中南大学材料科学基础课后习题答案1位错

绪论1、仔细观察一下白炽灯泡，会发现有多少种不同的材料？每种材料需要何种热学、电学性质？2、为什么金属具有良好的导电性和导热性？3、为什么陶瓷、聚合物通常是绝缘体？4、铝原子的质量是多少？若铝的密度为2.7g/cm3，计算1mm3中有多少原子？5、为了防止碰撞造成纽折，汽车的挡板可有装甲制造，但实际应用中为何不如此设计？说出至少三种理由。

6、描述不同材料常用的加工方法。

7、叙述金属材料的类型及其分类依据。

8、试将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：黄铜钢筋混凝土橡胶氯化钠铅-锡焊料沥青环氧树脂镁合金碳化硅混凝土石墨玻璃钢9、 Al2O3陶瓷既牢固又坚硬且耐磨，为什么不用Al2O3制造铁锤？晶体结构1、解释下列概念晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数（晶面指数）、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、配位数、离子极化、同质多晶与类质同晶、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.2、（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的米勒指数。

3、在立方晶系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向：（001）与[210]，（111）与[112]，（110）与[111]，（322）与[236]，（257）与[111]，（123）与[121]，（102），（112），（213），[110]，[111]，[120]，[321]4、写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。

5、已知Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体结构的堆积系数与密度。

6、计算体心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。

7、从理论计算公式计算NaC1与MgO的晶格能。

MgO的熔点为2800℃，NaC1为80l℃, 请说明这种差别的原因。

8、根据最密堆积原理，空间利用率越高，结构越稳定，金钢石结构的空间利用率很低(只有34.01％)，为什么它也很稳定?9、证明等径圆球面心立方最密堆积的空隙率为25．9％；10、金属镁原子作六方密堆积，测得它的密度为1.74克/厘米3，求它的晶胞体积。

第1章 习题
1-10 纯铁点阵常数0.286nm ，体心立方结构，求1cm 3中有多少铁原子。

解：体心立方结构单胞拥有两个原子，单胞的体积为
V ＝(0.286×10-8)3 cm 3，所以1cm 3中铁原子的数目为
2283128.5510(2.8610)Fe n -=
⨯=⨯⨯
1-11 一个位错环能否各部分都是螺型位错，能否各部分都是刃型位错？为什么？
解：螺型位错的柏氏矢量与位错线平行，一根位错只有一个柏氏矢量，而一个位错环不可能与一个方向处处平行，所以一个位错环不能各部分都是螺型位错。

刃位错的柏氏矢量与位错线垂直，如果柏氏矢量垂直位错环所在的平面，则位错环处处都是刃型位错。

这种位错的滑移面是位错环与柏氏矢量方向组成的棱柱面，这种位错又称棱柱位错。

1-15 有一正方形位错线，其柏氏矢量及位错线的方向如图1-51所示。

试指出图中各段位错线的性质，并指出刃型位错额外串原子面所处的位置。

解：由柏氏矢量与位错线的关系可以知道，DC 是右螺型位错，BA 是左螺型位错。

由右手法则，CB 为正刃型位错，多余半原子面在纸面上方。

AD 为负刃型位错，多余半原子面在纸面下方。

A B
C
D。

第三章答案3-2略。

3-2试述位错的基本类型及其特点。

解：位错主要有两种：刃型位错和螺型位错。

刃型位错特点：滑移方向与位错线垂直，符号⊥，有多余半片原子面。

螺型位错特点：滑移方向与位错线平行，与位错线垂直的面不是平面，呈螺施状，称螺型位错。

3-3非化学计量化合物有何特点？为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料？解：非化学计量化合物的特点：非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关；可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体；缺陷浓度与温度有关，这点可以从平衡常数看出；非化学计量化合物都是半导体。

由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金属离子过剩（n型）半导体，正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩（p型）半导体。

3-4影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些？解：影响形成置换型固溶体影响因素：（1）离子尺寸：15%规律：1.（R1-R2）/R1>15%不连续。

2.<15%连续。

3.>40%不能形成固熔体。

（2）离子价：电价相同，形成连续固熔体。

（3）晶体结构因素：基质，杂质结构相同，形成连续固熔体。

（4）场强因素。

（5）电负性：差值小，形成固熔体。

差值大形成化合物。

影响形成间隙型固溶体影响因素：（1）杂质质点大小：即添加的原子愈小，易形成固溶体，反之亦然。

（2）晶体（基质）结构：离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的，在一定程度上来说，结构中间隙的大小起了决定性的作用。

一般晶体中空隙愈大，结构愈疏松，易形成固溶体。

（3）电价因素：外来杂质原子进人间隙时，必然引起晶体结构中电价的不平衡，这时可以通过生成空位，产生部分取代或离子的价态变化来保持电价平衡。

3-5试分析形成固溶体后对晶体性质的影响。

解：影响有：（1）稳定晶格，阻止某些晶型转变的发生；（2）活化晶格，形成固溶体后，晶格结构有一定畸变，处于高能量的活化状态，有利于进行化学反应；（3）固溶强化，溶质原子的溶入，使固溶体的强度、硬度升高；（4）形成固溶体后对材料物理性质的影响：固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化，但一般都不是线性关系。

《材料科学基础‎》课后习题答案‎第一章材料结构的基‎本知识4. 简述一次键和‎二次键区别答：根据结合力的‎强弱可把结合‎键分成一次键‎和二次键两大‎类。

其中一次键的‎结合力较强，包括离子键、共价键和金属‎键。

一次键的三种‎结合方式都是‎依靠外壳层电‎子转移或共享‎以形成稳定的‎电子壳层，从而使原子间‎相互结合起来‎。

二次键的结合‎力较弱，包括范德瓦耳‎斯键和氢键。

二次键是一种‎在原子和分子‎之间，由诱导或永久‎电偶相互作用‎而产生的一种‎副键。

6. 为什么金属键‎结合的固体材‎料的密度比离‎子键或共价键‎固体为高？答：材料的密度与‎结合键类型有‎关。

一般金属键结‎合的固体材料‎的高密度有两‎个原因：（1）金属元素有较‎高的相对原子‎质量；（2）金属键的结合‎方式没有方向‎性，因此金属原子‎总是趋于密集‎排列。

相反，对于离子键或‎共价键结合的‎材料，原子排列不可‎能很致密。

共价键结合时‎，相邻原子的个‎数要受到共价‎键数目的限制‎；离子键结合时‎，则要满足正、负离子间电荷‎平衡的要求，它们的相邻原‎子数都不如金‎属多，因此离子键或‎共价键结合的‎材料密度较低‎。

9. 什么是单相组‎织？什么是两相组‎织？以它们为例说‎明显微组织的‎含义以及显微‎组织对性能的‎影响。

答：单相组织，顾名思义是具‎有单一相的组‎织。

即所有晶粒的‎化学组成相同‎，晶体结构也相‎同。

两相组织是指‎具有两相的组‎织。

单相组织特征‎的主要有晶粒‎尺寸及形状。

晶粒尺寸对材‎料性能有重要‎的影响，细化晶粒可以‎明显地提高材‎料的强度，改善材料的塑‎性和韧性。

单相组织中，根据各方向生‎长条件的不同‎，会生成等轴晶‎和柱状晶。

等轴晶的材料‎各方向上性能‎接近，而柱状晶则在‎各个方向上表‎现出性能的差‎异。

对于两相组织‎，如果两个相的‎晶粒尺度相当‎，两者均匀地交‎替分布，此时合金的力‎学性能取决于‎两个相或者两‎种相或两种组‎织组成物的相‎对量及各自的‎性能。

位错习题答案位错习题答案位错是晶体中晶格的缺陷，它对材料的力学性能和物理性能有着重要的影响。

位错习题是学习材料科学与工程中位错概念和位错运动的重要方式。

下面将给出一些位错习题的答案，帮助读者更好地理解位错的性质和行为。

1. 位错的定义是什么？答：位错是晶体中晶格的缺陷，是晶体中原子排列的一种异常。

它是由于晶体中原子的错位或错配而引起的，可以看作是晶体中的一条线或面。

位错的存在会导致晶体中的原子排列出现错位，从而影响材料的力学性能和物理性能。

2. 位错的分类有哪些？答：位错可以分为线状位错和面状位错两种类型。

线状位错是指晶体中原子排列出现线状缺陷，常见的有边错和螺旋错。

面状位错是指晶体中原子排列出现面状缺陷，常见的有晶格错和堆垛错。

3. 位错的运动方式有哪些？答：位错的运动方式可以分为刃位错的滑移和螺位错的螺旋运动。

刃位错的滑移是指位错沿晶体中某个晶面方向滑动，从而改变晶体中原子的排列。

螺位错的螺旋运动是指位错沿晶体中某个晶面形成螺旋线运动，从而改变晶体中原子的排列。

4. 位错对材料的性能有什么影响？答：位错对材料的性能有着重要的影响。

位错的存在会导致材料的塑性变形，使材料具有较好的可塑性和可加工性。

位错也会影响材料的力学性能，如强度、韧性和硬度等。

此外，位错还会影响材料的电学、热学和磁学性能。

5. 如何通过位错来改变材料的性能？答：通过控制位错的类型和密度，可以改变材料的性能。

增加位错密度可以提高材料的塑性和可加工性，但会降低材料的强度。

减小位错密度可以提高材料的强度和硬度，但会降低材料的可塑性。

此外，通过引入位错可以改变材料的晶体结构，从而影响材料的电学、热学和磁学性能。

6. 位错的观测方法有哪些？答：位错的观测方法主要有透射电子显微镜（TEM）、扫描电子显微镜（SEM）和X射线衍射等。

透射电子显微镜可以观察到位错的形貌和分布情况，扫描电子显微镜可以观察到位错的表面形貌。

X射线衍射可以通过位错对X射线的散射来确定位错的类型和密度。

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。

一、室温下枪弹击穿一铜板和铅板，试分析长期保持后二板弹孔周围组织的变化及原因。

解答：枪弹击穿为快速变形，可以视为冷加工，铜板和铅板再结晶温度分别为远高于室温和室温以下。

故铜板可以视为冷加工，弹孔周围保持变形组织铅板弹孔周围为再结晶组织。

四、试比较去应力退火过程与动态回复过程位错运动有何不同？从显微组织上如何区分动、静态回复和动、静态再结晶？解答：去应力退火过程中，位错攀移与滑移后重新排列，高能态转变为低能态，动态回复过程是通过螺型位错的交滑移和刃型位错的攀移使得异号位错相互抵消，保持位错增殖率与消失率之间动态平衡。

从显微组织上，静态回复可以看到清晰亚晶界，静态再结晶时形成等轴晶粒，动态回复形成胞状亚结构，动态再结晶时形成等轴晶，又形成位错缠结，比静态再结晶的晶粒细小。

五、讨论在回复和再结晶阶段空位和位错的变化对金属的组织和性能所带来的影响。

回复可分为低温回复、中温回复、高温回复。

低温回复阶段主要是空位浓度明显降低。

中温回复阶段由于位错运动会导致异号位错合并而相互抵消，位错密度有所降低，但降幅不大。

所以力学性能只有很少恢复。

高温回复的主要机制为多边化。

多边化由于同号刃型位错的塞积而导致晶体点阵弯曲，通过刃型位错的攀移和滑移，使同号刃型位错沿垂直于滑移面的方向排列成小角度的亚晶界。

此过程称为多边化。

多晶体金属塑性变形时滑移通常是在许多互相交截的滑移面上进行，产生由缠结位错构成的胞状组织。

因此，多边化后不仅所形成的亚晶粒小得多，而且许多亚晶界是由位错网组成的。

对性能影响：去除残余应力，使冷变形的金属件在基本保持应变硬化状态的条件下，降低其内应力，以免变形或开裂，并改善工件的耐蚀性。

再结晶是一种形核和长大的过程，靠原子的扩散进行。

冷变形金属加热时组织与性能最显著的变化就是在再结晶阶段发生的。

特点：a 组织发生变化，由冷变形的伸长晶粒变为新的等轴晶粒；b 力学性能发生急剧变化，强度、硬度急剧下降，应变硬化全部消除，恢复到变形前的状态c 变形储能在再结晶过程中全部释放。

(中南大学)材料科学基础真题2005年(总分：150.00，做题时间：90分钟)一、论述题(总题数：10，分数：150.00)1.说明材料中的结合键与材料性能的关系。

（分数：15.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(材料结合键的类型及结合能的大小对材料的性能有重要的影响，特别是对物理性能和力学性能。

结合键越强，熔点越高，热膨胀系数就越小，密度也大。

金属具有光泽、高的导电性和导热性、较好的机械强度和塑性，具有正的电阻温度系数就与金属的金属键有关。

陶瓷、聚合物一般在固态下不导电与其非金属键结合有关。

工程材料的腐蚀实质是结合键的形成和破坏。

晶体材料的硬度与晶体的结合键有关。

一般共价键、离子键、金属键结合的晶体比分子键结合的晶体的硬度高。

结合键之间的结合键能越大，则弹性模量越大。

工程材料的强度与结合键能也有一定的联系。

一般结合键能高，强度也高一些。

材料的塑性也与结合键类型有关，金属键结合的材料具有良好的塑性，而离子键、共价键结合的材料的塑性变形困难，所以陶瓷材料的塑性很差。

)解析：2.任意选择一种材料，说明其可能的用途和加工过程。

（分数：15.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(略)解析：3.针对下图所示Mg-Y相图，回答下列问题：1．已知Mg为HCP结构，计算Mg晶胞的致密度。

2．写出相图上等温反应，及图中Y=5%wt的K合金在室温下的平衡组织。

3．指出提高K合金强度的方法。

4．计算Y=18%wt的合金在刚凝固完毕时的组织组成百分含量。

（分数：15.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(1．0.74。

附：习题答案0 绪论一、填空题1. 结构，性能2. 原子结构、原子的空间排列、显微组织3．结构材料，功能材料；金属材料，无机非金属材料（陶瓷），高分子材料（聚合物）。

第1章一、填空题1、金属键，离子键、共价键，分子键、共价键2、金属键、离子键、共价键，_范德华键_、氢键。

3、共价键4、共价键5、共价键，氢键二、判断题（1）错。

离子键没有方向性和饱和性。

（2）对。

（3）错。

改为：S原子轨道的角度分布图为一个从原子核为球心的球面，而s电子云图是一个球体，其剖面图是个圆。

P轨道的角度分布图为两个在原点相切的球面。

而p电子云图像或几率分布是一个哑铃形体，其剖面图是∞字型。

（4）错。

改为：若用小黑点的疏度表示几率密度的大小，则黑点密的地方，表示|Ψ|2数值大，电子出现的几率大；黑点稀的地方表示|Ψ|2数值小，电子出现的几率小。

（5）错。

改为：主量子数为4时，有4s、4p、4d、4f四个亚层。

共16条轨道。

（6）错。

改为：多电子原子轨道能级与氢原子能级不同。

三、简答题1. H>He；Ba>Sr；Sc<Ca；Cu>N；Zr≈Hf;La>Gd；S2->S；Na>Al3+；Fe2+>Fe3+；Pb2+>Sn2+2．（1）金属性：Ge>Si>As (2) 电离能：As>Si>Ge(3) 电负性：As>Si≈Ge (4) 原子半径：Ge>As>Si3．因氢原子核外只有一个电子，核外运动的电子能量由主量子数n决定，n相同时能量相同。

而氯原子中核外有17个电子，核外运动的电子能量不仅与主量子数n有关，而且也与角量子数L有关，3s的穿透能力大于3p，故3s能级低于3p能级。

第2章综合习题----基础练习 一、填空题1、基元（原子团）以周期性重复方式在三维空间作有规则的排列的固体 。

2、是否在三维空间作周期性重复规则排列（ 晶体原子排布长程有序，非晶体是长程无序短程有序） 。

2020年智慧树知道网课《材料科学基础(中南大学)》课后习题章节测试满分答案-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1第一章测试1【判断题】(2分)fcc可以看成是原子在密排面（111）面在空间的堆垛。

A.对B.错2【单选题】(2分)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.6.69×10∧23B.6.69×10∧21C.6.69×10∧22D.6.02×10∧223【单选题】(2分)聚乙烯高分子材料中，C-H化学键结合属于（）。

A.氢键B.金属键C.共价键D.离子键4【单选题】(2分)化学键中，没有方向性也没有饱和性的为（）。

A.金属键B.共价键C.离子键D.氢键5【单选题】(2分)晶体的对称轴不存在（）对称轴。

A.六次B.四次C.三次D.五次6【判断题】(2分)晶面族是指一系列平面的晶面。

A.错B.对7【多选题】(2分)一个晶胞内原子个数、配位数对于fcc是（），bcc是（）。

A.4,8B.2,12C.4,12D.2,88【多选题】(2分)bcc晶胞的密排面是（），密排方向分别是（）。

A.{111}B.<111>C.{110}D.<110>9【单选题】(2分)A.8.58B.7.78C.8.98D.8.2810【单选题】(2分)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.1B.0.5C.-1D.11【单选题】(2分)一个fcc晶胞的原子中的原子个数为（）个。

A.2B.6C.8D.412【单选题】(2分)一个bcc晶胞中的原子个数为（）个。

A.2B.4C.6D.813【判断题】(2分)铜和镍属于异质同构。

一、解释名词滑移：是指在切应力的作用下，晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态。

这些晶面和晶向分别被称为滑移面和滑移方向。

滑移的结果是大量的原子逐步从一个稳定位置移动到另一个稳定的位置，产生宏观塑性变形。

滑移系：晶体通过滑移产生塑性变形时，由滑移面和其上的滑移方向所组成的系统孪生：金属塑性变形的重要方式。

晶体在切应力作用下一部分晶体沿着一定的晶面（孪晶面）和一定的晶向（孪生方向）相对于另外一部分晶体作均匀的切变，使相邻两部分的晶体取向不同，以孪晶面为对称面形成镜像对称，孪晶面的两边的晶体部分称为孪晶。

形成孪晶的过程称为孪生；屈服：材料在拉伸或压缩过程中，当应力超过弹性极限后，变形增加较快，材料失去了抵抗继续变形的能力。

当应力达到一定值时，应力虽不增加（或在微小范围内波动），而变形却急速增长的现象，称为屈服。

应变时效：具有屈服现象的金属材料在受到拉伸等变形发生屈服后，在室温停留或低温加热后重新拉伸又出现屈服效应的情况；加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象。

又称冷作硬化。

产生原因是，金属在塑性变形时，晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力等。

织构：多晶体中位向不同的晶粒经过塑性变形后晶粒取向变成大体一致，形成晶粒的择优取向，择优取向后的晶体结构称为变形织构，织构在变形中产生，称为变形织构。

二、已知体心立方的滑移方向为<111>，在一定的条件下滑移面是{112}，这时体心立方晶体的滑移系数目是多少？解答：{112}滑移面有12组，每个{112} 包含一个<112>晶向，故为12个三、如果沿fcc晶体的[110]方向拉伸，写出可能启动的滑移系。

滑移面和滑移方向垂直。

面（abc）和方向［hkl］一定有下面的关系。

ah＋bk＋cl＝0滑移面是原子密排面，面心立方晶体密排面是｛111｝晶面族。

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,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。

已知元素的原子半径如下：氢：,氮：,碳：,硼：,α-Fe ：,γ-Fe ：。

2、简述形成有序固溶体的必要条件。

第三章纯金属的凝固1. 填空1. 在液态纯金属中进行均质形核时,需要起伏和起伏。

材料科学基础_中南大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.二元相图中，计算两相相对含量的杠杆定律可以适用于（）。

答案:平衡的两相区2.若一根金属棒从左到右顺序凝固，k0<1，凝固完毕后，溶质原子在左端（）。

答案:贫化3.在二元系合金中，有关于枝晶偏析说法正确的是（）。

答案:枝晶偏析在非平衡凝固过程中产生，可以采用均匀化退火减弱4.工业生产实际的结晶条件下，固溶体宏观偏析最小的工艺条件是（）。

答案:快速结晶5.在有固溶度变化的二元共晶合金系中，A（fcc结构）、B（bcc结构）两个组元分别形成α、β固溶体。

α、β固溶体的晶体结构分别是（）。

答案:α是fcc结构，β是bcc结构6.A、B两个组元分别形成α、β固溶体，共晶点为50%，共晶温度时B组元在α、β中含量分别为5%和95%，室温下变为2%和99％。

共晶成分合金在共晶反应刚结束时共晶组织占全部组织的（）。

答案:100%7.A、B两个组元分别形成α、β固溶体，共晶点为50%，共晶温度时B组元在α、β中含量分别为5%和95%，室温下变为2%和99％。

含30%B的合金共晶反应刚结束时初晶α的组织含量为（）。

答案:44.4%8.A和B组成的二元合金中，共晶合金的强度（）其固溶体的强度。

答案:高于9.凝固时，粗糙-粗糙界面共晶组织形态为（）。

答案:规则共晶10.在常温下，亚共析钢的平衡组织是（）。

答案:铁素体和珠光体11.在常温下，过共析钢的平衡组织是（）。

答案:二次（Fe3C）和珠光体12.二次Fe3C是从（）中析出的。

答案:奥氏体13.调幅分解（spinodal decomposition）是通过（）方式形成的。

答案:组元的上坡扩散（组元从低浓度向高浓度扩散）14.合金在非平衡凝固中会产生各种形式的成分偏析，其中最难消除的是（）。

答案:正常偏析15.铸铁与碳钢在组织上的区别是有无（）。

答案:莱氏体16.A、B两个组元分别形成α、β固溶体，共晶点为50%，共晶温度时B组元在α、β中含量分别为5%和95%，室温下变为2%和99％。

第一章习题1.原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定？2.在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？3.在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什么区别？性质如何递变？4.何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？5.铬的原子序数为24，它共有四种同位素：4.31%的Cr原子含有26个中子，83.76%含有28个中子，9.55%含有29个中子，且2.38%含有30个中子。

试求铬的相对原子质量。

6.铜的原子序数为29，相对原子质量为63.54，它共有两种同位素Cu63和Cu65，试求两种铜的同位素之含量百分比。

7.锡的原子序数为50，除了4f亚层之外其它内部电子亚层均已填满。

试从原子结构角度来确定锡的价电子数。

8.铂的原子序数为78，它在5d亚层中只有9个电子，并且在5f层中没有电子，请问在Pt的6s亚层中有几个电子？9.已知某元素原子序数为32，根据原子的电子结构知识，试指出它属于哪个周期？哪个族？并判断其金属性强弱。

10.原子间的结合键共有几种？各自特点如何？11.图1-1绘出三类材料—金属、离子晶体和高分子材料之能量与距离关系曲线，试指出它们各代表何种材料。

12.已知Si的相对原子质量为28.09，若100g的Si中有5×1010个电子能自由运动，试计算：(a)能自由运动的电子占价电子总数的比例为多少？(b)必须破坏的共价键之比例为多少？13.S的化学行为有时象6价的元素，而有时却象4价元素。

试解释S这种行为的原因。

14.A和B元素之间键合中离子特性所占的百分比可近似的用下式表示：这里x A和x B分别为A和B元素的电负性值。

已知Ti、O、In和Sb的电负性分别为1.5，3.5，1.7和1.9，试计算TiO2和InSb的IC%。

15.Al2O3的密度为3.8g/cm3，试计算a)1mm3中存在多少原子？b)1g中含有多少原子？16.尽管HF的相对分子质量较低，请解释为什么HF的沸腾温度(19.4℃)要比HCl的沸腾温度(-85℃)高？17. 高分子链结构分为近程结构和远程结构。

第一章 原子排列与晶体结构1. [110]， (111)， ABCABC…， 0.74 ， 12 , 4 ，a r 42=； [111]， (110) , 0.68 , 8 , 2 ， a r 43= ； ]0211[， (0001) ， ABAB ， 0.74 ， 12 ， 6 ， 2a r =。

2.0.01659nm 3 ， 4 ， 8 。

3.FCC ， BCC ，减少 ，降低 ，膨胀 ，收缩 。

4. 解答：见图1－1 5. 解答：设所决定的晶面为（hkl ），晶面指数与面上的直线[uvw]之间有hu+kv+lw=0，故有：h+k-l=0,2h-l=0。

可以求得（hkl ）＝（112）。

6 解答：Pb 为fcc 结构，原子半径R 与点阵常数a 的关系为a r 42=，故可求得a ＝0.4949×10-6mm 。

则（100）平面的面积S ＝a 2＝0.244926011×0-12mm 2，每个（100）面上的原子个数为2。

所以1 mm 2上的原子个数s n 1=＝4.08×1012。

第二章 合金相结构一、 填空1） 提高，降低，变差，变大。

2） （1）晶体结构；（2）元素之间电负性差；（3）电子浓度 ；（4）元素之间尺寸差别3） 存在溶质原子偏聚 和短程有序 。

4） 置换固溶体 和间隙固溶体 。

5） 提高 ，降低 ，降低 。

6） 溶质原子溶入点阵原子溶入溶剂点阵间隙中形成的固溶体，非金属原子与金属原子半径的比值大于0.59时形成的复杂结构的化合物。

二、 问答1、 解答： α-Fe 为bcc 结构，致密度虽然较小，但是它的间隙数目多且分散，间隙半径很小，四面体间隙半径为0.291Ra ，即R ＝0.0361nm ，八面体间隙半径为0.154Ra ，即R ＝0.0191nm 。

氢，氮，碳，硼由于与α-Fe 的尺寸差别较大，在α-Fe 中形成间隙固溶体，固溶度很小。

材料科学基础（中南大学）中南大学智慧树知到答案2024年第一章测试1.fcc可以看成是原子在密排面（111）面在空间的堆垛。

A:对 B:错答案:A2.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:6.69×10∧23 B:6.69×10∧22 C:6.02×10∧22 D:6.69×10∧21答案:B3.聚乙烯高分子材料中，C-H化学键结合属于（）。

A:金属键 B:氢键 C:共价键 D:离子键答案:C4.化学键中，没有方向性也没有饱和性的为（）。

A:离子键 B:共价键 C:金属键 D:氢键答案:C5.晶体的对称轴不存在（）对称轴。

A:五次 B:六次 C:四次 D:三次答案:A6.晶面族是指一系列平面的晶面。

A:对 B:错答案:B7.一个晶胞内原子个数、配位数对于fcc是（），bcc是（）。

A:4,8 B:2,8 C:4,12 D:2,12答案:BC8.bcc晶胞的密排面是（），密排方向分别是（）。

A:{110} B:{111} C:<111> D:<110>答案:AC9.A:8.98 B:7.78 C:8.58 D:8.28答案:A10.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:1 B:0.5 C:-1 D:0答案:D11.一个fcc晶胞的原子中的原子个数为（）个。

A:4 B:6 C:8 D:2答案:A12.一个bcc晶胞中的原子个数为（）个。

A:6 B:8 C:2 D:4答案:C13.铜和镍属于异质同构。

A:错 B:对答案:B14.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。

A:对 B:错答案:B15.一个金属元素与一个非金属元素容易形成固溶体。