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材料科学基础习题与答案

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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)=63.54g/mol, 500℃ Cu ρ=8.96×106g/cm 3。

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。

4题·图1 5题·图2 6题·图3 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①再结晶的激活能;②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A2B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-Fe 3C 相图例题与思考题

1. 正确画出Fe-Fe 3C 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A 1、A 3、Acm 线并说明该线的意义。

2. 简述Fe-Fe 3C 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 、δ、渗碳体Fe 3C 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-Fe3C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)Fe3C开始形成的温度;(2)Fe3C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Fe3C的重量。

12. 结合Fe-Fe3C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%16172.0172.04036.03

3

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 3Cu 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 165.03286

.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侧时,圆形标记相对于滑移面沿垂直于位错线方向错开了一个原子间距,即b 的模,其外形变化如下图b)。刃位错滑移的切应力方向垂直于位错线。

螺型位错的柏氏矢量平行于位错线。当螺型位错线从晶体中表面圆形标记的左侧滑移至右侧时圆形标记沿平行于位错线方向错开了一个原子间距,从正视图上不能反应其变化,可用立体图视表示,如下图c)。螺位错滑移的切应力方向平行于位错线。

6. 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?

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

材料科学基础习题及答案

习题课

一、判断正误 正确的在括号内画“√”,错误的画“×” 1、金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。 2、位错滑移时,作用在位错线上的力F的方向永远垂直于位错线并指向滑移面上的未滑移区。 3、只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶,间隙固溶体则不能。 4、金属结晶时,原子从液相无序排列到固相有序排列,使体系熵值减小,因此是一个自发过程。 5、固溶体凝固形核的必要条件同样是ΔG<0、结构起伏和能量起伏。 6三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。 7物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。 8塑性变形时,滑移面总是晶体的密排面,滑移方向也总是密排方向。 9.晶格常数是晶胞中两相邻原子的中心距。 10.具有软取向的滑移系比较容易滑移,是因为外力在在该滑移系具有较大的分切应力值。11.面心立方金属的滑移面是{110}滑移方向是〈111〉。 12.固溶强化的主要原因之一是溶质原子被吸附在位错附近,降低了位错的易动性。13.经热加工后的金属性能比铸态的好。 14.过共析钢的室温组织是铁素体和二次渗碳体。 15.固溶体合金结晶的过程中,结晶出的固相成份和液相成份不同,故必然产生晶内偏析。16.塑性变形后的金属经回复退火可使其性能恢复到变形前的水平。 17.非匀质形核时液体内部已有的固态质点即是非均匀形核的晶核。 18.目前工业生产中一切强化金属材料的方法都是旨在增大位错运动的阻力。 19、铁素体是α-Fe中的间隙固溶体,强度、硬度不高,塑性、韧性很好。 20、体心立方晶格和面心立方晶格的金属都有12个滑移系,在相同条件下,它们的塑性也相同。 21、珠光体是铁与碳的化合物,所以强度、硬度比铁素体高而塑性比铁素体差。 22、金属结晶时,晶粒大小与过冷度有很大的关系。过冷度大,晶粒越细。 23、固溶体合金平衡结晶时,结晶出的固相成分总是和剩余液相不同,但结晶后固溶体成分是均匀的。 24、面心立方的致密度为0.74,体心立方的致密度为0.68,因此碳在γ-Fe(面心立方)中的溶解度比在α-Fe(体心立方)的小。 25、实际金属总是在过冷的情况下结晶的,但同一金属结晶时的过冷度为一个恒定值,它与冷却速度无关。 26、金属的临界分切应力是由金属本身决定的,与外力无关。 27、一根曲折的位错线不可能是纯位错。 28、适当的再结晶退火,可以获得细小的均匀的晶粒,因此可以利用再结晶退火使得铸锭的组织细化。 29、冷变形后的金属在再结晶以上温度加热时将依次发生回复、再结晶、二次再结晶和晶粒长大的过程。 30、临界变形程度是指金属在临界分切应力下发生变形的程度。 31、无限固溶体一定是置换固溶体。 32、金属在冷变形后可形成带状组织。 33、金属铅在室温下进行塑性成型属于冷加工,金属钨在1000℃下进行塑性变形属于热加工。

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

材料科学基础习题与答案

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

材料科学基础作业解答

第一章 1.简述一次键与二次键各包括哪些结合键这些结合键各自特点如何 答:一次键——结合力较强,包括离子键、共价键和金属键。 二次键——结合力较弱,包括范德瓦耳斯键和氢键。 ①离子键:由于正、负离子间的库仑(静电)引力而形成。特点:1)正负离子相间排列,正负电荷数相等;2)键能最高,结合力很大; ②共价键:是由于相邻原子共用其外部价电子,形成稳定的电子满壳层结构而形成。特点:结合力很大,硬度高、强度大、熔点高,延展性和导电性都很差,具有很好的绝缘性能。 ③金属键:贡献出价电子的原子成为正离子,与公有化的自由电子间产生静电作用而结合的方式。特点:它没有饱和性和方向性;具有良好的塑性;良好的导电性、导热性、正的电阻温度系数。 ④范德瓦耳斯键:一个分子的正电荷部位和另一个分子的负电荷部位间的微弱静电吸引力将两个分子结合在一起的方式。也称为分子键。特点:键合较弱,易断裂,可在很大程度上改变材料的性能;低熔点、高塑性。 2.比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料在结合键上的差别。 答:①金属材料:简单金属(指元素周期表上主族元素)的结合键完全为金属键,过渡族金属的结合键为金属键和共价键的混合,但以金属键为主。 ②陶瓷材料:陶瓷材料是一种或多种金属同一种非金属(通常为氧)相结合的化合物,其主要结合方式为离子键,也有一定成分的共价键。 ③高分子材料:高分子材料中,大分子内的原子之间结合方式为共价键,而大分子与大分子之间的结合方式为分子键和氢键。④复合材料:复合材料是由二种或者二种以上的材料组合而成的物质,因而其结合键非常复杂,不能一概而论。 3. 晶体与非晶体的区别稳态与亚稳态结构的区别 晶体与非晶体区别: 答:性质上,(1)晶体有整齐规则的几何外形;(2)晶体有固定的熔点,在熔化过程中,温度始终保持不变;(3)晶体有各向异性的特点。

《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)

(完整版)材料科学基础考题1

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 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( )分解为a/2[111]+a/2]111[. (A) 不能(B) 能(C) 可能 2.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 3.凝固的热力学条件为:() (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) 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()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() (A)1

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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

材料科学基础试题及答案

第一章 原子排列与晶体结构 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r 与 点阵常数a 的关系是 ;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r 与点阵常数a 的关系 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r 与点阵常数a 的关系是 。 2. Al 的点阵常数为0.4049nm ,其结构原子体积是 ,每个晶胞中八面体间隙数 为 ,四面体间隙数为 。 3. 纯铁冷却时在912e 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构,配位数 , 致密度降低 ,晶体体积 ,原子半径发生 。 4. 在面心立方晶胞中画出)(211晶面和]211[晶向,指出﹤110﹥中位于(111)平面上的 方向。在hcp 晶胞的(0001)面上标出)(0121晶面和]0121[晶向。 5. 求]111[和]120[两晶向所决定的晶面。 6 在铅的(100)平面上,1mm 2有多少原子?已知铅为fcc 面心立方结构,其原子半径 R=0.175×10-6mm 。 第二章 合金相结构 一、 填空 1) 随着溶质浓度的增大,单相固溶体合金的强度 ,塑性 ,导电性 ,形成间 隙固溶体时,固溶体的点阵常数 。 2) 影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是(1) ;(2) ; (3) ;(4) 和环境因素。 3) 置换式固溶体的不均匀性主要表现为 和 。 4) 按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分,固溶体可分为 和 。 5) 无序固溶体转变为有序固溶体时,合金性能变化的一般规律是强度和硬度 ,塑 性 ,导电性 。 6)间隙固溶体是 ,间隙化合物 是 。 二、 问答 1、 分析氢,氮,碳,硼在a-Fe 和g-Fe 中形成固溶体的类型,进入点阵中的位置和固 溶度大小。已知元素的原子半径如下:氢:0.046nm ,氮:0.071nm ,碳:0.077nm ,硼: 0.091nm ,a-Fe :0.124nm ,g-Fe :0.126nm 。 2、简述形成有序固溶体的必要条件。 第三章 纯金属的凝固 1. 填空

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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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、性能等面描述晶体与非晶体的区别。 3. 谓理想晶体?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?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。)谓配位数?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面比较有异同? 5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。谓间隙固溶体?它与间隙相、间隙化合物之间有区别?(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 3 Cu 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. 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? 10. 在面心立晶胞中画出[012]和[123]晶向。在面心立晶胞中画出(012)和(123)晶面。 11. 设晶面()和(034)属六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

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

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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--------------------。

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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