材料科学基础习题及参考答案复习过程
材料科学基础 复习题及部分答案
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）hcp
6.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）Mg2Pb （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。
《材料科学基础》部分章节试题及答案(大学期末复习资料).docx
第三章作业答案
1.说明面心立方结构的潜在滑移系有12个，体心立方结构的潜在滑移系有48个。
解：面心立方晶体的滑移系是｛111｝ < 1-10> , (111｝有四个，每个｛111｝面上有三个〈110〉方向，所以共有12个潜在滑移系。
体心立方晶体的滑移系是(110｝ <- 111 > , ｛211｝ <- 111 >以及｛312｝ < -111 >o
｛110｝面共有6个，每个｛110｝面上有两个<-111 >方向，这种滑移系共有12个潜在滑移系; ｛211｝面有12个，每个“211”面上有1个〈111〉方向，这种滑移系共有12个潜在滑移系；｛312｝面共有24个，每个｛312｝面上有1个<-111 >方向，这种滑移系共有潜在滑移系24个, 这样，体心立方晶体的潜在滑移系共有48个。
2.一个位错环能否各部分都是螺位错？能否各部分都是刃位错？为什么？
解：螺位错的柏氏矢量与位错线平行，而一个位错只有一个柏氏矢量，一个位错环不可能与一个方向处处平行，所以一个位错环不能各部分都是螺位错。刃位错的柏氏矢量与位错线垂直，如果柏氏矢量垂直位错环所在的平面，则位错环处处都是刃位错。这种位错的滑移面是位错环与柏氏矢量方向组成的棱柱面，这种位错又称棱柱位错。
3.纯铁的空位形成能为105kJ/mol.将纯铁加热到850°C后激冷至室温(20°C),假设高温下的空位能全部保留，试求过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值。
解：G，=4exp(-g)
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。
材料科学基础复习题及答案（1）
材料科学基础复习题及答案（1）
⼀、填空题
1.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。
2. 每个⾯⼼⽴⽅晶胞中的原⼦数为 4 ，其配位数为12 。
3a, 配3.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 。
4. 根据参数相互关系，可将全部点阵归属于7 种晶系，14 种布拉维点阵。
5. 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。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。
6. 扩散的驱动⼒是__化学势梯度____。分别以D L、D S和D B表⽰晶内、表⾯和界⾯的扩散系数，则三者⼤⼩的⼀般规律是
D L
7. 在过冷液体中，晶胚尺⼨⼩于临界尺⼨时不能⾃发长⼤。
8. 均匀形核既需要结构起伏，⼜需要能量起伏。
9. 蠕变是指在某温度下恒定应⼒下所发⽣的缓慢⽽连续的塑性流变现象。
10. 再结晶形核机制包括晶界⼸出和亚晶形核两种，其中亚晶形核机制⼜分为亚晶合并和亚晶迁移两种。
11. 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。
12.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。
13．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。
14. 刃型位错的割阶部分仍为刃型位错，扭折部分则为螺型位错；螺形位错中的扭折和割阶部分均属于刃型位错。
《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α+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) 2E1b) 0 c) 4E1
1-13两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
材料科学基础课后习题答案复习过程
材料科学基础课后习题答案复习过程
《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
(完整版)材料科学基础复习题
名词解释
1.空间点阵：是表示晶体结构中质点周期性重复规律得几何图形.
2.同素异构：是指某些元素在t和p变化时,晶体结构发生变化得特征.
3.固溶体：当一种组分（溶剂）内溶解了其他组分（溶质）而形成的单一、均匀的晶态固体，其晶体结构保持溶剂组元的晶体结构时，这种相就称固溶体。
4.电子浓度：固溶体中价电子数目e与原子数目之比。
5.间隙固溶体：溶质原子溶入溶剂间隙形成的固溶体
6.晶胞:能完全反映晶格特征得最小几何单元
7.清洁表面：是指不存在任何吸附、催化反应、杂质扩散等物理化学效应得表面，这种表面的化学组成与体内相同，但周期结构可以不同于体内。
8.润湿：是一种流体从固体表面置换另一种流体的过程。
9.表面改性：是利用固体表面的吸附特性，通过各种表面处理来改变固体表面得结构和性质以适应各种预期要求。
10.晶界：凡结构相同而取向不同的晶体相互接触，其接触面称为晶界。
11.相平衡：一个多相系统中，在一定条件下，当每一相的生成速度与它的消失速度相等时，宏观上没有任何物质在相间传递，系统中每一个相的数量均不随时间而变化，这时系统便达到了相平衡。
12.临界晶胚半径rk ：新相可以长大而不消失的最小晶胚半径.
13．枝晶偏析: 固溶体非平衡凝固时不同时刻结晶的固相成分不同导致树枝晶内成分不均匀的现象(或树枝晶晶轴含高熔点组元较多，晶枝间低熔点组元较多的现象).
14.扩散：由构成物质的微粒得热运动而产生得物质迁移现象。扩散的宏观表现为物质的定向输送。
15.反应扩散:在扩散中由于成分的变化，通过化学反应而伴随着新相的形成(或称有相变发生)的扩散过程称为“反应扩散”，也称为“相变扩散。
材料科学基础2复习题及参考答案
材料科学基础2复习题及部分参考答案
一、名词解释
1、再结晶：指经冷变形的金属在足够高的温度下加热时，通过新晶粒的形核及长大，以无畸变的等轴晶粒取代变形晶
粒的过程。
2、交滑移：在晶体中，出现两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移。
3、冷拉：在常温条件下，以超过原来屈服点强度的拉应力，强行拉伸聚合物，使其产生塑性变形以达到提高其屈服点
强度和节约材料为目的。（《笔记》聚合物拉伸时出现的细颈伸展过程。）
4、位错：指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。（《书》晶体中某处一列或者若
干列原子发生了有规律的错排现象）
5、柯氏气团：金属内部存在的大量位错线，在刃型位错线附近经常会吸附大量的异类溶质原子（大小不同吸附的位
置有差别）,形成所谓的“柯氏气团”。（《书》溶质原子与位错弹性交互作用的结果，使溶质原子趋于聚集在位错周围，以减小畸变，降低体系的能量，使体系更加稳定。）
6、位错密度：单位体积晶体中所含的位错线的总长度或晶体中穿过单位截面面积的位错线数目。
7、二次再结晶：晶粒的不均匀长大就好像在再结晶后均匀、细小的等轴晶粒中又重新发生了再结晶。
8、滑移的临界分切应力：滑移系开动所需要的最小分切应力。（《书》晶体开始滑移时，滑移方向上的分切应力。）
9、加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象，又称冷作硬
化。（《书》随塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增加的现象。）
10、热加工：金属铸造、热扎、锻造、焊接和金属热处理等工艺的总称。（《书》使金属在再结晶温度以上发生加
材料科学基础复习提纲与习题
材料科学基础
2014年复习题纲与习题
第1章原子与原子间结合
1）通过双原子作用模型，掌握固体材料质点间作用力与作用势能的概念。
2）掌握强作用键有哪些类型，分析它们的主要特征；弱作用键有哪些类型，分析它们的主要特征。
3）建立实际固体材料混合键的概念。
第2章结晶学基础
1）掌握名词概念：等同点、点群、空间群、平移群、布拉维点阵、晶胞。
2）晶体的宏观对称要素、宏观对称要素的组合及导出的32种对称型（点群）。
3）基于32种点群对称特征划分的晶族、晶系，各晶系具有的宏观对称要素特征，各晶系晶体常数特征。
4）中级晶族对称型（点群）的推导（结合习题）。
5）单形和聚形的概念，单形和聚形的几何形体特征。
6）各晶系的晶体定向，晶面指数、晶向指数、单形符号、晶带符号的确定及其之间的相互联系。
7）晶体的微观对称要素，所有对称要素组合引出的空间群概念。
8）14种布拉维格子，各晶系对应的布拉维格子和晶格常数特征。
9）点群国际符号的基本推导（结合习题），空间群国际符号的解读。
10）等大球体最紧密堆积的堆积规律，堆积结构中的孔隙类型及其与堆积球数的关系。第6章表面与界面基础
1) 表面张力和表面能的概念。
1）液体、固体降低表面能的主要途径。
2）固体表面能理论计算的基本原理与方法。
3）弯曲表面的附加压力，球面附加压力和表面张力的关系，非球面附加压力和表面张力的关系（拉普拉斯公式），弯曲表面上饱和蒸汽压和固体溶解度的变化。
4）铺展润湿（Young’s方程）和实际固体表面的铺展润湿。
5）晶界偏析、晶界迁移、界面热应力、晶界电荷与空间静电势的基本概念。
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。
材料科学基础 复习题
材料科学基础复习题
材料科学基础复习题
介绍
一、填空题
1.材料科学的核心问题是结构和性能之间的关系。
材料的结构是理解和控制性能的中心环节，结构的最微细水平是原子结构，第二个水平是原子排列方式，第三个水平是显微组织。
2.根据材料的性能特点和用途，材料分为结构材料和功能材料。根据原子间的键合特性，材料可分为四类：金属、陶瓷、聚合物和复合材料。
第一章材料的原子结构
一、填空
1.金属材料中原子结合以金属键为主，陶瓷材料（无机非金属材料）以
共价键和离子键是主要的键，而高分子材料主要是共价键、氢键和范德华键。
第二章材料的结构
一、填空
1、晶体是基元（原子团）以周期性重复方式在三维空间作有规则的排列的固体。
2、晶体与非晶体的最根本区别是晶体原子排布长程有序，而非晶体是长程无序短程有序。
3.晶胞是晶体结构中最小的单元。
4、根据晶体的对称性，晶系有三大晶族，七大晶系，十四种布拉菲bravais点阵，三十二种点群，230种空间群。
5.常见的金属晶格类型有体心立方、面心立方和紧密排列的六边形。
6.FCC晶体最紧密排列的方向是<110>，最紧密排列的表面是{111}，最紧密排列的表面的堆叠顺序是ABCABC。
7、fcc晶体的致密度为0.74，配位数为12，原子在（111）面上的原子配位数为6。
8.BCC晶体最紧密排列的方向为<111>，最紧密排列的表面为{110}，密度为0.68，配位数为8。
9、晶体的宏观对称要素有对称点、对称轴、对称面。
10.CSCL型结构属于简单立方晶格，NaCl型结构属于面心立方晶格，CaF2
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)
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 ⎥)+β ⎥表示共晶反应；γ（固）→α ⎥+β(⎥表示共析反应。
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
《材料科学基础》习题及参考答案
定量关系如何？
答案
❖ 3. 试分析单晶体形成的基本条件。
答案
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47
三、综合题
❖ 1. 铸件组织有何特点？
答案
❖ 2.液体金属凝固时都需要过冷，那么固态金属熔
化时是否会出现过热，为什么？
答案
❖ 3.欲获得金属玻璃，为什么一般选用液相线很陡，
从而有较低共晶温度的二元系？
答案
❖ 4.比较说明过冷度、临界过冷度、动态过冷度等
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
答案
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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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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？
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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。该晶面的面法线与a ，b ，c 轴的夹角分别为119.0、43.3和60.9度。请据此确定晶面指数。
h:k:l=cos α:cos β:cos γ
l k h d a 222hk l ++=
5. Cu 具有FCC 结构，其密度为8.9g/cm 3，相对原子质量为63.546，求铜的原子半径。
33
3363.546108.910A M V N a ρ--⨯====⨯⋅ => R=0.128nm 。
6. 写出溶解在γ-Fe 中碳原子所处的位置，若此类位置全部被碳原子占据，那么试问在这种情况下，γ-Fe 能溶解多少重量百分数的碳？而实际上在γ-Fe 中最大的溶解度是多少？两者在数值上有差异的原因是什么？
固溶于γ-Fe 中的碳原子均处于八面体间隙中，且γ-Fe 中的八面体间隙有4个，与一个晶胞中Fe 原子个数相等，所以： C wt%=12/(12+56)×100%=17.6% 实际上C 在γ-Fe 中的最大溶解度为2.11%
两者数值上有较大差异，是因为此固溶体中，碳原子尺寸比间隙尺寸大，会 引起点阵晶格畸变，畸变能升高，限制了碳原子的进一步溶解。
7. a ）经x 射线衍射测定，在20℃时α－Ti 的点阵常数a ＝0.295nm ，
c=0.468nm ，在882.5℃时α－Ti 转变为γ－Ti ，其点阵常数a ＝0.331nm. 按晶体的刚球模型，若球的直径不变，当Ti 从室温的hcp 转变为高温的bcc 时，计算其体积膨胀多少？
b ）计算从α－Ti 转变为γ－Ti 时，其实际体积膨胀为多少？与a ）相比，说明其差别原因。
a ）hcp
：112,/ 1.633a r c a ==，有6个原子
bcc
24,r =有两个原子，得
21a a = ，所以
322111%100%8.87%a a c V -∆== 方法二：直接用致密度算：k k k V V V
V 1
12%-
=∆=8.87%
b
）实际上，31%1)100% 2.82%bcc a V ∆=⨯= 差别原因：实际上c/a ≠1.633,即hcp 结构时不符合钢球模型，实际的原子间隙 比钢球模型大，因此实际α-Ti 转变为γ-Ti 后，相对膨胀的百分比会变小。
8. 已知 Cd, In, Sn, Sb 等元素的原子直径分别为0.304nm, 0.314nm, 0.316nm, 0.322nm, 而Ag 为0.288nm ，它们在Ag 中的固溶度（摩尔分数）极限为: x Cd =42%, x In =20%, x Sn =12 %, x Sb =7 %, 。试分析其固溶度（摩尔分数）极限差别的原因，并计算 它们在固溶度（摩尔分数）极限时的电子浓度。
⑴固溶度极限差别原因：当原子尺寸因素较为有利时，在某些一价金属为基的固溶体中，溶质的原子价越高，其溶解度越小，实际上是由电子浓度所决定。Cd 、In 、Sn 、Sb 的原子价分别为+2,+3,+4,+5。 ⑵电子浓度：100
)100(Bx x A a e +-=，A,B 分别为溶剂和溶质的原子价，x 为溶质的原子数分数。
:/12 1.42Cd Cd Cd e a x x =-+=
:/13 1.40In In In e a x x =-+=
:/14 1.36Sn Sn Sn e a x x =-+=
:/15 1.28Sb Sb Sb e a x x =-+=