上海交大材料科学基础2000(含答案)
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2005年上海交通大学材料科学基础考博试卷[回忆版]材料科学基础:8选5。
每题两问,每问10分,我当10个题说吧,好多我也记不清是那个题下的小问了。
1。
填空。
你同学应该买那本材料科学基础习题了吧,看好那本此题就没多大问题,因为重复性很强。
2。
论述刃位错和螺位错的异同点3。
画晶面和晶向,立方密排六方一定要会,不仅是低指数;三种晶型的一些参数象原子数配位数之类的4。
计算螺位错的应力。
那本习题也有类似的,本题连续考了两年,让你同学注意下此题5。
置换固熔体、间隙固熔体的概念,并说明间隙固熔体、间隙相、间隙化合物的区别。
那本习题上有答案、6。
扩散系数定义,及对他的影响因素7。
伪共晶定义,还有个相关的什么共晶吧,区分下。
根据这概念好像有个类似计算的题,这我没做,不太记得了,总之就是共晶后面有点内容看下8。
关于固熔的题,好像是不同晶型影响固熔程度的题,我就记得当时我画了个铁碳相图举例说明了下还有两个关于高分子的题,我没做也没看是啥题总之,我觉得复习材科把握课本及习题,习题很重要,有原题,而且我发现交大考试重基础,基本概念要搞清楚,就没问题。
上海交通大学2012年材料科学基础考博试卷[回忆版]5 个大题,每个大题20分。
下面列出的是材料科学基础的前五个大题,其中第一大题有几个想不起来了,暂列9个。
其实后边还有三道大题,一道是关于高分子的,一道是关于配位多面体的,还有最后一个是作为一个材料工作者结合经验谈谈对材料科学特别是对材料强韧化的看法和建议,我都没敢选。
一填空(20分,每空1分)1 密排六方晶体有()个八面体间隙,()个四面体间隙2 晶体可能存在的空间群有(230)种,可能存在的点群有(32)种。
3 离子晶体中,正负离子间的平衡距离取决于(),而正离子的配位数则取决于()。
(鲍林第一规则)4 共价晶体的配位数服从()法则。
5 固溶体按溶解度分为有限固溶体和无限固溶体,那么()固溶体永远属于有限固溶体。
6 空位浓度的计算公式:()。
第二章思考题与例题1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点,并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因?2. 从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。
3. 何谓理想晶体?何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶?为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性?何谓空间点阵、晶体结构及晶胞?晶胞有哪些重要的特征参数?4. 比较三种典型晶体结构的特征。
(Al、α-Fe、Mg三种材料属何种晶体结构?描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。
)何谓配位数?何谓致密度?金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等方面比较有何异同?5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。
何谓间隙固溶体?它与间隙相、间隙化合物之间有何区别?(以金属为基的)固溶体与中间相的主要差异(如结构、键性、性能)是什么?6. 已知Cu的原子直径为 2.56A,求Cu的晶格常数,并计算1mm3Cu的原子数。
7. 已知Al相对原子质量Ar(Al)=26.97,原子半径γ=0.143nm,求Al晶体的密度。
8 bcc铁的单位晶胞体积,在912℃时是0.02464nm3;fcc铁在相同温度时其单位晶胞体积是0.0486nm3。
当铁由bcc转变为fcc时,其密度改变的百分比为多少?9. 何谓金属化合物?常见金属化合物有几类?影响它们形成和结构的主要因素是什么?其性能如何?10. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。
在面心立方晶胞中画出(012)和(123)晶面。
11. 设晶面(152)和(034)属六方晶系的正交坐标表述,试给出其四轴坐标的表示。
反之,求(31)及(2112)的正交坐标的表示。
(练习),上题中均改为相应晶向指数,求12相互转换后结果。
12.在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标,6个面心构成一个正八面体,指出这个八面体各个表面的晶面指数,各个棱边和对角线的晶向指数。
13. 写出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等价晶面,请分别画出。
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,O2-半径为,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%),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,测得它的密度为克/厘米3,求它的晶胞体积。
第一章习题参考答案1描述晶体与非晶体的区别,从结构、性能等方面。
晶体中的原子或原子集团都是有规律地排列的。
晶体有一定的凝固点和熔点;晶体具有各向异性。
2何谓空间点阵,简述晶体结构与空间点阵的区别。
晶体中原子或原子集团被抽象为规则排列的几何点,且其沿任一方向上相邻点之间的距离就等于晶体沿该方向的周期。
这样的几何点的集合就构成空间点阵(简称点阵),每个几何点称为点阵的结点或阵点。
3 对于图1-4(n)的面心立方点阵,如果在该点阵的上下两个底面的面中心各添加一个阵点,请问,新的结构是属于14种空间点阵的哪一种。
体心正方。
4在简单立方晶系中,(1)作图表示下述的晶面和晶向;(2)判断其中哪些晶面与晶向是垂直的,哪些是平行的,并指出垂直或平行的条件。
()()()[][][]211,110,111,201,011,111(111)与[111]垂直,(111)与[11-2]平行,(201)与[11-2]平行。
5 请写出简单立方晶系中{111}的等价晶面,<110>的等价晶向。
并在图中画出。
{111}=(111)+(11-1)+(1-11)+(-111)<110>=[110]+[1-10]+[101]+[10-1]+[011]+[01-1]6 试在六方晶系的晶胞上画出)(2110晶面、[]0211和[]1011晶向。
7、分别对面心立方A1和体心立方A2的(100)、(110)、(111)面,请问:(1)计算上述晶面的紧密系数,指出最紧密排列的晶面。
(2)画出上述晶面的原子排列方式。
(3)计算上述晶面的晶面间距(点阵常数为a,公式见附录)。
8、分别对面心立方A1和体心立方A2的[100]、[110]、[111]晶向,请计算上述晶向中相邻两个阵点之间的距离(若点阵常数为a),指出最紧密排列的晶向。
9、铁有两种结构,分别为体心立方A2(称为α-Fe或铁素体)和面心立方A1(称为γ-Fe或奥氏体),铁的原子半径分别为0.127nm,问:(1)哪种结构更致密。
各章例题、习题以及解答第1章原子结构与键合1.何谓同位素?为什么元素的相对原子质量不总为正整数?答案:在元素周期表中占据同一位置,尽管它们的质量不同,然它们的化学性质相同的物质称为同位素。
由于各同位素的含中子量不同(质子数相同),故具有不同含量同位素的元素总的相对原子质量不为正整数。
2.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?答案:原子数=个价电子数=4×原子数=4×2.144×1024=8.576×1024个a)b) 共价键,共有2.144×1024个;需破坏之共价键数为5×1010/2=2.5×1010个;所以3.有一共聚物ABS(A-丙烯腈,B-丁二烯,S-苯乙烯),每一种单体的质量分数均相同,求各单体的摩尔分数。
答案:丙烯腈(-C2H3CN-)单体相对分子质量为53;丁二烯(-C2H3C2H3-) 单体相对分子质量为54;苯乙烯(-C2H3C6H5-) 单体相对分子质量为104;设三者各为1g,则丙烯腈有1/53mol,丁二烯有1/54mol,苯乙烯有1/104mol。
故各单体的摩尔分数为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?答案2. 在多电子的原子中,核外电子的排布应遵循哪些原则?答案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?答案 4. 何谓同位素?为什么元素的相对原子质量不总为正整数?答案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。
答案 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Cu 63和Cu 65,试求两种铜的同位素之含量百分比。
目录第1章原子结构与键合 (1)1.1 原子结构 (1)1.2 原子间的键合 (2)1.3 高分子链 (2)本章重点复习 (3)第2章固体结构 (4)2.1 晶体学基础 (4)2.2 金属的晶体结构 (5)2.3 合金相结构 (7)2.4 离子晶体结构 (9)2.5 共价晶体结构 (10)2.6 聚合物的晶体结构 (11)2.7 非晶态结构 (13)本章重点复习 (13)第3章晶体缺陷 (15)3.1 点缺陷 (15)3.2 位错 (16)3.3 表面及界面 (18)本章重点复习 (20)第4章固体中原子及分子的运动 (23)4.1 表象理论 (23)4.2 扩散的热力学分析 (23)4.3 扩散的原子理论 (24)4.4 扩散激活能 (25)4.5 无规则行走与扩散距离 (25)本章重点复习 (25)第5章材料的形变和再结晶 (27)5.1 弹性和粘弹性 (28)5.2 晶体的塑性变形 (29)5.3 回复和再结晶 (33)5.4 高聚物的塑性变形 (36)本章重点复习 (36)第6章单组元相图及纯晶体凝固 (38)6.1 单元系相变的热力学及相平衡 (38)6.2 纯晶体的凝固 (39)本章重点复习 (40)第7章二元系相图及合金的凝固 (42)7.1 相图的表示和测定方法 (42)7.2 相图热力学的基本要点 (43)7.3 二元相图分析 (44)7.4 二元合金的凝固理论 (45)7.5 高分子合金概述 (47)本章重点复习 (48)第8章三元相图 (52)8.1 三元相图基础 (52)8.2 固态互不溶解的三元共晶相图 (55)8.3 固态有限互溶的三元共晶相图 (57)8.4 两个共晶型二元系和一个匀晶二元系构成的三元相图 (58)8.5 包共晶型三元系相图 (59)8.6 具有四相平衡包晶转变的三元系相图 (60)8.7 形成稳定化合物的三元系相图 (60)8.8 三元相图举例 (61)8.9 三元相图小结 (63)本章重点复习 (64)第9章材料的亚稳态 (66)9.1纳米晶材料 (66)9.2 准晶态 (69)9.3 非晶态材料 (70)9.4 固态相变形成的亚稳相 (71)本章重点复习 (72)上海交通大学材料科学基础网络课程整理73材料是国民经济的物质基础。
《材料科学基础》名词解释1、晶体原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列,有固定熔点、各向异性。
2、中间相两组元A 和B 组成合金时,除了形成以A 为基或以B 为基的固溶体外,还可能形成晶体结构与A,B 两组元均不相同的新相。
由于它们在二元相图上的位置总是位于中间,故通常把这些相称为中间相。
3、亚稳相亚稳相指的是热力学上不能稳定存在,但在快速冷却成加热过程中,由于热力学能垒或动力学的因素造成其未能转变为稳定相而暂时稳定存在的一种相。
4、配位数晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。
5、再结晶冷变形后的金属加热到一定温度之后,在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒,而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状态,这个过程称为再结晶。
(指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程)6、伪共晶非平衡凝固条件下,某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的共晶组织,这种由非共晶成分的合金得到的共晶组织称为伪共晶。
7、交滑移当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时,有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移,这一过程称为交滑移。
8、过时效铝合金经固溶处理后,在加热保温过程中将先后析出GP 区,θ”,θ’,和θ。
在开始保温阶段,随保温时间延长,硬度强度上升,当保温时间过长,将析出θ’,这时材料的硬度强度将下降,这种现象称为过时效。
9、形变强化金属经冷塑性变形后,其强度和硬度上升,塑性和韧性下降,这种现象称为形变强化。
10、固溶强化由于合金元素(杂质)的加入,导致的以金属为基体的合金的强度得到加强的现象。
11、弥散强化许多材料由两相或多相构成,如果其中一相为细小的颗粒并弥散分布在材料内,则这种材料的强度往往会增加,称为弥散强化。
12、不全位错柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错称为不全位错。
13、扩展位错通常指一个全位错分解为两个不全位错,中间夹着一个堆垛层错的整个位错形态。
14、螺型位错位错线附近的原子按螺旋形排列的位错称为螺型位错。
材料科学基础参考答案材料科学基础第一次作业1.举例说明各种结合键的特点。
⑴金属键:电子共有化,无饱和性,无方向性,趋于形成低能量的密堆结构,金属受力变形时不会破坏金属键,良好的延展性,一般具有良好的导电和导热性。
⑵离子键:大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键的方式结合,以离子为结合单元,无方向性,无饱和性,正负离子静电引力强,熔点和硬度均较高。
常温时良好的绝缘性,高温熔融状态时,呈现离子导电性。
⑶共价键:有方向性和饱和性,原子共用电子对,配位数比较小,结合牢固,具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点,导电能力差。
⑷范德瓦耳斯力:无方向性,无饱和性,包括静电力、诱导力和色散力。
结合较弱。
⑸氢键:极性分子键,存在于HF,H2O,NF3有方向性和饱和性,键能介于化学键和范德瓦尔斯力之间。
2.在立方晶体系的晶胞图中画出以下晶面和晶向:(1 0 2)、(1 1 -2)、(-2 1 -3),[1 1 0],[1 1 -1],[1 -2 0]和[-3 2 1]。
(213)3. 写出六方晶系的{1 1 -20},{1 0 -1 2}晶面族和<2 -1 -1 0>,<-1 0 1 1>晶向族中各等价晶面及等价晶向的具体指数。
{1120}的等价晶面:(1120)(2110)(1210)(1120)(2110)(1210){1012}的等价晶面:(1012)(1102)(0112)(1012)(1102)(0112) (1012)(1102)(0112)(1012)(1102)(0112)2110<>的等价晶向:[2110][1210][1120][2110][1210][1120]1011<>的等价晶向:[1011][1101][0111][0111][1101][1011] [1011][1101][0111][0111][1101][1011]4立方点阵的某一晶面(hkl )的面间距为M /,其中M 为一正整数,为晶格常数。