材料科学基础考研试题汇编

选择题
晶体中原子或离子的排列方式是：
A. 完全无序
B. 局部有序，整体无序
C. 完全有序（正确答案）
D. 介于有序与无序之间
下列哪一项是描述晶体结构的基本单位？
A. 晶胞（正确答案）
B. 晶粒
C. 晶界
D. 晶系
在金属材料的强化机制中，通过细化晶粒来提高材料强度的方法称为：
A. 固溶强化
B. 细晶强化（正确答案）
C. 位错强化
D. 沉淀强化
下列哪种晶体结构具有最高的配位数？
A. 体心立方结构
B. 面心立方结构（正确答案）
C. 简单立方结构
D. 密排六方结构
材料的硬度与其塑性变形抗力之间的关系是：
A. 无关
B. 硬度越高，塑性变形抗力越小
C. 硬度越高，塑性变形抗力越大（正确答案）
D. 仅在特定条件下相关
在二元合金相图中，共晶点表示的是：
A. 两种组元在固态下完全互溶的点
B. 两种组元在液态下完全互溶的点
C. 合金在某一温度下，由液相同时结晶出两种不同成分固相的点（正确答案）
D. 合金开始发生固态相变的温度点
下列哪种现象是金属材料在冷却过程中，由于溶质原子在固溶体中的溶解度变化而引起的？
A. 过饱和固溶体的分解（正确答案）
B. 调幅分解
C. 共析转变
D. 马氏体转变
在铁碳合金中，随着碳含量的增加，材料的强度和硬度通常会：
A. 降低
B. 保持不变
C. 增加（正确答案）
D. 先增加后降低
下列哪种缺陷是晶体中原子排列偏离理想位置，但仍保持晶体结构不变的情况？
A. 点缺陷
B. 线缺陷
C. 面缺陷
D. 晶格畸变（正确答案）。

硕士研究生入学考试试题考试科目代码及名称：959 材料科学基础考试时限：3小时 总分：150分一、名词解释 （10×3=30分）加工硬化 沉淀强化 交滑移 上坡扩散 调幅分解 金属化合物 临界分切应力 珠光体 Orowan 机制 等强温度二、解答题（6×10=60分）1、判断下列位错反应能否进行：（1）]110[2]101[2]100[a a a +→；(2)]111[2]111[6]112[3a a a →+ 2、请指明下列五种结构分别属于什么布拉菲点阵。

注：a=b=c,α=β=γ=90°。

图省3、冷变形金属在回复和再结晶过程中，组织和性能分别有什么变化？4、试分别给出FCC,BCC 及HOP 的主要滑移系。

5、试分析液态金属凝固过程中形成中心等轴晶区的条件是什么？6、为什么空位是热力学稳定缺陷，而位错是非热力学稳定缺陷。

三、问答题(3×20=60分)1、绘出Fe-Fe 3C 相图，标出其中的关键成分和关键温度，并且回答：（1）分析碳含量对Fe-C 合金室温组织和力学性能的影响。

（2）分析45钢的拉伸变形过程可分为哪几个阶段及其相应的特征和机理。

2、试解释为什么材料的理论强度远高于其实际强度。

随着现代科学技术的进步和国民经济的发展，材料的强韧化越来越重要，试举例说明材料强化或韧化的4种方法，并阐述相应的强化和韧化原理。

3、试分析下列材料科学过程是否与原子扩散有关，为什么？A 热弹性马氏体箱变B 脱溶分解C 成分均匀化D 高温蠕变E G.P 形成硕士研究生入学考试试题参考答案考试科目代码及名称：959 材料科学基础考试时限：3小时 总分：150分一、名词解释（30分）加工硬化：随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降的现象。

沉淀强化：过饱和固溶体随温度下降或长时间保温过程中（时效）发生脱溶分解，细小的沉淀物分散于基体之中，阻碍位错运动而产生强化的现象。

1.铜在一定温度时会产生空位缺陷（即热缺陷），其空位形成激活能为Q=20000cal/mol ，一直铜为FCC 结构，晶格常数为3.62×10-8，R=1.99cal/mol K ，问： （1）试求单位体积内的格点数。

（2）试计算铜在室温的25℃和接近熔点的1084℃时单位体积内的空位数量。

（3）确定25℃和1084℃的时的空位密度（即格点位置上空位所占比例）。

解答：（1） 晶胞体积：V=a ³=（3.62×10-10）³=4.7438×10-29 m ³单位晶胞格点数：8×（1/8）+6×（1/2）=4因此单位体积格点数N=4/（4.7438×10-29）=8.432×10-28（2） n=Nexp （-20000/（1.99×298））=1.901×1014个接近熔点的1094℃时单位体积中的空位数量n=Nexp （-20000/（1.99×（273+1084）））=5.122×1024个（3） [Vm]=n/N=1.901×1014/8.432×1028=2.255×10-15[Vm]=n/N=5.122×1024/8.432×1028=6.075×10-42..在FCC 铁中，碳原子位于晶胞的八面体间隙位置，即每条棱的中心如（1/2,0,0）和晶胞中心（1/2,1/2,1/2）处；在BCC 铁中，碳原子占据四面体间隙位置，比如（1/4,1/2,0）处。

FCC 铁的点阵常数为0.3571nm ，BCC 铁为0.2866nm 。

设碳原子的半径为0.071nm 。

问（1）在FCC 、BCC 两种铁中，由间隙碳原子所产生的晶格畸变哪一种更明显？（2）如果所有间隙位置都被碳原子填充，则每种金属中的碳原子的含量各是多少？解：（1）参照图（a ），计算坐标位于(1/4,1/2,0)的间隙尺寸。

材料科学基础考研题库材料科学基础考研题库材料科学作为一门交叉学科，涉及材料的结构、性能、制备和应用等多个方面。

对于考研学子而言，掌握材料科学基础知识是非常重要的。

为了帮助大家更好地备考，我整理了一些材料科学基础的考研题库，希望对大家有所帮助。

一、选择题1. 下列哪个元素不是构成大多数金属材料的主要元素？A. 铁B. 铝C. 碳D. 铜2. 以下哪个不是材料的力学性能？A. 强度B. 韧性C. 硬度D. 导电性3. 以下哪个不是材料的热性能？A. 热膨胀系数B. 热导率C. 熔点D. 硬度4. 以下哪个不是材料的物理性能？A. 密度B. 热膨胀系数C. 热导率D. 硬度5. 下列哪个不是材料的晶体结构类型？A. 立方晶系B. 正交晶系C. 六方晶系D. 圆柱晶系二、填空题1. 材料的________是指材料在受力时发生形变的能力。

2. 材料的________是指材料在受力下发生破坏的能力。

3. 材料的________是指材料在受力下发生塑性变形的能力。

4. 材料的________是指材料在受力下发生弹性变形的能力。

5. 材料的________是指材料在受力下发生断裂的能力。

三、简答题1. 请简要介绍一下金属材料的晶体结构类型及其特点。

2. 请简要介绍一下陶瓷材料的种类及其应用领域。

3. 请简要介绍一下高分子材料的种类及其应用领域。

4. 请简要介绍一下复合材料的种类及其应用领域。

5. 请简要介绍一下半导体材料的特点及其应用领域。

四、计算题1. 一根钢材的长度为10cm，受力后变形为10.2cm，请计算该钢材的应变。

2. 一块材料的面积为50cm²，受力为100N，请计算该材料的应力。

3. 一根铜材的长度为20cm，受力后变形为20.2cm，请计算该铜材的应变。

4. 一块材料的长度为10cm，受力为100N，请计算该材料的应力。

5. 一根铝材的应变为0.002，长度为10cm，请计算该铝材的变形。

一、名词解释（每小题3分。

共30分）晶界内吸附交滑移：上坡扩散：纤维组织：枝晶偏析：伪共晶组织：重心法则：配位数：致密度：晶带二、答题（每小题10分、共50分）1．在一个面心立方晶系的晶胞中画出晶面（111）和（112），并写出两晶面交线的晶向指数。

2．位错反应的条件是什么？判断下列反应能否进行（1） a【100】—>a /2【111】+ a /2【111】(2) a /2【101】+ a /6【121】—> a 【111】3．试推导菲克第二定律4．试述柯氏气团理解释低碳钢存在屈服平台现象5．简答液—固界面的类型及晶体生长的方式三、默画Fe—FeC相图，并分析0..5%C合金的平衡凝固过程，计算在室温其平3衡组织组成的重量分数和想组成的重量分数（20）答案：一、名次解释晶界内吸附：少量杂质或合金元素在晶体内部的分布是不均匀的，常偏聚于晶界交滑移：螺位错，在一滑移面运动受阻，转到另一滑移面上继续滑移。

上坡扩散：扩散物质由浓度低处向浓度高处进行的扩散。

纤维组织：晶粒及加杂物沿受力方向呈条带状态分布。

枝晶偏析：在非平衡凝固条件下，若固溶体以树枝状结晶并长大，则枝干与枝间会出现成分差别，称为~。

伪共晶组织：非平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的合金也可能全部转变为共晶组织，这种非共晶成分的共晶组织，称为~。

重心法则：处于三者相平衡的合金，其成分必位于共扼三角形重心位置。

配位数：晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数致密度：晶体结构中原子体积占总体积的百分数晶带：相交和平行于某一晶向直线的所有晶面的组合二、1．2． 反应条件：1）．几何条件：∑b 前=∑b 后2）．能量条件：∑b 2前〉∑b 2后(1)几何条件满足；能量条件：∑b 2前=（a ）2 [(1) 2+02+02]=a 2,（5分）∑b 2后=（a 2）2 [12+12+12]+ (a 2)2 [12 +(－1) 2+(-1)2]= 232a 2a <a 232,故反应不能进行 （2）几何条件满足能量条件：∑b 2前=（a 2）2[12+02+（-1）2]+（6a ）2 [（-1）2+22+12]= 322a ∑b 2后=（3a ）2 [12+12+（-1）2]= 32a 322a 〉32a ，故反应能进行 3．菲科第二定律设扩散流量为J ，扩散系数为D ，体积浓度为C ，图阴影部分体积的横截面积为A ，则：物质流入速率＝J 1A物质流出速率＝J 2A ＝J 1A ＋dx x JA ∂∂）（ 物质积存速率＝J 1A －J 2A ＝－Adx xJ ∂∂ 积存速率又可写为Adx tC ∂∂（2分） 故Adx t C ∂∂＝－Adx xJ ∂∂，即t C ∂∂＝－x J ∂∂将扩散第一定律：J ＝－DdxdC 代入，得： t C ∂∂＝)(xC D x ∂∂∂∂4．溶质原子形成的应力场与位错应力场可发生交互作用。

《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29、30、二、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、1.6B、2×√(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_____。

（其中Ko是平衡分配系数）A、1<Ke<K0B、Ko<Ke<1C、Ke<K0<110、面心立方晶体的孪晶面是_____。

A、{112}B、{110}C、{111}11、形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的_____。

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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。

2011年一、解释以下概念与术语（每小题10分，共50分）1．扩散相变，切变型相变2．热脆、冷脆3．交滑移、攀移4．直线法则、重心法则5．过冷度、动态过冷度6.致密度7.同素异晶，多晶形8.晶界内吸附9.固溶强化，弥散强化11.枝晶偏析12.莱氏体、低温莱氏体13.再结晶、二次再结晶二、简答1、何谓上坡扩散，用扩散驱动力加以说明。

2、什么是相？从两个方面回答平衡时、非平衡时。

3、用柯氏气团理论解释低碳钢存在的屈服平台现象/应变时效现象。

4、试述形成置换固溶体的条件和影响置换固溶体溶解度的因素。

5、什么是弥散强化？影响弥散强化的因素，用位错观点解释弥散强化实质机制。

6、影响扩散的因素，渗碳为什么在r-Fe中而不在a-Fe进行？7、在浓度三角形中，平行于三角形某一边的的直线有什么意义？通过三角形顶点的任意直线有什么意义？三、分析1、（共30分）C相图(二重)。

（7分）1)．默写Fe-Fe32)．分析1.2%C铁碳合金的结晶过程。

（8分）3)．计算1.2%C铁碳合金室温下，平衡组织组成的相对质量和相组成的相对重量。

（10分）4)．绘出1.2%C铁碳合金室温下的平衡组织。

（5分）2、（共20分）如图1所示俩个被钉扎住的刃型位错A-B和C-D，它们的长度x 相同，且具有相同的柏氏矢量，每个位错都可作为弗兰克-瑞德源。

1)假定俩个位错正在扩大，试问俩个位错环相遇时是形成钉扎还是形成一个更大的位错源？为什么？（10分）2)如果能形成一个更大的位错源，试问使该位错源运动所需的临界切应力应多大？（10分）图13、什么是公切线法则？推导？4、从扩散系数D=Dexp(-Q/RT) 分析说明影响扩散的因素有哪些？5、影响烧结的因素有哪些？具体展开说，6条。

6. 某面心立方滑移系｛111｝，试画出（111）晶面上的【-110】晶向，给出引起滑移的单位柏氏矢量。

如果滑移是刃形位错引起的，指出位错方向和位错滑移方向？假定作用在该位错上的的切应力为。

材料科学基础试卷—填空题(20)1、在晶体学屮，所有的晶体均可归纳为______ 个晶系屮， _____ 种布拉菲点阵,所有空间点阵又可归于_____ 晶族,通过宏观对称要素分析，晶体可能存在的对称类型(点群)有________ 种。

(7、14、3、32)2、晶体的对称要素要宏观对称要素和微观对称要素之分，宏观对称要素包括：_____ 、_____ 、_____ 、______ 等，围观对称要素包括 _____ 、______ 等。

(回转对称轴、对称面、对称屮心、回转■反演轴；滑动面、螺旋轴) 3、缺陷亏归纳为______ 缺陷、 ______ 缺陷和_____ 缺陷三类，位错属于_______缺陷，其最重要最基本的形态有_____ 位错和______ 位错两种，也有介于他们之间的_____ 位错。

(点、线、面；线；刃型、螺型；混合型)4、根据溶质原子在晶体点阵中的位置，可以讲固溶体分为三类：分别是________固溶体、_____ 固溶体和______ 固溶体。

(置换、间隙、缺位)二选择题(30)1、镜像指数与晶面指数满足条件［hkl］丄(hkl)的晶系为：(A)A.只有立方晶系B.立方晶系与正交晶系C.只有正交品系2、原子半径的大小与键的性质肓接相关。

不同的键型，原子半径也不相同。

其中，可以用键长的一般表示为：(A)A.共价半径、范德瓦尔斯半径B.金属半径、离子半径C.共价半径、离子半径3、密排六方和面心立方结构密排面上院子的堆垛方式为：(A)A.ABAB ......., ABC ABCB.ABCABC ,ABABC.ABCABC ,ABCABC4、金属晶体中最典型的结构是：(A)A.面心立方、体心立方、密排六方B.面心立方、简单立方、密排六方C.面心立方、提心四方、密排六方5、正离子配位数通常有正负离子半径比确定，因此：(A)A.配位多面体是八面体时，正、负离子半径比应处于0.414〜0.732范围B.正离子配位数为6时，正、负离子半径比处于0.225〜0.414范围C.正、负离子半径比处于0.732〜1.0范围时，配位多面体是四面体6、缺陷的特征是：(B)A. 不随外界条件的改变而变动，也不会合并和消失B. 随着各种条件的改变而不断变动，有些可以产生、发展、运动、交互 作用、合并和消失C. 随着各种条件的改变而不断变动，但不产生交互作用，不会合并和消 失7、设AG 为氧化物M0的肖特基缺陷形成自由焙变化，则对该体系中由肖特基 缺陷形成的［V M ］和［Vo ］空位的总浓度［V ］的计算式为(C)8、 位错最重要的性质之一是它可以在晶体中运动，其中：(C)A. 刃型位错不引起剪切畸变，也不引起体积的膨胀和收缩，螺型位错反 之B. 刃型位错引起压缩变形，螺型位错引起体积的碰撞C.螺型位错只引起剪切畸变，而不引起体积的膨胀和收缩，刃型位错反 之9、 位错滑移与攀移所需驱动力的性质可分别描述为：(C) A. 弹性力；化学力与切应力 B. 化学力与切应力；弹性力C. 切应力；化学力与弹性力10、 固体表面力源自于：(A)A. 固体表面质点排列的周期性屮断，力场对称性破坏，表现出的剩余键 力B. 固体表面的不均匀性，外界物质容易填入台阶处而表现岀的吸引力C. 固体表面由于大量位错露头的存在，产生了表面缺陷，改变了表面势 场而出现的作用力11、 I 古I 溶体特点是掺入外来杂质原子后原来的晶体结构不发生转变，但点阵畸变，性能变化。