2013上海大学材料科学基础真题

材料科学基础习题与参考答案（doc14页）完美版第⼀章材料的结构⼀、解释以下基本概念空间点阵、晶格、晶胞、配位数、致密度、共价键、离⼦键、⾦属键、组元、合⾦、相、固溶体、中间相、间隙固溶体、置换固溶体、固溶强化、第⼆相强化。

⼆、填空题1、材料的键合⽅式有四类，分别是（），（），（），（）。

2、⾦属原⼦的特点是最外层电⼦数（），且与原⼦核引⼒（），因此这些电⼦极容易脱离原⼦核的束缚⽽变成（）。

3、我们把原⼦在物质内部呈（）排列的固体物质称为晶体，晶体物质具有以下三个特点，分别是（），（），（）。

4、三种常见的⾦属晶格分别为（），（）和（）。

5、体⼼⽴⽅晶格中，晶胞原⼦数为（），原⼦半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶⾯为（），晶胞中⼋⾯体间隙个数为（），四⾯体间隙个数为（），具有体⼼⽴⽅晶格的常见⾦属有（）。

6、⾯⼼⽴⽅晶格中，晶胞原⼦数为（），原⼦半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶⾯为（），晶胞中⼋⾯体间隙个数为（），四⾯体间隙个数为（），具有⾯⼼⽴⽅晶格的常见⾦属有（）。

7、密排六⽅晶格中，晶胞原⼦数为（），原⼦半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶⾯为（），具有密排六⽅晶格的常见⾦属有（）。

8、合⾦的相结构分为两⼤类，分别是（）和（）。

9、固溶体按照溶质原⼦在晶格中所占的位置分为（）和（），按照固溶度分为（）和（），按照溶质原⼦与溶剂原⼦相对分布分为（）和（）。

10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有（）、（）、（）、（）。

11、⾦属化合物（中间相）分为以下四类，分别是（），（），（），（）。

12、⾦属化合物（中间相）的性能特点是：熔点（）、硬度（）、脆性（），因此在合⾦中不作为（）相，⽽是少量存在起到第⼆相（）作⽤。

13、CuZn、Cu5Zn8、Cu3Sn的电⼦浓度分别为（），（），（）。

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。

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]。

12(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。

第三章作业答案1.说明面心立方结构的潜在滑移系有12个，体心立方结构的潜在滑移系有48个。

解：面心立方晶体的滑移系是｛111｝ < 1-10> , (111｝有四个，每个｛111｝面上有三个〈110〉方向，所以共有12个潜在滑移系。

体心立方晶体的滑移系是(110｝ <- 111 > , ｛211｝ <- 111 >以及｛312｝ < -111 >o｛110｝面共有6个，每个｛110｝面上有两个<-111 >方向，这种滑移系共有12个潜在滑移系; ｛211｝面有12个，每个“211”面上有1个〈111〉方向，这种滑移系共有12个潜在滑移系；｛312｝面共有24个，每个｛312｝面上有1个<-111 >方向，这种滑移系共有潜在滑移系24个, 这样，体心立方晶体的潜在滑移系共有48个。

2.一个位错环能否各部分都是螺位错？能否各部分都是刃位错？为什么？解：螺位错的柏氏矢量与位错线平行，而一个位错只有一个柏氏矢量，一个位错环不可能与一个方向处处平行，所以一个位错环不能各部分都是螺位错。

刃位错的柏氏矢量与位错线垂直，如果柏氏矢量垂直位错环所在的平面，则位错环处处都是刃位错。

这种位错的滑移面是位错环与柏氏矢量方向组成的棱柱面，这种位错又称棱柱位错。

3.纯铁的空位形成能为105kJ/mol.将纯铁加热到850°C后激冷至室温(20°C),假设高温下的空位能全部保留，试求过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值。

解：G，=4exp(-g)850 °C (1123K)后激穆室温可以认为全部空位保留下来Exp(31.87)4.写出距位错中心为R1范围内的位错弹性应变能。

如果弹性应变能为R1范围的一倍，则所涉及的距位错中心距离R2为多大？解：距位错中心为&范围内的位错弹性应变能为E = 竺瓦马。

4忒Ab如果弹性应变能为&范围的一倍，则所涉及的距位错中心距离R2为2 竺= 也4.K Ab A TT K Ab即R,=¥2 Ab5.简单立方晶体(100)面有一个b=[001]的螺位错。

材料科学基础试卷（二）与参考答案一、名词解释(每小题1分，共10分)1．晶胞2．间隙固溶体3．临界晶核4．枝晶偏析5．离异共晶6．反应扩散7．临界分切应力8．回复9．调幅分解10． 二次硬化二、判断正误(每小题1分，共10分)正确的在括号内画“√”， 错误的画“×”1. 金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。

( )2. 作用在位错线上的力F 的方向永远垂直于位错线并指向滑移面 上的未滑移区。

( )3. 只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，间隙固溶体则不能。

( )4. 金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使体系熵值减小，因此是一个自发过程。

( )5. 固溶体凝固形核的必要条件同样是ΔG B ＜0、结构起伏和能量起伏。

( )6. 三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。

( )7. 物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。

( )8. 塑性变形时，滑移面总是晶体的密排面，滑移方向也总是密排方向。

( )9. 和液固转变一样，固态相变也有驱动力并要克服阻力，因此两种转变的难易程度相似。

( )10.除Co 以外，几乎所有溶入奥氏体中的合金元素都能使C 曲线 左移，从而增加钢的淬透性。

( )三、作图题(每小题5分，共15分)1. 在简单立方晶胞中标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：a)立方晶系 (421)，(231)，[112]；b)六方晶系(1112)，[3112]。

2. 设面心立方晶体中的(111)为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为2a [110]。

(1)在晶胞中画出柏氏矢量b的方向并计算出其大小。

(2)在晶胞中画出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。

3.如下图所示，将一锲形铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制。

试画出轧制后铜片经再结晶后晶粒大小沿片长方向变化的示意图。

四、相图分析(共20分)(1) 就Fe-Fe3C相图，回答下列问题：1. 默画出Fe-Fe3C相图，用相组成物填写相图；2. 分析含碳量为1.0wt%的过共析钢的平衡结晶过程，并绘出室温组织示意图。

没有目标的人很容易中途放弃，一定坚持自己的目标！①如果你现在有目标院校，那最好不过了，去查找或者咨询历年的分数线，包括单科线、初试线、复试线。

去了解录取比例和每年报考人数，寻找理想院校的学长学姐进行基本的了解，了解她们是怎样复习的，包括专业课的用书。

要对你所报考的院校专业信息了如指掌，比如说近年是否连续扩招等等。

②如果你现在还没有想好要报考的学校，我只给你一个建议，择你所爱。

选择你特别喜欢的城市，或者特别喜欢向往的高校。

先不要考虑我选择的这个学校好不好考，竞争激烈不激烈，因为到最后无论你考的是什么学校你都一样是要付出全部的精力去认真对待的。

这个过程很辛苦，所以心里要有热爱要有梦想才能坚持下去，并且甘之如饴。

第一章要求掌握的内容第一节晶体与非晶体，晶体结构与空间点阵，晶胞与原胞，晶系，布拉菲点阵，点阵常数。

第二节晶面指数、晶向指数的确定，晶面族，晶向族，晶带轴，晶面与晶向平行或垂直。

第三节面心立方、体心立方、密排六方晶胞结构，原子数，配位数，紧密系数，间隙种类，间隙大小（定性），间隙位置，第四节面心立方和密排六方的堆垛方式，堆垛层错第一章（一）内容及习题引言金属由于其性能的多样性，而被人们广泛的应用。

金属的性能由其成分、结构所决定。

成分、结构、性能之间的关系，以及它们的变化规律，构成了本课程的基础。

金属（或非金属）在固态通常是晶体，故金属的结构通常被称为金属的晶体结构。

第一章介绍的是学习和研究晶体结构所需要掌握的一些基本知识――晶体学基础。

本节课要求1 要求掌握“晶体与非晶体、晶体结构与空间点阵、晶胞与原胞、晶系、布拉菲点阵、点阵常数”概念，理解布拉菲点阵的唯一性。

2 看完第一节，并完成习题1～3。

习题1描述晶体与非晶体的区别，从结构、性能等方面。

2何谓空间点阵，简述晶体结构与空间点阵的区别。

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。

2013年上海交通大学（827）材料科学基础考研真题满分150考试时间180分钟第一题：选择题（25*3，共75分）1.形成无限置换固溶体的必要条件是（）A.半径差小B.化学亲和力大C.晶体结构相同2.fcc中不能攀移的位错是（）A.a/2[110]B.a/6[112]C.a/3[111]3.两个柏氏矢量垂直的刃形位错交割形成的割阶为（）A.刃型位错B.螺型位错C.混合位错4.离子晶体中，R+/R-=0.525时，形成（）化合物A.AB型B.AB2型C.A2B3型5.晶带定律题，很简单。

6.六方[11-20]对应（）A.[100]B.[210]C.[110]7.位错应力场中，螺位错正应力分量全为08.非金属原子X填满fcc金属M组成的八面体间隙时，形成的间隙相是（）A.M2XB.MXC.MX29.关于层错能，错误的是（）A.层错能越高，扩展位错越窄B.层错能越高，冷变形金属越易出现胞状结构C.层错能越高，热加工时越易动态再结晶10.低碳钢应变时效可通过（）来解释A.固溶强化B.Cottroll气团C.弹性后效11.简单立方的致密度（）12.杂质元素的加入会（）A.提高B.降低C.不影响13.Al单晶，拉伸轴[123]方向，最先滑移系为（）A.（110）[111]B.（111）[-101]C.（-111）[101]14.单质凝固均匀形核，形成临界晶核时（）A.液固相自由能自由能差完全抵消两相界面能B.体内有结构、能量、成分起伏C.总的自由能高于未形核时状态15.铁碳合金中，关于莱氏体和珠光体，错误的是（）A.Ld内渗碳体含量比P多B.含Ld的合金属铸铁C.Ld可变为Ld’16.二元合金成分过冷表述正确的是（）A.凝固时，成分过冷越大，越易形成树枝晶B.液相扩散系数越大，越易成分过冷C.凝固温度越宽，越不易成分过冷17.合成高分子材料过程，能析出小分子的是（均加聚、共加聚、缩聚）18.三元相图，三相区与单相区（点、线、面）接触19.柯肯达尔效应，标记面移动的主要原因是（）A.两组元原子半径不同B.空位浓度不同C.扩散速率不同20.高分子独有（玻璃态、高弹态、黏流态）21.TiO2中，四价Ti离子被还原为三价，将会出现（Ti离子空位、过氧、缺氧）22.二元反应扩散（）A.存在两相混合区B.可三相混合C.只有单相23.下列固态相变中，成分和结构均发生变化的是（）A.贝氏体转变B.调幅分解C.多形性转变24.根据界面迁移，将相变分类，则（）A.马氏体相变是扩散控制长大B.珠光体转变为界面控制长大C.块状转变为为界面控制长大25.固态相变中，过冷度较大且晶界能的降低足以超过形成共格或半共格界面所引起的应变能时，易形成（棒状、针状、盘状）新相第二题.综述题1.试述固态相变非均匀形核的主要方式及它们促进形核的主要原因。

材料科学基础试卷(一)一、概念辨析题（说明下列各组概念的异同。

任选六题，每小题3分，共18分）1 晶体结构与空间点阵2 热加工与冷加工3 上坡扩散与下坡扩散4 间隙固溶体与间隙化合物5 相与组织6 交滑移与多滑移7 金属键与共价键8 全位错与不全位错9 共晶转变与共析转变二、画图题（任选两题。

每题6分，共12分）1 在一个简单立方晶胞内画出［010］、［120］、［210］晶向和（110）、（112）晶面。

2 画出成分过冷形成原理示意图（至少画出三个图）。

3 综合画出冷变形金属在加热时的组织变化示意图和晶粒大小、内应力、强度和塑性变化趋势图。

4 以“固溶体中溶质原子的作用”为主线，用框图法建立与其相关的各章内容之间的联系。

三、简答题（任选6题，回答要点。

每题5分，共 30 分）1 在点阵中选取晶胞的原则有哪些？2 简述柏氏矢量的物理意义与应用。

3 二元相图中有哪些几何规律？4 如何根据三元相图中的垂直截面图和液相单变量线判断四相反应类型？5 材料结晶的必要条件有哪些？6 细化材料铸态晶粒的措施有哪些？7 简述共晶系合金的不平衡冷却组织及其形成条件。

8 晶体中的滑移系与其塑性有何关系？9 马氏体高强度高硬度的主要原因是什么？10 哪一种晶体缺陷是热力学平衡的缺陷，为什么？四、分析题（任选1题。

10分）1 计算含碳量w=0.04的铁碳合金按亚稳态冷却到室温后，组织中的珠光体、二次渗碳体和莱氏体的相对含量。

2 由扩散第二定律推导出第一定律，并说明它们各自的适用条件。

3 试分析液固转变、固态相变、扩散、回复、再结晶、晶粒长大的驱动力及可能对应的工艺条件。

五、某面心立方晶体的可动滑移系为(111) [110].（15分）(1) 指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量.(2) 如果滑移由纯刃型位错引起,试指出位错线的方向.(3) 如果滑移由纯螺型位错引起,试指出位错线的方向.(4) 在(2),(3)两种情况下,位错线的滑移方向如何?(5) 如果在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力，试确定单位刃型位错和螺型位错线受力的大小和方向。

《材料科学基础》试卷及参考答案一. 选择题：（共15小题，每小题2分，共30分）。

1. 在下列材料中，哪一类材料结晶时，液-固界面为粗糙界面？（ ）A. 金属材料B. 无机材料C. 高分子材料D. 半导体材料 2. 在三元系中有右图的两种三相平衡区，它们的反应类型分别为（ ）。

A. （a ）是包晶型，（b ）是共晶型B. （a ）是共晶型，（b ）是包晶型C. （a ）、（b ）均为包晶型D. （a ）、（b ）均为共晶型3. 高分子材料随温度的变化，通常有玻璃态、高弹态和粘流态三个物理状态。

则橡胶的工作状态是（ ）。

A. 玻璃态B. 高弹态C. 粘流态D. 高弹态 、粘流态和玻璃态 4. 4p 原子轨道径向分布图中峰数为多少？其钻穿能力比4d （ ）？ A. 3，强 B. 2，强 C. 3，弱 D. 2，弱 5. 在硅酸盐玻璃中减少变性体的量，会使（ ）。

A. 桥氧含量下降，粘度增大B. 桥氧含量增多，粘度减小C. 桥氧含量下降，粘度减小D. 桥氧含量增多，粘度增大6. 在晶体中形成空位时，离位原子迁移到晶体表面，这样的缺陷称为（ ）。

A. 面缺陷 B. 线缺陷 C. 肖脱基缺陷 D. 弗兰克尔缺陷7. 在由扩散控制的反应扩散，相宽度变化关系式为t B L j =∆；由相界面反应速度控制时，新相厚度与时间呈线性关系dt C K d iυχ=。

在实际反应扩散过程中，反应扩散后期受（ ）控制。

A. 界面反应速度 B. 扩散 C. 界面反应速度和扩散 D. 无法确定8. 关于刃型位错应力场，下列说法哪种是不正确的？（ ）A. 各种应力分量的大小与r 成反比B. 应力场对称于多余的半原子面C. 滑移面上只有正应力，无切应力D. 应力场是轴对称的 9. 下列说法正确的是（ ）。

A. 点缺陷是热力学不稳定缺陷B. 两位错交割必形成割阶C. 线缺陷是热力学不稳定缺陷D. 空位形成能大于间隙形成能10. 面心立方的配位数，四面体空隙数及晶胞原子数分别为（ ）。

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。

2013年硕士研究生入学考试真题材料科学基础北京科技大学2013年硕士学位研究生入学考试试题====================================== ========================================= ================== 试题编号：814 试题名称：材料科学基础（共 4 页）适用专业：材料科学与工程说明：所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。

====================================== ========================================= ==================一、简答题(8分/题，共40分)1. 超点阵；2. 玻璃化转变温度；3. 伪共晶；4. 脱溶；5. 二次再结晶。

二、图1是立方ZnS结构示意图，回答以下问题（共20分）：1. Zn2+的负离子配位数是多少？2. Zn2+占据以S2-密排结构的间隙位置，写出Zn2+占有位置的坐标；3. 计算ZnS结构的晶格常数(已知Zn2+和S2-的离子半径分别为0.06 nm和0.18 nm)；4. 计算ZnS结构的致密度。

图1 立方ZnS结构示意图（第二题图）三、图2是在同一滑移面上三组相互平行的相距为d的直位错，它们的柏氏矢量b的模相等，箭头指向是柏氏矢量b和位错线t的方向。

问每组的位错之间是相互吸引还是相互排斥，为什么？（共15分）图2 三组相互平行的直位错及其柏氏矢量（第三题图）四、示意画出图3所示的A-B体系中各相在T1、T2、T3和T4温度时的Gibbs自由焓-成分曲线。

(共10分)图3 A-B二元合金相图（第四题图）五、图4为某三元合金系在T1和T2温度下的等温截面。

若T1>T2,确定此合金系中存在哪种类型的三相平衡反应？说明判断理由，并写出三相反应式。

(共10分)图4 A-B-C三元系等温截面（第五题图）六、由材料A和B组成双层平板，A板厚度为L，B板厚度为2L，如图5所示。

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。

上海交通大学2013年研究生入学考试材料科学基础试题（回忆版）今天是周六，考研结束快两周了。

考完研第一天穿上了他们所说的高富帅外套；第二天出去吃了顿大餐；接下来就是关于毕设的综述和翻译；完事之后和同学玩了两天；之后便是每天两三点睡觉、中午十二点起的颓废。

十几天了，心情也调的差不多了，坐下来写写今年考得材科试题，惠顾10级的学弟学妹。

先说个大概，今年材科考试选择题有25个，每题三分；大题有四个，第一、三、四各15分，第二题30分。

个人感觉选择题还算常规，细看课本和历年真题答对20题应该不成问题；今年大题我觉得出的很偏，完全不在复习的重点之内，第一、三、四题我一点思路都没有，考试的时候全是自己瞎编，第二题还算是常规。

先想想选择题。

选择题大部分在历年的真题中出过（得占80%吧），所以与上交材科配套的那本辅导书上的真题要好好的看，要做到把上边的每一题都记住，搞清楚。

有几个选择题我不会做。

一个是关于晶体结构间隙的，具体题目忘记了，间隙这块我没认真记，建议大家不要忽视这里，体心、面心、密排六方结构的间隙类型、数量、大小比例等尽量记一下。

还有个题目出在第二章的合金相结构部分，我不会做，这一部分内容很多，重点不突出，建议大家多看几遍，争取记住，不要把这一部分放弃。

还有两个题目是出在第九章固态相变部分的，说起第九章我心里是一阵剧痛啊。

考研复习前在网上查资料，看到有学长说第九章不是重点，不必太认真复习，做真题后发现历年真题出在第九章的选择题几乎为零（数量应该在三个以内），大题没有。

因此第九章我看了两遍之后就不看了，没有认真研究。

结果是今年选择题出了两个，大题一个，一下二十分没了。

因此，衷心劝告学弟学妹们，一定要认真研究材科课本的每一个角落，像第一章、第二章的合金相结构、第九章、第十章及贯穿全书的关于陶瓷、高分子的内容等看起来不像是重点，但每一个地方都会出题目的，希望大家好好研读课本，课本才是王道。

大题。

第一个大题是固态相变的形核方式及每种方式的特点。

A1（fcc）密排面：（100）密排方向：【110】h+k+l全基或全偶衍射A2（bcc）密排面：（110）密排方向：【111】h+k+l为偶数衍射A3（hcp）密牌面：（001）密排方向：【100】2dsinθ=λ性质、结构成分（研究对象）、合成/制备=效用1.如何理解点缺陷是一种热力学平衡缺陷？随着点缺陷数量增加，熵增加导致自由能下降，但是同时内能增加导致自由能增加，所以有一个平衡浓度，此时有最低的自由能值。

2.何谓位错的应变能。

何谓位错的线张力，其估算值为多少。

位错在晶体中引起畸变，使晶体产生畸变能，称之为位错的应变能或位错的能量。

线张力的定义为：位错线增加一个单位长度时，引起晶体能量的增加。

通常用Gb2/2作为位错线张力的估算值。

请问影响合金相结构的因素主要有哪几个。

原子尺寸、晶体结构、电负性、电子浓度。

3.请简要说明：（1）刃型位错周围的原子处于怎样的应力状态（为切应力还是正应力，为拉应力还是压应力）;(2)若有间隙原子存在，则间隙原子更容易存在于位错周围的哪些位置（可以以图示的方式说明）。

(1)刃型位错不仅有正应力同时还有切应力。

所有的应力与沿位错线的方向无关，应力场与半原子面左右对称，包含半原子面的晶体受压应力，不包含半原子面的晶体受拉应力。

(2)对正刃型位错，滑移面上方的晶胞体积小于正常晶胞，吸引比基体原子小的置换式溶质原子或空位；滑移面下方的晶胞体积大于正常晶胞，吸引间隙原子和比基体原子大的置换式溶质原子。

4.铁素体钢在拉伸过程中很易出现屈服现象，请问：（1）产生屈服的原因？（2）如何可以消除屈服平台？由于碳氮间隙原子钉扎位错，在塑性变形开始阶段需使位错脱离钉扎，从而产生屈服延伸现象；当有足够多的可动位错存在时，或者使间隙原子极少，或者经过预变形后在一段时间内再拉伸。

5.如何提高（或降低）材料的弹性？举例说明，并解释。

选择弹性模量小的材料、或者减小材料的截面积、或者提高材料的屈服强度都可以提高弹性。

(a)独立的点阵常数越少；(b)晶体中原子排列越紧密;(c)晶胞中原子越多；(d)晶体结构越复杂。

2、对正方晶系(a=b^c)而言，与［123］等同的晶向是：(a) ［132］；(b)［ 213］；(c) ［3 2 1］；(d) ［231］3、在单胞中画出：1)、(010)、(110)、(1 21)> (312)等晶面2)、［1 11］, ［ 123］> ［ 1 了0］和［211］等晶向。

4、用四轴坐标系画出六方晶系：1)、(11 20)、( 1012)> (10 11)等晶面2)、［11 20］> ［ 2113］、［3125］等晶向。

Al5、写出图中晶向的四轴坐标晶向指数。

6、列出三斜、单斜、正交及四方系中｛210｝面族包含面的数目及其指数；7、列出六方系中｛21 30｝面族包含面的数目及其指数。

8、(1 10 )> (11 2)> ( 312)面是否同属一个晶带？如是，求岀晶带轴的方向指数。

9、写出正八面体、正四面体、六方柱体及菱面体的对称元素；10、回答以下关于极射赤面投影的问题:1)在立方晶系(001)标准投影图中，列举出2个与(101)及(011)晶面同属一个晶带的晶面；2)这个晶带的晶带轴在什么位置(在图上标出)？写出这个晶带轴的晶向指数；3)(1 3 2)是否也属于这个晶带？为什么？4)投影图赤道上的晶面是否属于一个晶带？为什么？如果属于同一晶带，写出该晶带晶带轴的晶向指数。

1、晶体点阵的对称性越咼，贝1J：(a)独立的点阵常数越少；(b)晶体中原子排列越紧密;(c)晶胞中原子越多；(d)晶体结构越复杂。

2、对正方晶系(a=b#c)而言，与［123］等同的晶向是：(a) ［132］；(b)［ 213］；(c) ［3 2 1］；(d) ［231］3、在单胞中画出：1)、(010)、(110)、(1 21), (312)等晶面2)、［1 11］, ［ 123］> ［ 1 了0］和［211］等晶向。

上海大学材料科学基础考研真题一、选择题1. 下列元素中，具有最高的密度的是：A. 铁B. 铝C. 铅D. 镁2. 下列关于晶体结构的说法中，错误的是：A. 金属晶体的原子排列是紧密堆积的B. 离子晶体的原子间距离小于共价晶体C. 分子晶体的构成单位是分子D. 非晶态无定形材料的原子排列无规则性3. 下列关于材料的热胀系数的说法中，错误的是：A. 热胀系数与材料的密度无关B. 金属的热胀系数一般较小C. 线热胀系数和体热胀系数的数值大小相同D. 热胀系数为正值表示材料随温度的升高而膨胀4. 对于一般材料的正温度系数应满足下列要求：A. 必须保证材料在正温度系数条件下具有良好的导热性能B. 必须保证材料在正温度系数条件下具有良好的导电性能C. 必须保证材料在正温度系数条件下具有良好的耐腐蚀性能D. 必须保证材料在正温度系数条件下具有良好的热膨胀性能二、填空题1. 高聚物材料通常是由聚合产生的________。

2. 金属的晶体结构一般为________。

3. 水的沸点是在常压下________摄氏度。

4. 绝大多数材料的导热能力都随________而增强。

三、简答题1. 请简述铁、铝、铅、镁这四种金属的特点及应用。

答：铁是一种常见的金属材料，密度较大，强度高，磁性强，广泛应用于建筑、机械制造等领域。

铝是一种轻金属，密度较小，耐腐蚀能力强，导电和导热性能好，广泛应用于航空航天、汽车制造等领域。

铅是一种具有重金属特性的材料，密度极大，延展性好，广泛用于电池制造、防辐射材料等领域。

镁是一种轻金属，密度较小，强度高，具有良好的耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、医疗器械等领域。

2. 请简述金属、离子和分子晶体的特点及应用。

答：金属晶体由金属原子通过金属键紧密堆积而成，具有高导电、高导热、高延展性等特点，广泛应用于电子、建筑、交通等领域。

离子晶体由阳离子和阴离子通过离子键排列而成，具有高熔点、脆性等特点，广泛应用于陶瓷、玻璃等领域。

《材料科学基础》期末试卷及答案一. 选择题：（共15小题，每小题2分，共30分）。

1. 根据相律在不考虑压强影响的情况下，三元系相图中二相平衡区的自由度f为（）。

A. 0B. 1C. 2D. 32. 在六节环硅酸盐结构中非桥氧的个数为（）。

A. 6B. 8C. 10D. 123. 氢键的形成对物质的物理性能影响很大，分子内氢键的存在会引起物质（）。

A. 熔点升高，沸点降低B. 熔点降低，沸点升高C. 熔点、沸点都升高D. 熔点、沸点都降低4. 密排六方的配位数，四面体空隙数及晶胞原子数分别为（）。

A. 12，3n，6B. 12，2n，6C. 8，6n，2D. 12，2n，65. 下列说法正确的是（）。

A. 点缺陷是热力学稳定缺陷B. 两位错交割必形成割阶C. 线缺陷也是热力学稳定缺陷D. 空位形成能大于间隙形成能6. 在高岭石Al4[Si4O10](OH)8结构中每个O2-可连1个[SiO4]和几个[AlO2(OH)4]( )。

A. 1B. 2C. 3D. 47. 在单元系相图中，温度一定，增加压力会使摩尔体积大的相在相图上稳定存在的区域（）。

A. 缩小B. 扩大C. 没影响D. 无法判断8. 结晶性高聚物由熔体中结晶，可得到（）。

A. 单晶B. 球晶C. 纤维状晶体D. 串晶9. 某位错的位错线与柏氏矢量平行且反向，则此位错为（）。

A. 正刃型位错B. 右螺型位错C. 左螺型位错D. 负刃型位错10. 在铁碳合金中可锻性最好的是（）。

A. 亚共析钢B. 共析钢C. 过共析钢D. 共晶铸铁11. 在吴氏网上直径的刻度可度量（）。

A. 极距角B. 方位角C. 晶面的面角D. 园心角12. 在平衡条件下，溶质原子在晶界处的浓度偏离平均浓度的现象称为晶界偏析，若溶质原子的固溶度（C m）愈大，则晶界处溶质的浓度（）。

A. 愈大B. 愈小C. 不变D. 无法判断13. 第二相若在晶粒内部析出，固溶体中各组元的原子直径之差超过5%时，决定因素是弹性应变能，则第二相的形状接近于（）。

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。