中南大学材料科学基础考试试卷

中南⼤学材料科学基础考试试卷中南⼤学考试试卷2001 —— 2002 学年第⼆学期时间 110 分钟材料科学与⼯程课程 64 学时 4 学分考试形式：闭卷专业年级材料 1999 级总分 100 分，占总评成绩 70%⼀、名词解释（5分×8）1、⾦属玻璃2、⾦属间化合物3、离异共晶4、晶界偏聚5、科垂尔⽓团（Cottrell Atmosphere）6、孪⽣7、反应扩散8、变形织构⼆、问答题1、（10分）标出hcp晶胞中晶⾯ABCDEF⾯、ABO⾯的晶⾯指数，OC⽅向、OC⽅向的晶向指数。

这些晶⾯与晶向中，那些可构成滑移系？指出最容易产⽣滑移的滑移系。

2、（10分）判断]1101[6]121[6]112[6aaa→+位错反应在⾯⼼⽴⽅晶体中能否进⾏？若两个扩展位错的领先位错发⽣上述反应，会对⾯⼼⽴⽅⾦属性能有何影响。

3、（10分）写出⾮稳态扩散⽅程的表达式，说明影响⽅程中扩散系数的主要因素。

4、（10分）指出影响冷变形后⾦属再结晶温度的主要因素。

要获得尺⼨细⼩的再结晶晶粒，有那些主要措施，为什么?5、（15分）试述针对⼯业纯铝、Al－5％Cu合⾦、Al－5％Al2O3复合材料分别可能采⽤那些主要的强化机制来进⾏强化。

6、（15分）请在如下Pb－Bi－Sn相图中（1）写出三相平衡和四相平衡反应式；（2）标出成分为5％Pb，65％Bi与30％Sn合⾦所在位置，写出该合⾦凝固结晶过程，画出并说明其在室温下的组织⽰意图。

7、（20分）Cu－Sn合⾦相图如图所⽰。

（1）写出相图中三条⽔平线的反应式，并画出T1温度下的成分－⾃由能曲线⽰意图；（2）说明Cu－10wt％Sn合⾦平衡和⾮平衡凝固过程，分别画出室温下组织⽰意图；（3）⾮平衡凝固对Cu－5wt％Sn合⾦的组织性能有何影响，如何消除？8、（20分）低层错能的⼯业纯铜铸锭采⽤T＝0.5T熔点温度热加⼯开坯轧制。

（1）画出该材料分别在⾼、低应变速率下热加⼯时的真应⼒－真应变曲线⽰意图，并说明影响曲线变化的各种作⽤机制；（2）开坯后该⾦属在室温下继续进⾏轧制，画出此时的真应⼒－真应变曲线⽰意图，并说明影响曲线变化的机制；（3）开坯后该⾦属要获得硬态、半硬态和软态制品，最后⼯序中可采⽤那些⽅法，为什么？中南⼤学考试试卷2002 —— 2003 学年第⼆学期时间 110 分钟材料科学与⼯程课程 64 学时 4 学分考试形式：闭卷专业年级材料 2000 级总分 100 分，占总评成绩 70%⼀、填空（0.5X30=15分）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___，把原⼦视为半径为r的刚性球时，原⼦的半径是点阵常数a 的关系为_________。

材料科学基础试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学中，材料的基本组成单元是（）。

A. 分子B. 原子C. 离子D. 电子答案：B2. 金属的塑性变形主要是通过（）来实现的。

A. 弹性变形B. 位错运动C. 相变D. 断裂答案：B3. 在材料科学中，硬度的定义是（）。

A. 材料抵抗变形的能力B. 材料抵抗磨损的能力C. 材料抵抗压缩的能力D. 材料抵抗拉伸的能力答案：B4. 材料的热处理过程中，淬火的主要目的是（）。

A. 提高硬度B. 增加韧性C. 减少变形D. 提高导电性答案：A5. 以下哪种材料不属于复合材料？A. 碳纤维增强塑料B. 钢筋混凝土C. 不锈钢D. 玻璃钢答案：C二、填空题（每空1分，共20分）1. 材料的强度是指材料在受到______作用时，抵抗______的能力。

答案：外力；破坏2. 材料的断裂韧性是指材料在______条件下，抵抗______的能力。

答案：裂纹存在；断裂3. 材料的疲劳是指材料在______作用下，经过______循环后发生断裂的现象。

答案：交变应力；多次4. 材料的导热性是指材料在______条件下，抵抗______的能力。

答案：温度梯度；热量传递5. 材料的电导率是指材料在单位电场强度下，单位时间内通过单位面积的______。

答案：电荷量三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述材料的弹性模量和屈服强度的区别。

答案：弹性模量是指材料在弹性范围内，应力与应变的比值，反映了材料抵抗形变的能力。

屈服强度是指材料在受到外力作用下，从弹性变形过渡到塑性变形时的应力值，反映了材料抵抗塑性变形的能力。

2. 描述材料的疲劳破坏过程。

答案：材料的疲劳破坏过程通常包括三个阶段：裂纹的萌生、裂纹的扩展和最终断裂。

在交变应力作用下，材料内部的微裂纹逐渐扩展，当裂纹扩展到一定程度，材料无法承受继续增加的应力时，就会发生断裂。

3. 什么是材料的热处理？请列举几种常见的热处理方法。

材料科学基础试题及答案一、名词解释（每题5分，共25分）1. 晶体缺陷2. 扩散3. 塑性变形4. 应力5. 比热容二、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪种材料属于金属材料？A. 玻璃B. 塑料C. 陶瓷D. 铜2. 下列哪种材料属于陶瓷材料？A. 铁B. 铝C. 硅酸盐D. 聚合物3. 下列哪种材料属于高分子材料？A. 玻璃B. 钢铁C. 聚乙烯D. 陶瓷4. 下列哪种材料属于半导体材料？A. 铜B. 铝C. 硅D. 铁5. 下列哪种材料属于绝缘体？A. 铜B. 铝C. 硅D. 玻璃三、简答题（每题10分，共30分）1. 请简述晶体结构的基本类型及其特点。

2. 请简述塑性变形与弹性变形的区别。

3. 请简述材料的热传导原理。

四、计算题（每题15分，共30分）1. 计算一个碳化硅晶体的体积。

已知碳化硅的晶胞参数：a=4.05 Å，b=4.05 Å，c=8.85 Å，α=β=γ=90°。

2. 计算在恒定温度下，将一个100 cm³的铜块加热100℃所需的热量。

已知铜的比热容为0.39J/(g·℃)，铜的密度为8.96 g/cm³。

五、论述题（每题20分，共40分）1. 论述材料科学在现代科技发展中的重要性。

2. 论述材料制备方法及其对材料性能的影响。

答案：一、名词解释（每题5分，共25分）1. 晶体缺陷：晶体在生长过程中，由于外界环境的影响，导致其内部结构出现不完整或不符合理想周期性排列的现象。

2. 扩散：物质由高浓度区域向低浓度区域自发地移动的过程。

3. 塑性变形：材料在受到外力作用下，能够产生永久变形而不恢复原状的性质。

4. 应力：单位面积上作用于材料上的力。

5. 比热容：单位质量的物质温度升高1℃所吸收的热量。

二、选择题（每题2分，共20分）1. D2. C3. C4. C5. D三、简答题（每题10分，共30分）1. 晶体结构的基本类型及其特点：晶体结构的基本类型有立方晶系、四方晶系、六方晶系和单斜晶系。

中南大学博士生入学考试试题试题材料科学基础(2006 )1已知Cs-离子和Br+离子的半径分别为2.65A和1.19A, Cs和Br的原子量分别为128和80。

1)试确定CsBr晶体的结构为下列哪种结构：NaCl结构、CsCl结构和Blende结构，并说明理由；2)II-算理想CsBr晶体的点阵常数、致密度和密度。

2简述材料表面科学技术发展对未来材料的影响。

3材料科学研究和工程实践的大量实例均已表面，在不改变金属材料化学组成的前提下，可以通过多种技术途径改变材料的组织与性能，试举两例说明之。

4简述复合材料的类型、制备方法和性能特点。

复合材料中基体与增强体之间的界面可以分为哪儿种类型，不同类型的界面对材料的力学性能有什么影响？5在合金相中有一类具有长程有序晶体结构，称之为有序相，试回答一下问题：1)用什么方法可以判断一个相是有序还是无序相？2)有序一无序转变对合金性能有什么影响？6时效强化是合金强化的重要手段，叙述时效强化的理论，叙述研究时效强化的力学、物理、显微组织结构的表征方法。

7简述金属晶体的一般特征，金属晶体的缺陷以及这些缺陷对金属性能的影响。

8疲劳断口组织由哪三个区域组成？各区域有何宏观特征？并分析每个区域的形成机理。

材料科学基础(2007 )(每题20分，选做5题)1试比较金属材料与无机非金属材料的结合键类型、特点及其对材料结构与性能的影响。

2结合Al-Cu. Fe-C相图，比较Al-Cu合金与低碳钢固态相变的特点，以某种Al-Cu合金或低碳钢为例说明从工艺上如何控制固态相变的组织。

3试论述金属材料强化和韧化的基本原理与主要途径。

4下图中To线为L/a无扩散相变温度线，T&线为玻璃化转变温度线，试分析不同冷却速度下合金A的平衡、非平衡凝固过程及其组织。

5镁合金与铝合金都是重要的轻质结构材料，室温下镁合金的塑性变形能力远不及铝合金, 而提高变形温度可以明显改善镁合金的变形能力，试对这种现象进行理论解释。

专业课原理概述部分一、选择题（每题1分，共5分）1. 材料的四大基本性能中，下列哪一项是指材料在外力作用下抵抗破坏的能力？A. 塑性B. 硬度C. 韧性D. 耐磨性2. 下列哪种晶体结构类型不具有滑移系？A. 面心立方B. 体心立方C. 六方最密D. 简单立方A. 钢铁B. 铝合金C. 玻璃D. 橡胶4. 下列哪个过程是纯金属凝固过程中原子排列从不规则到规则的过程？A. 凝固B. 凝固前沿C. 枝晶生长D. 偏析A. X射线衍射B. 扫描电镜C. 热分析D. 拉曼光谱二、判断题（每题1分，共5分）1. 材料的强度是指材料在外力作用下发生塑性变形的能力。

（错）2. 陶瓷材料的断裂韧性一般较低，因此容易发生断裂。

（对）3. 材料的熔点越高，其热稳定性越好。

（对）4. 晶体中的位错密度越高，材料的强度越高。

（错）5. 材料的疲劳寿命与加载频率成正比。

（错）三、填空题（每题1分，共5分）1. 材料的四大基本性能包括：____、____、____、____。

2. 晶体中原子排列的最小重复单元称为：____。

3. 金属材料在塑性变形过程中，位错的运动方式主要有：____、____、____。

4. 陶瓷材料的烧结过程主要包括：____、____、____。

5. 材料的热处理工艺主要包括：____、____、____。

四、简答题（每题2分，共10分）1. 简述晶体与非晶体的区别。

2. 什么是位错？它在材料中的作用是什么？3. 简述纯金属凝固过程中晶粒长大的驱动力。

4. 什么是材料的疲劳？影响材料疲劳寿命的因素有哪些？5. 简述材料表面改性的目的和方法。

五、应用题（每题2分，共10分）1. 已知某金属的屈服强度为200MPa，求在拉伸过程中，当应力达到150MPa时，该金属的塑性应变是多少？2. 一块玻璃在室温下受到外力作用，为什么容易发生脆性断裂？3. 有一块铝合金，其熔点为660℃，现将其加热至700℃，请分析其组织结构可能发生的变化。

中南大学考试试卷
2005 —— 2006 学年第二学期时间 110 分钟
材料科学与工程课程 64 学时 4 学分考试形式：闭卷
专业年级材料 2003 级总分 100 分，占总评成绩 70%
一、名词解释：（本题28分，每小题4分）
1.螺型位错
2.非平衡偏聚
3.小角晶界
4.滑移系
5.变形织构
6.再结晶起始温度
7.动态再结晶
二、简答题
1.（12分）铜的熔点为1083e，在冷变形后的工业纯铜板上取三个试样，第一个试样加热到200e，第二个试样加热到500e，第三个试样加热到800e，各保温一小时，然后空冷。

试画出各试样热处理后的显微组织示意图（3×2分/个＝6分），说明它们在强度和塑性方面的区别及原因（6分）。

2.（10分）户外用的架空铜导线（要求一定的强度）和户内电灯用花线，在加工之后可否采用相同的最终热处理工艺？为什么？
3.（10分）说明塑性变形后的组织、性能的变化。

4. （10分）什么是屈服，解释其产生原因。

5. （15分）制定一种测定再结晶温度的方案。

6.（15分）试分析在fcc中，下列位错反应能否进行?并指出其中三个位错的性质类型？反应后生成的新位错能否在滑移面上运动？。

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w=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0.7MPa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。

1.（1）K。

=C2/C1即固液两平衡相中浓度之比值，当K。

<0，由于宏观偏析，先凝固的外层中溶质元素的含量低于后凝固的内层，因为根据溶质原子的分配规律，在不平衡结晶过程中，溶质原子在固相内基本不扩散，则先结晶的固相在溶质原子浓度低于平均成分，而子是边缘先凝固，心部后凝固，故后凝固的心部溶质原子浓度高。

（2）大。

合金的两相区域越大，即液相线与固相线之间的水平距离越大，此时K。

越小，偏析的最大程度为C。

（1-K。

），故两相区域越大，K。

越小，宏观偏析越严重。

（3）减弱。

因为宏观偏析产生的原因是溶质原子在固相和液相中扩散不充分，造成大范围内化学成分不均匀，强对流和搅拌可以加快原子扩散，使扩散更均匀，从而减弱宏观偏析。

（4）可以①振动，搅动。

对即将凝固的金属进行振动或搅动，一方面是依靠以外面输入能量使晶核提前形成，另一方面是使成长中的枝晶破碎，使晶核数目增加，细化晶粒，同时加快扩散，使结晶的固相成分更均匀。

②控制过冷度。

形核率N和正大速度G都与过冷度△T有关，△T上升，N和G上升，但N的增长率大于G的增长率，故在一般金属结晶时的过冷度范围内，△T越大，比值N/G越大，晶粒越细小。

③变质处理。

在浇注前往液态金属中加入形核剂，促进形成大量的非均匀晶核来细化晶粒。

2、（1）α相（Cu）晶体结构类型为：面心立方晶格η相（Zn）——为：密排六方晶格（2）902 包晶：（5）严重。

①枝晶偏析的大小与分配系数K。

有关，也即与液相线和固相线间的水平距离或成分间隔有关。

偏析的最大程度为C。

（1-K。

），由于K。

<1, K。

越小偏析越大。

K。

=②溶质的扩散能力对偏析程度有影响，如果结晶温度较高，溶质原子扩散能力又大，则偏析程度较小，反之，偏析程度较大。

③冷却速度越大，晶内偏析程度越严重。

3、对再结晶形核机制的影响：（1）随着变形程度的不同，再结晶核心一般通过两种方式形成：一是某些亚晶界的迅速成长而变为核心，即亚晶形核，多发生在较大冷塑性变形的金属中；二是原晶界的某些部位突然迅速成长变为核心，即凸出形核，多发生在较小塑性变形的金属中。

材料科学基础试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学主要研究的是材料的哪些方面？A. 材料的加工方法B. 材料的微观结构C. 材料的性能D. 所有以上选项答案：D2. 金属材料的强度主要取决于其什么？A. 化学成分B. 微观结构C. 宏观尺寸D. 外部环境答案：B3. 以下哪个不是材料的力学性能？A. 硬度B. 韧性C. 导热性D. 弹性答案：C4. 陶瓷材料通常具有哪些特性？A. 高熔点B. 低热导率C. 低电导率D. 所有以上选项答案：D5. 聚合物材料的哪些特性使其在许多应用中受到青睐？A. 可塑性B. 轻质C. 良好的化学稳定性D. 所有以上选项答案：D二、填空题（每空1分，共10分）6. 材料的微观结构包括_______、_______和_______。

答案：晶粒、晶界、相界7. 材料的热处理过程通常包括_______、_______和_______。

答案：加热、保温、冷却8. 金属的塑性变形主要通过_______机制进行。

答案：位错滑移9. 材料的断裂韧性是指材料在_______条件下抵抗断裂的能力。

答案：受到冲击或应力集中10. 复合材料是由两种或两种以上不同_______的材料组合而成。

答案：性质三、简答题（每题10分，共30分）11. 简述金属的疲劳现象及其影响因素。

答案：金属疲劳是指金属在反复加载和卸载过程中，即使应力水平低于材料的屈服强度，也可能发生断裂的现象。

影响金属疲劳的因素包括应力幅度、加载频率、材料的微观结构、环境条件等。

12. 解释什么是相图，并说明其在材料科学中的重要性。

答案：相图是表示不同组分在特定条件下的相平衡状态的图形。

它在材料科学中的重要性体现在帮助科学家和工程师理解材料的相变行为，预测材料的性能，以及指导材料的加工和应用。

13. 描述聚合物材料的玻璃化转变温度（Tg）及其对聚合物性能的影响。

答案：玻璃化转变温度是聚合物从玻璃态转变为橡胶态的温度。

《材料科学基础》试卷及参考答案一. 选择题：（共15小题，每小题2分，共30分）。

1. 在下列材料中，哪一类材料结晶时，液-固界面为粗糙界面？（ ）A. 金属材料B. 无机材料C. 高分子材料D. 半导体材料 2. 在三元系中有右图的两种三相平衡区，它们的反应类型分别为（ ）。

A. （a ）是包晶型，（b ）是共晶型B. （a ）是共晶型，（b ）是包晶型C. （a ）、（b ）均为包晶型D. （a ）、（b ）均为共晶型3. 高分子材料随温度的变化，通常有玻璃态、高弹态和粘流态三个物理状态。

则橡胶的工作状态是（ ）。

A. 玻璃态B. 高弹态C. 粘流态D. 高弹态 、粘流态和玻璃态 4. 4p 原子轨道径向分布图中峰数为多少？其钻穿能力比4d （ ）？ A. 3，强 B. 2，强 C. 3，弱 D. 2，弱 5. 在硅酸盐玻璃中减少变性体的量，会使（ ）。

A. 桥氧含量下降，粘度增大B. 桥氧含量增多，粘度减小C. 桥氧含量下降，粘度减小D. 桥氧含量增多，粘度增大6. 在晶体中形成空位时，离位原子迁移到晶体表面，这样的缺陷称为（ ）。

A. 面缺陷 B. 线缺陷 C. 肖脱基缺陷 D. 弗兰克尔缺陷7. 在由扩散控制的反应扩散，相宽度变化关系式为t B L j =∆；由相界面反应速度控制时，新相厚度与时间呈线性关系dt C K d iυχ=。

在实际反应扩散过程中，反应扩散后期受（ ）控制。

A. 界面反应速度 B. 扩散 C. 界面反应速度和扩散 D. 无法确定8. 关于刃型位错应力场，下列说法哪种是不正确的？（ ）A. 各种应力分量的大小与r 成反比B. 应力场对称于多余的半原子面C. 滑移面上只有正应力，无切应力D. 应力场是轴对称的 9. 下列说法正确的是（ ）。

A. 点缺陷是热力学不稳定缺陷B. 两位错交割必形成割阶C. 线缺陷是热力学不稳定缺陷D. 空位形成能大于间隙形成能10. 面心立方的配位数，四面体空隙数及晶胞原子数分别为（ ）。

---○---○------○---○---学院专业班级学号姓名…………评卷密封线………………密封线内不要答题，密封线外不准填写考生信息，违者考试成绩按分处理………………评卷密封线…………中南大学期末考试试卷2020——2021学年一学期材料科学基础课程时间100分钟学时，学分，闭卷，总分100分，占总评成绩%年月日题号一二三四五六七八九十合计满分201510202015100得分评卷人复查人一、单项选择题(本题20分，每小题2分)1.材料科学中，下列哪种键合类型不属于金属键？A.离子键B.共价键C.范德华键D.氢键2.在晶体结构中，面心立方(fcc)和体心立方(bcc)的主要区别是什么？A.原子堆积密度B.晶格常数C.对称性D.滑移系统数量3.材料的屈服强度是指：A.材料开始变形的点B.材料失去弹性的点C.材料能够承受的最大应力D.材料发生塑性变形之前所能承受的最大应力4.下列哪项不是陶瓷材料的特点？A.高硬度B.高温稳定性C.高韧性D.耐腐蚀性得分评卷人5.高分子材料的玻璃化转变温度是指：A.熔点B.结晶温度C.高分子链段开始运动的温度D.分解温度6.下列哪种方法不能用于制备纳米材料？A.溶液化学法B.机械合金法C.蒸发沉积法D.热膨胀法7.在固态反应中，通常控制速率的步骤是：A.反应物的扩散B.化学反应C.核生长D.相变8.下列哪种晶体缺陷会影响材料的力学性能？A.点缺陷B.线缺陷C.面缺陷D.所有选项都是9.材料的疲劳寿命可以通过什么图来预测？A.应力-应变图B.S-N曲线C.XRD图谱D.DTGA曲线10.在材料科学中，Hall-Petch关系描述了什么之间的关系？A.晶粒大小和屈服强度B.温度和硬度C.压力和体积D.电流和电阻率二、多项选择题(本题15分，每小题3分，多选，错选，漏选均不得分。

)1.以下哪些因素可以影响材料的导电性？A.温度B.杂质含量C.晶体缺陷D.湿度2.材料断裂过程中可能涉及哪些能量？A.动能B.表面能C.应变能D.热能3.在金属加工过程中，哪些方法可以用来改善材料的力学性能？A.热处理B.冷加工C.添加合金元素D.涂层4.高分子材料可以通过哪些方式交联？A.辐射交联B.化学交联C.热交联D.压力交联5.下列哪些特性是复合材料的优点？A.高强度B.低重量C.各向同性D.可定制性得分评卷人三、判断题（本题10分，每小题1分）1.()金属材料的弹性模量随温度的升高而增加。

材料科学基础试题及答案一、选择题1. 材料科学中的“四要素”是指（）。

A. 组成、结构、性能、加工B. 组成、结构、性能、应用C. 材料、工艺、设备、产品D. 材料、结构、性能、应用答案：B2. 下列哪种材料属于金属材料？A. 碳纤维B. 聚氯乙烯C. 铝合金D. 陶瓷答案：C3. 材料的屈服强度与抗拉强度之间的关系是（）。

A. 屈服强度大于抗拉强度B. 屈服强度等于抗拉强度C. 屈服强度小于抗拉强度D. 无固定关系答案：A4. 非晶态材料的特点之一是（）。

A. 高强度B. 各向同性C. 无长程有序D. 高导热性答案：C5. 下列关于纳米材料的描述，正确的是（）。

A. 纳米材料仅指尺寸在纳米级别的材料B. 纳米材料具有宏观材料的所有性质C. 纳米材料因其尺寸效应表现出特殊性能D. 纳米材料的应用受到限制答案：C二、填空题1. 材料的______和______是决定其宏观性能的基本因素。

答案：组成、结构2. 金属材料的塑性变形主要是通过______和______来实现的。

答案：滑移、孪晶3. 陶瓷材料的主要特点是______、______和______。

答案：高硬度、高强度、耐磨损4. 复合材料是由两种或两种以上不同______、______和______的材料组合而成。

答案：材料类型、性能、形态5. 形状记忆合金在______作用下能够恢复到原始形状。

答案：温度三、简答题1. 简述材料的疲劳现象及其影响因素。

答：材料的疲劳现象是指在反复的应力作用下，材料逐渐产生并扩展裂纹，最终导致断裂的现象。

影响疲劳的因素包括应力的大小和作用方式、材料的微观结构、表面状态、环境条件等。

2. 说明金属材料的冷加工硬化现象及其应用。

答：冷加工硬化是指金属材料在冷加工过程中，由于晶粒变形和位错密度的增加，导致材料的硬度和强度提高，塑性降低的现象。

该现象在制造高强度、高硬度的零件和工具中具有重要应用。

3. 描述陶瓷材料的断裂机理。

中南大学考试试卷2001 —— 2002 学年第二学期时间 110 分钟材料科学与工程课程 64 学时 4 学分考试形式：闭卷专业年级材料 1999 级总分 100 分，占总评成绩 70%一、名词解释（5分×8）1、金属玻璃2、金属间化合物3、离异共晶4、晶界偏聚5、科垂尔气团（Cottrell Atmosphere）6、孪生7、反应扩散8、变形织构二、问答题1、（10分）标出hcp晶胞中晶面ABCDEF面、ABO面的晶面指数，OC方向、OC方向的晶向指数。

这些晶面与晶向中，那些可构成滑移系？指出最容易产生滑移的滑移系。

2、（10分）判断]1101[6]121[6]112[6aaa→+位错反应在面心立方晶体中能否进行？若两个扩展位错的领先位错发生上述反应，会对面心立方金属性能有何影响。

3、（10分）写出非稳态扩散方程的表达式，说明影响方程中扩散系数的主要因素。

4、（10分）指出影响冷变形后金属再结晶温度的主要因素。

要获得尺寸细小的再结晶晶粒，有那些主要措施，为什么?5、（15分）试述针对工业纯铝、Al－5％Cu合金、Al－5％Al2O3复合材料分别可能采用那些主要的强化机制来进行强化。

6、（15分）请在如下Pb－Bi－Sn相图中（1）写出三相平衡和四相平衡反应式；（2）标出成分为5％Pb，65％Bi与30％Sn合金所在位置，写出该合金凝固结晶过程，画出并说明其在室温下的组织示意图。

7、（20分）Cu－Sn合金相图如图所示。

（1）写出相图中三条水平线的反应式，并画出T1温度下的成分－自由能曲线示意图；（2）说明Cu－10wt％Sn合金平衡和非平衡凝固过程，分别画出室温下组织示意图；（3）非平衡凝固对Cu－5wt％Sn合金的组织性能有何影响，如何消除？8、（20分）低层错能的工业纯铜铸锭采用T＝0.5T熔点温度热加工开坯轧制。

（1）画出该材料分别在高、低应变速率下热加工时的真应力－真应变曲线示意图，并说明影响曲线变化的各种作用机制；（2）开坯后该金属在室温下继续进行轧制，画出此时的真应力－真应变曲线示意图，并说明影响曲线变化的机制；（3）开坯后该金属要获得硬态、半硬态和软态制品，最后工序中可采用那些方法，为什么？中南大学考试试卷2002 —— 2003 学年第二学期时间 110 分钟材料科学与工程课程 64 学时 4 学分考试形式：闭卷专业年级材料 2000 级总分 100 分，占总评成绩 70%一、填空（0.5X30=15分）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___，把原子视为半径为r 的刚性球时，原子的半径是点阵常数a 的关系为_________。

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w=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0.7MPa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。

材料科学基础试题及答案一、选择题1. 材料科学中，下列哪个不是材料的基本性能？A. 力学性能B. 热学性能C. 光学性能D. 化学性能答案：C2. 金属材料的塑性变形主要通过哪种机制进行？A. 位错运动B. 原子扩散C. 相变D. 晶界滑动答案：A3. 陶瓷材料通常具有哪些特性？A. 高韧性B. 高导电性C. 高熔点D. 高塑性答案：C二、填空题1. 材料科学是一门研究材料的________、________、________以及材料与环境相互作用的科学。

答案：组成、结构、性能2. 根据材料的组成和结构，材料可以分为________、________、________和复合材料。

答案：金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料三、简答题1. 简述材料科学中的“相”的概念。

答案：在材料科学中，“相”指的是材料中具有相同化学成分和结构的均匀部分。

相可以是固体、液体或气体，并且可以在宏观上观察到。

材料的相可以决定其物理和化学性质。

2. 什么是材料的微观结构？它对材料性能有何影响？答案：材料的微观结构是指材料内部的原子、分子或晶粒的排列方式和分布状态。

微观结构对材料的力学性能、热学性能、电学性能等具有决定性影响，例如晶粒大小、晶界、位错密度等都会显著影响材料的强度、韧性和导电性。

四、计算题1. 已知某金属材料的屈服强度为300 MPa，弹性模量为200 GPa，求其在屈服点的应变。

答案：首先，根据胡克定律，σ = Eε，其中σ是应力，E是弹性模量，ε是应变。

将已知数值代入公式，可得ε = σ/E = 300 MPa / 200 GPa = 0.0015。

2. 若某材料的热膨胀系数为10^-6 K^-1，当温度从20°C升高到100°C时，计算该材料长度的变化百分比。

答案：材料长度的变化量ΔL可以通过公式ΔL = L0αΔT计算，其中L0是原始长度，α是热膨胀系数，ΔT是温度变化。

假设原始长度L0为1m，温度变化ΔT = 100°C - 20°C = 80°C，代入公式得ΔL = 1m * 10^-6 K^-1 * 80 = 8 * 10^-5 m。