材料科學基礎期末復習考試題

1、綜合題一：材料的結構1 談談你對材料學科和材料科學的認識。2按照能級寫出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的電子排布。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原子的結合鍵有哪幾種？各有什么特點？金屬鍵與其它結合鍵有何不同，如何解釋金屬的某些特性？離子鍵：正負離子相互吸引；鍵合很強，無方向性；熔點、硬度高，固態(tài)不導電，導熱性差。共價鍵：相

2、鄰原子通過共用電子對結合；鍵合強，有方向性；熔點、硬度高，不導電，導熱性有好有差。金屬鍵：金屬正離子于自由電子相互吸引；鍵合較強，無方向性；熔點、硬度有高有低，導熱導電性好。分子鍵：分子或分子團顯弱電性，相互吸引；鍵合很弱，無方向性；熔點、硬度低，不導電，導熱性差。氫 鍵：類似分子鍵，但氫原子起關鍵作用XH-Y；鍵合弱，有方向性；熔點、硬度低，不導電，導熱性好。金屬鍵是由自由電子和屬離子之間的靜電吸引力組合而成，沒有飽和性和方向性，因此使金屬具有導電的性質(zhì)。4 理解空間點陣、晶體結構、晶胞概念，理解三者之間的關系（區(qū)別聯(lián)系）。組成晶體的粒子（原子、離子或分子）在三維空間中形成有規(guī)律的某種對稱排

3、列，如果我們用點來代表組成晶體的粒子，這些點的空間排列就稱為空間點陣.晶體以其內(nèi)部原子、離子、分子在空間作三維周期性的規(guī)則排列為其最基本的結構特征。能夠保持晶體結構的對稱性而體積又最小稱晶胞。點陣+基元=晶體結構5 晶向指數(shù)和晶面指數(shù)的標定有何不同？其中有何須注意的問題？（說明這個是基礎，可能不會直接讓你標定六方指數(shù)，但是要掌握其他綜合題目會考） 晶面指數(shù)與晶向指數(shù)垂直6 畫出Fcc（面心立方）晶體結構晶胞結構示意圖，其表示符號、原子數(shù)、配位數(shù)、致密度各是什么？密排面、密排方向，相應關系式。一、晶格常數(shù)：a=b=c,=90° 二、晶胞原子數(shù)：1/8×8+1/2×6

4、=4（個） 三、原子半徑：原子=四分之根號二a 四、致密度：0.74（74%）五、配位數(shù)：12面心立方晶體中原子的密排面是（111）面心立方晶體中原子的密排方向（111）體心立方 單位晶胞原子數(shù)為2 配位數(shù)為8 原子半徑根號（3）/4 a(設晶格常數(shù)為a) 致密度0.687 研究晶體缺陷有何意義？晶體缺陷如何分類？晶體缺陷對晶體性能有很大影響,還與擴散,相變,塑性變形,再結晶,氧化,燒結等有密切關系.分為點線面缺陷.8 點缺陷主要有幾種？為何說點缺陷是熱力學平衡的缺陷？3種 肖特基/弗倫克爾缺陷 間隙原子 由于熱起伏促使原子脫離點陣位置而形成的9 位錯概念是在什么背景下提出的？其易動性是如何實

5、現(xiàn)的？實驗測得的實際晶體的屈服強度比理論值低 10 試述位錯的分類和性質(zhì)。11 試述柏式矢量的意義。12 理解單位長度位錯線應變能與柏氏矢量的平方關系，如何判斷位錯反應能否進行。（課堂練習書上例題）13 柯氏氣團是如何形成的？它對材料行為有何影響？14 晶體中的界面有何共性？它對材料行為有何影響？15高分子鏈的結構，高分子聚集態(tài)結構包括那些方面？掌握基本概念，說出幾種常用高分子材料及用途。 綜合題二：凝固、相結構與相圖1固溶體概念、分類，了解影響固溶度的因素。2請說明間隙化合物與間隙固溶體的異同。3 深刻理解二元共晶相圖（固態(tài)互溶不互溶相圖上的差別），分析兩種合金平衡冷卻過程，指出其室溫組織。

6、會使用杠桿定理計算相組成。要求根據(jù)題目要求繪制相圖。4 理解Fe-Fe3C相圖的組元基本相。（鐵素體，奧氏體，123次滲碳體）5 畫出Fe-Fe3C相圖，正確標定特征點，試述含碳量對平衡組織和性能的影響（相含量、形態(tài)的變化）。提一下：會分析平衡轉(zhuǎn)變過程和室溫組織（典型有代表意義的如果共析鋼0.77-2.11，和過共晶白口鑄鐵 4.3-6.69）（大題）6分析界面結構和溫度梯度對晶體生長形態(tài)的影響。7簡述鑄錠或鑄件凝固組織特點及形成原因。8談談你所了解的凝固新技術及其應用。綜合題三：擴散、塑變與再結晶1請簡述擴散的微觀機制有哪些？ 2 擴散的推動力是什么？什么是互擴散與柯肯達爾效應？3掌握鋼的滲

7、碳問題，擴散第二定律的應用，高斯誤差函數(shù)解來求解。書上例題。4 熟練掌握滑移系，施密特定律（運用計算，書上類似例題）。5什么是單滑移，多滑移和交滑移？6試分析單晶體滑移和孿生變形的異同點。7為何晶粒越細、材料的強度越高，寫出描述晶粒大小與材料強度關系的霍爾-佩奇公式,并作簡要說明。8 冷變形金屬的組織與性能及能量的變化。9熱加工和冷加工是如何劃分的？10當冷變形金屬加熱時會發(fā)生回復、再結晶和晶粒長大等過程。了解這些過程的發(fā)生和發(fā)展規(guī)律。5 / 52008年材料科學基礎復習題1、 在一個單胞中畫出立方晶系的如下晶面和晶向：（230）和11。2、 請判定下列位錯反應能否進行。（1） （2） 3、

8、試述影響置換型固溶體的固溶度的條件。1. 晶體結構相同2. 原子半徑差小時3. 電負性 4. 電子濃度因素4、 解釋下列名詞1 空間點陣 2 合金 3 奧氏體 4 反偏析 5 滑移系 6 柏氏矢量 7 柯氏氣團 8 動態(tài)再結晶 9冷加工10 交滑移 11 晶胞12線缺陷13 相 14 晶胞 15共析、包晶反應 16上坡擴散 17全位錯、不全位錯 18熱加工 19置換、20 間隙固溶體 21枝晶偏析5、 （1）擴散都有哪些微觀機制？哪種方式比較容易進行？（2）擴散激活能的物理意義是什么？（3）列出影響擴散系數(shù)的內(nèi)、外因素。6、 固溶體凝固時，決定固/液界面形貌的內(nèi)、外因都有哪些？它們各自如何影響

9、其界面形貌的？7、 碳原子在910?C 擴散進入純鐵，在1.5mm 深處達到某一濃度需要10 小時。問在1000 同樣的擴散氣氛下在同樣的深度達到相同的濃度需要多長時間？（碳原子在純鐵中的擴散激活能為137.520 kJ/mol，R = 8.314 J/mol.K）。8、 寫出CaCl2溶入到NaCl中形成空位型固溶體的缺陷反應方程式，并說明方程式中點缺陷符號的物理意義。9、 從形成原因、相數(shù)、化學組成、化學計量考慮，試比較固溶體與化合物、機械混合物的差別。10、 下表給出元素的一些參數(shù)：（1）這些元素和Cu 組成以Cu 為溶劑的固溶體，這些固溶體類型各是什么？為什么？（2）估計各種固溶體的相

10、對固溶度的大小，按其固溶度的大小順序?qū)懗?，說明根據(jù)是什么。（3）有哪些固溶體可能是無限固溶體？依據(jù)是什么？元素CuNiPbSnZnSbO原子序數(shù)2928825030518原子半徑nm0.1280.1440.1750.1580.1330.1610.06晶體結構面心立方面心立方面心立方體心立方密排立方菱方電負性1.91.882.331.961.652.053.4411、 根據(jù)Fe-Fe3C相圖，已知兩種鐵碳合金的含碳量分別為1 %（成分）和4.5 %（成分），(1) 分析兩種合金的平衡結晶過程；(2) 在室溫時，鐵素體中含碳量為0.001%，F(xiàn)e3C中含碳量為6.69%，忽略三次Fe3C的析出，計

11、算室溫時兩種合金的相組成物和組織組成物的相對含量。12、 指出在相同的結晶條件小，均勻形核與非均勻形核的形核功又何不同？為什么？13、 為什么凝固時形核率和晶核長大率先隨著過冷度的增加而增大，當過冷度增大到一定程度后，反而隨著過冷度的增加而降低？14、 C與Fe可以形成鐵素體，也可以形成滲碳體（Fe3C）。兩者在晶體結構、碳含量和物理性質(zhì)方面有何不同？15、 什么叫臨界晶核？它的物理意義及與過冷度的定量關系如何？16、 比較單晶和多晶金屬鍵建合材料、共價鍵鍵合材料和離子鍵鍵合材料在室溫下發(fā)生塑性變形的難易程度，并說明其原理。17、 討論形成晶相和玻璃相的條件，指出為什么大多數(shù)陶瓷材料可以結晶，

12、形成玻璃相也是常見的，而金屬則很容易進行結晶，但很難形成玻璃相？18、 有一70MPa應力作用在fcc晶體的001方向上，求作用在(111)10-1和(111)-110滑移系上的分切應力。19、 已知H70黃銅(30%Zn)在400的恒溫下完成再結晶需要1小時，而在390完成再結晶需要2小時，試計算在420恒溫下完成再結晶需要多少時間？20、 一塊含碳0.1%的碳鋼在930滲碳，在t>0的全部時間內(nèi)保持表面成分為1%，滲到0.05 cm處的濃度達到0.45%，假設碳的擴散系數(shù)滿足D = 2.0 × 10-5 exp-140000/(8.314T)(m2/s)，已知，試計算：(1) 所需滲碳時間；(2) 若規(guī)定0.3 % C作為滲碳層厚度的量度，則在930 滲碳10小時的滲層厚度為870 滲碳10小時的多少倍？21、 在晶體中產(chǎn)生一個空位需要形成自由能（包括形成焓和熱熵），為什么空位會有平衡濃度？解釋為什么要獲得一個極純的物質(zhì)是極其困難的。22、 畫出Fe-Fe3C平衡相圖并回答問題： 要求：畫出共晶反應及共析反應部份。 標明各特征溫度、成份點。 寫出單相區(qū)（g -Fe，a-Fe，L）。 寫出共晶反應，共析反應方程式。23、 用位錯及晶界理論簡要分析為什么多晶金屬材料的屈服強度比同樣材料的單晶體金屬材料高。24、 簡述一次再結晶與二次再結晶的驅(qū)動力