材料科学基础试题
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一、填空题1、晶体的三种缺点(点缺点、线缺点、面缺点)2、铸锭三晶区(表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区)3、按原子地点固溶体分类为(置换固溶体和缝隙固溶体)4 过冷液相中的(结构起伏和能量起伏)是形核的基础5、金属内部由一种晶体转变成另一种晶体结构的转变成(同素异构体转变)6、亚共析钢在常温下的组织和相分别为(珠光体和铁素体、铁素体和渗碳体)7、使用第二相粒子起增强作用的增强方式是(弥散增强)二、选择题1、密积聚结构的致密度为( B )2、下述晶体缺点中属于线缺点的是(B)A空位B位错C晶界D缝隙原子4、固溶体的不均衡凝固可能造成( A )A 晶内偏析B 晶相偏析C 会合缩孔D 缩松4、铸铁与碳钢的差别在于有无( A )A 莱氏体 B珠光体 C铁素体 D奥氏体5、以下图是( C)的结果A单滑移B多滑移C交滑移D三、判断题1、面心立方结构是原子的2、点缺点是一种稳固缺点,在必定温度3、铁素体是 C 在α -Fe 的4、在实质系统中,纯金属的5、溶剂与溶质原子价电子数越大增强成效越好四、名词解说1、螺型位错答:一个晶体的某一部分相对于其他部发散生滑移,原子平面沿着一根轴线回旋上涨,每绕轴线一周,原子面上涨一个晶面间距。
因为位错周边的原子是按螺旋形摆列的,因此叫咯型位错。
2、共析转变答:必定成分的固相在必定温度下分解为别的两个必定成分的固相的转变过程。
3均匀形核答:液相中各个地域出现新晶核的几率都是同样的,这类形核方式即为均匀形核。
4加工硬化答:在塑性变形过程中,跟着金属内部组织的变化,金属的力学性能也将产生显然的变化,即跟着变形程度的增添,金属的强度、硬度增添,而塑性、韧性降落。
5、变质办理答:在浇铸前去液态金属中加入形核剂,促进形成大批的非均匀晶核来细化晶粒。
五、简答题1、刃性位错特色答:(1、刃性位错有一额外半原子面(2、位错线是一个拥有必定宽度的修长晶格畸变管道,此中既有正应变,又有切应变。
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。
材料科学基础试题及答案一、选择题1. 材料科学中的“四要素”是指()。
A. 组织、性能、加工、应用B. 材料、结构、性能、加工C. 材料、结构、性能、应用D. 结构、性能、加工、应用答案:C2. 下列哪种材料属于金属材料?()。
A. 铝合金B. 碳纤维C. 聚氯乙烯D. 陶瓷答案:A3. 材料的硬度是指()。
A. 材料抵抗变形的能力B. 材料抵抗破坏的能力C. 材料抵抗穿透的能力D. 材料抵抗摩擦的能力答案:A4. 材料的疲劳是指()。
A. 材料在高温下的性能变化B. 材料在重复应力作用下的性能变化C. 材料在腐蚀环境下的性能变化D. 材料在高压下的的性能变化答案:B5. 材料的蠕变是指()。
A. 材料在低温下的性能变化B. 材料在长期静载荷作用下发生的缓慢持久变形C. 材料在高速下的的性能变化D. 材料在潮湿环境下的性能变化答案:B二、填空题1. 材料的_________是指材料在受到外力作用时,能够承受的最大应力,是材料的重要性能指标之一。
答案:强度2. 材料的_________是指材料内部微观结构的排列方式,它直接影响材料的宏观性能。
答案:晶体结构3. 材料的_________是指材料在一定条件下,能够进行塑性变形而不断裂的性质。
答案:韧性4. 材料的_________是指材料在高温下保持性能不变的能力,对于高温环境下使用的材料尤为重要。
答案:热稳定性5. 材料的_________是指材料对电磁场的响应能力,对于电子和通信领域的材料尤为重要。
答案:电磁性能三、简答题1. 请简述材料科学中的“相图”及其作用。
答:相图是用来描述在不同温度、压力和成分比例下,材料可能存在的不同相(如固态、液态、气态)之间的平衡关系的图表。
它可以帮助科学家和工程师了解和预测材料在特定条件下的行为,对于材料的设计、加工和应用具有重要的指导意义。
2. 何为材料的“疲劳寿命”?请举例说明。
答:材料的疲劳寿命是指材料在反复应力作用下能够承受循环次数的总和,直到发生疲劳破坏为止。
材料科学基础试卷一、选择题1. 在以下选项中,哪个是材料科学研究的基本目标?A. 提高材料的性能和寿命B. 制定新的材料标准C. 推动材料的商业化应用D. 减少材料的生产成本2. 下列哪个属于材料科学的主要研究内容?A. 材料的机械性能B. 材料的表面处理技术C. 材料的市场价值评估D. 材料的生产工艺3. 晶体结构的表征常用的方法是什么?A. 透射电子显微镜(TEM)B. 扫描电子显微镜(SEM)C. 傅里叶变换红外光谱(FTIR)D. X射线衍射(XRD)4. 以下哪项不是观察材料中晶体缺陷的常用方法?A. 透射电子显微镜(TEM)B. 扫描电子显微镜(SEM)C. 热重分析仪(TGA)D. X射线衍射(XRD)5. 玻璃是一种无序非晶体,其特点是什么?A. 有定型的几何结构B. 具有较高的强度和硬度C. 没有明确的熔点D. 可通过加热重新晶化二、简答题1. 请简述材料科学的定义和研究对象。
材料科学是研究材料的组成、结构、性能和制备工艺等方面的学科。
它的研究对象包括金属、陶瓷、聚合物、复合材料等各种材料的性质和行为。
2. 简要介绍一下晶体和非晶体的区别。
晶体具有有序的、周期性的原子结构,其原子排列呈现规则的几何形态。
非晶体则没有明确的周期性结构,其原子排列无序。
3. 请简述材料的力学性能和热学性能分别指的是什么。
材料的力学性能指材料在外力作用下的表现,包括强度、硬度、韧性等。
热学性能指材料在温度变化下的行为,包括热膨胀系数、热导率等。
4. 请列举一种主要的材料表面处理技术,并简述其原理。
一种主要的材料表面处理技术是阳极氧化。
其原理是将金属材料作为阳极,通过在电解液中施加电流,使得金属表面产生氧化反应形成氧化膜,从而提高材料的耐腐蚀性和表面硬度。
5. 简述材料的疲劳破坏机理。
材料的疲劳破坏是在交变载荷作用下产生的、逐渐发展的、具有累积性的破坏。
其机理是在应力作用下,材料内部会逐渐形成裂纹,裂纹扩展到一定程度后导致材料断裂。
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。
第一章材料的结构一、解释以下基本概念空间点阵、晶格、晶胞、配位数、致密度、共价键、离子键、金属键、组元、合金、相、固溶体、中间相、间隙固溶体、置换固溶体、固溶强化、第二相强化.二、填空题1、材料的键合方式有四类,分别是(),( ),(),().2、金属原子的特点是最外层电子数(),且与原子核引力(),因此这些电子极容易脱离原子核的束缚而变成( )。
3、我们把原子在物质内部呈( )排列的固体物质称为晶体,晶体物质具有以下三个特点,分别是(),( ),( ).4、三种常见的金属晶格分别为(),( )和().5、体心立方晶格中,晶胞原子数为( ),原子半径与晶格常数的关系为( ),配位数是(),致密度是( ),密排晶向为(),密排晶面为( ),晶胞中八面体间隙个数为(),四面体间隙个数为( ),具有体心立方晶格的常见金属有()。
6、面心立方晶格中,晶胞原子数为( ),原子半径与晶格常数的关系为(),配位数是( ),致密度是(),密排晶向为( ),密排晶面为(),晶胞中八面体间隙个数为( ),四面体间隙个数为(),具有面心立方晶格的常见金属有()。
7、密排六方晶格中,晶胞原子数为(),原子半径与晶格常数的关系为(),配位数是(),致密度是(),密排晶向为( ),密排晶面为(),具有密排六方晶格的常见金属有( )。
8、合金的相结构分为两大类,分别是()和( )。
9、固溶体按照溶质原子在晶格中所占的位置分为()和(),按照固溶度分为()和(),按照溶质原子与溶剂原子相对分布分为()和()。
10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有()、()、()、()。
11、金属化合物(中间相)分为以下四类,分别是( ),( ),( ),( )。
12、金属化合物(中间相)的性能特点是:熔点()、硬度( )、脆性(),因此在合金中不作为()相,而是少量存在起到第二相()作用。
13、CuZn、Cu5Zn8、Cu3Sn的电子浓度分别为(),( ),( ).14、如果用M表示金属,用X表示非金属,间隙相的分子式可以写成如下四种形式,分别是( ),(),( ),( ).15、Fe3C的铁、碳原子比为(),碳的重量百分数为(),它是( )的主要强化相。
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。
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。
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( )。
材料科学基础试题及答案一、选择题1. 下列关于材料的定义,正确的是:A. 材料是指由天然资源或人工合成的物质,用于满足人类需求的实体。
B. 材料是指具有一定形态和组织结构的物质,能够展现出特定的性能和功能。
C. 材料是指具有一定物理、化学特征的物质,通过特定的加工过程得到的产品。
D. 材料是指用于制造产品的原始原料,主要包括金属、塑料和木材等。
答案:A2. 下列关于材料分类的说法,正确的是:A. 根据组成方式可将材料分为金属材料、非金属材料和半导体材料。
B. 根据材料的用途可将材料分为结构材料、功能材料和生物医用材料。
C. 根据材料的产生方式可将材料分为天然材料、人工合成材料和再生材料。
D. 根据材料的电导性可将材料分为导电材料、绝缘材料和半导体材料。
答案:B3. 下列关于材料性能的描述,正确的是:A. 机械性能是指材料的硬度、强度、韧性等方面的性质。
B. 热性能是指材料在热环境下的稳定性和导热性等方面的性质。
C. 光学性能是指材料对光的吸收、传输和反射等方面的性质。
D. 电磁性能是指材料对电磁波的传导和屏蔽等方面的性质。
答案:A二、填空题1. 下列是常见材料的表征方法中,________是通过观察材料的形貌、组织结构和晶体形态等方面对材料进行表征的方法。
答案:显微镜观察2. __________是材料用于测量、感知、存储、处理等方面的性能和功能。
答案:功能材料3. __________是制备金属材料的常用加工方法之一,通过热处理和机械加工使材料形成所需形状和性能。
答案:冶金加工三、简答题1. 请简述材料的晶体结构及其对材料性能的影响。
答:材料的晶体结构是指材料中原子、离子或分子的排列方式和周期性特征。
不同的晶体结构决定了材料的特定性能。
例如,金属材料的晶体结构主要为面心立方、体心立方和密堆积等形式,这种结构使金属具有优良的导电性和可塑性。
另外,晶体结构还影响材料的硬度、热膨胀性、熔点等性能。
因此,了解材料的晶体结构对于研究和设计高性能材料具有重要意义。
有关晶体结构:填空:布拉菲点阵共有种,归纳为个晶系。
面心立方结构单个晶胞中的原子数为,密排六方结构单个晶胞中的原子数为。
选择:NaCl和金刚石的晶体结构相差很大,但它们都属于()点阵。
(A)简单立方(B)体心立方(C)面心立方选择:体心立方结构最密排的晶向族为()。
(A)<110> (B)<100> (C)<111>名称解释:空间点阵晶胞配位数滑移系密勒指数问答:在面心立方晶胞中画出(101)和[110],并分析它们能否构成滑移系?填空:面心立方(fcc)晶体的滑移面是,滑移方向是,共有个滑移系。
填空:每个体心立方晶胞中的原子数为,配位数为;每个面心立方晶胞中的原子数为,配位数为。
选择:BCC的角上的原子彼此()。
(A)接触(B)不接触(C)无法判断判断:面心立方、体心立方和密排六方是金属的三种常见晶体结构,它们都属于空间点阵。
问答:分别计算fcc晶体中[100]、[110]和[111]晶向上的线密度(用点阵常数a 表示),并说明哪个晶向是密排方向。
填空:氯化钠(NaCl)的晶体结构属于空间点阵。
填空:面心立方(fcc)晶体的滑移面是,滑移方向是,共有个滑移系。
选择:金属晶体的配位数主要由()决定。
(A)离子半径比值(B)晶体结构(C)价电子数选择:金属的三种常见晶体结构中,不能作为一种空间点阵的是()结构。
(A)密排六方(B)面心立方(C)体心立方问答:画出立方晶系的晶面和晶向:(211)、(421)、[121]问答:分别计算fcc晶体中[100]、[110]和[111]晶向上的线密度(用点阵常数a 表示),并说明哪个晶向是密排方向。
问答:面心立方结构中的八面体间隙比体心立方结构中的大,因此面心立方结构的致密度比体心立方的低。
有关键能曲线:问答:利用健能曲线可以得到材料的哪些性能指标?问答:原子间的结合键有哪几种?各有什么特点?判断:聚乙烯中的C-H化学键属于氢键。
材料科学基础试题及答案一、选择题1. 材料科学中的“三基”指的是什么?A. 基础理论、基本技能、基本方法B. 基本元素、基本结构、基本性质C. 基本元素、基本化合物、基本合金D. 基本元素、基本结构、基本性质答案:D2. 材料的硬度通常与哪种性质有关?A. 弹性B. 韧性C. 塑性D. 强度答案:D3. 以下哪个不是金属材料的特性?A. 高熔点B. 良好的导电性C. 良好的延展性D. 良好的热塑性答案:D二、简答题1. 简述材料的疲劳现象。
材料的疲劳现象是指在周期性或波动载荷作用下,材料在远低于其静载荷强度极限的情况下发生断裂。
疲劳通常发生在材料表面或内部缺陷处,由于应力集中而引发微裂纹,随着载荷的循环作用,裂纹逐渐扩展直至断裂。
2. 什么是材料的热处理,它对材料性能有何影响?热处理是一种通过加热和冷却过程来改变金属材料内部结构,从而改善其性能的方法。
热处理可以提高材料的硬度、强度、韧性等,同时也可以通过退火、正火等方法来降低硬度,提高塑性,以适应不同的使用需求。
三、计算题1. 已知某金属的杨氏模量为200 GPa,泊松比为0.3,求该金属在拉伸应力为100 MPa时的应变。
根据胡克定律,应力(σ)与应变(ε)的关系为:σ = E * ε,其中E是杨氏模量。
将已知数据代入公式得:ε = σ / E = 100 MPa / 200 GPa = 5e-4。
2. 某材料在单轴拉伸试验中,当应力达到250 MPa时,其伸长量为0.0005 m。
求该材料的杨氏模量。
杨氏模量E可以通过应力与应变的比值计算得出:E = σ/ ε。
已知应力σ = 250 MPa,伸长量ΔL = 0.0005 m,原长度L未知,但可以通过应变的定义ε = ΔL / L来推导。
由于应变ε很小,可以假设伸长量ΔL远小于原长度L,从而近似ε ≈ ΔL。
代入数据得:E = 250 MPa / 0.0005 = 500 GPa。
四、论述题1. 论述合金化对金属材料性能的影响。
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。
试题1一. 图1是Na2O的理想晶胞结构示意图,试回答:1.晶胞分子数是多少;2.结构中何种离子做何种密堆积;何种离子填充何种空隙,所占比例是多少;3.结构中各离子的配位数为多少,写出其配位多面体;4.计算说明O2-的电价是否饱和;5.画出Na2O结构在(001)面上的投影图。
二. 图2是高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O)结构示意图,试回答:1.请以结构式写法写出高岭石的化学式;2.高岭石属于哪种硅酸盐结构类型;3.分析层的构成和层的堆积方向;4.分析结构中的作用力;5.根据其结构特点推测高岭石具有什么性质。
三. 简答题:1.晶体中的结构缺陷按几何尺寸可分为哪几类?2.什么是负扩散?3.烧结初期的特征是什么?4.硅酸盐晶体的分类原则是什么?5.烧结推动力是什么?它可凭哪些方式推动物质的迁移?6.相变的含义是什么?从热力学角度来划分,相变可以分为哪几类?四. 出下列缺陷反应式:1.NaCl形成肖特基缺陷;2.AgI形成弗仑克尔缺陷(Ag+进入间隙);3.TiO2掺入到Nb2O3中,请写出二个合理的方程,并判断可能成立的方程是哪一种?再写出每个方程的固溶体的化学式。
4.NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体五. 表面力的存在使固体表面处于高能量状态,然而,能量愈高系统愈不稳定,那么固体是通过何种方式降低其过剩的表面能以达到热力学稳定状态的。
六.粒径为1μ的球状Al2O3由过量的MgO微粒包围,观察尖晶石的形成,在恒定温度下,第一个小时有20%的Al2O3起了反应,计算完全反应的时间:⑴用杨德方程计算;⑵用金斯特林格方程计算。
七.请分析熔体结构中负离子团的堆积方式、聚合度及对称性等与玻璃形成之关系。
八.试从结构和能量的观点解释为什么D晶界>D晶内?九.试分析二次再结晶过程对材料性能有何影响?工艺上如何防止或延缓二次再结晶的发生?十.图3是A-B-C三元系统相图,根据相图回答下列问题:1.写出点P,R,S的成分;2.设有2kgP,问需要多少何种成分的合金Z才可混熔成6kg成分为R的合金。
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。
材料科学基础考试试卷一、选择题(每题2分,共20分)1. 材料科学是研究材料的哪些方面的学科?A. 材料的制备B. 材料的性能C. 材料的应用D. 所有以上选项2. 下列哪个不是金属材料的特性?A. 高导电性B. 高延展性C. 低熔点D. 良好的热传导性3. 陶瓷材料通常具有以下哪种特性?A. 高韧性B. 高硬度C. 低热膨胀系数D. 低强度4. 聚合物材料的玻璃化转变温度是指:A. 聚合物从玻璃态转变为高弹态的温度B. 聚合物从高弹态转变为流动态的温度C. 聚合物从固态转变为液态的温度D. 聚合物从液态转变为固态的温度5. 下列哪个是纳米材料的特点?A. 高强度B. 高导电性C. 低热膨胀系数D. 所有以上选项二、填空题(每空1分,共10分)6. 材料的力学性能主要包括_______、_______、_______和硬度等。
7. 材料的热处理过程包括_______、_______、_______和_______。
8. 材料的断裂类型主要有_______断裂、_______断裂和_______断裂。
9. 材料的疲劳寿命通常与_______成正比,与_______成反比。
10. 材料的腐蚀类型包括化学腐蚀和_______腐蚀。
三、简答题(每题10分,共20分)11. 简述材料的微观结构对材料宏观性能的影响。
12. 描述金属材料的冷加工和热加工的区别。
四、计算题(每题15分,共30分)13. 某铝合金的屈服强度为250 MPa,抗拉强度为350 MPa。
若该合金的试样在拉伸过程中的最大载荷为50 kN,请计算该试样的断面积。
14. 假设一个陶瓷材料的热膨胀系数为5×10^-6 K^-1,其在室温(25°C)到100°C的温度范围内的线性尺寸变化是多少?五、论述题(每题15分,共30分)15. 论述纳米材料在现代技术中的应用及其潜在的挑战。
16. 讨论材料科学在可持续发展中的角色和重要性。
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--------------------。
9 晶胞中每个原子平均占有的体积称为____________________________________。
10 FCC 包含有<112>晶向的晶面是___________________。
11. 图2为简单立方点阵晶胞,其中ABC 面的指数是______________,AD 的晶向指数是_______________。
12. 在空间点阵中选取晶胞的原则是:(1)_______________________________(2)_________________________________(3)________________________________________(4)____________________________13 以点阵常数a 为单位,fcc 晶体的原子半径是___________,bcc 晶体的原子半径是____________,fcc 晶体(110)面的晶面间距是_______________________,[110]方向的原子间距为_______________,fcc 晶体的结构原子体积为_____________________。
14 金刚石的晶体___________,每个晶胞中的原子数为_____________________。
15 (h 1k 1l 1)和(h 2k 2l 2)两晶面的晶带轴指数[uvw]为______________________________。
16 面心立方结构每个晶胞中八面体间隙数为________,四面体间隙数为______。
17 立方晶系晶面间距计算公式是_______________________。
18 Zn 室温的点阵常数a=2.6649A ,c=4.9468A ,其轴比为____________,配位数为_______。
19 工业多晶体金属不呈现性能的各向异性,其原因是______________________________。
20 纯铁冷却时在912ε 发生同素异晶转变是从___________结构转变为___________结构,其原子半径发生_______________变化。
21. 原子排列最密的晶面,其面间距______________(最大或最小)。
22. 公式d=a/√h 2+k 2+l 2只适用于计算______________________结构相平行晶面间的距离。
2. 判断1. α-Fe 致密度比γ-Fe 小,所以α-Fe 溶解碳比γ-Fe 多。
( )2. 立方晶系中具有相同指数的晶面与晶向必定相互垂直。
( )3. 原子半径大小与其在晶体中配位数无关。
( )4. 密排六方结构不能称作一种空间点阵。
( )5. 铁素体的点阵常数比a-Fe 的点阵常数小。
( )6. 金属键无方向性及饱和性。
( )7. 在立方晶系中,[-111]⊥(1-1-1)。
( )8. 在fcc 和bcc 结构中,一切相邻的平行晶面间的距离可用公式:d=a/√h 2+k 2+l 2 ( )9. 结构原子体积是指结构晶胞中每个原子的体积。
( )10. 立方晶系的(100),(010)和(001)面属于同一个晶带。
( )11. 由γ-Fe 转变为α-Fe 时,原子半径增大( ),发生体积膨胀( )。
12. Fcc 和bcc 结构中的八面体间隙均为正八面体。
( )13. 空间点阵中每个阵点周围具有等同的环境。
( )14 一个面心立方结构相当于体心正方结构。
( )15. 从实用观点来看体心立方金属中的空隙比面心立方金属中的更为重要。
( )3. 简述A B C D 1 图1金属键,晶体,同素异晶转变(并举例),晶胞,点阵常数,晶面指数,晶面族,晶向指数,晶向族(举例),晶带和晶带轴,配位数,致密度,晶面间距,面心立方结构,体心立方结构,密排六方结构,4. 问答1:在简单立方晶胞中画出(1-2 1)晶面和[11-2]晶向,在hcp 晶胞的(0001)面上标出(-12-10)晶面和[-12-10]晶向。
2:求[11-1]和[20-1]两晶向所决定的晶面。
3 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 。
4 在面心立方fcc 晶胞中,﹤110﹥方向中位于(111)平面上的有哪些方向。
5 画出一个体心立方晶胞,在晶胞上画出:1 发生滑移的一个晶面2 在这个面上发生滑移的几个滑移方向。
6 写出图3中ABCD 四面体各面的晶面指数和BC ,CA 的晶向指数。
7. 在图4中画出(1 1 –2 0)晶面和[1 –2 1 0 ]晶向。
求图示密排六方晶胞OA ,OB 晶向指数及ABC 的晶面指数。
8:画出fcc 中具有下列密勒指数的晶面和晶向。
9:画出hcp 晶胞,并画出(10-10) 10:画出bcc 晶胞下列晶面上原子平面排列情况:(110),(111)12:画出两个面心晶胞组成的体心正方晶胞,并画出(111)fcc ,(011)体心正方晶面与[-211]fcc ,[01-1]体心正方晶向,并指出两晶面与两晶向存在何种关系。
第二章 合金相结构本章的主要内容:固溶体:固溶体的分类有置换固溶体及影响固溶度因素,间隙固溶体,缺位固溶体中间相:正常价化合物,电子化合物,间隙相与间隙化合物,金属间化合物的性质与应用O A 图3固溶体的微观不均匀性:超结构,以fcc、bcc及hcp为基的超结构,有序参数1.填空1. 形成无限固溶体的必要条件是:(1)_________________,(2)_________________--,(3)____________________。
2. 形成有序固溶体的必要条件是:(1)_________________________,(2)________________,(3)_________________________。
3. 影响正常价化合物形成的主要因素是_____________________________。
4. C原子半径为0.77A,Cr的原子半径为1.28A,则Cr23C6是____________化合物。
5. 随着溶质浓度的增大,单相固溶体合金的强度______________,塑性______________,导电性___________________。
6. 如图是铜金有序固溶体的晶胞,其分子式为___________。
7 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。
8形成置换固溶体时,两组元原子半径的相对差小于_______________,是有利于大量固溶图1 的因素之一。
9 Cu是一价,Sn是四价,则Cu3Sn化合物的电子浓度为__________。
10 铁碳合金中奥氏体的晶体结构是____________,铁素体的晶体结构是________________。
11置换式固溶体的不均匀性主要表现为存在____________________________________和_______________________。
12. 电子化合物的形成条件为_______________,晶型___________,例如___________________________。
13间隙相的形成元素为____________________,晶型为_________________例如___________________。