武汉理工大学材料研究与测试方法复习资料样本

复习题一、名词解释=0而使衍射线有规律消失的现象称为系统消光。

1、系统消光: 把由于FHKL2、X射线衍射方向: 是两种相干波的光程差是波长整数倍的方向。

3、Moseley定律：对于一定线性系的某条谱线而言其波长与原子序数平方近似成反比关系。

4、相对强度：同一衍射图中各个衍射线的绝对强度的比值。

5、积分强度：扣除背影强度后衍射峰下的累积强度。

6、明场像暗场像：用物镜光栏挡去衍射束，让透射束成像，有衍射的为暗像，无衍射的为明像，这样形成的为明场像；用物镜光栏挡去透射束和及其余衍射束，让一束强衍射束成像，则无衍射的为暗像，有衍射的为明像，这样形成的为暗场像。

7、透射电镜点分辨率、线分辨率：点分辨率表示电镜所能分辨的两个点之间的最小距离；线分辨率表示电镜所能分辨的两条线之间的最小距离。

8、厚度衬度:由于试样各部分的密度(或原子序数)和厚度不同形成的透射强度的差异；9、衍射衬度：由于晶体薄膜内各部分满足衍射条件的程度不同形成的衍射强度的差异；10相位衬度：入射电子收到试样原子散射，得到透射波和散射波，两者振幅接近，强度差很小，两者之间引入相位差，使得透射波和合成波振幅产生较大差异，从而产生衬度。

11像差：从物面上一点散射出的电子束，不一定全部聚焦在一点，或者物面上的各点并不按比例成像于同一平面，结果图像模糊不清，或者原物的几何形状不完全相似，这种现象称为像差球差：由于电磁透镜磁场的近轴区和远轴区对电子束的汇聚能力不同造成的像散：由于透镜磁场不是理想的旋转对称磁场而引起的像差色差：由于成像电子的波长（或能量）不同而引起的一种像差12、透镜景深：在不影响透镜成像分辨本领的前提下，物平面可沿透镜轴移动的距离13、透镜焦深：在不影响透镜成像分辨本领的前提下，像平面可沿透镜轴移动的距离14、电子衍射：电子衍射是指当一定能量的电子束落到晶体上时，被晶体中原子散射，各散射电子波之间产生互相干涉现象。

它满足劳厄方程或布拉格方程，并满足电子衍射的基本公式Lλ=Rd L是相机长度，λ为入射电子束波长，R是透射斑点与衍射斑点间的距离。

武汉理工大学考试答案（B卷）2011-2012学年1学期材料研究与测试方法时间120分钟一、选择题（共10题，每题2分）1、在透射电镜中称为衬度光阑的是（）。

①聚光镜光阑②物镜光阑③选区光阑2、X射线连续谱中存在一个短波极限，其波长入＝（）①1.24/V(千伏) nm ②12.4/V(千伏) nm ③12.4/伏 nm3、宏观内应力对X射线衍射花样的影响是：（）①衍射线加宽②衍射线角位移③衍射线强度减弱④衍射增多4、连续X射线产生的机理是：（）①高速电子受阻②原子内层电子跃迁③外层电子被打掉。

5、让透射束通过物镜光阑而把衍射束挡掉得到图像衬度的方法，叫做（）。

①明场成像②暗场成像③中心暗场成像6、入射电子波在样品中振荡的深度周期叫做（）。

①衍射衬度②消光距离③偏离矢量7、下面哪种信号不是扫描电镜所采用的（）。

①二次电子②背散射电子③特征X射线8、把透镜像平面允许的轴向偏差定义为（）。

①球差②景深③焦长9、多重性因子表示下面哪种因素对X射线衍射强度的影响（）。

①晶粒大小②等同晶面数目③温度10、二次电子的产额随样品的倾斜度成变化，倾斜度最小，二次电子产额（）。

①最少②最多③中等二、填空题（共20空，每题2分）1、透射电镜成像的原理有质厚衬度和衍射衬度；扫描电镜成像的原理有表面形貌衬度和原子序数衬度。

2、电磁透镜激磁电流增大时，焦距减小，放大倍数增大。

3、电磁透镜的分辨本领主要取决于电子波的波长和由焦距与后焦面上光阑孔直径确定的孔径角大小。

4、在物相定性分析中，检索ASTM卡片时，有两种索引，分别是数字所引和字母索引。

5、当波长为λ的X射线在晶体上发生衍射时，相邻两个(hkl)晶面衍射线的波程差为 nλ，相邻两个(HKL)干涉面衍射线的波程差为λ。

6、德拜相机中，底片的安装方式有：正装法、反装法、偏装法（不对称装法）三种。

7、复型样品在透射电镜下成像是以质量厚度衬度为衬度，限制复型样品分辩率的主要因素是复型材料的粒子尺寸。

第一章一、基本概念1．塑性形变及其形式：塑性形变是指一种在外力移去后不能恢复的形变。

晶体中的塑性形变有两种基本方式：滑移和孪晶。

2．蠕变：当对粘弹性体施加恒定压力σ0时，其应变随时间而增加，这种现象叫做蠕变。

弛豫：当对粘弹性体施加恒定应变ε0时，其应力将随时间而减小，这种现象叫弛豫。

3．粘弹性：一些非晶体，有时甚至多晶体在比较小的应力时可以同时表现出弹性和粘性，称为粘弹性，所有聚合物差不多都表现出这种粘弹性。

4．滞弹性：对于理想的弹性固体，作用应力会立即引起弹性应变，一旦应力消除，应变也随之消除，但对于实际固体这种弹性应变的产生与消除需要有限时间，无机固体和金属这种与时间有关的弹性称为滞弹性。

二、基本理论1．金属材料和无机非金属材料的塑性变形机理：○1产生滑移机会的多少取决于晶体中的滑移系统数量。

○2对于金属，金属键没有方向性，滑移系统多，所以易于滑移而产生塑性形变。

对于无机非材料，离子键和共价键有明显的方向性，同号离子相遇，斥力极大，只有个别滑移系统才能满足几何条件与静电作用条件。

晶体结构越复杂，满足这种条件就越困难，所以不易产生滑移。

○3滑移反映出来的宏观上的塑性形变是位错运动的结果，无机材料不易形成位错，位错运动也很困难，也就难以产生塑性形变，材料易脆断。

金属与非金属晶体滑移难易的对比金属非金属由一种离子组成组成复杂金属键物方向性共价键或离子键有方向性结果简单结构复杂滑移系统多滑移系统少2．无机材料高温蠕变的三个理论○1高温蠕变的位错运动理论：无机材料中晶相的位错在低温下受到障碍难以发生运动，在高温下原子热运动加剧，可以使位错从障碍中解放出来，引起蠕变。

当温度增加时，位错运动加快，除位错运动产生滑移外，位错攀移也能产生宏观上的形变。

热运动有助于使位错从障碍中解放出来，并使位错运动加速。

当受阻碍较小时，容易运动的位错解放出来完成蠕变后，蠕变速率就会降低，这就解释了蠕变减速阶段的特点。

如果继续增加温度或延长时间，受阻碍较大的位错也能进一步解放出来，引起最后的加速蠕变阶段。

填空题(每空1分)1.当X 射线管电压超过临界电压就可以产生 连续谱X 射线和 特征谱 X 射线。

2. 点阵常数测定过程中需要确定峰位，确定峰位的常用方法有峰顶法 、 切线法 、半高宽法，和抛物线拟合法 。

3. 经过厚度为H 的物质后，X 射线的强度为 H H m e I I ρμ-=0 。

4. X 射线扫描仪中的常规测量中的实验参数包括狭缝宽度、扫描速度和 时间常数 。

5. 磁透镜的物距L 1，相距L 2和焦距f 三者之间的关系为 。

6. 透射电镜样品制备各方法主要有复型法、和薄膜法，其中复型样品制备中塑料-碳二的复型优于碳一的 复型是由于 其制备过程不损坏金相试样表面，重复性好，供观察的第二级复型一碳膜导电导热性好， 在电子束照射下较为稳定 。

7. 差热分析曲线总的峰高表示 试样和 参比物 之间的最大温差，即从封顶到该峰所在基线碱的垂直距离。

8. 第一类应力导致X 射线衍射线位移，第二类应力导致X 射线衍射线线形变化，第三类应力导致X 射线衍射线 强度降低。

9. 红外光谱法定量分析的具体方法主要有 标准法 、吸光度比法 和 补偿法 共同组成。

10.单晶体电子衍射花样是规则的衍射斑点组成。

11. 大量实验证明，X 射线具有波动性和微粒性 的双重性，即波粒二象性。

12. 布拉格方程式衍射分析中最基本的公式，其应用主要集中在 结构分析 和成分分析两个方面。

13.由于X 射线的发展，相继产生了X 射线透射学 、 X 射线衍射学 和 X 射线光谱学 等三个学科。

14.提高透镜分辨率的本领 波长 ， 介质 和 孔径半角 。

15. 电磁透镜的几何像差包括 球差和 像散，而电子束波长的稳定性决定的像差为色差 。

16. 透射电镜主要有电子光学系统、电源控制系统和 真空系统构成。

17. 非弹性散射机制主要有 单电子激发 、 等离子激发 、和 声子激发 。

18. 透射电镜的主要性能指标分辨本领、 放大倍数 、和 加速电压 。

材料科学基础习题1 ．固体硫有两种晶型( 单斜硫、斜方硫) ，因此硫系统可能有四个相,如果某人实验得到这四个相平衡共存,试判断这个实验有无问题。

2 ．图（1 ）是具有多晶转变的某物质的相图,其中DEF 线是熔体的蒸发曲线。

KE 是晶型I 的升华曲线；GF 是晶型II 的升华曲线; JG 是晶型Ⅲ的升华曲线，回答下列问题：(1) 在图中标明各相的相区，并把图中各无变点的平衡特征用式子表示出来。

（2）系统中哪种晶型为稳定相？那种晶型为介稳相？(3) 各晶型之间的转变是单向转变还是双向转变？3 ．在SiO2系统相图中，找出两个可逆多晶转变和两个不可逆多晶转变的例子。

4 ．根据Al2O3—SiO2 系统相图说明:（1) 铝硅质耐火材料，硅砖( 含SiO2〉98 ％）、粘土砖（含Al2O3 35 ~50 %）、高铝砖（含Al2O3 60 ~ 90 ％）、刚玉砖( 含Al2O3>90 ％）内，各有哪些主要的晶相。

（2) 为了保持较高的耐火度，在生产硅砖时应注意什么？（3) 若耐火材料出现40 %液相便软化不能使用,试计算含40（mol) Al2O3的粘土砖的最高使用温度.5 ．在CaO—SiO2系统与Al2O3—SiO2系统中SiO2的液相线都很陡,为什么在硅砖中可掺人约 2 ％的CaO 作矿化剂而不会降低硅砖的耐火度,但在硅砖中却要严格防止原料中混入Al2O3 否则会使硅砖耐火度大大下降。

6 ．加热粘土矿物高岭石（Al2O3·2SiO2·2H2O) 至600 ℃时，高岭石分解为水蒸气和Al2O3·2SiO2,继续加热到1595 ℃时会发生什么变化?在这温度下长时间保温达到平衡，系统的相组成如何？当系统生成40 ％液相时,应达到什么温度？在什么温度下该粘土完全熔融？7 ．图（２)是最简单的三元系统投影图,图中等温线从高温到低温的次序是t 6 〉t 5 〉t 4 〉t 3 >t 2 >t 1 根据此投影图回答:(1）三个组分A 、B 、C 熔点的高低次序是怎样排列的.（2）各液相面下降的陡势如何? 那一个最陡? 那一个最平坦？(3) 指出组成为65 ％A , 15 ％B ，20 ％C 的系统的相组成点，此系统在什么温度下开始结晶? 结晶过程怎样? （表明液、固相组成点的变化及结晶过程各阶段中发生的变化过程）。

第一章X射线一、X射线的产生？热阴极上的灯丝被通电加热至高温时，产生大量的热电子，这些电子在阴阳极间的高压作用下被加速，以极快速度撞向阳极，由于电子的运动突然受阻，其动能部分转变为辐射能，以X射线的形式放出，产生X射线。

二、 X射线谱的种类？各自的特征？答：两种类型：连续X射线谱和特征X射线谱连续X射线谱：具有从某一个最短波长（短波极限）开始的连续的各种波长的X射线。

它的强度随管电压V、管电流i和阳极材料原子序数Z的变化而变化。

指X射线管中发出的一部分包含各种波长的光的光谱。

从管中释放的电子与阳极碰撞的时间和条件各不相同，绝大多数电子要经历多次碰撞，产生能量各不相同的辐射，因此出现连续X射线谱特征X射线谱：也称标识X射线谱，它是由若干特定波长而强度很大的谱线构成的，这种谱线只有当管电压超过一定数值Vk(激发电压)时才能产生，而这种谱线的波长与X射线管的管电压、管电流等工作条件无关，只取决于阳极材料，不同元属制成的阳极将发出不同波长的谱线，并称为特征X射线谱三、什么叫K系和L系辐射？当k层电子被激发，L、M、N。

壳层中的电子跳入k层空位时发出X射线的过程叫K系辐射，发出的X射线谱线分别称之为Kα、Kβ、Kγ…谱线，它们共同构成了k系标识X射线。

当L层电子被激发， M、N。

壳层中的电子跳入L层空位时发出X射线的过程叫L系辐射，发出的X 射线谱线分别称之为Lα、Lβ…谱线，它们共同构成了L系标识X射线。

四、何谓Kα射线？何谓Kβ射线？这两种射线中哪种射线强度大？通常X射线衍射用的是哪种射线？Kα是L壳层中的电子跳入K层空位时发出的X射线，Kβ射线是M壳层中的电子跳入K层空位时发出的X射线，Kα比Kβ强度大，因为L层电子跳入K层空位的几率比M层电子跳入K层空位的几率大。

Kβ波长短，X射线衍射用的是Kα射线，另加：Kα射线是由Kα1和Kα2组成，它们分别是电子从L3和L2子能级跳入K层空位时产生的。

且K α1和Kα2的强度比是2：1。

2012年材料研究生笔试专业综合试题(任选100分试题，多选无效.）1.下面具体的《试项枨拥你所学过的现代测试技术挑选最佳的测试方法(是否能测试,是否是最准确、最快速、最经济等)任选二个进行分析.并说明理由.10分（1)尺寸小于5μ的矿物的形貌观察分析：(2)有机化合物中结构基团的分析鉴定：(3)多晶材料的物相分析鉴定：(4)材料相变温度的测定：(5)矿物中包裹体或玻璃气泡中物质的鉴定分析：(6)表面或界面化学状态分析：(7）晶界上杂质的化学成分分析：(8)晶界条纹或晶体缺陷（如位错.层错等）的观察分析·2.电子衍射物相分析与X射线衍射物相分祈有何异同？（10分）3.比较水硬性胶凝村料与气硬性胶凝材枓的区别，各列举至少三种品忡·要介绍它们的应用领城·（20分）4.简述硅酸盐水泥硬化石的組成.分析影响水泥石结构致密性的主要影响.举例说明提髙水泥石致性的技术描施.(20分）5、说明硅酸盐水泥熟料、平板玻璃与陶瓷砖的煅烧温度范围，任选一种对象介绍其主要的节能生产技术措施·(20分）6、什么是富氧燃烧.简述在玻璃、陶瓷生产行业采用富氧燃烧的技术优势.(20分7.3-5种工业废池，并介绍所列举工业废渣的组成及特性，分折说明它们在水泥，玻璃和陶瓷生产制备的应用原理、效果及现状.（20分)8.处于西北盐碱地域的混凝土工程建设.设计混凝土配合比时需要重点考虑哪几种永久性因素·并分析因素、提出解决方法·（20分）9.高速钢(W6Mo5Cr4V2)的Ai点温度在800°C左右·但其淬火加热溫度通常为1200°C以上,从该钢的合金化特点和服役条件说明其淬火温度高的原因.(20分〉11.试从组织结构方面分析时效强化铝合金固溶+吋效处理与调质钢碎火+高温回火处理工艺提高材料强韧性的原理（20分)11、钢中常用的合金元素有哪些？哪些是奥氏体形成元素？哪些是铁素体形成元素？它们分别对Fe-Fe3C相图有什么影响？(20分）12、实际金属的液态结抅的主要特点是什么？何谓液态金属的遗传性？主要体现在哪些方面？（20分）13、为什么在一般条件下希望获得细等轴晶組织？试说明实际生产中获得细等轴晶的主要措施？（20分〉14.画出非晶态聚合物在适宜的拉仲速率下，在玻璃化转变温度以下30度时聚合物的应力-应变曲线.并结合分子运动机理进行解释·<20分15.高分子村料区别于小分子的最典型的特征是什么？并提出至少两种测试表征方法鉴别组成相同的小分子与高分子材料.（20分）16.请分祈高分子熔体的粘弹性对高分子材料加工性能的影响·（20分〉17.有机/无机复合材料中两相界面会对复合材科的性能或功能具有怎样的影响？（20)分18.设计一类耐热、高强、高韧的高分子共混材料或聚合物基复合村抖，结合聚合物的链结构，聚集态结构分析结构对性能的影响，（20分）19.聚合物加工过程中会出现哪些物理化学变化.这些变化对加工制品的性能有什么影明？（20分〉20.Pierre.GiUesde Gennes在液晶结构研宄中的重大突破.使其榮获1991年诺贝尔物理学桨；由于犮现并发展了导电高分子，艾伦J.格·艾伦和白川英树三位科学家获得了2000年诺贝尔化学桨·请分析这两项枓学发现对高分子科学发展具有怎样的意义？（20分）21.模锻件为什么要有模锻斜度？模锻为什么不能锻出通扎.冲孔连皮有何作用？(20分）22、写出塑料注射模常见的四种内浇口型式？常见的塑料成型方法有哪几种？各适用于什么类型的塑料?(20分）23.拉伸系数的定义。

材料科学基础复习大纲第二章晶体结构2.1 结晶学基础1、概念：晶体晶胞晶胞参数七大晶系晶面指数晶面族晶向指数晶向族2、晶面指数和晶向指数的计算2.2 结合力与结合能按照结合力性质不同分为物理键和化学键化学键包括离子键共价键金属键物理键包括范德华键氢键晶体中离子键共价键比例估算（公式2.16）离子晶体晶格能2.3 堆积（记忆常识）1、最紧密堆积原理及其使用范围：原理略适用范围：典型的离子晶体和金属晶体原因：该原理是建立在质点在电子云分布呈球形对称以及无方向性的基础上的2、两种最紧密堆积方式：面心立方最紧密堆积ABCABC 密排六方最紧密堆积ABABAB系统中：每个球周围有6个八面体空隙 8个四面体空隙N个等径球体做最紧密堆积时系统有2N个四面体空隙N个八面体空隙八面体空隙体积大于四面体空隙3、空间利用率：晶胞中原子体积与晶胞体积的比值（要学会计算）两种最紧密堆积方式的空间利用率为74.05﹪（等径球堆积时）4、影响晶体结构的因素内因：质点相对大小（决定性因素）配位数（概念及计算）极化（概念，极化对晶体结构产生的影响）外因（了解）：同质多晶类质多晶同质多晶转变2.4 单质晶体结构（了解）2.5 无机化合物结构（重点每年必考）分析结构从以下几个方面入手：晶胞分子数，何种离子做何种堆积，何种离子添隙，添隙百分比，正负离子配位数，正负离子电价是否饱和，配位多面体，添隙半径的计算（刚好相切时），隙结构与性质的关系。

1、NaCl型：4个NaCl分子 Cl离子做面心立方密堆积，Na离子填充八面体空隙，填充率100﹪，正负离子配位数均为6，电价饱和。

【NaCl6】或【ClNa6】八面体结构与性能：此结构在三维方向上键力均匀，因此无明显解理，破碎后呈颗粒状，粒为多面体形状。

离子键结合，因此有较高的熔点和硬度2、立方ZnS结构：4个ZnS分子S离子做面心立方密堆积，Zn离子填充四面体空隙填充率50﹪，离子配位数均为4，电价饱和，【ZnS4】四面体会画投影图（图2.26）注意：一定要画虚线，一定要标高，一定要有图例（白球黑球代表什么离子）3、萤石（CaF2）结构：（唯一正离子做堆积的结构）4个CaF2分子 Ca离子做面心立方密堆积，F离子填充四面体空隙，填充率100﹪。

武汉理工大学教务处试题标准答案及评分标准用纸课程名称材料研究与测试方法（B卷）一、每空1分，共20分1、波长、孔径角；2、像平面、选区光阑、中间镜、激磁电流、物镜、焦平面、物镜光阑；3、一系列不同半径的同心圆、排列整齐的斑点；4、衍射电子、透射电子；5、数字索引、字母索引；6、正比计数器、盖革计数器、闪烁计数器；7、球差、像散。

二、30分1、10分答：a、X-ray衍射中，只有一定数目的入射角能产生反射。

3分b、X-ray衍射中，不仅是晶体表面，内层原子也参与。

3分c、强度不同，X-ray衍射强度微弱。

2分d、本质不同，X-ray衍射是由于相干散射而产生的。

2分2、10分答：主要有三种光阑：A聚光镜光阑。

在双聚光镜系统中，该光阑装在第二聚光镜下方。

作用:限制照明孔径角。

（3分）；B物镜光阑。

安装在物镜后焦面。

作用：提高像衬度；减小孔径角，从而减小像差；进行暗场成像。

（4分）；C选区光阑:放在物镜的像平面位置。

作用：对样品进行微区衍射分析。

（3分）3、10分答：a、选择靠近中心且不在一直线上的几个斑点，测量其R，利用R2比值规律确定点阵类型和斑点所属｛h k l｝；3分b 、进一步确定（h k l ）.先假定其中一个斑点指数h 1 k 1 l 1 ,而第二个斑点的指数h 2 k 2 l 2。

根据夹角公式确定。

3分c 、 其余斑点指数通过矢量运算得到。

2分d 、任取不在一条直线上的两个斑点，确定晶带轴指数〔u v w 〕。

2分三、10分答：nm lk h a d hkl 0924.043695.02222==++=2分2dsin θ＝λ sin θ＝λ/2d ＝0.17903÷（2×0.0924）＝0.9688θ＝75.6° 2分()408.831075.6146.55/()211802(10.35)180E K ctg ctg MPa ππθν⨯=-⋅⋅=-⋅⋅=-++ 2分0003.145sin 4.1509.15045sin 22sin sin 222212122212=-=-=--=θθψψθθM 2分 59.1460003.155.146=⨯=⋅=M K ϕσ MPa/(°) 2分四、20分答：设薄膜有A 、B 两晶粒。