工程材料 测试题武汉理工大学 考试试题 含原题
武汉理工大学2020—2021学年第1学期材料工程专业《无机材料》考试试卷(附答案)
《无机材料》考试试卷（A卷）（闭卷时间120分钟）院/系年级专业姓名学号一、名词解释肖特基缺陷非均匀成核烧结泰曼温度非本征扩散稳定扩散二、简答题1、简述硅酸盐晶体结构分类的原则和各类结构中硅氧四面体的形状。
2、试比较杨德尔方程和金斯特林格方程的优缺点及其适用条件。
3、影响固相反应的因素有那些？4、网络变性体（如Na2O）加到石英玻璃中，使硅氧比增加。
实验观察到当O/Si=2.5~3时，即达到形成玻璃的极限，根据结构解释为什么在2<O/Si<2.5的碱和硅石混合物可以形成玻璃,而O/Si=3的碱和硅石混合物结晶而不形成玻璃?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。
三、论述题1、简述晶粒生长与二次再结晶的特点，以及造成二次再结晶的原因和控制二次再结晶的方法。
2、相变过程的推动力是什么？《无机材料》考试试卷（A卷）参考答案一、名词解释肖特基缺陷：如果正常格点上的原子，热起伏过程中获得能量离开平衡位置，迁移到晶体的表面，在晶格内正常格点上留下空位，即为肖特基缺陷。
非均匀成核：借助于表面、界面、微粒裂纹、器壁以及各种催化位置而形成晶核的过程。
烧结：由于固态中分子（或原子）的相互吸引，通过加热，使粉末体产生颗粒粘结，经过物质迁移使粉末体产生强度并导致致密化和再结晶的过程。
泰曼温度：反应物开始呈现显著扩散作用的温度。
非本征扩散：受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制的扩散。
或由不等价杂质离子取代造成晶格空位，由此而引起的质点迁移。
稳定扩散：若扩散物质在扩散层dx内各处的浓度不随时间而变化，即dc/dt=0。
这种扩散称稳定扩散。
二、简答题1、硅酸盐晶体结构分类的原则：结构中硅氧四面体的连接方式。
（2.5分）各类结构中硅氧四面体的形状：岛状结构：四面体；组群状结构；（1.5分）双四面体、三节环、四节环和六节环；（1.5分）链状结构：单链、双链；（1.5分）层状结构：平面层；（1.5分）架状结构：三维空间延伸的骨架。
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。
武汉理工材料试卷
试卷一一. 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。
武汉理工大学 复试 工程材料习题
第一章金属材料的力学性能esb-1esb-1二、填空1.金属材料的机械性能是指在载荷作用下其抵抗〔〕或〔〕的能力。
2.金属塑性的指标要紧有〔〕和〔〕两种。
3.低碳钢拉伸试验的过程能够分为弹性变形、〔〕和〔〕三个时期。
4.常用测定硬度的方法有〔〕、〔〕和维氏硬度测试法。
5.疲乏强度是表示材料经〔〕作用而〔〕的最大应力值。
三、是非题1.用布氏硬度测量硬度时，压头为钢球，用符号HBS表示。
2.用布氏硬度测量硬度时，压头为硬质合金球，用符号HBW表示。
3.金属材料的机械性能能够理解为金属材料的失效抗力。
四、改正题1.疲乏强度是表示在冲击载荷作用下而不致引起断裂的最大应力。
2.渗碳件经淬火处理后用HB硬度计测量表层硬度。
3.受冲击载荷作用的工件，考虑机械性能的指标要紧是疲乏强度。
4.衡量材料的塑性的指标要紧有伸长率和冲击韧性。
5.冲击韧性是指金属材料在载荷作用下抵抗破坏的能力。
五、简答题1.讲明以下机械性能指标符合所表示的意思：σS、σ、HRC、σ-1。
2.讲明以下机械性能指标符合所表示的意思：σb、δ5、HBS、a kv。
第二章金属的晶体结构一、选择题1.每个体心立方晶胞中包含有〔〕个原子。
A.1B.2C.3D.42.每个面心立方晶胞中包含有〔〕个原子。
A.1B.2C.3D.43.属于面心立方晶格的金属有〔〕。
A.α-Fe,铜B.α-Fe,钒C.γ-Fe,铜D.γ-Fe,钒4.属于体心立方晶格的金属有〔〕。
A.α-Fe,铝B.α-Fe,铬C.γ-Fe,铝D.γ-Fe,铬5.在晶体缺陷中，属于点缺陷的有〔〕。
A.间隙原子B.位错C.晶界D.缩孔二、是非题1.非晶体具有各向异性。
2.每个体心立方晶胞中实际包含有2个原子。
3.每个面心立方晶胞中实际包含有2个原子。
4.每个面心立方晶胞中实际包含有4个原子。
5.每个体心立方晶胞中实际包含有4个原子。
6.单晶体具有各向异性，多晶体具有各向同性。
7.晶体具有各向同性。
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）。
材料工程基础__武汉理工大学(5)--期末模拟试题3
武武武武武武考试试题纸一、判断题1、热扩散系数a影响非稳定态导热过程？2、在一定条件下，利用比拟关系通过对流换热系数可得到对流传质系数？3、用皮托管对管道进行速度测量时，其测量读数便是管道的平均流速？4、雾化燃烧是气体燃料的一种燃烧方式？5、比重是一个无量纲数？6、流线描述的是流体质点的轨迹？7、光学高温计是一种非接触式的测温仪？8、与同流换热器相比，逆流换热器的换热效果相对较好？二、填空题1、对不饱和空气，t d、t w、t dew三者之间的大小关系为 。
2、在 情况下，传热过程中的单值条件中的时间条件可以不予考虑。
3、管路性能曲线与风机性能曲线的交点物理意义 。
4、水面下0.5m处的表压强为 kpa。
5、 在重力起主要作用的流动中，若模型与原型的几何比尺为1∶6，则模型与原型的速度之比为 。
6、某管道d= 200mm，w=4 .0（m/s），ν=1.6×10—4m2/s，其流态为 。
7、理想流体是: a）无粘性；b）粘度为常数；c）温度为常数；d）符合PV=RT。
。
三、如图为高位水箱向低位水箱供水系统。
已知L4=6m , d4=75mm。
两水箱间的高度差30mm，沿程阻力系数λ均为0.2，阀门的局部阻力系数ξ=3.6，忽略其它局部阻力。
求供水系统的流量。
四、一个无限大的平板，两壁面温度分别为650℃和30℃，平板壁厚度为500mm，该平板的导热系数为8.035+0.55 10-3t /w/（m℃）。
求单位时间内通过该平板热流量单位面积上的传热量。
如果该平板附加一层λ=0.21w/m℃，厚度为0.2m的材料，该平板的传热量如何变化？为什么？五、干燥设备每小时处理湿物料量1000kg，经干燥后，物料湿基含水量从40%减少为5%。
干燥采用预热空气进行，预热前空气温度为20℃，相对湿度60%，饱和水蒸气分压为2408.68Pa；预热后空气温度为120℃。
经干燥后的废气温度为40℃，相对湿度为80%，水蒸气分压为5978.33 Pa。
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。
工程材料考试题及答案
工程材料考试题及答案一、选择题（每题2分，共20分）1. 金属材料的强度通常是指材料的：A. 抗拉强度B. 抗压强度C. 抗弯强度D. 抗剪强度答案：A2. 以下哪种材料属于非金属材料？A. 钢B. 铝C. 塑料D. 铜答案：C3. 金属材料的塑性变形是指：A. 材料在受力后发生永久性形变B. 材料在受力后发生弹性形变C. 材料在受力后发生断裂D. 材料在受力后发生疲劳答案：A4. 材料的疲劳寿命与以下哪个因素无关？A. 载荷大小B. 载荷频率C. 材料的微观结构D. 材料的密度答案：D5. 陶瓷材料的主要特性是：A. 高塑性B. 高韧性C. 高硬度D. 高延展性答案：C6. 金属材料的热处理通常不包括以下哪种工艺？A. 淬火B. 回火C. 正火D. 焊接答案：D7. 以下哪种材料具有较好的耐腐蚀性？A. 碳钢B. 不锈钢C. 铸铁D. 铝合金答案：B8. 材料的疲劳强度通常与以下哪个因素有关？A. 材料的硬度B. 材料的韧性C. 材料的密度D. 材料的弹性模量答案：B9. 金属材料的弹性模量是指：A. 材料在受力时的弹性变形能力B. 材料在受力后的塑性变形能力C. 材料在受力时的形变恢复能力D. 材料在受力后的断裂能力答案：A10. 以下哪种材料的导热性能最好？A. 木材B. 塑料C. 铜D. 橡胶答案：C二、填空题（每空2分，共20分）1. 金属材料的_________是指材料在受力时抵抗变形的能力。
答案：弹性模量2. 金属材料的_________是指材料在受力后发生永久性形变的能力。
答案：塑性3. 材料的_________是指材料在反复受力后发生断裂的现象。
答案：疲劳4. 金属材料的_________是指材料在高温下抵抗氧化的能力。
答案：抗氧化性5. 金属材料的_________是指材料在受力后发生断裂的能力。
答案：韧性6. 金属材料的_________是指材料在受力后恢复原状的能力。
答案：弹性7. 金属材料的_________是指材料在受力后抵抗塑性变形的能力。
工程材料,名词解释及简答题,武汉理工大学,考试试题(含原题),2014年
一、名词解释1、塑性○金属材料在外力作用下产生永久变形而不破裂的能力。
2、硬度○是衡量金属材料软硬程度的指标。
3、晶体○原子（离子）按一定几何规律排列的物质。
4、非晶体○内部的原子呈紊乱分布的物质。
5、晶格○描述晶体内原子排列规律的空间格架。
6、晶胞○能反映晶格特征的最小几何单元。
7、晶面○晶体中由一系列原子所构成的平面。
8、晶向○晶体中一个原子列在空间的位向。
9、单晶体○晶格位向完全一致的晶体。
10、晶体的各向异性○晶体的性能在不同方向上具有不同的数值。
11、同素异构（晶）转变○有些金属在固态条件下，随着温度或压力变化，从一种晶格形式转变为另一种晶格形式的现象。
12、点缺陷○在晶体中呈点状分布的缺陷，常见的有空位、间隙原子等。
13、面缺陷○在晶体中呈面状分布的缺陷，指晶体中的晶界和亚晶界等。
14、线缺陷○在晶体中呈线状分布的缺陷，指晶体中各种形式的位错。
15、过冷度○理论结晶温度与实际结晶温度之差。
16、结晶○物质由液态到固态的转变是形成晶体结构的过程。
17形核率○单位时间、单位体积液态金属内所形成的晶核数目。
18、长大速率○单位时间内晶体线性尺寸增加的毫米数。
19、变质处理○在金属浇注前，往液态金属中加入少量的变质剂来达到细化晶粒的工艺方法。
20、合金○由两种或两种以上的金属元素，或金属元素和非金属元素组成的具有金属特性的物质。
21、组元○组成合金最基本的、独立的物质。
22、相○合金中化学成分、原子聚集状态及性能相同的部分。
23、固溶体○两组元在固态时相互溶解而形成的单一均匀的固相。
24、间隙固溶体○溶质原子位于溶剂的间隙中形成的固溶体。
25、置换固溶体○溶剂晶格结点上的原子被溶质原子所置换而形成的固溶体。
26、固溶强化○通过溶入某种溶质元素形成固溶体而使金属的强度、硬度升高的现象。
27金属化合物○由相当程度的金属键结合，并具有一定金属性质的化合物。
28、机械混合物○固溶体与金属化合物或几种固溶体组成的多相组织。
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∆=∆+。
武汉理工材科试题4
一、填空题（2×10=20分）1、依据（）之间关系的不同，可以把所有晶体的空间点阵划归为七类，即（）晶系、单斜晶系、（）晶系、三方晶系、正方晶系、六方晶系和（）晶系。
2、扩散的基本推动力是（），一般情况下以（）等形式（列出一种即可）表现出来，扩散常伴随着物质的（）。
3、晶面族是指（）的一组晶面，同一晶面族中，不同晶面的指数的（）相同，只是（）不同。
4、向MgO、沸石、TiO2、萤石中，加入同样的外来杂质原子，可以预料形成间隙型固溶体的固溶度大小的顺序将是（）。
5、烧结过程可以分为（）三个阶段，在烧结的中后期，与烧结同时进行的过程是（）。
6、液体表面能和表面张力数值相等、量纲相同，而固体则不同，这种说法（是/否）正确，因为（）。
7、驰豫表面是指（），NaCl单晶的表面是（）。
8、一般的固态反应包括（）两个过程，化学动力学范围是指（）。
9、从熔体结构角度，估计长石、辉石(MgO?SiO2)、镁橄榄石三种矿物的高温熔体表面张力大小顺序（）。
10、刃性位错的柏氏矢量与位错线呈（）关系，而螺位错两者呈（）关系。
二、Zn2+在ZnS中扩散时，563℃时的扩散系数为3×10-14cm2/sec，450℃时的扩散系数为1.0×10-14cm2/sec,（10分）求:(1) 扩散的活化能和D；(2) 750℃时的扩散系数。
三、根据Mg2[SiO4]在(110)面的投影图回答（10分）：(1) 结构中有几种配位多面体，各配位多面体间的连接方式怎样?(2) O2-的电价是否饱和? (3) 晶胞的分子数是多少?(4) Si4+和Mg2+所占的四面体空隙和八面体空隙的分数是多少?黑球：Si小白球：大白球：图 2四、铜在过冷的液体中均匀形核，设晶胚为球状，半径为r。
已知△Gv=—3.6×106J/cm3；液固界面的界面能为σ=0.15J/cm2；铜为面心立方结构，其点阵常数a=0.361nm,1nm=10-7cm。
工程材料简答题,武汉理工大学,考试试题(含原题),2014年
○ 1）有上贝氏体和下贝氏体两种； 2）在 C 曲线的鼻部温度至马氏体开始转变温度之间形成的，属于半扩散型转变；上贝氏体 呈羽毛状，下贝氏体呈竹叶状。 56、马氏体型组织有哪几种？它们在形成条件、组织形态方面有何特点？ ○ 1）有低碳马氏体和高碳马氏体两种； 2）它们在马氏体开始转变温度以下降温形成，属于非扩散型转变；低碳马氏体呈板条状、高 碳马氏体呈针状。 57、试绘出连续冷却及等温冷却这两种冷却方式的示意图。 ○ 如下图：连续冷却和等温冷却。
2）珠光体强度较高，塑性、韧性和硬度介于铁素体和渗碳体之间；变态莱氏体由于渗碳体 量较多，其硬度高、脆性大。 28、指出莱氏体与变态莱氏体的主要区别。 ○ 1）存在的温度与组织不同； 2）莱氏体是奥氏体与渗碳体的共晶混合物；态变莱氏体是莱氏体随着温度的降低，其中的 奥氏体发生二次渗碳体的析出以及产生共析反应而得到的。组织为珠光体+二次渗碳体+共晶渗 碳体。 29、指出一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体的主要区别。 ○ 1）三者的来源和形态不同； 2）一次渗碳体直接从液态中结晶出来的，呈板条状；二次渗碳体从奥氏体中析出，呈网状； 三次渗碳体从铁素体中析出，呈网状。 30、铁碳合金中奥氏体中最大溶碳量以及铁素体最大溶碳量是多少？ ○2.11%；0.0218%。 31、简述含碳量为 0.2%的铁碳合金从液态缓冷至室温的结晶过程和室温组织。 ○ !） L L A A F A F P ； 2）室温组织为：（F+P） 32、简述含碳量为 0.6%的铁碳合金从液态缓冷至室温的结晶过程和室温组织。 ○L L+A A A+F F+P ；室温组织为：（F+P）
○ 1）在一般的工业冷却条件下，过冷度越大，形核率越大； 2）铸件晶粒越小。 11、在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒的大小？ ○冷却速度、变质处理、振动等等。 12、如果其它条件相同，试比较在下列铸造条件下，铸件晶粒的大小： 1）金属模浇注与砂模浇注； 2）铸成薄件与铸成厚件； ○金属模浇注；铸成薄件。 13、影响固溶体的结构形式和溶解度的因素有哪些？ ○主要有四个方面： 1）尺寸因素；2）结构因素； 3）负电性因素；4）电子浓度因素。 14、置换原子与间隙原子的固溶强化效果哪个大些？为什么？ ○ 1）间隙原子； 2）因为间ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ原子引起的晶格畸变度大于置换原子，强化效果优于后者。 15、金属间化合物在结构和性能方面与固溶体有何不同？ ○ 1）金属间化合物具有独特的晶格形式，而固溶体保持溶剂的晶格形式； 2）固溶体有良好的综合机械性能，金属间化合物高硬度、高脆性、高熔点。 16、何谓固溶强化？ ○ 1）溶质原子的作用； 2）造成溶剂晶格发生不同程度地畸变，引起固溶体强度、硬度升高的现象。 17、何谓共晶反应？ ○ 一定成分的液相在一定的温度条件下同时结晶出来两种成分、结构均不 相同的固相的反应。 18、何谓共析反应？ ○ 一定成分的固相在一定的温度条件下同时析出来两种成分、结构均不同的固相的反应。 19、试比较共晶反应和共析反应的异同点。 ○ 1）不同点：一个是从液相中结晶出来，而另一个是从固相中析出来； 2）相同点：都同时生成两种成分、结构均不同的固相。 20、形状、尺寸相同的两个 Cu-Ni 合金铸件，一个含 90%Ni，另一个含 50%Ni,铸后自然冷却，
工程材料,测试题武汉理工大学,考试试题(含原题),2014年
2、根据下表所提供的材料和热处理工艺,试填写处理后的组织：
材料
淬火温度(℃) 淬火介质
回火
水
低温回火
760℃
水
45钢
Ac3=785℃
水
Ac1=735℃
水
பைடு நூலகம்
840℃
水
中温回火 高温回火 低温回火 中温回火
水
高温回火
T12钢
760℃
水
Ac1=730℃
Acm=820℃ 900℃
水
低温回火 低温回火
提示：材料的尺寸均小于10mm.
候选材料
选用材料 热处理方法
机床床身
T10A，KTZ450-06，HT200
机床变速齿轮 45，20CrMnTi，60Si2Mn
滚动轴承
GCr15，Cr12，QT600-2
锉刀
ZGMn13，T12，Y30
汽车板簧
40Cr，60Si2Mn，T10
钻头
W18Cr4V，65Mn，20
最终组织
发动机汽阀 桥梁框架
三、简答题（30分） 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、有一块含碳量为1.2%的碳钢，若将它加热至Accm以上温度保温，出炉后用风扇吹风对 它冷却至室温，金相显微镜下观察到的组织如图所示。试问：
40Cr，15，4Cr9Si2，Cr12MoV 1Cr13，Q345，ZL102，1Cr18Ni9Ti
7、某型号机床齿轮，要求齿轮表面有高的硬度（HRC>50），而心部具有良好的韧性（Ak >40J），原采用40Cr钢调质后再在齿轮表面进行高频淬火+低温回火，现因工厂库存的40Cr 钢已经用完，只剩下20Cr钢，拟用20Cr钢代替。请说明： 1）原40Cr钢各热处理工序的作用； 2）改用20Cr钢后，仍按原来的热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？ 3）改用20Cr钢后，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下应采用何种热处理工艺 ？
(修改)工程材料习题集参考答案(第二章)武汉理工大学,考试试题(含原题),2014年
习题集部分参考答案2金属的晶体结构思考题1.晶体和非晶体的主要区别是什么？答：晶体和非晶体的区别在于内部原子的排列方式。
晶体内部的原子（或分子）在三维空间按一定规律作周期性排列，而非晶体内部的原子（或分子）则是杂乱分布的，至多有些局部的短程规律排列。
因为排列方式的不同，性能上也有所差异。
晶体有固定的熔点，非晶体没有，晶体具有各向异性，而非晶体则是各向同性。
2.何为各向异性？答：各向异性是指晶体的某些物理性能和力学性能在不同方向上具有不同的数值。
3.为什么单晶体呈各向异性，而多晶体通常呈各向同性？答：单晶体是原子排列方位完全一致的一个晶粒，由于在不同晶向上原子密度不同，原子间的结合力不同，因而导致在单晶体中的各个方向上性能差异。
对于多晶体中的任意一个晶粒来看，基本满足单晶体的特征，呈现各向异性，但是在多晶体系统中，单一晶粒的各向异性已经被周围其他位向的晶粒所“干扰”或“抵消”，整个多晶系统呈现其各向同性。
4.什么叫晶体缺陷？晶体中可能有哪些晶体缺陷？他们的存在有何实际意义？答：晶体缺陷是指金属晶体中原子排列的不完整性。
常见的晶体缺陷有点缺陷、线缺陷和面缺陷三类，它们都会造成材料的晶格畸变。
点缺陷是指呈点状分布的缺陷，包含有空位、间隙原子和置换原子等，它对材料中的原子扩散、固态相变，以及材料的物理性能（电阻、体积、密度）等都会产生重大影响。
过饱和的点缺陷还可以提高材料的强度。
线缺陷是各种类型的位错。
对材料的变形、扩散以及相变起着非常大的作用。
特别它很好地解释了塑性变形的微观机理，使我们了解到滑移是借助于位错的运动来实现的。
当位错密度不高的情况下，位错支持了滑移，材料的塑性很好，但是当位错密度达到了较高的水平时，位错间的相互作用会造成位错的彼此“纠缠”，使滑移运动受阻，这时表现出材料的塑性变形的抗力提高，材料的强度提高。
金属晶体中面缺陷主要有晶界、亚晶界、孪晶界和相界等。
比如：晶界处原子的平均能量比晶内高，在高温时，晶粒容易长大。
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2、根据下表所提供的材料和热处理工艺,试填写处理后的组织：
材料
淬火温度(℃) 淬火介质
回火
水
低温回火
760℃
水
45钢
Ac3=785℃
水
Ac1=735℃
水
840℃
水
中温回火 高温回火 低温回火 中温回火
水
高温回火
T12钢
760℃
水
Ac1=730℃
Acm=820℃ 900℃
水
低温回火 低温回火
提示：材料的尺寸均小于10mm.
一、填空题
1．铁碳合金在平衡状态下的三个固态单相是（
）、（
）和 （
）；两个机械混合物是（ ）和（ ）。
2．实际晶体中的缺陷按几何特征可分为（ ）、（ ）、（ ），位错是属于其中的（
）。
3．钢的淬硬性主要取决于（ ），钢的淬透性主要取决于（ ）。
4．钢的过冷奥氏体等温转变有（ ）体转变、（ ）体转变和（ ）体转变三个类型。
三、简答题（30分） 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、有一块含碳量为1.2%的碳钢，若将它加热至Accm以上温度保温，出炉后用风扇吹风对 它冷却至室温，金相显微镜下观察到的组织如图所示。试问：
5．把钢经过淬火，再经高温回火的热处理称为（ ）处理。
6．材料力学性能指标 ak ， 0.2 ， b ,
s ， 中，属于强度指标的是（
），属于塑性指标的是（ ），属于韧性指标的是（ ）。
7．常见的金属晶格类型有（ ）、（ ）和（ ）等三种。
8．固态合金的基本相可分为 和
。
9．钢的热处理工艺由（
）、（
1）组织的名称？
2）这种组织的形成机理？
3、甲、乙两厂生产同一种零件，均选用45钢，硬度要求220~250HBS。甲厂采用正火，乙 厂采用调质处理，均能达到硬度要求，但是塑性和韧性有差异。试分析： 1）甲、乙两厂产品的组织状态；
2）两种产品性能差异的主要原因。
4、有两个T10钢小试样A和B，A试样加热到750℃，B试样加热到850℃，充分保温后在水 中冷却，哪个试样的硬度高？为什么？（提示：Ac1≈730℃，Accm≈800℃）床身
T10A，KTZ450-06，HT200
机床变速齿轮 45，20CrMnTi，60Si2Mn
滚动轴承
GCr15，Cr12，QT600-2
锉刀
ZGMn13，T12，Y30
汽车板簧
40Cr，60Si2Mn，T10
钻头
W18Cr4V，65Mn，20
最终组织
发动机汽阀 桥梁框架
4、一根Φ6mm的45钢圆棒，先经840 oC加热淬火，硬度为55HRC，然后从一端加热，依靠热传导使圆棒各点达到如图所示的温 度，试问： 1）图中所示各点的组织是什么？ 2）整个圆棒自图所示各温度缓冷至室温后各点的组织如何？ 3）若在水中冷至室温后各点的组织是什么？
A 950oC
B 840 oC
C 750 oC
D 550 oC
E 150 oC
5、尺寸为Φ30×250mm的轴，用30钢制造，经正常的高频表面淬火（水冷）和低温回火 ，要求摩擦部分表面硬度达HRC5055，但使用过程中摩擦部分严重磨损。试分析失效原因，并提出解决问题的办法。
6、选择适宜材料并说明常用的热处理方法（最终热处理）和最终组织状态。
名称
组织
3、对9Mn2V钢制造的精密淬硬丝杆进行热处理工艺分析，指出其热处理（下划线的文字 部分）的主要目的和相应的组织。已知： 1）技术要求：较高硬度（HRC56）和耐磨性，低变形和高的尺寸稳定性． 2）工艺路线安排如下: 锻造——球化退火——切割金相试样检查——毛坯校直——粗车——消除应力退火—— 精车成光杆——整体淬火+低温回火——清理、喷砂、检验。
）三个阶段组成，一般说来，它不改变被处理工件的（ ），而改变其（
10．金属结晶的过程是一个（ ）和（ ）的过程。
）。
）和（
二、判断题（10分） 1、单晶体金属具有各向异性，而多晶体金属一般不显示各向异性。（ ） 2、同素异晶转变和纯金属的结晶一样，也具有形核和长大的特征。（ ） 3、物质从液态转变成固态的过程叫结晶。（ ） 4、结晶时形核速率愈小，生长速率愈大，则结晶后合金的力学性能愈好。（ ） 5、共析反应是在恒温下从液相中同时结晶出两种新固相的反应。（ ） 6、与灰口铸铁相比，可锻铸铁具有较高的强度和韧性，故可以用来生产锻件。（ ） 7、本质细晶粒钢加热后的实际晶粒度一定比本质粗晶粒钢的细。（ ） 8、铁碳相图中的PSK线称为共晶线，用A1表示。（ ） 9、奥氏体不锈钢不能通过热处理强化。（ ） 10、按金相组织分类，退火状态钢分为亚共析钢，共析钢和过共析钢三种类型。（ ）
5、T12钢的过冷奥氏体转变曲线如下图所示，说明该钢按图示温度加热保温后，再按V1、 V2、V3、V4、V5、V6冷却速度曲线冷至室温得到的组织。（6分）
温 度
V6
V5
V4
Acm Ac1
V1
V3
V2
V1： V2： V3： V4： V5： V6：
时间
6、某厂的材料牌号如下，请您依所学知识按照“用途分类”法将其纳入“材料分类表”中 。 35CrMo，3Cr2W8V，ZGMn13，Q235，ZG35，15，W6Mo5Cr4V2，38CrMoAl，9Mn2V，45，18Cr2 Ni4WA，20Cr，55Si2Mn，4Cr13，T10A，0Cr18Ni9
材料分类表 1 结构钢 2 工具钢 3 特殊性能钢
7、含碳量为0.65%的亚共析钢缓慢冷却到如下状态时有哪几个相平衡共存?各相的化学成分 ?
状态
平衡相
各个相的化学成分
1 温度刚达到A1线,共析转变尚未发生时 2 在A1温度共析转变正在进行时 3 在共析转变刚刚结束时
四、综合分析题 1、利用铁碳相图回答下列问题 1）绘出简化的铁碳合金平衡相图； 2）用相组成物填写相区； 3）写出铁碳合金相图中的两条水平线上发生的反应式； 4）试描述含碳量为1.0%合金的结晶过程（用冷却速度曲线表达）； 5）计算T12钢在室温下平衡组织中的相组成物的相对量和组织组成物的相对量。 （要求写出计算过程，最终结果用百分数表示，精确到小数点后一位）
40Cr，15，4Cr9Si2，Cr12MoV 1Cr13，Q345，ZL102，1Cr18Ni9Ti
7、某型号机床齿轮，要求齿轮表面有高的硬度（HRC>50），而心部具有良好的韧性（Ak >40J），原采用40Cr钢调质后再在齿轮表面进行高频淬火+低温回火，现因工厂库存的40Cr 钢已经用完，只剩下20Cr钢，拟用20Cr钢代替。请说明： 1）原40Cr钢各热处理工序的作用； 2）改用20Cr钢后，仍按原来的热处理工序进行能否满足性能要求？为什么？ 3）改用20Cr钢后，为达到所要求的性能，在心部强度足够的前提下应采用何种热处理工艺 ？