江苏大学材料科学基础考研课程试题集

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。

《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 _____。

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。

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_____。

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。

一、名词：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解匀晶转变：从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。

平衡结晶：合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。

成分起伏：液相中成分、大小和位置不断变化着的微小体积。

异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。

枝晶偏析：固溶体树枝状晶体枝干和枝间化学成分不同的现象。

共晶转变：在一定温度下，由—定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程。

脱溶：由固溶体中析出另一个固相的过程，也称之为二次结晶包晶转变：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程。

成分过冷：成分过冷：由液相成分变化而引起的过冷度。

二、简答：1.固溶体合金结晶特点？答：异分结晶；需要一定的温度范围。

2.晶内偏析程度与哪些因素有关？答：溶质平衡分配系数ko；溶质原子扩散能力；冷却速度。

3.影响成分过冷的因素？答：合金成分；液相内温度梯度；凝固速度。

三、书后习题1、何谓相图？有何用途？答：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。

相图的作用：由相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。

2、什么是异分结晶？什么是分配系数？答：异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。

分配系数：在一定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之比值。

3、何谓晶内偏析？是如何形成的？影响因素有哪些？对金属性能有何影响，如何消除？答：晶内偏析：一个晶粒内部化学成分不均匀的现象形成过程：固溶体合金平衡结晶使前后从液相中结晶出的固相成分不同，实际生产中，液态合金冷却速度较大，在一定温度下扩散过程尚未进行完全时温度就继续下降，使每个晶粒内部的化学成分布均匀，先结晶的含高熔点组元较多，后结晶的含低熔点组元较多，在晶粒内部存在着浓度差。

影响因素：1）分配系数k o：当k0 1时，k0值越小，则偏析越大；当k0 1 时，k0 越大，偏析也越大。

《材料科学基础》试题A卷1.画出面心立方中的最密排晶面、晶向，并在晶胞图中画出最密排晶面、晶向（必须标明坐标系）（5分）2.解释什么是组织组成与相组成，根据Pb-Bi相图回答下列问题：（15分）设X合金平衡凝固完毕时的相组成物为β和(Bi)，其中β相占80%，则X合金中Bi组元的含量是多少？Pb-42%Bi合金非平衡凝固后得到何种非平衡组织？3.如图所示的三元相图的投影图：（10分）写出这个三元系的四相平衡反应式；指出这个三元系中1合金的成分并分析其结晶过程；4.固溶体合金的性能与纯金属比较有何变化？（5分）5.位错对材料性能有何影响。

（10分）6.解释大角晶界，晶界非平衡偏聚。

晶界能对材料性能有何影响？（10分）7.解释滑移与孪生，写出FCC单晶体的一个滑移系，如何解释多相固溶体合金中弥散第二相对材料的强化？变形后金属组织与性能变化如何？（15分）9. 什么是再结晶织构与再结晶全图，冷变形金属在加热时进行回复与再结晶后晶粒长大的驱动力是什么，铜的熔点为1083℃，在冷变形后的工业纯铜板上取三个试样，第一个试样加热到200℃，第二个试样加热到500℃，第三个试样加热到800℃，各保温一小时，然后空冷。

试画出各试样热处理后的显微组织示意图，说明它们在强度和塑性方面的区别及原因。

（20分）10. 固体材料中原子扩散驱动力是什么，温度、晶体结构、晶体缺陷对扩散有何影响？（10分）B卷1. 画出体心立方中的最密排晶面、晶向，并在晶胞图中画出最密排晶面、晶向（必须标明坐标系）（5分）2. 解释什么是伪共晶和离异共晶，根据Pb-Bi相图回答下列问题：（15分）设X合金平衡凝固完毕时的组织为(Bi)初晶+[ +（Bi）]共晶，且初晶与共晶的百分含量相等，则此合金中Pb组元的含量是多少？Pb-30%Bi合金非平衡凝固后得到何种组织？3. 分析如图所示的三元相图：（10分）写出这个三元系的四相平衡反应式；指出这个三元系中2合金的成分并分析其结晶过程；4. 比较金属间化合物与纯金属性能有什么区别？（5分）5. 位错对材料性能有何影响？（10分）6. 解释小角晶界，晶界平衡偏聚。

2004年西北工业大学硕士研究生入学试题一、简答题：（共40分，每小题8分）1、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？2、请简述影响扩散的主要因素有哪些。

3、临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？4、有哪些因素影响形成非晶态金属？为什么？5、合金强化途径有哪些？各有什么特点？二、计算、作图题：（共60分，每小题12分）1、求]111[和]120[两晶向所决定的晶面，并绘图表示出来。

2、氧化镁（MgO ）具有NaCl 型结构，即具有O 2-离子的面心立方结构。

问：（1） 若其离子半径+2Mg r =0.066nm ，-2O r ＝0.140nm ，则其原子堆积密度为多少？（2） 如果+2Mg r /-2O r ＝0.41，则原子堆积密度是否改变？3、已知液态纯镍在1.013×105 Pa （1大气压），过冷度为319 K 时发生均匀形核，设临界晶核半径为1nm ，纯镍熔点为1726 K ，熔化热ΔH m ＝18075J/mol ，摩尔体积V s ＝6.6cm 3/mol ，试计算纯镍的液－固界面能和临界形核功。

4、图示为Pb-Sn-Bi 相图投影图。

问：（1）写出合金Q （w Bi ＝0.7，w Sn ＝0.2）凝固过程及室温组织；（2）计算合金室温下组织组成物的相对含量。

5、有一钢丝（直径为1mm ）包复一层铜（总直径为2mm ）。

若已知钢的屈服强度σst ＝280MPa ，弹性模量E st ＝205GPa ，铜的σCu ＝140MPa ，弹性模量E Cu ＝110GPa 。

问：（1）如果该复合材料受到拉力，何种材料先屈服？（2）在不发生塑性变形的情况下，该材料能承受的最大拉伸载荷是多少？（3）该复合材料的弹性模量为多少？三、综合分析题：（共50分，每小题25分）1、某面心立方晶体的可动滑移系为]101[ )111(、。

（1） 请指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量；（2） 若滑移由刃位错引起，试指出位错线的方向；（3） 请指出在（2）的情况下，位错线的运动方向；（4） 假设在该滑移系上作用一大小为0.7MPa 的切应力，试计算单位刃位错线受力的大小和方向（取点阵常数为a ＝0.2nm ）。

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。

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。

一、名词：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。

匀晶转变：从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。

平衡结晶：合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。

成分起伏：液相中成分、大小和位置不断变化着的微小体积。

异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。

枝晶偏析：固溶体树枝状晶体枝干和枝间化学成分不同的现象。

共晶转变：在一定温度下，由—定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程。

脱溶：由固溶体中析出另一个固相的过程，也称之为二次结晶。

包晶转变：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程。

成分过冷：成分过冷：由液相成分变化而引起的过冷度。

二、简答：1. 固溶体合金结晶特点？答：异分结晶；需要一定的温度范围。

2. 晶内偏析程度与哪些因素有关？答：溶质平衡分配系数k0；溶质原子扩散能力；冷却速度。

3. 影响成分过冷的因素？答：合金成分；液相内温度梯度；凝固速度。

三、书后习题1、何谓相图？有何用途？答：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。

相图的作用：由相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。

2、什么是异分结晶？什么是分配系数？答：异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。

分配系数：在一定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之比值。

3、何谓晶内偏析？是如何形成的？影响因素有哪些？对金属性能有何影响，如何消除？答：晶内偏析：一个晶粒内部化学成分不均匀的现象形成过程：固溶体合金平衡结晶使前后从液相中结晶出的固相成分不同，实际生产中，液态合金冷却速度较大，在一定温度下扩散过程尚未进行完全时温度就继续下降，使每个晶粒内部的化学成分布均匀，先结晶的含高熔点组元较多，后结晶的含低熔点组元较多，在晶粒内部存在着浓度差。

影响因素：1）分配系数k0：当k0<1时，k0值越小，则偏析越大；当k0>1时，k0越大，偏析也越大。

材料科学基础考研经典题目(总4页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除16.简述金属固态扩散的条件。

答：⑴扩散要有驱动力——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——前提条件；⑶足够高温度——动力学条件；⑷足够长的时间——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20.答：正的温度梯度指的是随着离开液—固界面的距离Z 的增大，液相温度T 随之升高的情况，即0 dZdT 。

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。