814材料科学基础B答案11
材料科学基础课后答案
材料科学基础课后答案第九章烧结1、解释下列名词（1）烧结：粉料受压成型后在高温作用下而致密化的物理过程。
烧成：坯体经过高温处理成为制品的过程，烧成包括多种物理变化和化学变化。
烧成的含义包括的范围广，烧结只是烧成过程中的一个重要部分。
（2）晶粒生长：无应变的材料在热处理时，平均晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。
二次再结晶：少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大过程。
（3）固相烧结：固态粉末在适当的温度、压力、气氛和时间条件下，通过物质与气孔之间的传质，变为坚硬、致密烧结体的过程。
液相烧结：有液相参加的烧结过程。
2、详细说明外加剂对烧结的影响?答：（1）外加剂与烧结主体形成固溶体使主晶格畸变，缺陷增加，有利结构基元移动而促进烧结；（2）外加剂与烧结主体形成液相，促进烧结；（3）外加剂与烧结主体形成化合物，促进烧结；（4）外加剂阻止多晶转变，促进烧结；（5）外加剂起扩大烧结范围的作用。
3、简述烧结过程的推动力是什么?答：能量差，压力差，空位差。
4、说明影响烧结的因素？答：（1）粉末的粒度。
细颗粒增加了烧结推动力，缩短原子扩散距离，提高颗粒在液相中的溶解度，从而导致烧结过程的加速；（2）外加剂的作用。
在固相烧结中，有少量外加剂可与主晶相形成固溶体，促进缺陷增加，在液相烧结中，外加剂改变液相的性质（如粘度，组成等），促进烧结。
（3）烧结温度：晶体中晶格能越大，离子结合也越牢固，离子扩散也越困难，烧结温度越高。
（4）保温时间：高温段以体积扩散为主，以短时间为好，低温段为表面扩散为主，低温时间越长，不仅不引起致密化，反而会因表面扩散，改变了气孔的形状而给制品性能带来损害，要尽可能快地从低温升到高温，以创造体积扩散条件。
（5）气氛的影响：氧化，还原，中性。
（6）成形压力影响：一般说成型压力越大颗粒间接触越紧密，对烧结越有利。
5、在扩散传质的烧结过程中，使坯体致密的推动力是什么？哪些方法可促进烧结？说明原因。
814材料科学基础B试题
河南科技大学2013年硕士研究生入学考试试题考试科目代码：814 考试科目名称：材料科学基础B（如无特殊注明，所有答案必须写在答题纸上，否则以“0”分计算）1.已知室温下α-Fe的晶格常数为2.866×10-8 cm，实际密度为7.87 g/cm3，原子量为55.847 g/mol，阿佛加德罗常数为236.02310原子。
1)分别求出（100）、（110）和（111）的晶面间距；（9分）2)指出晶面间距最大的晶面和其特性；（4分）3)计算α-Fe的理论密度和每立方厘米晶胞中的空位数目。
（12分）（共25分）2.画出金属材料的强度与位错密度的关系曲线的示意图。
根据塑性变形的位错理论解释之。
举例说明它在实际中的应用。
（15分）3.比较再结晶、二次再结晶、二次结晶和重结晶这四者之间的不同点。
写出三种类型的重结晶。
（15分）4.画出Fe－Fe3C相图，用相组成物填写相图各区。
（7分）1)用结晶冷却曲线分析3%C合金的平衡结晶过程，写出各阶段发生的转变的类型和反应式，写出各阶段的组织组成物。
（14分）2)计算3%C的合金室温下组织组成物和相组成物的相对量。
（7分）3)图1中哪个是3%C的合金的室温平衡组织? （3分）4)平衡结晶下，2.15%C的合金在1148℃反应后的组织特征有何特点？为什么？（4分）（共35分）A) B) C) D)图1 铁碳合金室温平衡组织（4％硝酸酒精腐蚀）5.已知直径为10mm的T10钢试样，AC1：730℃，AC cm：800℃。
1)画出该钢的TTT曲线和CCT曲线的示意图。
说明两者的不同点。
（8分）2)填写表1，将各工艺的冷却曲线画在相应的过冷A转变曲线上（表作在答题纸上后填写）。
（14分）3)此钢能否采用油冷却淬火？能否采用更高的加热温度淬火？为什么？（8分）4)说明该钢淬火马氏体的显微形态、亚结构和性能特点。
（5分）（共35分）表1 T10钢的热处理工艺和组织6.何谓淬透性？何谓红硬性？高速钢W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2的淬透性、红硬性和耐磨性与主要与什么合金元素有关？比较这两种钢的性能。
材料科学基础复习题答案
材料科学基础复习题答案第一篇：材料科学基础复习题答案材料科学基础复习题答案2.为什么细金化能提高材料的强度和断裂韧性？答：因为晶粒平均直径越小，位错源到晶界的距离越小，所塞积的位错数目越少，所引起的应力集中不严重。
此外，晶粒平均直径较小时，与应力集中作用半径差不多，可使晶内与晶界附近的应力度相差不大，使变形更均匀，因应力集中产生的裂纹机会少，故细金化能提高材料的强度和断裂韧性。
4.晶体、非晶体、准晶体的异同？答：晶体：长程有序，短程有序；非晶体：长程无序，短程有序；准晶体材料：长程有序不完善，短程有序；不能平移。
5.影响晶体生长形态的外因？（简答型）答：温度、杂质、涡流、黏度、结晶速度、晶体析出先后次序、地质条件。
8.晶体的缺陷有哪些？以及各种缺陷对晶体性能的影响？（简答型，或扩展为阐述分析型大题）答：（1）点缺陷、线缺陷和面缺陷。
（2）如果金属中无晶体缺陷时，通过理论计算具有极高的强度，随着晶体中缺陷的增加，金属的强度迅速下降，当缺陷增加到一定值后，金属的强度又随晶体缺陷的增加而增加。
因此，无论点缺陷、线缺陷和面缺陷都会造成晶格畸变，从而使晶体强度增加。
同时晶体缺陷的存在还会增加金属的电阻，降低金属的抗腐蚀性能。
1．在立方系中，晶面族{123}中有24 组平面，晶面族{100}中有3 组平面。
2．获得高能量的原子离开原来的平衡位置，进入其它空位或迁移至晶界或表面，形成肖脱基空位。
如果离位原子进入晶体间隙，形成费仑克尔空位。
11．金属的热变形是指金属材料在再结晶温度以上的加工变形，在此过程中，金属内部同时进行着加工硬化和回复再结晶软化两个过程。
12.扩散的驱动力是化学位梯度；再结晶的驱动力为冷变形所产生的储存能的释放；再结晶后晶粒的长大的驱动力是：晶粒长大前后的界面能差，纯金属结晶的驱动力是温度梯度。
15．材料的结合方式有原子键、离子键、金属键和范德华力四种化学键结合方式。
17.刃型位错的柏氏矢量b与位错线t互相垂直，刃型位错移动的方向与b方向一致。
02-06年北京科技大学考研814材料科学基础真题答案
2002答案：一，1，点阵畸变：在局部范围，原子偏离其正常的点阵位置，造成点阵畸变。
2，柏氏矢量：描述位错特征的一个重要矢量，它集中反映了位错区域内畸变总量的大小和方向，也是位错扫过后晶体相对滑动的量。
3，相图：描述各相平衡存在条件或共存关系的图解，也可称为平衡时热力学参量的几何轨迹。
4，过冷度：相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度。
5，形变织构：多晶形变过程中出现的晶体学取向择优的现象。
6，二次再结晶：再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。
7，滑移系：晶体中一个滑移面及该面上的一个滑移方向的组合称一个滑移系。
8，孪生：晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程。
二，立方晶系中（111）面、（435）面图略。
立方晶系空间点阵特征是点阵参数有如下关系：a=b=c, α=β=γ=90°。
也可用具有哪类对称元素表示，若有四个三次转轴，则对应立方点阵。
三，分为三晶区：激冷区、柱状晶区、中心等轴晶区。
影响铸锭结晶组织的因素：1，液体过冷度，越小越好。
2，凝固温度范围，越大越好，有利于枝晶的破碎。
3，温度梯度，越小越有利于等轴晶。
4，合金熔点低，温度梯度小。
5，搅拌或加孕育剂。
四，frank-read源机制，图略见课本。
滑移面上一个在A，B两点被钉扎的位错AB，在应力作用下弓出（状态2），弓出到3状态时，下方相邻部分反号相吸，并局部合并，完成一次增殖过程放出一位错环（状态4）。
在应力作用下，继续重复前面1-4过程。
五，一维下，J=-D ；J：扩散流量，单位时间通过单位面积扩散的物质量，D：扩散系数，：浓度梯度，：其意义为物质扩散量与该物质的浓度梯度成正比，方向相反。
影响扩散的因素：1，温度，满足D=D0e 的关系，T升高，D增加。
2，界面表面及位错，是扩散的快速通道。
3，第三组元，可对二元扩散有不同影响，如Mo、W降低C在r-Fe 中的扩散系数，Co、Si加速C扩散，Mn影响不大。
《材料科学基础》习题附答案
第二章思考题与例题1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点，并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因？2. 从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。
3. 何谓理想晶体？何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶？为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性？何谓空间点阵、晶体结构及晶胞？晶胞有哪些重要的特征参数？4. 比较三种典型晶体结构的特征。
（Al、α-Fe、Mg三种材料属何种晶体结构？描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。
）何谓配位数？何谓致密度？金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等方面比较有何异同？5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。
何谓间隙固溶体？它与间隙相、间隙化合物之间有何区别？（以金属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么？6. 已知Cu的原子直径为 2.56A，求Cu的晶格常数，并计算1mm3Cu的原子数。
7. 已知Al相对原子质量Ar（Al）=26.97，原子半径γ=0.143nm，求Al晶体的密度。
8 bcc铁的单位晶胞体积，在912℃时是0.02464nm3；fcc铁在相同温度时其单位晶胞体积是0.0486nm3。
当铁由bcc转变为fcc时，其密度改变的百分比为多少？9. 何谓金属化合物？常见金属化合物有几类？影响它们形成和结构的主要因素是什么？其性能如何？10. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。
在面心立方晶胞中画出（012）和（123）晶面。
11. 设晶面（152）和（034）属六方晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。
反之，求（31）及（2112）的正交坐标的表示。
（练习），上题中均改为相应晶向指数，求12相互转换后结果。
12.在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标，6个面心构成一个正八面体，指出这个八面体各个表面的晶面指数，各个棱边和对角线的晶向指数。
13. 写出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等价晶面，请分别画出。
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
材料科学基础习题答案
材料科学基础习题答案《材料科学基础》习题参考答案第一章原子结构与键合★考前复习范围概念：4个量子数、3个准则、金属键、离子键、共价键1．原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定？在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？答：1).主量子数n＝1、2、3、4（K、L、M、N）决定原子中电子能量以及与核的平均距离，即电子所处的量子壳层。
2).轨道角量子数li＝0～(n-1),(s,p,d,f,g)给出电子在同一量子壳层内所处的能级。
（亚层）3).磁量子数mi，给出每个轨道角动量量子数的轨道数或能级数，每个li下的磁量子总数为2li+1。
(能级)4).自旋角量子数si=±1/2, 反映电子不同的自旋方向。
（电子数）Pauli不相容原理：在同一个原子中没有四个量子数完全相同的电子。
能量最低原理：电子在原子中所处的状态，总是尽可能分布到能量最低的轨道上。
Hund规则：电子分布到能量相同的等价轨道上时，总是尽先以自旋相同的方向，单独占据能量相同的轨道。
2．在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什么区别？性质如何递变？答：同一周期元素具有相同原子核外电子层数，但从左到右，核电荷依次增多，原子半径逐渐减小，电离能增加，失电子能力降低，得电子能力增加，金属性减弱，非金属性增强；同一主族元素核外电子数相同，但从上到下，电子层数增多，原子半径增大，电离能降低，失电子能力增加，得电子能力降低，金属性增加，非金属性降低。
3．何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？答：在元素周期表中占据同一位置，尽管它们的质量不同，然它们的化学性质相同的物质称为同位素。
由于各同位素的含中子量不同（质子数相同），故具有不同含量同位素的元素总的相对原子质量不为正整数。
4．铬的原子序数为24，它共有四种同位素：4.31%的Cr原子含有26个中子，83.76%含28个中子，9.55%含有29个中子，且2.38%含有30个中子。
2011年北京科技大学814材料科学基础考研真题及详解【圣才出品】
2011年北京科技大学814材料科学基础考研真题及详解一、名词解释（5分/题，共40分）1．空间点阵答：空间点阵是指把晶体质点的中心用直线连接起来，构成一个空间网格，其中每个点都处于相同的环境中，在三维空间中周期性地规律排列。
在表示晶体结构时，空间点阵中每一个阵点代表一个或几个相同原子的所处位置，其周围环境和对称性都相同。
依据晶胞参数之间关系的不同，可以把所有晶体的空间点阵划归为7类，即7个晶系。
按照点阵在空间排列方式不同，7个晶系共包括14种布拉菲点阵。
2．临界分切应力答：临界分切应力是指使滑移系开动的最小分切应力。
临界切分应力也是一个表示晶体屈服实质的物理量，它是一个定值，不随试样的取向变化，只取决于晶体内部的实际状况。
3．滑移系答：位错滑移是指在外力的作用下，位错线在其滑移面（即位错线和伯氏矢量b构成的晶面）上的运动。
位错线与其伯氏矢量构成的晶面称为该位错的滑移面，晶体的滑移面通常是指晶体中的原子密排面。
当晶体发生滑移时，在某些特定的晶面和晶向会相对滑开，特定的晶向即为滑移方向；一个滑移面和该面上的一个滑移方向称为一个滑移系。
4．堆垛层错答：堆垛层错（简称层错）是指晶体结构层间正常的周期性重复堆垛顺序在某两层间出现了错误，从而导致沿该层间平面（称为层错面）两侧附近原子的错误排布。
堆垛层错是层状结构晶格中常见的一种面缺陷，例如面心立方晶体在（111）面的堆垛顺序中发生层错，就会由正常的ABCABC…堆垛顺序改变为ABCBAC…。
5．调幅分解答：调幅分解是指过饱和固溶体在一定温度下通过溶质原子的上坡扩散形成结构相同而成分呈周期性波动的两种固溶体的过程，是自发的脱溶过程，它不需要形核，而是通过溶质原子的上坡扩散形成结构相同而成分呈周期性波动的纳米尺度共格微畴，以连续变化的溶质富集区与贫化区彼此交替地均匀分布于整体中。
按扩散-偏聚机制进行的无需成核、而由成分起伏直接长大形成新相的固态相变。
6．脱溶答：脱溶是指当固溶体因温度变化等原因而呈过饱和状态时，将自发的发生分解过程，其所含的过饱和溶液中，溶质原子发生偏聚，并沉淀析出新相的现象。
材料科学基础答案（精心整理）
材料科学基础答案（精⼼整理）第1章晶体结构1．在⽴⽅晶系中，⼀晶⾯在x轴的截距为1，在y轴的截距为1/2，且平⾏于z 轴，⼀晶向上某点坐标为x=1/2，y=0，z=1，求出其晶⾯指数和晶向指数，并绘图⽰之。
2．画出⽴⽅晶系中下列晶⾯和晶向：（010），（011），（111），（231），(321)，[010]， [011]，[111]，[231]，[321]。
3．纯铝晶体为⾯⼼⽴⽅点阵，已知铝的相对原⼦质量Ar（Al）=27，原⼦半径r=0.143nm，求铝晶体的密度。
4．何谓晶体？晶体与⾮晶体有何区别？5．试举例说明：晶体结构与空间点阵？单位空间格⼦与空间点阵的关系？6．什么叫离⼦极化？极化对晶体结构有什么影响？7．何谓配位数（离⼦晶体/单质）？8．何谓对称操作，对称要素？9．计算⾯⼼⽴⽅结构（111）与（100）晶⾯的⾯间距及原⼦密度（原⼦个数/单位⾯积）。
10．已知室温下α-Fe（体⼼）的点阵常数为0.286nm，分别求（100）、（110）、（123）的晶⾯间距。
11.已知室温下γ-Fe（⾯⼼）的点阵常数为0.365nm，分别求（100）、（110）、（112）的晶⾯间距。
12.已知Cs+半径为0.170nm，Cl－半径为0.181 nm，计算堆积系数。
13.MgO 属NaCl型结构，若rMg 2+=0.078nm，rO2-=0.132nm，（1）试⽤鲍林规则分析氧化镁晶体结构？（2）计算堆积密度？（3）画出氧化镁在（100）、（110）、（111）晶⾯上的结点和离⼦排布图？答案1.答：晶⾯指数为：（120），见图ABCD ⾯；晶向指数为：[102]，见图OP 向。
2.答：3. 4. 5.6. 答：离⼦极化：在离⼦紧密堆积时，带电荷的离⼦所产⽣的电场必然要对另⼀离⼦的电⼦云发⽣作⽤（吸引或排斥），因⽽使这个离⼦的⼤⼩和形状发⽣了改变，这种现象叫离⼦极化。
极化会对晶体结构产⽣显著影响，主要表现为极化会导致离⼦间距离缩短，离⼦配位数降低，同时变形的电⼦云相互重叠，使键性由离⼦键向共价键过渡，最终使晶体结构类型发⽣变化。
材料科学基础B卷参考答案及评分标准
材料科学基础》 B 卷参考答案及评分标准一、名词解释1、动态过冷度：液-固界面向液相移动时所需要的过冷度（ 3 分）。
2、固溶强化：固溶体随溶质含量的增加，其强度、硬度提高，而塑性下降的现象（ 3 分）。
3、配位数：晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数（ 3 分）。
4、反应扩散：当某种元素通过扩散，自金属表面向内部渗透时，若该扩散元素的含量超过基体金属的溶解度，则随着扩散的进行会在金属表层形成中间相（也可能是另一种固溶体），这种通过扩散形成新相的现象称为反应扩散（ 3 分）。
5、堆垛层错：实际晶体结构中，密排面的正常堆垛顺序有可能遭到破坏和错排，成为堆垛层错。
（3 分）二、判断分析题1、此说法错误。
（ 1 分）晶体结构不同也可能同属一种空间点阵。
（2 分）2、此说法错误。
（ 1 分）材料虽然具备了一定的变形量，但当变形量较小时，晶粒尺寸即为原始晶粒的尺寸。
因为较小的变形量造成的储存能不足以驱动再结晶，所以晶粒大小没有变化。
（2 分）3、此说法错误。
（ 1 分）由于成分过冷的影响，合金在正的温度梯度下也可以得到树枝状组织。
（2 分）4、此说法错误。
（ 1 分）对于刃型位错来说，其滑移面必定是同时包含有位错线和滑移矢量的平面（ 1 分），而刃型位错线与滑移矢量相互垂直，所构成的平面只有一个，因此刃型位错线的滑移面是唯一的。
（1 分）三、问答题1、答：将退火低碳钢进行少量塑性变形后卸载，然后立即加载，屈服现象不再出现。
如果卸载后在室温下放置较长时间或加热到一定温度保温，屈服现象再次出现，而且低碳钢的强度及硬度升高，这种现象称为应变时效（ 3 分）。
应变时效的产生是由于低碳钢中位错与碳原子之间的弹性交互作用所致。
卸载后立即加载，脱离位错的碳原子还来不及扩散到位错周围形成气团，因此不会产生屈服现象（ 2 分）。
若卸载后将低碳钢在室温下放置较长的时间，或加热到一定温度保温，碳原子则又扩散到位错附近重新形成气团，屈服现象再次出现，并使强度和硬度提高，这就是应变时效产生的原因（ 3 分）。
《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，
814材料科学基础-第二章 固体结构例题讲解
北京科技大学材料科学与工程专业814 材料科学基础主讲人：薛老师第二章固体结构例题讲解1.什么是晶面族？立方晶系{111}晶面族包含哪些晶面？答：在晶体内凡是晶面间距和晶面上的原子分布完全相同，只是空间位向不同的晶面我们可以把它们归并为同一个晶面族中，即晶面族，用{hkl}表示。
立方晶系{111}包括：（111）（111）（111）（111）（111）（111）（111）（111），这八个晶面构成一个八面体，因此晶面族{111}也成为八面体的面。
2.面心立方结构（100）和（111）晶面的夹角是多少？{100}的面间距是多少？答：（1） 所以：222222321321332211,cos b b b a a a b a b a b a ba b a b a ++⨯++++=⨯⨯>=<31111001101011cos 222222=++++⨯+⨯+⨯=ϕ︒==7.5431cos arc ϕ晶面的位向表示方法！！（2）面心立方，晶面间距：晶面为{100}，则带入公式，得到d=a,（a 最好自己设一下）因为是立方晶系需要对晶面进行判断是否需要修复！！面心立方h 、k 、l 不全为奇数或者偶数时，需要修正，可知，该晶面需要修正所以：d=a/2.222)()()h (d l k a hkl ++=3.晶带定律的应用例：已知晶体中两个不平行的晶面(h1k1l1)(h2k2l2)，证明(h3k3l3)与这两个晶面属于同一晶带，其中h3=h2+h1,k3=k2+k1,l3=l2+l1.答：设两个不平行的晶面所属晶带的晶带轴为[uvw]。
根据晶带定律，带入已知条件得到：h1u+k1v+l1w=0，h2u+k2v+l2w=0移项相加，得：(h1+h2)u+(k1+k2)v+(l1+l2)w=0，带入题目中的已知条件，可以得到h3u+k3v+l3w=0所以，第三个晶面与前面两个晶面属于同一个晶带。
例：在体心立方晶胞中画出一个最密排方向，并标明晶向指数，再画出过该方向的两个不同的低指数晶面，写出对应的晶面指数，这两个晶面与晶向构成什么关系？xzy G FE DOCBA注意点：1.画图一定要清洗，最好分开类画2.选取晶向的时候一定要选择对后期选择晶面有利的晶向3.回答晶带时，最好加上什么是晶带定律？4.六方晶系晶面、晶向指数例：写出图中六方晶胞EFGHIJE的晶面指数，以及EF,FG,GH,HI,IJ,JE 各晶向的晶向指数。
814材料科学基础B试题11
河南科技大学 2011年硕士研究生入学考试试题考试科目代码： 814 考试科目名称： 材料科学基础B（如无特殊注明，所有答案必须写在答题纸上，否则以“0”分计算）一、名词解释（共20分，每小题2分）1) 配位数 2) 过冷 3) 非均匀形核4) 变质处理 5) 热变形加工 6) 攀移 7) 孪生 8) 淬透性9) 高温回火脆性 10) 红硬性二、综合分析（共130分） 1. Ni 的晶体结构为面心立方结构，画出其晶胞质点模型。
其原子半径为r=0.1243nm ，Ni 的相对原子质量为58.69mol g /。
试求Ni 的晶格常数和密度。
（10分）2. 假设过冷液体中出现一个球形晶胚，证明形核功13c c G A σ∆=（c A -临界晶核表面积）。
（10分）3. 面心立方晶格的Cu 的临界分切应力τk 为0.49MPa ，用Cu 单晶体拉伸时，拉伸轴为[]122晶向。
1) 画出Cu )111(滑移面上的三个滑移方向，写出其晶向指数。
2) 说明该滑移面上哪个滑移系先开动？3) 引起屈服所需要的拉伸应力是多少？ （共15分）4. 金属塑性变形与晶体的滑移、位错运动有何关系？举例说明何谓加工硬化？请用位错理论说明加工硬化的机理。
（15分）5. 根据Fe －Fe 3C 相图（图1）回答下列问题：1) 用组织组成物填写相图各区。
（图画在答题纸上后填写）2) 写出三条水平线发生的转变的温度、类型和反应式。
3) 用结晶冷却曲线分析共析钢的平衡结晶过程（标明各阶段的组织组成物、反应式）。
计算室温下相组成物的相对量。
4) 该钢适合制造何类零件或工具，试举一例。
5) 图2中哪个是该成分合金的室温平衡组织（共30分）图1A) B) C) D)图2 铁碳合金室温平衡组织（4％硝酸酒精腐蚀）6. 已知直径为10mm 的T8钢试样，A C1：730℃，1) 画出T8钢的过冷奥氏体等温转变曲线；并将退火、正火、正常淬火、分级淬火和等温淬火的冷却工艺曲线画在上面，说明加热温度、冷却方式（介质）及得到的组织。
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。
北京科技大学2013年硕士研究生入学考试试题814材料科学基础
北京科技大学2013年硕士学位研究生入学考试试题=============================================================================== ==============================试题编号：814 试题名称：材料科学基础（共4 页）适用专业：材料科学与工程说明：所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。
=============================================================================== ==============================一、简答题(8分/题，共40分)1. 超点阵；2. 玻璃化转变温度；3. 伪共晶；4. 脱溶；5. 二次再结晶。
二、图1是立方ZnS结构示意图，回答以下问题（共20分）：1. Zn2+的负离子配位数是多少？2. Zn2+占据以S2-密排结构的间隙位置，写出Zn2+占有位置的坐标；3. 计算ZnS结构的晶格常数(已知Zn2+和S2-的离子半径分别为0.06 nm和0.18 nm)；4. 计算ZnS结构的致密度。
图1 立方ZnS结构示意图（第二题图）三、图2是在同一滑移面上三组相互平行的相距为d的直位错，它们的柏氏矢量b的模相等，箭头指向是柏氏矢量b和位错线t的方向。
问每组的位错之间是相互吸引还是相互排斥，为什么？（共15分）图2 三组相互平行的直位错及其柏氏矢量（第三题图）四、示意画出图3所示的A-B体系中各相在T1、T2、T3和T4温度时的Gibbs自由焓-成分曲线。
(共10分)图3 A-B二元合金相图（第四题图）五、图4为某三元合金系在T1和T2温度下的等温截面。
若T1>T2,确定此合金系中存在哪种类型的三相平衡反应？说明判断理由，并写出三相反应式。
(共10分)图4 A-B-C三元系等温截面（第五题图）六、由材料A和B组成双层平板，A板厚度为L，B板厚度为2L，如图5所示。
智慧树知到《材料科学基础》章节测试答案
智慧树知到《材料科学基础》章节测试答案第一章1、fcc可以看成是原子在密排面（111）面在空间的堆垛。
A:对B:错正确答案：对2、已知Al为正三价，阿伏加德诺常数为6.02×1023，铝摩尔量为26.98，质量1g的Al中的价电子数量为（)。
A:69×10∧21B:69×10∧22C:69×10∧23D:02×10∧22正确答案：69×10∧223、聚乙烯高分子材料中，C-H化学键结合属于（）。
A:金属键B:离子键C:共价键D:氢键正确答案：共价键4、化学键中，没有方向性也没有饱和性的为（）。
A:共价键B:金属键C:离子键D:氢键正确答案：金属键5、晶体的对称轴不存在（）对称轴。
A:三次B:四次C:五次D:六次正确答案：五次6、晶面族是指一系列平面的晶面。
A:对B:错正确答案：错7、一个晶胞内原子个数、配位数对于fcc是（），bcc是（）。
A:2,8B:2,12C:4,8D:4,12正确答案：2,8,4,128、bcc晶胞的密排面是（），密排方向分别是（）。
A:{110}B:{111}C:<110>D:<111>正确答案：{110},<111>9、image.pngA:78B:28C:58D:98正确答案：9810、晶带是与过某个晶向或与其平行的所有晶面，这个晶向称为晶带轴。
若晶带轴指数为［uvw］，则［uvw］与晶带中的一个晶面（hkl）这两个指数之间点积，［uvw］·（hkl）等于（）。
A:0B:5C:1D:-1正确答案：011、一个fcc晶胞的原子中的原子个数为（）个。
A:2B:4C:6D:8正确答案：412、一个bcc晶胞中的原子个数为（）个。
A:2B:4C:6D:8正确答案：213、铜和镍属于异质同构。
A:对B:错正确答案：对14、间隙固溶体中间隙原子可以无限固溶得到固溶度为100%的无限固溶体。
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2011年硕士研究生入学考试试题答案及评分标准
考试科目代码： 814 考试科目名称： 材料科学基础B
一、名词解释（共20分，每小题2分）
1) 配位数：是指晶体中与任一个原子最近邻、并且等距离的原子数。
2) 过冷：实际结晶温度低于理论结晶温度的现象。
3) 非均匀形核：晶核在母相中不均一处择优（非自发）形核。
4) 变质处理：在浇铸时向液态金属中加入形核剂，以达到细化晶粒的目的处理。
5) 热变形加工：在再结晶温度以上的变形加工。
6) 攀移：刃位错垂直于滑移面的运动。
7) 孪生：是在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面与晶向产生一定角度
的均匀切变。
8) 淬透性：钢获得淬火马氏体的能力。
9) 高温回火脆性：淬火钢在450~600℃高温回火时出现冲击韧性明显下降的现象。
10) 红硬性：钢在高温下保持高硬度的能力。
二、综合分析（共130分）
1. Ni 的晶体结构为面心立方结构，画出其晶胞质点模型。
其原子半径为r=0.1243nm ，Ni 的相
对原子质量为58.69mol g /。
试求Ni 的晶格常数和密度。
（10分） 解：
（3分），nm
r a
3516.02
1243
.042
4
==
=
⨯（3分）；
)/(967.83
23
10
02.63)810516.3(69.58434cm g A
N a
Ni
M ==
=
⨯⨯-⨯⨯⨯ρ （4分）
2. 假设过冷液体中出现一个球形晶胚，证明形核功13
c c G A σ∆=
（c A -临界晶核表面积）。
（10分）
解：σ
ππσ2
33
4
4r G r S G V G v v +∆=
+∆=∆ （1） （3分）
令0=∆dr
G
d ，则v
G c r ∆-=σ
2 （2） （3分）
将（2）式代入（1）式：2
22
424143
33
c c v c c
c v G r G r r A G σππσπσσ⎛
⎫∆=
-
∆+== ⎪∆⎝
⎭ （4分）
3. 面心立方晶格的Cu 的临界分切应力τk 为0.49MPa ，用Cu 单晶体拉伸时，拉伸轴为[]122
晶向。
1) 画出Cu )111(滑移面上的三个滑移方向，写出其晶向指数。
2) 说明该滑移面上哪个滑移系先开动？
3) 引起屈服所需要的拉伸应力是多少？ （共15分） 解：
（5分）
（2）对立方晶系，
晶面（h k l ）法线和晶向(u vw )之间的夹角
cos ϕ=
故滑移面)111(的法线方向与拉力轴[122]的夹角为 27
19
32
12111cos =
=
⋅⨯-⨯+⨯ϕ
两个晶向(u 1 v 1 w 1)和(u 2 v 2 w 2)之间的夹角
2
2
2
22
22
1
2
12
12
12121cos w v u w v u w w v v u u ++++++=
⋅
ϕ
滑移方向]011[或]110[和拉力轴[122]的夹角为18
4cos =λ或-
18
4（取向因子最大，先开
动）
滑移方向[]
101]101[或和拉力轴[122]的夹角为
183cos =
λ或-183 滑移方向[]110或]011[和拉力轴[122]的夹角为 18
1cos =
λ
或-
18
1
，
先开动的滑移系为)111(]011[或]110[ （7分）
（3）MPa k s
7.261.14
6949.0448649.018/427/149
.0cos cos ==⨯==⨯=⋅=
λϕτ
σ
（3分）
4. 金属塑性变形与晶体的滑移、位错运动有何关系？举例说明何谓加工硬化？请用位错理论说
明加工硬化的机理。
（15分）
解：晶体的滑移是金属材料塑性变形的最主要的方式。
滑移的本质是位错运动的结果。
（4分） 随着塑性变形量的增大，材料强度、硬度提高，塑性、韧性下降的现象叫加工硬化3分;例如冷拉钢丝、冷轧钢板。
3分. 随着塑性变形的进行，位错密度急剧增加，位错相遇交割、产生固定割阶，出现位错缠结，形成位错发团，位错之间的相互作用导致位错运动困难，滑移难以进行，塑性变形抗力增大，强度提高。
5分
5. 根据Fe －Fe 3C 相图（图1）回答下列问题： 1) 用组织组成物填写相图各区。
（图画在答题纸上后填
写）
2) 写出三条水平线发生的转变的温度、类型和反应式。
3) 用结晶冷却曲线分析共析钢的平衡结晶过程（标明各
阶段的组织组成物、反应式）。
计算室温下相组成物的相对量
4) 该钢适合制造何类零件或工具，试举一例。
5) 图2中哪个是该成分合金的室温平衡组织（共30分）
图1
A) B) C) D)
图2 铁碳合金室温平衡组织（4％硝酸酒精腐蚀）
解答：（1） （8分）
（2）1495℃ 包晶转变 L+δ→γ； 1148℃ 共晶转变 L → γ+Fe 3C ；
727℃ 共析转变 γ→ + Fe 3C （6分）
t/s
（3） （ 8分）； 相组成为：α+Fe 3C ；
%.588%100%89
.662.95008
.009.667.709.66≈≈⨯=--α，%.51188.5%-1%-1C%Fe 3===α （3分）
（4）形状简单的刀具和冷作磨具 （2分） （5）图2D （3分）
6. 已知直径为10mm 的T8钢试样，A C1：730℃，
1) 画出T8钢的过冷奥氏体等温转变曲线；并将退火、正火、正常淬火、分级淬火和等温淬火
的冷却工艺曲线画在上面，说明加热温度、冷却方式（介质）及得到的组织。
2) 此钢预先热处理一般为什么要采用球化退火工艺？（共20分）
解：
1）（8分）
工艺名称 加热温度 冷却方式 组织 退火 780℃ 炉冷 P v 1
正火 780℃ 空冷 S v 2 正常淬火 780℃ 水冷 M v 3
分级淬火 780℃ 盐浴 M v 4 等温淬火 780
℃ 盐浴 B 下 v 5
（8分）
2）预先热处理采用球化退火的原因是消除网状或粗大碳化物，使碳化物呈颗粒状弥散分布于基体中，从而降低硬度，改善切削加工性；为最终热处理淬火做好组织准备，减小淬火时的变形和开裂。
（4分）
7. 比较钢中的马氏体和回火马氏体、索氏体和回火索氏体的形成条件、相组成、显微组织形态
及性能的异同。
（16分）
t/s
T /℃
解：
8.某车床主轴（直径为30mm）要求有良好的综合力学性能，HRC25～35；轴颈表面要求耐磨
（硬度≥55HRC）。
试为其选用合适的材料（并标明钢号），写出其简明加工路线，并说明每步热处理的目的及轴颈表面及心部的组织。
（共14分）
解：
选用调质钢，如45钢、40Cr。
（2分）
加工路线：
下料→锻造→正火→粗加工→调质→精加工→轴颈感应淬火+低温回火→磨削（2分）
正火目的：改善锻造后的组织，细化、均匀化组织，提高其切削加工性。
（2分）
调质：获得良好的综合力学性能。
（2分）
轴颈感应淬火：提高轴颈表面硬度和耐磨性。
（1分）
低温回火：消除淬火内应力，改善塑性和韧性。
（1分）
轴颈表面组织：M回（2分）
心部组织：S回（2分）。