材料科学基础期末复习考试题

1、综合题一：材料的结构1 谈谈你对材料学科和材料科学的认识。2按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布。N 1S2 2S2 2P3 O 1S2 2S2 2P4 Si 1S2 2S2 2P6 3S2 3P2 Fe 1S2 2S2 2P6 3S2 3P2 3D6 4S2 Cu 1S2 2S2 2P6 3S2 3P2 3D10 4S1 Br 1S2 2S2 2P6 3S2 3P6 3D10 4S2 4P5 3原子的结合键有哪几种？各有什么特点？金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？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

2、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。金属键是由自由电子和属离子之间的静电吸引力组合而成，没有饱和性和方向性，因此使金属具有导电的性质。4 理解空间点阵、晶体结构、晶胞概念，理解三者之间的关系（区别联系）。组成晶体的粒子（原子、离子或分子）在三维空间中形成有规律的某种对称排

3、列，如果我们用点来代表组成晶体的粒子，这些点的空间排列就称为空间点阵.晶体以其内部原子、离子、分子在空间作三维周期性的规则排列为其最基本的结构特征。能够保持晶体结构的对称性而体积又最小称晶胞。点阵+基元=晶体结构5 晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？（说明这个是基础，可能不会直接让你标定六方指数，但是要掌握其他综合题目会考） 晶面指数与晶向指数垂直6 画出Fcc（面心立方）晶体结构晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么？密排面、密排方向，相应关系式。一、晶格常数：a=b=c,=90° 二、晶胞原子数：1/8×8+1/2×6

4、=4（个） 三、原子半径：原子=四分之根号二a 四、致密度：0.74（74%）五、配位数：12面心立方晶体中原子的密排面是（111）面心立方晶体中原子的密排方向（111）体心立方 单位晶胞原子数为2 配位数为8 原子半径根号（3）/4 a(设晶格常数为a) 致密度0.687 研究晶体缺陷有何意义？晶体缺陷如何分类？晶体缺陷对晶体性能有很大影响,还与扩散,相变,塑性变形,再结晶,氧化,烧结等有密切关系.分为点线面缺陷.8 点缺陷主要有几种？为何说点缺陷是热力学平衡的缺陷？3种 肖特基/弗伦克尔缺陷 间隙原子 由于热起伏促使原子脱离点阵位置而形成的9 位错概念是在什么背景下提出的？其易动性是如何实

5、现的？实验测得的实际晶体的屈服强度比理论值低 10 试述位错的分类和性质。11 试述柏式矢量的意义。12 理解单位长度位错线应变能与柏氏矢量的平方关系，如何判断位错反应能否进行。（课堂练习书上例题）13 柯氏气团是如何形成的？它对材料行为有何影响？14 晶体中的界面有何共性？它对材料行为有何影响？15高分子链的结构，高分子聚集态结构包括那些方面？掌握基本概念，说出几种常用高分子材料及用途。 综合题二：凝固、相结构与相图1固溶体概念、分类，了解影响固溶度的因素。2请说明间隙化合物与间隙固溶体的异同。3 深刻理解二元共晶相图（固态互溶不互溶相图上的差别），分析两种合金平衡冷却过程，指出其室温组织。

6、会使用杠杆定理计算相组成。要求根据题目要求绘制相图。4 理解Fe-Fe3C相图的组元基本相。（铁素体，奥氏体，123次渗碳体）5 画出Fe-Fe3C相图，正确标定特征点，试述含碳量对平衡组织和性能的影响（相含量、形态的变化）。提一下：会分析平衡转变过程和室温组织（典型有代表意义的如果共析钢0.77-2.11，和过共晶白口铸铁 4.3-6.69）（大题）6分析界面结构和温度梯度对晶体生长形态的影响。7简述铸锭或铸件凝固组织特点及形成原因。8谈谈你所了解的凝固新技术及其应用。综合题三：扩散、塑变与再结晶1请简述扩散的微观机制有哪些？ 2 扩散的推动力是什么？什么是互扩散与柯肯达尔效应？3掌握钢的渗

7、碳问题，扩散第二定律的应用，高斯误差函数解来求解。书上例题。4 熟练掌握滑移系，施密特定律（运用计算，书上类似例题）。5什么是单滑移，多滑移和交滑移？6试分析单晶体滑移和孪生变形的异同点。7为何晶粒越细、材料的强度越高，写出描述晶粒大小与材料强度关系的霍尔-佩奇公式,并作简要说明。8 冷变形金属的组织与性能及能量的变化。9热加工和冷加工是如何划分的？10当冷变形金属加热时会发生回复、再结晶和晶粒长大等过程。了解这些过程的发生和发展规律。5 / 52008年材料科学基础复习题1、 在一个单胞中画出立方晶系的如下晶面和晶向：（230）和11。2、 请判定下列位错反应能否进行。（1） （2） 3、

8、试述影响置换型固溶体的固溶度的条件。1. 晶体结构相同2. 原子半径差小时3. 电负性 4. 电子浓度因素4、 解释下列名词1 空间点阵 2 合金 3 奥氏体 4 反偏析 5 滑移系 6 柏氏矢量 7 柯氏气团 8 动态再结晶 9冷加工10 交滑移 11 晶胞12线缺陷13 相 14 晶胞 15共析、包晶反应 16上坡扩散 17全位错、不全位错 18热加工 19置换、20 间隙固溶体 21枝晶偏析5、 （1）扩散都有哪些微观机制？哪种方式比较容易进行？（2）扩散激活能的物理意义是什么？（3）列出影响扩散系数的内、外因素。6、 固溶体凝固时，决定固/液界面形貌的内、外因都有哪些？它们各自如何影响

9、其界面形貌的？7、 碳原子在910?C 扩散进入纯铁，在1.5mm 深处达到某一浓度需要10 小时。问在1000 同样的扩散气氛下在同样的深度达到相同的浓度需要多长时间？（碳原子在纯铁中的扩散激活能为137.520 kJ/mol，R = 8.314 J/mol.K）。8、 写出CaCl2溶入到NaCl中形成空位型固溶体的缺陷反应方程式，并说明方程式中点缺陷符号的物理意义。9、 从形成原因、相数、化学组成、化学计量考虑，试比较固溶体与化合物、机械混合物的差别。10、 下表给出元素的一些参数：（1）这些元素和Cu 组成以Cu 为溶剂的固溶体，这些固溶体类型各是什么？为什么？（2）估计各种固溶体的相

10、对固溶度的大小，按其固溶度的大小顺序写出，说明根据是什么。（3）有哪些固溶体可能是无限固溶体？依据是什么？元素CuNiPbSnZnSbO原子序数2928825030518原子半径nm0.1280.1440.1750.1580.1330.1610.06晶体结构面心立方面心立方面心立方体心立方密排立方菱方电负性1.91.882.331.961.652.053.4411、 根据Fe-Fe3C相图，已知两种铁碳合金的含碳量分别为1 %（成分）和4.5 %（成分），(1) 分析两种合金的平衡结晶过程；(2) 在室温时，铁素体中含碳量为0.001%，Fe3C中含碳量为6.69%，忽略三次Fe3C的析出，计

11、算室温时两种合金的相组成物和组织组成物的相对含量。12、 指出在相同的结晶条件小，均匀形核与非均匀形核的形核功又何不同？为什么？13、 为什么凝固时形核率和晶核长大率先随着过冷度的增加而增大，当过冷度增大到一定程度后，反而随着过冷度的增加而降低？14、 C与Fe可以形成铁素体，也可以形成渗碳体（Fe3C）。两者在晶体结构、碳含量和物理性质方面有何不同？15、 什么叫临界晶核？它的物理意义及与过冷度的定量关系如何？16、 比较单晶和多晶金属键建合材料、共价键键合材料和离子键键合材料在室温下发生塑性变形的难易程度，并说明其原理。17、 讨论形成晶相和玻璃相的条件，指出为什么大多数陶瓷材料可以结晶，

12、形成玻璃相也是常见的，而金属则很容易进行结晶，但很难形成玻璃相？18、 有一70MPa应力作用在fcc晶体的001方向上，求作用在(111)10-1和(111)-110滑移系上的分切应力。19、 已知H70黄铜(30%Zn)在400的恒温下完成再结晶需要1小时，而在390完成再结晶需要2小时，试计算在420恒温下完成再结晶需要多少时间？20、 一块含碳0.1%的碳钢在930渗碳，在t>0的全部时间内保持表面成分为1%，渗到0.05 cm处的浓度达到0.45%，假设碳的扩散系数满足D = 2.0 × 10-5 exp-140000/(8.314T)(m2/s)，已知，试计算：(1) 所需渗碳时间；(2) 若规定0.3 % C作为渗碳层厚度的量度，则在930 渗碳10小时的渗层厚度为870 渗碳10小时的多少倍？21、 在晶体中产生一个空位需要形成自由能（包括形成焓和热熵），为什么空位会有平衡浓度？解释为什么要获得一个极纯的物质是极其困难的。22、 画出Fe-Fe3C平衡相图并回答问题： 要求：画出共晶反应及共析反应部份。 标明各特征温度、成份点。 写出单相区（g -Fe，a-Fe，L）。 写出共晶反应，共析反应方程式。23、 用位错及晶界理论简要分析为什么多晶金属材料的屈服强度比同样材料的单晶体金属材料高。24、 简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力