厦门大学,829材料科学基础部分简答题总结

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。

材料科学基础简答题1.如何理解点缺陷是一种热力学平衡缺陷？随着点缺陷数量增加，熵增加导致自由能下降，但是同时内能增加导致自由能增加，所以有一个平衡浓度，此时有最低的自由能值。

2.何谓位错的应变能。

何谓位错的线张力，其估算值为多少。

位错在晶体中引起畸变，使晶体产生畸变能，称之为位错的应变能或位错的能量。

线张力的定义为：位错线增加一个单位长度时，引起晶体能量的增加。

通常用Gb2/2作为位错线张力的估算值。

请问影响合金相结构的因素主要有哪几个。

原子尺寸、晶体结构、电负性、电子浓度。

3.请简要说明：（1）刃型位错周围的原子处于怎样的应力状态（为切应力还是正应力，为拉应力还是压应力）;(2)若有间隙原子存在，则间隙原子更容易存在于位错周围的哪些位置（可以以图示的方式说明）。

(1)刃型位错不仅有正应力同时还有切应力。

所有的应力与沿位错线的方向无关，应力场与半原子面左右对称，包含半原子面的晶体受压应力，不包含半原子面的晶体受拉应力。

(2)对正刃型位错，滑移面上方的晶胞体积小于正常晶胞，吸引比基体原子小的置换式溶质原子或空位；滑移面下方的晶胞体积大于正常晶胞，吸引间隙原子和比基体原子大的置换式溶质原子。

4.铁素体钢在拉伸过程中很易出现屈服现象，请问：（1）产生屈服的原因？（2）如何可以消除屈服平台？由于碳氮间隙原子钉扎位错，在塑性变形开始阶段需使位错脱离钉扎，从而产生屈服延伸现象；当有足够多的可动位错存在时，或者使间隙原子极少，或者经过预变形后在一段时间内再拉伸。

5.如何提高（或降低）材料的弹性？举例说明，并解释。

选择弹性模量小的材料、或者减小材料的截面积、或者提高材料的屈服强度都可以提高弹性。

6.何谓加工硬化、固溶强化、第二相强化、细晶强化，说明它们与位错的关系加工硬化：晶体经过变形后，强度、硬度上升，塑性、韧性下降的现象称为加工硬化。

随着变形的进行，晶体内位错数目增加，位错产生交互作用，使位错可动性下降，强度上升。

《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。

.2021 年厦门大学 829 材料科学基础考研精编资料一、厦门大学 829 材料科学基础考研真题汇编及考研大纲1 ．厦门大学 829 材料科学基础 2001-2002 、 2007-2014 年考研真题，暂无答案。

2. 厦门大学 829材料科学基础考研大纲①2018年厦门大学829材料科学基础考研大纲。

二、 2021 年厦门大学 829 材料科学基础考研资料3 ．胡赓祥《材料科学基础》考研相关资料（ 1 ）胡赓祥《材料科学基础》 [ 笔记 + 课件 + 提纲 ]①厦门大学 829 材料科学基础之胡赓祥《材料科学基础》考研复习笔记。

②厦门大学 829 材料科学基础之胡赓祥《材料科学基础》本科生课件。

③厦门大学 829 材料科学基础之胡赓祥《材料科学基础》复习提纲。

（ 2 ）胡赓祥《材料科学基础》考研核心题库（含答案）①厦门大学 829 材料科学基础考研核心题库之名词解释精编。

②厦门大学 829 材料科学基础考研核心题库之简答题精编。

③厦门大学 829 材料科学基础考研核心题库之计算题精编。

（ 3 ）胡赓祥《材料科学基础》考研模拟题 [ 仿真 + 强化 + 冲刺 ]① 2021 年厦门大学 829 材料科学基础考研专业课六套仿真模拟题。

② 2021 年厦门大学 829 材料科学基础考研强化六套模拟题及详细答案解析。

③ 2021 年厦门大学 829 材料科学基础考研冲刺六套模拟题及详细答案解析。

三、V资料X获取：ky21985四、 2021 年研究生入学考试指定 / 推荐参考书目（资料不包括教材）5 ．厦门大学 829 材料科学基础考研初试参考书胡赓祥《材料科学基础》五、 2021 年研究生入学考试招生适用院系 / 专业6 ．厦门大学 829 材料科学基础适用院系 / 专业生物材料系；材料科学与工程系；萨本栋微米纳米科学技术研究院；能源学院；物理系；.。

第二部分简答题第一章原子结构1、原子间的结合键共有几种？各自的特点如何？【11年真题】答：（1）金属键：基本特点是电子的共有化，无饱和性、无方向性，因而每个原子有可能同更多的原子结合，并趋于形成低能量的密堆结构。

当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时不至于破坏金属键，这就使得金属具有良好的延展性，又由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电性和导热性能。

（2）离子键：正负离子相互吸引，结合牢固，无方向性、无饱和性。

因此，七熔点和硬度均较高。

离子晶体中很难产生自由运动的电子，因此他们都是良好的电绝缘体。

（3）共价键：有方向性和饱和性。

共价键的结合极为牢固，故共价键晶体具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点。

共价结合的材料一般是绝缘体，其导电能力较差。

（4）范德瓦尔斯力：范德瓦尔斯力是借助微弱的、瞬时的电偶极矩的感应作用，将原来稳定的原子结构的原子或分子结合为一体的键合。

它没有方向性和饱和性，其结合不如化学键牢固。

（5）氢键：氢键是一种极性分子键，氢键具有方向性和饱和性，其键能介于化学键和范德瓦耳斯力之间。

2、陶瓷材料中主要结合键是什么？从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊性能。

【模拟题一】答：陶瓷材料中主要的结合键是离子键和共价键。

由于离子键和共价键很强，故陶瓷的抗压强度很高、硬度很高。

因为原子以离子键和共价键结合时，外层电子处于稳定的结构状态，不能自由运动，故陶瓷材料的熔点很高，抗氧化性好、耐高温、化学稳定性高。

第二章固体结构1、为什么密排六方结构不能称为一种空间点阵？【11年真题】答：空间点阵中每个阵点应该具有完全相同的周围环境。

密排六方晶体结构位于晶胞内的原子具有不同的周围环境。

如将晶胞角上的一个原子与相应的晶胞之内的一个原子共同组成一个阵点，这样得出的密排六方结构应属于简单六方点阵。

2、为什么只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，而间隙固溶体则不能？【模拟题一】答：因为形成固溶体时，溶质原子的溶入会使溶剂结构产生点阵畸变，从而使体系能量升高。

厦门大学,829材料科学基础部分简答题总结第一篇：厦门大学,829材料科学基础部分简答题总结原子结构1、原子间的结合键共有几种？各自的特点如何？【11年真题】答：（1）金属键：基本特点是电子的共有化，无饱和性、无方向性，因而每个原子有可能同更多的原子结合，并趋于形成低能量的密堆结构。

当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时不至于破坏金属键，这就使得金属具有良好的延展性，又由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电性和导热性能。

（2）离子键：正负离子相互吸引，结合牢固，无方向性、无饱和性。

因此，七熔点和硬度均较高。

离子晶体中很难产生自由运动的电子，因此他们都是良好的电绝缘体。

（3）共价键：有方向性和饱和性。

共价键的结合极为牢固，故共价键晶体具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点。

共价结合的材料一般是绝缘体，其导电能力较差。

（4）范德瓦尔斯力：范德瓦尔斯力是借助微弱的、瞬时的电偶极矩的感应作用，将原来稳定的原子结构的原子或分子结合为一体的键合。

它没有方向性和饱和性，其结合不如化学键牢固。

（5）氢键：氢键是一种极性分子键，氢键具有方向性和饱和性，其键能介于化学键和范德瓦耳斯力之间。

2、陶瓷材料中主要结合键是什么？从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊性能。

【模拟题一】答：陶瓷材料中主要的结合键是离子键和共价键。

由于离子键和共价键很强，故陶瓷的抗压强度很高、硬度很高。

因为原子以离子键和共价键结合时，外层电子处于稳定的结构状态，不能自由运动，故陶瓷材料的熔点很高，抗氧化性好、耐高温、化学稳定性高。

第二章固体结构1、为什么只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，而间隙固溶体则不能？【模拟题一】答：因为形成固溶体时，溶质原子的溶入会使溶剂结构产生点阵畸变，从而使体系能量升高。

溶质与溶剂原子尺寸相差较大，点阵畸变的程度也越大，则畸变能越高，结构的稳定性越低，溶解度越小。

一般来说，间隙固溶体中溶质原子引起的点阵畸变较大，故不能无限互溶，只能有限熔解。

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。

第一章原子结构和键合原子中一个电子的空间和能量的描述（1）主量子数 ni：决定原子中电子能量和核间平均距离，即量子壳层，取正整数 K、L 、M 、N、O、 P、Q（2）轨道动量量子数 li ：给出电子在同一量子壳层内所处的能级（电子亚层），与电子运动的角动量有关， s， p，d， f（3）磁量子数 mi：给出每个轨道角动量数或轨道数，决定原子轨道或子云在空间的伸展方向（4）自旋角动量量子数 si：表示电子自旋的方向，取值为 +1/2 或 -1/2 核外电子的排布规律（1）能量最低原理：电子总是占据能量最低的壳层，使体系的能量最低。

而在同一电子层，电子依次按 s,p,d,f 的次序排列。

（2）Pauli 不相容原理：在一个原子中不可能有运动状态完全一样的两个电子。

因此，主量子数为 n 的壳层，最多容纳2n2 电子。

（3）Hund 原则：在同一个亚能级中的各个能级中，电子的排布尽可能分占不同的能级，而且自旋方向相同。

原子间的键（见作业）第二章固体结构晶体结构的基本特征：原子（或分子、离子）在三维空间呈周期性重复排列。

即存在长程有序。

性能上两大特点：（ 1）固定的熔点；（ 2）各向异性空间点阵的概念将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点（阵点）即可得到一个由无数几何点在三维空间排列成规则的阵列—空间点阵特征：每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境晶胞：代表性的基本单元（最小平行六面体）选取晶胞的原则：Ⅰ)选取的平行六面体应与宏观晶体具有同样的对称性；Ⅱ）平行六面体内的棱和角相等的数目应最多；Ⅲ）当平行六面体的棱角存在直角时，直角的数目应最多；Ⅳ）在满足上条件，晶胞应具有最小的体积。

晶体结构与空间点阵的区别：空间点阵是晶体中质点的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性，由于各点阵的周围环境相同，只有14 种。

晶体是指晶体中实际质点（原子、离子和分子）的具体排列情况，它们能组成各种类型的排列，因此，实际存在的晶体结构是无限的。

第一章原子结构和键合原子中一个电子的空间和能量的描述（1）主量子数ni：决定原子中电子能量和核间平均距离，即量子壳层，取正整数K、L、M、N、O、P、Q（2）轨道动量量子数li：给出电子在同一量子壳层内所处的能级（电子亚层），与电子运动的角动量有关，s，p，d，f（3）磁量子数mi：给出每个轨道角动量数或轨道数，决定原子轨道或子云在空间的伸展方向（4）自旋角动量量子数si：表示电子自旋的方向，取值为+1/2 或-1/2核外电子的排布规律（1）能量最低原理：电子总是占据能量最低的壳层，使体系的能量最低。

而在同一电子层，电子依次按s,p,d,f的次序排列。

（2）Pauli不相容原理：在一个原子中不可能有运动状态完全一样的两个电子。

因此，主量子数为n的壳层，最多容纳2n2电子。

（3）Hund原则：在同一个亚能级中的各个能级中，电子的排布尽可能分占不同的能级，而且自旋方向相同。

原子间的键（见作业）第二章固体结构晶体结构的基本特征：原子（或分子、离子）在三维空间呈周期性重复排列。

即存在长程有序。

性能上两大特点：（1）固定的熔点；（2）各向异性空间点阵的概念将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点（阵点）即可得到一个由无数几何点在三维空间排列成规则的阵列—空间点阵特征：每个阵点在空间分布必须具有完全相同的周围环境晶胞：代表性的基本单元（最小平行六面体）选取晶胞的原则：Ⅰ)选取的平行六面体应与宏观晶体具有同样的对称性；Ⅱ）平行六面体内的棱和角相等的数目应最多；Ⅲ）当平行六面体的棱角存在直角时，直角的数目应最多；Ⅳ）在满足上条件，晶胞应具有最小的体积。

晶体结构与空间点阵的区别：空间点阵是晶体中质点的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性，由于各点阵的周围环境相同，只有14种。

晶体是指晶体中实际质点（原子、离子和分子）的具体排列情况，它们能组成各种类型的排列，因此，实际存在的晶体结构是无限的。

晶带所有相交于某一晶向直线或平行于此直线的晶面构成一个“晶带”。

厦门大学2013年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题答案解析-材料科学基础真题一、名词解释（共15 分，每小题3 分）1.金属键2.置换式固溶体3.形变织构4.相律5.堆垛层错【考查重点】：这部分侧重考查基础知识和基本概念，答案一般在书本上都能找到，名词解释的回答要做适当展开，不能太过简单，但要达到点上，不能靠长篇大论模棱两可的答题。

【答案解析】：1.金属键：由金属中的自由电子与金属正离子相互作用所构成的键合称金属键。

2.置换式固溶体：当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时，溶质原子占据溶剂点阵的阵点，或者说溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子，这种固溶体就称为置换固溶体。

3.形变织构：金属塑性变形到很大程度时，各个晶粒的滑移面和滑移方向都要向主形变方向转动，逐渐使多晶体中原来取向互不相同的各个晶粒在空间取向上呈现一定程度的规律性，这一现象称为择优取向，这种组织状态则称为形变织构。

4.相律：处于平衡状态的多元系中可能存在的相数可用吉布斯相律表示：f=C-P+2，式中f 为体系自由度数，C 为体系组元数，P 为相数，2 表示温度和压力两个变量，在常温下f=C-P+1。

5.堆垛层错：实际晶体中，密排面的正常堆垛顺序有可能遭到破坏和错排，错排可分为抽出型层错和插入型层错。

二、作图（13 分）在FCC 晶格中画出[110]、[211]晶向和（110）、（111）晶面，并分别画出这两个晶面上的原子排布，并标出原子的间距。

【考查重点】：作图题一般考查“固体结构”的相关知识点，应熟练掌握晶面和晶向指数的作图方法，立方和六方晶体作图方法，并能进行简单的分析应用。

三、作图（12 分）画出共晶系、包晶系、共析系和包析系相图的示意图，并写出相应的转变反应式。

【考查重点】：这是“二元系相图及其合金的凝固”章节中考查的相关知识点，需要考生熟练掌握二元系共晶（析）、包晶（析）相图的特点和画法，并能写出相应转变式。

【答案解析】：共晶系L→α+β 共析系γ→α+β包晶系L→α+β 包析系四、判断题（共15 分，每小题3 分）判断下列说法是否正确，并说明理由。