材料基础第五章固体材料的凝固与结晶

材料科学基础之材料的凝固引言材料的凝固过程是材料科学中的重要基础知识之一。

凝固是将液态物质转变为固态物质的过程，在材料制备和性能控制中起着至关重要的作用。

本文将介绍材料的凝固过程及其在实际应用中的影响。

1. 凝固的概念凝固是物质从液态向固态转变的过程。

在凝固过程中，原子、分子或离子进入有序排列的结构，形成固态晶体。

凝固过程通常伴随着能量的释放，因为凝固过程降低了分子之间的自由度。

2. 凝固的类型材料的凝固可以分为两类：晶体凝固和非晶体凝固。

2.1 晶体凝固晶体凝固是指原子、分子或离子按照一定的方式排列，形成有序的凝固体。

晶体凝固过程中，物质的结构和性质与晶体的结构密切相关。

晶体凝固常见的类型包括共晶凝固、细小晶粒凝固和晶体生长等。

2.2 非晶体凝固非晶体凝固是指物质形成无序而没有周期性的凝固体。

非晶体凝固的材料通常具有高度的无定形性和非晶性。

非晶体凝固过程中，由于缺乏有序结构，凝固速率较高。

3. 凝固过程的影响因素凝固过程受许多因素的影响，包括温度、压力、成分和凝固速率等。

3.1 温度温度是影响材料凝固的重要因素之一。

温度的改变会导致凝固过程的快慢和凝固体的结构特征的变化。

通常情况下，较高的温度会加快凝固过程，而较低的温度则会延缓凝固。

3.2 压力在一定温度下，增加压力可以使凝固过程的速率加快。

这是因为增加压力可以提高原子、分子或离子之间的相互作用力，促进有序凝固结构的形成。

3.3 成分凝固过程的成分也对凝固行为产生重要影响。

不同成分的物质由于其分子结构和相互作用的差异，会表现出不同的凝固特点。

例如，共晶物质的凝固温度会比单一组分物质的凝固温度低一些。

3.4 凝固速率凝固速率是指物质由液态向固态转变的速度。

凝固速率受到温度、成分和凝固体的结构特征等因素的影响。

通常情况下，快速冷却会增加凝固速率，而慢速冷却则会降低凝固速率。

4. 凝固在实际应用中的重要性材料的凝固在实际应用中具有重要作用。

凝固过程直接影响材料的结构和性能。

《材料科学基础》总结及重点第一章 材料的结构与键合1、金属键、离子键、共价键、分子键（范德华力）、氢键的特点，并解释材料的一些性能特点。

2、原子间的结合键对材料性能的影响。

用金属键的特征解释金属材料的性能—①良好的延展性；②良好的导电、导热性；③具有金属光泽。

3、比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料、复合材料在结合键上的差别。

本章重要知识点： 1. 金属键、离子键、共价键、分子键、氢键的特点。

第二章 固体结构1、晶体与非晶体（在原子排列上的区别）2、空间点阵、晶格、晶胞及选取晶胞的的原则、七大晶系及各自的特点，布拉菲点阵（14种） 、晶格常数、晶胞原子数。

3、晶面指数、晶面族、晶向指数、晶向族、晶带和晶带定理、晶面间距、配位数、致密度、八面体间隙、四面体间隙。

各向同性与各向异性、实际晶体的伪各向异性、同素异构转变（重结晶、多晶型性转变） 。

（1）指数相同的晶向.和晶面必然垂直。

如[111]⊥（111）（2）当一晶向[uvw]位于或平行某一晶面（hkl ）时，则必然满足晶带定理：h ·w+k ·v+l ·w =04、能绘出三维的体心、面心立方和密排六方晶胞，根据原子半径计算出金属的体心和面心立方晶胞的晶胞常数。

三种典型晶体结构的特征（包括：晶胞形状、晶格常数、晶胞原子数、原子半径、配位数、致密度、各类间隙尺寸与个数，最密排面（滑移面）和最密排方向的指数与个数，滑移系数目等）；即：bcc 、fcc 、hcp 的晶格特征及变形能力（结合塑性变形一章的内容你必须知道常用金属材料的滑移面与滑移系的指数）。

给画出晶胞指出滑移面和滑移方向。

能标注和会求上述三种晶胞的晶向和晶面指数。

晶向和晶面指数的一些规律。

求晶面间距d （hkl ）、晶面夹角。

5、晶面间距：d （hkl ） 的求法：（1）立方晶系：222)(l k h ad hkl ++= （2）正交晶系：222)(1⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛=c l b k a h d hkl （3）六方晶系：2222)()(341⎪⎭⎫ ⎝⎛+++=c l a k hk h d hkl （4）四方晶系：2222)()/(/)(1c l a k h d hkl ++=以上公式仅适用于简单晶胞，复杂晶胞要考虑其晶面层数的增加。

材料科学基础重点知识第5章纯金属的凝固1、金属结晶的必要条件：过冷度-理论结晶温度与实际结晶温度的差；结构起伏-大小不一的近程有序排列的此起彼伏；能量起伏-温度不变时原子的平均能量一定，但原子的热振动能量高低起伏的现象；成分起伏-材料内微区中因原子的热运动引起瞬时偏离熔液的平均成分，出现此起彼伏的现象。

结晶过程：形核和长大过程交错重合在一起展开2、过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过程。

从热力学看，没有过冷度结晶就没有趋动力。

根据rk?1?t所述当四氟肼度?t=0时临界晶核半径r*为无穷大，临界形核功（?g?1?t2）也为无穷大，无法形核，所以液态金属不能结晶。

晶体的长大也需要过冷度，所以液态金属结晶需要过冷度。

孕育期：过冷至实际结晶温度，晶核并未立即产生，结晶开始前的这段停留时间3、光滑形核和非光滑形核均匀形核：以液态金属本身具有的能够稳定存在的晶胚为结晶核心直接成核的过程。

非光滑形核：液态金属原子依附于固态杂质颗粒上灶性的方式。

临界晶核半径：δg达至最大值时的晶核半径r*=-2γ/δgv物理意义：r0，晶核不能自动形成。

r>rc时，δgv占优，故δg<0，晶核可以自动构成，并可以平衡生长。

临界形核功：δgv*=16πγ3/3δgv3形核率：在单位时间单位体积母相中形成的晶核数目。

受形核功因子和原子扩散机率因子控制。

4、正的温度梯度：靠近型壁处温度最低，凝固最早发生，越靠近熔液中心温度越高。

在凝固结晶前沿的过冷度随离界面距离的增加而减小。

纯金属结晶平面生长。

正数的温度梯度：四氟肼度随其距界面距离的减少而减少。

氢铵金属结晶树枝状生长。

5、光滑界面即小平面界面：液固两相截然分开，固相表面为基本完整的原子密排面，微观上看界面光滑，宏观上看由不同位向的小平面组成故呈折线状的界面。

坚硬界面即非小平面界面：固液两相间界面微观来看高低不平，存有很厚的过渡阶段层，故从宏观来看界面反而弯曲，不发生坎坷小平面的界面。

资料科学导论课后习题谜底之巴公井开创作第二章资料科学概论1.氧化铝既牢固又坚硬且耐磨,但为什么不能用来制造榔头？答：氧化铝脆性较高,且抗震性欠安.2.将下列资料按金属、陶瓷、聚合物和复合资料进行分类：黄铜、环氧树脂、混泥土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅锡焊料、橡胶、纸杯答：金属：黄铜、镁合金、铅锡焊料；陶瓷：碳化硅；聚合物：环氧树脂、沥青、橡胶、纸杯；复合资料：混泥土、玻璃钢3.下列用品选材时,哪些性能特别重要？答：汽车曲柄：强度,耐冲击韧度,耐磨性,抗疲劳强度；电灯胆灯丝：熔点高,耐高温,电阻年夜；剪刀：硬度和高耐磨性,足够的强度和冲击韧性；汽车挡风玻璃：透光性,硬度；电视机荧光屏：光学特性,足够的发光亮度.第三章资料结构的基础知识1.下列电子排列方式中,哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金属？(1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2(2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6(3) 1s2 2s2 2p5(4) 1s2 2s2 2p6 3s2(5)1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2(6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1答：惰性元素：(2)；卤族元素：(3)；碱族：(6)；碱土族：(4)；过渡金属：(1),(5)2.稀土族元素电子排列的特点是什么？为什么它们处于周期表的同一空格内？答：稀土族元素的电子在填满6s态后,先依次填入远离外壳层的4f、5d层,在此过程中,由于电子层最外层和次外层的电子分布没有变动,这些元素具有几乎相同的化学性质,故处于周期表的同一空格内.3.描述氢键的实质,什么情况下容易形成氢键？答：氢键实质上与范德华键一样,是靠分子间的偶极吸引力结合在一起.它是氢原子同时与两个电负性很强、原子半径较小的原子（或原子团）之间的结合所形成的物理键.当氢原子与一个电负性很强的原子（或原子团）X结合成份子时,氢原子的一个电子转移至该原子壳层上；分子的氢酿成一个裸露的质子,对另外一个电负性较年夜的原子Y暗示出较强的吸引力,与Y之间形成氢键.4.为什么金属键结合的固体资料的密度比离子键或共价键固体高？答：一是金属原子质量年夜；二是金属键的结合方式没有方向性,原子趋于紧密排列,获得简单的原子排列形态.离子键和共价键结合的原子,相邻原子的个数受到共价键数目的限制,离子键结合还要满足正、负离子间电荷的平衡,原子不成能紧密聚积,而且存在孔洞缺陷,故金属键结合的固体资料的密度比离子键或共价键固体高.5.应用公式计算Mg2+O2-离子对的结合键能,以及每摩尔MgO晶体的结合键能.假设离子半径为rMg2+=0.065nm；rO2-=0.140nm；n=7.答：在平衡时,F吸引=F排斥故,解得晶体的结合键能：转换为每摩尔MgO晶体的结合键能：6.原子序数为12的Mg有三种同位素：78.70%的Mg原子由12个中子,10.13%的Mg原子由13个中子,11.17%的Mg原子由14个中子,试计算Mg的原子量.答：7.试计算原子N壳层内的最年夜电子数.若K,L,M和N壳层中所有能级都被填满,试确定该原子的原子数.答：N壳层内最年夜电子数：1s22s22p63s23p63d104s24p64d104f145s25p66s2该原子的原子数是708.试写出Al原子13个电子的每个电子的全部量子数.答：n l m ms10020021021121-13003109.资料的三级和四级结构可以通过加工工艺来改变,那么资料的二级结构可以改变吗？为什么？答：原子的结合键是资料的二级结构.对单一的资料来说,其价键结构是不成以通过加工工艺来改变的.可是实际工程应用中,通过一定的加工工艺来改变资料的二级结构,比如金刚石具有共价键,石墨具有共价键和物理键,而石墨等碳质原料和某些金属在高温高压下可以反应生成金刚石,即一定水平上改变了资料的二级结构.第四章固体资料的晶体学基础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,与[111],与[123],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),(112)晶面上的晶向.答：作图略.（2）两晶面交线的晶向指数为.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,4个原子间距,求该晶面的密勒指数.答：（263）3.写出六方晶系的晶面族中所有晶面的密勒指数,在六方晶胞中画出、晶向和晶面,并确定晶面与六方晶胞交线的晶向指数.答：晶面族中所有晶面的密勒指数为：作图略,（）晶面与六方晶胞交线的晶向指数为：4.根据刚性球模型回答下列问题：（1）以点阵常数为单位,计算体心立方、面心立方和密排六方晶体中的原子半径及四面体和八面体的间隙半径.（2）计算体心立方、面心立方和密排六方晶胞中的原子数、致密度和配位数.答：体心立方面心立方密排六方原子半径 a a a四面体间隙 a a a八面体间隙 a a a原子数 2 4 6致密度0.68 0.74 0.74配位数8 12 125.用密勒指数暗示出体心立方、面心立方和密排六方结构中的原子密排面和原子密排方向,并分别计算这些晶面和晶向上的原子密度.答：体心立方面心立方密排六方原子密排面{110} {111} {0001}晶面的原子密度原子密排方向<111> <110> <>晶向的原子密度6.求下列晶面的晶面间距,并指出晶面间距最年夜的晶面.（1）已知室温下α-Fe的点阵常数为0.286nm,分别求出（100）、（110）、（123）的晶面间距.（2）已知916℃时γ-Fe的点阵常数为0.365nm,分别求出（100）、（111）、（112）的晶面间距.（3）已知室温下Mg的点阵常数为a=0.321nm,c=0.521nm,分别求出的晶面间距.答：（1）其中,晶面间距最年夜的晶面为（100）（2）其中,晶面间距最年夜的晶面为（110）（3）其中,晶面间距最年夜的晶面为7.已知Na+和Cl-的半径分别为0.097nm和0.181nm,请计算NaCl中钠离子中心到：（1）最近邻离子中心间的距离；（2）最近邻正离子中心间的距离；（3）第二个最近的氯离子中心间的距离；（4）第三个最近的氯离子中心间的距离；（5）它最近的同等位置间的距离.答：(1) r=r++r-=0.278nm (2) r=(3) r=(4) r= (5) r=8.根据NaCl的晶体结构及Na+和Cl-的原子量,计算氯化钠的密度.答：9.示意画出金刚石型结构的晶胞,说明其中包括有几个原子,并写出各个原子的坐标.答：作图略,其中包括原子数：极点坐标：（000）,（100）,（010）,（001）,（110）,（101）,（011）,（111）（选填一个即可）面心坐标：（选填三个即可）晶胞内坐标：（）,（）,（）,（）10.何谓单体、聚合物和链节？它们相互之间有什么关系？请写出以下高分子链节的结构式：聚乙烯；聚氯乙烯；聚丙烯；聚苯乙烯；聚四氟乙烯.答：单体是合成聚合物的起始原料,是化合物自力存在的基本单位,是单个分子存在的稳定状态.聚合物是由一种或多种简单低分子化合物聚合而成的相对分子质量很年夜的化合物.链节是组成年夜分子链的特定结构单位.聚乙烯：[-CH2-CH2-]n; 聚氯乙烯：[-CHCl-CH2-]n; 聚丙烯：[-CHCH3-CH2-]n;聚苯乙烯：[-CHAr-CH2-]n; 聚四氟乙烯：[-CF2-CF2-]n第四章固体资料的晶体缺陷1.纯Cu的空位形成能为1.5aJ/atom,（1aJ=10-18J）,将纯Cu加热至850℃后激冷至室温（20℃）,若高温下的空位全部保管,试求过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值.答：2.空位对资料行为的主要影响是什么？答：首先,资料中原子（或分子）的扩散机制与空位的运动有关.其次,空位可以造成资料物理性能与力学性能的改变,如密度降低,体积膨胀,电阻增加,强度提高,脆性也更明显,晶体高温下发生蠕变等.3.某晶体中有一条柏氏矢量为a[001]的位错线,位错线的一端露头于晶体概况,另一端与两条位错线相连接,其中一条柏氏矢量为,求另一条位错线的柏氏矢量.答：a[001]=4.如附图a所示,试求某一晶格参数为2.5A0的立方金属刃型位错的burgers矢量的Miller指数及其长度.答：柏氏矢量垂直于(220),故其Miller指数为[110]5.如附图b所示,写出在FCC金属的滑移方向的晶向指数.答：第五章固体资料的凝固与结晶1.液体金属在凝固时必需过冷,而加热使其融化却毋需过热,即一旦加热到熔点就立即熔化,为什么？答：液体金属在凝固时必需克服概况能,形核时自由能变动年夜于零,故需要过冷.固态金属在熔化时,液相与气相接触,当有少量液体金属在固相概况形成时,就会很快覆盖在整个概况（因为液体金属总是润湿同一种固体金属）.概况能变动决定过程能否自发进行.根据实验数据,在熔化过程中,概况自由能的变动小于零,即不存在概况能障碍,也就不用过热.2.金属凝固时的形核率常桉下式做简化计算,即试计算液体Cu在过冷度为180K、200K和220K时的均匀形核率.并将计算结果与书图6-4b比力.（已知）答：代入数据得,180K时N均=7.50；200K时N均=7.89；220K时N均=13.36与图6-4b相比,结果吻合,标明只有过冷度到达一定水平,使凝固温度接近有效成核温度时,形核率才会急剧增加.3.试解释凝固与结晶、晶胚与形核的相互关系.答：凝固是指物质从液态冷却成固态的一种转变过程,可以形成晶态或非晶态.若冷却后成为晶体,这种凝固成为结晶.根据热力学判断,在过冷液态金属中,短程规则排列的结构尺寸越年夜,就越稳定,只有尺寸较年夜的短程规则排列的结构,才华成为晶核.晶胚即是过冷液态金属中短程规则排列尺寸较年夜的原子有序排列部份.一定温度下,最年夜晶胚有一个极限值rmax；而液态金属的过冷度越年夜,实际可能呈现的最年夜晶胚尺寸也越年夜.当液态金属中形成的晶胚尺寸年夜于或即是一定临界尺寸时,成为晶核,其有两种形成方式：均匀成核（依靠液态金属自己能量的变动获得驱动力并由晶胚直接成核的过程）和非均匀成核（晶胚是依附在其他物质概况上形核的过程）.4.金属结晶的热力学条件和结构条件是什么？答：过冷度是金属结晶的热力学条件；结构起伏和能量起伏是结构条件.5.哪些因素会影响金属结晶时的非均匀形核率？答：过冷度,固体杂质及其概况形貌,物理性能如液相宏观流动,外加电磁场,受机械作用等.第六章资料的扩散与迁移1. 把P原子扩散到单晶硅中的搀杂工艺是制备n型半导体的经常使用方法.若将原来的每107个Si原子中含有一个P原子的1mm厚的硅片,通过扩散搀杂处置后概况到达每107 Si原子中含有400个P原子,试分别按：(a) 原子百分数/cm, (b) 原子数/cm3.cm 的暗示方法计算浓度梯度.硅的晶格常数为5.4307A0.答：(a)(b) 硅的晶胞体积为：单位晶胞中有8个Si原子,则107Si所占体积为：2．试说明影响扩散的因素.答：温度,原子键力和晶体结构,固溶体类型和浓度,晶体缺陷,第三组元.3．试利用公式D=α2РГ,解释各因素对扩散的影响.答：D与α2,Р,Г成正比.其中,α为最邻近的间隙原子距离,与晶体结构有关；Р为跃迁几率,,跟温度,畸变能等有关；为跃迁频率,,与温度、晶体结构、畸变能、扩散机制等因素有关.4. 自扩散与空位扩散有何关系？为什么自扩散系数公式要比空位扩散系数Dv小很多？（Dv=D/nv,nv为空位的平衡浓度）答：对纯金属或间隙固溶体合金,原子都处于正常的晶格结点位置.若晶格结点某处的原子空缺时,相邻原子可能跃迁到此空缺位置,之后又留下新的空位,原子的这种扩散方式叫空位扩散.当晶体内完全是同类原子时,原子在纯资料中的扩散为自扩散.自扩散是空位扩散的一种特殊形式.对置换固溶体合金和纯金属,溶质原子与溶剂原子的尺寸和化学性质分歧,与空位交换位置的几率也分歧,D=D0exp（-Q/RT）,自扩散的扩散激活能要比空位扩散的扩散激活能年夜.空位扩散系数Dv=D/nv,由于空位平衡浓度nv远小于1,Dv比D年夜很多.第七章热力学与相图1.分析共晶反应,包晶反应和共析反应的异同点.答：（1）分歧点：共晶反应是一定成份的液体合金,在一定温度下,同时结晶形成另外一种固相的反应过程；包晶反应是一定成份的固相与一定成份的液相作用,形成另外一种固相的反应过程；共析反应是由特定成份的单相固态合金,在恒定的温度下,分解成两个新的,具有一定晶体结构的固相的反应过程.（2）相同点：均是在恒温下发生,处于三相平衡的状态.2.试分析图7-6中合金IV的结晶过程（wsn=70%）,计算室温下组元成份的含量及显微组织.答：结晶过程为匀晶反应+共晶反应+二次析出,冷却过程如下图所示,室温下组元成份：αII+ β+（α+β）共晶室温下组元成份的含量：3.铋（熔点为271.5℃）和锑（熔点为630.7℃）在液态和固态时均能彼此无限互溶,wBi=50%的合金在520时开始结晶处成份为wSb=87%的固相.wBi=80%的合金在400℃时开始结晶出成份为wSb=64%的固相.根据上述条件,（1）绘出Bi-Sb相图,并标出各线和各相区的名称.（2）从相图上确定含锑量为wSb=40%合金的开始结晶和结晶终了温度,并求出它在400℃时的平衡相成份及相对量.答：（1）（2）根据相图,含锑量为40%合金开始结晶温度年夜约为490℃,终了温度为350℃,液相含量54.5%,固相含量45.5%.4. （1）应用相律时需考虑哪些限制条件？（2）试指出图5-115中的毛病之处,并用相律说明理由,且加以改正.答：（1）A.相律只适用于热力学平衡状态.平衡状态下各相的温度应相等；各相的压力应相等；每一阻元在各相中的化学位必需相同.B.相律只能暗示体系中组元和相的数目,不能指明组元或相的类型和含量.C.相律不能预告反应动力学.D.自由度的值不得小于零.（2）A.二元体系两相平衡,自由度为1,故不成为直线.B.单一体系两相平衡,自由度为0,故应为一点.C.二元体系最多只能三相平衡,此处含四相.D.二元体系三相平衡,自由度为0,故应为水平线.5.分析wc=0.2%的铁-碳合金从液态平衡冷却至室温的转变过程,用冷却曲线和组织示意图,说明各阶段的组织,并分别计算室温下的相组织物及组织组成物的相对量.答：合金在t1~t2之间发生匀晶反应析出δ固溶体,冷却至t2（1495℃）时,液相L与δ固溶体发生包晶转变生成γ.包晶转变完成后,剩余的液相L在t2~t3之间不竭结晶出奥氏体,冷却至t3,合金全部为奥氏体.单相奥氏体在t4开始析出铁素体.当温度达t5（727℃）时,剩余的奥氏体发生共析反应转酿成珠光体,此时合金组织为铁素体加珠光体.727℃以下,铁素体中会析出少量三次渗碳体.该合金室温时的组织为铁素体与珠光体,相组成为α与Fe3C.冷却至室温的转变过程如图所示.相组成物的相对量：组织组成物的相对量:时间：二O二一年七月二十九日。

材料科学基础A习题第五章材料的变形与再结晶1、某金属轴类零件在使用过程中发生了过量的弹性变形，为减小该零件的弹性变形，拟采取以下措施：（1）增加该零件的轴径。

（2）通过热处理提高其屈服强度。

（3）用弹性模量更大的金属制作该零件。

问哪一种措施可解决该问题，为什么？答：增加该零件的轴径，或用弹性模量更大的金属制作该零件。

产生过量的弹性变形是因为该金属轴的刚度太低，增加该零件的轴径可减小其承受的应力，故可减小其弹性变形；用弹性模量更大的金属制作该零件可增加其抵抗弹性变形的能力，也可减小其弹性变形。

2、有铜、铝、铁三种金属，现无法通过实验或查阅资料直接获知他们的弹性模量，但关于这几种金属的其他各种数据可以查阅到。

请通过查阅这几种金属的其他数据确定铜、铝、铁三种金属弹性模量大小的顺序（从大到小排列），并说明其理由。

答：金属的弹性模量主要取决于其原子间作用力，而熔点高低反映了原子间作用力的大小，因而可通过查阅这些金属的熔点高低来间接确定其弹性模量的大小。

据熔点高低顺序，此几种金属的弹性模量从大到小依次为铁、铜、铝。

3、下图为两种合金A、B各自的交变加载-卸载应力应变曲线（分别为实线和虚线），试问那一种合金作为减振材料更为合适，为什么？答：B合金作为减振材料更为合适。

因为其应变滞后于应力的变化更为明显，交变加载-卸载应力应变回线包含的面积更大，即其对振动能的衰减更大。

4、对比晶体发生塑性变形时可以发生交滑移和不可以发生交滑移，哪一种情形下更易塑性变形，为什么？答：发生交滑移时更易塑性变形。

因为发生交滑移可使位错绕过障碍继续滑移，故更易塑性变形。

5、当一种单晶体分别以单滑移和多系滑移发生塑性变形时，其应力应变曲线如下图，问A、B中哪一条曲线为多系滑移变形曲线，为什么？应力滑移可导致不同滑移面上的位错相遇，通过位错反应形成不动位错，或产生交割形成阻碍位错运动的割阶，从而阻碍位错滑移，因此其应力-应变曲线的加工硬化率较单滑移高。

《材料科学基础》上半学期内容重点第一章固体材料的结构基础知识键合类型（离子健、共价健、金属健、分子健力、混合健）及其特点；键合的本质及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）的确定和表示、十四种布拉维格子；第二章晶体结构与缺陷晶体化学基本原理：离子半径、球体最紧密堆积原理、配位数及配位多面体；典型金属晶体结构；离子晶体结构，鲍林规则（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及其分类，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及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—晶体结构相同比较铁（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：原子半径差及晶格畸变；（３）电负性定义：电负性与溶解度关系、元素的电负性及其规律；（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基本类型：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：杠杆规则的作用和应用；匀晶型二元系、共晶（析）型二元系的共晶（析）反应、包晶（析）型二元系的包晶（析）反应、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则、杠杆定律、重心定律的定义；第四章材料的相变相变的基本概念：相变定义、相变的分类（按结构和热力学以及相变方式分类）；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、陶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、陶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、玻璃态转变点及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、纯金属的凝固及结晶1、结晶的热力学条件结晶后系统自由能下降。

材料科学基础题库单项选择题：（每⼀道题1分）第1章原⼦结构与键合1.⾼分⼦材料中的C-H化学键属于 c 。

（A）氢键（B）离⼦键（C）共价键2.属于物理键的是 b 。

（A）共价键（B）范德华⼒（C）氢键3.化学键中通过共⽤电⼦对形成的是 a 。

（A）共价键（B）离⼦键（C）⾦属键第2章固体结构4.⾯⼼⽴⽅晶体的致密度为 C 。

（A）100% （B）68% （C）74%5.体⼼⽴⽅晶体的致密度为 B 。

（A）100% （B）68% （C）74%6.密排六⽅晶体的致密度为 C 。

（A）100% （B）68% （C）74%7.以下不具有多晶型性的⾦属是 a 。

（A）铜（B）锰（C）铁8.⾯⼼⽴⽅晶体的孪晶⾯是 c 。

（A）{112} （B）{110} （C）{111}9.fcc、bcc、hcp三种单晶材料中，形变时各向异性⾏为最显著的是 c 。

（A）fcc （B）bcc （C）hcp10.在纯铜基体中添加微细氧化铝颗粒不属于⼀下哪种强化⽅式？c（A）复合强化（B）弥散强化（C）细晶强化第3章晶体缺陷11.刃型位错的滑移⽅向与位错线之间的⼏何关系？（A）垂直（B）平⾏（C）交叉12.能进⾏攀移的位错必然是 a 。

（A）刃型位错（B）螺型位错（C）混合位错13.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 b 。

（A）肖特基缺陷（B）弗仑克尔缺陷（C）线缺陷14.原⼦迁移到间隙中形成空位-间隙对的点缺陷称为b（A）肖脱基缺陷（B）Frank缺陷（C）堆垛层错15.以下材料中既存在晶界、⼜存在相界的是b（A）孪晶铜（B）中碳钢（C）亚共晶铝硅合⾦16.⼤⾓度晶界具有____c______个⾃由度。

（A）3 （B）4 （C）5第4章固体中原⼦及分⼦的运动17.菲克第⼀定律描述了稳态扩散的特征，即浓度不随 b 变化。

（A）距离（B）时间（C）温度18.在置换型固溶体中，原⼦扩散的⽅式⼀般为 c 。

（A）原⼦互换机制（B）间隙机制（C）空位机制19.原⼦扩散的驱动⼒是 b 。