材料科学基础试题库及答案

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, 67、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：A. 为零；B. 相斥；C. 相吸；D. 不变8、面心立方结构的滑移系数目为：A. 12；B.8；C. 3；D. 24。

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。

材料科学基础期末试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学中，下列哪项不是材料的基本性质？A. 强度B. 硬度C. 导电性D. 可塑性答案：D2. 金属的塑性变形主要通过哪种机制进行？A. 位错运动B. 晶界迁移C. 扩散D. 相变答案：A3. 陶瓷材料的主要特性是什么？A. 高导电性B. 高塑性C. 高硬度和低热膨胀系数D. 高韧性答案：C4. 以下哪种合金的制备方法不属于固溶合金？A. 钢B. 黄铜C. 铝合金D. 马氏体不锈钢答案：D5. 玻璃材料的主要成分通常是什么？A. 硅酸盐B. 氧化物C. 碳化物D. 氮化物答案：A二、简答题（每题10分，共30分）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低于材料屈服强度的循环载荷作用下，材料发生损伤并最终导致断裂的现象。

影响疲劳的因素包括应力幅度、循环次数、材料的微观结构、环境条件等。

2. 描述金属的腐蚀过程及其防护措施。

答：金属的腐蚀是金属与周围环境发生化学反应，导致材料性能下降的过程。

常见的腐蚀类型有化学腐蚀和电化学腐蚀。

防护措施包括使用耐腐蚀材料、涂层保护、阴极保护等。

3. 解释什么是相变以及它在材料科学中的重要性。

答：相变是指材料在外界条件（如温度、压力）变化下，从一种相态转变为另一种相态的过程。

相变对材料的物理性能和化学性能有重要影响，如钢的淬火和回火过程就是通过相变来改变其微观结构和宏观性能。

三、计算题（每题25分，共50分）1. 给定一个金属棒，其长度为L，截面积为A，材料的杨氏模量为E。

当施加一个力F时，金属棒发生弹性变形，求金属棒的伸长量ΔL。

答：根据胡克定律，ΔL = F * L / (A * E)。

2. 假设一个立方体材料样品在三个正交方向上受到相同的应力σ。

如果材料的泊松比为ν，求该立方体样品在三个方向上的应变ε。

答：根据材料力学的一般关系，εx = εy = εz = σ / E，其中E是杨氏模量。

材料科学基础试题及答案一、出题形式一：填空类1．在立方系中，晶面族{123}中有 24 组平面，晶面族{100}中有3组平面。

2．获得高能量的原子离开原来的平衡位置，进入其它空位或迁移至晶界或表面，形成肖脱基空位。

如果离位原子进入晶体间隙，形成费仑克尔空位。

3．点缺陷的类型分为空位和间隙原子；当相遇时两者都消失，这一过程称为复合或湮灭。

4．刃型位错的柏氏矢量b与位错线t互相垂直，刃型位错移动的方向与b方向一致。

螺型位错的移动方向与柏氏矢量b 垂直，螺型位错的柏氏矢量b方向与位错线t的方向平行。

5．由于界面能的存在，当晶体中存在能降低界面能的异类原子时，这些原子将向境界偏聚，这种现象叫内吸附。

6．均匀形核必须具备的条件是：1.必须过冷；2. 必须具备与一定多冷度相适应的能量起伏和结构起伏。

7．面心立方结构的滑移面是{111}，共有 4组，每组滑移面上包含 3 个滑移方向，共有 12 个滑移系。

8．由于晶界阻滞效应及取向差效应，使多晶体的变形抗力比单晶体大，其中，取向差效应是多晶体加工硬化更主要的原因。

9．滑移面应是面间距最大的密排面，滑移方向是原子最密排方向。

10．金属塑性变形时，外力所作的功除了转化为热量之外，还有一小部分被保留在金属内部，表现为残余应力。

11．金属的热变形是指金属材料在再结晶温度以上的加工变形，在此过程中，金属内部同时进行着加工硬化和回复再结晶软化两个过程。

12. 扩散的驱动力是化学位梯度；再结晶的驱动力为冷变形所产生的储存能的释放；再结晶后晶粒的长大的驱动力是：晶粒长大前后的界面能差，纯金属结晶的驱动力是温度梯度。

13. 晶体中原子在表面、晶界、位错处的扩散速度比原子在晶内的扩散速度快，这种现象叫短路扩散。

14. 回复的初始阶段回复机制以空位迁移为主，后期以位错攀移为主。

15．材料的结合方式有共价键、离子键、金属键和范德华力四种化学键结合方式。

21．细化铸件晶粒的方法有：1、提高过冷度 2、变质处理 3、振动、搅拌。

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。

材科基期末试题及答案一、选择题1. 下列哪种材料可以作为混凝土的主要成分？A. 钢筋B. 砖块C. 沙子D. 玻璃答案：C. 沙子2. 以下哪种材料不适合用于建筑保温？A. 玻璃棉B. 聚苯乙烯泡沫板C. 聚氨酯泡沫板D. 水泥砖答案：D. 水泥砖3. 钢筋混凝土梁通常采用的钢筋类型是什么？A. HRB400B. HRB335C. HRB500D. HRB600答案：A. HRB4004. 以下哪种材料具有耐高温性能？A. 石膏板B. 铝合金C. 玻璃钢D. 木材答案：C. 玻璃钢5. 防火门的主要材料是什么？A. 铁B. 玻璃C. 木材D. 石膏板答案：A. 铁二、填空题1. 剩余强度的定义是：材料在受到一定外力作用后，继续保持一定承载能力的能力。

2. 以下不属于构造材料的是：绝热材料。

3. 防腐涂料具有的特性包括：耐腐蚀、防潮、防霉等。

4. 水泥屋面的主要构造材料是：水泥瓦。

5. 玻璃制品的主要成分是：二氧化硅。

三、问答题1. 请简要介绍混凝土的组成和用途。

答案：混凝土主要由水泥、沙子、石子和水等按一定比例混合而成。

它广泛用于建筑工程中，包括房屋、桥梁、道路等的基础、墙壁、地板等构建结构。

2. 钢筋具有什么特性？在建筑中的作用是什么？答案：钢筋具有高强度和高韧性的特性，可以提供混凝土结构的抗拉能力。

在建筑中，钢筋主要用于混凝土梁、柱等构件中，增强其承载能力和抗震性能。

3. 请简要介绍防火门的作用和材料。

答案：防火门主要用于建筑物内防止火灾蔓延的目的。

它可以有效隔离火焰和烟雾，保障人员疏散和财产安全。

防火门的主要材料是钢，具有良好的耐火性能。

四、案例分析某建筑工地上工程师需要选择一种合适的混凝土用于铺设地板。

以下是他所考虑的几种材料，每种材料的优缺点如下：1. 普通混凝土：价格低廉，施工方便，但强度较低，易开裂，不适合承受重压。

2. 高强度混凝土：价格较贵，但强度高，耐久性好，适合铺设高负荷区域的地板。

材料科学基础试题及答案一、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[111].(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ke表示液相的混合程度，其值范围是（ B ）（A）1<ke<k0 （B）k0<ke<1 （C）ke< k0 <17．A和A-B合金焊合后发生柯肯达尔效应，测得界面向A试样方向移动，则（ A ）（A）A 组元的扩散速率大于B 组元（B）与（A）相反（C）A、B两组元的扩散速率相同8．A和B组成的二元系中出现α和β两相平衡时，两相的成分（x）-自由能（G）的关系为（ B ）（A）Gα= Gβ （B）dGα= dGβ（C）GA= GB9．凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下那种方法？（ B ）（A）加入形核剂（B）减小液相的过冷度（C）对液相进行搅拌10．菲克第一定律表述了稳态扩散的特征，即浓度不随（ B ）变化。

（A）距离（B）时间（C）温度二、名词解释（20分，每题4分）全位错：伯什矢量等于点阵矢量的位错。

再结晶：经受形变的材料在加热时发生的以无畸变晶粒取代变形晶粒的过程珠光体：铁碳合金共析转变的产物，是共析铁素体和共析渗碳体的层片状混合物。

7、论述影响扩散的主要因素。

8、求体心立方构造中的四面体和八面体间隙的半径及其中心位置的坐标。

9、 45 钢的过冷奥氏体连续转变曲线如下图，请答复以下问题：〔共15 分〕〔1〕说明图中A1 线、 Ms、 1 线、 2 线、 3 线表示的意义。

〔2〕过冷奥氏体转变产物有哪些？写出各种转变产物的名称、相变类型、组织形态和性能特点；〔3〕在 V1、V2、V3、 V4冷却速度下，各得到何种组织？1234〔4〕指出与 V、 V 、 V 、V 相对应的热处理工艺名称是什么？1. A1 线—共析线； Ms—马氏体转变开场线； 1 线—过冷奥氏体向铁素体转变开场线； 2 线—珠光体转变终了线； 3 线—贝氏体转变开场线。

2.过冷奥氏体转变产物：珠光体，扩散型相变，片状组织，强度较高，塑性较好；铁素体，扩散型相变，块状组织，强度低，塑性好；马氏体，非扩散型相变，板条或片状，强度高，脆性大；贝氏体，兼有扩散与非扩散相变特点，上贝氏体，羽毛状，脆性大，下贝氏体，片状，强度高，韧性好。

3 ． V1—铁素体、珠光体；V2—铁素体、珠光体；V3—铁素体、珠光体、贝氏体、马氏体；V4—马氏体。

4 ． V1、 V2—退火， V3—正火， V4—淬火10、就 Fe-Fe 3C 相图，答复以下问题：1.默画出 Fe-Fe 3C相图，用相组成物填写相图；2.分析含碳量为1.0wt% 的过共析钢的平衡结晶过程，并绘出室温组织示意图。

L L+γγγ+Fe3CⅡP+Fe3CⅡ3.计算相图中二次渗碳体和三次渗碳体可能的最大含量。

Fe3CⅡ =(2.11-0.77)/(6.69-0.77)=22.6%Fe 3CⅢ =(0.0218-0.00001)/(6.69-0.00001)=0.325%4．某铁碳合金室温时的相组成物为铁素体和渗碳体，铁素体占82%，试求该合金的含碳量和组织组成物的相对量。

w c =1.2% , P=92.7%,Fe3 C=7.3%11、右图为固态有限互溶三元共晶相图的投影图，请答复以下问题：（1〕指出三个液相面的投影区；（2〕指出 e3E 线和 E 点表示的意义；（3〕分析合金 N 的平衡结晶过程。

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912ε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晶面和晶向，指出﹤110﹥中位于（111)平面上的方向。

在hcp晶胞的（0001）面上标出晶面和晶向。

5.求和两晶向所决定的晶面。

6 在铅的(100）平面上，1mm2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α-Fe 和γ—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，α-Fe：0.124nm,γ—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1。

“材料科学基础（下）”试题（A）适用于金属材料工程、材料成型与控制工程专业一、解释下列名词（每个名词2分，共10分）1、马氏体转变是一种固态相变，是通过母相宏观切变，原子整体有规律迁移完成的无扩散相变。

2、TTT曲线是过冷奥氏体等温转变图，是描述过冷奥氏体等温转变形为，即等温温度、等温时间和转变产物的综合曲线。

3、反稳定化在热稳定化上限温度M C以下，热稳定程度随温度的升高而增加；但有些钢，当温度达到某一温度后稳定化程度反而下降的现象。

4、时效硬化时效合金随第二相的析出，强度硬度升高而塑性下降的现象称为时效硬化。

5、珠光体晶粒在片状珠光体中，片层排列方向大致相同的区域称为珠光体团二、说出下符号的名称和意义（6分）1、M S马氏体点，马氏体转变的开始温度，母相与马氏体两相的体积自由能之差达到相变所需最小驱动值时的温度。

2、S0片状珠光体的片间距离，即一片铁素体和一片渗碳体的总厚度，或相邻两片铁素体或渗碳体之间的中心距离。

3、M C奥氏体热稳定化的上限温度，超过此温度奥氏体将出现热稳定化现象。

三、简答下各题（每题8分，共40分）1、何谓奥氏体的本质晶粒度、起始晶粒度和实际晶粒度。

钢中弥散析出的第二相对奥氏体晶粒的长大有何影响。

起始晶粒度：指临界温度以上奥氏体形成刚刚完成，其晶粒边界刚刚互相接触时的晶粒大小。

实际晶粒度：指在某一热处理加热条件下，所得到的晶粒尺寸。

本质晶粒度：是根据标准实验条件，在930±10℃，保温足够时间（3~8小时）后，测定的钢中奥氏体晶粒的大小。

晶粒的长大主要表现为晶界的移动，高度弥散的、难熔的非金属或金属化合物颗粒对晶粒长大起很大的抑制作用，为了获得细小的奥氏体晶粒，必须保证钢中有足够数量和足够细小难熔的第二相颗粒。

2、片状珠光体可分为几类，片间离不同的珠光体在光学显微镜和电子显微镜下的形态特征。

通常所说的珠光体是指在光学显微镜下能清楚分辨出片层状态的一类珠光体，而当片间距离小到一定程度后，光学显微镜就分辨不出片层的状态了。