西安理工大学803材料科学基础历年考研试题

考研材料科学基础题库与答案考研材料科学基础是一门重要的专业课程，对于想要在材料领域深入研究的同学来说，掌握这门课程的知识至关重要。

以下为大家整理了一套较为全面的考研材料科学基础题库，并附上详细的答案解析，希望能对大家的备考有所帮助。

一、晶体结构1、画出面心立方（FCC）和体心立方（BCC）晶体结构的晶胞，并分别计算其原子半径与晶格常数之间的关系。

答案：面心立方（FCC）晶胞中，原子半径 r 与晶格常数 a 的关系为 r ＝√2a/4；体心立方（BCC）晶胞中，原子半径 r 与晶格常数 a 的关系为 r ＝√3a/4。

2、简述晶体结构与空间点阵的区别。

答案：晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的具体排列方式，它不仅包括空间点阵的形式，还包括原子的种类、数量以及它们之间的相互作用等。

而空间点阵是将晶体结构中的质点抽象为几何点，所得到的几何图形，它只反映质点的分布规律和周期性。

二、晶体缺陷1、什么是点缺陷？点缺陷有哪些类型？答案：点缺陷是指在晶体中三维方向上尺寸都很小的缺陷。

点缺陷的类型主要包括空位、间隙原子和杂质原子。

2、简述位错的基本类型及它们的运动方式。

答案：位错的基本类型有刃型位错和螺型位错。

刃型位错的运动方式有滑移和攀移；螺型位错的运动方式只有滑移。

三、凝固与结晶1、简述纯金属结晶的条件和过程。

答案：纯金属结晶的条件是要有一定的过冷度。

结晶过程包括形核和长大两个阶段。

形核又分为均匀形核和非均匀形核。

均匀形核是依靠液态金属本身的结构起伏自发地形成晶核；非均匀形核是依靠液态金属中存在的固态杂质或容器壁等现成表面形成晶核。

长大过程是晶核形成后，原子不断向晶核表面堆砌，使晶核不断长大，直至液态金属全部转变为固态晶体。

2、比较均匀形核和非均匀形核的异同。

答案：相同点：都是形核的方式，都需要一定的过冷度，都包含形核功。

不同点：均匀形核依靠液态金属本身的结构起伏自发形成晶核，所需的过冷度较大，形核功较大；非均匀形核依靠现成表面形成晶核，所需过冷度较小，形核功较小。

西安理工大学硕士材料科学基础真题2021年试卷二十四2021年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目：材料科学基础适用专业：材料科学与工程、材料成型与控制、材料物理与化学一、简答题(任选8题)1．氯化钠的晶体结构与否属布拉菲图形?为什么?如果不是，则其图形为哪种图形类型?2．写出bcc晶体中的配位数(n)、致密度(k)、原子半径r与点阵常数a的关系式，在一个bcc晶胞中画出其室温时的一组滑移系并标出密排面与密排方向。

3．先行从融合键的角度探讨通常情况下金属材料比陶瓷材料整体表现出来更高塑性或延展性的原因。

4．分析“在液态金属中，凡是涌现出小于临界晶核半径的晶胚都不能成核，但是只要有足够的能量起伏提供形核功，还是可以成核的。

”这段话是否正确，并回答纯金属材料形核时必须满足哪些条件。

5．金属材料生长形态的影响因素存有哪些?在相同的温度梯度下纯金属和固溶体合金的生长形态与否相同?恳请表明原因。

6．为细化某纯铝件的晶粒，将其冷变形5%后于650℃退火1h，组织反而粗化；增大冷变形量至80%再于650℃退火1h，仍然得到粗大晶粒。

试分析其原因，指出上述两种工艺不合理之处及原因，并回答影响再结晶晶粒度的因素。

7．对于液态材料将其晶粒细化后其力学性能可以存有何种变化?表述原因。

并提问对于铸件若想使用再结晶的方法细化晶粒，为什么?8．为什么钢铁零件渗碳温度一般要选择在γ相区中进行?若不在γ相区进行会有什么结果?9．何为金属材料的加工硬化?如何化解加工硬化给时程加工增添的困难?10．详述碳钢的相同淬火温度范围及其对应的淬火非政府类型。

二、计算题已知纯铜的滑移系的临界切应力τc为1mpa，问：1．要使多大的应力?面上产生[101]方向的位移，则在[101]方向上至少须要施予2．要使面上产生[110]方向的滑移，则在[110]方向上至少需施加多大的应力?三、例如图24-1右图的晶体中，abcd位移面上存有一个势能环路，势能线方向为逆时针方向，其柏氏矢量b平行于。

西安理工大学材料科学基础期末考试题一、填空题(20分，每空格1分)1. 相律是在完全平衡状态下，系统的相数、组元数和温度压力之间的关系，是系统的平衡条件的数学表达式：f=C-P+22.二元系相图是表示合金系中合金的相与温度、成分间关系的图解。

3.晶体的空间点阵分属于7 大晶系，其中正方晶系点阵常数的特点为a=b≠c,α=β=γ=90°，请列举除立方和正方晶系外其他任意三种晶系的名称三斜、单斜、六方、菱方、正交（任选三种）。

4.合金铸锭的宏观组织包括表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区三部分。

5．在常温和低温下，金属的塑性变形主要是通过滑移的方式进行的。

此外还有孪生和扭折等方式。

6.成分过冷区从小到大，其固溶体的生长形态分别为平面状，胞状和树枝状。

1．原子扩散的驱动力是：组元的化学势梯度2．凝固的热力学条件为：过冷度3. 某金属凝固时的形核功为△G*，其临界晶核界面能为△G，则△G*和△G的关系为△G* =1/3 △G5．金属液体在凝固时产生临界晶核半径的大小主要取决于过冷度。

6．菲克第一定律表述了稳态扩散的特征，即浓度不随变化。

7. 冷变形金属加热过程中发生回复的驱动力是：冷变形过程中的存储能9.合金铸锭的缺陷可分为缩孔和偏析两种。

二、判断题（正确的打“√”错误的打“×”，每题1分，共12分）1. 体心立方结构是原子的次密排结构，其致密度为0.74。

（×）2. 同一种空间点阵可以有无限种晶体结构，而不同的晶体结构可以归属于同一种空间点阵。

（√）3. 结晶时凡能提高形核率、降低生长率的因素，都能使晶粒细化。

（√）4. 合金液体在凝固形核时需要能量起伏、结构起伏和成分起伏。

（√）5. 小角度晶界的晶界能比大角度晶界的晶界能高。

（×）6. 非均匀形核时晶核与基底之间的接触角越大，其促进非均匀形核的作用越大。

（×）7. 固溶体合金液体在完全混合条件下凝固后产生的宏观偏析较小。

《材料科学基础》考试大纲Foundations of Materials Science (A)科目代码：803科目名称：材料科学基础一、课程性质与目的《材料科学基础》是材料科学与工程专业的基础课，是材料类专业必修的专业核心课程。

该课程通过从三个层次阐述材料的组成与结构、制备与加工、性质与性能之间的相互关系与制约规律，讲述了从理想到实际，从规则到不规则，从静态到动态，在宏观、微观、宏观的循环过程中材料制备－加工－使用过程中的科学和工程原理。

通过对材料科学中专业基础知识的学习、对材料微观组织与性能对应关系的分析，旨在使学生掌握材料科学的基础知识和基本原理，了解材料发展历史中重大突破的背景与影响，认识材料在生产、成型及使用过程中的各种化学、物理现象和性能变化；掌握材料的化学成分、组织结构与性能之间的基本变化规律及机理，掌握金相组织的分析方法；培养学生能够在材料生产过程中发现问题、分析数据，有意愿创新，具有追求创新的态度和意识；具备解决材料专业复杂工程问题的能力。

二、教学与考试范围0．绪论材料分类、应用范围、研究现状及发展趋势，掌握材料发展历史中一些重大突破的背景与影响，了解本课程的主要内容。

本章重点：材料分类、应用范围及研究现状及学习本课程的思路、方法。

本章难点：材料发展历史中一些重大突破的背景与影响。

1.纯金属的晶体结构1）掌握固体材料键合的分类及相对应材料的性能。

2）掌握晶体中空间格子的概念、类型、特点。

3）掌握晶体结构的表征及典型晶体结构。

4）掌握晶体缺陷的基本概念及研究方法。

本章重点：1）金属的晶体性及14种布拉菲点阵的结构特点。

2）典型金属的晶体结构。

3）位错的相关概念。

本章难点：1）晶体结构与材料性能之间的联系。

2）通过对位错的定义、表征及受力、运动、应力场的研究，掌握线缺陷的相关基本原理和对晶体完整性的影响机制。

2.合金相结构掌握合金相的概念、分类及性能特点，了解和掌握各类合金相的应用范围。

(西安理工大学)材料科学基础真题2002年-2(总分：152.00，做题时间：90分钟)一、名词解释(总题数：7，分数：21.00)1.致密度（分数：3.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(表示晶胞中原子所占的体积与晶胞体积的比值，是衡量原子排列紧密程度的参数，致密度越大，晶体中原子排列越紧密，晶体结构越致密。

)解析：2.相（分数：3.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构、成分基本相同，并有明确界面与其他部分相分开的均匀组成部分。

)解析：3.固溶体（分数：3.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(指以合金某一组元为溶剂，在其晶格中溶入其他组元原子(溶质)后所形成的一种合金相，其特征是仍保持溶剂品格类型，结点上或间隙中含有其他组元原子。

)解析：4.离异共晶（分数：3.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(成分点靠近共晶转变线两端的亚共晶和过共晶合金，结晶后组织中初晶量多，共晶体数量少，而且共晶体中与初晶相同的一相与初晶结合在一起，将共晶体中另一相推至晶界，造成的共晶体两相分离的非平衡组织。

)解析：5.退火（分数：3.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(将金属及其合金加热至相变温度以上，保温一段时间，然后以较为缓慢的速度冷却，以获得近于平衡组织的热处理工艺称为退火。

(西安理工大学)材料科学基础真题2006年(总分：150.00，做题时间：90分钟)一、填空(总题数：6，分数：15.00)1.置换固溶体的溶解度与原子尺寸因素、 1、电子浓度因素和 2有关。

（分数：2.00）填空项1:__________________ （正确答案：电负性因素）填空项1:__________________ （正确答案：晶体结构因素）解析：2.当过冷液体中出现一个半径为r的晶胚时，所得的临界晶核半径大小为 1。

r*变小意味着形核数目 2，晶核均匀形核依靠 3提供r＞r*的原子小集团充当晶核，依靠 4提供相当于界面能 5的形核功。

（分数：5.00）填空项1:__________________ （正确答案：[*]）填空项1:__________________ （正确答案：增多）填空项1:__________________ （正确答案：结构起伏）填空项1:__________________ （正确答案：能量起伏）填空项1:__________________ （正确答案：1/3）解析：3.固溶体合金结晶过程中遵循形核和核长大规律，但它不同于纯金属的是形核时还额外需要 1起伏，它也是在 2过程中进行的，同时在结晶过程中还始终伴随着 3的扩散。

（分数：3.00）填空项1:__________________ （正确答案：成分）填空项1:__________________ （正确答案：变温）填空项1:__________________ （正确答案：异类原子）解析：4.金属塑性变形过程中发生孪生后，孪晶面两边的晶体位向呈现 1，并且晶体是 2切变的。

（分数：2.00）填空项1:__________________ （正确答案：对称关系）填空项1:__________________ （正确答案：均匀）解析：5.冷塑变金属低温回复时，主要是 1，高温回复时，主要是发生 2。

（分数：2.00）填空项1:__________________ （正确答案：点缺陷的消失）填空项1:__________________ （正确答案：多边形化）解析：6.动态回复与动态再结晶是指在变形过程中 1同时进行。

西安理工大学硕士材料科学基础真题2008年(总分：189.99，做题时间：90分钟)一、名词解释(总题数：5，分数：20.00)1.成分过冷（分数：4.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(固溶体合金凝固时，由于液相中溶质的分布发生变化，合金熔点也发生变化，即使实际温度分布不变，固液界面前沿的过冷度也会发生变化。

所以固溶体合金的过冷度是由变化着的合金的熔点与实际温度分布两个方面的因素共同决定的。

这种因液相成分变化而形成的过冷称为成分过冷。

)解析：2.中间相（分数：4.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(指合金组元间相互作用，当超过固溶体的固溶极限时可形成晶格结构和特性完全不同于任一组元的具有金属特性的新相。

由于在相图中往往处于中间部位，因此又称为中间相。

)解析：3.离异共晶（分数：4.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(成分点靠近共晶转变线两端的亚共晶和过共晶合金，结晶后组织中初晶量多，共晶体数量少，而且共晶体中与初晶相同的一相与初晶结合在一起，将共晶体中另一相推至晶界，造成的共晶体两相分离的非平衡组织。

)解析：4.反应扩散（分数：4.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(在固态扩散的过程中，如果渗入元素在金属中溶解度有限，随着扩散原子增多，当渗入原子的浓度超过溶解度时则形成不同于原相的固溶体或中间相，从而使金属表层分为出现新相和不出现新相的两层，这种通过扩散而形成新相的过程，称为反应扩散。

简述金属固态扩散的条件答：⑴扩散要有驱动力一一热力学条件，化学势梯度、温度、应力、电场等。

⑵扩散原子与基体有固溶性一一前提条件；⑶足够高温度一一动力学条件；⑷足够长的时间一一宏观迁移的动力学条件17.何为成分过冷它对固溶体合金凝固时的生长形貌有何影响答：成分过冷：在合金的凝固过程中，虽然实际温度分布一定，但由于液相中溶质分布发生了变化，改变了液相的凝固点，此时过冷由成分变化与实际温度分布这两个因素共同决定，这种过冷称为成分过冷。

成分过冷区的形成在液固界面前沿产生了类似负温度梯度的区域，使液固界面变得不稳定。

当成分过冷区较窄时，液固界面的不稳定程度较小，界面上偶然突出部分只能稍微超前生长，使固溶体的生长形态为不规则胞状、伸长胞状或规则胞状；当成分过冷区较宽时，液固界面的不稳定程度较大，界面上偶然突出部分较快超前生长，使固溶体的生长形态为胞状树枝或树枝状。

所以成分过冷是造成固溶体合金在非平衡凝固时按胞状或树枝状生长的主要原因。

18.为什么间隙固溶体只能是有限固溶体，而置换固溶体可能是无限固溶体答：这是因为当溶质原子溶入溶剂后，会使溶剂产生点阵畸变，引起点阵畸变能增加，体系能量升高。

间隙固溶体中，溶质原子位于点阵的间隙中，产生的点阵畸变大，体系能量升高得多；随着溶质溶入量的增加，体系能量升高到一定程度后，溶剂点阵就会变得不稳定，于是溶质原子便不能再继续溶解，所以间隙固溶体只能是有限固溶体。

而置换固溶体中，溶质原子位于溶剂点阵的阵点上，产生的点阵畸变较小；溶质和溶剂原子尺寸差别越小，点阵畸变越小，固溶度就越大；如果溶质与溶剂原子尺寸接近，同时晶体结构相同，电子浓度和电负性都有利的情况下，就有可能形成无限固溶体。

19.在液固相界面前沿液体处于正温度梯度条件下，纯金属凝固时界面形貌如何同样条件下，单相固溶体合金凝固的形貌又如何分析原因答：正的温度梯度指的是随着离开液一固界面的距离Z的增大，液相温度T随之升高的情况，即—>0o在这种条件下，纯金属晶体的生长以接近平面状向前推移，dZ这是由于温度梯度是正的，当界面上偶尔有凸起部分而伸入温度较高的液体中时，它的生长速度就会减慢其至停止，周围部分的过冷度较凸起部分大，从而赶上来，使凸起部分消失，这种过程使液一固界面保持稳定的平面形状。

西⼯⼤材料学考研模拟题8套《材料科学基础》⼀、简答题（每题6分，共30分）1．原⼦的结合键有哪⼏种？各有什么特点？2．⾯⼼⽴⽅晶体和体⼼⽴⽅晶体的晶胞原⼦数、配位数和致密度各是多少？3．⽴⽅晶系中，若位错线⽅向为[001]，，试说明该位错属于什么类型。

4．请说明间隙化合物与间隙固溶体的异同。

5．试从扩散系数公式说明影响扩散的因素。

6．何为过冷度？它对形核率有什么影响？⼆、作图计算题（每题10分，共40分）1．在⾯⼼⽴⽅晶体中，分别画出(101)、[110]和、[，指出哪些是滑移⾯、滑移⽅向，并就图中情况分析它们能否构成滑移系？2．已知Al为⾯⼼⽴⽅晶体，原⼦半径为r A。

若在Al晶体的⼋⾯体间隙中能溶⼊最⼤的⼩原⼦半径为r B，请计算r B与r A的⽐值是多少。

3．A-B⼆元合⾦中具有共晶反应如下：若共晶反应刚结束时，α和β相的相对含量各占50%，试求该合⾦的成分。

4．已知铜的临界分切应⼒为1Mpa，问要使⾯上产⽣[101]⽅向的滑移，应在[001]⽅向上施加多⼤的⼒？三、综合分析题（每题15分，共30分）1．按下列条件绘出A-B⼆元相图：（1）A组元（熔点600℃）与B组元（熔点500℃）在液态时⽆限互溶；（2）固态时，A在B中的最⼤固溶度为w A=0.30，室温时为w A=0.10；⽽B在固态下不溶于A；（3）300℃时发⽣共晶反应。

在A-B⼆元相图中，分析w B=0.6的合⾦平衡凝固后，在室温下的相组成物及组织组成物，并计算各相组成物的相对含量。

2．请绘出下列Fe-C合⾦极缓慢冷却到室温后的⾦相组织⽰意图，并标注各组织。

（腐蚀剂均为3%硝酸酒精）⼀、简答题（每题6分，共30分）1．原⼦的结合键有哪⼏种？各有什么特点？离⼦键：正负离⼦相互吸引；键合很强，⽆⽅向性；熔点、硬度⾼，固态不导电，导热性差。

共价键：相邻原⼦通过共⽤电⼦对结合；键合强，有⽅向性；熔点、硬度⾼，不导电，导热性有好有差。

⾦属键：⾦属正离⼦于⾃由电⼦相互吸引；键合较强，⽆⽅向性；熔点、硬度有⾼有低，导热导电性好。