材料科学基础第九章复习资料 西南石油大学 北京工业大学版

第三章作业答案1.说明面心立方结构的潜在滑移系有12个，体心立方结构的潜在滑移系有48个。

解：面心立方晶体的滑移系是｛111｝ < 1-10> , (111｝有四个，每个｛111｝面上有三个〈110〉方向，所以共有12个潜在滑移系。

体心立方晶体的滑移系是(110｝ <- 111 > , ｛211｝ <- 111 >以及｛312｝ < -111 >o｛110｝面共有6个，每个｛110｝面上有两个<-111 >方向，这种滑移系共有12个潜在滑移系; ｛211｝面有12个，每个“211”面上有1个〈111〉方向，这种滑移系共有12个潜在滑移系；｛312｝面共有24个，每个｛312｝面上有1个<-111 >方向，这种滑移系共有潜在滑移系24个, 这样，体心立方晶体的潜在滑移系共有48个。

2.一个位错环能否各部分都是螺位错？能否各部分都是刃位错？为什么？解：螺位错的柏氏矢量与位错线平行，而一个位错只有一个柏氏矢量，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。

3.纯铁的空位形成能为105kJ/mol.将纯铁加热到850°C后激冷至室温(20°C),假设高温下的空位能全部保留，试求过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值。

解：G，=4exp(-g)850 °C (1123K)后激穆室温可以认为全部空位保留下来Exp(31.87)4.写出距位错中心为R1范围内的位错弹性应变能。

如果弹性应变能为R1范围的一倍，则所涉及的距位错中心距离R2为多大？解：距位错中心为&范围内的位错弹性应变能为E = 竺瓦马。

4忒Ab如果弹性应变能为&范围的一倍，则所涉及的距位错中心距离R2为2 竺= 也4.K Ab A TT K Ab即R,=¥2 Ab5.简单立方晶体(100)面有一个b=[001]的螺位错。

材料科学基础复习资料材料科学基础是各个工程领域的基本学科，是各个领域的基础。

材料科学基础涵盖了材料的结构、物理与化学性质、制备工艺等方面内容，是材料科学领域学习过程中必须掌握的知识。

因此，为帮助有需要的人顺利复习材料科学基础知识，本文整理了一些相关的复习资料。

一、材料基础知识1. 基本的物理性质：包括化学成分、密度、电导率、热导率等基本参数，通常在每种材料的材料数据表中都可查到。

2. 结构相关：晶体结构：晶体结构指材料中原子、离子、分子排布的类型和规律，常用的晶体结构有：立方晶系、四方晶系、六方晶系、等轴晶系、正交晶系、单斜晶系、三斜晶系等。

非晶态：非晶态作为一种新兴的材料类型，其分子呈无序排列，在某些情况下可能拥有更好的性能。

3. 材料特性：热膨胀系数：在温度变化时，材料线膨胀的速度大小，通常用公式ΔL/L0 = αΔT 表示，其中α为热膨胀系数。

韧性：材料在受到剪切力或拉伸力时的弹性变形程度，是一种考量材料性能的指标，通常可以通过材料变形曲线进行查看。

4. 金属与合金相关：金属材料通常具有良好的导电、导热等特性，同时在高温、高压等环境下具有较强的稳定性。

合金则通常是由多个金属或者非金属元素组成的混合物，其性质与材料组分、配比等有关。

二、材料治理、工艺及应用1. 材料的处理：常用材料的处理包括固化、焊接、框架处理、表面处理以及高压工艺等，其中固化的过程包括了煅烧、烧结等过程。

2. 材料配方：通常材料的配方根据材料的成分、目的等进行确定，其中分子键长、键能以及分子排列等指标都可能用来确定最终配方。

3. 材料的加工工序：通常材料加工工序包括切削、钣金、打压成形等过程，每个工序都会影响材料的性质和特性。

三、材料的主要分类1. 材料的物理分类：主要涉及到材料的形态、密度以及各种物理性质，通常有固体、液体、气体以及等离子体等分类方式。

2. 材料的化学分类：不同的元素应用于不同的方案分类，这种分类通常依据材料的化学成分。

材料科学基础第九章复习资料西南⽯油⼤学北京⼯业⼤学版材料科学基础第九章1.弹性模量：产⽣弹性形变时所需的应⼒，⼯程上表征材料对弹性变形的抗⼒。

2.滞弹性：在弹性范围内，应变落后于应⼒的⾏为称为滞弹性。

3.普弹性：陶瓷材料，⾦属材料及玻璃态⾼分⼦材料在较⼩负荷下⾸先发⽣的形变。

特征：1：应⼒与应变符合线性关系及胡克定律。

2：加上或去除应⼒时，应变都能瞬时达到平衡4.⾼弹性：特点是弹性模量⼩、形变量⼤，变性具有热效应，伸长时放热，回缩时吸热，且在⼀定条件下表现出明显的松弛效应。

5.内耗：由于应变滞后于应⼒，在适当频率的外⼒作⽤下，应⼒-应变曲线就变成了封闭回线，这⼀过程将产⽣不可逆的能量消耗，回线所包围的⾯积就是应⼒循环⼀周所消耗的能量，称内耗。

10.施密特定律：==式中称为取向因⼦，记作。

ON、OP、OT，都在同⼀平⾯上时，则有，当时=，滑移处于最有利的位置，称为软取向。

当，称为硬取向。

11.临界分切应⼒：能引起滑移或孪⽣所需要的最⼩分切应⼒。

12.多系滑移：由临界分切应⼒定律可知，当对⼀个晶体施加外⼒时，可能会有两个以上的滑移系上的分切应⼒同时满⾜的条件，⽽使各⾃滑移⾯上的位错同时启动，这种现象称为多系滑移。

13.交滑移：螺位错因柏⽒⽮量与位错线平⾏，滑移⾯有⽆限多个。

因此当螺位错在某⼀⾯上的运动受阻时，可以离开这个⾯⽽沿另⼀个与原滑移⾯有相同滑移⽅向的晶⾯继续滑移，由于位错的柏⽒⽮量不变，为错在新的滑移⾯上仍按照原⽅向运动，这⼀过程就叫做交滑移。

14.主滑移系：当外⼒在某⼀滑移系上的分切应⼒值超过时，该滑移系开始启动，我们把这⼀滑移系称作主滑移系。

15.共轭滑移系：随着⼀次滑移的进⾏，晶体的取向相对于加载轴发⽣着变化，滑移到⼀定程度后，另⼀个等同的滑移系也能满⾜条件⽽参与滑移，该滑移系称为共轭滑移系。

16.扭折带：晶体在滑移和转动时，若在某些部位受阻，位错在那⾥堆积，使滑移和转动只发⽣在⼀个狭窄的带状区域，这个区域就叫做扭折带。

北工大材料科学基础09及11年考研真题(09附答案)试卷九2009年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目：材料科学基础适用专业：材料科学与工程一、名词解释1．共价键2．晶族3．电子化合物4．相平衡5．线缺陷6．稳态扩散7．形变织构8．动态再结晶9．一级相变10．调幅分解二、填空1．可以按旋转轴和旋转反伸轴的轴次和数目将晶体分成立方晶系、三方晶系、四方晶系、 (1) 、 (2) 、 (3) 和 (4) 共七个晶系。

2．原子或离子的 (5) 是指在晶体结构中，该原子或离子的周围与它直接相邻结合的原子个数或所有异号离子的个数。

3．固溶体中，当溶质原子和溶剂原子分别占据固定位置，且每个晶胞中溶质原子和溶剂原子数之比一定时，这种有序结构被称为 (6) 。

4．一个滑移面和其面上的一个 (7) 组成一个滑移系。

5．结晶过程中晶体界面向液相推移的方式被称为 (8) ，与液固界面的微观结构有关。

6．相平衡时，系统内的相数可以通过系统自由度、 (9) 和对系统平衡状态能够产生影响的外界因素数目的关系式来进行计算。

7．铸锭三晶区是指紧靠膜内壁的细晶区、 (10) 、铸锭中心的等轴粗晶区。

8．小角度晶界由位错构成，其中对称倾转晶界由 (11) 位错构成，扭转晶界由 (12) 位错构成。

9．强化金属材料的方法有 (13) 强化、 (14) 强化、 (15) 强化、 (16) 强化。

10．再结晶完成后，晶粒长大可分为 (17) 晶粒长大和 (18) 晶粒长大。

11．线性高分子可反复使用，称为 (19) 塑料；交联高分子不能反复使用，称为 (20) 塑料。

三、判断正误1．在密堆结构中会形成两种空隙，一是由8个球形成的八面体空隙，另一种是由4个球形成的四面体空隙。

2．尖晶石型晶体(AB2O4)具有正型和反型结构，其本质是正型中A离子的八面体择位能大于B离子，而反型中是B离子的八面体择位能大于A离子。

3．形成连续固溶体的最主要条件是溶质和溶剂的晶体结构要一致，例如，银和铝都具有面心立方结构。

《材料科学根底》上半学期容重点第一章固体材料的结构根底知识键合类型〔离子健、共价健、金属健、分子健力、混合健〕与其特点；键合的本质与其与材料性能的关系，重点说明离子晶体的结合能的概念；晶体的特性〔5个〕；晶体的结构特征〔空间格子构造〕、晶体的分类；晶体的晶向和晶面指数〔米勒指数〕确实定和表示、十四种布拉维格子；第二章晶体结构与缺陷晶体化学根本原理：离子半径、球体最严密堆积原理、配位数与配位多面体；典型金属晶体结构；离子晶体结构，鲍林规那么〔第一、第二〕；书上表2－3下的一段话；共价健晶体结构的特点；三个键的异同点〔举例〕；晶体结构缺陷的定义与其分类，晶体结构缺陷与材料性能之间的关系〔举例〕；第三章材料的相结构与相图相的定义相结构合金的概念：固溶体置换固溶体〔１〕晶体结构无限互溶的必要条件—晶体结构一样比拟铁〔体心立方，面心立方〕与其它合金元素互溶情况〔表３－１的说明〕〔２〕原子尺寸：原子半径差与晶格畸变；〔３〕电负性定义：电负性与溶解度关系、元素的电负性与其规律；〔４〕原子价：电子浓度与溶解度关系、电子浓度与原子价关系；间隙固溶体〔一〕间隙固溶体定义〔二〕形成间隙固溶体的原子尺寸因素〔三〕间隙固溶体的点阵畸变性中间相中间相的定义中间相的根本类型：正常价化合物：正常价化合物、正常价化合物表示方法电子化合物：电子化合物、电子化合物种类原子尺寸因素有关的化合物：间隙相、间隙化合物二元系相图：杠杆规那么的作用和应用；匀晶型二元系、共晶〔析〕型二元系的共晶〔析〕反响、包晶〔析〕型二元系的包晶〔析〕反响、有晶型转变的二元系相图的特征、异同点；三元相图：三元相图成分表示方法；了解三元相图中的直线法那么、杠杆定律、重心定律的定义；第四章材料的相变相变的根本概念：相变定义、相变的分类〔按结构和热力学以与相变方式分类〕；按结构分类：重构型相变和位移型相变的异同点；马氏体型相变：马氏体相变定义和类型、马氏体相变的晶体学特点，金属、瓷中常见的马氏体相变〔举例〕〔可以用许教授提的一个非常好的问题――金属、瓷马氏体相变性能的不同――作为题目〕有序-无序相变的定义玻璃态转变：玻璃态转变、玻璃态转变温度、玻璃态转变点与其黏度按热力学分类：一级相变定义、特点，属于一级相变的相变；二级相变定义、特点，属于二级相变的相变；按相变方式分类：形核长大型相变、连续型相变〔spinodal相变〕按原子迁动特征分类：扩散型相变、无扩散型相变第5章 金属材料的显微结构特征一、纯金属的凝固与结晶1、结晶的热力学条件➢ 结晶后系统自由能下降。

试卷九2009年攻读硕士学位研究生入学考试试题考试科目：材料科学基础适用专业：材料科学与工程一、名词解释1．共价键2．晶族3．电子化合物4．相平衡5．线缺陷6．稳态扩散7．形变织构8．动态再结晶9．一级相变10．调幅分解二、填空1．可以按旋转轴和旋转反伸轴的轴次和数目将晶体分成立方晶系、三方晶系、四方晶系、 (1) 、 (2) 、 (3) 和 (4) 共七个晶系。

2．原子或离子的 (5) 是指在晶体结构中，该原子或离子的周围与它直接相邻结合的原子个数或所有异号离子的个数。

3．固溶体中，当溶质原子和溶剂原子分别占据固定位置，且每个晶胞中溶质原子和溶剂原子数之比一定时，这种有序结构被称为 (6) 。

4．一个滑移面和其面上的一个 (7) 组成一个滑移系。

5．结晶过程中晶体界面向液相推移的方式被称为 (8) ，与液固界面的微观结构有关。

6．相平衡时，系统内的相数可以通过系统自由度、 (9) 和对系统平衡状态能够产生影响的外界因素数目的关系式来进行计算。

7．铸锭三晶区是指紧靠膜内壁的细晶区、 (10) 、铸锭中心的等轴粗晶区。

8．小角度晶界由位错构成，其中对称倾转晶界由 (11) 位错构成，扭转晶界由 (12) 位错构成。

9．强化金属材料的方法有 (13) 强化、 (14) 强化、 (15) 强化、 (16) 强化。

10．再结晶完成后，晶粒长大可分为 (17) 晶粒长大和 (18) 晶粒长大。

11．线性高分子可反复使用，称为 (19) 塑料；交联高分子不能反复使用，称为 (20) 塑料。

三、判断正误1．在密堆结构中会形成两种空隙，一是由8个球形成的八面体空隙，另一种是由4个球形成的四面体空隙。

2．尖晶石型晶体(AB2O4)具有正型和反型结构，其本质是正型中A离子的八面体择位能大于B离子，而反型中是B离子的八面体择位能大于A离子。

3．形成连续固溶体的最主要条件是溶质和溶剂的晶体结构要一致，例如，银和铝都具有面心立方结构。

材料科学基础复习资料整理一.名词解释塑性韧性强度弹性比功分子键（空间）点阵固溶体间隙固溶体固溶强化位错多晶体单晶体反应扩散柯肯达尔效应二次结晶共晶转变包晶转变共析转变铁素体（非）均匀形核结构起伏成分过冷过冷度加工硬化再结晶淬透性（过）时效回火脆性调幅分解二. 需掌握的知识点1. 延性断裂和脆性断裂的区分标准—断裂前有无明显塑性变形。

2. 原子核外电子分布规律遵循的三个原则。

3. 金属键、离子键、共价键、分子键的特点。

4. 混合键比例计算与电负性差的关系。

5. fcc、bcc、hcp的常见金属、一个晶胞内原子数、配位数、致密度、常见滑移系等。

6. 固态合金相分为两大类：固溶体（间隙固溶体与置换固溶体）和中间相（区别点）。

7.影响固溶体溶解度的因素。

8.间隙相和间隙化合物的区别。

9. 晶体缺陷几何特征分类-点、线、面缺陷。

10. 点缺陷的种类及其区别（肖脱基缺陷和弗兰克尔缺陷）。

11.获得过饱和点缺陷的方法及原因。

12. 各类位错运动方向与柏氏矢量、切应力、位错线的位向关系。

13. 位错的主要运动方式；常温下金属塑性变形的方式。

14. 位错的增殖机制：F-R位错增殖机制、双交滑移增殖机制的主要内容。

15.说明柏氏矢量的确定方法。

掌握利用柏氏矢量和位错线的位向关系来判断位错类型。

16.两根平行的螺型位错相遇时的相互作用情况。

17.刃型位错和螺型位错的不同点。

18. 大小角度晶界的位向差、常见类型、模型描述、能量等。

19. 扩散第一定律、第二定律的数学表达式及其字母的物理含义。

20. 体扩散的主要机制、适用对象、扩散激活能大小等；短路扩散等；反应扩散与原子扩散；多晶材料的三种扩散途径—晶内、晶界、表面扩散。

21.柯肯达尔效应的含义及说明的问题（重要意义）。

22. 上坡扩散：物质由低浓度→高浓度，说明扩散的真正原因是化学势梯度而非浓度梯度。

23. 反应扩散定义、特点、扩散层增厚速度的决定因素。

24. 影响扩散的主要因素简述及分别叙述。

(完整word版)无机材料科学基础第九章习题第九章习题与答案一、判断正误1、烧结中始终可以只有一相是固态。

（对）2、液相烧结与固相烧结的推动力都是表面能。

（对）3、二次再结晶对坯体致密化有利。

（错）4、扩散传质中压应力区空位浓度<无应力区空位浓度<张应力区空位浓度。

（对）5、晶粒长大源于小晶体的相互粘结。

（错）6、一般来说，晶界是气孔通向烧结体外的主要扩散通道。

一般来说，晶界是杂质的富集之地。

（对）二、填空1、烧结的主要传质方式有：蒸发-凝聚传质、扩散传质、流动传质和溶解-沉淀传质四种，这四种传质过程的坯体线收缩ΔL/L与烧结时间的关系依次为ΔL/L=0、ΔL/L～t2/5、ΔL/L～t和ΔL/L～t1/3。

三、选择1、在烧结过程中，只改变气孔形状不引起坯体收缩的传质方式是（a、c）。

a．表面扩散b．流动传质c．蒸发-凝聚d．晶界扩散2、在烧结过程中只改变坯体中气孔的形状而不引起坯体致密化的传质方式是（b）。

a. 流动传质b. 蒸发—凝聚传质c. 溶解—沉淀d. 扩散传质四、问答题1、典型的传质过程有哪些？各采用什么烧结模型？分析产生的原因是什么？答：典型的传质过程有：固相烧结的蒸发-凝聚传质、扩散传质，液相烧结的流动传质、溶解-沉淀传质。

固相烧结的蒸发-凝聚传质过程采用中心距不变的双球模型。

固相烧结的扩散传质、液相烧结的流动传质、溶解-沉淀传质过程采用中心距缩短的双球模型。

原因：蒸发—冷凝：压力差ΔP；扩散传质：空位浓度差ΔC；流动传质：应力—应变；溶解—沉淀：溶解度ΔC（大、小晶粒溶解度不同；自由表面与点接触溶解度）。

2、试述烧结的推动力和晶粒生长的推动力。

并比较两者的大小。

答：烧结推动力是粉状物料的表面能（γsv）大于多晶烧结体的晶界能（γgb），即γsv>γgb。

晶粒生长的推动力是晶界两侧物质的自由焓差，使界面向晶界曲率半径小的晶粒中心推进。

烧结的推动力较大，约为4~20J/g。

考试科目名称：材料科学基础一、考试性质《材料科学基础》是硕士研究生入学考试科目之一。

本考试大纲的制定力求反映招生类型的特点，科学、公平、准确、规范地测评考生的材料科学基础相关基础知识掌握水平，考生分析问题和解决问题及综合知识运用能力。

应考人员可根据本大纲的内容和要求自行学习相关内容和掌握有关知识。

本大纲主要包括考试主要内容、考试形式和试卷结构、参考书目等。

《材料科学基础》是材料科学与工程学科的重 要基础理论课，是理解并学习各种材料其结构、加工工艺与性能之间联系的基础。

本课程考试内容主要包括原子结构与结合键、晶体结构、晶体缺陷、固体中的扩散、相图与相平衡、材料的凝固、表面与界面、塑性变形与再结晶、固态相变、金属材料的强韧化。

二、考试主要内容1. 原子结构与结合键(1) 掌握电离能、电子亲和能、电负性、金属间化合物、电子化合物等概念；(2) 掌握各种结合键的概念、特点、典型材料，通过结合键及原子间作用力和键能分析材料的物理化学性质。

2. 晶体结构(1) 掌握空间点阵、晶胞、空间群等晶体学基本概念，三大晶族与七大晶系分类，了解晶体的宏观对称性；(2) 掌握简单立方、体心立方、面心立方、密排六方等结构的堆积方式、配位数、致密度、晶胞原子数、点阵常数与原子半径之间的关系，掌握各种结构中晶向指数和晶面指数的表征，晶向族、晶面族的确定，晶面间距的计算，晶带定律的应用；(3) 掌握固溶体和金属间化合物的晶体结构，固溶体的分类、概念、特点、形成条件及影响因素。

3. 晶体缺陷(1) 掌握晶体缺陷的分类、形成，点缺陷的平衡浓度计算，缺陷反应方程计算；(2) 掌握各类位错的定义及位错组态、运动的相关基本概念，如滑移、滑移面、滑移方向、滑移系、全位错和不全位错、扩展位错、位错密度等；(3) 掌握刃位错、螺位错的特点及其柏氏矢量的概念、确定与表征方法；掌握发生位错反应的条件及其产物；(4) 掌握位错的应力场、弹性应变能与线张力、位错运动特点、位错运动的驱动力、阻力及对金属材料组织和性能的影响；掌握位错与其它晶体缺陷交互作用,位错的增殖、塞积与交割；熟悉各类面缺陷及体缺陷的定义及其对材料性能的影响。

（北京⼯业⼤学）材料科学基础真题2004年(北京⼯业⼤学)材料科学基础真题2004年(总分：150.00，做题时间：90分钟)⼀、名词解释(总题数：10，分数：20.00)1.惯习⾯（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(固态相变时，新相往往沿母相特定原⼦⾯形成，这个与新相主平⾯平⾏的母相晶⾯称惯习⾯。

) 解析：2.索⽒体（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(中温段珠光体转变产物，由⽚状铁素体渗碳体组成，层⽚间距较⼩，⽚层较薄。

)解析：3.伪共析转变（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(伪共析转变：⾮平衡转变过程中，处在共析成分点附近的亚共析、过共析合⾦，转变终了组织全部呈共析组织形态。

)解析：4.交滑移（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(沿着相同的滑移⽅向，滑移过程由⼀个滑移⾯过渡到另⼀个滑移⾯上进⾏。

)解析：5.螺位错（分数：2.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(位错线与柏⽒⽮量平⾏的位错。

第一章1. 作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][][]346,112,021晶向。

2. 在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001等。

3. 写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。

4. 镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。

试求镁单位晶胞的体积。

已知Mg 的密度3Mg/m 74.1=mg ρ，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm 。

5. 当CN=6时+Na 离子半径为0.097nm ，试问：1) 当CN=4时，其半径为多少？2) 当CN=8时，其半径为多少？6. 试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>方向,原子的线密度为多少？7. 镍为面心立方结构，其原子半径为nm 1246.0=Ni r 。

试确定在镍的（100），（110）及（111）平面上12mm 中各有多少个原子。

8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。

试问：1) 13m 中有多少个硅原子（与氧原子）？2) 当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的）？9. 在800℃时1010个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动，而在900℃时910个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原子）。

10. 若将一块铁加热至850℃，然后快速冷却到20℃。

试计算处理前后空位数应增加多少倍（设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J ）。

11. 设图1-18所示的立方晶体的滑移面ABCD 平行于晶体的上、下底面。

若该滑移面上有一正方形位错环，如果位错环的各段分别与滑移面各边平行，其柏氏矢量b ∥AB 。

1) 有人认为“此位错环运动移出晶体后，滑移面上产生的滑移台阶应为4个b ,试问这种看法是否正确？为什么？2) 指出位错环上各段位错线的类型，并画出位错运动出晶体后，滑移方向及滑移量。