四川大学材料科学基础期中考试

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。

一、填空（每空1.5分，共18分）（1）共价键具有（饱和性）和（方向性）。

（2）晶体中共有 14 种空间点阵，分属于 7晶系。

（3）代表晶体中原子、原子团或分子分布规律（周期性）的几何点的集合称为空间点阵，其中的几何点一般叫做 阵点 。

（4）空位的平衡浓度的数学表达式为C=A exp()v E kT -， 温度 越高、空位形成能 越低，则空位的平衡浓度越高。

（5）硅酸盐的结构主要由（硅氧骨干）、（ 正离子 ）和（ 负离子 ）组成。

二、选择题（每空1.5分，共12分）（1） 弗兰克位错是面心立方晶体中的一种重要的（部分）位错，其柏氏矢量为（a/3<111>），该位错的运动方式是（攀移）。

（2）半共格相界是指相界面上两相原子（部分）保持匹配。

（3）促进位错攀移的力必须（与位错线垂直或是正应力），能够攀移的位错其柏氏矢量与位错线必须（垂直）。

（4）位错线的方向是[11-3]，柏氏矢量为a/2[-1-11]，该位错的滑移面是（-110）（5）界面能最低的是（非共格孪晶界）。

三、若由于嵌入额外的(111)面，使体心立方晶体中产生一个倾斜1°的小角晶界，试求错排间的平均距离 (5分)(111)d == （2分） D=b/θ180π（2分）16.58a =（1分）四、（10分）设面心立方晶体中的 (11-1)为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为a [-110]/2（1）在晶胞中画出柏氏矢量b 并计算该位错滑移引起的变形量。

（3分）（2）在晶胞中画出可以引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出此二位错线的晶向指数。

（4分）（3）若（2）问中的刃型位错和螺型位错交割后，两位错会发生什么变化？（3分）解：（1）︱b ︱a /2 （3分） (2)如图所示（4分）（3）刃型位错形成螺型扭折，螺型位错无变化（3分）五、说明间隙固溶体、间隙相、间隙化合物之间的区别（10分）答：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体为间隙固溶体，形成间隙固溶体的溶质原子通常是原子半径小于0.1nm 的非金属元素，如H ，B ，C ，N ，O 等（1分）。

期中自我检测题一、判断题1、离子极化的结果，往往使配位数下降。

（ ）2、杨德尔方程可适用于粉状物料固相反应的全过程。

（ ）3、在固液界面的润湿中，增加固体表面的粗糙度一定有利于润湿。

（ ）4、一般来说，晶界是气孔通向烧结体外的主要扩散通道。

（ ）5、晶界扩散>表面扩散>晶格扩散。

（ ）7、化合物的离子键性愈强愈容易形成玻璃。

（ ）8、扩散进行的方向一定是物质从高浓度处流向低浓度处。

（ ）9、固溶体是一种溶解了杂质原子的非晶态固体。

（ ）10、在烧结初期，任何扩散传质过程均可导致坯体的收缩。

（ ）11、金斯特林格方程只适用于粉状物料固相反应初期。

（ ）12、固体和液体接触后，若润湿则体系的自由能降低。

（ ）14、一般来说，晶界是杂质的富集之地。

（ ）15、常用GB γ/SV γ（GB γ：晶界能，SV γ：表面能）来衡量烧结的难易，若GB γ/SV γ愈大愈容易烧结。

（ ）17、化合物的共价键性愈强愈容易形成玻璃。

（ ）18、固溶体可以从溶液、熔体中析晶时形成，但不能通过烧结过程中原子的扩散而形成。

（ ）19、二次再结晶对材料的性能有利。

（ ）二、 选择题1、高岭石、蒙脱石、伊利石三种粘土矿物的阳离子交换容量顺序是（ ）A ．高岭石>蒙脱石>伊利石B ．蒙脱石>伊利石>高岭石C ．伊利石>高岭石>蒙脱石D ．伊利石>蒙脱石>高岭石2、烧结过程中，只改变气孔形状而不引起坯体致密化的传质方式是（ ）A ．流动传质B ．蒸发-凝聚传质C ．溶解-沉淀传质D ．扩散传质3、粘土吸附下列阳离子，其ξ电位最大的是（ ）A ． H +B ． NH +C ． Li +D ． Na +4、在硅酸盐晶体结构中硅氧四面体只能以（ ）相连，否则结构不稳定A ．共顶方式B ．共棱方式C ．共面方式7、扩散传质时空位由（ ）扩散，原子或离子由（ ）扩散。

A 、凸表面向凹表面B 、凹表面向凸表面C 、颈部表面向颗粒接触点D 、颗粒接触点向颈部表面8、在硅酸盐晶体结构中，硅氧四面体之间只能以（ ）相连，否则结构不稳定。

一、填空（每空1.5分，共18分）（1）共价键具有（饱和性）和（方向性）。

（2）晶体中共有 14 种空间点阵，分属于 7晶系。

（3）代表晶体中原子、原子团或分子分布规律（周期性）的几何点的集合称为空间点阵，其中的几何点一般叫做 阵点 。

（4）空位的平衡浓度的数学表达式为C=A exp()v E kT -， 温度 越高、空位形成能 越低，则空位的平衡浓度越高。

（5）硅酸盐的结构主要由（硅氧骨干）、（ 正离子 ）和（ 负离子 ）组成。

二、选择题（每空1.5分，共12分）（1） 弗兰克位错是面心立方晶体中的一种重要的（部分）位错，其柏氏矢量为（a/3<111>），该位错的运动方式是（攀移）。

（2）半共格相界是指相界面上两相原子（部分）保持匹配。

（3）促进位错攀移的力必须（与位错线垂直或是正应力），能够攀移的位错其柏氏矢量与位错线必须（垂直）。

（4）位错线的方向是[11-3]，柏氏矢量为a/2[-1-11]，该位错的滑移面是（-110）（5）界面能最低的是（非共格孪晶界）。

三、若由于嵌入额外的(111)面，使体心立方晶体中产生一个倾斜1°的小角晶界，试求错排间的平均距离 (5分)(111)d == （2分） D=b/θ180π（2分）16.58a =（1分）四、（10分）设面心立方晶体中的 (11-1)为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为a [-110]/2（1）在晶胞中画出柏氏矢量b 并计算该位错滑移引起的变形量。

（3分）（2）在晶胞中画出可以引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出此二位错线的晶向指数。

（4分）（3）若（2）问中的刃型位错和螺型位错交割后，两位错会发生什么变化？（3分）解：（1）︱b ︱a /2 （3分） (2)如图所示（4分）（3）刃型位错形成螺型扭折，螺型位错无变化（3分）五、说明间隙固溶体、间隙相、间隙化合物之间的区别（10分）答：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体为间隙固溶体，形成间隙固溶体的溶质原子通常是原子半径小于0.1nm 的非金属元素，如H ，B ，C ，N ，O 等（1分）。

川大材料科学基础期中考试试题1．下列对称要素组合不正确的是（ A ）A ．L 2⊥L 2→2L 2B ．P ⊥L 4→PL 4CC ．P+L 3→L 33PD ．L 2⊥3i L →3iL 3L 2P 2．下列对称关系哪种不正确( D )A ．3i L =L 3+CB ．6S L =L 3+C C ．P L L L S i +==336D ．C L L i +=443．点缺陷是热力学的 缺陷，而位错是热力学的 缺陷。

（B ）A ．稳定，稳定B ．稳定，不稳定C ．不稳定，稳定D ．不稳定，不稳定4．a ≠b ≠c 、α＝β＝γ=90°的晶体属于什么晶族和晶系（ C ）A ．中级晶族，正交晶系B ．中级晶族，四方晶系C ．低级晶族，正交晶系D ．低级晶族，四方晶系 5．由晶面（121）与（100）所决定的晶带轴指数为（ B ）A ．)201(B ．]201[C ．)221(D ．[221]二．填空题（本题共14小题，除第3、5小题为2分外，每空1分，共40分） 1．材料科学基础的研究内容是： 结构与性的关系 。

2．材料根据组成通常可分为：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料。

根据材料特性和用途常又可分为： 结构材料和功能材料。

3．立方晶体所包含的对称元素有哪些：3L 44L36L 29PC 。

4．根据晶体中高次轴的存在及数目将晶体划分为 高级晶族、中级晶族和低级晶族3个晶族，据旋转轴和旋转反伸轴的轴次和数目把晶体分成立方晶系、三方晶系、四方晶系、六方晶系、正交晶系、单任斜晶系、三斜晶系 7个晶系。

5．请写出在立方晶系中{111}晶面族所包含的等价晶面：。

6．固溶体据外来组元位置不同可分为 置换固溶体 和 间隙固溶体 两种固溶体，据外来组元固溶度可分为 连续型和有限型两种固溶体。

7．非晶态固体的结构具有 近程有序和 远程无序 特点。

8．在玻璃Na 2O ·Al 2O 3·2SiO 2中，网络形成体： SiO 2 ，网络中间体： Al 2O 3，网络变性体： Na 2O 。

《材料科学基础期中考试》四川大学期中考试试卷课程号6706601060 考试时间 120 分钟一、选择题（只有一个正确答案，每题0.5分，共10分） 1、金属镁为密排六方结构，其配位数为（ ） （A ）8 （B ）12 （C ）6 （D ）42、一个NaCl 晶胞中含有（ ）个NaCl “分子”。

（A ）8 （B ）12 （C ）6 （D ）43、溶质进入溶剂晶格间隙所形成的固溶体为（ ）。

（A ）连续固溶体 （B ）有限固溶体 （C ）置换固溶体 （D ）间隙固溶体 4、下列材料具有各向异性的是（ ）。

（A ）单晶体铜 （B ）多晶体纯铁 （C ）玻璃 5、螺型位错的滑移方向与切应力的方向（ ） （A ）平行 （B ）垂直 （C ）既不垂直也不平行6、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 ）肖脱基缺陷 （B ）弗兰克尔缺陷 （C ）线缺陷 （D ）晶界7、铸铁和碳钢的区别在于有无（ ）。

适用专业年级（方向）： 材 料 科 学 与 工 程 专 业 2006 级 考试方式及要求：闭 卷 考 试（A ）莱氏体 （B ）珠光体 （C ）铁素体 （D ）奥氏体 8、在柯肯达尔效应中，标记漂移主要原因是扩散偶中（ ）。

（A ）两组元的原子尺寸不同（B ）仅一组元的扩散（C ）两组元的扩散速率不同 9、体心立方结构晶体的点阵常数a 与其原子半径r 的比值为（ ）。

（A ）2 （B ）334 （C ）32 （D ）2210、在二元相图中，L （液相）＋α（固相）→β（固相）为（ ）反应。

（A ）共析 （B ）共晶 （C ）包晶 （D ）熔晶11、位错的应变能与其（ ）成正比。

（A ）b （B ）b 2 （C ）b 3 12、金属的自扩散激活能等于（ ）（A ）空位形成能和迁移激活能的总和 （B ）空位的形成能 （C ）空位的迁移能13、上坡扩散J 与dc/dx 的方向（ ）。

四川大学材料科学基础题库2013年10月27第一章1、空间点阵与晶体点阵有何区别？晶体点阵也称晶体结构，是指原子的具体排列；而空间点阵则是忽略了原子的体积，而把它们抽象为纯几何点。

2、金属的3种常见晶体结构中，不能作为一种空间点阵的是哪种结构？密排六方结构。

3、原子半径与晶体结构有关。

当晶体结构的配位数降低时原子半径如何变化？原子半径发生收缩。

这是因为原子要尽量保持自己所占的体积不变或少变[原子所占体积VA＝原子的体积(4/3πr3+间隙体积]，当晶体结构的配位数减小时，即发生间隙体积的增加，若要维持上述方程的平衡，则原子半径必然发生收缩。

4、在晶体中插入柱状半原子面时能否形成位错环？不能。

因为位错环是通过环内晶体发生滑移、环外晶体不滑移才能形成。

5、计算位错运动受力的表达式为，其中是指什么？外力在滑移面的滑移方向上的分切应力。

6、位错受力后运动方向处处垂直于位错线，在运动过程中是可变的，晶体作相对滑动的方向应是什么方向？答：始终是柏氏矢量方向。

7、位错线上的割阶一般如何形成？位错的交割。

8、界面能最低的界面是什么界面？共格界面。

9、“小角度晶界都是由刃型位错排成墙而构成的”这种说法对吗？否，扭转晶界就由交叉的同号螺型位错构成。

10、原子的结合键有哪几种？各有什么特点？离子键：正负离子相互吸引；键合很强，无方向性；熔点、硬度高，固态不导电，导热性差。

共价键：相邻原子通过共用电子对结合；键合强，有方向性；熔点、硬度高，不导电，导热性有好有差。

金属键：金属正离子于自由电子相互吸引；键合较强，无方向性；熔点、硬度有高有低，导热导电性好。

分子键：分子或分子团显弱电性，相互吸引；键合很弱，无方向性；熔点、硬度低，不导电，导热性差。

氢键：类似分子键，但氢原子起关键作用XH-Y；键合弱，有方向性；熔点、硬度低，不导电，导热性好。

11、面心立方晶体和体心立方晶体的晶胞原子数、配位数和致密度各是多少？晶胞原子数配位数致密度面心立方 4 12 74%体心立方 2 8 68%12、立方晶系中，若位错线方向为[001]，，试说明该位错属于什么类型。