期末樣卷材料科學(xué)基礎(chǔ)

1、中國計(jì)量學(xué)院20 20 學(xué)年第 學(xué)期 材料科學(xué)基礎(chǔ)(1) 課程考試試卷（ 樣卷 ）開課二級(jí)學(xué)院： 材料學(xué)院 ，考試時(shí)間： 年 月 日 時(shí)裝訂線考試形式：閉卷、開卷，允許帶 計(jì)算器 入場考生姓名： 學(xué)號(hào)： 專業(yè)： 班級(jí)： 題序一二三四五六七八九總分得分評卷人一、單項(xiàng)選擇題（每題1分，共10分）1、下列幾種鍵合中，鍵能最弱的是（ C ）。A、金屬鍵； B、離子鍵；C、范德瓦耳斯力； D、氫鍵。2、正交晶系布拉菲點(diǎn)陣常數(shù)的特點(diǎn)是（ D ）。A、a=b=c，=90°； B、a=bc，=90°；C、a=bc，=90°； D、abc，=90°。3、每個(gè)體心立方晶胞中

2、包含有（ B ）個(gè)原子。A、1；    B、2；C、3；    D、4。4、脫位原子擠入結(jié)點(diǎn)的間隙，形成的空位與間隙原子對合稱為（ D ）。A、間隙原子； B、異類原子；C、肖脫基缺陷； D、弗蘭克耳缺陷。5、刃型位錯(cuò)的位錯(cuò)線，與柏氏矢量 ，與剪切力的方向 。（ C ）A、平行，平行； B、平行，垂直；C、垂直，垂直； D、垂直，平行。6、一定成分的固相，在某一溫度下同時(shí)分解成兩個(gè)成分與結(jié)構(gòu)不相同的固相。（ B ）A、共晶反應(yīng)； B、共析反應(yīng)；C、包晶反應(yīng)； D、包析反應(yīng)。7、鐵碳相圖中，通過包晶反應(yīng)能獲得的組織為：（ B ）。A、珠光體； B、奧氏體；

3、C、萊氏體； D、滲碳體。8、下列關(guān)于成分過冷的說法，錯(cuò)誤的是：（ D ）A、溫度梯度越小，越容易出現(xiàn)成分過冷；B、鑄件的凝固速度越快，越容易造成成分過冷；C、合金的凝固溫度范圍越大(液相線與固相線間隔越大)，越容易出現(xiàn)成分過冷；D、溶質(zhì)濃度越小，越容易出現(xiàn)成分過冷。9、微觀光滑的界面，在宏觀上是 的，其生長機(jī)制為 生長機(jī)制。（ D ）A、光滑，垂直； B、光滑，二維；C、粗糙，垂直； D、粗糙，二維。10、物理氣相沉積與化學(xué)氣相沉積相比，具有以下特點(diǎn)：（ D ）。A、反應(yīng)溫度很低； B、沉積速度快；C、會(huì)有少量化學(xué)反應(yīng)發(fā)生； D、只能實(shí)現(xiàn)單一元素沉積。二、不定項(xiàng)選擇題（每題2分，共10分，多

4、選不給分/漏選給1分）1、下列屬于高分子近程結(jié)構(gòu)范疇的有（ ACD ）。A、結(jié)構(gòu)單元的鍵接順序； B、單個(gè)高分子的形態(tài)； C、鏈結(jié)構(gòu)的成分； D、高分子的支化與交聯(lián)； E、單個(gè)高分子的大?。?F、高分子鏈的柔順性。2、下述關(guān)于面心立方fcc的敘述正確的是（ ABCD ）。A、fcc的密排面是111； B、fcc的密排方向是<110>；C、fcc晶胞中的原子數(shù)為4個(gè)；D、fcc結(jié)構(gòu)中原子的配位數(shù)為12；E、fcc的致密度為0.68。3、下列說法正確的是：（ BCDE ）。A、螺型位錯(cuò)具有兩種運(yùn)動(dòng)方式：滑移與攀移；B、利用浸蝕技術(shù)和透射電鏡均可以觀察到晶體中的位錯(cuò)；C、位錯(cuò)的能量與柏氏

5、矢量模的平方成正比；D、位錯(cuò)的曲率半徑越小，保持位錯(cuò)彎曲所需要的切應(yīng)力越大；E、割階對位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)有較大的阻礙作用；F、扭折對位錯(cuò)的運(yùn)動(dòng)有較大的阻礙作用。4、下列說法正確的是：（ BC ）。A、置換固溶體中，溶質(zhì)原子與溶劑原子的尺寸相差越大，其溶解度越大；B、置換固溶體中，溶質(zhì)原子與溶劑原子的尺寸相差越大，其溶解度越小；C、置換固溶體中，溶質(zhì)與溶劑的晶體結(jié)構(gòu)越相似，其溶解度越大；D、置換固溶體中，溶質(zhì)與溶劑的晶體結(jié)構(gòu)越相似，其溶解度越??；E、間隙固溶體中，溶質(zhì)原子與溶劑原子的尺寸相差越小，其溶解度越大；F、間隙固溶體中，溶質(zhì)與溶劑的晶體結(jié)構(gòu)越相似，其溶解度越大；5、下圖示出了ABC三組元的成分三

6、角形，關(guān)于S與P點(diǎn)成分描述正確的是（ CF ）。A、A=10%,B=20%,C=70%；B、A=10%,B=70%,C=20%；C、A=20%,B=10%,C=70%；D、A=20%,B=70%,C=10%；E、A=70%,B=10%,C=20%；F、A=70%,B=20%,C=10%。三、名詞解釋（每題3分，共12分）1、官能度 2、晶體 3、空間點(diǎn)陣 4、固溶體 相；固溶強(qiáng)化；中間相；晶體缺陷；柏氏矢量；均勻形核；非均勻形核；平衡凝固；非平衡凝固；偽共晶；離異共晶；成分過冷；平衡分配系數(shù)；枝晶偏析。四、簡要回答問題（每題3分，共18分）1、在線型高分子、支化高分子、交聯(lián)高分子、三維網(wǎng)狀高分

7、子這四種類型的高分子中，哪些能夠在加熱過程中熔融？哪些能夠在有機(jī)溶劑中溶解？答： 線型高分子與支化高分子能夠在加熱過程中熔融。線型高分子與支化高分子能夠在 有機(jī)溶劑中溶解。（答對一個(gè)給2分，全對給3分） 2、什么是空間點(diǎn)陣與晶胞？它們之間有什么關(guān)聯(lián)？答：空間點(diǎn)陣指將晶體中的原子、分子、離子或者原子團(tuán)等抽象成幾何點(diǎn)后，在三維空間作周期性規(guī)則排列所形成的三維陣列。晶胞則是在點(diǎn)陣中選取的具有代表性的基本單元，將晶胞在三維空間重復(fù)堆砌就構(gòu)成了空間點(diǎn)陣。 3、簡述描述離子晶體配位特征的鮑林規(guī)則。答：Pauling第一規(guī)則：在離子晶體中，正離子周圍形成一個(gè)負(fù)離子配位多面體，正負(fù)離子之間的平衡距離取決于離子

8、半徑之和，而正離子的配位數(shù)則取決于正負(fù)離子的半徑比，也稱多面體規(guī)則。Pauling第二規(guī)則靜電價(jià)規(guī)則：在穩(wěn)定的離子晶體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)負(fù)離子的電價(jià)Z-等于或接近于與之鄰接的各正離子靜電強(qiáng)度S的總和。Pauling第三規(guī)則：在晶 體結(jié)構(gòu)中，每個(gè)配位多面體以共頂方式連接，共棱連接特別是共面連接方式存在時(shí)，會(huì)使結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性降低。Pauling第四規(guī)則：在一個(gè)含有多種陽離子的晶體中，電價(jià)高而配位數(shù)小的那些陽離子所形成的配位多面體不傾向于相互直接連接。Pauling第五規(guī)則：在一個(gè)晶體結(jié)構(gòu)中，本質(zhì)不同的結(jié)構(gòu)組元的種類，傾向于最少，也稱節(jié)約規(guī)則。（答對三個(gè)給3分） 4、影響置換固溶體溶解度的因素有那些？簡要闡

9、述其影響規(guī)律。答：影響置換固溶體溶解度的因素主要有以下四點(diǎn)：（1）尺寸因素，溶質(zhì)原子與溶劑原子半徑相差越小，溶解度越大；（2）晶體結(jié)構(gòu)因素，溶質(zhì)原子與溶劑原子的晶體結(jié)構(gòu)越相似，溶解度越大；（3）電負(fù)性差因素，兩元素的電負(fù)性差相差越大，溶解度越?。唬?）電子濃度因素，越接近極限電子濃度，溶解度越小。（答對三個(gè)給3分） 5、如果溫度梯度足夠小的話，單一組分的純金屬在一定條件下可以產(chǎn)生成分過冷嗎？答：成分過冷是指固溶體在凝固過程中界面前沿的液體成分有變化而產(chǎn)生的一個(gè)過冷區(qū)，單一組分的純金屬在凝固過程中沒有組分的變化，故在凝固過程不會(huì)產(chǎn)生成分過冷。 6、簡述蒸發(fā)過程的幾個(gè)步驟。答：原子離開扭折位置沿著

10、臺(tái)階運(yùn)動(dòng)；原子具有更高能量時(shí)就不依靠臺(tái)階存在，運(yùn)動(dòng)到小平臺(tái)上成為被吸附原子；吸附原子在固體表面上擴(kuò)散；吸附原子離開表面進(jìn)入氣相。 五、繪圖題（每題4分，共8分）1、在下列立方晶系的晶胞內(nèi)，左圖標(biāo)出（012），右圖標(biāo)出012。yxzyxz2、根據(jù)右下圖的A-B二元相圖，通過繪圖求出以下問題。（4分）（1）當(dāng)最先凝固出來固相的成分點(diǎn)WB為90%時(shí)，請通過繪圖找出合金的成分點(diǎn)。（2分）（2）成分點(diǎn)為WB=40%的合金開始凝固時(shí)，通過繪圖找出最先結(jié)晶出來的固相成分點(diǎn)。（2分）B20% 40% 60% 80%A六、計(jì)算題（每題5分，共20分）1、Mn的同素異構(gòu)體有一為立方結(jié)構(gòu)，其晶格常數(shù)a=0.632n

11、m，=7.26g/cm3，r=0.122nm，請計(jì)算：Mn晶胞中有幾個(gè)原子，其致密度為多少？（Mn的原子量54.94，NA=6.023×1023）解：由a3 = n(MMn/NA)，可得：n = a3 NA/ MMn，即有：n = 7.26 × (0.632×10-7)3 × (6.023×1023) ÷54.94 =20 (個(gè)) (3分)K = nv/V= 20 × (4/3)r3/a3 = 0.602 (2分)2、CsBr的晶體結(jié)構(gòu)如下圖所示，rCs+=0.167nm，rBr-=0.203nm，請計(jì)算CsBr晶體的點(diǎn)陣常

12、數(shù)a為多少nm？它的密度是多少g/cm3？（Cs的原子量為132.9，Br的原子量為79.90，阿佛伽德羅常數(shù)為6.02×1023） 解：根據(jù)CsBr晶體的結(jié)構(gòu)，其對角線方向密排，所以有：2（rCs+ + rBr-）=a，故a=nm=0.427nm （2分）；=4.54g/cm3（3分）3、通過計(jì)算說明下列位錯(cuò)反應(yīng)能否進(jìn)行：幾何條件：反應(yīng)前： （1分）反應(yīng)后： （1分）裝訂線能量條件：反應(yīng)前： （1分）反應(yīng)后： （1分）由于幾何條件滿足，能量條件也滿足，故反應(yīng)可以進(jìn)行。 （1分）4、固溶體合金的相圖如下圖所示，試根據(jù)相圖確定：若首先凝固出來的固相成分含(B) = 60%，通過繪圖標(biāo)出

13、合金的成分（繪圖）；合金成分為(B) = 50%，凝固到某溫度時(shí)液相含(B)為32%，固相含有(B) = 72%，此時(shí)液體和固相各占多少（計(jì)算）？ A 20 40 60 80 B溫度W(B) %L+aL（1）過60%的固相線做橫線，交液相線于18-19%；（3分）（2）液相占（72-50）/（72-32）=22/40=55%，固相占（50-32）/（72-32）=18/40=45%（2分）七、綜合題（二題，共22分）1、立方晶系中，有一個(gè)柏氏矢量在00晶向的刃型位錯(cuò)b1沿著（100）晶面滑動(dòng)。（1）另有一個(gè)伯氏矢量在010方向，沿著（001）晶面上運(yùn)動(dòng)的刃型位錯(cuò)b2；當(dāng)位錯(cuò)b2通過b1時(shí)將發(fā)生扭折還是割階？繪出b2在交割后的位錯(cuò)線形狀。（2）另有一個(gè)伯氏矢量為100，并在（001）晶面上滑動(dòng)的螺型位錯(cuò)b3；如果和位錯(cuò)b3交割后，b1將發(fā)生扭折還是割階？繪出b1在交割后的位錯(cuò)線形狀。（8分） 答：（1）扭折；（2）割階；2、Pt-Ag二元合金相圖如圖所示。根據(jù)相圖回答下列問題：（14分）（1）Ag含量為42.4%的合金在1186發(fā)生何種轉(zhuǎn)變？寫出其轉(zhuǎn)變方程式。（2分）（2）Ag含量為20%的合金，從高溫緩慢冷卻到低溫；在1186時(shí)，當(dāng)轉(zhuǎn)變發(fā)生前，分別存在哪些相？計(jì)算各相所占總物相的比例。（4分）（3）Ag含量為20%的合金，從高溫緩慢冷卻到低