西安交大—材料科学基础(2015初试)回忆

西安交通大学材料科学基础试卷（A）班级：_________学号__________姓名___________（注意：试卷满分100，时间100分钟，请考生将答案做于试卷答题纸上，违者以零分处理）一、名词解释(每小题1分，共10分)1．晶胞2．间隙固溶体3．临界晶核4．枝晶偏析5．离异共晶6．反应扩散7．临界分切应力8．回复9．调幅分解10．二次硬化二、判断正误(每小题1分，共10分)正确的在括号内画“√”，错误的画“×”1.金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。

( )2.作用在位错线上的力F的方向永远垂直于位错线并指向滑移面上的未滑移区。

( )3.只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，间隙固溶体则不能。

( )4.金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使体系熵值减小，因此是一个自发过程。

( )5.固溶体凝固形核的必要条件同样是ΔG B＜0、结构起伏和能量起伏。

( )6.三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。

( )7.物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。

( )8.塑性变形时，滑移面总是晶体的密排面，滑移方向也总是密排方向。

( )9.和液固转变一样，固态相变也有驱动力并要克服阻力，因此两种转变的难易程度相似。

( )10.除Co以外，几乎所有溶入奥氏体中的合金元素都能使C曲线左移，从而增加钢的淬透性。

( )三、作图题(每小题5分，共15分)1. 在简单立方晶胞中标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：a)立方晶系 (421)，(231)，[112]；b)六方晶系(1112)，[3112]。

2. 设面心立方晶体中的(111)为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为2a [110]。

(1)在晶胞中画出柏氏矢量b 的方向并计算出其大小。

(2)在晶胞中画出引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出此二位错线的晶向指数。

3. 如下图所示，将一锲形铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制。

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。

河南科技大学2015年硕士研究生入学考试试题答案及评分标准考试科目代码： 809 考试科目名称： 材料科学基础一、必做题（共105分）（P44晶面间距计算）1. 已知室温下α-Fe 的晶格常数为2.866×10-8 cm ，原子量为55.847 g/mol ，阿佛加德罗常数为236.02310⨯原子。

（1） 画出其晶胞质点模型，计算出其晶胞中的原子数、原子半径、致密度和α-Fe 的理论密度。

（2） 分别求出（100）、（110）和（111）的晶面间距；（3） 说明晶面间距最大的晶面为什么是滑移面。

（25分） 答：（1）α-Fe 为体心立方晶体结构。

质点模型 （2分） 在体心立方（BCC ）晶胞中，结点在立方的角上和立方的中心18128+结点＝（个角）（）（个中心）＝晶胞 （3分）r a 43=。

（其中a 为晶胞边长，r为原子半径）4r ∴==1.241×10-8 cm（2分）333344/()2(π)3368%(4r r a π⨯==（2原子晶胞）致密度＝＝ (k=nv/V) 其中n 为晶胞中原子个数，v 为每个原子的体积，V 为晶胞的体积。

（3分）理论密度0ρ，()()()()33823255.8477.88142.866106.02310g mol g cm cm mol ρ-==⨯⨯原子晶胞原子 （6分）（2）晶面间距hkld=()881002.866101.4331022ad cm--⨯===⨯()881102.02710d cm--===⨯()81110.82710d cm-===⨯（6分）（当h+k+l=偶数时，前边没有1/2）（3）（110）晶面间距最大，它是体心立方的最密排面。

其晶面之间原子结合力最弱，所以是滑移面。

（3分）2.镁具有密排六方结构，0.3223nma=,0.5123nmc=，熔点659mT C=,锆也具有密排六方结构，0.32022nma=，0.51991nmc=1855mT C=。

西安交通大学
2010年硕士学位研究生入学材料科学基础考试试题
一、晶面和晶向（每小题10分，共20分）
1、在一个立方晶胞内画出下列指数的晶面和晶向
（110）（11￣1）（2_2_0）【1￣01】【2￣21】
2、写出图中六方晶胞内ABCDEFA晶面的密勒-布拉菲指数，并按图中箭头方向写出ABCDEFA晶面与晶胞表面的交线的密勒-布拉菲指数。

二、判断正误（1*20）
1、运用三元系变温截面图，可以分析合金的平衡结晶过程得知不同温度时合金中的平衡相，并可计算出各平衡相的质量分数。

2、晶体结构不同的晶体可能具有相同的晶体点阵。

2。

西安交通大学硕士材料科学基础真题2008年试卷二十六2008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：材料科学与工程一、1．写出图26-1所示立方晶胞中ABCDA晶面及BD晶向的密勒指数。

2．写出图26-2所示六方晶胞中EFGHIJE晶面、EF晶向、FG晶向、GH晶向、JE晶向的密勒-布拉菲指数。

3．已知晶体中两不平行晶面(和h 1k1l1)和(h2k2l2)，证明晶面(h3k3l3)与(h1k1l1)和(h2k2l2)属于同一晶带，其中h3=h1+h2，k3=k1+k2，l3=l1+l2。

二、针对铁-碳合金回答下列问题：1．画出Fe-Fe3C平衡相图，并填写各相区的平衡相。

2．γ-Fe在912℃时转变为α-Fe。

这种转变称为什么转变?转变后的体积膨胀还是收缩?假定铁原子半径不变，则体积变化率是多少?3．已知727℃时，碳在奥氏体中的溶解度为wC=0.77%，而在铁素体中的极限溶解度仅为wC=0.0218%。

请解释二者差别如此明显的原因。

4．已知低碳钢常在920℃左右进行气体渗碳。

请解释选择这一温度的原因。

5．碳质量分数wC=0.2%的低碳钢工件在920℃进行表面气体渗碳，工件表面碳浓度始终保持为wC =1.0%，并将工件中碳浓度为wC=0.4%处至表面的距离x定义为渗碳层深度。

已知渗碳1h后，渗碳层深度为0.12mm，若要求渗碳层深度达到0.48mm，计算共需渗碳多长时间。

6．示意画出平衡态碳钢的强度随钢含碳量的变化曲线，并从成分-组织-性能的角度定性解释之。

三、在晶格常数为a的体心立方单晶体的[123]方向进行压缩变形，已知其屈服强度为σs。

1．写出晶体的始滑移系及其可能的交滑移系。

2．计算晶体开始滑移的临界分切应力τc。

3．分别写出屈服时晶体中所开动的刃位错和螺位错的位错线方向及柏氏矢量，以及它们滑移运动的方向。

4．若该压缩试样的一个自由表面为，写出该面上滑移线的方向。

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）。

(西安交通大学)材料科学基础真题2004年(总分：150.00，做题时间：90分钟)一、填空(总题数：7，分数：50.00)1.材料的结合键决定其弹性模量的高低。

氧化物陶瓷材料以 1键为主，结合键2故其弹性模量 3；金属材料以 4键为主，结合键 5故其弹性模量 6；高分子材料的分子链上是 7键，分子链之间是 8键，故其弹性模量 9。

（分数：9.00）填空项1:__________________ （正确答案：离子）填空项1:__________________ （正确答案：较强）填空项1:__________________ （正确答案：较高）填空项1:__________________ （正确答案：金属）填空项1:__________________ （正确答案：较弱）填空项1:__________________ （正确答案：较低）填空项1:__________________ （正确答案：共价）填空项1:__________________ （正确答案：分子）填空项1:__________________ （正确答案：最低）解析：2.面心立方晶体的最密排面是 1，最密排方向是 2；体心立方晶体的最密排面是 3，最密排方向是 4；密排六方晶体的最密排面是 5，最密排方向是 6。

（分数：6.00）填空项1:__________________ （正确答案：{111}）填空项1:__________________ （正确答案：[*]）填空项1:__________________ （正确答案：{110}）填空项1:__________________ （正确答案：[*]）填空项1:__________________ （正确答案：(0001)）填空项1:__________________ （正确答案：[*]）解析：3.晶粒较细的金属比晶粒较粗的同种金属有 1的强度和硬度及 2塑性和韧性，这种现象称为 3强化；铸造工艺中细化晶粒的常用方法是 4、 5和 6。