最新材料科学基础习题答案_第2版_西安交通大学_石德珂主编复习过程
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西安交大材料科学基础课后答案
第一章8. 计算下列晶体的离于键与共价键的相对比例(1) NaF(2) CaO ⑶Z nS解：1、查表得：X Na =0.93,X F =3.981(0.93 3.98) 2根据鲍林公式可得 NaF 中离子键比例为：［1 e 4 ］ 100% 90.2%共价键比例为：1-90.2%=9.8%2(1.00 3.44) 22、 同理，CaO 中离子键比例为：［1 e 4］ 100% 77.4%共价键比例为：1-77.4%=22.6%23、 ZnS 中离子键比例为：ZnS 中离子键含量［1 e 1/4(2.58 1.65) ］ 100% 19.44%共价键比例为：1-19.44%=80.56%10说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义•说明稳态结构与亚稳态结构之间的关系。
答：结构转变的热力学条件决定转变是否可行，是结构转变的推动力，是转变的必要条件；动力学条件决定转变速度 的大小，反映转变过程中阻力的大小。
稳态结构与亚稳态结构之间的关系：两种状态都是物质存在的状态，材料得到的结构是稳态或亚稳态，取决于转交过程的推动力和阻力(即热力学条件和动力学条件)，阻力小时得到稳态结构，阻力很大时则得到亚稳态结构。
稳态结 构能量最低，热力学上最稳定，亚稳态结构能量高，热力学上不稳定，但向稳定结构转变速度慢，能保持相对稳定甚 至长期存在。
但在一定条件下，亚稳态结构向稳态结构转变。
第二章1. 回答下列问题：(1) 在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向：(001 )与［210］ , (111)与［112］ , (110)与［111］, (132)与［123］, (322)与［236: (2) 在立方晶系的一个晶胞中画出(111)和(112)晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。
(3) 在立方晶系的一个晶胞中画出同时位于(101). (011)和(112)晶面上的［111］晶向。
解：1、2 .有一正交点阵的 a=b, c=a/2。
西安交大材料科学基础课后答案.
第一章8．计算下列晶体的离于键与共价键的相对比例(1)NaF (2)CaO (3)ZnS解：1、查表得：X Na =0.93,X F =3.98根据鲍林公式可得NaF 中离子键比例为：21(0.93 3.98)4[1]100%90.2%e ---⨯=共价键比例为：1-90.2%=9.8% 2、同理，CaO 中离子键比例为：21(1.00 3.44)4[1]100%77.4%e---⨯=共价键比例为：1-77.4%=22.6%3、ZnS 中离子键比例为：21/4(2.581.65)[1]100%19.44%ZnS e --=-⨯=中离子键含量共价键比例为：1-19.44%=80.56%10说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义．说明稳态结构与亚稳态结构之间的关系。
答：结构转变的热力学条件决定转变是否可行，是结构转变的推动力，是转变的必要条件；动力学条件决定转变速度的大小，反映转变过程中阻力的大小。
稳态结构与亚稳态结构之间的关系：两种状态都是物质存在的状态，材料得到的结构是稳态或亚稳态，取决于转交过程的推动力和阻力(即热力学条件和动力学条件)，阻力小时得到稳态结构，阻力很大时则得到亚稳态结构。
稳态结构能量最低，热力学上最稳定，亚稳态结构能量高，热力学上不稳定，但向稳定结构转变速度慢，能保持相对稳定甚至长期存在。
但在一定条件下，亚稳态结构向稳态结构转变。
第二章1．回答下列问题：(1)在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向：(001）与[210]，(111）与[112]，(110)与 [111],(132)与[123],(322)与[236］(2)在立方晶系的一个晶胞中画出（111)和 （112)晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。
(3)在立方晶系的一个晶胞中画出同时位于（101). (011)和（112)晶面上的[111]晶向。
解：1、2．有一正交点阵的 a=b, c=a/2。
某晶面在三个晶轴上的截距分别为 6个、2个和4个原子间距，求该晶面的密勒指数。
材料科学基础2复习题与参考答案
材料科学基础2复习题及部分参考答案一、名词解释1、再结晶：指经冷变形的金属在足够高的温度下加热时，通过新晶粒的形核及长大，以无畸变的等轴晶粒取代变形晶粒的过程。
2、交滑移：在晶体中，出现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。
3、冷拉：在常温条件下，以超过原来屈服点强度的拉应力，强行拉伸聚合物，使其产生塑性变形以达到提高其屈服点强度和节约材料为目的。
（《笔记》聚合物拉伸时出现的细颈伸展过程。
）4、位错：指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。
（《书》晶体中某处一列或者若干列原子发生了有规律的错排现象）5、柯氏气团：金属内部存在的大量位错线，在刃型位错线附近经常会吸附大量的异类溶质原子（大小不同吸附的位置有差别）,形成所谓的“柯氏气团”。
（《书》溶质原子与位错弹性交互作用的结果，使溶质原子趋于聚集在位错周围，以减小畸变，降低体系的能量，使体系更加稳定。
）6、位错密度：单位体积晶体中所含的位错线的总长度或晶体中穿过单位截面面积的位错线数目。
7、二次再结晶：晶粒的不均匀长大就好像在再结晶后均匀、细小的等轴晶粒中又重新发生了再结晶。
8、滑移的临界分切应力：滑移系开动所需要的最小分切应力。
（《书》晶体开始滑移时，滑移方向上的分切应力。
）9、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，又称冷作硬化。
（《书》随塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增加的现象。
）10、热加工：金属铸造、热扎、锻造、焊接和金属热处理等工艺的总称。
（《书》使金属在再结晶温度以上发生加工变形的工艺。
）11、柏氏矢量：是描述位错实质的重要物理量。
反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。
（《书》揭示位错本质并描述位错行为的矢量。
）反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量。
12、多滑移：晶体的滑移在两组或者更多的滑移面（系）上同时进行或者交替进行。
13、堆垛层错：晶体结构层正常的周期性重复堆垛顺序在某二层间出现了错误，从而导致的沿该层间平面（称为层错面）两侧附近原子的错排的一种面缺陷。
材料科学基础课后习题答案(部分)_第2版_西安交通大学_石德珂主编演示教学
6.69 Fe3C%100%55.17%44.83%
CV
A exp(
EV kT
)
每个原子的质量是：
107 .9 g / mol 6.02 10 23 个 / mol
1.79 10 22 g / 个
1cm 3的原子数为：
9.58 g / cm 3 1.79 10 22 g / 个
5.35 10 22 个
2.N N0 6.021023 9.58106 5.341028 / m3
M
107.9
ne exp
N
kT
kT ln ne
N
1.381023 1073ln
3.6 1023 5.34 1028
1.761019
3.自己看
4.不用看
5. （1）1点为正刃位错，2点为右螺位错， 3 点为负刃位错，4点为左螺位错。
1 3 . V m 6 .0 2 ( 1 3 0 5 2 .3 4 5 3 ( 0 .2 2 7 2 8 .9 9 2 )) 3 4 1 0 2 1 2 .2 6 g /c m 3
14-17不用看 18自己看
第四章
1.8500C:C1Aexp(EV kT1)L200C:C2Aexp(EV kT2) C C1 2 expkEV(T12T 11)exp11..3581100 1283(21 9311123) exp274
7.在两根位错线上12,34为刃位错，其余 为螺位错。
（2）OS上的各段位错都可在该滑移面内 滑移，O’S’上的12，34位错不能运动， 其余各段都可在该滑移面内滑移。
8.（1）AB和CD位错线的形状都不变， 但AB的长度缩短b2，CD的长度增加b1
（2）AB位错上形成右螺型扭折，EF上 形成左螺型扭折。
CV
A exp(
EV kT
)
每个原子的质量是：
107 .9 g / mol 6.02 10 23 个 / mol
1.79 10 22 g / 个
1cm 3的原子数为：
9.58 g / cm 3 1.79 10 22 g / 个
5.35 10 22 个
2.N N0 6.021023 9.58106 5.341028 / m3
M
107.9
ne exp
N
kT
kT ln ne
N
1.381023 1073ln
3.6 1023 5.34 1028
1.761019
3.自己看
4.不用看
5. （1）1点为正刃位错，2点为右螺位错， 3 点为负刃位错，4点为左螺位错。
1 3 . V m 6 .0 2 ( 1 3 0 5 2 .3 4 5 3 ( 0 .2 2 7 2 8 .9 9 2 )) 3 4 1 0 2 1 2 .2 6 g /c m 3
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第四章
1.8500C:C1Aexp(EV kT1)L200C:C2Aexp(EV kT2) C C1 2 expkEV(T12T 11)exp11..3581100 1283(21 9311123) exp274
7.在两根位错线上12,34为刃位错，其余 为螺位错。
（2）OS上的各段位错都可在该滑移面内 滑移，O’S’上的12，34位错不能运动， 其余各段都可在该滑移面内滑移。
8.（1）AB和CD位错线的形状都不变， 但AB的长度缩短b2，CD的长度增加b1
（2）AB位错上形成右螺型扭折，EF上 形成左螺型扭折。
材料科学基础课后习题答案
《材料科学基础》课后习题答案第一章材料结构的基本知识4. 简述一次键和二次键区别答：根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。
其中一次键的结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。
一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层，从而使原子间相互结合起来。
二次键的结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。
二次键是一种在原子和分子之间，由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。
6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高？答：材料的密度与结合键类型有关。
一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因：（1）金属元素有较高的相对原子质量；（2）金属键的结合方式没有方向性，因此金属原子总是趋于密集排列。
相反，对于离子键或共价键结合的材料，原子排列不可能很致密。
共价键结合时，相邻原子的个数要受到共价键数目的限制；离子键结合时，则要满足正、负离子间电荷平衡的要求，它们的相邻原子数都不如金属多，因此离子键或共价键结合的材料密度较低。
9. 什么是单相组织？什么是两相组织？以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。
答：单相组织，顾名思义是具有单一相的组织。
即所有晶粒的化学组成相同，晶体结构也相同。
两相组织是指具有两相的组织。
单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。
晶粒尺寸对材料性能有重要的影响，细化晶粒可以明显地提高材料的强度，改善材料的塑性和韧性。
单相组织中，根据各方向生长条件的不同，会生成等轴晶和柱状晶。
等轴晶的材料各方向上性能接近，而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。
对于两相组织，如果两个相的晶粒尺度相当，两者均匀地交替分布，此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。
如果两个相的晶粒尺度相差甚远，其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。
如果弥散相的硬度明显高于基体相，则将显著提高材料的强度，同时降低材料的塑韧性。
西安交通大学材料科学基础考研复习题(包括答案)
目录目录 (1)工程材料中原子排列 (2)参考答案 (4)固体中的相结构 (9)参考答案 (12)凝固 (16)参考答案 (19)相图 (25)参考答案 (38)固体中的扩散 (40)参考答案 (43)塑性变形 (45)参考答案 (48)回复与再结晶 (51)参考答案 (54)固体相变 (58)参考答案 (60)复合效应与界面 (64)参考答案 (66)工程材料中原子排列1. 作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][][]346,112,021晶向。
2. 在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001等。
3. 写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。
4. 镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。
试求镁单位晶胞的体积。
已知Mg 的密度3Mg/m 74.1=mg ρ，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm 。
5. 当CN=6时+Na 离子半径为0.097nm ，试问：1) 当CN=4时，其半径为多少？2) 当CN=8时，其半径为多少？6. 试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>方向,原子的线密度为多少？7. 镍为面心立方结构，其原子半径为nm 1246.0=Ni r 。
试确定在镍的（100），（110）及（111）平面上12mm 中各有多少个原子。
8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。
试问：1) 13m 中有多少个硅原子（与氧原子）？2) 当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的）？9. 在800℃时1010个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动，而在900℃时910个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原子）。
石德珂《材料科学基础》(第2版)配套模拟试题及详解【圣才出品】
第四部分模拟试题石德珂《材料科学基础》（第2版）配套模拟试题及详解（一）一、选择题（每题3分，共15分）1．在非化学计量化合物ZrO2－x中存在的晶格缺陷是（）。
A．阴离子空位B．阳离子空位C．阴离子填隙D．阳离子填隙【答案】A【解析】非化学计量化合物ZrO2－x中Zr为正四价，那么可见氧离子不足，于是产生氧离子空位，也就是阴离子空位。
2．在烧结过程中，只使坯体的强度逐渐增加，而坯体不发生收缩的传质方式是（）。
A．晶格扩散B．流动传质C．蒸发-凝聚D．溶解-沉淀【答案】C【解析】晶格扩散指原子在晶体内部的扩散过程，其主要机制是空位扩散。
对流传质是指发生在相际之间的非流向传质，即当流体流经与其浓度不同的异相表面时，发生在两相之间的传质现象。
溶解-沉淀的实质是沉淀溶解平衡的移动。
蒸发-凝聚是制备高性能金属及合金超微粉末的有效方法，可用于烧结过程。
3．可以用同一个标准投影图的晶体有（）。
A．立方和菱方晶体B．四方晶体和斜方晶体C．立方和四方晶体D．立方晶体【答案】D4．六方晶系的[100]晶向指数，若改用四坐标轴的密勒指数标定，可表示为（）。
A．[1120]B．[2110]C．[2110]D．[1210]【答案】B5．硅酸盐晶体结构中的基本结构单元是（）。
A．由硅和氧组成的硅氧多面体B．由硅和氧组成的6[SiO]-六面体6C．由硅和氧组成的4[SiO]-四面体4D．由二氧化硅组成的8[Si O]-八面体28【答案】C二、填空题（每题5分，共15分）1．固态烧结的主要传质方式有______、______，而液相烧结的主要传质方式有______和______。
这四种传质过程的△L/L与烧结时间的关系依次为______、______、______和______。
【答案】蒸发-凝聚传质；扩散传质；流动传质；溶解-沉淀传质；【解析】晶格扩散指原子在晶体内部的扩散过程，其主要机制是空位扩散。
对流传质是指发生在相际之间的非流向传质，即当流体流经与其浓度不同的异相表面时，发生在两相之间的传质现象。
材料科学基础课后习题答案-西安交通大学-石德珂主编
2.26g
/ cm3
14-17不用看 18自己看
第四章
1.850 0C : C1 Aexp(EV kT1) 20 0C :C2 Aexp(EV kT2 )
C1 C2
exp EV k
1 ( T2
1 T1
)
exp
1.5 1018 1.38 1023
( 1 1 ) 293 1123
exp 274
ne N
Aexp EV kT
ln
3.6 1023 106 / cm3 5.351022 / cm3
8.31J
EV / mol 1073K
EV 106192J / mol
(110),(111),(121),(2 21),(210),[100],[111],[231],[120],[211]
2.11 0.77 6.69 0.77
100%
22.6%
Fe3CⅡ%(由 初中析出） 初 % 22.6%
59.36% 22.6% 13.41%
P% 初 % Fe3CⅡ% 59.36% 13.41% 45.95%
相组成物： Fe3C % 6.69 3.0 100% 55.17%
1.（1） (001) （111） [210]
（-3-22）
（-132）
[123] [111]
[236]
（1-10）
(2)
(3)
(-110)
2.
(2 6 3)
3.{111}
111
111
111
111
3.
N hk l
4 3! 2m n!
24 2m n!
{110}
110
101
011
110
材料科学基础2复习题及答案
材料科学基础2复习题及答案材料科学基础2复习题及部分参考答案一、名词解释1、再结晶：指经冷变形的金属在足够高的温度下加热时，通过新晶粒的形核及长大，以无畸变的等轴晶粒取代变形晶粒的过程。
2、交滑移：在晶体中，出现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。
3、冷拉：在常温条件下，以超过原来屈服点强度的拉应力，强行拉伸聚合物，使其产生塑性变形以达到提高其屈服点强度和节约材料为目的。
（《笔记》聚合物拉伸时出现的细颈伸展过程。
）4、位错：指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。
（《书》晶体中某处一列或者若干列原子发生了有规律的错排现象）5、柯氏气团：金属内部存在的大量位错线，在刃型位错线附近经常会吸附大量的异类溶质原子（大小不同吸附的位置有差别）,形成所谓的“柯氏气团”。
（《书》溶质原子与位错弹性交互作用的结果，使溶质原子趋于聚集在位错周围，以减小畸变，降低体系的能量，使体系更加稳定。
）6、位错密度：单位体积晶体中所含的位错线的总长度或晶体中穿过单位截面面积的位错线数目。
7、二次再结晶：晶粒的不均匀长大就好像在再结晶后均匀、细小的等轴晶粒中又重新发生了再结晶。
8、滑移的临界分切应力：滑移系开动所需要的最小分切应力。
（《书》晶体开始滑移时，滑移方向上的分切应力。
） 9、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，又称冷作硬化。
（《书》随塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增加的现象。
）10、热加工：金属铸造、热扎、锻造、焊接和金属热处理等工艺的总称。
（《书》使金属在再结晶温度以上发生加工变形的工艺。
）11、柏氏矢量：是描述位错实质的重要物理量。
反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。
（《书》揭示位错本质并描述位错行为的矢量。
）反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量。
12、多滑移：晶体的滑移在两组或者更多的滑移面（系）上同时进行或者交替进行。
石德珂《材料科学基础》(第2版)配套题库【章节题库】第4章~第6章【圣才出品】
几何条件： 能量条件：
b
b
a [111]
前
后
b
2
2 a2
3b2 1 a2
前3
后3
几何条件和能量条件均满足。
7．一个 b＝a/2
的螺位错在（111）面上运动。若在运动过程中遇到障碍物而发
生交滑移，请写出交滑移系统。
答：所有包含螺位错方向的面都是滑移面，对于 FCC 晶体滑移面（111）来说，只有
a）位错环及所受应力状况；b）位错环的平衡形状 图 4-2
答：位错环的平衡形状如图 4-2（b）所示。
6．若面心立方晶体中有 b＝ a [101]的单位位错及 b＝ a [121]的不全位错，此二位
2
6
错相遇能否进行位错反应？为什么？
答：能够发生反应。
4 / 69
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4．请说明什么是全位错和不全位错，并请写出 FCC、BCC 和 HCP 晶体中的最短单位 位错的柏氏矢量。
3 / 69
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答：全位错是指柏氏矢量等于点阵矢量的整数倍。 不全位错是指柏氏矢量不等于点阵矢量的滑移面上，正方形的两 边分别沿 x 和 y 轴，柏氏矢量沿 z 轴。如果位错环只能滑移，示意画出在以下两种应力分布 情况下位错环的平衡形状：
【答案】√
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【解析】书写缺陷方程时要注意：（1）缺陷所带电荷的确定；（2）保持位置关系比例
不变。
2．非化学计量化合物结构缺陷也是一种杂质缺陷。（ ） 【答案】× 【解析】非化学计量化合物是指有些化合物，其化学组成会明显的随着周围气氛的性质 和压力的大小的变化而发生组成偏离化学计量的现象，而非化学计量化合物结构缺陷正是由 此而产生的缺陷。
材料科学基础习题答案_第2版_西安交通大学_石德珂主编
9.半径为r1的位错环。10.自己看 11.（1）能，因为能量降低 （2） a −
b= 111 111 面内： [110] → [ 211] + 层错 + 121 2 6 6 a a a − − 在 111 面内： [110] → [121] + 层错 + 211 2 6 6
14-17不用看 18自己看
第四章
1.850 0C : C1 = A exp( −∆EV kT1 )L 20 0C : C2 = A exp(−∆EV kT2 ) ∆EV 1 1 C1 1.5 ×10−18 1 1 ( − ) = exp ) ∴ = exp ×( − −23 1.38 ×10 293 1123 C2 k T2 T1 = exp 274 =
1.（1）
(001) [123] [111] （-132）
（111）
[210] [236]
（1-10）
（-3-22）
(2)
(3)
(-110)
2.
(2 6 3)
3.
N hkl
4 × 3! 24 = m = m 2 n! 2 n!
− − − 3.{111} = (111) + 111 + 111 + 111 − − − {110} = (110 ) + (101) + ( 011) + 110 + 101 + 011 {123} = (123) + (132 ) + ( 213) + ( 231) + ( 312 ) + ( 321) + − − − − − − 123 + 123 + 123 + 132 + 132 + 132 − − − − − − 213 + 213 + 213 + 231 + 231 + 231
石德珂《材料科学基础》(第2版)配套题库【章节题库】第1章~第3章【圣才出品】
。
3．原子的结合键有哪几种？各有什么特点？ 答：原子的结合键有： （1）离子键。其特点是：正负离子相互吸引；键合很强，无饱和性，无方向性；熔点、
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硬度高，固态不导电，导热性差。 （2）共价键。其特点是：相邻原子通过共用电子对结合；键合强，有饱和性，有方向
一、简答题 1．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？它的性质如何递变？ 答：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； 同一主族元素最外层电子数相同，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。
2．金属的加工硬化特性对金属材料的使用带来哪些利弊？ 答：有利方面：作为提高金属材料强度的一种手段；便于金属材料塑性成形；使金属零 件得以抵抗偶然过载。不利方面：使金属难以进一步冷塑性变形。
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第 1 章 材料结构的基础知识
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十万种考研．什么是金属的加工硬化现象？ 答：金属材料在塑性变形过程中，所施加的流变应力随应变量的增大而不断增大的现象， 称为加工硬化。或金属材料经冷塑性变形后，其强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象， 称为加工硬化。
2．与（211）和（101）同属一晶带的有（ ）。 A． (0 11) B． (121) C． (010) D． (221) 【答案】A
3．两晶体的空间点阵相同，则（ ）。 A．它们的晶体结构相同 B．它们的对称性相同 C．它们所属的晶系相同 D．它们所属的空间群相同 【答案】C
3．原子的结合键有哪几种？各有什么特点？ 答：原子的结合键有： （1）离子键。其特点是：正负离子相互吸引；键合很强，无饱和性，无方向性；熔点、
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硬度高，固态不导电，导热性差。 （2）共价键。其特点是：相邻原子通过共用电子对结合；键合强，有饱和性，有方向
一、简答题 1．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？它的性质如何递变？ 答：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； 同一主族元素最外层电子数相同，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。
2．金属的加工硬化特性对金属材料的使用带来哪些利弊？ 答：有利方面：作为提高金属材料强度的一种手段；便于金属材料塑性成形；使金属零 件得以抵抗偶然过载。不利方面：使金属难以进一步冷塑性变形。
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第 1 章 材料结构的基础知识
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十万种考研．什么是金属的加工硬化现象？ 答：金属材料在塑性变形过程中，所施加的流变应力随应变量的增大而不断增大的现象， 称为加工硬化。或金属材料经冷塑性变形后，其强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象， 称为加工硬化。
2．与（211）和（101）同属一晶带的有（ ）。 A． (0 11) B． (121) C． (010) D． (221) 【答案】A
3．两晶体的空间点阵相同，则（ ）。 A．它们的晶体结构相同 B．它们的对称性相同 C．它们所属的晶系相同 D．它们所属的空间群相同 【答案】C
材料科学基础第2版答案
材料科学基础第2版答案
1．什么是金属的加工硬化现象？
石德珂材料科学基础第2版课后题及答案：
金属材料在塑性变形过程中，所施加的流变应力随应变量的增大而不断增大的现象，称为加工硬化。
或金属材料经冷塑性变形后，其强度、硬度升高，塑性、韧性下降的现象，称为加工硬化。
2．金属的加工硬化特性对金属材料的使用带来哪些利弊？
石德珂材料科学基础第2版课后题及答案：
有利方面：作为提高金属材料强度的一种手段；便于金属材料塑性成形；使金属零件得以抵抗偶然过载。
不利方面：使金属难以进一步冷塑性变形。
3．原子的结合键有哪几种？各有什么特点？
石德珂材料科学基础第2版课后题及答案：
原子的结合键有：
（1）离子键。
其特点是：正负离子相互吸引；键合很强，无饱和性，无方向性；熔点、硬度高，固态不导电，导热性差。
（2）共价键。
其特点是：相邻原子通过共用电子对结合；键合强，有饱和性，有方向性；熔点、硬度高，不导电，导热性有好有差。
（3）金属键。
其特点是：金属正离子与自由电子相互吸引；键合较强，无饱和性，无方向性；熔点、硬度有高有低，导热导电性好。
（4）分子键。
其特点是：分子或分子团显弱电性，相互吸引；键合很弱，无方向性；熔点、硬度低，不导电，导热性差。
（5）氢键。
其特点是：类似分子键，但氢原子起关键作用；键合弱，有方向性；熔点、硬度低，不导电，导热性好。
西安交通大学材料科学基础考研复习题(包括答案)全解
目录目录 (1)工程材料中原子排列 (2)参考答案 (4)固体中的相结构 (9)参考答案 (12)凝固 (16)参考答案 (19)相图 (25)参考答案 (38)固体中的扩散 (40)参考答案 (43)塑性变形 (45)参考答案 (48)回复与再结晶 (51)参考答案 (54)固体相变 (58)参考答案 (60)复合效应与界面 (64)参考答案 (66)工程材料中原子排列1. 作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][][]346,112,021晶向。
2. 在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001等。
3. 写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。
4. 镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。
试求镁单位晶胞的体积。
已知Mg 的密度3Mg/m 74.1=m g ρ，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm 。
5. 当CN=6时+Na 离子半径为0.097nm ，试问：1) 当CN=4时，其半径为多少？2) 当CN=8时，其半径为多少？6. 试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>方向,原子的线密度为多少？7. 镍为面心立方结构，其原子半径为nm 1246.0=Ni r 。
试确定在镍的（100），（110）及（111）平面上12mm 中各有多少个原子。
8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。
试问： 1) 13m 中有多少个硅原子（与氧原子）？2) 当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的）？9. 在800℃时1010个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动，而在900℃时910个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原子）。
《材料科学基础》习题及参考答案
形核功，还是可以成核的。
答案
(7)测定某纯金属铸件结晶时的最大过冷度，其实测
值与用公式ΔT=0.2Tm计算值基本一致。
答案
(8) 某些铸件结晶时，由于冷却较快，均匀形核率N1
提高，非均匀形核率N2也提高，故总的形核率为N=
N1 +N2。
答案
返回
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(9) 若在过冷液体中，外加10 000颗形核剂，则结晶
❖ ②比较Cu-10% Sn合金铸件和Cu-30%合金铸件的铸造性能 及铸造组织，说明Cu-10% Sn合金铸件中有许多分散砂眼的 原因。
③ω(Sn}分别为2%，11%和15%的青铜合金，哪一种可进行 压力加工?哪种可利用铸造法来制造机件?
答案
返7回8
❖ 9.如下图所示，已知A，B，C三组元固态完全不互溶，质量 分数分别84%A,，10%B，10%C的O合金在冷却过程中将进 行二元共晶反应和三元共晶反应，在二元共晶反应开始时， 该合金液相成分(a点)为60%A，20%B，20%C，而三元共 晶反应开始时的液相成分(E点)为50%A，10%B，40%C。
答案
返回
6
❖ 6.位错受力后运动方向处处垂直于位错线，在运动
过程中是可变的，晶体作相对滑动的方向应是什么
方向？
答案
❖ 7.位错线上的割阶一般如何形成？
答案
❖ 8.界面能最低的界面是什么界面？
答案
❖ 9. “小角度晶界都是由刃型位错排成墙而构成的”这
种说法对吗？
答案
返回
7
三、综合题
❖ 1. 作图表示立方晶体的（123）（0 -1 -2） （421）晶面及[-102][-211][346]晶向。 答案
❖ 9. 在Fe中形成1mol 空位的能量为104. 67kJ，
材料科学基础_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
材料科学基础_西安交通大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.缩聚反应得到的缩聚物都是碳链高分子聚合物。
答案:错误2.对于三元系来讲，单相区和两相区，两相区和三相区，三相区和四相区为面接触；单相区和三相区，两相区和四相区为线接触；_____ 和四相区为点接触。
答案:单相区3.四相共晶型反应是指由 ____ 固定成分单相在某一温度下同时生成 _____ 固定成分单相的反应。
答案:一个，三个；4.下坡扩散的扩散通量与该处的浓度梯度的符号相同。
答案:错误5.包共晶型反应是指____固定成分的单相在一定温度下同时形成____固定成分的单相的过程，包括共晶反应和共析反应。
答案:两个，两个；6.根据溶质分子在溶剂晶格中所占位置，可以将固溶体分为：答案:间隙固溶体_置换固溶体7.按中间相形成时起主要作用的因素，可把中间相分为三类：答案:尺寸因素化合物_正常价化合物_电子化合物8.锡的结合键主要是答案:金属键9.二次键包括答案:范德华力_氢键10.硅（Z=14）和锗（Z=32）具有相似的性质答案:正确11.相律只适用于热力学平衡状态。
平衡状态下各相的 ____ 应相等，每一组元在各相中的化学位必须相同。
答案:温度_压力12.按照平衡组织来对碳钢进行分类，碳钢可以分为答案:亚共析钢_共析钢_过共析钢13.化学位也称偏摩尔吉布斯自由能，它是 ____、____和____的函数。
答案:成分_温度_压力14.组元只能由单一元素组成。
答案:错误15.相律和相图不能反映各平衡相的结构、分布状态及具体形貌。
答案:正确16.相率和相图只在热力学平衡条件下成立。
答案:正确17.在某些情况下，自由度的值可能小于零。
答案:错误18.包晶相图是指两组元，在液态无限互溶，固态下有限互溶或者不互溶，并且发生包晶转变的相图.答案:正确19.一个晶面族中所有晶面的面间距不一定相等。
答案:错误20.包晶相图是指两组元在液态无限互溶，固态有限互溶或者完全不互溶，且冷却过程中发生共晶反应的相图。
石德珂《材料科学基础》(第2版)配套题库【章节题库】第7章~第10章【圣才出品】
C．浓度趋于均匀
【答案】C；A
4．（多选）在石英的相变中，属于重建型相变的是（ ）。 A．α-石英 α-鳞石英 B．α-石英 β-石英 C．α-鳞石英 α-方石英 D．α-方石英 β-方石英 【答案】A；C
二、填空题 1．马氏体相变具有以下的一些特征：______、______、______和______等。 【答案】存在习性平面；取向关系；无扩散性；速度快
3．马氏体相变的结晶学特征表现为：______、______和______等。 【答案】存在习性平面；严格的取向关系；维持共格关系
4．本征扩散是由______而引起的质点迁移，本征扩散的活化能由______和______两部分
组成，扩散系数与温度的关系式为：______。
3．在扩散系数的热力ຫໍສະໝຸດ 关系中，（）称为扩散系数的热力学因子。在非理想混
合体系中：
当扩散系数的热力学因子＞0 时，扩散结果使溶质（ ）；
当扩散系数的热力学因子＜0 时，扩散结果使溶质（ ）。
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A．发生偏聚
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B．浓度不改变
2．上坡扩散 答：上坡扩散是指原子从低浓度向高浓度处的扩散，扩散的驱动力是化学位梯度。
3．非稳态扩散 答：非稳态扩散是指在扩散过程中任何一点的浓度都随时间不同而变化的扩散。
五、简答题 1．固相烧结与液相烧结的主要传质方式？固相烧结与液相烧结之间有何相同与不同之 处？ 答：（1）固相烧结有蒸发-凝聚传质和扩散传质；液相烧结有流动传质和溶解．沉淀传 质； （2）相同点：①烧结推动力，②烧结过程； 不同点：①烧结速率，②致密化过程，③影响因素。
5．马氏体相变时的自由焓-成分曲线如图 7-2 所示。
石德珂《材料科学基础》配套题库-章节题库(材料结构的基础知识)【圣才出品】
第1章材料结构的基础知识一、简答题1．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？它的性质如何递变？答：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；同一主族元素最外层电子数相同，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。
2．试写出原子序数为11的钠与原子序数为20的钙原子的电子排列方式。
解：钠原子的原子序数为11，有11个电子。
电子首先进入能量最低的第一壳层，它只有s态一个亚壳层，可容纳2个电子，电子状态计作1s2。
然后逐渐填入能量较高的2s、2p，分别容纳2个和6个电子，电子状态计作2s2和2p6。
第11个电子进入第三壳层的s 态。
所以，钠原子的电子排列为：钙原子有20个电子，填入第一壳层和第一壳层电子的状态与钠原子相似。
当电子填入第三壳层s态和p态后仍有2个剩余电子。
因为4s态能量低于3d态，所以这两个剩余电子不是填入3d态，而是进入新的外壳层上的4s态。
所以，钙原子的电子排列为：。
答：原子的结合键有： （1）离子键。
其特点是：正负离子相互吸引；键合很强，无饱和性，无方向性；熔点、硬度高，固态不导电，导热性差。
（2）共价键。
其特点是：相邻原子通过共用电子对结合；键合强，有饱和性，有方向性；熔点、硬度高，不导电，导热性有好有差。
（3）金属键。
其特点是：金属正离子与自由电子相互吸引；键合较强，无饱和性，无方向性；熔点、硬度有高有低，导热导电性好。
（4）分子键。
其特点是：分子或分子团显弱电性，相互吸引；键合很弱，无方向性；熔点、硬度低，不导电，导热性差。
（5）氢键。
其特点是：类似分子键，但氢原子起关键作用；键合弱，有方向性；熔点、硬度低，不导电，导热性好。
二、计算题有铀和硼两种材料，若已知铀的密度为19.05g/cm 3，原子量为235.03，硼的密度为2.3g/cm 3，原子量为10.81，阿伏伽德罗常数为236.0210⨯，试分别计算这两种材料单位体积内的原子数。
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7.在两根位错线上12,34为刃位错，其余 为螺位错。
（2）OS上的各段位错都可在该滑移面内 滑移，O’S’上的12，34位错不能运动， 其余各段都可在该滑移面内滑移。
8.（1）AB和CD位错线的形状都不变， 但AB的长度缩短b2，CD的长度增加b1
（2）AB位错上形成右螺型扭折，EF上 形成左螺型扭折。
x 0 .5 0 .4 x y z 0 .5 0 .5 z y x 0 .8 y 0 .0 5 z 0 .9 5
10
共 晶 转 变 后 的 组 织 为 初 Ld
初%
4.3 3.0 100% 4.3 2.11
59.36%
Ld % 100% 59.36% 40.64%
L'd Ld 4 0 .6 4 %
F e3CⅡ % 最大
2.11 0.77 100% 6.69 0.77
22.6%
F e3CⅡ % (由 初中 析 出 ） 初 % 2 2 .6 %
59.36% 22.6% 13.41%
P % 初 % Fe3CⅡ % 59.36% 13.41% 45.95%
相组成物：Fe3C % 6.693.0100%55.17%
m是指数中0的个数，n是相同指数
1
23
1
2
3
1
2
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3
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3
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1
3
2
的个数
2
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3
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21
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3
1
2
31
23
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+
3
1
2
3
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1
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4.
101201121102101201121102 101201121102101201121102
1
1
01
2
2
41
4
221
11
2
0
1
2
10ຫໍສະໝຸດ 6.晶面及 {100} {110} {111} 〈100〉 〈110〉 〈111〉 晶向
bcc
1
2
3
1
2 23
a2
a2
3a 2
a
2a
3a
fcc
2
2 43
1
a2
a2
3a 2
a
2
3
a
3a
密排面指数 密排面原子密度 密排方向指 密排方向原
数
2.N N0 6.021023 9.58106 5.341028 / m3
M
107.9
ne exp
N
kT
kT ln ne
N
1.381023 1073ln
3.6 1023 5.34 1028
1.761019
3.自己看
4.不用看
5. （1）1点为正刃位错，2点为右螺位错， 3 点为负刃位错，4点为左螺位错。
1 3 . V m 6 .0 2 ( 1 3 0 5 2 .3 4 5 3 ( 0 .2 2 7 2 8 .9 9 2 )) 3 4 1 0 2 1 2 .2 6 g /c m 3
14-17不用看 18自己看
第四章
1.8500C:C1Aexp(EV kT1) 200C:C2Aexp(EV kT2) C C1 2 expkEV(T12T 11)exp11..3581100 12 83(21 9311123) exp274
材料科学基础习题答案_第 2版_西安交通大学_石德珂
主编
(2)
(3)
(-110)
2.
(2 6 3)
3 .{1 1 1}
1 1 1
1
1
1
1
1
1
1
1
1
3.
Nhkl42m n3!!22mn4!
{1
1
0}
1 1 0
1
0
1
0
11
11
0
1
0
1
0
11
{1 2 3} 1 2 3 1 3 2 2 1 3 2 3 1 3 1 2 3 2 1
9.半径为r1的位错环。10.自己看 11.（1）能，因为能量降低 （2） ba3111,Frank不 全 位 错
15.
在111面内： a2110a6211层错a6121
在111面内： a2110a6121层错a6211
12.自己看 13.不用看 14自己看 16-20不用看
6.
x 0 .2 5 0 .7 3 3 3 x y
6.69 Fe3C%100%55.17%44.83%
CV
A exp(
EV kT
)
每个原子的质量是：
107 .9 g / mol 6.02 10 23 个 / mol
1.79 10 22 g / 个
1cm 3的原子数为：
9.58 g / cm 3 1.79 10 22 g / 个
5.35 10 22 个
子密度
bcc （110）
2
a2
fcc （111） 4 3
3a 2
hcp （0001） 2 3
3a 2
[111]
[110]
11
2
0
23 3a
2 a
1/a
7.(1)(100)晶面间距为a=0.286nm (110)晶面间距 2 a
2
(123)晶面间距 a
14
自己计算
a dhkl h2 k2 l2
8.(1)不是 （2）不用看
9.自己计算 10.不用看
11.a3 (0.372) 0.427nm 3
m V
79.909 132.905 6.021023 0.4273 1021
4.47g
/ cm3
rBr 0.37 0.167 0.203nm
12.（1）0.097+0.181=0.278
(2)R 0.2782 2 0.393nm (3) 0.2782 20.2782 0.481nm (4) (0.2782)2 0.2782 0.622nm
/ cm 3
CV
ne N
A exp
EV kT
ln
3.6 10 23 10 6 / cm 3 5.35 10 22 / cm 3
8.31 J
EV / mol 1073
K
EV 106192 J / mol
( 1)( 1 ,)( 1 1 0 ,1 )( 2 1 , 2 1 )( 2 ,)[ 1 ,][ 1 0 1 , 1 ][ 2 0 ,1 ][ 1 3 2 ,0 ][ 2 1 ,]
（2）在晶体的上下底面施加一对平行于b的 切应力，且下底面的切应力与b同向平行。
（3）滑移面下部晶体相对于上部晶体产生与 b相同的滑移，并在晶体侧表面形成相应台阶。
6.应在滑移面上、下两部分晶体施加一切 应力，切应力的方向应与de位错线平行。
（2）在上述切应力作用下，位错线de将 向左（或向右）移动，即沿着与位错线 de垂直的方向（且在滑移面上）移动。 当位错线沿滑移面旋转360度后。在晶体 表面沿柏氏矢量方向产生宽度为一个b的 台阶