材料科学基础考点答案
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第一章原子排列与晶体结构1. fcc 结构的密排方向是,密排面是,密排面的堆垛顺序是,致密度为,配位数是,晶胞中原子数为,把原子视为刚性球时,原子的半径r 与点阵常数 a 的关系是;bcc 结构的密排方向是,密排面是,致密度为,配位数是,晶胞中原子数为,原子的半径r 与点阵常数 a 的关系是;hcp 结构的密排方向是,密排面是,密排面的堆垛顺序是,致密度为,配位数是,,晶胞中原子数为,原子的半径r 与点阵常数 a 的关系是。
2. Al 的点阵常数为0.4049nm,其结构原子体积是,每个晶胞中八面体间隙数为,四面体间隙数为。
3. 纯铁冷却时在912 发生同素异晶转变是从结构转变为结构,配位数,致密度降低,晶体体积,原子半径发生。
4. 在面心立方晶胞中画出(112)晶面和[112] 晶向,指出﹤110﹥中位于(111)平面上的方向。
在hcp 晶胞的(0001)面上标出(12 10)晶面和[ 12 10] 晶向。
5. 求[11 1] 和[201] 两晶向所决定的晶面。
2 有多少原子?已知铅为fcc 面心立方结构,其原子半径6 在铅的(100)平面上,1mm-6R=0.175 ×10 mm。
第二章合金相结构一、填空1)随着溶质浓度的增大,单相固溶体合金的强度,塑性,导电性,形成间隙固溶体时,固溶体的点阵常数。
2)影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是(1);(2);(3);(4)和环境因素。
3)置换式固溶体的不均匀性主要表现为和。
4)按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分,固溶体可分为和。
5)无序固溶体转变为有序固溶体时,合金性能变化的一般规律是强度和硬度,塑性,导电性。
6)间隙固溶体是,间隙化合物是。
二、问答1、分析氢,氮,碳,硼在-Fe 和-Fe 中形成固溶体的类型,进入点阵中的位置和固溶度大小。
已知元素的原子半径如下:氢:0.046nm,氮:0.071nm,碳:0.077nm,硼:0.091nm,-Fe:0.124nm,-Fe :0.126nm。
材料科学基础习题与参考答案(doc14页)(优质版)第一章材料的结构一、解释以下基本概念空间点阵、晶格、晶胞、配位数、致密度、共价键、离子键、金属键、组元、合金、相、固溶体、中间相、间隙固溶体、置换固溶体、固溶强化、第二相强化。
二、填空题1、材料的键合方式有四类,分别是(),(),(),()。
2、金属原子的特点是最外层电子数(),且与原子核引力(),因此这些电子极容易脱离原子核的束缚而变成()。
3、我们把原子在物质内部呈()排列的固体物质称为晶体,晶体物质具有以下三个特点,分别是(),(),()。
4、三种常见的金属晶格分别为(),()和()。
5、体心立方晶格中,晶胞原子数为(),原子半径与晶格常数的关系为(),配位数是(),致密度是(),密排晶向为(),密排晶面为(),晶胞中八面体间隙个数为(),四面体间隙个数为(),具有体心立方晶格的常见金属有()。
6、面心立方晶格中,晶胞原子数为(),原子半径与晶格常数的关系为(),配位数是(),致密度是(),密排晶向为(),密排晶面为(),晶胞中八面体间隙个数为(),四面体间隙个数为(),具有面心立方晶格的常见金属有()。
7、密排六方晶格中,晶胞原子数为(),原子半径与晶格常数的关系为(),配位数是(),致密度是(),密排晶向为(),密排晶面为(),具有密排六方晶格的常见金属有()。
8、合金的相结构分为两大类,分别是()和()。
9、固溶体按照溶质原子在晶格中所占的位置分为()和(),按照固溶度分为()和(),按照溶质原子与溶剂原子相对分布分为()和()。
10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有()、()、()、()。
11、金属化合物(中间相)分为以下四类,分别是(),(),(),()。
12、金属化合物(中间相)的性能特点是:熔点()、硬度()、脆性(),因此在合金中不作为()相,而是少量存在起到第二相()作用。
13、CuZn、Cu5Zn8、Cu3Sn的电子浓度分别为(),(),()。
材料科学基础答案1.为什么室温下金属晶粒越细强度,硬度越高,塑性韧性也越好答:金属晶粒越细,晶界面积越大,位错障碍越多,需要协调的具有不同位向的晶粒越多,金属塑性变形的抗力越高,从而导致金属强度和硬度越高。
金属的晶粒越细,单位体积内晶粒数目越多,同时参与变形的晶粒数目也越多,变形越均匀,推迟了裂纹的形成和扩展,使得在断裂前发生较大的塑性变形。
在强度和塑性同时增加的情况下,金属在断裂前消耗的功增大,因而其韧性也比较好。
因此,金属的晶粒越细,其塑性和韧性也越好。
2.冷塑性变形金属产生加工硬化的原因随变形量增加,空密度增加。
④由于晶粒由有利位向而发生几何硬化,因此使变形抗力增加。
随变形量增加,亚结构细化,亚晶界对位错运动有阻碍作用。
答:①晶体内部存在位错源,变形时发生了位错增值,随变形量增加,位错密度增加。
由于位错之间的交互作用,使变形抗力增加。
3.某厂用冷拉钢丝绳吊运出炉热处理工件去淬火,钢丝绳的承载能力远超过工件的质量,但在工件的运送过程中钢丝绳发生断裂,试分析其原因答:冷拉钢丝绳是利用热加工硬化效应提高其强度的,在这种状态下的钢丝中晶体缺陷密度增大,强度增加,处于加工硬化状态。
在淬火的温度下保温,钢丝将发生回复、再结晶和晶粒长大过程,组织和结构恢复软化状态。
在这一系列变化中,冷拉钢丝的加工硬化效果将消失,强度下降,在再次起吊时,钢丝将被拉长,发生塑性变形,横截面积减小,强度将比保温前低,所以发生断裂。
4细化晶粒方法1.在浇注过程中: 1)增大过冷度; 2)加入变质剂; 3)进行搅拌和振动等。
2. 在热轧或锻造过程中: 1)控制变形度; 2)控制热轧或锻造温度。
3. 在热处理过程中:控制加热和冷却工艺参数利用相变重结晶来细化晶粒。
4. 对冷变形后退火态使用的合金: 1)控制变形度; 2)控制再结晶退火温度和时间5、试说明滑移,攀移及交滑移的条件,过程和结果,并阐述如何确定位错滑移运动的方向。
解答:滑移:切应力作用、切应力大于临界分切应力;台阶攀移:纯刃位错、正应力、热激活原子扩散;多余半原子面的扩大与缩小交滑移:纯螺位错、相交位错线的多个滑移面;位错增殖位错滑移运动的方向,外力方向与b一致时从已滑移区→未滑移区。
智慧树知到《材料科学基础》章节测试答案第一章1、fcc可以看成是原子在密排面(111)面在空间的堆垛。
A:对B:错正确答案:对2、已知Al为正三价,阿伏加德诺常数为6.02×1023,铝摩尔量为26.98,质量1g的Al中的价电子数量为()。
A:69×10∧21B:69×10∧22C:69×10∧23D:02×10∧22正确答案:69×10∧223、聚乙烯高分子材料中,C-H化学键结合属于()。
A:金属键B:离子键C:共价键D:氢键正确答案:共价键4、化学键中,没有方向性也没有饱和性的为()。
A:共价键B:金属键C:离子键D:氢键正确答案:金属键5、晶体的对称轴不存在()对称轴。
A:三次B:四次C:五次D:六次正确答案:五次6、晶面族是指一系列平面的晶面。
A:对B:错正确答案:错7、一个晶胞内原子个数、配位数对于fcc是(),bcc是()。
A:2,8B:2,12C:4,8D:4,12正确答案:2,8,4,128、bcc晶胞的密排面是(),密排方向分别是()。
A:{110}B:{111}C:<110>D:<111>正确答案:{110},<111>9、image.pngA:78B:28C:58D:98正确答案:9810、晶带是与过某个晶向或与其平行的所有晶面,这个晶向称为晶带轴。
若晶带轴指数为[uvw],则[uvw]与晶带中的一个晶面(hkl)这两个指数之间点积,[uvw]·(hkl)等于()。
A:0B:5C:1D:-1正确答案:011、一个fcc晶胞的原子中的原子个数为()个。
A:2B:4C:6D:8正确答案:412、一个bcc晶胞中的原子个数为()个。
A:2B:4C:6D:8正确答案:213、铜和镍属于异质同构。
A:对B:错正确答案:对14、间隙固溶体中间隙原子可以无限固溶得到固溶度为100%的无限固溶体。
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。
材料科学基础试题及答案一、选择题1. 材料科学中的“四要素”是指()。
A. 组织、性能、加工、应用B. 材料、结构、性能、加工C. 材料、结构、性能、应用D. 结构、性能、加工、应用答案:C2. 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. 陶瓷答案:A3. 材料的硬度是指()。
A. 材料抵抗变形的能力B. 材料抵抗破坏的能力C. 材料抵抗穿透的能力D. 材料抵抗摩擦的能力答案:A4. 材料的疲劳是指()。
A. 材料在高温下的性能变化B. 材料在重复应力作用下的性能变化C. 材料在腐蚀环境下的性能变化D. 材料在高压下的的性能变化答案:B5. 材料的蠕变是指()。
A. 材料在低温下的性能变化B. 材料在长期静载荷作用下发生的缓慢持久变形C. 材料在高速下的的性能变化D. 材料在潮湿环境下的性能变化答案:B二、填空题1. 材料的_________是指材料在受到外力作用时,能够承受的最大应力,是材料的重要性能指标之一。
答案:强度2. 材料的_________是指材料内部微观结构的排列方式,它直接影响材料的宏观性能。
答案:晶体结构3. 材料的_________是指材料在一定条件下,能够进行塑性变形而不断裂的性质。
答案:韧性4. 材料的_________是指材料在高温下保持性能不变的能力,对于高温环境下使用的材料尤为重要。
答案:热稳定性5. 材料的_________是指材料对电磁场的响应能力,对于电子和通信领域的材料尤为重要。
答案:电磁性能三、简答题1. 请简述材料科学中的“相图”及其作用。
答:相图是用来描述在不同温度、压力和成分比例下,材料可能存在的不同相(如固态、液态、气态)之间的平衡关系的图表。
它可以帮助科学家和工程师了解和预测材料在特定条件下的行为,对于材料的设计、加工和应用具有重要的指导意义。
2. 何为材料的“疲劳寿命”?请举例说明。
答:材料的疲劳寿命是指材料在反复应力作用下能够承受循环次数的总和,直到发生疲劳破坏为止。
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》考试重点及答案1晶体点阵有实际原子、离子、分子或各种原子集团,按一定几何规律的具体排列方式称为晶体结构或为晶体点阵。
2晶格用以描述晶体中原子排列规律的空间格架。
3配位数原子周围最近邻等距离的原子数目;在离子晶体里,一个正离子周围的最近邻负离子数称为配位数。
4晶体缺陷晶体中原子偏离其平衡位置而出现的不完整性区域。
5位错晶体中某处一列或若干列原子有规律的错排。
6位错反应有两个位错合成为一个新位错或有一个位错分解为几个新位错的过程。
7小角晶界两个相邻晶粒位向差小于10度的晶界称为小角晶界。
8晶面能由于晶界上原子排列不规律产生点阵畸变,引起能量升高,这部分能量称为晶面能。
9固熔体固态下一种组元熔解在另一种组元中而形成的新相。
10间隙相又称为简单间隙化合物非金属原子与过渡族原子的半径的比值小于0.59,化合物具有比较简单的结构称为间隙化合物。
11过冷度实际开始结晶温度与理论结晶温度之间的温度差称为过冷度。
12均匀形核在过冷的液态金属中,依靠液态金属本身的能量变化获得驱动力由晶胚直接形核的过程。
13非均匀形核在过冷液态金属中,若晶胚是依附在其他物质表面上成核的过程。
14形核率单位时间单位体积内所形成的晶核数目。
15相图又称状态图或平衡图表示材料系统中相得状态与温度及成分之间关系的一种图形。
成分过冷这种有液相成分改变而形成的的过冷。
16伪共晶这种有非共晶成分的合金得到的共晶组织。
17包晶转变当有些合金凝固到达一定温度时,已结晶出来的一定成分的固相与剩余的液相发生反应生成另一种固相,这种转变为共晶转变。
18 扩散第一定律:单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质量(通称为扩散通量)与该截面处的浓度梯度成正比。
19 科肯道尔效应:由于两种原子扩散速度不同,导致扩散偶的一侧向另一侧发生物质静输送的性质。
20 本征扩散:以本征缺陷为媒介发生的扩散称为本征扩散。
(处于热平衡状态的晶体内部总存在一定数量的点缺陷,这类点缺陷也称为本征缺陷)。
单项选择题:(每一道题1分)第1章原子结构与键合1.高分子材料中的C-H化学键属于。
(A)氢键(B)离子键(C)共价键2.属于物理键的是。
(A)共价键(B)范德华力(C)氢键3.化学键中通过共用电子对形成的是。
(A)共价键(B)离子键(C)金属键第2章固体结构4.面心立方晶体的致密度为 C 。
(A)100% (B)68% (C)74%5.体心立方晶体的致密度为 B 。
(A)100% (B)68% (C)74%6.密排六方晶体的致密度为 C 。
(A)100% (B)68% (C)74%7.以下不具有多晶型性的金属是。
(A)铜(B)锰(C)铁8.面心立方晶体的孪晶面是。
(A){112} (B){110} (C){111}9.fcc、bcc、hcp三种单晶材料中,形变时各向异性行为最显著的是。
(A)fcc (B)bcc (C)hcp10.在纯铜基体中添加微细氧化铝颗粒不属于一下哪种强化方式?(A)复合强化(B)弥散强化(C)细晶强化第3章晶体缺陷11.刃型位错的滑移方向与位错线之间的几何关系?(A)垂直(B)平行(C)交叉12.能进行攀移的位错必然是。
(A)刃型位错(B)螺型位错(C)混合位错13.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)肖特基缺陷(B)弗仑克尔缺陷(C)线缺陷14.原子迁移到间隙中形成空位-间隙对的点缺陷称为(A)肖脱基缺陷(B)Frank缺陷(C)堆垛层错15.以下材料中既存在晶界、又存在相界的是(A)孪晶铜(B)中碳钢(C)亚共晶铝硅合金16.大角度晶界具有____________个自由度。
(A)3 (B)4 (C)5第4章固体中原子及分子的运动17.菲克第一定律描述了稳态扩散的特征,即浓度不随变化。
(A)距离(B)时间(C)温度18.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19.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20.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。
材料科学基础试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 材料科学主要研究的是材料的哪些方面?A. 材料的加工方法B. 材料的微观结构C. 材料的性能D. 所有以上选项答案:D2. 金属材料的强度主要取决于其什么?A. 化学成分B. 微观结构C. 宏观尺寸D. 外部环境答案:B3. 以下哪个不是材料的力学性能?A. 硬度B. 韧性C. 导热性D. 弹性答案:C4. 陶瓷材料通常具有哪些特性?A. 高熔点B. 低热导率C. 低电导率D. 所有以上选项答案:D5. 聚合物材料的哪些特性使其在许多应用中受到青睐?A. 可塑性B. 轻质C. 良好的化学稳定性D. 所有以上选项答案:D二、填空题(每空1分,共10分)6. 材料的微观结构包括_______、_______和_______。
答案:晶粒、晶界、相界7. 材料的热处理过程通常包括_______、_______和_______。
答案:加热、保温、冷却8. 金属的塑性变形主要通过_______机制进行。
答案:位错滑移9. 材料的断裂韧性是指材料在_______条件下抵抗断裂的能力。
答案:受到冲击或应力集中10. 复合材料是由两种或两种以上不同_______的材料组合而成。
答案:性质三、简答题(每题10分,共30分)11. 简述金属的疲劳现象及其影响因素。
答案:金属疲劳是指金属在反复加载和卸载过程中,即使应力水平低于材料的屈服强度,也可能发生断裂的现象。
影响金属疲劳的因素包括应力幅度、加载频率、材料的微观结构、环境条件等。
12. 解释什么是相图,并说明其在材料科学中的重要性。
答案:相图是表示不同组分在特定条件下的相平衡状态的图形。
它在材料科学中的重要性体现在帮助科学家和工程师理解材料的相变行为,预测材料的性能,以及指导材料的加工和应用。
13. 描述聚合物材料的玻璃化转变温度(Tg)及其对聚合物性能的影响。
答案:玻璃化转变温度是聚合物从玻璃态转变为橡胶态的温度。
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。
材料科学基础答案(精⼼整理)第1章晶体结构1.在⽴⽅晶系中,⼀晶⾯在x轴的截距为1,在y轴的截距为1/2,且平⾏于z 轴,⼀晶向上某点坐标为x=1/2,y=0,z=1,求出其晶⾯指数和晶向指数,并绘图⽰之。
2.画出⽴⽅晶系中下列晶⾯和晶向:(010),(011),(111),(231),(321),[010], [011],[111],[231],[321]。
3.纯铝晶体为⾯⼼⽴⽅点阵,已知铝的相对原⼦质量Ar(Al)=27,原⼦半径r=0.143nm,求铝晶体的密度。
4.何谓晶体?晶体与⾮晶体有何区别?5.试举例说明:晶体结构与空间点阵?单位空间格⼦与空间点阵的关系?6.什么叫离⼦极化?极化对晶体结构有什么影响?7.何谓配位数(离⼦晶体/单质)?8.何谓对称操作,对称要素?9.计算⾯⼼⽴⽅结构(111)与(100)晶⾯的⾯间距及原⼦密度(原⼦个数/单位⾯积)。
10.已知室温下α-Fe(体⼼)的点阵常数为0.286nm,分别求(100)、(110)、(123)的晶⾯间距。
11.已知室温下γ-Fe(⾯⼼)的点阵常数为0.365nm,分别求(100)、(110)、(112)的晶⾯间距。
12.已知Cs+半径为0.170nm,Cl-半径为0.181 nm,计算堆积系数。
13.MgO 属NaCl型结构,若rMg 2+=0.078nm,rO2-=0.132nm,(1)试⽤鲍林规则分析氧化镁晶体结构?(2)计算堆积密度?(3)画出氧化镁在(100)、(110)、(111)晶⾯上的结点和离⼦排布图?答案1.答:晶⾯指数为:(120),见图ABCD ⾯;晶向指数为:[102],见图OP 向。
2.答:3. 4. 5.6. 答:离⼦极化:在离⼦紧密堆积时,带电荷的离⼦所产⽣的电场必然要对另⼀离⼦的电⼦云发⽣作⽤(吸引或排斥),因⽽使这个离⼦的⼤⼩和形状发⽣了改变,这种现象叫离⼦极化。
极化会对晶体结构产⽣显著影响,主要表现为极化会导致离⼦间距离缩短,离⼦配位数降低,同时变形的电⼦云相互重叠,使键性由离⼦键向共价键过渡,最终使晶体结构类型发⽣变化。
材料科学基础试题及答案一、选择题1. 材料科学中的“三基”指的是什么?A. 基础理论、基本技能、基本方法B. 基本元素、基本结构、基本性质C. 基本元素、基本化合物、基本合金D. 基本元素、基本结构、基本性质答案:D2. 材料的硬度通常与哪种性质有关?A. 弹性B. 韧性C. 塑性D. 强度答案:D3. 以下哪个不是金属材料的特性?A. 高熔点B. 良好的导电性C. 良好的延展性D. 良好的热塑性答案:D二、简答题1. 简述材料的疲劳现象。
材料的疲劳现象是指在周期性或波动载荷作用下,材料在远低于其静载荷强度极限的情况下发生断裂。
疲劳通常发生在材料表面或内部缺陷处,由于应力集中而引发微裂纹,随着载荷的循环作用,裂纹逐渐扩展直至断裂。
2. 什么是材料的热处理,它对材料性能有何影响?热处理是一种通过加热和冷却过程来改变金属材料内部结构,从而改善其性能的方法。
热处理可以提高材料的硬度、强度、韧性等,同时也可以通过退火、正火等方法来降低硬度,提高塑性,以适应不同的使用需求。
三、计算题1. 已知某金属的杨氏模量为200 GPa,泊松比为0.3,求该金属在拉伸应力为100 MPa时的应变。
根据胡克定律,应力(σ)与应变(ε)的关系为:σ = E * ε,其中E是杨氏模量。
将已知数据代入公式得:ε = σ / E = 100 MPa / 200 GPa = 5e-4。
2. 某材料在单轴拉伸试验中,当应力达到250 MPa时,其伸长量为0.0005 m。
求该材料的杨氏模量。
杨氏模量E可以通过应力与应变的比值计算得出:E = σ/ ε。
已知应力σ = 250 MPa,伸长量ΔL = 0.0005 m,原长度L未知,但可以通过应变的定义ε = ΔL / L来推导。
由于应变ε很小,可以假设伸长量ΔL远小于原长度L,从而近似ε ≈ ΔL。
代入数据得:E = 250 MPa / 0.0005 = 500 GPa。
四、论述题1. 论述合金化对金属材料性能的影响。
一、填空题1. 每个面心立方晶胞中的原子数为 4 ,其配位数为12 。
3a, 配2.晶格常数为a的体心立方晶胞, 其原子数为 2 , 原子半径为4/位数为 8 ,致密度为 0.68 。
3. 刃型位错的柏氏矢量与位错线互相垂直 , 螺型位错的柏氏矢量与位错线互相平行。
4. 螺型位错的位错线平行于滑移方向,位错线的运动方向垂直于位错线。
5. 在过冷液体中,晶胚尺寸小于临界尺寸时不能自发长大。
6. 均匀形核既需要结构起伏,又需要能量起伏。
7. 纯金属结晶时,固液界面按微观结构分为光滑界面和粗糙界面。
8.纯金属的实际开始结晶温度总是低于理论结晶温度,这种现象称为过冷,理论结晶温度与实际开始结晶温度之差称为过冷度。
9.合金中的基本相结构,有固溶体和金属化合物两类,其中前者具有较高的综合机械性能,适宜做基体相;后者具有较高的熔点和硬度,适宜做强化相。
10. 间隙相和间隙化合物主要受组元的原子尺寸因素控制。
11.相律是分析相图的重要工具,当系统的压力为常数时,相律的表达式为f=c-p+1。
12.根据相律,二元合金结晶时,最多可有 3 个相平衡共存,这时自由度为0 。
13.根据相区接触法则可以推定,两个单相区之间必定有一个两相区,两个两相区之间必须以单相区或三相共存水平线隔开。
二元相图的三相区是一条水平线,该区必定与两相区以点接触,与单相区以线接触。
14.铸锭的宏观组织是由表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区三个区组成。
15.莱氏体是共晶转变所形成的奥氏体和渗碳体组成的混合物。
16. 相变反应式L(液)→α(固)+β(固)表示共晶反应;γ(固)→α(固)+β(固)表示共析反应。
17. 固溶体合金结晶时,其平衡分配系数K o 表示固液两平衡相中的 溶质浓度之比。
18. 铁碳合金中,一次渗碳体由 液相 产生,二次渗碳体由 奥氏体 产生,三次渗碳体由 铁素体 产生。
19. 一个滑移系是由 滑移面 和 滑移方向 组成。
20. 面心立方晶格的滑移系有 12 个,体心立方晶格的滑移系有 12 个。
一、填空题1. 每个面心立方晶胞中的原子数为 4 ,其配位数为12 。
3a, 配2.晶格常数为a的体心立方晶胞, 其原子数为 2 , 原子半径为4/位数为 8 ,致密度为 0.68 。
3. 刃型位错的柏氏矢量与位错线互相垂直 , 螺型位错的柏氏矢量与位错线互相平行。
4. 螺型位错的位错线平行于滑移方向,位错线的运动方向垂直于位错线。
5. 在过冷液体中,晶胚尺寸小于临界尺寸时不能自发长大。
6. 均匀形核既需要结构起伏,又需要能量起伏。
7. 纯金属结晶时,固液界面按微观结构分为光滑界面和粗糙界面。
8.纯金属的实际开始结晶温度总是低于理论结晶温度,这种现象称为过冷,理论结晶温度与实际开始结晶温度之差称为过冷度。
9.合金中的基本相结构,有固溶体和金属化合物两类,其中前者具有较高的综合机械性能,适宜做基体相;后者具有较高的熔点和硬度,适宜做强化相。
10. 间隙相和间隙化合物主要受组元的原子尺寸因素控制。
11.相律是分析相图的重要工具,当系统的压力为常数时,相律的表达式为f=c-p+1。
12.根据相律,二元合金结晶时,最多可有 3 个相平衡共存,这时自由度为0 。
13.根据相区接触法则可以推定,两个单相区之间必定有一个两相区,两个两相区之间必须以单相区或三相共存水平线隔开。
二元相图的三相区是一条水平线,该区必定与两相区以点接触,与单相区以线接触。
14.铸锭的宏观组织是由表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区三个区组成。
15.莱氏体是共晶转变所形成的奥氏体和渗碳体组成的混合物。
16. 相变反应式L(液)→α(固)+β(固)表示共晶反应;γ(固)→α(固)+β(固)表示共析反应。
17. 固溶体合金结晶时,其平衡分配系数K o 表示固液两平衡相中的 溶质浓度之比。
18. 铁碳合金中,一次渗碳体由 液相 产生,二次渗碳体由 奥氏体 产生,三次渗碳体由 铁素体 产生。
19. 一个滑移系是由 滑移面 和 滑移方向 组成。
20. 面心立方晶格的滑移系有 12 个,体心立方晶格的滑移系有 12 个。
考研材料科学基础试题及答案一、选择题1. 材料科学中,下列哪项不是材料的基本性能?A. 力学性能B. 热学性能C. 光学性能D. 化学性能2. 材料的微观结构对其宏观性能有重要影响,以下哪个不是微观结构的组成部分?A. 晶格缺陷B. 晶界C. 相界D. 表面张力3. 材料的塑性变形主要通过以下哪种机制进行?A. 弹性变形B. 位错运动C. 相变D. 热膨胀二、简答题1. 简述材料的相变对材料性能的影响。
2. 描述材料的疲劳现象,并解释其产生的原因。
1. 已知某材料的杨氏模量为210 GPa,泊松比为0.3,求其剪切模量。
四、论述题1. 论述材料的微观结构与宏观性能之间的关系。
参考答案一、选择题1. 答案:D2. 答案:D3. 答案:B二、简答题1. 相变是材料在不同温度和压力下,由一种相态转变为另一种相态的过程。
相变对材料性能的影响主要表现在:- 相变可以改变材料的晶体结构,从而影响其硬度、强度和塑性。
- 相变过程中体积变化可以导致材料的热膨胀或收缩。
- 某些相变如马氏体相变,可以显著提高材料的硬度,但可能降低其韧性。
2. 材料的疲劳是指在反复加载和卸载的过程中,材料逐渐产生损伤并最终导致断裂的现象。
疲劳产生的原因是:- 材料内部的应力集中,使得局部应力超过材料的疲劳极限。
- 材料的循环加载导致位错运动,产生位错堆积,形成微裂纹。
- 微裂纹在循环应力作用下逐渐扩展,最终导致材料断裂。
1. 剪切模量G可以通过杨氏模量E和泊松比ν计算得出,公式为:\[ G = \frac{E}{2(1+\nu)} \]代入已知数值:\[ G = \frac{210 \times 10^9 \text{ Pa}}{2(1+0.3)} \]\[ G = 77.5 \times 10^9 \text{ Pa} \]四、论述题1. 材料的微观结构是指材料在原子、分子或晶体尺度上的特征,包括晶格类型、晶粒尺寸、晶格缺陷、相界等。
第一章 原子排列与晶体结构1. fcc 结构的密排方向是 ,密排面是 ,密排面的堆垛顺序是 ,致密度为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ,把原子视为刚性球时,原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 ;bcc 结构的密排方向是 ,密排面是 ,致密度为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ,原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 ;hcp 结构的密排方向是 ,密排面是 ,密排面的堆垛顺序是 ,致密度为 ,配位数是 ,,晶胞中原子数为 ,原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 。
2. Al 的点阵常数为0.4049nm ,其结构原子体积是 ,每个晶胞中八面体间隙数为 ,四面体间隙数为 。
3. 纯铁冷却时在912ε 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构,配位数 ,致密度降低 ,晶体体积 ,原子半径发生 。
4. 在面心立方晶胞中画出)(211晶面和]211[晶向,指出﹤110﹥中位于(111)平面上的方向。
在hcp 晶胞的(0001)面上标出)(0121晶面和]0121[晶向。
5. 求]111[和]120[两晶向所决定的晶面。
6 在铅的(100)平面上,1mm 2有多少原子?已知铅为fcc 面心立方结构,其原子半径R=0.175×10-6mm 。
第二章 合金相结构一、 填空1) 随着溶质浓度的增大,单相固溶体合金的强度 ,塑性 ,导电性 ,形成间隙固溶体时,固溶体的点阵常数 。
2) 影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是(1) ;(2) ;(3) ;(4) 和环境因素。
3) 置换式固溶体的不均匀性主要表现为 和 。
4) 按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分,固溶体可分为 和 。
5) 无序固溶体转变为有序固溶体时,合金性能变化的一般规律是强度和硬度 ,塑性 ,导电性 。
6)间隙固溶体是 ,间隙化合物是 。
二、 问答1、 分析氢,氮,碳,硼在α-Fe 和γ-Fe 中形成固溶体的类型,进入点阵中的位置和固溶度大小。