武汉理工大学 材料科学基础 历年期末考卷答案
武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第7套
第七套试卷武汉理工大学考试试题（材料科学基础）共3页，共十题，答题时不必抄题，标明题目序号，相图不必重画，直接做在试题纸上）一、判断下列叙述是否正确？若不正确，请改正（30分）1．结晶学晶胞是反映晶体结构周期性的最小重复单元。
2．热缺陷是溢度高于绝对零度时，由于晶体组成上的不纯净性所产生的种缺陷。
3．晶面指数通常用晶面在晶轴上截距的质整数比来表示。
4．固溶体是在固态条件下，种物质以原子尺寸溶解在另种物质中所形成的单相均匀的固体5．扩散的推动力是浓度梯度，所有扩散系统中，物质都是由高浓度处向低浓度处扩散。
6．初次再结晶的推动力是晶界过剩的自由焓。
7．在热力学平衡条件下，二元凝聚系统最多可以3相平衡共存，它们是一个相、一个液相和一个气相。
8．临界冷却速率是形成玻璃所需要的最小冷却速率，临界冷却速率越大越容易形成非9．马氏体相变是种无扩散性相变，相变时成分发生变化但结构不变10．在临界温度、临界压力时，化学势及其阶偏导数连续，“阶偏导数不连续的相变为级相变，发生：一级相变时，体系的体积和热焓发生突变。
11．驰豫表面是指在平行于表面的方向上原子间距不同于该方向上晶格内部原子间距的表面。
12．固态反应包括界面化学反应和反应物通过产物层的扩散等过程，若化学反应速率远大于扩散速率，则动力学上处于化学动力学范围。
二、ZnS的种结构为闪锌矿型结构，已知锌离子和硫离子半径分别为2+Zn 0.068nmr=2 S 0.156nmr−=，原子质量分别为65.38和32.06。
1．画出其品胞结构投影图2．计算ZnS的晶格常数3．试计算ZnS的晶体的理论密度。
（15分）武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案第七套试卷参考答案及评分标准一、2.5×12=301．不正确。
结晶学晶胞是反映晶体结构周期性和对称性的最小重复单元。
2．不正确。
热缺陷是温度高于绝对岺度时，由于晶体晶格热振动（或热起伏或温度波动）所产生的种缺陷3．不正确。
武汉理工大学材料概论期末试卷
武汉理工大学材料概论期末试卷-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1一、Fill in the blanks (1’×10 = 10’)1. The four basic types of bonding arrangements which hold atoms toget her are the _________ bond,_________ bond, ionic bond and the van der Waals forces.2. One of the main factors on the brittle nature of glass is the _________ .3. The small molecules in polymers are termed _________, the reactions by which they combine aretermed _________.4. A property of a material is determined by analyzing the _________ of the material to some outsideinfluence, generally by means of a _________ standard test.5. Hardened concrete should be _________, strong, watertight and resis tant to abrasion.6. It is the behavior and properties of the _________ that generally contr ol the properties of composites.7. _________ is not only one of the mos t abundant elements in the earth’s crust, but it is also the most abundant metal in the earth’s crust.二、True or false (indicate with “√” or “×”, 1’×10 = 10’)1. All amorphous materials are glasses.2. Magnesium is the lightest of all structural metals.3. Al2O3 纤维和Al 基体组成颗粒增强复合材料。
材料科学基础_武汉理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
材料科学基础_武汉理工大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.一个原子（或离子）周围同种原子（或异号离子）的数目称为原子或离子的配位数，配位数的大小由（）确定。
答案:正负离子半径比2.下列缺陷中，属于点缺陷的是（）。
答案:空位3.硅酸盐熔体随着温度升高，低聚物浓度（），熔体的粘度降低。
答案:增加4.表面上原子产生了相对于正常位置的上、下位移，这种表面称为（）。
答案:弛豫表面5.非化学计量缺陷的浓度与多种因素有关，除了（）。
答案:固溶度6.以下关于相变的说法，哪一种是正确的( )答案:马氏体相变是无扩散相变。
7.以下对于二次再结晶的说法，哪一个是正确的（）答案:二次再结晶的原因有可能是物料粒度不均匀。
8.按正负离子半径比预测，AgI属于NaCl型结构，但实际上AgI晶体属于配位数为4的立方ZnS型结构，原因是（）。
答案:离子极化9.以下非化学计量化合物中，哪种会出现间隙氧离子缺陷？答案:UO2+x10.酸盐熔体在温度升高时粘度下降的原因是：答案:硅氧四面体构成的各种聚合物的聚合度下降11.介稳相指的是（）答案:热力学不稳，动力学稳定12.以下四种物质的熔体，哪种最容易析晶？答案:钙橄榄石13.烧结的推动力是答案:系统的表面能的降低14.一般来说，温度升高，硅酸盐熔体的粘度（），表面张力( )答案:降低，降低15.以下哪些说法是正确的（）答案:连线上的点的结晶结束点不一定在界线上16.晶体是内部质点在三维空间进行排列的固体。
答案:错误17.当三元凝聚系统的最大自由度数为3时，这三个独立变量是温度和任意两相的浓度。
由于有三个变量，所以三元系统相图采用空间中的（底面为等边三角形的棱柱体）来表示。
答案:正确18.无限固溶体都是置换固溶体。
答案:正确19.硅酸盐熔体的表面张力随温度升高而增大。
答案:错误20.扩散总是从浓度高的地方向浓度低的地方进行。
答案:错误21.水的蒸发属于二级相变。
答案:错误22.大多数有机液体在抛光的金属表面上可以润湿，但在粗糙金属表面上不能润湿。
《材料科学基础》期末考试试卷及参考答案,2019年6月
第1页（共11页）########2018-2019学年第二学期########专业####级《材料科学基础》期末考试试卷（后附参考答案及评分标准）考试时间：120分钟 考试日期：2019年6月 题 号一 二 三 四 五 六 总 分得 分评卷人 复查人一、单项选择题（请将正确答案填入表中相应题号处，本题13小题，每小题2分，共26分） 题号1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 答案1. 在形核-生长机制的液-固相变过程中，其形核过程有非均匀形核和均匀形核之分，其形核势垒有如下关系（ ）。
A. 非均匀形核势垒 ≤ 均匀形核势垒B. 非均匀形核势垒 ≥ 均匀形核势垒C. 非均匀形核势垒 = 均匀形核势垒D. 视具体情况而定，以上都有可能2. 按热力学方法分类，相变可以分为一级相变和二级相变，一级相变是在相变时两相自由焓相等，其一阶偏导数不相等，因此一级相变（ ）。
A. 有相变潜热改变，无体积改变B. 有相变潜热改变，并伴随有体积改变C. 无相变潜热改变，但伴随有体积改变D. 无相变潜热改变，无体积改变得分 专业 年级 姓名 学号装订线3. 以下不是材料变形的是（）。
A. 弹性变形B. 塑性变形C. 粘性变形D. 刚性变形4. 在固溶度限度以内，固溶体是几相？（）A. 2B. 3C. 1D. 45. 下列不属于点缺陷的主要类型是（）。
A. 肖特基缺陷B. 弗伦克尔缺陷C. 螺位错D. 色心6. 由熔融态向玻璃态转变的过程是（）的过程。
A. 可逆与突变B. 不可逆与渐变C. 可逆与渐变D. 不可逆与突变7. 下列说法错误的是（）。
A. 晶界上原子与晶体内部的原子是不同的B. 晶界上原子的堆积较晶体内部疏松C. 晶界是原子、空位快速扩散的主要通道D. 晶界易受腐蚀8. 表面微裂纹是由于晶体缺陷或外力作用而产生，微裂纹同样会强烈地影响表面性质，对于脆性材料的强度这种影响尤为重要，微裂纹长度，断裂强度。
武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第3套
武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案 第三套试卷一、金红石是四方晶系，其单胞结构如图 1 所示。
单胞中各离子坐标如下：Ti 4+:（0，0，0）和（0.5，0.5，0.5），O 2−的坐标则是：（0.3，0.3，0）：（0.7，0.7，0）；（0.8，0.2，0.5）。
回答下列问题：1．画出金红石单胞在（001）面上的投影图；2．阴离子若视作准六方最密堆积，指出阳离子填入空隙的种类和空隙填充率； 3．阳离子配位数为多少？这与按离子半径比预测的结构是否相符？已知阴离子半径 0.132 nm ，阳离子半径0.068 nm ； 4．计算氧离子电价是否饱和。
二、1．在一个立方单胞内画出指数为（011）的晶面以及指数为[011]的晶向。
2．下列硅酸盐矿物按照硅氧四面体连接方式分类，各属何种结构类型：[]24Mg SiO ，[]38Na AISi O ，[]32618Be Al Mg Si O ，[]27Ca Al AlSiO ，[]2541122Ca Mg Si O (OH)三、写出下列缺陷反应式；1．NaCl 形成肖脱基缺陷。
2．AgI 形成弗伦克尔缺陷3．TiO 2掺入到Nb 2O 3中，请写出二个合理的方程，指出各得到什么类型的固溶体，写出两种固溶体的化学式四、简单回答下列问题：1．22Na O SiO −系统熔体组成对衣面张力的影响如图所小，请解释其产生原因。
2．种物质表面能按山小到大的顺序为：PbI 2 > PbF 2 < CaF 2，试用清洁表面的离子重排及表面双电层模型解释之。
五、简单回答下列问题1．扩散是否总是从高浓度处向低浓度处进行？为什么？2．烧结的推动力是什么？烧结过程分为几个阶段，各阶段的特征是什么？六、金属铜为面心立方晶体，0.3615a nm =。
已知铜的熔点m T 1385k =，31628/cm H J ∆=、521.7710J /cm γ−=⨯，在过冷度m T 0.2T =的温度下，通过均相成核得到晶体铜。
《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)850 °C (1123K)后激穆室温可以认为全部空位保留下来Exp(31.87)4.写出距位错中心为R1范围内的位错弹性应变能。
如果弹性应变能为R1范围的一倍，则所涉及的距位错中心距离R2为多大？解：距位错中心为&范围内的位错弹性应变能为E = 竺瓦马。
4忒Ab如果弹性应变能为&范围的一倍，则所涉及的距位错中心距离R2为2 竺= 也4.K Ab A TT K Ab即R,=¥2 Ab5.简单立方晶体(100)面有一个b=[001]的螺位错。
材料科学基础期末试题及答案
材料科学基础期末试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学中，下列哪项不是材料的基本性质？A. 强度B. 硬度C. 导电性D. 可塑性答案：D2. 金属的塑性变形主要通过哪种机制进行？A. 位错运动B. 晶界迁移C. 扩散D. 相变答案：A3. 陶瓷材料的主要特性是什么？A. 高导电性B. 高塑性C. 高硬度和低热膨胀系数D. 高韧性答案：C4. 以下哪种合金的制备方法不属于固溶合金？A. 钢B. 黄铜C. 铝合金D. 马氏体不锈钢答案：D5. 玻璃材料的主要成分通常是什么？A. 硅酸盐B. 氧化物C. 碳化物D. 氮化物答案：A二、简答题（每题10分，共30分）1. 简述材料的疲劳现象及其影响因素。
答：材料的疲劳现象是指在低于材料屈服强度的循环载荷作用下，材料发生损伤并最终导致断裂的现象。
影响疲劳的因素包括应力幅度、循环次数、材料的微观结构、环境条件等。
2. 描述金属的腐蚀过程及其防护措施。
答：金属的腐蚀是金属与周围环境发生化学反应，导致材料性能下降的过程。
常见的腐蚀类型有化学腐蚀和电化学腐蚀。
防护措施包括使用耐腐蚀材料、涂层保护、阴极保护等。
3. 解释什么是相变以及它在材料科学中的重要性。
答：相变是指材料在外界条件（如温度、压力）变化下，从一种相态转变为另一种相态的过程。
相变对材料的物理性能和化学性能有重要影响，如钢的淬火和回火过程就是通过相变来改变其微观结构和宏观性能。
三、计算题（每题25分，共50分）1. 给定一个金属棒，其长度为L，截面积为A，材料的杨氏模量为E。
当施加一个力F时，金属棒发生弹性变形，求金属棒的伸长量ΔL。
答：根据胡克定律，ΔL = F * L / (A * E)。
2. 假设一个立方体材料样品在三个正交方向上受到相同的应力σ。
如果材料的泊松比为ν，求该立方体样品在三个方向上的应变ε。
答：根据材料力学的一般关系，εx = εy = εz = σ / E，其中E是杨氏模量。
武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第二套试题
武汉理工大学《材料科学基础》考试试卷第二套试卷一、填空题（共20分，每个空1分）1、材料按其化学作用或基本组成可分为（）、（）、高分子材料、复合材料四大类。
2、晶胞是从晶体结构中取出来的反应晶体（）和（）的重复单元。
3、热缺陷形成的一般规律是：当晶体中剩余空隙比较小，如NaCl型结构，容易形成（）缺陷；当晶体中剩余空隙较大时，如萤石CaF2型结构等，容易产生（）缺陷。
4、根据外来组元在基质晶体中所处的位置不同，可分为（）固溶体和间隙型固溶体：按照外来组元在基质晶体中的固溶度，可分为（）固溶体和有限固溶体。
5、硅酸盐熔体中，随着Na2O含量的增加，熔体中聚合物的聚合度（），熔体的粘度（）。
6、当熔体冷却速度很快时，（）增加很快，质点来不及进行有规则排列，晶核形成和晶体长大难以实现，从而形成了（）。
7、粉体在制备过程中，由于反复地破碎，所以不断形成新的表面，而表面例子的极化变形和重排，使表面晶格（），有序性（）。
8、非稳态扩散的特征是空间仟意一点的（）随时间变化，（）随位置变化。
9、动力学上描述成核生长相变，通常以（）、（）、总结晶速率等来描述。
10、温度是影响固相反应的重要外部条件。
一般随温度升高，质点热运动动能（），反应能力和扩散能力（）。
二、判断题（共10分，每个题1分）1、（）位错的滑移模型解释了晶体的实际切变应力与晶体的理论切变强度相差悬殊的内在原因。
2、（）空位扩散机制适用于置换型固溶体的扩散，3、（）一般来说在均匀晶体中引入杂质，都将使扩算系数增加4、（）-般来说，扩散粒子性质与扩散成指性质间差异越大，扩散系数也越大。
5、（）成核生长相变中晶体的生长速*与界面结构和原子迁移密切相关，当析出晶体和熔体组成相同时，晶体长大由扩散控制。
6、（）对于许多物理或化学步骤综合而成的在相反应中，反应速度由反应速度最快的步骤控制。
7、（）在烧结过程中，发生的初次再结晶使大鼎粒长大而小晶粒消失，气孔进入晶粒内部不易排出，烧结速度降低甚至停止。
武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第4套
第四套试卷 武汉理工大学考试试卷一、根据Na 2O 晶胞图（见右图）回答下列问题： 1．画出Na 2O 晶胞图{100}面族的投影图。
2．根据晶胞结构指出正、负离子的配位数？3．阴离子作何种堆积，阳离子作何种填隙，填隙率是多少？ 4．计算说明O 2−的电价是否饱和二．1．在立方单胞内画出指数为（112）的晶面及指数为[112]的晶向。
2．下列硅酸盐矿物按照硅氧四面体连接方式分类，各属何种结构类型；[][][][][]243832618272541122Mg SiO ,Na AISi O ,Be Al Mg Si O ,Ca Al AlSiO ,Ca Mg Si O (OH)三．写出缺陷反应方程式，每组写两个合理方程，并写出相应的固溶体化学式。
1．Al 2O 3加入到MgO 中 2．TiO 2加入到Nb 2O 3中武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案四.1．在简单碱金属硅酸盐系统（22R O SiO −）中，碱金属离子+R 系统粘度的影响如图所示。
说明为什么产生这种现象。
2．种物质表面能按由小到大的顺序为：222PbI >PbF >CaF ，试用清洁表面的离子重排及表面双电层模型解释之。
五．简单回答下列问题1．Al/Au 焊接接头处克肯达尔效应造成的紫灾可以用什么法延缓或消除？为什么？ 2．烧结的推动力是什么？烧结过程分为几个阶段，各阶段的特征是什么？六．在液-固相变时，产生球形固相粒子，系统自由焓的变化为32443V G r G r ππσ∆=∆+。
设KG ∆为临界自由焓，K V 为临界晶核的体积。
试证明：12K K V G V G ∆=∆（只证明在均匀成核的条件下）。
七．粒径为l μ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。
1．用扬德方程计算2．用金斯特林格方程计算，对计算结果进行比较并说明为什么？八．如图A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题；1．在图上划分副三角形、用箭头表示各条界线上温度下降方向及界线的性质；2．判断化合物D的性质；3．写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式；4．写出组成点M1在完全平衡条件下的冷却结晶过程，结晶结束时各物质的百分含量（用线段比表示）；5．写出组成点M2在完全平衡条件下的冷却结晶过程，在M2熔体的液相组成点刚刚到达J1时，求其相组成（用线段比表示）。
武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第一套试题
武汉理工大学《材料科学基础》考试试题第一套试卷一、填空题（共20分，每个空1分）1、村料科学要解决的问题就是研究材料的（）与（）、（）、材料性质、使用性能以及环境间相互关系及制约规律。
2、晶体结构指晶体中原子或分子的排列情况，由（）+（）而构成。
晶体结构的形式是无限多的。
3、热缺陷是由热起伏的原因所产生的，（）缺陷是指点离开正常的个点后进入到晶格间隙位置，其特征是空位和间隙质点成对出现：而（）缺陷是指点有表面位置迁移到新表面位置，在晶体表面形成新的一层，向时在晶体内部留下空位。
4、硅酸盐熔体随着温度升高，低聚物浓度（），熔体的粘度（）。
5、玻璃的料性是指玻璃的（）变化时（）随之变化的速率6、固体的表面粗糙化后，原来能润湿的液体，接触角将（），原来不能润湿的液体，接触角将（）。
7、克肯达尔（Kirkendall）效应说明了互扩算过程中各组元的（）不同以及置换型扩散的（）机制。
8、按照相变机理可以将相变分成（）、（）、乃氏体相变和有序-无序转变9、晶体长大时，当析出晶体与熔体组成相同时，晶体长大速率由（）控制，当析出晶体与熔体组成不同时，晶体长大速率由（）控制10、同一物质处于不同结构状态时，其反应活性相差很大，一般来说，晶格能愈高、结构愈完整和稳定的，其反应活性也（）。
二、判断题（共10分，每个题1分）1、（）位错的滑移是指在热缺陷或外力作用下，位错线在垂直其滑移面方向上的运动，结果导致晶体中空位或间隙质点的增殖或减少。
2、（）间隙扩散机制适用于间隙型固溶体中间隙原子的扩散，其中发生间隙扩散的主要是间隙原子，阵点上的原子则可以认为是不动的。
3、（）要使相变自发进行，系统必须过冷（过热）或者过饱和，此时系统温度、浓度和压力与相平衡时温度、浓度和压力之差就是相变过程的推动力。
4、（）扩散系数对温度是非常敏感的，随着温度升高，扩散系数明显降低。
5、（）当晶核与晶核剂的接触角越大时，越有利于晶核的形成。
6、（）固相反应的开始温度，远低于反应物的熔点或者系统的低共融温度。
武汉理工大学 材料概论 期末考试 试卷
and a paste composed of Portland cement and water. The aggregates generally used are sand and gravel or crushed stone. These aggregates have no cementing value of their own; their function in concrete is to serve as a filler. The cement-water paste changes from a semifluid substance into a solid binder as a result of chemical reactions between the water and the various compounds in the cement. The final quality of the concrete depends upon the effectiveness of the hardened paste binding the aggregate particles together and in filling the voids between the particles.How many types of raw materials involving in concrete production? And what are their functions, respectively?Analyze the major factors affecting concrete quality.strain plots are shown in Figure 1. One of the lines shows the character of fiber. Strain, △L /LS t r e s s , (N ·c m -2)Fiber(1) (2)(3)标准答案（B卷）一、Fill in the blanks (1’×10 = 10’)1.The advantage of microwave heating is that it is extremely rapid .2.The mechanical properties of ceramics are good in compression , The greatest weakness is brittleness .3.Ferrous Alloys normally contains major phases, called austenite, cementite, graphite, martensitic.4.The components as well as the interface between them can usually be physically identified.5.Surface treatment of reinforcing materials is done to improve the adhesion of fillers and fibers tomatrix resin by modifying the surface of the solid.6.The properties of materials are defined by the nature of their chemical bonds, their atomic ordering andtheir microstructure.二、True or false (indicate with “√” or “×”, 1’×10 = 10’)1.(×) All amorphous materials are glasses.2.(×) Aluminum alloys offer superior specific strength in high temperatures.3.(√) The properties of crystals are different in various crystallographic directions.4.(√) Titanium alloys have lower density and high strength.5.(√) Most of life and industrial glass are made from silica and silicate glasses.6.(√) Magnesium is the lightest of all structural metals.7.(√) Glasses is made from elements, simple chemical compounds, complex organic molecules, salt mixturesand alloys.8.(√) Glass when newly formed, with a perfect surface, is very strong about five times as strong as steel.9.(×) MMC、PMC、CMC are all composite, and matrix are metal, ceramic and organic polymer.10.(√) 玻璃化温度和熔点是表征聚合物热性能的重要指标。
武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案-第5套
武汉理工大学《材料科学基础》考试试题及答案第五套试卷武汉理工大学考试试卷一、钙钛矿ABO3型结构属于立方晶系，其中2价正离子位于立方晶胞顶点，4价正离子位于立方晶胞体心位置，2价负离子位于立方晶胞而心位置。
请回答下列问题；1．画出钙钛矿型结构的晶胞立体图2．根据晶胞结构指出晶胞中各离子的配位数；3．根据鲍林规则计算负离子电价是否平衡；4．BaTiO3属钙钛矿型结构，是典型的铁电材料。
请给出铁电晶体的定义，铁电性能出现的根本原因是什么？二．1．Au为面心立方结构，试画出晶胞中质点在（001）晶面上的投影图。
2．三种物质表面能按由小到大的顺序为：Pbl2>PbF2>CaF2，试用清洁表面的离子重排及表面双电层模型解释之。
3．硅酸盐晶体的分类原则是什么？4．烧结推动力是什么？它可凭哪些方式推动物质的迁移（至少写出两种具体的方式）？5．从热力学角度来划分，相变可以分为哪几类？三．写出缺陷反应方程式，每组写两个合理方程，并写出相应的固溶体化学式。
1．Al2O3加入到MgO中2．TiO2加入到Nb2O3中四．Na2O-SiO2系统熔体组成对表面张力的影响如图所示，请解释其产生的原因。
五．下表列出少量NaCl 可使不同颗粒尺寸Na 2CO 3与Fe 2O 3反应的加速作用。
请给出至少三种合理的解释。
六．设有以直径为3 cm 的厚壁管道，被厚度为0.00l cm 的铁膜片隔开，在膜片的一边，每l cm 3中含有3510⨯个氮原子，该气体不断地通过管道。
在膜片的另一边的气体中，每l cm 3中含有3210⨯个氮原子。
假设700℃时氮在α-Fe （体心立方）中的扩散系数是72410cm /s −⨯，在γ-Fe （面心立方）中的扩散系数是82310cm /s −⨯，试分别计算通过两种铁膜片的氮原子总数。
根据计算结果，试讨论影响扩散的因素。
七．在液-固相变时，产生球形固相粒子，系统自由焓的变化为32443V G r G r ππσ∆=∆+。
武汉理工大学 材料科学基础 历年期末考卷
31．试述石英晶体、石英熔体、Na2O•2SiO2熔体结构和性质上的区别。
2．某熔体粘度在727℃时是108泊，1156℃时是104泊，要获得粘度为107泊的熔体，要加热到什么温度?3．在Na2O—SiO2系统及RO—SiO2系统中随着SiO2含量的增加，熔体的粘度将升高而表面张力则降低，说明原因。
4．说明在一定温度下同组成的玻璃比晶体具有较高的内能及晶体具有一定的熔点而玻璃体没有固定熔点的原因。
5．某窗玻璃含14Na2O－14CaO－72SiO2(重量百分数)，求非桥氧百分数。
6．网络外体(如Na2O)加到SiO2熔体中，使氧硅比增加，当O/Si≈2.5～3时，即达到形成玻璃的极限，O/Si>3时，则不能形成玻璃，为什么?7．按照在形成氧化物玻璃中的作用，把下列氧化物分为网络变体，中间体和网络形成体：SiO2，Na2O，B2O3，CaO，Al2O3，P2O5，K2O，BaO。
8．以B203为例解释具有混合键氧化物容易形成玻璃的原因。
9．试述微晶学说与无规则网络学说的主要观点，并比较两种学说在解释玻璃结构上的共同点和分歧。
10．什么是硼反常现象? 为什么会产生这些现象?11．已知石英玻璃的密度为2.3g/cm3，假定玻璃中原子尺寸与晶体SiO2相同，试计算该玻璃的原于堆积系数是多少?12．根据教材的T—T—T曲线，计算A、B、C三种物质的临界冷却速度，哪一种物质易形成玻璃?哪一种难形成玻璃?41 ．什么叫表面张力和表面能? 在固态下和液态下这两者有何差别?2 ．一般说来，同一种物质，其固体的表面能要比液体的表面能大，试说明原因。
3 ．什么叫吸附、粘附? 当用焊锡来焊接铜丝时，用锉刀除去表面层，可使焊接更加牢固，请解释这种现象。
4 ．方镁石的表面能为1000尔格/cm2，如果密度为3.68克/cm3，求将其粉碎为1u颗粒时，每克需能量多少卡?5 ．试说明晶界能总小于两个相邻晶粒的表面能之和的原因。
武汉理工大学材料科学基础(第2版)课后习题和答案
武汉理工大学材料科学基础(第2版)课后习题和答案第一章绪论1、仔细观察一下白炽灯泡，会发现有多少种不同的材料？每种材料需要何种热学、电学性质？2、为什么金属具有良好的导电性和导热性？3、为什么陶瓷、聚合物通常是绝缘体？4、铝原子的质量是多少？若铝的密度为/cm3，计算1mm3中有多少原子？5、为了防止碰撞造成纽折，汽车的挡板可有装甲制造，但实际应用中为何不如此设计？说出至少三种理。
6、描述不同材料常用的加工方法。
7、叙述金属材料的类型及其分类依据。
8、试将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：黄铜钢筋混凝土橡胶氯化钠铅-锡焊料沥青环氧树脂镁合金碳化硅混凝土石墨玻璃钢9、Al2O3陶瓷既牢固又坚硬且耐磨，为什么不用Al2O3制造铁锤？第二章晶体结构1、解释下列概念晶系、晶胞、晶胞参数、空间点阵、米勒指数、离子晶体的晶格能、原子半径与离子半径、配位数、离子极化、同质多晶与类质同晶、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.2、一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的米勒指数。
3、在立方晶系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向：与[210]，与[112]，与[111]，与[236]，与[111]，与[121]，，，，[110]，[111]，[120]，[321]4、写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
5、已知Mg2+半径为，O2-半径为，计算MgO晶体结构的堆积系数与密度。
6、计算体心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。
7、从理论计算公式计算NaC1与MgO的晶格能。
MgO的熔点为2800℃，NaC1为80l℃, 请说明这种差别的原因。
8、根据最密堆积原理，空间利用率越高，结构越稳定，金钢石结构的空间利用率很低(只有％)，为什么它也很稳定? 9、证明等径圆球面心立方最密堆积的空隙率为25．9％；10、金属镁原子作六方密堆积，测得它的密度为克/厘米3，求它的晶胞体积。
【2024版】武汉理工大学材料科学基础真题
解：(1)几何条件满足，b12+b22=3a2/2，b32=a2满足能量 条件，反应可以进行 （2）几何条件满足，b12=a2/2，b22+b32=a2/3满足能量条 件，反应可以进行
3. 假设某面心立方晶体可以开动的滑移系为(11`1)、 [011] ，请回答： 1) 给出滑移位错的单位位错柏氏矢量； 2）若滑移位错为纯刃位错，请指出其位错线方向；若滑 移位错为纯螺位错，其位错线方向又如何？
答：（ 1 ）单位位错的柏氏矢量 （ 2 ）纯刃位错的位错线方向与 b 垂直，且位于滑 移面上， 为[`21`1] ；纯螺位错的位错线与 b 平行， 为 [011]。
4. 试计算 BCC 晶体最密排面的堆积密度。(2006)
答： BCC 密排面为｛ 110 ｝面，其面积为： ｛ 110 ｝ 面上被原子占据的面积为（两个原子）：
（2） % 57 50 100% 66.7%
57 46.5
10、在Al单晶中，（111）面上有一位错b1=a/2[10`1] ， (11`1)面上另一位错b2=a/2[011] 。若两位错发生反 应，请绘出新位错，并判断其性质。
解：新位错为b3=a/2[110] ，位错线为 （111）面与 (11`1) 面的交线[`110] 。两者垂直，因此是刃型位 错。
5.70g
• cm3
8、一个FCC晶体在[`123]方向在2MPa正应力下屈服，已 测得开动的滑移系是(111)[`101]，请确定使该滑移系开动 的分切应力τ。
解：
s cos cos
cos
[123] [111]
| [123] | | [111] |
4 14
0.617 3
cos
1、在面心立方晶体中，分别画出(101) 、[10`1] 、(`1`1`1)、 [`110]和(111)、[0`11]，指出哪些是滑移面、滑移方向，并 就图中情况分析它们能否构成滑移系？若外力方向为
武汉理工大学材料科学基础答案
试题一答案一、1：4；2：O2-离子做面心立方密堆积，Na+填全部四面体空隙；3：=4CN O2-=8 [NaO4][ONa8]；4：O2-电价饱和，因为O2-的电价=（Na+的电价/Na+的配位数）×O2的配位数；5：二、1：Al4[Si4O10](OH)8；2：单网层状结构；3：一层硅氧层一层水铝石层且沿C轴方向堆积；4：层内是共价键，层间是氢键；5：片状微晶解理。
三、1：点缺陷，线缺陷，面缺陷；2：由低浓度向高浓度的扩散；3：坯体间颗粒重排，接触处产生键合，大气孔消失，但固-气总表面积变化不大；4：按硅氧比值分类或按硅氧聚和体的大小分类；5：表面能的降低，流动传质、扩散传质、气相传质和溶解-沉淀传质；6：随自由能的变化而发生的相的结构的变化，一级相变、二级相变和三级相变。
四、 1：O←→VNa ′+VCl˙2：AgAg→Agi˙+VAg′3：3TiO23TiNb˙+VNb˙+6OO2TiO22TiNb˙+Oi′′+3ONb2-x Ti3xO3可能成立Nb2-2xTi2xO3+x4：NaCl NaCa′+ClCl+VCl˙五、一是通过表面质点的极化、变形、重排来降低表面能，二是通过吸附来降低表面能。
1：t=195h2：t=68h七、当O/Si由2→4时，熔体中负离子团的堆积形式由三维架状转化为孤立的岛状，负离子团的聚合度相应的降至最低。
一般情况下，熔体中负离子团的聚合度越高，特别是形成三维架状的空间网络时，这些大的聚合离子团位移、转动、重排都比较困难，故质点不易调整成规则排列的晶体结构，易形成玻璃。
熔体中负离子团的对称性越好，转变成晶体越容易，则形成玻璃愈难，反之亦然。
八、晶界上质点排列结构不同于内部，较晶体内疏松，原子排列混乱，存在着许多空位、位错、键变形等缺陷，使之处于应力畸变状态，具有较高能量，质点在晶界迁移所需活化能较晶内为小，扩散系数为大。
九、二次再结晶出现后，由于个别晶粒异常长大，使气孔不能排除，坯体不在致密，加之大晶粒的晶界上有应力存在，使其内部易出现隐裂纹，继续烧结时坯体易膨胀而开裂，使烧结体的机械、电学性能下降。
《材料科学基础》期末试卷及答案
《材料科学基础》期末试卷及答案一. 选择题：（共15小题，每小题2分，共30分）。
1. 根据相律在不考虑压强影响的情况下，三元系相图中二相平衡区的自由度f为（）。
A. 0B. 1C. 2D. 32. 在六节环硅酸盐结构中非桥氧的个数为（）。
A. 6B. 8C. 10D. 123. 氢键的形成对物质的物理性能影响很大，分子内氢键的存在会引起物质（）。
A. 熔点升高，沸点降低B. 熔点降低，沸点升高C. 熔点、沸点都升高D. 熔点、沸点都降低4. 密排六方的配位数，四面体空隙数及晶胞原子数分别为（）。
A. 12，3n，6B. 12，2n，6C. 8，6n，2D. 12，2n，65. 下列说法正确的是（）。
A. 点缺陷是热力学稳定缺陷B. 两位错交割必形成割阶C. 线缺陷也是热力学稳定缺陷D. 空位形成能大于间隙形成能6. 在高岭石Al4[Si4O10](OH)8结构中每个O2-可连1个[SiO4]和几个[AlO2(OH)4]( )。
A. 1B. 2C. 3D. 47. 在单元系相图中，温度一定，增加压力会使摩尔体积大的相在相图上稳定存在的区域（）。
A. 缩小B. 扩大C. 没影响D. 无法判断8. 结晶性高聚物由熔体中结晶，可得到（）。
A. 单晶B. 球晶C. 纤维状晶体D. 串晶9. 某位错的位错线与柏氏矢量平行且反向，则此位错为（）。
A. 正刃型位错B. 右螺型位错C. 左螺型位错D. 负刃型位错10. 在铁碳合金中可锻性最好的是（）。
A. 亚共析钢B. 共析钢C. 过共析钢D. 共晶铸铁11. 在吴氏网上直径的刻度可度量（）。
A. 极距角B. 方位角C. 晶面的面角D. 园心角12. 在平衡条件下，溶质原子在晶界处的浓度偏离平均浓度的现象称为晶界偏析，若溶质原子的固溶度（C m）愈大，则晶界处溶质的浓度（）。
A. 愈大B. 愈小C. 不变D. 无法判断13. 第二相若在晶粒内部析出，固溶体中各组元的原子直径之差超过5%时，决定因素是弹性应变能，则第二相的形状接近于（）。
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31.2、解：根据lnη=A+B/T，727℃时，η=108P0，1156℃时，η=104P0，∴A=-5.32，B=13324，当η=107P0时，则t=80℃。
3、解：Na2O-SiO2系统中， SiO2含量增加，η增大，σ减小；因为SiO2含量增加，聚合离子团尺寸增大，迁移阻力增大，η增大，e/r减小，相互作用力减小，σ减小；RO-SiO2系统中，SiO2含量增加，η增大，σ减小；因为无SiO2时RO-O2系统η很低，表面张力大；加入SiO2，系统中出现聚合离子团，SiO2增加，聚合离子团尺寸增大，数目增大，η增大，σ减小。
4、解：玻璃的介稳性：熔体转变为玻璃过程中，是快速冷却，使玻璃在低温下保留了高温时的结构状态，玻璃态是能量的介稳态，有自发放热而转变为晶体的趋势；玻璃无固定熔点：熔体的结晶过程中，系统必有多个相出现，有固定熔点；熔体向玻璃体转变时，其过程是渐变的，无多个相出现，无固定的熔点，只有一个转化温度范围。
5.6、解：在熔体结构中，不O/Si比值对应着一定的聚集负离子团结构，如当O/Si比值为2时，熔体中含有大小不等的歪扭的[SiO2]n聚集团（即石英玻璃熔体）；随着O/Si比值的增加，硅氧负离子集团不断变小，当O/Si比值增至4时，硅-氧负离子集团全部拆散成为分立状的[SiO4]4-，这就很难形成玻璃。
7、解：网络变体 Na2O CaO K2O BaO中间体 Al2O3网络形成体 SiO2 B2O3 P2O59、解：微晶学说：玻璃结构是一种不连续的原子集合体，即无数“晶子”分散在无定形介质中；“晶子”的化学性质和数量取决于玻璃的化学组成，可以是独立原子团或一定组成的化合物和固溶体等微晶多相体，与该玻璃物系的相平衡有关；“晶子”不同于一般微晶，而是带有晶格极度变形的微小有序区域，在“晶子”中心质点排列较有规律，愈远离中心则变形程度愈大；从“晶子”部分到无定形部分的过渡是逐步完成的，两者之间无明显界限。
无规则网络学说：玻璃的结构与相应的晶体结构相似，同样形成连续的三维空间网络结构。
但玻璃的网络与晶体的网络不同，玻璃的网络是不规则的、非周期性的，因此玻璃的内能比晶体的内能要大。
由于玻璃的强度与晶体的强度属于同一个数量级，玻璃的内能与相应晶体的内能相差并不多，因此它们的结构单元（四面体或三角体）应是相同的，不同之处在与排列的周期性。
微晶学说强调了玻璃结构的不均匀性、不连续性及有序性等方面特征，成功地解释了玻璃折射率在加热过程中的突变现象。
网络学说强调了玻璃中离子与多面体相互间排列的均匀性、连续性及无序性等方面结构特征。
10、解：当数量不多的碱金属氧化物同B2O3一起熔融时，碱金属所提供的氧不像熔融SiO2玻璃中作为非桥氧出现在结构中，而是使硼氧三角体转变为由桥氧组成的硼氧四面体，致使B2O3玻璃从原来两度空间的层状结构部分转变为三度空间的架状结构，从而加强了网络结构，并使玻璃的各种物理性能变好。
这与相同条件下的硅酸盐玻璃相比，其性能随碱金属或碱土金属加入量的变化规律相反，所以称之为硼反常现象41 、解：表面张力：垂直作用在单位长度线段上的表面紧缩力或将物体表面增大一个单位所需作的功；σ=力/总长度N/m表面能：恒温、恒压、恒组成情况下，可逆地增加物系表面积须对物质所做的非体积功称为表面能；J/m2 =N/m液体：不能承受剪应力，外力所做的功表现为表面积的扩展，因为表面张力与表面能数量是相同的；固体：能承受剪切应力，外力的作用表现为表面积的增加和部分的塑性形变，表面张力与表面能不等。
2 、解：同一种物质，其液体固体的表面结构不同，液体分子可自由移动，总是通过形成球形表面来降低其表面能；固体则不能，固体质点不能自由移动，只能通过表面质点的极化、变形、重排来降低系统的表面能，固体表面处于高能量状态（由于表面力的存在）。
3 、解：吸附：固体表面力场与被吸附分子发生的力场相互作用的结果，发生在固体表面上，分物理吸附和化学吸附；粘附：指两个发生接触的表面之间的吸引，发生在固液界面上；铜丝放在空气中，其表面层被吸附膜（氧化膜）所覆盖，焊锡焊接铜丝时，只是将吸附膜粘在一起，锡与吸附膜粘附的粘附功小，锉刀除去表面层露出真正铜丝表面（去掉氧化膜），锡与铜相似材料粘附很牢固。
4 、解：1J=107尔格（erg），1卡=4.1868J，设方镁石为正方体边长为a ，V=a3 ， S表 = 6a2 ，比表面积S表/V= 6a2/ a3 =6/a ，1cm方镁石颗粒粉碎为1μm颗粒时，比表面积增加为:104倍，增加的表面能为：=0.06卡/g 。
5 、解：结构相同而取向不同的晶体相互接触，其接触界面称晶界。
若相邻晶粒的原子彼此无作用，那么，每单位面积晶界能将等于两晶粒表面能之和，晶界结构和表面结构不同导致的。
但实际上，两个相邻晶粒的表面层上的原子间存在相互作用，且很强（两者都力图使晶界上质点排列符合于自己的取向，所以晶界上原子形成某种过渡的排列方式，与晶格内却不同，晶界上原子排列疏松，处于应力畸变状态，晶界上原子比晶界内部相同原子有较高的能量），这种作用部分抵消了表面质点的剩余的键力。
7 、解：设水膜厚度为h，水密度1g/cm3，1个粒度1μ的颗粒水膜重量为6×(10-4)2×h×1，1g石英可粉碎为N个1μ的粉末，石英密度2.65g/cm3 , N·(10-4)3×2.65=1N=3.77×1011, N个μ微粒水的量为1.02-1=0.02gh= =8.83×10-7m =8.83nm 。
8 、解：γ sg = γ lg cos θ + γ lscosθ= = =-0.8097θ =144 ° 7' >90 °，不能润湿。
9 、解：γlg =500erg/cm 2 ，求氧化物表面张力γsg ，γsg =γlgcos45 °+ γls，2xγlscos45 °=γssγss=1000dyn/cm=10-2 N/cm=1N/m=1J/m2 =103erg/cm2γsg=500·cos45 °+ =1060.5erg/cm2。
10 、解：(1)γgs=γglcos70.52 °+γlsγgs=900cos70.52 °+600=900erg/cm2(2)γss=2cos× 900=848.5erg/cm251 、解：有问题，根据相律，F=C-P+2=1-P+2=3-P ，系统平衡时，F=0 ，则P=3 ，硫系统只能是三相平衡系统。
2 、解：(1) KEC 为晶型Ⅰ的相区， EFBC 过冷液体的介稳区， AGFB 晶型Ⅱ的介稳区， JGA晶型Ⅲ的介稳区；(2)晶型Ⅰ为稳定相，晶型Ⅱ、Ⅲ为介稳相；因为晶型Ⅱ、Ⅲ的蒸汽压高于晶型Ⅰ的，即它们的自由能较高，有自发转变为自由能较低的晶型Ⅰ的趋势；多晶转变点的温度高于两种晶型的熔点；Ⅱ、Ⅲ转变可逆的，双向的，多晶转变点温度低于Ⅱ、Ⅲ的熔点。
3 、解：可逆多晶转变： β-石英←→α-石英 α-石英←→α-鳞石英不可逆多晶转变： β-方石英←→β-石英 γ-鳞石英←→β-石英4 、解：(1) 硅砖(含 SiO2 >98%) 主要晶相： SiO2 、 2Al203 · 2SiO 3 固溶体（莫来石）粘土砖(含 Al203 35 ～ 50%) 主要晶相： SiO2 、A3S2高铝砖(含 Al203 60 ～ 90%) 主要晶相： 60 ～ 72%A3S272 ～ 90% Al203 、A3S2(2)为了保持硅砖的耐火度，要严格防止原料中混如 Al203 。
SiO2 熔点为1723 ℃ ， SiO2 液相很陡，加入少量的 Al203 后，硅砖中会产生大量的液相， SiO2 的熔点剧烈下降。
如加入 1wt% Al203 ，在低共熔点(1595 ℃)时产生的液相量为1/5.5=18.2% ，会使硅砖的耐火度大大下降；5 、解： SiO2 中加入少量的 CaO ，在低共熔点1436 ℃ 时，液相量为 2/37=5.4% ，液相量增加不多，不会降低硅砖的耐火度，故可加少量 CaO 作矿化剂。
6 、解：Al203 · 2SiO2 · H2O Al203 · 2SiO2 + H2OAl203 · 2SiO2 相图中 SiO2 %=33%mol(1)加热到1595 ℃ 时，生成A3S2(2) 1595 ℃ 长时间保温，系统中为液相和A3S2 ， L%= =21.8%(4)完全熔融即固相完全消失，应为 33% 直线与液相线交点处温度。
7 、解：(1)高→ 低B→C→A(2) B 最陡， C 次之， A 最次；(3)在 M 点所在的温度下开始析晶，液相组成点M→M→1→E （结晶结束）固相组成点A→ A→ D→ M (4)第一次析晶仅析出晶相 A ，到 M 1 时第一次析晶结束，晶相 A 的百分数为 65% ，结晶结束时，析晶相 A 、 B 、 C ，液相消失，固相组成点在 M 点。
8 、解：9 、解： M 点所在温度约1050 ℃ ，1050 ℃ 开始析晶。
10 、(1)见图，付三角形 3 分，界线性质 1 分，界线上温度降低的方向；解：(2) D ，一致熔融二元化合物，高温稳定、低温分解；M ，不一致熔融三元化合物；(3) E1 ，单转熔点，L+A←→C+M E2 ，低共熔点，L←→C+B+ME3 ，单转熔点，L+A←→B+M E4 ，过渡点，(4)L(5) E2 温度，H 点所在温度；过H点做副三角形BCM的两条边CM 、BM的平行线HH1 、HH2，C%=BH2/BC ×100% ，B%=CH1/BC×100% ，C%=H1H2/BC×100% 。
12 、解：(1) S 组成点在三角形内且位于初晶区外，不一致熔融三元化合物；(2)结晶过程 2 点位于 A 初晶区，在 AS 连线上，结晶产物为 A 、 S3 点位于 A 初晶区，在△ BCS 内，结晶产物为 B 、 C 、 S(3) 5 点冷却过程6 点冷却过程12 、解：(1) S1 不一致熔融二元化合物，高温稳定，低温分解S2 一致熔融二元化合物S3 不一致熔融二元化合物，低温稳定，高温分解(2) 见图(3) E1 ，过渡点，E2 ，单转熔点，E3 ，过渡点，E4 ，低共熔点，E5 ，低共熔点，(4)(5)在 E5 点出现液相，在 N 点所在温度完全熔融。
16 、解：(1) k 点开始出现液相，温度为1455 ℃ ,连接 3k 交 CaO-C3S 线于 6 点 ,线段长度可直接量取；(2)急冷好， k 点将进行转熔过程 L +C3SC2S +C3A这样C3S量会减少，急冷使转熔过程来不及进行，从而提高C3S含量；(3)AS2与CaCO3配料，不能得到 3 点矿物组成3 点组成 66CaO 1.179mol 26SiO2 0.433mol 8Al203 0.078mol化成 mol% 69.76% 25.62% 4.62%SiO2 mol%/Al203 mol%=5.55题目中组成点Al203 · 2SiO2 · 2H2O 与CaCO3配料， SiO2 mol%/Al203 mol%=2 ：1二者比较， SiO2 量不够，所以需加入 SiO2 。