材料科学基础-简答
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材料科学基础简答题汇总
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
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
孪晶和滑移的特点：相同点：●宏观上，都是切应力作用下发生的剪切变形；●微观上，都是晶体塑性变形的基本形式，是晶体的一部分沿一定晶面和晶向相对另一部分的移动过程；●两者都不会改变晶体结构；●从机制上看，都是位错运动结果。
不同点：●滑移不改变晶体的位相，孪生改变了晶体位向；●滑移是全位错运动的结果，而孪生是不全位错运动的结果；●滑移是不均匀切变过程，而孪生是均匀切变过程；●滑移比较平缓，应力应变曲线较光滑、连续，孪生则呈锯齿状；●两者发生的条件不同，孪生所需临界分切应力值远大于滑移，因此只有在滑移受阻情况下晶体才以孪生方式形变。
●滑移产生的切变较大（取决于晶体的塑性），而孪生切变较小，取决于晶体结构。
回复机制:1）低温回复（0.1－0.3Tm）点缺陷（空位和间隙原子)运动至晶界出或位错处消失、空位和间隙原子结合消失、空位结合成空位对。
结果导致点缺陷密度降低。
2）中温回复（0.3－0.5Tm）位错可以在滑移面上滑移或交滑移，使异号位错相遇相消，位错密度下降，位错缠结内部重新排列组合，使变形亚晶规整化。
3）高温回复（>0.5Tm）位错除滑移外，还可获得足够的能量产生攀移，使滑移面上不规整的位错重新分布，形成亚晶界和亚晶粒，使弹性畸变能降低。
位错攀移（＋滑移）→位错垂直排列（亚晶界）→多边化（亚晶粒）→弹性畸变能降低。
4）位错反应形成亚晶肖脱基缺陷离开平衡位置的原子迁移至晶体表面的正常格点位置，而晶体内仅留有空位，晶体中形成了肖特基缺陷滑移：是指晶体的一部分沿一定的晶面和晶向相对于另一部分发生滑动位移的现象。
固溶强化：是指由于溶质原子的固溶而引起的强化效应。
扩散：由于物质中原子（或者其他的微观粒子）的微观热运动所引起的强化效应。
影响扩散的因素1.温度升高，扩散原子获得能量超越势垒几率增大，且空位浓度增大，有利扩散。
2.原子结合键越弱，Q越小，D越大。
3.在间隙固溶体中，扩散激活能较小，原子扩散较快；在置换固溶体中扩散激活能比间隙扩散大得多。
材料科学基础试题及答案
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
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。
材料科学基础简答题和论述题
这部分能量叫做畸变能，畸变能的具体表现方式为：宏观残余应力、微观残余应力和点阵畸变
26.加工硬化的机制、限制、利弊 加工硬化机制：随塑性变形进行，位错密度增加，位错运动交割加 剧，产生固火效应，会软化 加工硬化利弊：①对于不能热处理强化的金属材料，是提高其强度 的重要手段；②材料加工成型的保证；③提高零件或构件的使用安 全性能；④变形阻力提高，脆断危险性提高，须用再结晶退火消除 27.残余应力 ①第一类内应力——宏观残余应力，由于工件不同部分的宏观变形不均匀性引起的，
少，可承受更大的变形量；
③晶粒越细，韧性提高，细晶材料中，应力集中小，裂纹不易产生；晶界多，裂纹不易传
播，在断裂过程中可吸收较多能量
15.霍尔-配奇公式适用性 s 0 Kd
1
2
①亚晶粒大小或片状两相组织层片间距与屈服强度的关系 ②塑性材料流变应力与晶粒大小的关系 ③脆性材料的脆断应力与晶粒大小的关系 ④金属材料的疲劳强度或硬度与晶粒大小之间的关系 ⑤纳米材料的强度与颗粒度之间的关系(很大范围内满足) 16.蠕变机制（恒压下，一定温度下，发生的缓慢而连续的塑性流变现象） ①回复蠕变，滑移受阻，加大应力，发生攀移，攀移后继续滑移，使回复过程充分进行 ②扩散蠕变，空位的移动造成的 ③晶界滑动蠕变，晶界上的原子容易扩散，受力后易产生滑动，促进蠕变进行
16. 细晶粒多晶体另一高温变形机制——空位扩散蠕变机制
①设多晶体中的四方晶粒 ABCD 受拉伸变形，则其受拉晶界 AB 和 CD 附近容易形成空位，空位浓度较高；而受压的晶界 AD 和 BC 附近形 成空位较困难，空位浓度较低。 ②晶粒内部存在的空位浓度梯度，使空位从高浓度的晶界 AB 和 CD 附近向低浓度的晶界 AD 和 BC 附近定向移动，而原子则发生反方向 的迁移，最终导致晶粒沿拉伸方向伸长。 17.固溶强化的影响因素，溶入溶质原子形成固溶体而使金属强度硬度升高的现象 ①溶质原子的原子分数越高，强化作用越大，原子分数很低时，强 化作用显著； ②溶质原子与基体金属的原子尺寸相差越大，强化作用越大； ③间隙型溶质原子比置换原子强化作用大； ④溶质原子与基体金属的价电子数相差越大，强化作用越大 18.固溶强化机制 ①溶质原子与位错的弹性交互作用、化学交互作用、静电交互作用 ②塑性变形时，位错运动改变了溶质原子在固溶体结构中以短程有 序或偏聚形式分布的状态，引起系统能量增高，增加了变形阻力 19.屈服现象的物理本质，应力达到一定值后，应力基本不变，应变急剧增长的现象 ①固溶体合金中的溶质原子或杂质原子与位错交互作用形成溶质原
26.加工硬化的机制、限制、利弊 加工硬化机制：随塑性变形进行，位错密度增加，位错运动交割加 剧，产生固火效应，会软化 加工硬化利弊：①对于不能热处理强化的金属材料，是提高其强度 的重要手段；②材料加工成型的保证；③提高零件或构件的使用安 全性能；④变形阻力提高，脆断危险性提高，须用再结晶退火消除 27.残余应力 ①第一类内应力——宏观残余应力，由于工件不同部分的宏观变形不均匀性引起的，
少，可承受更大的变形量；
③晶粒越细，韧性提高，细晶材料中，应力集中小，裂纹不易产生；晶界多，裂纹不易传
播，在断裂过程中可吸收较多能量
15.霍尔-配奇公式适用性 s 0 Kd
1
2
①亚晶粒大小或片状两相组织层片间距与屈服强度的关系 ②塑性材料流变应力与晶粒大小的关系 ③脆性材料的脆断应力与晶粒大小的关系 ④金属材料的疲劳强度或硬度与晶粒大小之间的关系 ⑤纳米材料的强度与颗粒度之间的关系(很大范围内满足) 16.蠕变机制（恒压下，一定温度下，发生的缓慢而连续的塑性流变现象） ①回复蠕变，滑移受阻，加大应力，发生攀移，攀移后继续滑移，使回复过程充分进行 ②扩散蠕变，空位的移动造成的 ③晶界滑动蠕变，晶界上的原子容易扩散，受力后易产生滑动，促进蠕变进行
16. 细晶粒多晶体另一高温变形机制——空位扩散蠕变机制
①设多晶体中的四方晶粒 ABCD 受拉伸变形，则其受拉晶界 AB 和 CD 附近容易形成空位，空位浓度较高；而受压的晶界 AD 和 BC 附近形 成空位较困难，空位浓度较低。 ②晶粒内部存在的空位浓度梯度，使空位从高浓度的晶界 AB 和 CD 附近向低浓度的晶界 AD 和 BC 附近定向移动，而原子则发生反方向 的迁移，最终导致晶粒沿拉伸方向伸长。 17.固溶强化的影响因素，溶入溶质原子形成固溶体而使金属强度硬度升高的现象 ①溶质原子的原子分数越高，强化作用越大，原子分数很低时，强 化作用显著； ②溶质原子与基体金属的原子尺寸相差越大，强化作用越大； ③间隙型溶质原子比置换原子强化作用大； ④溶质原子与基体金属的价电子数相差越大，强化作用越大 18.固溶强化机制 ①溶质原子与位错的弹性交互作用、化学交互作用、静电交互作用 ②塑性变形时，位错运动改变了溶质原子在固溶体结构中以短程有 序或偏聚形式分布的状态，引起系统能量增高，增加了变形阻力 19.屈服现象的物理本质，应力达到一定值后，应力基本不变，应变急剧增长的现象 ①固溶体合金中的溶质原子或杂质原子与位错交互作用形成溶质原
材料科学基础试题及答案
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。
材料科学基础 简答题 1
第二部分简答题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。
说明间隙固溶体与间隙化合物有什么异同。
答：相同点：二者一般都是由过渡族金属与原子半径较小的C、N、H、O、B等非金属元素所组成。
不同点：（1）晶体结构不同。
间隙固溶体属于固溶体相，保持溶剂的晶格类型；间隙化合物属于金属化合物相，形成不同于其组元的新点阵。
（2）间隙固溶体用α、β、γ表示；间隙化合物用化学分子式MX、M2X 等表示。
间隙固溶体的强度、硬度较低，塑性、韧性好；间隙化合物的强度、熔点较高，塑性、韧性差。
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？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。
材料科学基础复习题与答案
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-简答题12
《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？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？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。
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？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。
6.石棉矿如透闪石Ca2Mg5[Si4O11]（OH）2具有纤维状结晶习性，而滑石Mg2[Si4O10]（OH）2却具有片状结晶习性，试解释为什么？7.石墨、滑石和高岭石都具有层状结构，请说明他们结构的区别及由此引起的性质的差异。
8.在硅酸盐晶体中，Al3+为什么能部分置换硅氧骨架中的Si4+？该置换对硅酸盐组成有何影响？第三章9.什么是刃位错、螺旋位错？他们的基本区别是什么？10.什么是肖特基缺陷、弗兰克尔缺陷？他们属于何种缺陷？发生缺陷时位置数各发生何种变化？11.说明非化学计量化合物与无限固溶体的异同12.TiO2-x和Fe1-x O分别为具有阴离子空位和阳离子空位的非化学计量化合物。
试说明其导电率和密度随氧分压PO2变化的规律。
（以缺陷方程帮助说明）13.简述形成置换型固溶体的条件是什么？并举一实例。
14.简述形成间隙型固溶体的条件是什么？并举一实例。
15. 说明为什么只有置换型固溶体的两个组分之间才能相互完全溶解，而间隙型固溶体则不能。
16. 试分析形成固溶体后对晶体性质的影响。
17. 判断下列系统是否能形成固溶体，如果能，则形成什么固溶体？为什么？(1)MgO-CaO (2)MgO-CoO(3)MgO-Al 2O 3 (4)PbZrO 3-PbTiO 3已知：nm r Mg 072.02=+ nm r Ca 100.02=+ nm r Co 070.02=+nm r Al 039.03=+ nm r Ti 061.04=+ nm r O 140.02=-nm r Zr 072.04=+18. 试比较固溶体与化合物、机械混合物的差别。
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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。
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。
3、试证明四方晶系中只有简单四方点阵和体心四方点阵两种类型。
【模拟题三】答：可以作图加以说明。
四方晶系表面也含有简单四方、底心四方、面心四方和体心四方结构，然而根据选取晶胞的原则，晶胞应具有最小的体积，尽管可以从4个体心四方晶胞勾出面心四方晶胞（如下图1），从4个简单四方晶胞中勾出1个底心四方晶胞（如下图2），但它们均不具有最小的体积。
因此四方晶系实际上只有简单四方和体心四方两种独立的点阵。
4、空间点阵和晶体点阵有何区别？【模拟题四】答：空间点阵是晶体中质点排列的几何学抽象，用以描述和分析晶体结构的周期性和对称性，由于各阵点的周围环境相同，它只能有14种类型；晶体点阵又称晶体结构，是指晶体中实际质点的具体排列情况，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。
5、说明间隙固溶体与间隙化合物有什么异同。
【模拟题五】答：相同点：二者一般都是由过渡族金属与原子半径较小的C 、N 、H 、O 、B 等非金属元素所组成。
不同点：（1）晶体结构不同。
间隙固溶体属于固溶体相，保持溶剂的晶格类型；间隙化合物属于金属化合物相，形成不同于其组元的新点阵。
（2）表达式不同。
间隙固溶体用α、β、γ表示；间隙化合物用化学分子式MX 、M 2X 等表示。
（3）机械性能不同。
间隙固溶体的强度、硬度较低，塑性、韧性好；间隙化合物的强度、熔点较高，塑性、韧性差。
第三章 晶体缺陷第四章 扩散1、简述菲克第一定律和第二定律的含义，写出其表达式，并标明其字母的含义。
【08年真题】答：菲克定律描述了固体中存在浓度梯度时发生的扩散，即化学扩散。
菲克第一定律：扩散中原子的通量与质量浓度梯度成正比，即dxd D J ρ-=。
式中，J 为扩散通量，表示单位时间内通过垂直于扩散方向X 的单位面积的扩散物质质量，其单位是kg/(m 2*s)；D 为扩散系数，其单位为m 2/s ；ρ是扩散物质的质量浓度，其单位为kg/m 3。
式中的负号表示物质的扩散方向与质量浓度梯度dxρd 方向相反，即表示物质从高的质量浓度区向低的质量浓度区方向迁移。
该定律描述了一种稳态扩散，即质量浓度不随时间而变化。
菲克第二定律：大多数扩散过程是非稳态扩散过程，某一点浓度随时间而变化，这类扩散过程可以由菲克第一定律结合质量守恒定律推导出的菲克第二定律来处理。
即t ∂∂ρ= )x(D ∂∂∂∂ρx 。
2、将一根高碳钢长棒与纯铁棒焊接起来组成扩散偶，试分析在扩散偶中碳浓度分布随扩散时间的变化规律，并画出分布曲线的示意图。
【12年真题】答：高碳钢和纯铁焊接起来组成扩散偶，碳将经焊接缝进入纯铁内，发生反应扩散，在纯铁内部形成渗层组织（中间相或固溶体），且渗层组织中不存在两相混合区在界面上的浓度时突变的。
3、试从扩散系数公式)kTQ (-exp *Do D 说明影响扩散的因素。
【模拟题二】 答：从公式表达式可以看出，扩散系数与扩散激活能Q 和温度T 有关。
扩散激活能越低，扩散系数越大，因此扩散激活能低的扩散方式的扩散系数较大，如晶界和位错处的扩散系数较大。
不同类型的固溶体，原子的扩散机制是不同的，间隙固溶体的扩散激活能一般均较小。
温度是影响扩散速率的最主要因素。
温度越高，原子热激活能量越大，越易发生迁移，扩散系数越大。
第五章 形变与再结晶1、试述孪晶与滑移的异同，比较它们在塑性变形过程中的作用。
【07年真题】答：相同点：均是均匀切变，都沿一定得晶面、晶向进行，不改变晶体结构，都是位错运动的结果。
不同点：（1）晶体位向不同。
滑移不改变晶体位向；孪生改变晶体位向，形成镜面对称关系。
（2）位移量不同。
滑移位移量较大，大于原子间距的 整数倍；孪生位移量较小，小于孪生方向上的原子间距。
（3）对塑性变形的贡献不同。
滑移很大，总变形量大；孪生有限，总变形量小。
（4）压力大小不同。
滑移有一定临界分切应力；孪生所需临界分切应力远高于滑移。
（5）变性条件不同。
一般先发生滑移，滑移困难时发生孪生。
（6）变性机制不同。
滑移是全位错运动的结果，孪生是分位错运动的结果。
比较滑移与孪生在塑性变形过程中的作用：塑性变形主要通过滑移实现，只有当滑移难以发生时发生孪生，虽然孪生对塑性变形的直接贡献不大，但孪晶的产生改变了晶体的位向，使原处于不利的滑移系换到有利于发生滑移的位置，从而可以激发进一步的滑移和晶体变形。
这样，滑移和孪生交替进行，相辅相成，可使晶体获得较大变形量。
2、说明金属在冷变形、回复、再结晶及晶粒长大四个阶段的行为与表现，并说明各阶段促使这些晶体缺陷运动的驱动力是什么。
【07真题】答：（1）冷变形加工时主要的形变方式是滑移，由于滑移，晶体中空位和位错密度增加，位错分布不均匀。
缺陷运动驱动力为切应力作用。
（2）回复过程空位扩散、聚集或消失；位错密度降低，位错相互作用重新分布（多样化）。
缺陷运动驱动力为弹性畸变能。
（3）再结晶过程毗邻低位错密度区晶界向高位错密度区的晶粒扩张。
位错密度减少，能量降低，成为低畸变或无畸变区。
缺陷运动驱动力为形变储存能。
（4）晶粒长大阶段弯曲界面向其曲率中心移动，微量杂质原子偏聚在晶界区域，对晶界移动起到拖曳作用，这与杂质吸附在位错中组成柯氏气团阻碍位错运动相似，影响了晶界的活动性。
缺陷运动驱动力为晶粒长大前后总的界面能差，而界面移动的驱动力是界面曲率。
3、试用位错理论解释低碳钢的屈服现象。
距离说明吕德斯带对工业生产的影响及解决办法。
【08、09真题】答：由于低碳钢是以铁素体为基的合金，铁素体中的碳原子与位错交互作用，总是趋于聚集在位错线受拉应力的部位以降低体系的畸变能，形成柯氏气团对位错起“钉扎”作用，致使屈服强度升高。
而位错一旦挣脱气团的钉扎，便可在较小的应力下继续运动，这时拉伸曲线上又会出现下屈服点。
已经屈服的试样，卸载后立即重新加载拉伸时，由于位错已脱出气团的钉扎，故不出现屈服点。
但若卸载后，放置较长时间或稍加热后，再进行拉伸时，由于溶质原子已通过扩散又重新聚集到位错线周围形成气团，故屈服现象又会重新出现。
吕德斯带会使低碳钢薄板在冲压成型时使弓箭表面粗糙不平。
解决办法：可根据应变时效原理，将钢板在冲压之前先进行一道微量冷轧（如1%~2%压下量）工序，使屈服点消除，随后进行冲压成型，也可向钢中加入少量Ti 、Al 及C 、N 等形成化合物，以消除屈服点。
4、奥氏体不锈钢能否通过热处理来强化？为什么？生产中用什么方法使其强化？【09真题】答：热处理强化机制主要是通过热处理过程中相变而得到强化，而奥氏体不锈钢在热处理时不发生相变，达不到预想的强化效果，因而不能通过热处理来强化。
生产中主要借冷加工实现强化的。
金属材料经加工变形后，强度（硬度）显著提高，而塑性则很快下降，即产生了加工硬化现象。
加工硬化是金属材料的一项重要特性，可被用作强化金属的途径，特别是那些不能通过热处理强化的材料。
5、简要说明提高一种陶瓷材料韧性的方法及原理。
答：相比于金属而言，脆、难以变形是陶瓷的一大特点，为了改善陶瓷的脆性、提高其韧性，目前采取降低晶粒尺寸，使其亚微米或纳米化来提高塑性和韧性，采取氧化锆增韧、相变增韧、纤维增韧或颗粒原位生长增强等有效途径来改善之。
纤维增韧原理：利用一些纤维的高强度和高模量，使之均匀分布于陶瓷材料的机体中，生成一种陶瓷基复合材料。
当材料受到外载荷时，纤维可以承担部分的负荷，减轻了陶瓷本身的负担，同时纤维可以组织或抑制裂纹扩展，从而改善了陶瓷材料的脆性，起到增韧效果。
6、指出材料拉伸应力—应变曲线图中b s e σσσ、、的含义。
并解释为什么在s σ附近，应力会发生多次微小的波动？【10年真题】答：e σ为弹性极限，当应力小于e σ时试样发生弹性形变，当应力超过e σ时试样发生塑性形变。
s σ为屈服强度，当应力达到s σ时试样开始屈服。
b σ为抗拉强度，当应力达到b σ时，试样发生断裂。
在s σ附近，应力的多次微小的波动时屈服伸长现象。
这是因为当拉伸试样开始屈服时，应力随即突然下降，并在应力基本恒定的情况下继续发生屈服伸长，所以拉伸曲线出现应力平台区。
在发生屈服延伸阶段，试样的应变是不均匀的。
这种变形带沿试样长度方向不断形成与扩展，从而产生拉伸曲线平台的屈服伸长。
其中，应力的每一次微小波动，即对应一个新变形带的形成。
当屈服扩展到整个试样标距范围时，屈服延伸阶段就告结束。
7、六方晶系的滑移系通常是什么？FCC晶体的滑移系是什么？从晶体滑移角度上分析，为什么FCC晶系的多晶体塑性变形能力通常比六方晶系的多晶体的变形能力大。