考研材料科学基础试题及答案
考研之材料科学基础考研真题
一、名词解释（每小题3分。
共30分）晶界内吸附交滑移：上坡扩散：纤维组织：枝晶偏析：伪共晶组织：重心法则：配位数：致密度：晶带二、答题（每小题10分、共50分）1．在一个面心立方晶系的晶胞中画出晶面（111）和（112），并写出两晶面交线的晶向指数。
2．位错反应的条件是什么？判断下列反应能否进行（1） a【100】—>a /2【111】+ a /2【111】(2) a /2【101】+ a /6【121】—> a 【111】3．试推导菲克第二定律4．试述柯氏气团理解释低碳钢存在屈服平台现象5．简答液—固界面的类型及晶体生长的方式三、默画Fe—FeC相图，并分析0..5%C合金的平衡凝固过程，计算在室温其平3衡组织组成的重量分数和想组成的重量分数（20）答案：一、名次解释晶界内吸附：少量杂质或合金元素在晶体内部的分布是不均匀的，常偏聚于晶界交滑移：螺位错，在一滑移面运动受阻，转到另一滑移面上继续滑移。
上坡扩散：扩散物质由浓度低处向浓度高处进行的扩散。
纤维组织：晶粒及加杂物沿受力方向呈条带状态分布。
枝晶偏析：在非平衡凝固条件下，若固溶体以树枝状结晶并长大，则枝干与枝间会出现成分差别，称为~。
伪共晶组织：非平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的合金也可能全部转变为共晶组织，这种非共晶成分的共晶组织，称为~。
重心法则：处于三者相平衡的合金，其成分必位于共扼三角形重心位置。
配位数：晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数致密度：晶体结构中原子体积占总体积的百分数晶带：相交和平行于某一晶向直线的所有晶面的组合二、1．2． 反应条件：1）．几何条件：∑b 前=∑b 后2）．能量条件：∑b 2前〉∑b 2后(1)几何条件满足；能量条件：∑b 2前=（a ）2 [(1) 2+02+02]=a 2,（5分）∑b 2后=（a 2）2 [12+12+12]+ (a 2)2 [12 +(－1) 2+(-1)2]= 232a 2a <a 232,故反应不能进行 （2）几何条件满足能量条件：∑b 2前=（a 2）2[12+02+（-1）2]+（6a ）2 [（-1）2+22+12]= 322a ∑b 2后=（3a ）2 [12+12+（-1）2]= 32a 322a 〉32a ，故反应能进行 3．菲科第二定律设扩散流量为J ，扩散系数为D ，体积浓度为C ，图阴影部分体积的横截面积为A ，则：物质流入速率＝J 1A物质流出速率＝J 2A ＝J 1A ＋dx x JA ∂∂）（ 物质积存速率＝J 1A －J 2A ＝－Adx xJ ∂∂ 积存速率又可写为Adx tC ∂∂（2分） 故Adx t C ∂∂＝－Adx xJ ∂∂，即t C ∂∂＝－x J ∂∂将扩散第一定律：J ＝－DdxdC 代入，得： t C ∂∂＝)(xC D x ∂∂∂∂4．溶质原子形成的应力场与位错应力场可发生交互作用。
材料科学基础考研试题
材料科学基础考研试题真题2011年上海交通大学827材料科学基础试题真题选择题有30道题，每题3分。
都是基础题，需要对教材比较熟。
Nacl和金刚石的晶体结构为a面心 b体心 c正交spinodel分解时，浓度较高区域的化学势a较高 b较低 c不确定面心立方结构晶体(100)面上原子的配位数是a12 b8 c4晶体结构中旋转对称轴不包含几次对阵轴a4 b5 c6晶带定律适用的晶系类型是a正交 b立方 c六方金属单质的表面能和晶界能相比a大 b小 c不确定由二氧化钛制备三氧化二钛易出现a间隙钛离子 b钛离子空位 c氧离子空位玻璃生产工序中的退火的目的是a增加透光度 b消除内应力 c改变折射率双交滑移和F-R源，更有效的增殖机制为a前者 b后者 c不确定热力学平衡状态下的金属单晶中a 空位比间隙原子多b c下列具有更高自由能的是a晶体 b准晶 c非晶合金中的第二相粒子对晶粒长大的影响是a和二相粒子半径成正比，和体积数成反比 b c此外，选择题还涉及冷变形金属回复阶段的主要变化，不能攀移的位错类型，非等量扩散中空位的移动方向，屈服现象的两种理论，离异共晶的问题，包晶时组元的扩散路径，多晶体变形需要的独立的滑移系个数，皮革态介于哪两个力学状态之间，非晶的形成难易与玻璃化温度和平衡凝固温度之比的关系，薄膜生长类型的区分，三元共晶相图垂直截面图的用途等。
大题共6题，前三题分别为8分、14分、8分，后三题各10分。
第一题（1）画出立方晶胞中的（1，1，-1）晶面和[ 2，2，3]晶向；（2）画出六方晶胞中的（1，1，-2, 3）晶面和[-1，-1，2,3]晶向。
第二题（1）面心立方晶体（111）面上单位位错a/2[-1，1，0]分解为2个不全位错，下列哪一个正确，并说明理由1）a/2[-1，1，0] →a/6[-1，2，-1] +a/6[-2，1，1]2）a/2[-1，1，0] →a/6[-1，2，1] +a/6[-2，1，-1]（2）从能量角度说明其可行。
潘金生《材料科学基础》(修订版)(名校考研真题 固体材料的结构)【圣才出品】
第2章 固体材料的结构一、选择题1．空间电子的意义为（）。
[浙江大学2006研]A．晶体中杂质原子的分布规律B．晶体中原子或分子的空间规则排列C．晶体中与原子或分子的电荷空间分布规律【答案】B2．间隙相和间隙固溶体的区别在于（）。
[东南大学2005研]A．间隙相的结构比间隙固溶体简单B．间隙相中原子结合符合化合价规律，间隙固溶体不符合化合价规律C．间隙固溶体中间隙原子在溶剂晶格的间隙中，间隙相中原子在正常原子位上D．间隙相中有点阵畸变，间隙固溶体中没有点阵畸变【答案】C3．离子晶体通常借助表面离子的极化变形和重排来降低其表面能，对于下列离子晶体的表面能，最小的是（）。
[南京工业大学2008研]A．CaF2B．PbF2C．Pbl2D．BaSO4E．SrSO4【答案】C二、填空题1．材料的结合键决定其弹性模量的高低。
氧化物陶瓷材料以______键为主，结合键______故其弹性模量______；金属材料以______键为主，结合键______故其弹性模量______；高分子材料的分子链上是______键，分子链之间是______键，故其弹性模量______。
【答案】离子；较强；较高；金属；较弱；较低；共价；分子；最低2．固溶体中，当溶质原子和溶剂原子分别占据固定位置，且每个晶胞中溶质原子和溶剂原子数之比一定时，这种有序结构被称为______。
[北京工业大学2009研]【答案】超点阵3．形成有序固溶体的必要条件是：______、______、______。
[中南大学2003研]【答案】异类原子之间相互吸引力大于同类原子之间吸引力；一定的化学成分；较慢的冷却速度4．无序固溶体转变为有序固溶体时，合金性能变化的一般规律是：强度和硬度______，塑性______，导电性______。
[中南大学2003研]【答案】升高；降低；降低三、判断题1．固溶体是一种溶解了杂质组分的非晶态固体。
[中南大学2004研]【答案】×2．形成连续固溶体的最主要条件是溶质和溶剂的晶体结构要一致，例如，银和铝都具有面心立方结构。
材料科学基础考研真题(附答案)
硕士研究生入学考试试题考试科目代码及名称：959 材料科学基础考试时限：3小时 总分：150分一、名词解释 （10×3=30分）加工硬化 沉淀强化 交滑移 上坡扩散 调幅分解 金属化合物 临界分切应力 珠光体 Orowan 机制 等强温度二、解答题（6×10=60分）1、判断下列位错反应能否进行：（1）]110[2]101[2]100[a a a +→；(2)]111[2]111[6]112[3a a a →+ 2、请指明下列五种结构分别属于什么布拉菲点阵。
注：a=b=c,α=β=γ=90°。
图省3、冷变形金属在回复和再结晶过程中，组织和性能分别有什么变化？4、试分别给出FCC,BCC 及HOP 的主要滑移系。
5、试分析液态金属凝固过程中形成中心等轴晶区的条件是什么？6、为什么空位是热力学稳定缺陷，而位错是非热力学稳定缺陷。
三、问答题(3×20=60分)1、绘出Fe-Fe 3C 相图，标出其中的关键成分和关键温度，并且回答：（1）分析碳含量对Fe-C 合金室温组织和力学性能的影响。
（2）分析45钢的拉伸变形过程可分为哪几个阶段及其相应的特征和机理。
2、试解释为什么材料的理论强度远高于其实际强度。
随着现代科学技术的进步和国民经济的发展，材料的强韧化越来越重要，试举例说明材料强化或韧化的4种方法，并阐述相应的强化和韧化原理。
3、试分析下列材料科学过程是否与原子扩散有关，为什么？A 热弹性马氏体箱变B 脱溶分解C 成分均匀化D 高温蠕变E G.P 形成硕士研究生入学考试试题参考答案考试科目代码及名称：959 材料科学基础考试时限：3小时 总分：150分一、名词解释（30分）加工硬化：随着冷变形程度的增加，金属材料强度和硬度指标都有所提高，但塑性、韧性有所下降的现象。
沉淀强化：过饱和固溶体随温度下降或长时间保温过程中（时效）发生脱溶分解，细小的沉淀物分散于基体之中，阻碍位错运动而产生强化的现象。
胡赓祥《材料科学基础》(第3版)(名校考研真题详解 固体中原子及分子的运动)【圣才出品】
四、名词解释题
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1．柯肯达尔效应 [湖南大学 2007 研] 答：在置换式固溶体中，由于两种原子以不同的速度相对扩散而造成标记面漂移的现象 被称为柯肯达尔效应。
2．扩散激活能 [天津大学 2008、2009 研] 答：必须要由额外的能量来克服能垒才能实现原子从一个平衡位置到另一个平衡位置 的基本跃迁，这部分能量称为扩散激活能。
Grn RT
C．
D
2a02
exp
Grn RT
【答案】A
3．下列有关固体中扩散的说法中，正确的是（ ）。[东南大学 2006 研] A．原子扩散的驱动力是存在着浓度梯度 B．空位扩散是指间隙固溶体中的溶质原子从一个间隙跳到另一个间隙 C．晶界上点阵畸变较大，因而原子迁移阻力较大，所以比晶内的扩散系数要小 D．成分均匀的材料中也存在着扩散 【答案】D
5．比重偏析 [合肥工业大学 2005 研] 答：由于合金中组元比重的不同所引起的偏析，例如合金中的两组元在液态下互不相溶 时，比重大的组元沉在下面，比重小的组元浮在上面或者液态合金在搅拌不均的情况下，由 于选择凝固所生成的晶体，其比重与母液不同，或上浮或下沉，形成比重偏析。
6．上坡扩散与反应扩散 [江苏大学 2006 研] 答：上坡扩散是指溶质原子朝浓度下降的方向扩散，D＞0，d ＜0 ；反应扩散是指在扩
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点：二元系中扩散区域不存在双相区，只能形成不同的单相区。
五、解答题 1．已知碳在γ-Fe 中的扩散常数 Dα＝2.0×10-5m2/s，扩散激活能 Q＝140×103J/mol， 要想得到与在 927℃时渗碳 l0h 的相同厚度，在 870℃渗碳需要多长时间？（忽略不同温度 下碳在γ-Fe 中溶解度的不同）[北京工业大学 2008 研] 答：碳在 中扩散的误差函数解表示为
西北工业大学材料科学基础考研真题答案
西北工业大学材料科学基础考研真题答案西北工业大学2021年硕士研究生入学考试试题答案试题名称：材料科学基础试题编号：832 说明：所有答题一律写在答题纸上第页共页一、简答题（每题10分，共50分）1. 请简述滑移和孪生变形的特点？答：滑移变形特点：1）平移滑动：相对滑动的两部分位向关系不变 2）滑移线与应力轴呈一定角度3）滑移不均匀性：滑移集中在某些晶面上4）滑移线先于滑移带出现：由滑移线构成滑移带 5）特定晶面，特定晶向孪生变形特点：1) 部分晶体发生均匀切变2) 变形与未变形部分呈镜面对称关系，晶体位向发生变化 3) 临界切分应力大4) 孪生对塑变贡献小于滑移 5) 产生表面浮凸2. 什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？答：由低浓度处向高浓度处扩散的现象称为上坡扩散。
应力场作用、电场磁场作用、晶界内吸附作用和调幅分解反应等情况下可能发生上坡扩散。
扩散驱动力来自自由能下降，即化学位降低。
3. 在室温下，一般情况金属材料的塑性比陶瓷材料好很多，为什么？纯铜与纯铁这两种金属材料哪个塑性好？说明原因。
答：金属材料的塑性比陶瓷材料好很多的原因：从键合角度考虑，金属材料主要是金属键合，无方向性，塑性好；陶瓷材料主要是离子键、共价键，共价键有方向性，塑性差。
离子键产生的静电作用力，限制了滑移进行，不利于变形。
铜为面心立方结构，铁为体心立方结构，两者滑移系均为12个，但面心立方的滑移系分布取向较体心立方匀衡，容易满足临界分切应力。
且面心立方滑移面的原子堆积密度比较大，因此滑移阻力较小。
因而铜的塑性好于铁。
4. 请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相区中，相成分的变化规律。
答：单相区：相成分为合金平均成分，不随温度变化；双相区：两相成分分别位于该相区的边界，并随温度沿相区边界变化；三相区：三相具有确定成分，不随结晶过程变化。
5. 合金产品在进行冷塑性变形时会发生强度、硬度升高的现象，为什么？如果合金需要进行较大的塑性变形才能完成变形成型，需要采用什么中间热处理的方法？而产品使用时又需要保持高的强度、硬度，又应如何热处理？答：合金进行冷塑性变形时，位错大量��殖，位错运动发生交割、缠结等，使得位错运动受阻，同时溶质原子、各类界面与位错的交互作用也阻碍位错的运动。
潘金生《材料科学基础》(修订版)(名校考研真题 固态相变(Ⅰ)——扩散型相变)【圣才出品】
第11章 固态相变（Ⅰ）——扩散型相变一、判断题有序-无序转变是指晶体与非晶体之间的转变。
（）[南京工业大学2003研]【答案】×【解析】有序-无序转变狭义是指存在于某些晶体内部的两种结构状态。
无序是指在某一临界温度以上，晶体结构中的两种或多种不同质点（原子或离子以至空位）都随机地分布于一种或几种结构位置上相互间排布没有一定的规律性的结构状态；有序是指此改办温度以下，这些不同的质点可以各自有选择地分占这些结构位置中的不同位置，相互间作有规则的排列的结构状态，相应的晶体结构称为超结构或超点阵。
有序-无序转变从物质结构上可分为三种主要类型：①位置有序；②取向有序；③与电子自旋状态有关的有序。
二、名词解释1．铝合金的时效[西南交通大学2009研]答：铝合金的时效是指铝合金在经过高温固溶处理后，迅速冷却形成过饱和固溶体，并在随后的加热保温过程中析出亚稳相的过程。
2．一级相变[南京工业大学2008、西南交通大学2009、北京工业大学2009研]答：相变时两相的化学势相等，但化学势的一阶偏微商不相等，发生一级相变时有相变潜热和体积的变化。
3．调幅分解[北京工业大学2009研]答：调幅分解是指固溶体通过上坡扩散分解成结构均与母相相同、成分不同的两种固溶体的转变。
三、简答题1．已知727℃时，平衡态铁碳合金中铁素体的最大碳含量为W c ＝0.0218％，而奥氏体的碳含量为Wc ＝0.77％。
试问：（1）碳原子分别位于铁素体和奥氏体晶体中的什么位置？（2）解释为什么两者的碳含量差别如此之大。
[西安交通大学2006研]答：（1）碳原子位于铁素体晶体中的扁八面体间隙中心位置，位于奥氏体晶体中的正八面体间隙中心位置。
（2）因为铁素体晶体中的扁八面体间隙半径比奥氏体晶体中的正八面体间隙半径小得多。
2．根据如图11-1所示共析碳钢的过冷奥氏体转变C 曲线（TTT 曲线），请写出经过图中所示6种不同工艺处理后材料的组织名称以及硬度排列（从高到低）。
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一、名词：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解匀晶转变：从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。
平衡结晶：合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。
成分起伏：液相中成分、大小和位置不断变化着的微小体积。
异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。
枝晶偏析：固溶体树枝状晶体枝干和枝间化学成分不同的现象。
共晶转变：在一定温度下，由—定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程。
脱溶：由固溶体中析出另一个固相的过程，也称之为二次结晶包晶转变：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程。
成分过冷：成分过冷：由液相成分变化而引起的过冷度。
二、简答：1.固溶体合金结晶特点？答：异分结晶；需要一定的温度范围。
2.晶内偏析程度与哪些因素有关？答：溶质平衡分配系数ko；溶质原子扩散能力；冷却速度。
3.影响成分过冷的因素？答：合金成分；液相内温度梯度；凝固速度。
三、书后习题1、何谓相图？有何用途？答：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。
相图的作用：由相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。
2、什么是异分结晶？什么是分配系数？答：异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。
分配系数：在一定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之比值。
3、何谓晶内偏析？是如何形成的？影响因素有哪些？对金属性能有何影响，如何消除？答：晶内偏析：一个晶粒内部化学成分不均匀的现象形成过程：固溶体合金平衡结晶使前后从液相中结晶出的固相成分不同，实际生产中，液态合金冷却速度较大，在一定温度下扩散过程尚未进行完全时温度就继续下降，使每个晶粒内部的化学成分布均匀，先结晶的含高熔点组元较多，后结晶的含低熔点组元较多，在晶粒内部存在着浓度差。
影响因素：1）分配系数k o：当k0 1时，k0值越小，则偏析越大；当k0 1 时，k0 越大，偏析也越大。
材料科学基础考研名校材料科学基础考研真题集
材料科学基础考研名校材料科学基础考研真题集一、一、选择题1以下关于调幅分解的正确表述是（）。
[国防科技大学2016年研] A．调幅分解是个自发分解过程，不需要形核功B．调幅分解也是通过晶核的形成和晶核的长大过程完成的C．相图上成分位于固溶体分解线内的合金均可以产生调幅分解【答案】A @【解析】调幅分解属于连续的无核相变，其始于固溶体中的成分起伏，依靠上坡扩散时浓度差越来越大，最终使均匀固溶体变为不均匀固溶体，原固溶体以及新形成的两种固溶体的结构相同；而钢中的相变大多属于有核相变型，始于结构起伏，相界面在相转变中具有极重要的作用。
2高温下晶粒正常长大时，晶界迁移将受到第二相颗粒的阻碍。
以下说法正确的是（）。
[国防科技大学2017年研]A．第二相含量越多，颗粒越粗大，阻力越大B．第二相含量越少，颗粒越粗大，阻力越大C．第二相含量越多，颗粒越细小，阻力越大【答案】C @【解析】通常，在第二相颗粒所占体积分数一定的条件下，颗粒越细，其数量越多，则晶界迁移所受到的阻力也越大，故晶粒长大速度随第二相颗粒的细化而减小。
3由两个不同成分的液相在恒温下转变为一定成分的固相的反应叫（）。
[沈阳工业大学2015年研]A．包晶反应B．合晶反应C．偏晶反应【答案】B @【解析】常见的二元相图的反应式和图形特征，如下表所示：表14在不平衡结晶条件下，成分点在共晶附近的合金也可能全部转变成共晶合金，这种非共晶成分的共晶组织称为（）。
[四川理工学院2019年研]A．不平衡共晶组织B．平衡共晶组织C．离异共晶组织D．伪共晶【答案】D @【解析】在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的共晶组织，这种有非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。
5一工件在900℃的条件下完成渗碳工艺所需的时间为2小时，若保持渗碳条件不变而使渗层深度提高一倍，则所需的渗碳时间为（）。
[国防科技大学2018年研]A．2小时B．2.8小时C．4小时D．8小时【答案】C @【解析】当指定某质量ρ（x，t）为渗层深度x的对应值时，误差函数为定值，因此渗层深度x和扩散时间t有以下关系：或x2＝BDt，式中A和B为常数。
武汉理工大学 材料科学基础考研五套题
试题一一. 图1是Na2O的理想晶胞结构示意图，试回答：1．晶胞分子数是多少；2．结构中何种离子做何种密堆积；何种离子填充何种空隙，所占比例是多少；3．结构中各离子的配位数为多少，写出其配位多面体；4．计算说明O2-的电价是否饱和；5．画出Na2O结构在（001）面上的投影图。
二. 图2是高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O)结构示意图，试回答：1．请以结构式写法写出高岭石的化学式；2．高岭石属于哪种硅酸盐结构类型；3．分析层的构成和层的堆积方向；4．分析结构中的作用力；5．根据其结构特点推测高岭石具有什么性质。
三. 简答题：1.晶体中的结构缺陷按几何尺寸可分为哪几类？2.什么是负扩散？3．烧结初期的特征是什么？4.硅酸盐晶体的分类原则是什么？5.烧结推动力是什么？它可凭哪些方式推动物质的迁移？6.相变的含义是什么？从热力学角度来划分，相变可以分为哪几类？四. 出下列缺陷反应式：1.NaCl形成肖特基缺陷；2.AgI形成弗仑克尔缺陷（Ag+进入间隙）；3.TiO2掺入到Nb2O3中，请写出二个合理的方程，并判断可能成立的方程是哪一种？再写出每个方程的固溶体的化学式。
4.NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体五. 表面力的存在使固体表面处于高能量状态，然而，能量愈高系统愈不稳定，那么固体是通过何种方式降低其过剩的表面能以达到热力学稳定状态的。
六.粒径为1μ的球状Al2O3由过量的MgO微粒包围，观察尖晶石的形成，在恒定温度下，第一个小时有20%的Al2O3起了反应，计算完全反应的时间：⑴用杨德方程计算；⑵用金斯特林格方程计算。
七.请分析熔体结构中负离子团的堆积方式、聚合度及对称性等与玻璃形成之关系。
八.试从结构和能量的观点解释为什么D晶界>D晶内？九.试分析二次再结晶过程对材料性能有何影响？工艺上如何防止或延缓二次再结晶的发生？十.图3是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：1．写出点P，R，S的成分；2．设有2kgP，问需要多少何种成分的合金Z才可混熔成6kg成分为R的合金。
西安交通大学材料科学基础考研复习题(包括答案)全解
目录目录 (1)工程材料中原子排列 (2)参考答案 (4)固体中的相结构 (9)参考答案 (12)凝固 (16)参考答案 (19)相图 (25)参考答案 (38)固体中的扩散 (40)参考答案 (43)塑性变形 (45)参考答案 (48)回复与再结晶 (51)参考答案 (54)固体相变 (58)参考答案 (60)复合效应与界面 (64)参考答案 (66)工程材料中原子排列1. 作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][][]346,112,021晶向。
2. 在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001等。
3. 写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。
4. 镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。
试求镁单位晶胞的体积。
已知Mg 的密度3Mg/m 74.1=m g ρ，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm 。
5. 当CN=6时+Na 离子半径为0.097nm ，试问：1) 当CN=4时，其半径为多少？2) 当CN=8时，其半径为多少？6. 试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>方向,原子的线密度为多少？7. 镍为面心立方结构，其原子半径为nm 1246.0=Ni r 。
试确定在镍的（100），（110）及（111）平面上12mm 中各有多少个原子。
8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。
试问： 1) 13m 中有多少个硅原子（与氧原子）？2) 当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的）？9. 在800℃时1010个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动，而在900℃时910个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原子）。
胡赓祥《材料科学基础》(第3版)(名校考研真题详解 二元系相图和合金的凝固与制备原理)【圣才出品】
【答案】错 【解析】成分过冷仅在合金的凝固中出现，纯金属的凝固不存在成分过冷。
3．相图的相区接触法则是相邻相区相数差 1。[合肥工业大学 2006 研] 【答案】对
四、名词解释题
1．珠光体 [东北大学 2004 研、天津大学 2009 研] 答：珠光体是奥氏体（奥氏体是碳溶解在γ-Fe 中的间隙固溶体）发生共析转变所形成 的铁素体与渗碳体的共析体。其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物，也 称片状珠光体。用符号 P 表示，含碳量为 wC=0.77%。在珠光体中铁素体占 88%，渗碳体 占 12%，由于铁素体的数量大大多于渗碳体，所以铁素体层片要比渗碳体厚得多。在球化 退火条件下，珠光体中的渗碳体也可呈粒状，这样的珠光体称为粒状珠光体。
3．珠光体相变 [西南交通大学 2009 研] 答：中间相是指 Fe-C 合金中奥氏体在冷却过程中，在共析转变温度以下珠光体同时转 变为铁素体和渗碳体两相的共析组织的相变。
4．Ms 点 [南京理工大学 2008 研]
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A．层片状 B．球状 C．针状 D．螺旋状 【答案】A
）。[合肥工业大学
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材料科学基础考研复习题
简答题分析(考研题部分)C1原子排列1)试从结合键的角度，分析工程材料的分类及其特点。
2)已知原子半径与晶体结构有关，请问当配位数降低时，原子半径如何变化？为什么？3)请解释γ-Fe与α-Fe溶解碳原子能力差异的原因。
4)位错密度有哪几种表征方式？5)请从原子排列、弹性应力场、滑移性质、柏氏矢量等方面对比刃位错、螺位错的主要特征。
6)请说明什么是全位错和不全位错，并请写出FCC、BCC和HCP晶体中的最短单位位错的柏氏矢量。
7)在位错发生滑移时，请分析刃位错、螺位错和混合位错的位错线l与柏氏矢量b、外加切应力τ与柏氏矢量b、外加切应力τ与位错线l之间的夹角关系，及位错线运动方向。
8)两位错发生交割时产生的扭折和割阶有何区别？C2固体中的相结构1固体中有哪些常见的相结构？2什么是置换固溶体？影响置换固溶体溶解度的因素有哪些？形成无限固溶体的条件是什么？3形成无限固溶体的条件是什么？简述原因。
4陶瓷晶体相可分为哪两大类？有何共同特点？C3凝固1.何谓平衡结晶？何谓非平衡结晶？2.请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。
3.同素异晶转变和再结晶转变都是以形核长大方式进行的，请问两者之间有何差别？4.均匀形核与非均匀形核具有相同的临界晶核半径，非均匀形核的临界形核功也等于三分之一表面能，为什么非均匀形核比均匀形核容易？5.请分析、解释在正温度梯度下凝固，为什么纯金属以平面状生长，而固溶体合金却往往以树枝状长大？6.两个尺寸相同、形状相同的铜镍合金铸件，一个含90%Ni，另一个含50%Ni，铸造后自然冷却，问哪个铸件的偏析严重？为什么？C4相图1)什么是成分过冷？如何影响固溶体生长形态？2)请比较二元共晶转变与包晶转变的异同。
3)什么是离异共晶？如何形成的？4)铁碳合金中可能出现的渗碳体有哪几种？它们的成分有何不同？平衡结晶后是什么样的形态？5)请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相区中，相成分的变化规律。
考研材料科学基础试题及答案
考研材料科学基础试题及答案一、选择题1. 材料科学中，下列哪项不是材料的基本性能？A. 力学性能B. 热学性能C. 光学性能D. 化学性能2. 材料的微观结构对其宏观性能有重要影响，以下哪个不是微观结构的组成部分？A. 晶格缺陷B. 晶界C. 相界D. 表面张力3. 材料的塑性变形主要通过以下哪种机制进行？A. 弹性变形B. 位错运动C. 相变D. 热膨胀二、简答题1. 简述材料的相变对材料性能的影响。
2. 描述材料的疲劳现象，并解释其产生的原因。
1. 已知某材料的杨氏模量为210 GPa，泊松比为0.3，求其剪切模量。
四、论述题1. 论述材料的微观结构与宏观性能之间的关系。
参考答案一、选择题1. 答案：D2. 答案：D3. 答案：B二、简答题1. 相变是材料在不同温度和压力下，由一种相态转变为另一种相态的过程。
相变对材料性能的影响主要表现在：- 相变可以改变材料的晶体结构，从而影响其硬度、强度和塑性。
- 相变过程中体积变化可以导致材料的热膨胀或收缩。
- 某些相变如马氏体相变，可以显著提高材料的硬度，但可能降低其韧性。
2. 材料的疲劳是指在反复加载和卸载的过程中，材料逐渐产生损伤并最终导致断裂的现象。
疲劳产生的原因是：- 材料内部的应力集中，使得局部应力超过材料的疲劳极限。
- 材料的循环加载导致位错运动，产生位错堆积，形成微裂纹。
- 微裂纹在循环应力作用下逐渐扩展，最终导致材料断裂。
1. 剪切模量G可以通过杨氏模量E和泊松比ν计算得出，公式为：\[ G = \frac{E}{2(1+\nu)} \]代入已知数值：\[ G = \frac{210 \times 10^9 \text{ Pa}}{2(1+0.3)} \]\[ G = 77.5 \times 10^9 \text{ Pa} \]四、论述题1. 材料的微观结构是指材料在原子、分子或晶体尺度上的特征，包括晶格类型、晶粒尺寸、晶格缺陷、相界等。
陶杰《材料科学基础》名校考研真题及其详解【圣才出品】
2．立方晶体中（111），（112），（110）晶面间距最大的是（ ）。Biblioteka 上海交通大学 2007研]
A．（111）
B．（112）
C．（110）
【答案】C
【解析】由面间距公式 d
a
可知，（110）晶面的面间距最大。
h2 k2 l2
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【答案】B
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【解析】熔体是不同聚合程度的各种聚合物的混合物。即低聚物、高聚物、三维碎片、
游离碱、吸附物。聚合物的种类、大小和数量随熔体组成和温度而变化。
11．容易形成玻璃的物质往往具有（ ）之类的键型。[南京工业大学 2009 研] A．离子键 B．金属键 C．极性共价键 D．共价键 【答案】C 【解析】离子键向共价键过渡的混合键称为极性共价键，它主要在于有 s-p 电子形成杂 化轨道，并构成 σ 键 π 键。这种混合键既有共价键的方向性和饱和性，不易改变键长和键 角的倾向，促进生成具有固定结构的配位多面体，构成玻璃的进程有序，又具有离子键易改 变键角，易形成无对称变形的趋势，促进配位多面体不按一定方向连续的不对称变形，构成 玻璃远程无序网络结构。因此极性共价键的物质比较容易形成玻璃态。
13．菲克第一定律描述了稳态扩散的特征，即浓度不随（ ）变化。[华中科技大学 2007 研]
A．距离 B．时间 C．温度 【答案】B 【解析】由菲克第一扩散定律可知，在稳态扩散过程中，各处的扩散组元的浓度 c 只随 距离 x 变化，而不随时间 t 变化。
14．在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为（ ）。[华中科技大学 2007 研] A．原子互换机制 B．间隙机制 C．空位机制 【答案】C 【解析】置换固溶体的扩散机制主要为空位机制，而间隙机制主要为间隙固溶体的扩散 机制。
《材料科学基础考研》材基题目整理5.5
1.铜在一定温度时会产生空位缺陷（即热缺陷），其空位形成激活能为Q=20000cal/mol ，一直铜为FCC 结构，晶格常数为3.62×10-8，R=1.99cal/mol K ，问： （1）试求单位体积内的格点数。
（2）试计算铜在室温的25℃和接近熔点的1084℃时单位体积内的空位数量。
（3）确定25℃和1084℃的时的空位密度（即格点位置上空位所占比例）。
解答：（1） 晶胞体积：V=a ³=（3.62×10-10）³=4.7438×10-29 m ³单位晶胞格点数：8×（1/8）+6×（1/2）=4因此单位体积格点数N=4/（4.7438×10-29）=8.432×10-28（2） n=Nexp （-20000/（1.99×298））=1.901×1014个接近熔点的1094℃时单位体积中的空位数量n=Nexp （-20000/（1.99×（273+1084）））=5.122×1024个（3） [Vm]=n/N=1.901×1014/8.432×1028=2.255×10-15[Vm]=n/N=5.122×1024/8.432×1028=6.075×10-42..在FCC 铁中，碳原子位于晶胞的八面体间隙位置，即每条棱的中心如（1/2,0,0）和晶胞中心（1/2,1/2,1/2）处；在BCC 铁中，碳原子占据四面体间隙位置，比如（1/4,1/2,0）处。
FCC 铁的点阵常数为0.3571nm ，BCC 铁为0.2866nm 。
设碳原子的半径为0.071nm 。
问（1）在FCC 、BCC 两种铁中，由间隙碳原子所产生的晶格畸变哪一种更明显？（2）如果所有间隙位置都被碳原子填充，则每种金属中的碳原子的含量各是多少？解：（1）参照图（a ），计算坐标位于(1/4,1/2,0)的间隙尺寸。
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材料科学基础习题叶荷 11及材料班2013-1-10 第三章二元合金相图和合金的凝固一、名词：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。
匀晶转变：从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。
平衡结晶：合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。
成分起伏：液相中成分、大小和位置不断变化着的微小体积。
异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。
枝晶偏析：固溶体树枝状晶体枝干和枝间化学成分不同的现象。
共晶转变：在一定温度下，由—定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程。
脱溶：由固溶体中析出另一个固相的过程，也称之为二次结晶。
包晶转变：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程。
成分过冷：成分过冷：由液相成分变化而引起的过冷度。
二、简答：1. 固溶体合金结晶特点？答：异分结晶；需要一定的温度范围。
2. 晶内偏析程度与哪些因素有关？答：溶质平衡分配系数k0；溶质原子扩散能力；冷却速度。
3. 影响成分过冷的因素？答：合金成分；液相内温度梯度；凝固速度。
4. 相图分折有哪几步？答：以稳定化合物为独立组元分割相图并分析；熟悉相区及相；确定三相平衡转变性质。
三、绘图题绘图表示铸锭宏观组织三晶区。
四、书后习题1、何谓相图？有何用途？答：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。
相图的作用：由相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。
2、什么是异分结晶？什么是分配系数？答：异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。
分配系数：在一定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之比值。
3、何谓晶内偏析？是如何形成的？影响因素有哪些？对金属性能有何影响，如何消除？答：晶内偏析：一个晶粒内部化学成分不均匀的现象形成过程：固溶体合金平衡结晶使前后从液相中结晶出的固相成分不同，实际生产中，液态合金冷却速度较大，在一定温度下扩散过程尚未进行完全时温度就继续下降，使每个晶粒内部的化学成分布均匀，先结晶的含高熔点组元较多，后结晶的含低熔点组元较多，在晶粒内部存在着浓度差。
影响因素：1）分配系数k 0：当k0<1时，k0值越小，则偏析越大；当k0>1时，k0越大，偏析也越大。
2）溶质原子扩散能力，溶质原子扩散能力大，则偏析程度较小；反之，则偏析程度较大。
3）冷却速度，冷却速度越大，晶内偏析程度越严重。
对金属性能的影响：使合金的机械性能下降，特别是使塑性和韧性显著降低，甚至使合金不容易压力加工。
也使合金的抗蚀性能降低。
消除办法：扩散退火或均勺化退火6、何谓共晶反应和包晶反应？写出反应式。
答：共晶反应：在一定温度下，由—定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程。
N M t E E L βα+−→←包晶反应：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程。
D t P C D L βα−→←+8、什么是成分过冷？答：成分过冷：由液相成分变化而引起的过冷度。
9、试述纯金属与固溶体合金结晶过程中形核、长大的条件及方式有何异同？答：纯金属结晶过程中的形核、长大的条件：要满足结构起伏、能量起伏。
固溶体合金结晶过程中的形核、长大的条件：要满足结构起伏、能量起伏和成分起伏。
固溶体合金结晶是在一定的温度范围的异分结晶，纯金属结晶是在一定温度下的同分结晶。
10、何谓相组成物和组织组成物？画出冷却曲线分析w(Sn)=70%Pb-Sn合金的平衡结晶过程，并计算室温下该合金相组成物和组织组成物的相对含量。
答：相组成物：组成合金的各相组织组成物：在显微组织中能清楚地区分开，是组成显微组织的独立部分。
冷却曲线：平衡结晶过程：当合金I 缓慢冷却到1点时，开始从液相中结晶出β固溶体。
在1~2点温度范围内，随着温度的降低，β固溶体的数量不断增多，而液相的数量不断减少，它们的成分分别沿固相线BN 和液相线BE 发生变化。
2点时，β相和剩余液相的成分分别到达N 点和E 点。
在温度t E 、成分为E 点的液相便发生共晶转变N M t E E L βα+−→←。
在2点以下继续冷却时，将从β相(包括先共晶β相和共晶组织中的β相)和α (共晶组织中的)分别析出次生相βII 和αII 。
室温下该合金相组成物的相对含量：310070100%30.6%1002G W GF α-==⨯=- 3702100%69.4%1002F W GF β-==⨯=- 组织组成物的相对含量：β+αII +共晶组织（α+β）+2N 97.570100%77.2%EN 97.561.9W αβ-==⨯=-共晶（） E2FN 7061.997.52100%22.2%EN FG 97.561.91002W β--=⨯=⨯⨯=-- 2E2NG 7061.910097.5100%0.6%EN FG 97.561.91002W α--=⨯=⨯⨯=-- 13、何谓共析转变？与共晶转变比较有何异同？答：共析转变：一定成分的固相在一定温度下分解为另外两个一定成分的固相的转变过程。
相同点：都是由一个相分解为两个相的三相恒温转变，三相成分点在相图上的分布是一样的。
不同点：共析反应的反应相是固相，而共晶反应的反应相是液相。
共析组织比共晶组织致密。
第3章 二元合金相图和合金的凝固复习题纲重点：二元相图的结晶过程（冷却曲线、组织变化示意图）；填写相组成物、组织组成物；杠杆定律的计算；铸锭的三个晶区。
一、选择题1.二元合金在进行共晶反应时为__c______相平衡共存。
a单b双c三d多2.铸造性能最佳的合金应该是__c_______成分的合金。
a 固溶体b亚共晶c共晶d过共晶3.在金属或合金中凡是具有___b______并与其他部分有界面分开的，均匀的组成部分，均称之为相。
a相同成分，不同晶体结构b相同成分，相同晶体结构c 不同成分，相同晶体结构4.相图是表示合金系中合金在___b______条件下各相的存在状态与温度，成分间的关系的图解。
a 常压b平衡 c 较慢冷却d较慢加热5.在实际冷却速度____b_____的条件下，以树枝晶方式结晶的固溶体中，先后结晶的树枝状晶体内化学成分不均匀的现象，称为枝晶偏析。
a 较慢 b 较快c 适中d极为缓慢6.在_____b____下，由一定成分的液相，同时结晶出成分一定且不相同的两个固相的较变，称为共晶转变(或共晶反应)a连续降温条件b一定温度c 一定冷却速度d温度变化不大条件7.在一定温度下，由成分一定的____c_____同时析出两种成分一定且不相同的____e_____的转变，称为共析转变(或共析反应)a 气相b液相 c 固相 d 新液相e新固相8.在二元合金相图中，对某已知成分合金应用杠杆定律时，首先必须明确是在_____b____应用?然后必须进一步明确是在该区的___d______求解?接着要确定做为分母线及分子线段的杠杆长度。
a 哪个单相区中b 哪个两相区中c哪种成分下 d 哪个温度下e什么压力下9.产生枝晶偏析的原因是由于____d_____。
a 液固相线间距很小，冷却缓慢b液固相线间距很小，冷却速度大c 液固相线间距大，冷却缓慢d液固相线间距大，冷却速度也大二、判断题(1)共晶转变和共析转变都是从单相中产生双相的转变，而且又是在恒温下进行，处于平衡状态的三相的成分都是固定不变的。
(∨)(2)在二元合金系中，只有共晶成分的合金在结晶时才能发生共晶转变，其它任何成分的合金在结晶时都不可能发生共晶转变。
(×)(3)在二元合金系中，只有共析成分的合金在结晶时才能发生共析转变，其它任何成分的合金在结晶时都不可能发生共析转变。
(×)(4)二元合金结晶过程中共晶转变和共析转变的反应式和转变产物都是相同的。
(×)(5)在二元合金相图中，液相线与固相线之间的垂直距离(温度间隔)及其水平距离(成分间隔)比较大的合金，铸造时流动性比较好，偏析倾向及产生热裂纹的倾向均比较小。
(×)(6)在二元合金相图中，在三相平衡的水平线上，当转变正在进行时不能应用杠杆定律。
但在转变尚未开始之前或转变刚刚完成后，在水平线上可以应用杠杆定律。
(∨)(7)在二元合金相图中，固态下只要α相、β相有溶解度变化，那么整个α+β两相区内各成分合金，室温下的平衡组织中均同时存在次生相，αⅡ和βⅡ。
(×)三.在图4—30所示相图中，请指(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) 室温下合金I，II的组织组成物的相对量表达式；7. (1) 高温区水平线为包晶线，包晶反应：L j+δk→αn中温区水平线为共晶线，共晶反应：L d′→αg+βh(2) 各区域组织组成物如图4—30中所示。
(3) I合金的冷却曲线和结晶过程如附图2.9所示。
1～2，均匀的液相L。
2～3匀晶转变，L→δ不断结晶出δ相。
3～3′，发生包品反应L+δ→α。
3′～4，剩余液相继续结晶为α。
4，凝固完成，全部为α。
4～5，为单一α相，无变化。
5～6，发生脱溶转变α→βII。
室温下的组织为α+βII。
II 合金的冷却曲线和结晶过程如附图2.10所示。
1～2，均匀的液相L 。
2～3，结晶出α初，随温度下降α相不断析出，液相不断减少。
3～3′，剩余液相发生共晶转变L→α+β。
3′～4，α→βII ，β→αII ，室温下的组织为。
α初+（α+β）共+βII (4)室温时，合金I 、II 组织组成物的相对量可由杠杆定律求得。
合金I ：第一章 原子排列与晶体结构1. fcc 结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ，致密度为 ，配位数是 ,晶胞中原子数为 ，把原子视为刚性球时，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 ；bcc 结构的密排方向是 ，密排面是 ,致密度为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 ；hcp 结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ，致密度为 ，配位数是 ,，晶胞中原子数为 ，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 。
2. Al 的点阵常数为0.4049nm ，其结构原子体积是 ，每个晶胞中八面体间隙数为 ，四面体间隙数为 。
3. 纯铁冷却时在912ε 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构，配位数 ，致密度降低 ，晶体体积 ，原子半径发生 。
4. 在面心立方晶胞中画出）（211晶面和]211[晶向，指出﹤110﹥中位于（111）平面上的方向。
在hcp晶胞的（0001）面上标出）（0121晶面和]0121[晶向。
5. 求]111[和]120[两晶向所决定的晶面。
6 在铅的（100）平面上，1mm 2有多少原子？已知铅为fcc 面心立方结构，其原子半径R=0.175×10-6mm 。