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材料科学基础⼀.填空题（22分）1.对于⼩⾓度晶界结构⽽⾔，对称侧晶界由__⼀列平⾏的刃形位错__构成，⾮对称侧晶界由_两组柏⽒⽮量相互垂直的刃形位错_构成，扭转晶界由_螺型位错_构成。
2.按原⼦排列情况和吻合程度分类，界⾯可分为_共个界⾯_、_⾮共格界⾯_、_半共格界⾯_和复杂半共格界⾯。
3.界⾯迁移与原⼦运动⽅向_相反_（相同/相反），速度⽅向_相同_（相同/相反）。
4.晶界能的来源有_弹性能_、_核⼼能_、_化学键能_。
5.热⼒学稳定的液—固界⾯微观结构主要有_粗糙界⾯_和_光滑界⾯_。
6.纯⾦属及⾦属凝固后得到的典型铸锭组织由_表⾯细晶区_、_柱晶取_、__中⼼等轴晶区__三个区域构成。
7.晶体材料中质点扩散的微观机制主要有__空位机制__、_间隙机制__及其他（亚间隙机制、环易位机制等），扩散系数D阿累尼乌斯公式可写成__D=D0*e-Q/RT_，对于空位扩散机制，扩散活化能有_空位形成能__、_空位迁移能__对于间隙扩散机制，扩散活化能只包括_间隙原⼦的迁移能__。
8.从热⼒学⾓度看，烧结的基本驱动⼒是___系统表⾯能、界⾯能的减少____，动⼒学上的表现为___各种复杂的船只过程___，烧结后宏观上的表现为__坯体收缩、致密化与强度增⼤___，微观上的表现为__发⽣晶粒尺⼨与形状、⽓孔的尺⼨形状变化__。
9.固态相变的驱动⼒___新相与母相的⾃由焓之差__，阻⼒__界⾯能__和__应变能___。
10.⾦属固态相变的三种基本变化__结构____、__成分___、___有序程度变化__。
11.奥⽒体是碳在__a-固溶体__中的间隙固溶体。
12.奥⽒体形成的热⼒学条件是奥⽒体⾃由能__⼩于__（⼤于/⼩于）珠光体⾃由能。
13.贝⽒体转变时，温度较⾼存在__碳__的扩散。
14.球化处理由⽚状向粒状转变可降低__表⾯能__，为⾃发过程。
15.和单晶体的塑性形变相⽐，多晶体塑性形变的微观特点表现为__多⽅式__、__多滑移__和__不均匀性__，由于上述特点，多晶体的塑性变型产⽣__内应⼒__、__加⼯硬化__现象和形成纤维组织、形变组织。
材料科学基础期末考试题一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学中的“四要素”指的是（）。
A. 组成、结构、性能、加工B. 组成、结构、性能、应用C. 原料、加工、性能、应用D. 结构、性能、加工、应用2. 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3. 材料的屈服强度是指（）。
A. 材料在外力作用下发生永久变形的应力值B. 材料在外力作用下断裂的应力值C. 材料在外力作用下恢复原状的最大应力值D. 材料在外力作用下产生弹性变形的应力值4. 下列关于半导体的描述，正确的是（）。
A. 半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间B. 半导体的导电性能只受温度的影响C. 半导体的导电性能可以通过掺杂改变D. 所有材料都可以作为半导体使用5. 陶瓷材料的主要特点是（）。
A. 高强度和高韧性B. 良好的导电性和导热性C. 耐高温和良好的耐腐蚀性D. 低密度和高弹性模量6. 金属材料的塑性变形主要通过（）来实现。
A. 晶格的滑移B. 晶格的坍塌C. 晶格的扩散D. 晶格的相变7. 材料的疲劳是指（）。
A. 材料在长期静载荷作用下发生的破坏B. 材料在单次超载作用下发生的破坏C. 材料在反复载荷作用下发生的破坏D. 材料在高温环境下发生的破坏8. 钢铁的淬火处理是为了获得（）。
A. 较高的硬度和强度B. 较高的韧性和塑性C. 良好的导电性和导热性D. 良好的耐腐蚀性9. 聚合物的玻璃化转变温度（Tg）是指（）。
A. 聚合物从固态转变为液态的温度B. 聚合物从液态转变为气态的温度C. 聚合物从玻璃态转变为高弹态的温度D. 聚合物从高弹态转变为固态的温度10. 材料的蠕变是指（）。
A. 材料在长期静载荷作用下发生的缓慢变形B. 材料在反复载荷作用下发生的破坏C. 材料在高温环境下发生的快速变形D. 材料在低温环境下发生的脆性破坏二、填空题（每题2分，共20分）11. 材料的弹性模量是指材料在__________下，应力与应变之比的物理量。
材料科学基础期末试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学中，下列哪项不是材料的基本性质？A. 强度B. 硬度C. 导电性D. 可塑性答案：D2. 金属的塑性变形主要通过哪种机制进行？A. 位错运动B. 晶界迁移C. 扩散D. 相变答案：A3. 陶瓷材料的主要特性是什么？A. 高导电性B. 高塑性C. 高硬度和低热膨胀系数D. 高韧性答案：C4. 以下哪种合金的制备方法不属于固溶合金？A. 钢B. 黄铜C. 铝合金D. 马氏体不锈钢答案：D5. 玻璃材料的主要成分通常是什么？A. 硅酸盐B. 氧化物C. 碳化物D. 氮化物答案：A二、简答题（每题10分，共30分）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低于材料屈服强度的循环载荷作用下，材料发生损伤并最终导致断裂的现象。
影响疲劳的因素包括应力幅度、循环次数、材料的微观结构、环境条件等。
2. 描述金属的腐蚀过程及其防护措施。
答：金属的腐蚀是金属与周围环境发生化学反应，导致材料性能下降的过程。
常见的腐蚀类型有化学腐蚀和电化学腐蚀。
防护措施包括使用耐腐蚀材料、涂层保护、阴极保护等。
3. 解释什么是相变以及它在材料科学中的重要性。
答：相变是指材料在外界条件（如温度、压力）变化下，从一种相态转变为另一种相态的过程。
相变对材料的物理性能和化学性能有重要影响，如钢的淬火和回火过程就是通过相变来改变其微观结构和宏观性能。
三、计算题（每题25分，共50分）1. 给定一个金属棒，其长度为L，截面积为A，材料的杨氏模量为E。
当施加一个力F时，金属棒发生弹性变形，求金属棒的伸长量ΔL。
答：根据胡克定律，ΔL = F * L / (A * E)。
2. 假设一个立方体材料样品在三个正交方向上受到相同的应力σ。
如果材料的泊松比为ν，求该立方体样品在三个方向上的应变ε。
答：根据材料力学的一般关系，εx = εy = εz = σ / E，其中E是杨氏模量。
材科基期末试题及答案一、选择题1. 下列哪种材料可以作为混凝土的主要成分？A. 钢筋B. 砖块C. 沙子D. 玻璃答案：C. 沙子2. 以下哪种材料不适合用于建筑保温？A. 玻璃棉B. 聚苯乙烯泡沫板C. 聚氨酯泡沫板D. 水泥砖答案：D. 水泥砖3. 钢筋混凝土梁通常采用的钢筋类型是什么？A. HRB400B. HRB335C. HRB500D. HRB600答案：A. HRB4004. 以下哪种材料具有耐高温性能？A. 石膏板B. 铝合金C. 玻璃钢D. 木材答案：C. 玻璃钢5. 防火门的主要材料是什么？A. 铁B. 玻璃C. 木材D. 石膏板答案：A. 铁二、填空题1. 剩余强度的定义是：材料在受到一定外力作用后，继续保持一定承载能力的能力。
2. 以下不属于构造材料的是：绝热材料。
3. 防腐涂料具有的特性包括：耐腐蚀、防潮、防霉等。
4. 水泥屋面的主要构造材料是：水泥瓦。
5. 玻璃制品的主要成分是：二氧化硅。
三、问答题1. 请简要介绍混凝土的组成和用途。
答案：混凝土主要由水泥、沙子、石子和水等按一定比例混合而成。
它广泛用于建筑工程中，包括房屋、桥梁、道路等的基础、墙壁、地板等构建结构。
2. 钢筋具有什么特性？在建筑中的作用是什么？答案：钢筋具有高强度和高韧性的特性，可以提供混凝土结构的抗拉能力。
在建筑中，钢筋主要用于混凝土梁、柱等构件中，增强其承载能力和抗震性能。
3. 请简要介绍防火门的作用和材料。
答案：防火门主要用于建筑物内防止火灾蔓延的目的。
它可以有效隔离火焰和烟雾，保障人员疏散和财产安全。
防火门的主要材料是钢，具有良好的耐火性能。
四、案例分析某建筑工地上工程师需要选择一种合适的混凝土用于铺设地板。
以下是他所考虑的几种材料，每种材料的优缺点如下：1. 普通混凝土：价格低廉，施工方便，但强度较低，易开裂，不适合承受重压。
2. 高强度混凝土：价格较贵，但强度高，耐久性好，适合铺设高负荷区域的地板。
材料科学基础期末复习题库一、选择题1. 材料科学中的“四要素”是指：A. 原子、分子、晶体、非晶体B. 材料、结构、性能、加工C. 原子、分子、电子、晶格D. 晶体、非晶体、合金、化合物2. 下列哪项不是材料的力学性能？A. 硬度B. 韧性C. 导电性D. 弹性3. 材料的微观结构对其宏观性能的影响主要体现在：A. 颜色B. 形状C. 强度D. 重量4. 材料科学中，晶格常数是指：A. 晶体中原子间的距离B. 晶体中原子的排列方式C. 晶体中原子的数目D. 晶体的尺寸5. 合金的强化机制主要包括：A. 固溶强化、沉淀强化、形变强化B. 热处理强化、冷加工强化、形变强化C. 固溶强化、冷加工强化、热处理强化D. 形变强化、热处理强化、沉淀强化二、填空题6. 材料科学中的“三相”是指______、______和______。
7. 材料的______是指材料在受到外力作用时，不发生永久变形的能力。
8. 材料的______是指材料在受到外力作用时，能够吸收能量而不发生断裂的能力。
9. 材料的______是指材料在受到外力作用时，发生永久变形的能力。
10. 材料的______是指材料在受到外力作用时，发生断裂的能力。
三、简答题11. 简述材料的微观结构与宏观性能之间的关系。
12. 阐述材料的热处理过程及其对材料性能的影响。
13. 描述合金的基本特性及其在材料科学中的应用。
四、论述题14. 论述材料的疲劳破坏机理及其预防措施。
15. 论述材料的腐蚀机理及其防护方法。
五、计算题16. 假设有一合金，其成分为铁（Fe）和碳（C），已知Fe的密度为7.87 g/cm³，C的密度为2.26 g/cm³，Fe和C的质量比为9:1。
计算该合金的密度。
六、案例分析题17. 某工厂生产高强度钢，需要通过热处理来提高其性能。
请分析热处理过程中可能涉及的步骤，并讨论如何通过控制这些步骤来优化材料的性能。
七、实验题18. 设计一个实验方案，以测定某种材料的弹性模量。
第1章原子结构与键合1.原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定？2.在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？3.在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什么区别？性质如何递变？4.何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？5.铬的原子序数为24，它共有四种同位素：4.31%的Cr 原子含有26个中子，83.76%含有28个中子，9.55%含有29个中子，且2.38%含有30个中子。
试求铬的相对原子质量。
6.铜的原子序数为29，相对原子质量为63.54，它共有两种同位素Cu63和Cu65，试求两种铜的同位素之含量百分比。
7.锡的原子序数为50，除了4f亚层之外其它内部电子亚层均已填满。
试从原子结构角度来确定锡的价电子数。
8.铂的原子序数为78，它在5d亚层中只有9个电子，并且在5f层中没有电子，请问在Pt的6s亚层中有几个电子？9.已知某元素原子序数为32，根据原子的电子结构知识，试指出它属于哪个周期？哪个族？并判断其金属性强弱。
10. S的化学行为有时象6价的元素，而有时却象4价元素。
试解释S这种行为的原因？11. Al2O3的密度为3.8g/cm3，试计算a)1mm3中存在多少原子？b)1g中含有多少原子？12.尽管HF的相对分子质量较低，请解释为什么HF的沸腾温度(19.4℃)要比HCl的沸腾温度(-85℃)高？13.高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释之。
14.高密度的聚乙烯可以通过氯化处理即用氯原子来取代结构单元中氢原子的方法实现。
若用氯取代聚乙烯中8%的氢原子，试计算需添加氯的质量分数。
第1章原子结构与键合答案：1. 主量子数n、轨道角动量量子数l i、磁量子数m i和自旋角动量量子数S i。
2. 能量最低原理、Pauli不相容原理，Hund规则。
3. 同一周期元素具有相同原子核外电子层数，但从左→右，核电荷依次增多，原子半径逐渐减小，电离能增加，失电子能力降低，得电子能力增加，金属性减弱，非金属性增强；同一主族元素核外电子数相同，但从上→下，电子层数增多，原子半径增大，电离能降低，失电子能力增加，得电子能力降低，金属性增加，非金属性降低；4. 在元素周期表中占据同一位置，尽管它们的质量不同，然它们的化学性质相同的物质称为同位素。
期末总复习一、名词解释空间点阵：表示晶体中原子规则排列的抽象质点。
配位数：直接与中心原子连接的配体的原子数目或基团数目。
对称：物体经过一系列操作后，空间性质复原；这种操作称为对称操作。
超结构：长程有序固溶体的通称固溶体：一种元素进入到另一种元素的晶格结构形成的结晶，其结构一般保持和母相一致。
致密度：晶体结构中原子的体积与晶胞体积的比值。
正吸附：材料表面原子处于结合键不饱和状态，以吸附介质中原子或晶体内部溶质原子达到平衡状态，当溶质原子或杂质原子在表面浓度大于在其在晶体内部的浓度时称为正吸附；晶界能：晶界上原子从晶格中正常结点位置脱离出来，引起晶界附近区域内晶格发生畸变，与晶内相比，界面的单位面积自由能升高，升高部分的能量为晶界能；小角度晶界：多晶体材料中，每个晶粒之间的位向不同，晶粒与晶粒之间存在界面，若相邻晶粒之间的位向差在10°〜2°之间，称为小角度晶界；晶界偏聚：溶质原子或杂质原子在晶界或相界上的富集，也称内吸附，有因为尺寸因素造成的平衡偏聚和空位造成的非平衡偏聚。
肖脱基空位：脱位原子进入其他空位或者迁移至晶界或表面而形成的空位。
弗兰克耳空位：晶体中原子进入空隙形而形成的一对由空位和间隙原子组成的缺陷。
刃型位错：柏氏矢量与位错线垂直的位错。
螺型位错：柏氏矢量与位错线平行的位错。
柏氏矢量：用来表征晶体中位错区中原子的畸变程度和畸变方向的物理量。
单位位错：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错派—纳力：位错滑动时需要克服的周围原子的阻力。
过冷：凝固过程开始结晶温度低于理论结晶温度的现象。
过冷度：实际结晶温度和理论结晶温度之间的差值。
均匀形核：在过冷的液态金属中，依靠金属本身的能量起伏获得成核驱动力的形核过程。
过冷度：实际结晶温度和理论结晶温度之间的差值。
形核功：形成临界晶核时，由外界提供的用于补偿表面自由能和体积自由能差值的能量。
马氏体转变：是一种无扩散型相变，通过切变方式由一种晶体结构转变另一种结构，转变过程中，表面有浮凸，新旧相之间保持严格的位向关系。
《材料科学基础》课程期末考试样卷班级 ______________________ 姓名_______________ 学号______________一、是非判断题（每题1分，共10分）（1）在钢屮，随含碳量的增加，珠光体的相对量也不断增加。
（）（2）钢屮铁索体与奥氏体的木质区别在于含碳量不同。
（）（3）平衡状态下，在碳钢屮，随含碳量的增加，强度、硬度均随Z增加。
（）（4）珠光体是单相组织。
（）（5）亚共析钢的基本相是铁索体和珠光体。
（）（6）扩散是原子的定向移动。
（）（7）金属铸件可通过再结晶退火细化晶粒。
（）（8）再结晶虽包含形核和长大过稈，但它不是一个相变过稈。
（）（9）点缺陷是热力学上平衡的缺陷（）。
（10）一条弯1111位错线，其各部分的柏氏矢量都相同（）。
二、单项选择题（每题1分，共10分）1下列对金屈键描述正确的是：A无方向性和饱和性B有方向性和饱和性C有方向性无饱和性D无方向性有饱和性2下列对晶体与非晶体描述正确的是：A晶体有熔点和性能的各向异性；非晶体有熔点和性能的各向同性B晶体有熔点和性能的备向异性；非晶体没有熔点，性能为备向同性C晶体没有熔点和性能的备向异性;非晶体有熔点，性能为备向同性D晶体有熔点和性能的备向异性;非晶体也有熔点和性能的备向异性3金屈的典型晶体结构有面心立方、体心立方和密排六方三种，它们的晶胞屮原了数分别为：A 4； 2； 6B 6； 2； 4C 4； 4； 6D 2； 4； 6 4关于间隙固溶体与间隙化合物说法正确的是：B 微观粗糙，宋观粗糙 D 微观平柴，宋观平整 B 尖端形核技术 D 垂直提拉技术B 需要能量起伏 D 需要结构起伏C 二者结合键相同D 二者物理性能相近5柏氏矢量是表示位错特征的矢量，但它不能用于：A 判断位错性质B 表示位错的能量C 判断位错反应D 表示位错密度6晶界不包括：A 大角度晶界B 小角度晶界C 李晶界D 表面 7下列对液一固粗糙界面描述正确的是：A 微观粗糙，宏观平整C 微观平整，宏观粗糙8能得到非晶态合金的技术是：A 定向凝固技术C 急冷凝固技术9合金与纯金属结晶的不同点是:A 需要过冷C 需要成分起伏 10下列不属于Fe-FeaC 相图屮的组成相是：A 铁素体B 奥氏体C 渗碳体D 石墨三、填空题(每空1分，共15分)1写出一个具体地合金相：间隙固熔体 _________ ,有序固熔体.物 ___________ o2固态金属屮，原子扩散的驱动力是 ______________________3再结晶的驱动力是 ____________________________________4面心立方晶体中的滑移系是 ____________________________5固态相变的驱动力是 __________________________________6调幅分解的特点是：(1) _________________________________________________ 7纯粹协同世相变的特征：（3）_________________________________________________ ；（4）_________________________________________________ o8马氏体相变的一个晶体学特点是马氏体的亚结构。
一、填空题（本大题共15道小题，每空1分，共Array 24分。
）1、<111>晶向族包括个晶向。
2、在面心立方结构中（设其晶格常数为a），计算得出（111）晶面的面间距为。
3、晶带轴[uvw]与该晶带的晶面（hkl）之间凡满足关系的晶面都属于以[uvw]为晶带轴的晶带。
4、合金铸锭的典型宏观组织包括表层的、中间的和心部的。
5、由热激活离开平衡位置的原子可以有两个去处，一是迁移到晶体的表面上所形成的空位称为空位；二是迁移到晶体点阵的间隙中所形成的空位称为空位。
6、三元合金包晶转变的反应式为。
7、压力一定时，相律的表达式为。
8、柏氏矢量守恒性确定位错线不能中止在晶体内部，而是中止在，或形成位错圈。
9、某些铸件结晶时，由于冷速较快，均匀形核率N1提高，非均匀形核率N2也提高，则总形核率为。
10、位错运动的两种方式分别为和。
11、晶体长大的两种方式分别为和。
12、面心立方金属滑移面为，滑移方向为。
13、金属原子在晶体中扩散机制主要有和两种。
14、霍耳—佩奇公式为。
15、回复阶段，金属的电阻，主要是浓度大幅度降低所致。
二、判断题（本大题共10道小题，每题1分，共10分，对的在前面的括号中画√，错的在前面的括号中画×。
）（）1、温度相同时，碳原子在α-Fe中的溶解度小于在γ-Fe中的溶解度，这是因为α-Fe的致密度小于γ-Fe的致密度。
（）2、过冷度越大，晶体生长速度越快，晶粒长得越粗大。
（）3、晶界处原子处于不稳定状态，故其腐蚀速度一般都比晶内快。
（）4、无论温度分布如何，常用纯金属生长都是呈树枝状界面。
（）5、白口铸铁中的碳以Fe3C形式存在，而灰口铸铁中的碳一般是以石墨形式存在。
（）6、位错反应[][][]111321161102aaa→+可以进行。
（）7、固溶体晶粒内存在枝晶偏析，主轴与枝间成分不同，整个晶粒不是一个相。
（）8、微观内应力是由于塑性变形时，工件各部分之间的变形不均性所产生的。
几种强化加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。
强化机制：金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力。
细晶强化：是由于晶粒减小，晶粒数量增多，尺寸减小，增大了位错连续滑移的阻力导致的强化；同时由于滑移分散，也使塑性增大。
弥散强化：又称时效强化。
是由于细小弥散的第二相阻碍位错运动产生的强化。
包括切过机制和绕过机制。
(2 分)复相强化：由于第二相的相对含量与基体处于同数量级是产生的强化机制。
其强化程度取决于第二相的数量、尺寸、分布、形态等，且如果第二相强度低于基体则不一定能够起到强化作用。
(2 分)固溶强化：固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象。
包括弹性交互作用、电交互作用和化学交互作用。
几种概念1、滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。
2、交滑移：螺型位错在两个相交的滑移面上运动，螺位错在一个滑移面上运动遇有障碍，会转动到另一滑移面上继续滑移，滑移方向不变。
3、屈服现象：低碳钢在上屈服点开始塑性变形，当应力达到上屈服点之后开始应力降落，在下屈服点发生连续变形而应力并不升高，即出现水平台（吕德斯带）原因：柯氏气团的存在、破坏和重新形成，位错的增殖。
4、应变时效：低碳钢经过少量的预变形可以不出现明显的屈服点，但是在变形后在室温下放置一段较长时间或在低温经过短时间加热，在进行拉伸试验，则屈服点又重复出现，且屈服应力提高。
5、形变织构：随塑性变形量增加，变形多晶体某一晶体学取向趋于一致的现象。
滑移和孪晶的区别滑移是指在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。
孪生：在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系。
伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的合金全部变成共晶组织，这种非共晶成分的共晶组织，称为伪共晶组合。
扩散驱动力：化学位梯度是扩散的根本驱动力。
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。
（×）8. 冷形变金属在再结晶时可以亚晶合并、亚晶长大和原晶界弓出三种方式形核。
（√）9. 动态再结晶是金属材料在较高温度进行形变加工同时发生的再结晶、其形变硬化与再结晶软化交替进行。
（√）10. 金属-非金属型共晶具有粗糙-光滑型界面，所以它们多为树枝状、针状或螺旋状形态。
（√）11. 孪生变形的速度很快是因为金属以孪生方式变形时需要的临界分切应力小。
（×）12. 相图的相区接触法则是相邻相区相数差1。
（√）1. 请简述扩散的微观机制有哪些？影响扩散的因素又有哪些？（8 分）答：置换机制：包括空位机制和直接换位与环形换位机制，其中空位机制是主要机制，直接换位与环形换位机制需要的激活能很高，只有在高温时才能出现。
（2 分）间隙机制：包括间隙机制和填隙机制，其中间隙机制是主要机制。
（2 分）影响扩散的主要因素有：温度（温度约高，扩散速度约快）；晶体结构与类型（包括致密度、固溶度、各向异性等）；晶体缺陷；化学成分（包括浓度、第三组元等）。
2.请对比分析加工硬化、细晶强化、弥散强化、复相强化和固溶强化的特点和机理答案：加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。
强化机制：金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力。
细晶强化：是由于晶粒减小，晶粒数量增多，尺寸减小，增大了位错连续滑移的阻力导致的强化；同时由于滑移分散，也使塑性增大。
弥散强化：又称时效强化。
是由于细小弥散的第二相阻碍位错运动产生的强化。
包括切过机制和绕过机制。
(2 分)复相强化：由于第二相的相对含量与基体处于同数量级是产生的强化机制。
其强化程度取决于第二相的数量、尺寸、分布、形态等，且如果第二相强度低于基体则不一定能够起到强化作用。
(2 分)固溶强化：固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象。
包括弹性交互作用、电交互作用和化学交互作用。
3.请简述回复的机制及其驱动力。
答：低温机制：空位的消失；中温机制：位错的重排和消失高温机制：位错的滑移＋攀移；驱动力：冷变形过程中的存储能（主要是点阵畸变能）。
一、名词解释（任选5题，每题4分，共20分）单位位错：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错称为单位位错。
交滑移：两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移，称为交滑移。
滑移系：一个滑移面和此面上的一个滑移方向合起来叫做一个滑移系。
伪共晶：在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。
离异共晶：由于非平衡共晶体数量较少，通常共晶体中的α相依附于初生α相生长，将共晶体中另一相β推到最后凝固的晶界处，从而使共晶体两组成相相间的组织特征消失，这种两相分离的共晶体称为离异共晶。
奥氏体：碳原子溶于γ-Fe形成的固溶体。
成分过冷：在合金的凝固过程中，将界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷称为成分过冷。
二、选择题（每题2分，共20分）1．在体心立方结构中，柏氏矢量为a[110]的位错( A )分解为a/2[111]+a/2]111[.(A) 不能(B) 能(C) 可能2．原子扩散的驱动力是：( B )(A) 组元的浓度梯度(B) 组元的化学势梯度(C) 温度梯度3．凝固的热力学条件为：（D ）（A）形核率(B)系统自由能增加（C）能量守衡（D）过冷度4．在TiO2中，当一部分Ti4+还原成Ti3+，为了平衡电荷就出现（A）(A) 氧离子空位(B) 钛离子空位(C)阳离子空位5．在三元系浓度三角形中，凡成分位于（A ）上的合金，它们含有另两个顶角所代表的两组元含量相等。
（A）通过三角形顶角的中垂线（B）通过三角形顶角的任一直线（C）通过三角形顶角与对边成45°的直线表示液相的混合程度，其值范围是（ B ）6．有效分配系数ke（A）1<ke <k（B）k<ke<1 （C）ke< k<17．A和A-B合金焊合后发生柯肯达尔效应，测得界面向A试样方向移动，则（ A ）（A）A 组元的扩散速率大于B 组元（B）与（A）相反（C）A、B两组元的扩散速率相同8．A和B组成的二元系中出现α和β两相平衡时，两相的成分（x）-自由能（G）的关系为（ B ）（A）Gα= Gβ（B）dGα= dGβ（C）GA= GB9．凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下那种方法？（ B ）（A）加入形核剂（B）减小液相的过冷度（C）对液相进行搅拌10．菲克第一定律表述了稳态扩散的特征，即浓度不随（ B ）变化。
（A）距离（B）时间（C）温度1.简述塑性变形对材料组织和性能的影响。
答：组织结构：(1)形成纤维组织：晶粒沿变形方向被拉长；(2)形成位错胞；(3)晶粒转动形成变形织构。
力学性能：位错密度增大，位错相互缠绕，运动阻力增大，造成加工硬化。
物理化学性能：其变化复杂，主要对导电，导热，化学活性，化学电位等有影响。
（2分）体系能量：包括两部分：(1)因冷变形产生大量缺陷引起点阵畸变，使畸变能增大；(2)因晶粒间变形不均匀和工件各部分变形不均匀引起的微观内应力和宏观内应力。
这两部分统称为存储能，其中前者为主要的。
2.试用位错理论解释低碳钢冷拉伸变形时的屈服现象。
答：低碳钢中的少量碳、氮原子与晶体中的位错发生交互作用，形成柯氏气团，对位错起钉扎作用，使其运动阻力增大，导致应力-应变曲线上出现上屈服点，当位错摆脱柯氏气团的钉扎作用后，应力下降出现下屈服点。
即柯氏气团的存在、破坏和重新形成，位错的增殖。
一、名词解释（20分，每题4分）全位错：伯什矢量等于点阵矢量的位错。
再结晶：经受形变的材料在加热时发生的以无畸变晶粒取代变形晶粒的过程珠光体：铁碳合金共析转变的产物，是共析铁素体和共析渗碳体的层片状混合物。
形变织构：随塑性变形量增加，变形多晶体某一晶体学取向趋于一致的现象。
离异共晶：由于非平衡共晶体数量较少，通常共晶体中的α相依附于初生α相生长，将共晶体中另一相β推到最后凝固的晶界处，从而使共晶体两组成相相间的组织特征消失，这种两相分离的共晶体称为离异共晶。
二、填空题（17分，每空1分）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 △G4．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。
5．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，即浓度不随时间变化。
