《 材料科學(xué)基礎(chǔ)I》期（末）考試試卷標(biāo)準(zhǔn)答案

1、 材料科學(xué)基礎(chǔ)I期（末）考試試卷標(biāo)準(zhǔn)答案A一、名詞解釋：（每題2分，共10分）凝固：由液相至固相的轉(zhuǎn)變稱為凝固。鐵素體：碳原子溶于Fe中形成的固溶體。反應(yīng)擴(kuò)散：通過擴(kuò)散使固溶體中的溶質(zhì)原子超過固溶極限，從而不斷形成新相的擴(kuò)散過程，稱為反應(yīng)擴(kuò)散或相變擴(kuò)散。間隙固溶體：溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙而形成的固溶體稱為間隙固溶體。密排方向：原子排列最密集的晶向。二.選擇題：（每空1分，共10分）1、 擴(kuò)散物質(zhì)沿（C）擴(kuò)散時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)最大。A 晶體內(nèi)部 B 晶界 C 自由表面2、 離子晶體的擴(kuò)散機(jī)制是 （A）。A 空位 B 間隙 C 交換3、 均勻形核時(shí)，過冷度越大，臨界形核功（B）。A 越大 B 越小

2、C 不變4、 由液相同時(shí)結(jié)晶出兩種不同固溶體的過程稱為 （C）。A 包晶轉(zhuǎn)變 B 勻晶轉(zhuǎn)變 C 共晶轉(zhuǎn)變5、 共析反應(yīng)的表達(dá)式為 （B）。ABC6、體心立方結(jié)構(gòu)的密排方向是（D），面心立方結(jié)構(gòu)的密排面是（C）。A (001) B 001 C (111) D 111 E (011) F 0117、主量子數(shù)為n的殼層中最多容納（C）個(gè)電子。A n-1 B 2n-1 C 2nD n8、鍵合方式具有方向性的是( CE )，NaCl化合物中的鍵合方式是（B）。A金屬鍵 B離子鍵 C共價(jià)鍵 D范德華力 E氫鍵三、問答題：（每題5分，共35分）1、 寫出菲克第二定律的表達(dá)式，并說明方程中各量及符號(hào)的名稱和意

3、義。答：（3分）式中是濃度，t是時(shí)間，x是擴(kuò)散距離，D是擴(kuò)散系數(shù)。（2分）2、 簡(jiǎn)述影響擴(kuò)散的因素有哪些？答：影響擴(kuò)散的因素包括溫度，固溶體類型，晶體結(jié)構(gòu)，晶體缺陷，化學(xué)成分和應(yīng)力。（5分）3、 寫出恒壓條件下的相率公式，并且計(jì)算純金屬，二元合金和三元合金可能存在的最多平衡相數(shù)。答：恒壓條件下的相率公式為：fC-P+1。（2分）所以，P=C-f1，而f0。故：純金屬中最多平衡相數(shù)為：P=C-f11012；（1分）二元合金中最多平衡相數(shù)為：P=C-f12013；（1分）三元合金中最多平衡相數(shù)為：P=C-f13014。（1分）4、 影響固溶體溶解度的主要因素有哪些？答：影響溶解度的因素主要取決于：

4、a.晶體結(jié)構(gòu)，b.原子尺寸，c.化學(xué)親和力（電負(fù)性），d.原子價(jià)。5、 空間點(diǎn)陣與晶體點(diǎn)陣有何區(qū)別？答：空間點(diǎn)陣與晶體點(diǎn)陣的區(qū)別為：空間點(diǎn)陣是由無數(shù)幾何點(diǎn)在三維空間排列成的規(guī)則陣列，是晶體中質(zhì)點(diǎn)排列的幾何學(xué)抽象。只有14種類型。 （2分）晶體點(diǎn)陣則是晶體中質(zhì)點(diǎn)在空間的具體排列方式。實(shí)際質(zhì)點(diǎn)的排列是無限的。 （2分）簡(jiǎn)言之，晶體點(diǎn)陣=空間點(diǎn)陣+基元（原子、分子or離子） （1分）6、 說明間隙化合物與間隙固溶體有何異同？答：間隙固溶體屬于固溶體，即溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格間隙所形成的均勻混合的固態(tài)溶體，它保持著溶劑的晶體結(jié)構(gòu)類型；（2分）而間隙化合物則屬于中間相，即兩組元在固態(tài)下相互作用而形成的一種

5、新物質(zhì)，該新相的晶體結(jié)構(gòu)與A，B兩組元均不相同。 （2分）其中，當(dāng)非金屬原子半徑與金屬原子半徑的比值r/r0.59時(shí)，形成具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的相，稱為間隙化合物。（1分）7、 在立方晶體中，繪出以下晶面和晶向。(010), (210), (112), 110, 311, 212。四、相圖分析題：（共24分）1、A-B二元合金相圖如下圖，試求：（1）在圖中標(biāo)出液相線、固溶度曲線和共晶線。（3分）（2）分析含B40%的合金的冷卻過程中組織的變化。（6分）（3）寫出該合金冷卻到C點(diǎn)時(shí)的相及其各相的成份，并運(yùn)用杠桿定律計(jì)算此時(shí)各相的相對(duì)含量；（7分）（4）該合金的室溫組織為下圖中的哪個(gè)？（3分） 解：（

6、1）各線在圖上標(biāo)示出。（2）1-2: L2-3: L+3:3以下：中析出室溫組織：（）由于量少，室溫組織也可以寫成（）。（3）該合金冷卻到C點(diǎn)時(shí)相為L(zhǎng)+，由圖可知，液相成分為51B，相成分為9%B。液相百分比為：相百分比為：（4）室溫組織為：。2、根據(jù)下圖所示的Fe-FeC合金相圖： （5分）（1）將圖中虛線,所在位置的成份與對(duì)應(yīng)的鐵碳合金類型連線。（2）將GS、ES和PQ線與其表示的意義連線。五、計(jì)算題（21分）1. 碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的低碳鋼，置于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%的滲碳?xì)夥罩?，?20進(jìn)行滲碳，如果要求距表面0.002mm處的碳濃度為0.45%，求所需的時(shí)間。已知，碳在-Fe中920時(shí)的擴(kuò)散系數(shù)D=210m/s，erf(0.71)0.68。（7分）解：由一端成分不受擴(kuò)散影響的擴(kuò)散體的解，得：設(shè)低碳鋼的密度為，上式左邊的分子和分母同除以，可將質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換為質(zhì)量分?jǐn)?shù)，得：代入數(shù)值，可得所以，t0.1s2. 分別計(jì)算體心立方晶體結(jié)構(gòu)和面心立方晶體結(jié)構(gòu)的單胞內(nèi)原子數(shù)及致密