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材料科学基础试卷及答案7套试题1一. 图1是Na2O的理想晶胞结构示意图，试回答：1．晶胞分子数是多少；2．结构中何种离子做何种密堆积；何种离子填充何种空隙，所占比例是多少；3．结构中各离子的配位数为多少，写出其配位多面体；4．计算说明O2-的电价是否饱和；5．画出Na2O结构在（001）面上的投影图。
二. 图2是高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O)结构示意图，试回答：1．请以结构式写法写出高岭石的化学式；2．高岭石属于哪种硅酸盐结构类型；3．分析层的构成和层的堆积方向；4．分析结构中的作用力；5．根据其结构特点推测高岭石具有什么性质。
三. 简答题：1.晶体中的结构缺陷按几何尺寸可分为哪几类？2.什么是负扩散？3．烧结初期的特征是什么？4.硅酸盐晶体的分类原则是什么？5.烧结推动力是什么？它可凭哪些方式推动物质的迁移？6.相变的含义是什么？从热力学角度来划分，相变可以分为哪几类？四. 出下列缺陷反应式：1.NaCl形成肖特基缺陷；2.AgI形成弗仑克尔缺陷（Ag+进入间隙）；3.TiO2掺入到Nb2O3中，请写出二个合理的方程，并判断可能成立的方程是哪一种？再写出每个方程的固溶体的化学式。
4.NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体五. 表面力的存在使固体表面处于高能量状态，然而，能量愈高系统愈不稳定，那么固体是通过何种方式降低其过剩的表面能以达到热力学稳定状态的。
六.粒径为1μ的球状Al2O3由过量的MgO微粒包围，观察尖晶石的形成，在恒定温度下，第一个小时有20%的Al2O3起了反应，计算完全反应的时间：⑴用杨德方程计算；⑵用金斯特林格方程计算。
七.请分析熔体结构中负离子团的堆积方式、聚合度及对称性等与玻璃形成之关系。
八.试从结构和能量的观点解释为什么D晶界>D晶内？九.试分析二次再结晶过程对材料性能有何影响？工艺上如何防止或延缓二次再结晶的发生？十.图3是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：1．写出点P，R，S的成分；2．设有2kgP，问需要多少何种成分的合金Z才可混熔成6kg成分为R的合金。
《材料科学基础》专业词汇材科0407 任课教师：刘曰利材料的类型Types of materials,金属metals,陶瓷ceramics,聚合物polymers,复合材料composites,橡胶elastomer晶胞中的原子数atoms per cell,点阵lattice, 阵点lattice point,点阵参数lattice parameter,密排六方hexagonal close-packed,六方晶胞hexagonal unit cell,体心立方body-centered cubic,面心立方face-centered cubic,弥勒指数Miller indices,晶面crystal plane,晶系crystal system,晶向crystal direction,缺陷defect, imperfection,点缺陷point defect,线缺陷line defect, dislocation,面缺陷interface defect, surface defect,体缺陷volume defect,位错排列dislocation arrangement,位错阵列dislocation array,位错气团dislocation atmosphere,位错轴dislocation axis,位错胞dislocation cell,位错爬移dislocation climb,位错滑移dislocation slip, dislocation movement by slip,位错聚结dislocation coalescence,位错核心能量dislocation core energy,位错裂纹dislocation crack,位错阻尼dislocation damping,位错密度dislocation density,体积膨胀volume dilation,体积收缩volume shrinkage,固溶体Solid solution: 有序固溶体ordered solid solution,无序固溶体disordered solid solution,有序合金ordered alloy,无序合金disordered alloy.无序点阵disordered lattice,分散，扩散，弥散dispersal,分散剂dispersant,分散剂，添加剂dispersant additive,分散剂，弥散剂dispersant agent部分材料性质复习Review of selected properties of materials,电导率和电阻率conductivity and resistivity, 热导率thermal conductivity,应力和应变stress and strain,弹性应变elastic strain,塑性应变plastic strain,屈服强度yield strength,最大抗拉强度ultimate tensile strength,最大强度ultimate strength,延展性ductility,伸长率elongation,断面收缩率reduction of area,颈缩necking,断裂强度breaking strength,韧性toughness,硬度hardness,疲劳强度fatigue strength,蜂窝honeycomb,热脆性heat shortness,相变机理Phase transformation mechanism,成核生长相变nucleation–growth transition,斯宾那多分解spinodal decomposition,有序无序转变disordered-order transition,马氏体相变martensite phase transformation，成核nucleation,成核机理nucleation mechanism,成核势垒nucleation barrier,晶核，结晶中心nucleus of crystal,（金属组织的）基体quay,基体，基块，基质，结合剂matrix,子晶，雏晶matted crystal,耔晶，晶种seed crystal,耔晶取向seed orientation,籽晶生长seeded growth,均质核化homogeneous nucleation,异质核化heterogeneous nucleation,均匀化热处理homogenization heat treatment, 熟料grog,自恰场self-consistent field热处理heat treatment回火tempering,退火annealing,退火的，软化的softened,软化退火，软化（处理）softening,淬火quenching,淬火硬化quenching hardening,正火normalizing, normalization,退火织构annealing texture,人工时效artificial aging, 细长比aspect ratio,形变热处理ausforming,等温退火austempering,奥氏体austenite,奥氏体化austenitizing,贝氏体bainite,马氏体martensite,马氏体淬火marquench,马氏体退火martemper,马氏体时效钢maraging steel,渗碳体cementite,固溶强化solid solution strengthening,钢屑混凝土steel chips concrete,水玻璃，硅酸钠sodium silicate,水玻璃粘结剂sodium silicate binder,硅酸钠类防水剂sodium silicate waterproofing agent,扩散diffusion,扩散系数diffusivity,相变phase transition,烧结sintering,固相反应solid-phase reaction,。
武汉理工大学《材料科学基础》考试试卷第二套试卷一、填空题（共20分，每个空1分）1、材料按其化学作用或基本组成可分为（）、（）、高分子材料、复合材料四大类。
2、晶胞是从晶体结构中取出来的反应晶体（）和（）的重复单元。
3、热缺陷形成的一般规律是：当晶体中剩余空隙比较小，如NaCl型结构，容易形成（）缺陷；当晶体中剩余空隙较大时，如萤石CaF2型结构等，容易产生（）缺陷。
4、根据外来组元在基质晶体中所处的位置不同，可分为（）固溶体和间隙型固溶体：按照外来组元在基质晶体中的固溶度，可分为（）固溶体和有限固溶体。
5、硅酸盐熔体中，随着Na2O含量的增加，熔体中聚合物的聚合度（），熔体的粘度（）。
6、当熔体冷却速度很快时，（）增加很快，质点来不及进行有规则排列，晶核形成和晶体长大难以实现，从而形成了（）。
7、粉体在制备过程中，由于反复地破碎，所以不断形成新的表面，而表面例子的极化变形和重排，使表面晶格（），有序性（）。
8、非稳态扩散的特征是空间仟意一点的（）随时间变化，（）随位置变化。
9、动力学上描述成核生长相变，通常以（）、（）、总结晶速率等来描述。
10、温度是影响固相反应的重要外部条件。
一般随温度升高，质点热运动动能（），反应能力和扩散能力（）。
二、判断题（共10分，每个题1分）1、（）位错的滑移模型解释了晶体的实际切变应力与晶体的理论切变强度相差悬殊的内在原因。
2、（）空位扩散机制适用于置换型固溶体的扩散，3、（）一般来说在均匀晶体中引入杂质，都将使扩算系数增加4、（）-般来说，扩散粒子性质与扩散成指性质间差异越大，扩散系数也越大。
5、（）成核生长相变中晶体的生长速*与界面结构和原子迁移密切相关，当析出晶体和熔体组成相同时，晶体长大由扩散控制。
6、（）对于许多物理或化学步骤综合而成的在相反应中，反应速度由反应速度最快的步骤控制。
7、（）在烧结过程中，发生的初次再结晶使大鼎粒长大而小晶粒消失，气孔进入晶粒内部不易排出，烧结速度降低甚至停止。
第七章相变第一节相变概述第二节相变分类第三节相变的条件第三节成核-生长相变⏹第一节相变概述一、相什么是相？--物理性质和化学性质完全相同且均匀的部分。
二、相变1.相变随自由能变化而发生的相的结构的变化称为相变2.相变过程相变过程：物质从一个相转变到另一个相的过程。
⏹第二节相变的分类分类方法有很多，目前有以几种：一、按物质变化划分二、从热力学角度划分三、按动力学分类四、按相变发生的机理来划分一、按物质变化划分：按物态变化及含义不同，相变分为狭义相变和广义相变。
狭义相变仅限于同组成的两固相之间的结构转变，即相变是物理过程，不涉及化学反应。
如单元系统的晶型转变，S1<->S2。
广义相变包括相变前后相组成发生变化的情况，包括多组分系统的反应。
类型很多，S<->L、S<->V、S<->S、L<->V等。
二、从热力学角度划分：（1）按转变方向分类可分为可逆与不可逆相变。
可逆相变在加热和冷却时晶型之间发生互为可逆的变化，反映在相图上的特征是转变温度低于两种晶型的熔点。
不可逆相变是指高能量的介稳相向能量相对较低的物相之间的转变，相图上的特征是转变温度（虚拟）高于两种晶型的熔点。
(2)按化学位偏导数的连续性分类从热力学观点看，两相能够共存的条件是化学位相等。
此时的温度和压力分别称为临界温度和临界压力。
根据临界温度、临界压力时化学位各阶偏导数的连续性，可将相变分为一级相变、二级相变和高级相变1.一级相变：在临界温度、临界压力时，两相化学位相等，化学位的一阶偏导数不相等的相变。
反映在宏观性质上，相变时体系热焓H发生突变，热效应较大，体积膨胀或收缩。
大多数的S<->L、S<->V、S<->S、L<->V相变都属于一级相变，这是最常见的相变类型。
2.二级相变：在临界温度、临界压力时，化学位的一阶偏导数相等，而二阶偏导数不相等的相变。
第九章答案9-2什么叫相变？按照相变机理来划分，可分为哪些相变?解：相变是物质系统不同相之间的相互转变。
按相变机理来分，可以分为扩散型相变和非扩散型相变和半扩散型相变。
依靠原子或离子长距离扩散进行的相变叫扩散型相变。
非扩散型型相变指原子或离子发生移动，但相对位移不超过原子间距。
9-3分析发生固态相变时组分及过冷度变化相变驱动力的影响。
解：相变驱动力是在相变温度下新旧相的体自由能之差（），而且是新相形成的必要条件。
当两个组元混合形成固溶体时，混合后的体系的自由能会发生变化。
可以通过自由能-成分曲线来确定其相变驱动力的大小。
过冷度是相变临界温度与实际转变温度之差，相变形核的热力学条件是要有过冷度。
已知驱动力与过冷度之间的关系是：,这进一步说明了形核的热力学条件。
9-4马氏体相变具有什么特征？它和成核－生成相变有何差别?解：马氏体相变是替换原子经无扩散切变位移(均匀或不均匀)并由此产生形状改变和表面浮凸、曾不变平面应变特征的一级形核、长大的相变。
特征：具有剪切均匀整齐性、不发生原子扩散、相变速度快、相变有一定范围、有很大的切变型弹性应变能。
成核－生长过程中存在扩散相变，母相与晶相组成可相同可不同，转变速度较慢，无明显的开始和终了温度。
9-5试分析应变能及表面能对固态相变热力学、动力学及新相形状的影响。
解：物质的表面具有表面张力σ,在恒温恒压下可逆地增大表面积dA,则需功σdA,因为所需的功等于物系自由能的增加,且这一增加是由于物系的表面积增大所致,故称为表面自由能或表面能。
应变能和表面能可以影响相变驱动力的大小，和新相的形状。
9-6请分析温度对相变热力学及动力学的影响。
解：当温度降低，过冷度增大，成核势垒下降，成核速率增大，直至达到最大值；当温度继续下降，液相粘度增加，原子或分子扩散速率下降。
温度过高或过低对成核和生长速率均不利，只有在一定的温度下才有最大成核和生长速率。
9-7调幅分解与脱溶分解有何异同点？调幅分解所得到的显微结构与性能有何特点？解：调幅分解通过扩散偏聚由一种固溶体分解成与母相结构相同而成分不同的两种固溶体。
