材料科学基础第19讲 相图4-复习与习题
章节练习及参考答案----第四章相图doc
第四章 相图 练习题1.在Al-Mg 合金中，x Mg =0.05，计算该合金中Mg 的质量分数(w Mg )(已知Mg 的相对原子质量为24.31，Al 为26.98)。
2．已知Al-Cu 相图中，K ＝0.16，m ＝3.2。
若铸件的凝固速率R ＝3×10-4 cm/s ，温度梯度G ＝30℃/cm ，扩散系数D ＝3×10-5cm 2/s ，求能保持平面状界面生长的合金中W Cu 的极值。
3．证明固溶体合金凝固时，因成分过冷而产生的最大过冷度为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-+--=∆GK R K mw R GD K K mw T Cu C Cu C )1(ln 1)1(00max最大过冷度离液—固界面的距离为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡-=GDK R K mw R D x Cu C )1(ln 0式中m —— 液相线斜率； w C0Cu —— 合金成分；K —— 平衡分配系数； G —— 温度梯度；D —— 扩散系数； R —— 凝固速率。
说明：液体中熔质分布曲线可表示为：⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=x D R K K w C Cu C L exp 110 4．Mg-Ni 系的一个共晶反应为：546.02)M g (570235.0Ni Mg ==+⇔w w L Ni Ni 纯℃α设w 1Ni ＝C 1为亚共晶合金，w 2Ni =C 2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C 1合金中的α总量为C 2合金中α总量的2.5倍，试计算C 1和C 2的成分。
5．在图4—30所示相图中，请指出：(1)水平线上反应的性质；(2)各区域的组织组成物；(3)分析合金I，II的冷却过程；(4)合金工，II室温时组织组成物的相对量表达式。
6．根据下列条件画出一个二元系相图，A和B的熔点分别是1000℃和700℃，含w B=0.25的合金正好在500℃完全凝固，它的平衡组织由73.3%的先共晶。
和26.7%的(α+β)共晶组成。
《材料科学基础》综合复习题
《材料科学基础》复习思考题第一章：材料的结构空间点阵、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。
1、材料的键合方式有四类，分别是（），（），（），（）2、三种常见的金属晶格分别为（），（）和（）。
3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（）。
4、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（）。
5、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（）。
6、合金的相结构分为两大类，分别是（）和（）。
7、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（）。
8、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有（）、（）、（）、（）。
9、金属化合物（中间相）分为以下四类，分别是（），（），（），（）。
三、作图表示出立方晶系（123）、（0）、（421）等晶面和[02]、[11]、[346]等晶向。
四、立方晶系的{111}晶面构成一个八面体，试作图画出该八面体，并注明各晶面的晶面指数。
五、体心立方晶格的晶格常数为a，试求出（100）、（110）、（111）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。
六、已知面心立方晶格的晶格常数为a，试求出（100）、（110）、（111）晶面的面间距大小，并指出面间距最大的晶面。
七、试从面心立方晶格中绘出体心正方晶胞，并求出它的晶格常数。
材料科学基础课后习题答案
《材料科学基础》课后习题答案第一章材料结构的基本知识4. 简述一次键和二次键区别答：根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。
其中一次键的结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。
一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层，从而使原子间相互结合起来。
二次键的结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。
二次键是一种在原子和分子之间，由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。
6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高？答：材料的密度与结合键类型有关。
一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因：（1）金属元素有较高的相对原子质量；（2）金属键的结合方式没有方向性，因此金属原子总是趋于密集排列。
相反，对于离子键或共价键结合的材料，原子排列不可能很致密。
共价键结合时，相邻原子的个数要受到共价键数目的限制；离子键结合时，则要满足正、负离子间电荷平衡的要求，它们的相邻原子数都不如金属多，因此离子键或共价键结合的材料密度较低。
9. 什么是单相组织？什么是两相组织？以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。
答：单相组织，顾名思义是具有单一相的组织。
即所有晶粒的化学组成相同，晶体结构也相同。
两相组织是指具有两相的组织。
单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。
晶粒尺寸对材料性能有重要的影响，细化晶粒可以明显地提高材料的强度，改善材料的塑性和韧性。
单相组织中，根据各方向生长条件的不同，会生成等轴晶和柱状晶。
等轴晶的材料各方向上性能接近，而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。
对于两相组织，如果两个相的晶粒尺度相当，两者均匀地交替分布，此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。
如果两个相的晶粒尺度相差甚远，其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。
如果弥散相的硬度明显高于基体相，则将显著提高材料的强度，同时降低材料的塑韧性。
材料科学基础习题参考答案.docx
材料科学基础习题参考答案 第一章材料结构的基本知识8.计算下列晶体的离于键与共价键的相对比例。
(1) NaF (2) CaO (3) ZnS解：(1)查表得：X Na =0.93,X F =3.98--(0.93-3.98)2根据鲍林公式可得NaF 中离子键比例为：[1-e 4 ]x 100% = 90.2%共价键比例为：1-90.2%=9.8%--(1.00-3.44 )2(2) 同理，CaO 中离子键比例为：[1-e 4 ]x 100% = 77.4%共价键比例为：1-77.4%=22.6%(3) ZnS 中离子键比例为：Z“S 中离子键含量=[1 -£-1/4'2-58-165)2]x 100% = 19.44% 共价键比例为：1-19.44%=80.56%10说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义.说明稳态结构与亚稳态结构之间的关 系。
答：结构转变的热力学条件决定转变是否可行，是结构转变的推动力，是转变的必要条件； 动力学条件决定转变速度的大小，反映转变过程中阻力的大小。
稳态结构与亚稳态结构之间的关系：两种状态都是物质存在的状态，材料得到的结构是 稳态或亚稳态，取决于转变过程的推动力和阻力(即热力学条件和动力学条件)，阻力小时得 到稳态结构，阻力很大时则得到亚稳态结构。
稳态结构能量最低，热力学上最稳定；亚稳态 结构能量高，热力学上不稳定，但向稳定结构转变速度慢，能保持相对稳定甚至长期存在。
但在一定条件下，亚稳态结构向稳态结构转变。
1.第二章九材料中的騒須勾)与［2廊1)与［112］, (110)与［111］, (132)与［123］, (322)与［236］指数。
题: 系的 (21 在立方晶系的一个晶胞虫画出(111丄和丄112、日面.才晶系的画出同M1)、■'朋两晶面交钱亠 1]晶向。
112) d2. 有一正交点阵的a=b, c=a/2o 某晶面在三个晶轴上的截距分别为6个、2个和4个原子 间距，求该晶面的密勒指数。
材料科学基础复习题及答案
一、填空题1. 每个面心立方晶胞中的原子数为 4 ，其配位数为12 。
3a, 配2.晶格常数为a的体心立方晶胞, 其原子数为 2 , 原子半径为4/位数为 8 ，致密度为 0.68 。
3. 刃型位错的柏氏矢量与位错线互相垂直 , 螺型位错的柏氏矢量与位错线互相平行。
4. 螺型位错的位错线平行于滑移方向，位错线的运动方向垂直于位错线。
5. 在过冷液体中，晶胚尺寸小于临界尺寸时不能自发长大。
6. 均匀形核既需要结构起伏，又需要能量起伏。
7. 纯金属结晶时，固液界面按微观结构分为光滑界面和粗糙界面。
8.纯金属的实际开始结晶温度总是低于理论结晶温度，这种现象称为过冷，理论结晶温度与实际开始结晶温度之差称为过冷度。
9．合金中的基本相结构，有固溶体和金属化合物两类，其中前者具有较高的综合机械性能，适宜做基体相；后者具有较高的熔点和硬度，适宜做强化相。
10. 间隙相和间隙化合物主要受组元的原子尺寸因素控制。
11.相律是分析相图的重要工具，当系统的压力为常数时，相律的表达式为f＝c－p＋1。
12.根据相律，二元合金结晶时，最多可有 3 个相平衡共存，这时自由度为0 。
13.根据相区接触法则可以推定，两个单相区之间必定有一个两相区，两个两相区之间必须以单相区或三相共存水平线隔开。
二元相图的三相区是一条水平线，该区必定与两相区以点接触，与单相区以线接触。
14.铸锭的宏观组织是由表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区三个区组成。
15.莱氏体是共晶转变所形成的奥氏体和渗碳体组成的混合物。
16. 相变反应式L（液）→α（固）+β（固）表示共晶反应；γ（固）→α（固）+β（固）表示共析反应。
17. 固溶体合金结晶时，其平衡分配系数K o 表示固液两平衡相中的 溶质浓度之比。
18. 铁碳合金中，一次渗碳体由 液相 产生，二次渗碳体由 奥氏体 产生，三次渗碳体由 铁素体 产生。
19. 一个滑移系是由 滑移面 和 滑移方向 组成。
20. 面心立方晶格的滑移系有 12 个，体心立方晶格的滑移系有 12 个。
材料科学基础相图部分参考
参考答案 第4章 相 图范莉：p.4问题 讲义中说：“压力平衡最容易，温度平衡次之，化学势平衡最难达到”，为什么？ 答：从三个层次考虑，力(压力) 能量（温度） 物质（化学势），平衡越来越难。
p.8问题 从图4-1看出，自由能G 随温度T 的增加而下降。
能不能据此做如下判断：低温物质不如高温物质稳定，因为前者的G 高，而后者低。
答：不可以。
用G 判据判定体系是否稳定需在同一温度下比较，否则无意义。
问题 pG S T ∂⎛⎫=- ⎪∂⎝⎭表明，G T -曲线的斜率一定是负的。
除此之外，G T -曲线还有另一个特点，请问是什么？答：温度越高熵值越大，曲线斜率越来越负，即曲线随温度的增加越降越快。
问题 在图4-1中，设有一个温度m T T <。
证明：若T 与m T 相差不大，则 ()T T T L G G G m mm L S V -=-=∆ 答：提示：（1）局部线性 （2）m m /T L S =pG S T ∂⎛⎫=- ⎪∂⎝⎭，m m m T L T )-T S T G （=∙∆=∆问题 当压力不变时，某种纯金属处于两种不同的状态：一是理想晶体；二是含晶界的多晶体。
请说明两种不同状态下该金属的G T -曲线有什么差异？ 答：含晶界的多晶体的熵值比理想晶体大，故曲线更陡。
问题 当压力不变时，某种纯金属处于两种不同的状态：一是非晶体；二是含晶界的多晶体。
请说明两种不同状态下该金属的G T -曲线有什么差异？在横坐标中注明熔点位置。
答：（1）非晶体的熵值比含晶界的多晶体大，故曲线更陡。
（2）按照纯金属的自由能-温度曲线标出熔点。
问题 从图4-2看出，固-气、液-气两相平衡的温度范围比较大，而固-液两相平衡仅在很窄的温度范围存在，请分析原因。
答：根据m d d L p T T V=∆ ，主要看V ∆的大小。
问题 对图4-2中的亚稳平衡线，克拉贝龙方程还适用吗？为什么？答：适用，克拉贝龙适用于两相平衡。
材料科学基础课后习题答案
（3） cosφ
=
n3 ⋅ F | n3 || F
|
=
1 3
cosα
=
b⋅F |b || F
|
=
1 2
由 Schmid 定律，作用在新生位错滑移面上滑移方向的分切应力为：
τ 0 = σ cosϕ cos λ = 17.2 ×
1× 3
1 = 7.0 MPa 2
∴作用在单位长度位错线上的力为：
f = τb = aτ 0 = 10 − 3 N/m 2
滑移面上相向运动以后，在相遇处
。
（B
）
A、相互抵消
B、形成一排空位
C、形成一排间隙原子
7、位错受力运动方向处处垂直与位错线，在运动过程中是可变的，
晶体作相对滑动的方向
。
（C
）
A、亦随位错线运动方向而改变 B、始终是柏氏矢量方向 C、始
终是外力方向
8、两平行螺型位错，当柏氏矢量同向时，其相互作用力
。
（B
二、（15 分）有一单晶铝棒，棒轴为[123]，今沿棒轴方向拉伸，请分析：
（1）初始滑移系统； （2）双滑移系统 （3）开始双滑移时的切变量 γ； （4）滑移过程中的转动规律和转轴； （5）试棒的最终取向（假定试棒在达到稳定取向前不断裂）。
三、（10
分）如图所示，某晶体滑移面上有一柏氏矢量为
v b
的圆环形位错环，并受到一均匀
14、固态金属原子的扩散可沿体扩散与晶体缺陷扩散，其中最慢的扩
散通道是：
。
（A）
A、体扩散
B、晶界扩散
C、表面扩散
15、高温回复阶段，金属中亚结构发生变化时，
。
（C）
A、位错密度增大 B、位错发生塞积 C、刃型位错通过攀移和滑移构
材料科学基础复习题与答案
一、填空题1. 每个面心立方晶胞中的原子数为 4 ，其配位数为12 。
3a, 配位2.晶格常数为a的体心立方晶胞, 其原子数为 2 , 原子半径为4/数为8 ，致密度为0.68 。
3. 刃型位错的柏氏矢量与位错线互相垂直, 螺型位错的柏氏矢量与位错线互相平行。
4. 螺型位错的位错线平行于滑移方向，位错线的运动方向垂直于位错线。
5. 在过冷液体中，晶胚尺寸小于临界尺寸时不能自发长大。
6. 均匀形核既需要结构起伏，又需要能量起伏。
7. 纯金属结晶时，固液界面按微观结构分为光滑界面和粗糙界面。
8.纯金属的实际开始结晶温度总是低于理论结晶温度，这种现象称为过冷，理论结晶温度与实际开始结晶温度之差称为过冷度。
9．合金中的基本相结构，有固溶体和金属化合物两类，其中前者具有较高的综合机械性能，适宜做基体相；后者具有较高的熔点和硬度，适宜做强化相。
10. 间隙相和间隙化合物主要受组元的原子尺寸因素控制。
11.相律是分析相图的重要工具，当系统的压力为常数时，相律的表达式为f＝c－p＋1。
12.根据相律，二元合金结晶时，最多可有 3 个相平衡共存，这时自由度为0 。
13.根据相区接触法则可以推定，两个单相区之间必定有一个两相区，两个两相区之间必须以 单相区 或 三相共存水平线 隔开。
二元相图的三相区是一条水平线，该区必定与 两相区 以点接触，与 单相区 以线接触。
14. 铸锭的宏观组织是由 表层细晶区 、 柱状晶区 、中心等轴晶区 三个区组成。
15. 莱氏体是共晶转变所形成的 奥氏体 和 渗碳体 组成的混合物。
16. 相变反应式L （液）→（固）+（固）表示 共晶 反应；γ（固）→（固）+（固）表示 共析 反应。
17. 固溶体合金结晶时，其平衡分配系数K o 表示固液两平衡相中的 溶质浓度之比。
18. 铁碳合金中，一次渗碳体由 液相 产生，二次渗碳体由 奥氏体 产生，三次渗碳体由 铁素体 产生。
19. 一个滑移系是由 滑移面 和 滑移方向 组成。
材料科学基础习题及参考答案复习过程
材料科学基础习题及参考答案复习过程材料科学基础习题及参考答案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]。
(213)(112)(102)[111][110][120][321]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。
材料科学基础课后习题第1-第4章
材料科学基础课后习题第1-第4章第一篇：材料科学基础课后习题第1-第4章《材料科学基础》课后习题答案第一章材料结构的基本知识4.简述一次键和二次键区别答：根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。
其中一次键的结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。
一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层，从而使原子间相互结合起来。
二次键的结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。
二次键是一种在原子和分子之间，由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。
6.为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高？答：材料的密度与结合键类型有关。
一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因：（1）金属元素有较高的相对原子质量；（2）金属键的结合方式没有方向性，因此金属原子总是趋于密集排列。
相反，对于离子键或共价键结合的材料，原子排列不可能很致密。
共价键结合时，相邻原子的个数要受到共价键数目的限制；离子键结合时，则要满足正、负离子间电荷平衡的要求，它们的相邻原子数都不如金属多，因此离子键或共价键结合的材料密度较低。
9.什么是单相组织？什么是两相组织？以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。
答：单相组织，顾名思义是具有单一相的组织。
即所有晶粒的化学组成相同，晶体结构也相同。
两相组织是指具有两相的组织。
单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。
晶粒尺寸对材料性能有重要的影响，细化晶粒可以明显地提高材料的强度，改善材料的塑性和韧性。
单相组织中，根据各方向生长条件的不同，会生成等轴晶和柱状晶。
等轴晶的材料各方向上性能接近，而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。
对于两相组织，如果两个相的晶粒尺度相当，两者均匀地交替分布，此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。
如果两个相的晶粒尺度相差甚远，其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。
材料科学基础复习题与部分答案
单项选择题：第 1 章原子结构与键合1.高分子材料中的 C-H 化学键属于。
（A）氢键（B ）离子键（ C）共价键2.属于物理键的是。
（ A ）共价键（ B）范德华力（ C）离子键3.化学键中通过共用电子对形成的是。
（ A ）共价键（ B）离子键（ C）金属键第 2章固体结构4.以下不具有多晶型性的金属是。
（A）铜（ B）锰（ C）铁5.fcc 、 bcc 、hcp 三种单晶材料中，形变时各向异性行为最显著的是。
（ A ） fcc（ B） bcc（ C） hcp6.与过渡金属最容易形成间隙化合物的元素是。
（A）氮（ B）碳（ C）硼7.面心立方晶体的孪晶面是。
（ A ） {112}（B ） {110}（ C） {111}8.以下属于正常价化合物的是。
（ A ） Mg 2Pb（B ） Cu5Sn（ C） Fe3C第 3章晶体缺陷9.在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为。
（ A ）肖特基缺陷（B ）弗仑克尔缺陷（ C）线缺陷10.原子迁移到间隙中形成空位 -间隙对的点缺陷称为。
（ A ）肖脱基缺陷（B ） Frank 缺陷（ C）堆垛层错11.刃型位错的滑移方向与位错线之间的几何关系是？（ A ）垂直（B）平行（C）交叉12.能进行攀移的位错必然是。
（ A ）刃型位错（B）螺型位错（C）混合位错13.以下材料中既存在晶界、又存在相界的是（ A ）孪晶铜（B）中碳钢（C）亚共晶铝硅合金14.大角度晶界具有 ____________ 个自由度。
（A）3（B）4（C）5第 4 章固体中原子及分子的运动15.菲克第一定律描述了稳态扩散的特征，即浓度不随变化。
（ A ）距离（B）时间（C）温度16.在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为。
（ A ）原子互换机制（B）间隙机制（C）空位机制17.固体中原子和分子迁移运动的各种机制中，得到实验充分验证的是（ A ）间隙机制（B）空位机制（C）交换机制18.原子扩散的驱动力是。
材料科学基础复习题及答案
一、选择题：第6章1.形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的。
（A）1/3（B）2/3（C）3/4第7章2.在二元系合金相图中，计算两相相对量的杠杆法则用于。
（A）单相区中（B）两相区中（C）三相平衡水平线上3.已知Cu的T m=1083︒C，则Cu的最低再结晶温度约为。
（A）100︒C （B）200︒C （C）300︒C4.能进行攀移的位错必然是。
（A）刃型位错（B）螺型位错（C）混合位错5.A和A-B合金焊合后发生柯肯达尔效应，测得界面向A试样方向移动，则。
（A）A组元的扩散速率大于B组元（B）B组元的扩散速率大于A组元（C）A、B两组元的扩散速率相同6.，位错滑移的派-纳力越小。
（A）位错宽度越大（B）滑移方向上的原子间距越大（C）相邻位错的距离越大7.形变后的材料再升温时发生回复与再结晶现象，则点缺陷浓度下降明显发生在。
（A）回复阶段（B）再结晶阶段（C）晶粒长大阶段第6章8.凝固时在形核阶段，只有核胚半径等于或大于临界尺寸时才能成为结晶的核心，当形成的核胚半径等于临界半径时，体系的自由能变化。
（A）大于零（B）等于零（C）小于零9.铸锭凝固时如大部分结晶潜热可通过液相散失时，则固态显微组织主要为。
（A）树枝晶（B）柱状晶（C）胞状晶10.下述有关自扩散的描述中正确的为。
（A）自扩散系数由浓度梯度引起（B）自扩散又称为化学扩散（C）自扩散系数随温度升高而增加11.fcc、bcc、hcp三种单晶材料中，形变时各向异性行为最显著的是。
（A）fcc （B）bcc （C）hcp12.对于变形程度较小的金属，其再结晶形核机制为。
（A）晶界合并（B）晶界迁移（C）晶界弓出13.形变后的材料在低温回复阶段时其内部组织发生显著变化的是。
（A）点缺陷的明显下降（B）形成亚晶界（C）位错重新运动和分布第6章14.凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下哪种方法？（A）加入形核剂（B）减小液相过冷度（C）对液相实施搅拌15.对离异共晶和伪共晶的形成原因，下述说法正确的是。
《材料科学基础》习题及参考答案
形核功，还是可以成核的。
答案
(7)测定某纯金属铸件结晶时的最大过冷度，其实测
值与用公式ΔT=0.2Tm计算值基本一致。
答案
(8) 某些铸件结晶时，由于冷却较快，均匀形核率N1
提高，非均匀形核率N2也提高，故总的形核率为N=
N1 +N2。
答案
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53
(9) 若在过冷液体中，外加10 000颗形核剂，则结晶
❖ ②比较Cu-10% Sn合金铸件和Cu-30%合金铸件的铸造性能 及铸造组织，说明Cu-10% Sn合金铸件中有许多分散砂眼的 原因。
③ω(Sn}分别为2%，11%和15%的青铜合金，哪一种可进行 压力加工?哪种可利用铸造法来制造机件?
答案
返7回8
❖ 9.如下图所示，已知A，B，C三组元固态完全不互溶，质量 分数分别84%A,，10%B，10%C的O合金在冷却过程中将进 行二元共晶反应和三元共晶反应，在二元共晶反应开始时， 该合金液相成分(a点)为60%A，20%B，20%C，而三元共 晶反应开始时的液相成分(E点)为50%A，10%B，40%C。
答案
返回
6
❖ 6.位错受力后运动方向处处垂直于位错线，在运动
过程中是可变的，晶体作相对滑动的方向应是什么
方向？
答案
❖ 7.位错线上的割阶一般如何形成？
答案
❖ 8.界面能最低的界面是什么界面？
答案
❖ 9. “小角度晶界都是由刃型位错排成墙而构成的”这
种说法对吗？
答案
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7
三、综合题
❖ 1. 作图表示立方晶体的（123）（0 -1 -2） （421）晶面及[-102][-211][346]晶向。 答案
❖ 9. 在Fe中形成1mol 空位的能量为104. 67kJ，
材料科学基础4相图-作业习题_图文
A
30 50
B
二元相图习题
7.已知和渗碳体相平衡的α-Fe固溶度方程为： C=2.55exp(-11.3×103/RT) (%,质量) 设想碳在奥氏体中的溶解度方程也呈类似类型，试根据 铁碳相图列出该方程。（江苏大学，2005年，16分）
C=Aexp(-Q/RT)
C=22.3exp(-2.8×103/RT)
二元相图习题
1.画出Fe-Fe3C相图，填写各区的组织组成物。（6分） 2.分析含碳0.65%（2005年为0.4%）的铁碳合金的平衡结晶过 程，画出其冷却曲线和室温时的显微组织示意图。（8分） 3.用杠杆定律计算该合金在室温时的组织组成物和相组成物的 量。（8分） （合肥工业大学，2004年，2005年）
二元相图习题
4. 如图所示为Cu-Sn合金 相图， Cu-0.1Sn合金液体置于内 腔为长棒形的模子内，采 用顺序结晶方式，并假设 液相内完全混合，固/液界 面为平直状，且固相中无 扩散，液相线与固相线为 直线，试分析计算从液相 中直接结晶的α相与γ相的 区域占试棒全长的百分数 。
二元相图习题
第七节 相图的热力学解释
1000
700
500
A 25 50
B
二元相图习题
3. 已知A（熔点600℃）与B（熔点500 ℃ ）在液态无限 互溶，固态时A在B中的最大固溶度（质量分数）为 0.30A，室温时为0.10A；但B在固态和室温均不溶于A。 在300 ℃时，含B 0.4的液态合金发生共晶反应。绘出AB合金相图。分析含A 0.20的合金在室温下组织组成物和 相组成的相对含量。
二元相图习题
8. 一块碳钢在平衡冷却条件下，显微组织中含有50%珠 光体和50%铁素体，问： 1.此合金中碳浓度为多少？（5分） 2.若合金加热到730 ℃，在平衡条件下将获得什么显微 组织？（5分） 3.若合金加热到850 ℃，又将得到什么显微组织？（5分 ） （江苏大学，2004年）
材料科学基础课后习题及答案
第二章答案2-1略。
2-2（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。
答：（1）h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为（321）；（2）h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为（321）。
2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：（001）与[]，（111）与[]，（）与[111]，（）与[236]，（257）与[]，（123）与[]，（102），（），（），[110]，[]，[]答：2-4定性描述晶体结构的参量有哪些定量描述晶体结构的参量又有哪些答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。
定量：晶胞参数。
2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类其特点是什么答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。
离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。
共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。
金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。
范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。
氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。
2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙答：等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。
2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙不等径球是如何进行堆积的答：n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。
不等径球体进行紧密堆积时，可以看成由大球按等径球体紧密堆积后，小球按其大小分别填充到其空隙中，稍大的小球填充八面体空隙，稍小的小球填充四面体空隙，形成不等径球体紧密堆积。
2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
答：面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为：（000）、（001）（100）（101）（110）（010）（011）（111）（0）（0）（0）（1）（1）（1）。
材料科学基础》习题课
相图部分知识要点
三元系中四相平衡（难点）
四相平衡（f=0）及空间平衡平面 四相区形状与反应类型
四相共晶（析）型、包晶（析）型与包共晶（析）型 反应 垂直截面中的四相区 液相面投影图中四相反应 （补充的作业题） 三相平衡和四相平衡结合四相共晶反应三元系相 图理解掌握
相图部分知识要点
晶体长大后的形貌 2类固液界面 固液界面自由能 熔化熵
晶核长大方式
垂直生长（微观粗糙界面） 二维台阶生长、螺旋位错等缺陷生长（微观光滑界面）
凝固部分知识要点
固溶体凝固（重点）
平衡凝固 平衡分配系数k 平衡凝固特征 不平衡凝固（重点） 固相无扩散/液相完全混合时的溶质分布
有系统 不尽完整 从重要概念出发，系统专门知识 掌握体系 应用
习题课纲要
作业点评与典型题举例 课程要点回顾 重要概念
二元相图部分作业点评
1．按不同特点分类，固溶体可分为哪几种类型？影响 置换固溶体固溶度的因素有哪些？ 2．影响固溶体的无序、有序和偏聚的主要因素是什么? 3．（1）间隙化合物与间隙固溶体有何根本区别? （2）下列中间相各属什么类型？指出其结构特点及 主要控制因素： MnS、Fe3C、Mg2Si、SiC、Cu31Zn8、Fe4N、 WC、Cr23C6 4．陶瓷材料中的固溶方式与金属相比有何不同？ 影响陶瓷材料中离子代换或固溶度的因素有哪些？
典型例题
等温截面 W-Ni-Cr三元系800℃等 温截面如图所示。 （1）指出A点合金在该 温度下的平衡相，并 计算各平衡相的百分 含量（写出表达式即 可）。
Ab W 1 = ； ab aA W( Ni ) = ； ab
材料科学基础习题集
第一部分：习题集材料科学基础》复习思考题第一章：材料的结构、 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）。
2、金属原子的特点是最外层电子数 （ ），且与原子核引力 （1、材料的键合方式有四类，分别是（）， ）， 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， 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属有（ ），四面体间隙个数为（），具有体心立方晶格的常见金 ）。
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 、Cu 5Zn 8、 Cu 3Sn 的电子浓度分别为（），（ ），（ ）。
14、 如果用M 表示金属，用X 表示非金属，间隙相的分子式可以写成如下四种形式，分别是（ ），（ ），（ ），（ ）。
15、 Fe 3C 的铁、碳原子比为（ ），碳的重量百分数为（）， 晶向为（ ），密排晶面为（ （ ），四面体间隙个数为（ 属有（ ）。
7、密排六方晶格中，晶胞原子数为（ 的关系为（ ），配位数是（ 晶向为 （），密排晶面为 （ 属有（ ）。
《材料科学基础》习题与思考题
《材料科学基础教程》复习题与思考题一、选择与填空1-1下列组织中的哪一个可能不是亚稳态，即平衡态组织？______a）马氏体+残余奥氏体b）上贝氏体c）铁素体+珠光体d）奥氏体+贝氏体1-2下列组织中的哪一个可能不是亚稳态？__________a）铁碳合金中的马氏体b）铁碳合金中的珠光体+铁素体c）铝铜合金中的a +GPZ d）铁碳合金中的奥氏体+贝氏体1-3单相固溶体在非平衡凝固过程中会形成成分偏析：______a）若冷却速度越大，则成分偏析的倾向越大；b）若过冷度越大，则成分偏析的倾向越大；c）若两组元熔点相差越大，则成分偏析的倾向越小；d）若固相线和液相线距离越近，则成分偏析的倾向越小。
1-4有两要平等右螺旋位错，各自的能量都为E1,当它们无限靠近时，总能量为___________ 。
a）2E1 b） 0 c） 4E11-13两根具有反向柏氏矢量的刃型位错在一个原子面间隔的两个平行滑移面上相向运动以后，在相遇处。
a）相互抵消b）形成一排间隙原子c）形成一排空位1-15位错运动方向处处垂直于位错线，在运动过程中是可变的，晶体做相对滑动的方向 ______ < a）随位错线运动方向而改变b）始终是柏氏矢量方向c）始终是外力方向1-16位错线张力是以单位长度位错线能量来表示，则一定长度位错的线张力具有________ 量纲。
a）长度的b）力的c）能量的1-17位错线上的割阶一般通过_____ 形成。
a）位错的交割b）共格界面c）小角度晶界1-7位错上的割阶一般通过___________ 形成。
a）孪生b）位错的交滑移c）位错的交割1-23刃形位错的割阶部分_________ 。
a）为刃形位错b）为螺形位错c）为混合位错1-24面心立方晶体中Frank不全位错最通常的运动方式是________ 。
a）沿｛111｝面滑移b）沿垂直于｛111｝的面滑移c）沿｛111｝面攀移1-25位错塞积群的一个重要效应是在它的前端引起______________ 。