ 1989=?x
此时每1000个单位晶胞中有2000-1989=11个空位。
例题2. 在500℃（773K ）所做扩散实验指出，在1010个原子中有一个原子具有足够的激活能可以跳出其平衡位置而进入间隙位置，在600℃时，此比例会增加到109，问：（1）此跳跃所需要的激活能？（2）在700℃（973K ）具有足够能量的原子所占的比例为多少？
例题解答：（1）据)exp(RT Ev A N n C -==
，得 ???
? ??+??-=-)273500(1038.1exp 1012310Ev A ???
? ??+??-=-)273600(1038.1exp 101239Ev A 联立，解得 ????=-=-原子
/1014.292.2ln 17J Ev A （2）)
273700(1038.11014.292.2ln ln ln 2317
+???--=-==--RT E A N n C 9106-?==N
n C 注意：T 的单位
3.在金属中形成一个空位所需要的激活能为2.0eV （或0.32×10-18J ）。在800℃时，1×104个原子中有一个空位，问在何种温度下，1000个原子中含有1个空位？
例题解答： 据 )exp(RT Ev A N n C -==
，（P75—3.8式）得 RT
E A N n -=ln ln T=800℃=1073K 则： )
273800(1038.11032.0ln 1011ln 2318
4+???-=?--A 4.12ln =?A
故 T
???-=?--2318
1038.11032.04.12100011ln ℃9281201==?K T
4. Cu 晶体空位形成能 Ev=1.44×10-19J/atom ，材料常数A=1，k =1.38×10-23J/k ，计算：（1）
在500℃下，每立方米Cu 中的空位数目；（2）500℃下的平衡空位浓度。（Ar(Cu)）=63.54g/mol, 500℃时Cu ρ=8.96×106g/m 3
)
例题解答： 先确定1m 3体积内Cu 原子个数
32836
230/1049.854.631096.810023.6)(m m Cu Ar N N Cu 个?=???=?=ρ (1) 设空位数为n v 根据3.6式
)exp(RT
Ev A N n C -== ???
? ??+???-??=??? ??-=--)273500(1038.11044.1exp 1049.8exp 231928kT E N n v v 323/102.1m 个?= (2) 62319
104.1773
1038.11044.1ex p ---?=???-==N n C v v 即500℃，每106个原子中才有1.4个空位。
5. 在图1.a)中的阴影面为晶体的滑移面，该晶体的ABCD 表面有一圆形标记，它与滑移面相交，标记左侧有一根位错线，试问当刃、螺位错线从晶体的左侧滑移至右侧时，表面的标记发生什么变化？并指出刃、螺位错滑移的切应力方向。
例题解答：根据位错的滑移原理，位错滑移扫过的区域内晶体的上、下方相对于滑移面发生的位移与柏氏矢量一致，切应力方向与柏氏矢量一致
刃型位错的柏氏矢量垂直于位错线。
当刃型位错线从晶体中表面圆形标记的左侧滑移至右
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 一、填空题（每空1分） 1、赵满囤是（）的作品《》中的人物形象。 2、《“锻炼锻炼”》中两个落后的劳动妇女的名字分别是（）和（）。 3、（）在1955年创作的长篇小说《》，是我国第一部反映农业合作化运动的长篇小说。 4、《》是赵树理响应我国第一部《婚姻法》颁布而创作的短篇小说。 5、1962年，西戎的短篇小说《》曾引起过广泛的争论。 6、马多寿是赵树理的小说《》中的人物。 7、小飞蛾是赵树理的小说《》中的人物。 8、老秦是赵树理的小说《》中的农民形象。 9、马烽、西戎解放前曾合写过长篇章回体小说《》。 10、短篇小说集《我的第一个上级》的作者是（）。 11、短篇小说《山地回忆》的作者是（）。 12、孙犁以抗日战争为题材的长篇小说是《》。 13、蒋俗儿是孙犁的小说《》中的人物。 14、孙犁的《风云初记》中女性知识分子革命者是（）。 15、《芸斋小说》的作者是（）。 16、孙犁在建国后最早结集的小说散文集是《》。 17、妞儿是孙犁的短篇小说《》中的人物。 18、小满儿是孙犁的小说《》中的人物。 19、茹志鹃的小说成名作是《》。 20、（）称誉茹志鹃的小说风格是“清新俊逸”。 21、（）在五六十年代被人称为写“家务事，儿女情”的作家。 22、茹志鹃的小说《》在新时期曾开反思文学风气之先。 23、“双百”方针是由（）在（）年的最高国务会议上提出来的。 24、中宣部部长（）1956年向文化界和科学界作了题为《》的报告，阐述了“双百”方针的政策。 25、1956年在全国知识分子问题会议上，（）作了《关于知识分子问题的报告》，申明新中国的知识分子已经是中国工人阶级的一部分。 26、（）在“百花”时期率先质疑“社会主义现实主义”，发表著名论文《》。 27、王蒙的小说成名作是《》。 28、陆文夫的小说成名作是《》。 29、宗璞的小说成名作是《》。 30、邓友梅的小说成名作是《》。 31、前苏联“特写”作家（）的创作对我国的“百花文学”具有重大影响。 32、“百花文学”在新时期曾结集为《》公开出版。 33、柳青在解放前创作的一部长篇小说是《》。 34、徐改霞是长篇小说《》中的人物。 35、柳青建国后创作的一部中篇小说是《》。 36、《创业史》发表后，率先对梁生宝形象表示质疑的文学评论家是（）。 37、周立波写“土改”的长篇小说是《》，写“合作化”的长篇小说是《》。 38、浩然在“文革”中创作的一部长篇小说是《》。 材料科学与基础习题集和答案 第七章回复再结晶，还有相图的内容。 第一章 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12mm 中各有多少个原子。 8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/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1010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910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 ）。 Fundamentals of Materials Science 1. Determine the Miller indices for the planes shown in the following unit cell: A:(2 1 -1) B:(0 2 -1) 2. Show that the atomic packing factor for HCP is 0.74. Solution: This problem calls for a demonstration that the APF for HCP is 0.74. Again, the APF is just the total sphere-unit cell volume ratio. For HCP, there are the equivalent of six spheres per unit cell, and thus Now, the unit cell volume is just the product of the base area times the cell height, c. This base area is just three times the area of the parallelepiped ACDE shown below. The area of ACDE is just the length of CD times the height BC. But CD is just a or 2R, and 3. For both FCC and BCC crystal structures, the Burgers vector b may be expressed as 第一章原子排列 本章需掌握的内容： 材料的结合方式：共价键，离子键，金属键，范德瓦尔键，氢键；各种结合键的比较及工程材料结合键的特性； 晶体学基础：晶体的概念，晶体特性（晶体的棱角，均匀性，各向异性，对称性），晶体的应用 空间点阵：等同点，空间点阵，点阵平移矢量，初基胞，复杂晶胞，点阵参数。 晶系与布拉菲点阵：种晶系，14种布拉菲点阵的特点； 晶面、晶向指数：晶面指数的确定及晶面族，晶向指数的确定及晶向族，晶带及晶带定律六方晶系的四轴座标系的晶面、晶向指数确定。 典型纯金属的晶体结构：三种典型的金属晶体结构：fcc、bcc、hcp； 晶胞中原子数、原子半径，配位数与致密度，晶面间距、晶向夹角 晶体中原子堆垛方式，晶体结构中间隙。 了解其它金属的晶体结构：亚金属的晶体结构，镧系金属的晶体结构，同素异构性 了解其它类型的晶体结构：离子键晶体结构：MgO陶瓷及NaCl，共价键晶体结构：SiC陶瓷，As、Sb 非晶态结构：非晶体与晶体的区别，非晶态结构 分子相结构 1. 填空 1. fcc结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______致密度为___________配位数是________________晶胞中原子数为___________，把原子视为刚性球时，原子的半径是____________；bcc结构的密排方向是_______，密排面是_____________致密度为___________配位数是________________ 晶胞中原子数为___________，原子的半径是____________；hcp结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______，致密度为___________配位数是________________，晶胞中原子数为 ___________，原子的半径是____________。 2. bcc点阵晶面指数h+k+l=奇数时，其晶面间距公式是________________。 3. Al的点阵常数为0.4049nm，其结构原子体积是________________。 4. 在体心立方晶胞中，体心原子的坐标是_________________。 5. 在fcc晶胞中，八面体间隙中心的坐标是____________。 6. 空间点阵只可能有___________种，铝晶体属于_____________点阵。Al的晶体结构是__________________， -Fe的晶体结构是____________。Cu的晶体结构是_______________， 7点阵常数是指__________________________________________。 8图1是fcc结构的(-1,1,0 )面，其中AB和AC的晶向指数是__________，CD的晶向指数分别 是___________，AC所在晶面指数是--------------------。 一、填空题 1、1949年，新中国的成立,标志着中国文学新的纪元的开始，一般称为当代文学。 2、从50年代初期起，以树理的《三里湾》、柳青的《创业史》等为代表的农村题材小说是当时文坛上最具代表性的作品。 3、50年代初期,当时文坛上最具代表性的作品是以树理的《三里湾》、柳青的《创业史》为代表的农村题材小说。 4、50年代中期,由于一批“干预生活”以及描写爱情的作品相受到批判,现实题材的作品一度受到冷落，许多作家纷纷转向历史题材。 5、50年代中期,在历史题材方面是最先取得重大成就的是老舍的话剧《茶馆》，而后有田汉的话剧《关汉卿》、雪垠的长篇小说《自成》(第一卷)。 6、50年代中后期和60年代前期，以革命战争时期的历史为题材的一大批长篇小说相继涌现,形成了当代文学创作的第一个高潮，作家作品有沫的《青春之歌》、曲波的《林海雪原》、吴强的《红日》、德英的《苦菜花》、梁斌的《红旗谱》、欧阳山的《三家巷》以及稍后出现的罗广斌益言的《红日》等。 7、50年代中后期和60年代前期，诗歌的代表诗人是：__梁斌、郭小川、闻捷和瑛等。 8、50年代中后期和60年代前期，散文作家以白羽、、牧、吴伯箫等人的成就最高。 19、自1976 年10月，粉碎"四人帮"之后，中国文学又迎来了一个新时期，这个时期的文学，一般称为“新时期文学。 10、双百方针指的是“百花齐放、百家争鸣”，王蒙在百花文学时期因小说《组织部来了个年轻人》而成名也因此被划为“右派”。 11、郭小川是我国当代著名的“战士诗人”，他在“文革”期间的绝唱是《祝酒歌》。 12、《百合花》描述了人民解放战争时期，前沿包扎所里发生的故事。 13、《青春之歌》是建国后第一部以青年知识分子成长史为题材的长篇小说。 14、50年代前期，文艺界发生了大规模的文艺思想斗争，主要有关于电影《武训传》的批判，对《红楼梦》研究的批判，对胡风文艺思想的批判。 15、1956年5月2日，毛主席在最高国务会议上提出了“百花齐放、百家争鸣”的“双百方针”。 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0.7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0.2)。 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。 中国现当代文学专题(1)试题及答案 一、填空题(每空1分，共2()分) 要求：书写规范，不得有错别字。 1．废名的第一部小说集是他于 1929年年在北大外文系任教时出版的 2．四铭是鲁迅小说中的主人公。 3-曾文清这个人物形象出自曹禺的《》 4．茅盾的“农村三部曲”是指《秋收》和《残冬》 5.周作人的小品文多以“言志”为主。早期“浮躁凌厉”的作品；多收《》、《谈虎集》中。 6．鲁迅一生中只出版过三部小说集。即〈呐喊〉、《彷隍》和 7．穆旦是现代以来中国最杰出的诗人和翻译家之一，解放后；，穆但的名字逐渐被翻家的名字所取代。 8．对张爱玲的小说创作产生较大影响的作家除了通俗作家张恨水以外。还有也带有通俗倾向的“新文学”作家 9．关于“京派”的命名，与30年代初发生在上海与北京两个城市作家之间的一场论争有 关，当时论争的主要人物是北京的沈从文和上海的——，后来又加入了鲁迅等人。 10．新文学以来最令人遗憾的是“没有描写广阔气魄深厚的作品”，而最能弥补这一缺憾 的杰出代表作家是——· 11．曾以一部《女神》开中国现代诗歌浪漫主义先河的郭沫若，So年代以后诗风大变，从一 位旧时代的诅咒者变成了新时代的热情歌手，但他这时的诗歌多为应制之作，艺术上已不足 观，但也以惊世骇俗的新观点创作了两部历史剧《蔡文姬》和《——》o 12．在“五四”初期，缜密漂亮风格的散文广受欢迎，尤其可以——与朱自清为代表。 13．鲁迅多次在他的小说写到群众蜂拥观看杀人场面的情景，除了小说《示众》以外，还有 他以华老栓为主人公的第三篇小说《——》。 14．“语丝派”集中了鲁迅和周作人等现代文学史上最重要的散文大家，是现代文学史上的 重要的散文流派，它得名于——年成立的语丝社：和他们创办的《语丝》周刊。 15．“九叶诗派’’的诗人曾创办过两个诗刊，一是《诗创造》，一是《中国新诗》，所以，这个诗 派又被称为“——派”。 16．最早对老舍的创作进行评论，并肯定其创作具有现代品质的是——的《(老 张的哲学)与<赵子曰>》. 17．在“革命文学，，e 材料科学基础考研经 典题目 16.简述金属固态扩散的条件。 答：⑴扩散要有驱动力——热力学条件，化学势梯度、温度、应力、电场等。 ⑵扩散原子与基体有固溶性——前提条件；⑶足够高温度——动力学条件；⑷足够长的时间——宏观迁移的动力学条件 17. 何为成分过冷？它对固溶体合金凝固时的生长形貌有何影响？ 答：成分过冷：在合金的凝固过程中，虽然实际温度分布一定，但由于液相中溶质分布发生了变化，改变了液相的凝固点，此时过冷由成分变化与实际温度分布这两个因素共同决定，这种过冷称为成分过冷。成分过冷区的形成在液固界面前沿产生了类似负温度梯度的区域，使液固界面变得不稳定。当成分过冷区较窄时，液固界面的不稳定程度较小，界面上偶然突出部分只能稍微超前生长，使固溶体的生长形态为不规则胞状、伸长胞状或规则胞状；当成分过冷区较宽时，液固界面的不稳定程度较大，界面上偶然突出部分较快超前生长，使固溶体的生长形态为胞状树枝或树枝状。所以成分过冷是造成固溶体合金在非平衡凝固时按胞状或树枝状生长的主要原因。 18.为什么间隙固溶体只能是有限固溶体，而置换固溶体可能是无限固溶体？ 答：这是因为当溶质原子溶入溶剂后，会使溶剂产生点阵畸变，引起点阵畸变能增加，体系能量升高。间隙固溶体中，溶质原子位于点阵的间隙中，产生的点阵畸变大，体系能量升高得多；随着溶质溶入量的增加，体系能量升高到一定程度后，溶剂点阵就会变得不稳定，于是溶质原子便不能再继续溶解，所以间隙固溶体只能是有限固溶体。而置换固溶体中，溶质原子位于溶剂点阵的阵点上，产生的点阵畸变较小；溶质和溶剂原子尺寸差别越小，点阵畸变越小，固溶度就越大；如果溶质与溶剂原子尺寸接近，同时晶体结构相同，电子浓度和电负性都有利的情况下，就有可能形成无限固溶体。 19.在液固相界面前沿液体处于正温度梯度条件下，纯金属凝固时界面形貌如何？同样 条件下，单相固溶体合金凝固的形貌又如何？分析原因 第二章思考题与例题 1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点，并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因 2. 从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。 3. 何谓理想晶体何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性何谓空间点阵、晶体结构及晶胞晶胞有哪些重要的特征参数 4. 比较三种典型晶体结构的特征。（Al、α-Fe、Mg三种材料属何种晶体结构描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。）何谓配位数何谓致密度金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等方面比较有何异同 5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。何谓间隙固溶体它与间隙相、间隙化合物之间有何区别（以金属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么 6. 已知Cu的原子直径为A，求Cu的晶格常数，并计算1mm3Cu的原子数。 7. 已知Al相对原子质量Ar（Al）=，原子半径γ=，求Al晶体的密度。 8 bcc铁的单位晶胞体积，在912℃时是；fcc铁在相同温度时其单位晶胞体积是。当铁由bcc转变为fcc时，其密度改变的百分比为多少 9. 何谓金属化合物常见金属化合物有几类影响它们形成和结构的主要因素是什么其性能如何 10. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。在面心立方晶胞中画出（012）和（123）晶面。 11. 设晶面（152）和（034）属六方晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。反之，求（3121）及（2112）的正交坐标的表示。（练习），上题中均改为相应晶向指数，求相互转换后结果。 12.在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标，6个面心构成一个正八面体，指出这个八面体各个表面的晶面指数，各个棱边和对角线的晶向指数。 13. 写出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等价晶面，请分别画出。 14. 在立方晶系中的一个晶胞内画出（111）和（112）晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 15 在六方晶系晶胞中画出[1120]，[1101]晶向和（1012）晶面，并确定（1012）晶面与六方晶胞交线的晶向指数。 16.在立方晶系的一个晶胞内同时画出位于（101），（011）和（112）晶面上的[111]晶向。 17. 在1000℃，有W C为%的碳溶于fcc铁的固溶体，求100个单位晶胞中有多少个碳原子（已知：Ar(Fe)=，Ar(C)=） 18. r-Fe在略高于912℃时点阵常数a=，α-Fe在略低于912℃时a=，求：（1）上述温度时γ-Fe和α-Fe的原子半径R；（2）γ-Fe→α-Fe转变时的体积变化率；（3）设γ-Fe→α-Fe转变时原子半径不发生变化，求此转变时的体积变 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： 《中国当代文学史》模拟试卷（一） 一、填空题（20 分，每空 1 分） 1 、《红日》的作者是（吴强）；《红旗谱》的作者是（梁斌）；《红岩》的作者是（罗广斌）、（杨益 言）；《青春之歌》的作者是（杨沫）。 2 、八大样板戏中的京剧有（《智取威虎山》）、（《沙家浜》）、（《奇袭白虎团》）、（《海港》）、（《红灯记》）。 3 、《随想录》的作者是（巴金）；《我与地坛》的作者是（史铁生）；《回答》的作者是（北岛）； 《祖国啊，我亲爱的祖国》的作者是（舒婷）。 4 、谢惠敏是小说《班主任》中的人物；丙崽是小说《爸爸爸》中的人物；印家厚是小说《烦恼人生》中 的人物。 5 、《山上的小屋》作者是（残雪）；《一地鸡毛》的作者是（刘震云）；《岗上的世纪》的作者是（王安忆）。 二、单项选择题（10 分，每题2 分） 1 、《组织部来了个年轻人》中，刘世吾“就那么回事”的口头禅，主要说明他（C）。 A 、自信 B 、能力强 C 、自以为看穿世事，不思进取 D 、看不惯社会的许多现象 2 、重知识，重趣味，喜欢旁征博引、涉古论今的散文作家是（B ）。 A 、杨朔 B 、秦牧 C 、刘白羽 D 、周涛 3 、1950 年以后，赵树理最具“问题小说”特征的作品是（A ）。 A 、《“锻炼锻炼”》 B 、《小二黑结婚》 C 、《三里湾》 D 、《套不住的手》 4、对汪曾祺散文化小说创作产生过较大影响的作家主要是（B）。 A 、鲁迅 B 、沈从文 C 、巴金 D 、老舍 5 、创作于“文革”时期，并曾以手抄本形式被秘密传诵的诗作是（D ）。 A 、绿原的《重读< 圣经> 》 B 、公刘的《哎，大森林》 C 、梁小斌的《中国，我的钥匙丢了》 D 、郭路生的《相信未来》 三、名词解释（20 分，每小题5 分） 1 、“三突出”创作原则: 1 、“三突出”是“文革”中被推崇为“无产阶级创作必须遵行”的创作原 则。（ 1 分）这一原则的规范性说法经姚文元修改定为：“在所有人物中突出正面人物；（ 1 分）在正面人物中突出英雄人物（ 1 分）；在英雄人物中突出主要英雄人物（1 分）。”“三突出”创作原则是新中国文艺极左倾向走向极致的产物。（1 分） 2 、伤痕文学:“伤痕文学”是经历了文革十年浩劫后最先出现的文学现象。伤痕文学的内容主要是写 社会伤痕和人们的心灵伤痕。十年动乱所造成的中国社会的悲剧，是一桩牵动亿万人心的巨大社会事件，不能不首先引起作家的深切关注；文革的切肤之痛，积郁十年的愤懑，人民所遭受的折磨和进行的痛苦挣扎，不能不要求文学优先表达。（ 2 分）代表作有刘心武的《班主任》，卢新华的《伤痕》。 伤痕文学意义在于对文革的整体否定，但作为刚刚摆脱文革僵死的创作模式的文学先声，伤痕文学也就十分明显的局限，那就是作品内涵不深，表现技法也比较幼稚。（ 3 分） 3 、朦胧诗: 朦胧诗兴起于20 世纪70 年代末到80 年代初，是伴随着文学全面复苏而出现的一个新 的诗歌艺术潮流。它以“叛逆”的精神，打破了当时现实主义创作原则一统诗坛的局面，为诗歌注入了新的生命力，同时也给新时期文学带来了一次意义深远的变革。（2 分）北岛、顾城、舒婷、梁晓斌、江河、杨炼是朦胧诗的代表诗人。（ 1 分）他们在诗作中以现实意识思考人的本质，肯定人的自我价值和尊严，注重创作主体内心情感的抒发，在艺术上大量运用隐喻、暗示、通感等手法，丰富了诗的内涵，增强了诗歌的想象空间。（ 2 分） 4 、先锋文学、先锋文学是指在中国文坛20 世纪80 年代中后期出现的，在创作思想和形式技巧上都呈现出强烈的西方现代主义文学气息的创作流派，主要表现在小说创作中，也被称为新潮小说或实验小说。（ 2 分）先锋文学无论在题材范围、思想主题、形式技巧和创作理念上都借鉴和模仿了西方现代主义文学，表现出与传统文学迥然不同的特征。（ 1 分）先锋文学的代表作家及作品主要有马原的《冈底斯的诱惑》、残雪的《山上的小屋》、格非的《迷舟》等. 16.简述金属固态扩散的条件。 答：⑴扩散要有驱动力——热力学条件，化学势梯度、温度、应力、电场等。 ⑵扩散原子与基体有固溶性——前提条件；⑶足够高温度——动力学条件；⑷足够长的时间——宏观迁移的动力学条件 17. 何为成分过冷？它对固溶体合金凝固时的生长形貌有何影响？ 答：成分过冷：在合金的凝固过程中，虽然实际温度分布一定，但由于液相中溶质分布发生了变化，改变了液相的凝固点，此时过冷由成分变化与实际温度分布这两个因素共同决定，这种过冷称为成分过冷。成分过冷区的形成在液固界面前沿产生了类似负温度梯度的区域，使液固界面变得不稳定。当成分过冷区较窄时，液固界面的不稳定程度较小，界面上偶然突出部分只能稍微超前生长，使固溶体的生长形态为不规则胞状、伸长胞状或规则胞状；当成分过冷区较宽时，液固界面的不稳定程度较大，界面上偶然突出部分较快超前生长，使固溶体的生长形态为胞状树枝或树枝状。所以成分过冷是造成固溶体合金在非平衡凝固时按胞状或树枝状生长的主要原因。 18. 为什么间隙固溶体只能是有限固溶体，而置换固溶体可能是无限固溶体？ 答：这是因为当溶质原子溶入溶剂后，会使溶剂产生点阵畸变，引起点阵畸变能增加，体系能量升高。间隙固溶体中，溶质原子位于点阵的间隙中，产生的点阵畸变大，体系能量升高得多；随着溶质溶入量的增加，体系能量升高到一定程度后，溶剂点阵就会变得不稳定，于是溶质原子便不能再继续溶解，所以间隙固溶体只能是有限固溶体。而置换固溶体中，溶质原子位于溶剂点阵的阵点上，产生的点阵畸变较小；溶质和溶剂原子尺寸差别越小，点阵畸变越小，固溶度就越大；如果溶质与溶剂原子尺寸接近，同时晶体结构相同，电子浓度和电负性都有利的情况下，就有可能形成无限固溶体。 19. 在液固相界面前沿液体处于正温度梯度条件下，纯金属凝固时界面形貌如何？同样条件下，单相 固溶体合金凝固的形貌又如何？分析原因 答：正的温度梯度指的是随着离开液—固界面的距离Z 的增大，液相温度T 随之升高的情况，即0>dZ dT 。在这种条件下，纯金属晶体的生长以接近平面状向前推移，这是由于温度梯度是正的，当界面上偶尔有凸起部分而伸入温度较高的液体中时，它的生长速度就会减慢甚至停止，周围部分的过冷度较凸起部分大，从而赶上来，使凸起部分消失，这种过程使液—固界面保持稳定的平面形状。固溶体合金凝固时会产生成分过冷，在液体处于正的温度梯度下，相界面前沿的成分过冷区呈现月牙形，其大小与很多因素有关。此时，成分过冷区的特性与纯金属在负的温度梯度下的热过冷非常相似。可以按液固相界面前沿过冷区的大小分三种情况讨论：⑴当无成分过冷区或成分过冷区较小时，界面不可能出现较大的凸起，此时平界面是稳定的，合金以平面状生长，形成平面晶。⑵当成分过冷区稍大时，这时界面上凸起的尖部将获得一定的过冷度，从而促进了凸起进一步向液体深处生长，考虑到界面的力学平衡关系，平界面变得不稳定，合金以胞状生长，形成胞状晶或胞状组织。⑶当成分过冷区较大时，平界面变得更加不稳定，界面上的凸起将以较快速度向液体深处生长，形成一次轴，同时在一次轴的侧向形成二次轴，以此类推，因此合金以树枝状生长，最终形成树枝晶。 20. 纯金属晶体中主要的点缺陷类型是什么？试述它们可能产生的途径？ 答：纯金属晶体中，点缺陷的主要类型是空位、间隙原子、空位对及空位与间隙原子对等。产生的途径：⑴依靠热振动使原子脱离正常点阵位置而产生。空位、间隙原子或空位与间隙原子对都可由热激活而形成。这种缺陷受热的控制，它的浓度依赖于温度，随温度升高，其平衡态的浓度亦增高。⑵冷加工时由于位错间有交互作用。在适当条件下，位错交互作用的结果能产生点缺陷，如带割阶的位错运动会放出空位。⑶辐照。高能粒子（中子、α粒子、高速电子）轰击金属晶体时，点阵中的原子由于粒子轰击而离开原来位置，产生空位或间隙原子。 21. 简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力，并如何区分冷热加工？动态再结晶与静态再结晶后的组 织结构的主要区别是什么？ 答：一次再结晶的驱动力是基体的弹性畸变能，而二次再结晶的驱动力是来自界面能的降低。再结晶温 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》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 29、 30、 二、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×√(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_____。（其中Ko是平衡分配系数） A、1当代文学题库附答案
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