材料科学 复习题

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。

材料科学基础期末试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学中，下列哪项不是材料的基本性质？A. 强度B. 硬度C. 导电性D. 可塑性答案：D2. 金属的塑性变形主要通过哪种机制进行？A. 位错运动B. 晶界迁移C. 扩散D. 相变答案：A3. 陶瓷材料的主要特性是什么？A. 高导电性B. 高塑性C. 高硬度和低热膨胀系数D. 高韧性答案：C4. 以下哪种合金的制备方法不属于固溶合金？A. 钢B. 黄铜C. 铝合金D. 马氏体不锈钢答案：D5. 玻璃材料的主要成分通常是什么？A. 硅酸盐B. 氧化物C. 碳化物D. 氮化物答案：A二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述材料的疲劳现象及其影响因素。

答：材料的疲劳现象是指在低于材料屈服强度的循环载荷作用下，材料发生损伤并最终导致断裂的现象。

影响疲劳的因素包括应力幅度、循环次数、材料的微观结构、环境条件等。

2. 描述金属的腐蚀过程及其防护措施。

答：金属的腐蚀是金属与周围环境发生化学反应，导致材料性能下降的过程。

常见的腐蚀类型有化学腐蚀和电化学腐蚀。

防护措施包括使用耐腐蚀材料、涂层保护、阴极保护等。

3. 解释什么是相变以及它在材料科学中的重要性。

答：相变是指材料在外界条件（如温度、压力）变化下，从一种相态转变为另一种相态的过程。

相变对材料的物理性能和化学性能有重要影响，如钢的淬火和回火过程就是通过相变来改变其微观结构和宏观性能。

三、计算题（每题25分，共50分）1. 给定一个金属棒，其长度为L，截面积为A，材料的杨氏模量为E。

当施加一个力F时，金属棒发生弹性变形，求金属棒的伸长量ΔL。

答：根据胡克定律，ΔL = F * L / (A * E)。

2. 假设一个立方体材料样品在三个正交方向上受到相同的应力σ。

如果材料的泊松比为ν，求该立方体样品在三个方向上的应变ε。

答：根据材料力学的一般关系，εx = εy = εz = σ / E，其中E是杨氏模量。

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。

材料复习题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学中，下列哪一项不是材料的基本性质？A. 力学性质B. 热学性质C. 光学性质D. 化学性质答案：D2. 材料的屈服强度是指材料在受到外力作用下，开始发生塑性变形的应力值。

以下哪个选项描述正确？A. 屈服强度高于抗拉强度B. 屈服强度低于抗拉强度C. 屈服强度等于抗拉强度D. 屈服强度与抗拉强度无关答案：B3. 材料的硬度是指材料抵抗外物压入其表面的能力。

硬度的测量方法不包括以下哪一项？A. 布氏硬度B. 洛氏硬度C. 维氏硬度D. 弹性模量答案：D4. 材料的疲劳是指材料在循环载荷作用下，逐渐产生裂纹并最终导致断裂的现象。

疲劳破坏通常发生在材料的哪个区域？A. 最高应力区B. 最低应力区C. 应力集中区D. 均匀应力区答案：C5. 材料的蠕变是指材料在恒定应力作用下，随时间发生塑性变形的现象。

蠕变通常与以下哪个因素无关？A. 温度B. 应力C. 材料种类D. 材料的密度答案：D6. 材料的断裂韧性是指材料抵抗裂纹扩展的能力。

断裂韧性的单位是？A. MPaB. MPa·m^0.5C. MPa·m^1.5D. MPa·m^2答案：B7. 材料的热膨胀是指材料在温度变化时体积或长度的变化。

热膨胀系数的单位是？A. °C^-1B. °C^-2C. °C^-3D. °C^-4答案：A8. 材料的导热性是指材料传导热量的能力。

导热系数的单位是？A. W/m·KB. W/m·°CC. W/m·°FD. W/m·R答案：A9. 材料的电导率是指材料传导电流的能力。

电导率的单位是？A. S/mB. S/cmC. S/mmD. S/m^2答案：A10. 材料的磁导率是指材料在磁场中产生磁感应的能力。

磁导率的单位是？A. H/mB. H/cmC. H/mmD. H/m^2答案：A二、多项选择题（每题3分，共15分）1. 以下哪些因素会影响材料的力学性能？A. 材料成分B. 加工工艺C. 环境温度D. 材料密度答案：A、B、C2. 材料的疲劳破坏通常与以下哪些因素有关？A. 材料的屈服强度B. 循环载荷的频率C. 材料的表面粗糙度D. 材料的硬度答案：A、B、C3. 材料的断裂韧性与以下哪些因素有关？A. 材料的微观结构B. 材料的化学成分C. 材料的表面处理D. 材料的密度答案：A、B、C4. 材料的热膨胀与以下哪些因素有关？A. 材料的热膨胀系数B. 材料的热导率C. 材料的弹性模量D. 材料的热稳定性答案：A、D5. 材料的电导率与以下哪些因素有关？A. 材料的电子结构B. 材料的晶格结构C. 材料的表面状态D. 材料的密度答案：A、B、C三、填空题（每空1分，共10分）1. 材料的________是指材料在受到外力作用下，能够承受的最大应力值而不发生破坏。

材料科学基础期末复习题库一、选择题1. 材料科学中的“四要素”是指：A. 原子、分子、晶体、非晶体B. 材料、结构、性能、加工C. 原子、分子、电子、晶格D. 晶体、非晶体、合金、化合物2. 下列哪项不是材料的力学性能？A. 硬度B. 韧性C. 导电性D. 弹性3. 材料的微观结构对其宏观性能的影响主要体现在：A. 颜色B. 形状C. 强度D. 重量4. 材料科学中，晶格常数是指：A. 晶体中原子间的距离B. 晶体中原子的排列方式C. 晶体中原子的数目D. 晶体的尺寸5. 合金的强化机制主要包括：A. 固溶强化、沉淀强化、形变强化B. 热处理强化、冷加工强化、形变强化C. 固溶强化、冷加工强化、热处理强化D. 形变强化、热处理强化、沉淀强化二、填空题6. 材料科学中的“三相”是指______、______和______。

7. 材料的______是指材料在受到外力作用时，不发生永久变形的能力。

8. 材料的______是指材料在受到外力作用时，能够吸收能量而不发生断裂的能力。

9. 材料的______是指材料在受到外力作用时，发生永久变形的能力。

10. 材料的______是指材料在受到外力作用时，发生断裂的能力。

三、简答题11. 简述材料的微观结构与宏观性能之间的关系。

12. 阐述材料的热处理过程及其对材料性能的影响。

13. 描述合金的基本特性及其在材料科学中的应用。

四、论述题14. 论述材料的疲劳破坏机理及其预防措施。

15. 论述材料的腐蚀机理及其防护方法。

五、计算题16. 假设有一合金，其成分为铁（Fe）和碳（C），已知Fe的密度为7.87 g/cm³，C的密度为2.26 g/cm³，Fe和C的质量比为9:1。

计算该合金的密度。

六、案例分析题17. 某工厂生产高强度钢，需要通过热处理来提高其性能。

请分析热处理过程中可能涉及的步骤，并讨论如何通过控制这些步骤来优化材料的性能。

七、实验题18. 设计一个实验方案，以测定某种材料的弹性模量。

材料科学试题及答案一、单项选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学中，下列哪一项不是材料的基本特性？A. 力学性能B. 热学性能C. 光学性能D. 化学稳定性答案：D2. 金属材料的塑性变形主要通过哪种机制实现？A. 弹性变形B. 位错滑移C. 相变D. 断裂答案：B3. 陶瓷材料的主要特点是？A. 良好的导电性B. 良好的导热性C. 良好的韧性D. 良好的耐腐蚀性答案：D4. 聚合物材料的玻璃化转变温度（Tg）是指？A. 聚合物从玻璃态转变为橡胶态的温度B. 聚合物从橡胶态转变为玻璃态的温度C. 聚合物从液态转变为固态的温度D. 聚合物从固态转变为液态的温度答案：A5. 以下哪种材料属于复合材料？A. 纯铁B. 钢C. 玻璃钢D. 铜答案：C6. 材料的硬度通常是指？A. 材料的抗拉强度B. 材料的抗压强度C. 材料的抗剪强度D. 材料抵抗外物压入的能力答案：D7. 材料的疲劳是指？A. 材料在长时间内逐渐失去强度B. 材料在重复加载下逐渐失去强度C. 材料在高温下逐渐失去强度D. 材料在腐蚀环境下逐渐失去强度答案：B8. 材料的断裂韧性是指？A. 材料抵抗裂纹扩展的能力B. 材料抵抗裂纹形成的能力C. 材料抵抗拉伸的能力D. 材料抵抗压缩的能力答案：A9. 材料的导热系数是指？A. 材料单位时间内通过单位面积的热量B. 材料单位时间内通过单位面积的热量，且温差为1度C. 材料单位时间内通过单位面积的热量，且温差为1摄氏度D. 材料单位时间内通过单位面积的热量，且温差为1开尔文答案：D10. 材料的电导率是指？A. 材料单位长度上的电阻B. 材料单位面积上的电阻C. 材料单位体积上的电阻D. 材料单位长度上的电阻，且电流为1安培答案：D二、多项选择题（每题3分，共15分）11. 以下哪些因素会影响材料的力学性能？A. 材料的成分B. 材料的微观结构C. 材料的表面处理D. 材料的加工工艺答案：ABCD12. 以下哪些是金属材料的强化机制？A. 固溶强化B. 冷加工强化C. 沉淀强化D. 晶界强化答案：ABCD13. 以下哪些是影响材料热稳定性的因素？A. 材料的化学成分B. 材料的相变温度C. 材料的热导率D. 材料的热膨胀系数答案：ABCD14. 以下哪些是聚合物材料的加工方法？A. 注塑B. 挤出C. 吹塑D. 热压答案：ABCD15. 以下哪些是材料的腐蚀类型？A. 化学腐蚀B. 电化学腐蚀C. 应力腐蚀D. 磨损腐蚀答案：ABCD三、判断题（每题2分，共10分）16. 材料的疲劳寿命可以通过增加材料的强度来无限延长。

材料科学基础复习题一、选择题1. 原子结合键包括物理键和化学键, 下述结合键中属于化学键的是.(A) 金属键(B) 离子键(C) 分子键(D) 共价键2. 原子结合键包括物理键和化学键, 下述结合键中属于物理键的是.(A) 氢键(B) 离子键(C) 分子键(D) 共价键3. 工业用硅酸盐属于.(A) 金属材料(B) 陶瓷材料(C) 复合材料(D) 高分子材料4. 布拉菲点阵共有中.(A) 8 (B) 10 (C) 12 (D) 145. BCC、FCC和HCP等三种典型晶体结构中, 单位晶胞的原子数分别为.(A) 2, 4, 6 (B) 4, 2, 6 (C) 3, 4, 5 (D) 6, 2, 46. 晶面间距表示相邻两个平行晶面之间的垂直距离, 其大小反映了晶面上原子排列的紧密程度, 一般规律是.(A) 在简单立方点阵中, 低指数的晶面间距较大(B) 在简单立方点阵中, 高指数的晶面间距较大(C) 晶面间距越大, 该晶面上原子排列越紧密(D) 晶面间距越大, 该晶面上原子排列越稀疏7. BCC、FCC和HCP等三种典型晶体结构中, 原子配位数依次为.(A) 8, 12, 8 (B) 8, 12, 10 (C) 12, 8, 6 (D) 8, 12, 128. 密堆积结构的致密度为.(A) 0.68 (B) 0.74 (C) 0.82 (D) 1.09. MgO陶瓷晶体具有NaCl型结构, 单位晶胞的离子数为.(A) 4 (B) 6 (C) 8 (D) 1010. SiC陶瓷晶体具有金刚石型结构, 该结构一般特征是.(A) 原子结合键为共价键(B) 原子配位数为4(C) 单位晶胞包含8个原子(D) 属于面心立方点阵, 为密堆积结构11. 下述晶体缺陷中属于点缺陷的是.(A) 空位(B) 位错(C) 相界面(D) 间隙原子12. 下述晶体缺陷中属于线缺陷的是.(A) 空位(B) 位错(C) 晶界(D) 间隙原子13. 下述晶体缺陷中属于面缺陷的是.(A) 表面(B) 位错(C) 相界面(D) 空位14. 下述界面中界面能最小的是.(A) 完全共格界面(B) 共格界面(C) 非共格界面(D) 半共格界面15. 下述界面中界面能最大的是.(A) 完全共格界面(B) 共格界面(C) 非共格界面(D) 半共格界面16. 理想密排六方金属的c/a为.(A) 1.6 (B)(C) (D) 117. 在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子, 这样的缺陷称为.(A) 肖脱基空位(B) 弗兰克尔空位(C) 线缺陷(D) 面缺陷18. 面心立方晶体的挛晶面是.(A) {112} (B) {110} (C) {111} (D) {123}19. 体心立方晶体的挛晶面是.(A) {112} (B) {110} (C) {111} (D) {123}20. 铸铁与碳钢的区别在于有无.(A) 莱氏体(B) 珠光体(C) 铁素体(D) 渗碳体21. 在二元系合金相图中, 计算两相相对量的杠杆法则只能用于.(A) 单相区中(B) 两相区中(C) 三相平衡水平线上(D) 无限制22. Hume-Rothery提出有利于大量固熔的原子尺寸条件为两组元的原子半径差对熔剂原子半径的比不超过.(A) 10% (B) 14% (C) 15% (D) 20%23. 碳与钒结合形成金属化合物, 下述说法正确的是.(A) 该化合物属于简单间隙化合物(B) 该化合物属于复杂间隙化合物(C) 该化合物具有体心立方结构(D) 该化合物具有面心立方结构24. 以下关于渗碳体的描述中, 正确的是.(A) 渗碳体是钢中很重要的一种复杂间隙相(B) 渗碳体晶体结构非常复杂, 属于正交晶系(C) 渗碳体为铁与碳固熔形成的间隙固熔体(D) 渗碳体为铁与碳固熔形成的置换固熔体25. 下述关于Ni-Cu系二元合金的描述中, 正确的是.(A) 室温下组织为单相组织(B) 室温下组织为两相组织(C) 凝固时发生匀晶转变(D) 凝固时发生共晶转变26. 凝固后是否形成晶体, 主要由液态物质的决定.(A) 温度梯度(B) 粘度(C) 冷却速度(D) 压力27. 金属结晶形核时, 临界晶核半径r K与过冷度ΔT及表面自由能σ之间的关系为.(A) ΔT越大, r K越小(B) ΔT越大, r K越大(C) σ越大, r K越小(D) σ越大, r K越大28. 纯金属均匀形核, 形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的.(A) 13(B)23(C)34(D)4529. 原子扩散的驱动力是.(A) 组元的浓度梯度(B) 组元的化学势梯度(C) 温度梯度(D) 表面张力30. 菲克第一定律描述了稳态扩散的特征, 即浓度不随变化.(A) 距离(B) 时间(C) 温度(D) 压力31. 在置换固熔体中, 原子扩散的方式一般为.(A) 原子互换机制(B) 间隙机制(C) 空位机制(D) 填隙机制32. 在间隙固熔体中, 原子扩散的方式一般为.(A) 原子互换机制(B) 间隙机制(C) 空位机制(D) 填隙机制33. 在科肯道尔效应中, 惰性标记发生移动的主要原因是扩散偶中.(A) 两组元的原子尺寸不同(B) 仅存在一组元的扩散(C) 两组元的扩散速率不同(D) 两组元的温度不同34. 晶体的类型与结构是影响固体材料中原子扩散的重要因素, 基本规律是.(A) 与金属相比, 晶态化合物的扩散系数低(B) 与金属相比, 晶态化合物的扩散系数高(C) 非密堆结构的晶体比密堆结构的晶体具有更高的扩散系数(D) 密堆结构的晶体比非密堆结构的晶体具有更高的扩散系数35. D L, D B, D S分别表示晶内扩散、晶界扩散和表面扩散的扩散系数, 则在一般情况下, 三者的大小关系为.(A) D L > D B > D S(B) D S > D B > D L(C) D B > D L > D S(D) D S > D L > D B36. 合金凝固时极易得到树枝晶组织, 其主要原因是.(A) 固-液界面前沿液相中存在正温度梯度(B) 固-液界面前沿液相中存在负温度梯度(C) 固-液界面前沿液相中存在成分过冷区(D) 固-液界面前沿液相中存在难熔质点37. 下述关于交滑移的描述中, 正确的是.(A) 发生交滑移时会出现曲折或波纹状的滑移带(B) 体心立方金属最容易发生交滑移(C) 层错能低的金属易发生交滑移(D) 交滑移必须通过刃型位错实现38. 多晶体发生塑性变形时, 为了满足协调变形, 每个晶粒至少需要开动个独立的滑移系.(A) 3 (B) 4 (C) 5 (D) 639. 再结晶后的晶粒长大是通过方式进行的.(A) 大晶粒吞食小晶粒(B) 小晶粒蚕食大晶粒(C) 晶界向曲率中心移动(D) 晶界背向曲率中心移动40. w C低于0.014的碳钢发生马氏体转变时, 马氏体M与奥氏体A有K-S取向关系, 即.(A) {110}M // {111}A, <111>M // <110>A(B) {111}M // {110}A, <111>M // <110>A(C) {110}M // {111}A, <110>M // <111>A(D) {112}M // {111}A, <111>M // <110>A41. 含Ni约30% 的Fe-Ni合金发生马氏体相变时, 马氏体与奥氏体之间的位向关系为西山关系, 即.(A) {110}M // {111}A, <111>M // <110>A(B) {110}M // {111}A, <110>M // <112>A(C) {110}M // {111}A, <110>M // <111>A(D) {112}M // {111}A, <111>M // <110>A42. 以下关于马氏体相变的描述中, 正确的是.(A) 马氏体相变为无扩散性相变(B) 马氏体相变是通过形核-长大方式进行的(C) 马氏体相变速率极低(D) 马氏体相变速率极高43. 固态相变的阻力一般包括.(A) 新、旧相比体积差所增加的应变能(B) 新、旧相为维持共格/半共格关系所增加的应变能(C) 新、旧相界面增加的表面能(D) 新、旧相之间的体积自由能差44. 固态相变的驱动力是.(A) 新、旧相比体积差所增加的应变能(B) 新、旧相为维持共格/半共格关系所增加的应变能(C) 新、旧相界面增加的表面能(D) 新、旧相之间的体积自由能差45. 固态相变时空位处易于形核的主要原因是.(A) 空位促进熔质原子的扩散(B) 空位释放的能量可提供形核驱动力(C) 空位阻碍熔质原子的扩散(D) 空位群凝聚成位错, 促进形核46. 下述固态相变中属于扩散型相变的是.(A) 脱熔转变(B) 马氏体转变(C) 贝氏体转变(D) 共析转变47. 下述固态相变中属于无扩散型相变的是.(A) 脱熔转变(B) 马氏体转变(C) 贝氏体转变(D) 共析转变48. 下述固态相变中属于半扩散型相变的是.(A) 脱熔转变(B) 马氏体转变(C) 贝氏体转变(D) 共析转变49. 时效型合金发生脱熔转变期间容易产生过渡相, 其特征是.(A) 过渡相与母相之间形成共格或半共格界面(B) 过渡相与母相之间形成非共格界面(C) 过渡相一般呈盘片状(D) 过渡相一般呈球状50. 调幅分解的特点是.(A) 成分改变(B) 成分不变(C) 有核相变(D) 无核相变选择题参考答案1. ABD2. AC3. B4. D5. A6. AC7. D8. B9. C 10. ABC11. AD 12. B 13. AC 14. A 15. C16. B 17. B 18. C 19. A 20. A21. B 22. C 23. AD 24. AB 25. AC26. BC 27. AD 28. B 29. B 30. B31. C 32. B 33. C 34. AC 35. B36. C 37. ABC 38. C 39. AC 40. A41. B 42. ABD 43. ABC 44. D 45. ABD46. AD 47. B 48. C 49. AC 50. AD二、简答题1. 固态相变基本特点.答: 固态相变的特点是:(1) 相变阻力大. 固态相变时的阻力包括新、旧相之间的表面能以及新、旧相由于比体积差或新、旧相界面原子错配而额外增加的弹性应变能; 另外, 固相中原子扩散速率极低也是造成固态相变阻力大的一个重要原因.(2) 新相晶核与母相之间存在一定的晶体学位向关系. 固态相变时, 为了减少新、旧两相之间的界面能, 新相晶核与母相晶体之间往往存在一定的晶体学位向关系, 常以低指数、原子密度大且匹配较好的晶面和晶向互相平行; 并且, 新相往往在母相的某一特定晶面(惯习面)上形成.(3) 母相晶体缺陷对相变起促进作用. 由于母相晶体中存在的各种缺陷(如晶界、相界、位错、空位等)周围晶格有畸变, 自由能较高, 因此容易在这些区域优先形核.(4) 易于出现过渡相. 过渡相是为了克服相变阻力而形成的一种协调性中间转变产物. 通常首先在母相中形成成分与母相相近的过渡相, 然后在一定条件下由过渡相逐渐转变为稳定相.2. 位错促进固态相变形核的主要原因.答: 由于固态相变阻力大, 固相中的形核几乎总是非均匀的, 往往借助晶体中的结构缺陷(空位,位错,晶界等)形核.新相在位错处形核有三种情况: 一是新相在位错线上形核, 新相形成处, 位错消失, 释放的能量使形核功降低而促进形核; 二是位错不消失, 而且依附在新相界面上, 成为半共格界面中的位错部分, 补偿了失配, 因而降低了能量, 使生成晶核时所消耗的能量减少而促进形核; 三是当新相与母相成分不同时, 由于熔质原子在位错线附近偏聚(形成柯氏气团)有利于新相沉淀析出, 也对形核起促进作用.3. 非扩散型相变的基本特征.答: 无扩散型相变的基本特点是:(1) 存在由于均匀切变引起的形状改变, 使晶体发生形状改变.(2) 由于相变过程无扩散, 新相与母相的化学成分相同.(3) 新相与母相之间有一定的晶体学位向关系.(4) 相界面移动速度极快, 可接近声速.4. 说明Al-Cu等时效型合金脱熔过程出现过渡相的原因.答: 时效处理时脱熔的一般顺序为:偏聚区(或称G.P.区) →过渡相(亚稳相) →平衡相.脱熔时不直接析出平衡相的原因, 是由于平衡相一般与基体形成新的非共格界面, 界面能大, 而亚稳定的脱熔产物往往与基体完全或部分共格, 界面能小. 在相变初期, 界面能起决定性作用, 界面能小的相, 形核功小, 容易形成. 所以首先形成形核功最小的过渡结构, 再演变成平衡稳定相.5. 调幅分解的主要特征.答: (1) 调幅分解过程的成分变化是通过上坡扩散实现的. 首先出现微区的成分起伏, 随后通过熔质原子从低浓度区向高浓度区扩散, 使成分起伏不断增幅, 直至分解为成分不同的两平衡相为止.(2) 调幅分解不经历形核阶段, 新、旧相结构相同, 不存在明显的相界面. 由于无需形核, 所以分解速度很快.6. 脱熔相颗粒粗化机理.答: 参见教材P292-293的“8.4.3.2 颗粒粗化”一节. (需要画图!!)7. 零件热处理的作用.答: 零件热处理的作用如下:(1) 通过适当的热处理可以显著提高零件的力学性能, 延长机器零件的使用寿命.(2) 恰当的热处理工艺可以消除铸、锻、焊等热加工工艺造成的各种缺陷, 细化晶粒, 消除偏析, 降低内应力, 使零件的组织和性能更加均匀.(3) 热处理也是机器零件加工工艺过程中的重要工序.(4) 此外, 通过热处理还可使工件表面具有抗磨损、耐腐蚀等特殊物理化学性能.8. 过共析钢淬火时加热温度的选择依据.答: 过共析钢的淬火加热温度限定在Ac1以上30~50℃是为了得到细小的奥氏体晶粒和保留少量渗碳体质点, 淬火后得到隐晶马氏体和其上均匀分布的粒状碳化物, 从而不但可以使钢具有更高的强度、硬度和耐磨性, 而且也具有较好的韧性. 如果过共析钢淬火加热温度超过Ac cm, 碳化物将全部熔入奥氏体中, 使奥氏体中的含碳量增加, 降低钢的M s和M f 点, 淬火后残留奥氏体量增多, 会降低钢的硬度和耐磨性; 淬火温度过高, 奥氏体晶粒粗化、含碳量又高, 淬火后易得到含有显微裂纹的粗片状马氏体, 使钢的脆性增大; 此外, 高温加热淬火应力大、氧化脱碳严重, 也增大钢件变形和开裂倾向.9. 马氏体相变的基本特征.答: (1) 无扩散性. 马氏体转变的过冷度很大, 转变温度低, 原子扩散无法进行, 因此是非扩散型相变.(2) 切变共格性. 马氏体转变是新相在母相特定的晶面(惯习面)上形成, 并以母相的切变来保持共格关系的相变过程.(3) 变温形成. 马氏体转变有其开始转变温度(M s点)与转变终了温度(M f点). 当过冷奥氏体冷到M s点, 便发生马氏体转变, 转变量随温度的下降而不断增加, 一旦冷却中断, 转变便很快停止.(4) 高速长大. 马氏体转变没有孕育期, 形成速度很快, 瞬间形核, 瞬间长大.(5) 不完全性. 一般来说, 奥氏体向马氏体的转变是不完全的, 即使冷却到M f点, 也不能获得100%的马氏体, 即总有一部分残余奥氏体.10. 细晶强化/固熔强化/弥散强化/加工硬化机理.答: (关于弥散强化机理)由塑性相与硬脆相组成的(两相)合金, 倘若硬脆的第二相呈弥散粒子均匀地分布在塑性相基体上, 则可显著提高合金的强度, 此即弥散强化. 这种强化的主要原因是由于弥散细小的第二相粒子与位错的交互作用(位错绕过或切过第二相粒子), 阻碍了位错的运动, 从而提高了合金的塑性变形抗力.(关于加工硬化机理)在塑性变形过程中, 随着金属内部组织的变化, 金属的力学性能也将产生明显的变化, 即随着变形程度的增加, 金属的强度、硬度增加, 而塑性、韧性下降, 这一现象即为加工硬化或形变强化.关于加工硬化的原因, 目前普遍认为与位错的交互作用有关. 随着塑性变形的进行, 位错密度不断增加, 因此位错在运动时的相互交割加剧, 产生固定割阶、位错缠结等障碍, 使位错运动的阻力增大, 引起变形抗力的增加, 从而提高了金属的强度.11. 孪生变形特点.答: 孪生变形是金属塑性变形的基本方式之一, 是指在切应力的作用下, 晶体的一部分沿一定的晶面(孪生面)和一定的晶向(孪生方向)相对于另一部分晶体作均匀地切变, 在切变区域内, 与孪生面平行的每层原子的切变量与它距孪生面的距离成正比, 并且不是原子间距的整数倍. 其特点为:(1) 孪生变形引起的切变不会改变晶体的点阵类型, 但可使变形部分的位向发生变化, 并且与未变形部分的晶体以挛晶界为分界面构成了镜面对称的位向关系.(2) 一般说来, 孪生的临界分切应力要比滑移的临界分切应力大得多, 只有在滑移很难进行的条件下, 晶体才进行孪生变形.(3) 孪生对塑性变形的贡献比滑移小得多, 例如镉单纯依靠孪生变形只能获得7.4% 的伸长率. 但是, 由于孪生变形后晶体位向发生变化, 可能使原来取向不利的滑移系转变为新的有利取向, 从而引发晶体的进一步滑移, 提高金属的塑性变形能力.(4) 孪生变形的速度极快, 常引起冲击波, 发出音响.12. 根据阿累尼乌斯(Arrhenius)公式: D = D0exp(-Q/RT), 分析影响扩散的主要因素.答: 上述公式中, Q为原子扩散激活能, T为温度, 它们是影响扩散的主要因素. 很显然, Q 越小, 或扩散温度T 越高, 则D越大, 扩散越易进行. 而扩散激活能Q取决于材料的键能. 高熔点纯金属的键能高于低熔点的, 因此前者的激活能较高, 其自扩散系数较小; 通常致密度大的晶体结构中, 原子扩散激活能较高, 扩散系数较小; 不同类型的固熔体, 熔质原子的扩散激活能不同, 间隙原子的扩散激活能都比置换原子的小, 所以扩散速度比较大; 晶体缺陷处, 原子排列混乱, 能量较高, 激活能往往较低, 因此扩散容易. 对于一定的晶体结构来说, 表面扩散最快, 晶界次之, 亚晶界又次之, 晶内最慢; 在位错、.空位等缺陷处的原子比完整晶格处的原子扩散容易得多.13. (扩散的微观机理)间隙/空位机制.答: (1) 间隙机制: 晶体中存在的间隙原子通过晶格间隙之间的跃迁实现的扩散; 间隙固熔体中间隙原子(C,H,N,O等)的扩散就是这种机制; 为了实现这种扩散, 扩散原子必须具有越过能垒的自由能.(2) 空位机制: 晶体中扩散原子离开自己的点阵位置去填充空位, 而原先的点阵位置形成了新的空位, 如此反复, 实现原子的扩散; 置换固熔体(或纯金属)中原子的扩散即为空位扩散; 在空位扩散中, 扩散原子除具有越过能垒的自由能外, 还必须具有空位形成能.14. 简述Cu-Ni 扩散偶惰性标记移动规律及其原因.答: Cu-Ni 扩散偶惰性标记会向Ni 棒一侧移动. 由于Ni 的熔点(1452℃)比Cu 的熔点(1083℃)高, 表明Ni 原子的结合能高于Cu 原子的, 因此, 扩散偶中Ni 原子进入Cu 晶体点阵要比Cu 原子进入Ni 晶体点阵容易, 即Ni 原子在Cu 棒中的扩散速度要快于Cu 原子在Ni 棒中的扩散速度, Ni 原子向Cu 棒一侧发生了物质的净输送, 其结果就是惰性标记往Ni 棒一侧移动.15. 成分过冷条件及其影响因素.16. 包晶反应速度慢的原因.17. 正常凝固合金圆棒宏观偏析规律.18. 纯金属晶体长大形态与温度梯度的关系.19. 纯金属晶体长大机制.20. 润湿角对异质形核功的影响规律.21. 均匀形核率与过冷度的关系及其原因.答: 均匀形核时, 形核率方程为exp()exp()A Q N C kT kT=-- 式中, A 为临界晶核的形核功; Q 为原子越过液-固界面的扩散激活能; T 为温度.上式表明, 过冷度对形核率的影响受形核功和原子扩散激活能控制: 一方面, 当过冷度较小时, N 与exp(-A / kT ) 成正比, 故随着过冷度的增大, exp(-A / kT ) 数值也增大, 形核率就越大; 另一方面, 当过冷度足够大时, 随着过冷度的增大, 原子扩散速度要减慢, 此时, N 主要受exp(-Q / kT ) 数值影响, 而Q 值随温度改变很小, 故随着过冷度的增大, 形核率反而减小.22. 金属结晶的热力学、动力学、结构和能量条件.23. 间隙固熔体两组元不能无限互熔的原因.24. 分析γ-Fe 熔碳量高于α-Fe 的原因.三、作图/计算题类型1. 晶面/晶向绘制(应掌握三轴系统的).2. 典型结构金属滑移系表示及绘制.3. 典型二元合金相图绘制(共晶型/包晶型).4. 合金平衡凝固冷却曲线绘制.5. 合金平衡结晶金相组织图绘制.6. 根据点阵类型, 参数及原子量计算晶体材料的密度.12、已知Cu的原子量为63.5，原子半径是0.1278 nm。

材料科学基础试题及答案一、选择题1. 下列关于材料的定义，正确的是：A. 材料是指由天然资源或人工合成的物质，用于满足人类需求的实体。

B. 材料是指具有一定形态和组织结构的物质，能够展现出特定的性能和功能。

C. 材料是指具有一定物理、化学特征的物质，通过特定的加工过程得到的产品。

D. 材料是指用于制造产品的原始原料，主要包括金属、塑料和木材等。

答案：A2. 下列关于材料分类的说法，正确的是：A. 根据组成方式可将材料分为金属材料、非金属材料和半导体材料。

B. 根据材料的用途可将材料分为结构材料、功能材料和生物医用材料。

C. 根据材料的产生方式可将材料分为天然材料、人工合成材料和再生材料。

D. 根据材料的电导性可将材料分为导电材料、绝缘材料和半导体材料。

答案：B3. 下列关于材料性能的描述，正确的是：A. 机械性能是指材料的硬度、强度、韧性等方面的性质。

B. 热性能是指材料在热环境下的稳定性和导热性等方面的性质。

C. 光学性能是指材料对光的吸收、传输和反射等方面的性质。

D. 电磁性能是指材料对电磁波的传导和屏蔽等方面的性质。

答案：A二、填空题1. 下列是常见材料的表征方法中，________是通过观察材料的形貌、组织结构和晶体形态等方面对材料进行表征的方法。

答案：显微镜观察2. __________是材料用于测量、感知、存储、处理等方面的性能和功能。

答案：功能材料3. __________是制备金属材料的常用加工方法之一，通过热处理和机械加工使材料形成所需形状和性能。

答案：冶金加工三、简答题1. 请简述材料的晶体结构及其对材料性能的影响。

答：材料的晶体结构是指材料中原子、离子或分子的排列方式和周期性特征。

不同的晶体结构决定了材料的特定性能。

例如，金属材料的晶体结构主要为面心立方、体心立方和密堆积等形式，这种结构使金属具有优良的导电性和可塑性。

另外，晶体结构还影响材料的硬度、热膨胀性、熔点等性能。

因此，了解材料的晶体结构对于研究和设计高性能材料具有重要意义。

材料科学试题及答案一、单选题（每题2分，共20分）1. 材料科学中，金属的塑性变形主要通过哪种机制实现？A. 位错运动B. 相变C. 扩散D. 断裂答案：A2. 陶瓷材料的主要特点是：A. 高强度B. 高韧性C. 高导电性D. 低熔点答案：A3. 以下哪种材料不属于复合材料？A. 玻璃钢B. 碳纤维增强塑料C. 铝合金D. 橡胶答案：D4. 金属材料的硬度通常与以下哪个因素无关？A. 晶粒大小B. 合金元素C. 表面粗糙度D. 热处理答案：C5. 以下哪种材料的导热性能最好？A. 塑料B. 橡胶C. 金属D. 陶瓷答案：C6. 材料的疲劳破坏是指：A. 材料在静载荷作用下发生的破坏B. 材料在循环载荷作用下发生的破坏C. 材料在冲击载荷作用下发生的破坏D. 材料在高温下发生的破坏答案：B7. 以下哪种材料的耐腐蚀性能最好？A. 不锈钢B. 铝合金C. 铜合金D. 铁合金答案：A8. 材料的断裂韧性是衡量材料抵抗哪种破坏的指标？A. 疲劳破坏B. 冲击破坏C. 腐蚀破坏D. 塑性变形答案：B9. 以下哪种材料通常用于制造飞机的机身？A. 木材B. 陶瓷C. 金属合金D. 塑料答案：C10. 材料的热膨胀系数是指：A. 材料在受热时体积变化的量B. 材料在受热时长度变化的量C. 材料在受热时质量变化的量D. 材料在受热时硬度变化的量答案：B二、多选题（每题3分，共15分）1. 以下哪些因素会影响材料的强度？A. 材料的微观结构B. 材料的热处理工艺C. 材料的表面处理D. 材料的化学成分答案：A, B, C, D2. 材料的疲劳破坏通常与以下哪些因素有关？A. 材料的疲劳极限B. 循环载荷的频率C. 材料的表面粗糙度D. 材料的硬度答案：A, B, C3. 以下哪些材料属于高分子材料？A. 聚乙烯B. 聚氯乙烯C. 聚丙烯D. 聚酯答案：A, B, C, D4. 材料的断裂韧性与以下哪些因素有关？A. 材料的微观结构B. 材料的宏观尺寸C. 材料的表面处理D. 材料的化学成分答案：A, B, C, D5. 以下哪些材料通常用于制造电子器件？A. 硅B. 铜C. 陶瓷D. 塑料答案：A, B, C三、判断题（每题1分，共10分）1. 金属材料的塑性变形只能通过位错运动实现。

材料科学基础复习题材料科学基础复习题介绍一、填空题1.材料科学的核心问题是结构和性能之间的关系。

材料的结构是理解和控制性能的中心环节，结构的最微细水平是原子结构，第二个水平是原子排列方式，第三个水平是显微组织。

2.根据材料的性能特点和用途，材料分为结构材料和功能材料。

根据原子间的键合特性，材料可分为四类：金属、陶瓷、聚合物和复合材料。

第一章材料的原子结构一、填空1.金属材料中原子结合以金属键为主，陶瓷材料（无机非金属材料）以共价键和离子键是主要的键，而高分子材料主要是共价键、氢键和范德华键。

第二章材料的结构一、填空1、晶体是基元（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、晶体与非晶体的最根本区别是晶体原子排布长程有序，而非晶体是长程无序短程有序。

3.晶胞是晶体结构中最小的单元。

4、根据晶体的对称性，晶系有三大晶族，七大晶系，十四种布拉菲bravais点阵，三十二种点群，230种空间群。

5.常见的金属晶格类型有体心立方、面心立方和紧密排列的六边形。

6.FCC晶体最紧密排列的方向是<110>，最紧密排列的表面是{111}，最紧密排列的表面的堆叠顺序是ABCABC。

7、fcc晶体的致密度为0.74，配位数为12，原子在（111）面上的原子配位数为6。

8.BCC晶体最紧密排列的方向为<111>，最紧密排列的表面为{110}，密度为0.68，配位数为8。

9、晶体的宏观对称要素有对称点、对称轴、对称面。

10.CSCL型结构属于简单立方晶格，NaCl型结构属于面心立方晶格，CaF2型结构属于面心立方格子。

11.MgO晶体为NaCl型结构，对称型为3l44l36l29pc，晶系为高级晶系，晶系为立方晶系，晶体键型为离子键。

12、硅酸盐晶体结构中的基本结构单元是硅氧四面体[sio4]。

13.几种硅酸盐晶体的复合阴离子为[Si2O7]6-，[si2o6]4-，[si4o10]4-，[alsi3o8]1-。