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材料科学基础简答题汇总材料科学基础简答题㈠-01-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。
答：强度随碳含量增加先增⾼后下降，在碳含量约1.0%时为强度极⼤值。
强度的这种变化与平衡态碳钢中的组织随碳含量变化有关：当碳含量⼩于0.77%时，钢中的组织为铁素体+珠光体，且珠光体的分数随碳含量增⾼⽽增⼤，⽽珠光体在钢中起强化作⽤，故强度随碳含量增加⽽增⾼；当碳含量⼤于0.77%后，钢中的组织为⼆次渗碳体+珠光体，⼆次渗碳体以⽹状分割珠光体，且⼆次渗碳体的分数随碳含量增⾼⽽增⼤。
渗碳体硬⽽脆，少量的不连续分布的⼆次渗碳体起强化作⽤，故强度随碳含量增加继续增⾼；但当碳含量⼤于1.0%后，⼆次渗碳体的分数增加到呈连续⽹状分布，则会在外⼒作⽤下⾸先断裂形成微裂纹，故强度下降。
-02-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。
答：奥⽒体为⾯⼼⽴⽅结构，碳原⼦位于其⼋⾯体间隙中；铁素体为体⼼⽴⽅结构，碳原⼦也位于其⼋⾯体间隙中。
⾯⼼⽴⽅的⼋⾯体间隙半径与铁原⼦半径之⽐（0.414）⼤于体⼼⽴⽅的⼋⾯体间隙半径与铁原⼦半径之⽐（0.155），⽽碳原⼦半径⼤于间隙半径，⼀个碳原⼦固溶于奥⽒体中所引起的晶体能量增⾼远⼩于固溶于铁素体中所引起的晶体能量增⾼。
-03-何谓⾦属的形变强化？⽤位错理论说明⾦属形变强化的原因；⾦属的形变强化在材料⼯程上有何利弊？如何克服所引起的弊端？答：⾦属在塑性变形阶段，其流变应⼒随变形程度增加⽽增加的现象。
或⾦属经塑性变形后，其强度、硬度升⾼，⽽塑性、韧性下降的现象。
在变形过程中，位错之间相互作⽤，产⽣交割，阻碍位错运动；反应⽣成固定位错，使位错难以运动；位错增殖，位错密度增⼤，增⼤了位错运动的阻⼒。
利：强化⾦属的重要⼿段；使⾦属材料压⼒加⼯得以顺利进⾏；使⾦属零构件得以抵抗偶然过载。
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》简答题——答案要点第二章1.硅酸盐晶体结构有何共同特点？答：（1）每一个Si4+存在于4个O2-为顶点的四面体中心，构成[SiO4]4-四面体，它是硅酸盐晶体结构的基础（2）[SiO4]4四面体的每个顶点，即O2-最多只能为两个[SiO4]4-四面体所共有（3）两个邻近的[SiO4]4-四面体之间，如果要联结，只以共顶而不以共棱或共面相联结（4）[SiO4]4-四面体中的Si4+可以被Al3+置换形成硅铝氧骨干，骨干外的金属离子容易被其它金属离子置换，置换不同的离子，对骨干的结构并无多大的变化，但对它的性能却影响很大2.简述硅酸盐晶体的分类依据是什么？可分为几类，每类的结构特点是什么？答：硅酸盐晶体结构是按晶体中硅氧四面体在空间的排列方式分为孤岛状、组群状、链状、层状和架状五类。
这五类的[SiO4]四面体中，桥氧的数目也依次由0增加至4，非桥氧数由4减至0。
硅离子是高电价低配位的阳离子，因此在硅酸盐晶体中，[SiO4]只能以共顶方式相连，而不能以共棱或共面方式相连。
3.什么是同质多晶？简述同质多晶转变的类型及其各自的特点。
答：化学组成相同的物质，在不同的热力学条件下形成结构不同的晶体现象，称为同质多晶。
根据同质多晶转变时速度的快慢和晶体结构变化的不同，可将多晶转变分为位移性转变和重建性转变。
前者仅仅是结构畸变，转变前后结构差异小，转变时并不打开任何键或改变最邻近的配位数，只是原子的位置发生少许位移，使次级配位有所改变；而后者不能简单地通过原子位移来实现，转变前后结构差异较大，必须破坏原子间的键，形成一个具有新键的结构。
4.为什么石英不同系列变体之间的转化温度比同系列变体之间的转化温度高得多？答：由于石英不同系列变体之间转变是重建性转变，涉及晶体结构中键的破裂和重建；而同一系列变体之间的转变是位移性转变，不涉及晶体结构中键的破裂和重建，仅是键长、键角的调整。
5.钛酸钡是一种重要的铁电陶瓷，其晶型是钙钛矿结构，试问：(a)属于什么点阵？(b)这个结构中离子的配位数为多少？(c)这个结构遵守鲍林规则吗？请做讨论。
材料科学基础考前重点复习题1. Mn 的同素异构体有一为立方结构，其晶格常数α为0.632nm ，密度ρ为26.7g/cm 3，原子半径r 等于0.122nm ，问Mn 晶胞中有几个原子，其致密度为多少？答案解析：习题册 P9 2-22.2. 如图1所示，设有两个α相晶粒与一个β相晶粒相交于一公共晶棱，并形成三叉晶界，已知β相所张的两面角为80℃，界面能ααγ为0.60Jm -2, 试求α相与β相的界面能αβγ。
图1答案解析：习题册 P17 3-42.3. 有两种激活能分别为1Q ＝53.7kJ/mol 和2Q ＝201kJ/mol 的扩散反应，观察在温度从25℃升高到800℃时对这两种扩散的影响，并对结果进行评述。
答案解析：习题册 P21 4-8.4. 论述强化金属材料的方法、特点和机理。
答：(1)结晶强化。
通过控制结晶条件，在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织，提高金属材料的性能。
包括细化晶粒，提高金属材料纯度。
(2)形变强化。
金属材料在塑性变形后位错运动的阻力增加，冷加工塑性变形提高其强度。
(3)固溶强化。
通过合金化(加入合金元素)组成固溶体，使金属材料强化。
(4)相变强化。
合金化的金属材料，通过热处理等手段发生固态相变，获得需要的组织结构，使金属材料强化。
(5)晶界强化。
晶界部位自由能较高，存在着大量缺陷和空穴。
低温时，晶界阻碍位错运动，晶界强度高于晶粒本身；高温时，沿晶界扩散速度比晶内扩散速度快，晶界强度显著降低。
强化晶界可强化金属材料。
5. 什么是回复，请简述金属材料冷变形后回复的机制。
试举例说明回复的作用。
答：（1）回复是冷变形金属在低温加热时，其显微组织无可见变化，但物理性能、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程。
（2）回复机制：低温回复主要与点缺陷迁移有关，冷变形时产生大量的点缺陷，空穴与间隙原子。
温度较高时，中温回复会发生位错运动和重新分布。
位错滑移，异号位错相遇而抵消，位错缠结重新排列，位错密度降低。
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。
大学期末复习—材料科学基础知识点汇总材料科学基础复习1、正尖晶石，反尖晶石；萤石结构，反萤石结构；位移型转变，重建型转变；⼆⼆面体，三⼆面体；同质多晶，异质同晶。
（1）正尖晶石：在尖晶石AB2O4型结构中，如果A离子占据四面体空隙，B离子占据⼆面体空隙，则称为正尖晶石。
(A)[B2]O4。
（2）反尖晶石型结构如果半数的B离子占据四面体空隙，A离子和另外半数的B离子占据⼆面体空隙，则称为反尖晶石。
(B)[AB]O4。
（3）萤石结构:Ca2+作立方紧密堆积,F-充填于全部的四面体空隙,⼆面体空隙全部空着，因此在⼆个F-之间存在有较大的空洞，为阴离子F-的扩散提供条件。
（4）反萤石结构：晶体结构与萤石完全相同，只是阴、阳离子的位置完全互换。
如：Li2O、Na2O、K2O等。
其中Li+、Na+、K+离子占有结构中F-离子的位置，而O2-或其它离子占有Ca2+离子的位置。
叫做反同形体。
（5）位移型转变：同一系列（即纵向）之间的转变不涉及晶体结构中键的破裂和重建，仅是键长和键角的调整，转变迅速且可逆。
（6）重建型转变：不同系列（即横向）之间的转变，如α-石英和α-磷石英，α-磷石英和α-方石英之间的转变都涉及键的破裂和重建，转变速度缓慢。
（7）⼆⼆面体：⼆面体以共棱方式相连，但⼆面体中的O2-离子只被两个其它阳离子所共用，这种⼆面体称为⼆⼆面体。
（8）三⼆面体：⼆面体仍共棱方式相连，但⼆面体中的O2-离子被其它三个阳离所共用，称为三⼆面体。
（9）同质多晶：化学组成相同的物质，在不同的热⼆学条件下形成不同的晶体的现象。
（10）异质同晶：答：化学组成相似或相近，在相同的热⼆学条件下，形成的晶体具有相同的结构，这种现象称为类质同晶现象。
2、架状结构，层状结构，岛状结构。
岛状结构:硅酸盐晶体结构中的硅氧四面体以孤立状态存在,它们之间通过其它正离子的配位多面体连结。
层状结构:硅氧四面体通过三个共同氧连接，在⼆维平面内延伸成一个硅氧四面体层。
【材料科学基础】重点论述题总结（一）一、原子键合1. 简述金属材料的性质与键合的关系金属键结合力主要是正离子和电子云之间的静电库仑力，对晶体结构没有特殊的要求，只要求排列最紧密，这样势能最低，结合最稳定。
金属晶体性质与键合关系：（1）金属内原子面之间相对位移，金属键仍旧保持，故具有良好的延展性；（2）在一定电位差下，自由电子可在金属中定向运动，形成电流，显示出良好的导电性；（3）随温度升高，正离子（或原子）本身振幅增大，阻碍电子通过．使电阻升高，则具有正的电阻温度系数；d）固态金属中，不仅正离子的振动可传递热能，且电子运动也能传递热能，故比非金属具有更好的导热性；（4）金属中的自由电子可吸收可见光的能量，被激发、跃迁到较高能级，因此金属通常不透明；（5）当激发出的电子跳回到原来能级时，将所吸收的能量重新辐射出来，使金属具有金属光泽；（6）金属的结合能比离子晶体和原子晶体要低一些，但过渡金属的结合能则比较大。
2. 依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类？特点是什么？晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。
离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。
共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。
金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。
范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。
氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。
3. 结合键对材料物理及力学性能的影响对物理性能的影响（1）熔点：共价键、离子键的最高，高分子材料的最低；（2）密度：金属键的最高，共价键、离子键的较低，高分子材料的最低；（3）导电导热性：金属键最好，共价键、离子键最差。
对力学性能的影响（1）强度：结合键强，则强度也高，但还受组织的影响；（2）塑韧性：金属键最好，共价键、离子键最低；（3）弹性模量：共价键、离子键最高，金属键次之，二次键最低。
二、固体结构1. 置换固溶体溶解度的影响因素（1）晶体结构类型的影响溶质与溶剂晶体结构相同，是形成连续固溶体的必要条件。
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, 配位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/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）→（固）+（固）表示 共晶 反应；γ（固）→（固）+（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。
材料科学基础总结一、名词解释1、空间点阵：由周围环境相同的阵点在空间排列的三维列阵称为空间点阵。
2、晶体结构：由实际原子、离子、分子或各种原子集团，按一定规律的具体排列方式称为晶体结构，或称为晶体点阵。
3、晶格常数：（为了便于分析晶体中的粒子排列，可以从晶体的点阵中取一个具有代表性的基本单元作为点阵的基本单元，称为晶胞。
）晶格常数就是指晶胞的边长。
4、晶向指数：（在晶格中，穿过两个以上结点的任一直线，都代表晶体中一个原子阵列在空间的位向，称为晶向。
）为了确定晶向在晶体中的相对取向，需要一种符号，这种符号称为晶向指数。
5、晶面指数：（在晶格中，由结点组成的任一平面都代表晶体的原子平面，称为晶面）为了确定晶面在晶体中的相对取向，需要一种符号，这种符号称为晶面指数。
6、晶向族：原子排列相同但空间位向不同的所有晶向称为晶向族。
7、配位数：每个原子周围最近邻且等距离的原子的数目称为配位数。
8、致密度：计算单位晶胞中原子所占体积与晶胞体积之比，比值称为致密度。
9、各向异性：晶体的某些物理和力学性能在不同方向上具有不同的数值，此为晶体的各向异性。
10、晶体缺陷：通常把晶体中原子偏离其平衡位置而出现不完整性的区域称为晶体缺陷。
11、点缺陷：在三维方向上尺寸都有很小的缺陷。
12、线缺陷：在两个方向上尺寸很小、令一个尺寸上尺寸较大的缺陷。
（指各种类型的位错，是晶体中某处一列或若干列原子发生了有规律的错排现象）13、面缺陷：在一个方向上尺寸很小，令两个方向上尺寸较大的缺陷。
14、刃型位错：位错线与滑移方向垂直的位错。
15、螺型位错：位错线与滑移方向平行的位错。
16、混合型位错：位错线与滑移方向既不垂直也不平行而成任意角度的位错。
17、位错的滑移：在切应力的作用下，位错沿滑移面的运动称为位错的滑移。
18、位错的攀移：刃型位错在正应力的作用下，位错垂直于滑移面的运动。
19、单位位错：柏氏矢量的模等于该晶向上原子的间距的位错则为单位位错。
