材料科学基础习题及答案
材料科学基础习题与参考答案(doc14页)完美版
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第⼀章材料的结构
⼀、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
1、材料的键合⽅式有四类,分别是(),(),(),()。
2、⾦属原⼦的特点是最外层电⼦数(),且与原⼦核引⼒(),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,晶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(),四⾯体间隙个数为(),具有体⼼⽴⽅晶格的常见⾦属有()。
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()。
7、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()。
8、合⾦的相结构分为两⼤类,分别是()和()。
9、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()。
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)
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_习题与答案
材料科学基础_习题与答案
材料科学基础作业习题
§1 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2.7g/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?说出⾄少三种理由。
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?
§2 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(晶⾯指数)、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、(1)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;(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:(001)与[210],(111)与[112],(110)与[111],(322)与[236],(257)与[111],(123)与[121],(102),(112),(213), [110],[111],[120],[321]
材料科学基础习题及答案
材料科学基础习题及答案
第一章材料科学基础
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3
Mg/m 74.1=mg 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)13
m 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)。
10.若将一块铁加热至850℃,然后快速冷却到20℃。试计算处理前后空位数应增加多少倍(设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J )。
材料科学基础经典习题及答案
第一章 材料科学基础
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。试求镁单位晶胞的体积。已知Mg 的密度3
Mg/m 74.1=mg ρ,相对原子质量为,原子半径r=。
5.当CN=6时+Na 离子半径为,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=)的<100>方向及铁(bcc,a=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3Mg/m 。试问: 1)13
m 中有多少个硅原子(与氧原子)
2)当硅与氧的半径分别为与时,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)。
10.若将一块铁加热至850℃,然后快速冷却到20℃。试计算处理前后空位数应增加多少倍(设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J )。
11.设图1-18所示的立方晶体的滑移面ABCD 平行于晶体的上、下底面。若该滑移面上有一正方形位错环,如果位错环的各段分别与滑移面各边平行,其柏氏矢量b ∥AB 。
材料科学基础经典习题及答案
第一章 材料科学基础
1.作图表示立方晶体的()()()晶面及[][][]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3
Mg/m 74.1=mg 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.?方向,
7.110)
及(8.?1)?13m 2)?9.在℃时
91010.11.b ∥AB 。
1)?b ,试问2)
12.b 与de 晶体施加怎样的应力?2)?在上述应力作用下de 位错线如何运动?晶体外形如何变化?
13.设面心立方晶体中的)111(为滑移面,位错滑移后的滑移矢量为[]1012a 。
1)??在晶胞中画出柏氏矢量b 的方向并计算出其大小。
2)?在晶胞中画出引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向,并写出此二位错线的晶向指数。
14.??? 判断下列位错反应能否进行。
1)?????];111[3]211[6]110[2a a a →+2)??? ];110[2]101[2]100[a a a +→ 3)??? ];111[6]111[2]112[3a a a →+4)???? ].111[2]111[2]100[a a a +→
《材料科学基础》经典习题及答案
材料科学与基础习题集和答案
第七章回复再结晶,还有相图的内容。
第一章
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3
Mg/m 74.1=mg 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) 13
m 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)。
《材料科学基础》习题及参考答案
0.316nm,0.3228nm,Ag为0.2883nm。试
分析其固熔度(摩尔分数)极限差别的原因,
并计算它们在固熔度(摩尔分数)极限时的
电子浓度。
答案
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第三章
凝固
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一、名词解释
1.过冷度
答案
2.成分过冷 答案
3.微观偏析 答案
4.偏析
答案
5.能量起伏 答案
6.动态过冷 答案
答案
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7. 根据图7-9所示的A1-Si共晶相图,试分析图中(a),(b),(c)3个金相组 织属什么成分并说明理由。指出细化此合金铸态组织的途径。
答案
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8. 青铜( Cu-Sn)和黄铜C Cu--fin)相图如图7-15(a),(b)所示:
①叙述Cu-10% Sn合金的不平衡冷却过程,并指出室温时的 金相组织。
体的类型、存在位置和固溶度(摩尔分数)。
各元素的原子半径如下:H为0.046nm,N为
0.071nm,C为0.077nm,B为0.091nm,Fe
为0.124nm, Fe为0.126 nm。
答案
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6.已知Cd,Zn,Sn,Sb等元素在Ag中的固熔度 (摩尔分数)极限分别为
它们的原子直径分别为0.3042nm,0.314nm,
答案
4.在晶体中插入柱状半原子面时能否形成位错环?
材料科学基础经典习题及答案
第一章材料科学基础
1.作图表示立方晶体的晶面及晶向。
2.在六方晶体中,绘出以下常见晶向等。
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。试求镁单位晶胞的体积。已知Mg的密度,相对原子质量为,原子半径r=。
5.当CN=6时离子半径为,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=)的<100>方向及铁(bcc,a=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。试确定在镍的(100),(110)及(111)平面上1中各有多少个原子。
8. 石英的密度为。试问:
1) 1中有多少个硅原子(与氧原子)?
2) 当硅与氧的半径分别为与时,其堆积密度为多少(假设原子是球形的)?
9.在800℃时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℃时个原子中则只有一个原子,试求其激活能(J/原子)。10.若将一块铁加热至850℃,然后快速冷却到20℃。试计算处理前后空位数应增加多少倍(设铁中形成一摩尔空位所需要的能量为104600J)。
11.设图1-18所示的立方晶体的滑移面ABCD平行于晶体的上、下底面。若该滑移面上有一正方形位错环,如果位错环的各段分别与滑移面各边平行,其柏氏矢量b∥AB。
1) 有人认为“此位错环运动移出晶体后,滑移面上产生的滑移台阶应为4个b,试问这种看法是否正确?为什么?
2)指出位错环上各段位错线的类型,并画出位错运动出晶体后,滑移方向及滑移量。
材料科学基础习题及答案
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第⼀章
习题
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?
2.在多电⼦的原⼦中,核外电⼦的排布应遵循哪些原则?
3.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?
4.何谓同位素?为什么元素的相对原⼦质量不总为正整数?
5.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%含有28个中⼦,
9.55%含有29个中⼦,且2.38%含有30个中⼦。试求铬的相对原⼦质量。
6.铜的原⼦序数为29,相对原⼦质量为63.54,它共有两种同位素Cu63和Cu65,试求两种铜的同位素
之含量百分⽐。
7.锡的原⼦序数为50,除了4f亚层之外其它内部电⼦亚层均已填满。试从原⼦结构⾓度来确定锡的
价电⼦数。
8.铂的原⼦序数为78,它在5d亚层中只有9个电⼦,并且在5f层中没有电⼦,请问在Pt的6s亚
层中有⼏个电⼦?
9.已知某元素原⼦序数为32,根据原⼦的电⼦结构知识,试指出它属于哪个周期?哪个族?并判断
其⾦属性强弱。
10.原⼦间的结合键共有⼏种?各⾃特点如何?
11.图1-1绘出三类材料—⾦属、离⼦晶体和⾼分⼦材
料之能量与距离关系曲线,试指出它们各代表何种材料。
12.已知Si的相对原⼦质量为28.09,若100g的Si中有5×1010个电⼦能⾃由运动,试计算:(a)能⾃
由运动的电⼦占价电⼦总数的⽐例为多少?(b)必须破坏的共价键之⽐例为多少?
13.S的化学⾏为有时象6价的元素,⽽有时却象4价元素。试解释S这种⾏为的原因。
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第一章
习题
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?
2.在多电子的原子中,核外电子的排布应遵循哪些原则?
3.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?
4.何谓同位素?为什么元素的相对原子质量不总为正整数?
5.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%含有28个中子,
9.55%含有29个中子,且2.38%含有30个中子。试求铬的相对原子质量。
6.铜的原子序数为29,相对原子质量为63.54,它共有两种同位素Cu63和Cu65,试求两种铜的同位素
之含量百分比。
7.锡的原子序数为50,除了4f亚层之外其它内部电子亚层均已填满。试从原子结构角度来确定锡的
价电子数。
8.铂的原子序数为78,它在5d亚层中只有9个电子,并且在5f层中没有电子,请问在Pt的6s亚
层中有几个电子?
9.已知某元素原子序数为32,根据原子的电子结构知识,试指出它属于哪个周期?哪个族?并判断
其金属性强弱。
10.原子间的结合键共有几种?各自特点如何?
11.图1-1绘出三类材料—金属、离子晶体和高分子材
料之能量与距离关系曲线,试指出它们各代表何种材料。
12.已知Si的相对原子质量为28.09,若100g的Si中有5×1010个电子能自由运动,试计算:(a)能自
由运动的电子占价电子总数的比例为多少?(b)必须破坏的共价键之比例为多少?
13.S的化学行为有时象6价的元素,而有时却象4价元素。试解释S这种行为的原因。
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︒C
4.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)hcp
材料科学基础习题及答案
第一章材料的结构
一、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
1、材料的键合方式有四类,分别是(),(),(),()。
2、金属原子的特点是最外层电子数(),且与原子核引力(),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,晶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(),四面体间隙个数为(),具有体心立方晶格的常见金属有()。
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()。
7、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()。
8、合金的相结构分为两大类,分别是()和()。
9、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()。
10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有()、()、()、()。
材料科学基础习题与答案
材料科学基础习题与答案LT
柏氏回路,b =?;(2)围绕单个作柏氏回路,b =?(表明方向和强度)
7. 方形晶体中有两根刃型位错,如下图4:(1)当周围晶体中:(a )空位多于平衡值;(b )
空位少于平衡值;(c )间隙原子多于平衡值;(d )间隙原子少于平衡值时,位错易于向何种方
向攀移?(2)加上怎样的外力,才能使这两根位错线通过纯攀移而相互靠拢?
8. 简单立方晶体中(100)面上有一位错,b =[010],§// [001],问:(1)若在(001)面
上有一个b =[010],§//[100]的位错与之相割,结果如何?(2)若在(001)面上有一个b =[100],
§// [001]的位移与之相割,结果如何?(3)交割反应的结果对位错进一步运动有何影响?
9. 画一方形位错环,并在这个平面上画出柏氏矢量(沿对角线方向)及位错线方向(顺
时针),据此指出位错环各段的性质,并示意画出晶体滑移后的结果。
10. 在实际晶体中存在有哪几类缺陷?各有什么特征?
11. 何谓刃型位错和螺型位错?全面比较两者有何异同?何谓柏氏矢量?如何用柏氏矢
量来判断位错类型?
12. 两个相同符合的的刃型位错,在同一滑移面相遇;它们会排斥还是会吸引?
13. 试说明晶体中位错运动的方式——滑移,攀移及交滑移的条件,过程和结果,并阐述
如何确定位错滑移运动的方向?在刃型位错与螺型位错的滑移运动中,滑移方向与柏氏矢量、
切应力及位错线的位向关系是什么?
14. 晶界在金属材料中所起的作用有哪些?当金属熔化时,是先在晶界还是先在晶粒中心
材料科学基础习题及答案
第一章材料的结构
一、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
1、材料的键合方式有四类,分别是(),(),(),()。
2、金属原子的特点是最外层电子数(),且与原子核引力(),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,晶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(),四面体间隙个数为(),具有体心立方晶格的常见金属有()。
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()。
7、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()。
8、合金的相结构分为两大类,分别是()和()。
9、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()。
10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有()、()、()、()。
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习题课
一、判断正误
正确的在括号内画“√”,错误的画“×”
1、金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。
2、位错滑移时,作用在位错线上的力F的方向永远垂直于位错线并指向滑移面上的未滑移区。
3、只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶,间隙固溶体则不能。
4、金属结晶时,原子从液相无序排列到固相有序排列,使体系熵值减小,因此是一个自发过程。
5、固溶体凝固形核的必要条件同样是ΔG<0、结构起伏和能量起伏。
6三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。
7物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。
8塑性变形时,滑移面总是晶体的密排面,滑移方向也总是密排方向。
9.晶格常数是晶胞中两相邻原子的中心距。
10.具有软取向的滑移系比较容易滑移,是因为外力在在该滑移系具有较大的分切应力值。11.面心立方金属的滑移面是{110}滑移方向是〈111〉。
12.固溶强化的主要原因之一是溶质原子被吸附在位错附近,降低了位错的易动性。13.经热加工后的金属性能比铸态的好。
14.过共析钢的室温组织是铁素体和二次渗碳体。
15.固溶体合金结晶的过程中,结晶出的固相成份和液相成份不同,故必然产生晶内偏析。16.塑性变形后的金属经回复退火可使其性能恢复到变形前的水平。
17.非匀质形核时液体内部已有的固态质点即是非均匀形核的晶核。
18.目前工业生产中一切强化金属材料的方法都是旨在增大位错运动的阻力。
19、铁素体是α-Fe中的间隙固溶体,强度、硬度不高,塑性、韧性很好。
20、体心立方晶格和面心立方晶格的金属都有12个滑移系,在相同条件下,它们的塑性也相同。
21、珠光体是铁与碳的化合物,所以强度、硬度比铁素体高而塑性比铁素体差。
22、金属结晶时,晶粒大小与过冷度有很大的关系。过冷度大,晶粒越细。
23、固溶体合金平衡结晶时,结晶出的固相成分总是和剩余液相不同,但结晶后固溶体成分是均匀的。
24、面心立方的致密度为0.74,体心立方的致密度为0.68,因此碳在γ-Fe(面心立方)中的溶解度比在α-Fe(体心立方)的小。
25、实际金属总是在过冷的情况下结晶的,但同一金属结晶时的过冷度为一个恒定值,它与冷却速度无关。
26、金属的临界分切应力是由金属本身决定的,与外力无关。
27、一根曲折的位错线不可能是纯位错。
28、适当的再结晶退火,可以获得细小的均匀的晶粒,因此可以利用再结晶退火使得铸锭的组织细化。
29、冷变形后的金属在再结晶以上温度加热时将依次发生回复、再结晶、二次再结晶和晶粒长大的过程。
30、临界变形程度是指金属在临界分切应力下发生变形的程度。
31、无限固溶体一定是置换固溶体。
32、金属在冷变形后可形成带状组织。
33、金属铅在室温下进行塑性成型属于冷加工,金属钨在1000℃下进行塑性变形属于热加工。
34、纯金属可通过固溶、细晶、第二相、冷变形等方式进行强化。
35、螺型位错可通过滑移和攀移进行运动。
36、金属进行滑移的实质是位错的运动,因此位错越多,滑移越容易进行。
37、纯金属由于成分单一,因此无固态相变。
38、亚共析钢的室温相组成是铁素体和珠光体。
39、再结晶过程与凝固过程一样都具有形核和长大的过程,且都是可逆的。
40、铜的导电性比铝好,因此,铝-铜合金的导电率优于纯铝的导电率。
41、面心立方与密排六方的最密排面的原子排列情况完全相同,致密度与配位数也完全相同,两者的晶体结构却不同。
42、根据溶质原子在溶剂中所占位置,可将固溶体分为置换固溶体和间隙相。
43、纯金属在正温度梯度下凝固将形成枝晶。
44、金属在凝固时,冷却速度与长大速度成正比,因此冷却速度越快,晶粒生长速度越快,铸造组织越粗大。
45、只发生匀晶转变的合金,其固相一定是置换固溶体,且一定无限固溶体。
46、亚共晶合金的室温组织为初生相+共晶相。
47、晶界对位错运动有阻碍作用,因此晶粒越大,材料的屈服强度越大,塑性越好。
48、不平衡结晶将造成晶内偏析,对材料性能造成不利影响,这种缺陷是无法消除的。
49、二元合金相图有共晶、匀晶和包晶三种。
50、Fe-C合金中共有四种固溶体,即奥氏体、高温铁素体、低温铁素体和渗碳体。
51、晶面间距越大,该晶面上的排列的原子距离就越大。
52、纯金属的性质多为各向同性,而合金的性质则多为各向异性。
53、材料的性能是完全是由其结构决定的。
54、金属熔体在凝固时,只有在负温度梯度下才能形成枝晶。
55、单晶体材料是各向异性的,多晶体材料是各向同性的。
二、填空
1.材料按性质分可分为金属、陶瓷、
聚合物三大类。
2.固态金属的相分为两种,即固溶体和中间相。
3.晶体的缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷等。
4.金属的凝固通常分为两个过程,即形核和长大,凝固后晶粒的大小与长大速度成正比,与形核率成反比。
5.变形后的金属在逐渐加热的过程中,将陆续发生回复、再结晶和晶粒长大三个阶段。
6.温度对金属的性能具有显著影响,与金属的塑性成正比关系,与金属的导电性成反比关系。
7. 铸锭中柱状晶区的大小,决定于固液界面前沿液体中的________能力。温度梯度越大,这种能力越____ _,柱状晶区越_______。在相同熔铸条件下,浇入室温的铁模中,铁模的厚度越厚,柱状晶区越_____ __。
8. 位错必须在_____切应力______下才会滑移,滑移经过的地区滑移面两边的晶体会在__滑移_______方向产生____柏氏矢量______大小的相对滑移。
9. 金属晶体的临界分切应力,实际上是__位错____开始运动所需克服的阻力,凡是___阻碍位错运动____的因素都会提高临界分切应力使得晶体强度提高,例如____晶界_______等等。
10、扩散过程的驱动力是__化学位梯度_ 。扩散原子从__低浓度______地区流向__高浓度