材料科学基础复习题(含答案)

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材料科学基础试题及答案

材料科学基础试题及答案

材料科学基础试题及答案一、单项选择题(每题2分,共20分)1. 材料科学中,材料的基本组成单元是()。

A. 分子B. 原子C. 离子D. 电子答案:B2. 金属的塑性变形主要是通过()来实现的。

A. 弹性变形B. 位错运动C. 相变D. 断裂答案:B3. 在材料科学中,硬度的定义是()。

A. 材料抵抗变形的能力B. 材料抵抗磨损的能力C. 材料抵抗压缩的能力D. 材料抵抗拉伸的能力答案:B4. 材料的热处理过程中,淬火的主要目的是()。

A. 提高硬度B. 增加韧性C. 减少变形D. 提高导电性答案:A5. 以下哪种材料不属于复合材料?A. 碳纤维增强塑料B. 钢筋混凝土C. 不锈钢D. 玻璃钢答案:C二、填空题(每空1分,共20分)1. 材料的强度是指材料在受到______作用时,抵抗______的能力。

答案:外力;破坏2. 材料的断裂韧性是指材料在______条件下,抵抗______的能力。

答案:裂纹存在;断裂3. 材料的疲劳是指材料在______作用下,经过______循环后发生断裂的现象。

答案:交变应力;多次4. 材料的导热性是指材料在______条件下,抵抗______的能力。

答案:温度梯度;热量传递5. 材料的电导率是指材料在单位电场强度下,单位时间内通过单位面积的______。

答案:电荷量三、简答题(每题10分,共30分)1. 简述材料的弹性模量和屈服强度的区别。

答案:弹性模量是指材料在弹性范围内,应力与应变的比值,反映了材料抵抗形变的能力。

屈服强度是指材料在受到外力作用下,从弹性变形过渡到塑性变形时的应力值,反映了材料抵抗塑性变形的能力。

2. 描述材料的疲劳破坏过程。

答案:材料的疲劳破坏过程通常包括三个阶段:裂纹的萌生、裂纹的扩展和最终断裂。

在交变应力作用下,材料内部的微裂纹逐渐扩展,当裂纹扩展到一定程度,材料无法承受继续增加的应力时,就会发生断裂。

3. 什么是材料的热处理?请列举几种常见的热处理方法。

材料科学基础复习资题答案

材料科学基础复习资题答案

材料科学基础复习题一、单项选择()1、面心立方(fcc)结构的铝晶体中,每个铝原子在本层(111)面上的原子配位数为___ B _____。

A、12B、6C、4D、32、面心立方金属发生形变孪生时,则孪晶面为___ A ____.A、{111}B、{110}C、{112}3、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 _____。

A、树枝晶B、柱状晶C、球晶4、立方晶体中(110)和(211)面同属于__ D ______晶带。

A、[110]B、[100]C、[211]D、[111]5、根据三元相图的垂直截面图__ B ______。

A、可分析相成分变化规律B、可分析材料的平衡凝固过程C、可用杠杆定律计算各相的相对量6、凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下哪种方法? BA、加入形核剂B、减小液相的过冷度C、对液相实施搅拌答案:B7、三种组元组成的试样在空气中用X射线衍射(XRD)分析其随温度变化而发生相变的情况,则最多可记录到___ C _____共存。

A、2相B、3相C、4相D、5相8、fcc、bcc、hcp三种晶体结构的材料中,塑性形变时最容易生成孪晶的是__ C ______.A、fccB、bccC、hcp9、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、A组元的扩散速率大于B组元B、与A相反C、A、B两组元的扩散速率相同10、简单立方晶体的致密度为___ C _____。

A、100%B、65%C、52%D、58%11、不能发生攀移运动的位错是___ A _____.A、肖克利不全位错B、弗兰克不全位错C、刃型全位错12、fcc结构中分别在(111)和(111)面上的两个肖克利位错(分别是1/6[211]和1/6[121])相遇时发生位错反应,将生成_ CA、刃型全位错B、刃型弗兰克位错C、刃型压杆位错D、螺型压杆位错13、能进行交滑移的位错必然是___ B _____。

材料科学基础试题及答案

材料科学基础试题及答案

材料科学基础试题及答案一、名词解释(每题5分,共25分)1. 晶体缺陷2. 扩散3. 塑性变形4. 应力5. 比热容二、选择题(每题2分,共20分)1. 下列哪种材料属于金属材料?A. 玻璃B. 塑料C. 陶瓷D. 铜2. 下列哪种材料属于陶瓷材料?A. 铁B. 铝C. 硅酸盐D. 聚合物3. 下列哪种材料属于高分子材料?A. 玻璃B. 钢铁C. 聚乙烯D. 陶瓷4. 下列哪种材料属于半导体材料?A. 铜B. 铝C. 硅D. 铁5. 下列哪种材料属于绝缘体?A. 铜B. 铝C. 硅D. 玻璃三、简答题(每题10分,共30分)1. 请简述晶体结构的基本类型及其特点。

2. 请简述塑性变形与弹性变形的区别。

3. 请简述材料的热传导原理。

四、计算题(每题15分,共30分)1. 计算一个碳化硅晶体的体积。

已知碳化硅的晶胞参数:a=4.05 Å,b=4.05 Å,c=8.85 Å,α=β=γ=90°。

2. 计算在恒定温度下,将一个100 cm³的铜块加热100℃所需的热量。

已知铜的比热容为0.39J/(g·℃),铜的密度为8.96 g/cm³。

五、论述题(每题20分,共40分)1. 论述材料科学在现代科技发展中的重要性。

2. 论述材料制备方法及其对材料性能的影响。

答案:一、名词解释(每题5分,共25分)1. 晶体缺陷:晶体在生长过程中,由于外界环境的影响,导致其内部结构出现不完整或不符合理想周期性排列的现象。

2. 扩散:物质由高浓度区域向低浓度区域自发地移动的过程。

3. 塑性变形:材料在受到外力作用下,能够产生永久变形而不恢复原状的性质。

4. 应力:单位面积上作用于材料上的力。

5. 比热容:单位质量的物质温度升高1℃所吸收的热量。

二、选择题(每题2分,共20分)1. D2. C3. C4. C5. D三、简答题(每题10分,共30分)1. 晶体结构的基本类型及其特点:晶体结构的基本类型有立方晶系、四方晶系、六方晶系和单斜晶系。

材料科学基础复习题及答案

材料科学基础复习题及答案

单项选择题:(每一道题1分)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)氢键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.面心立方晶体的致密度为 C 。

(A)100% (B)68% (C)74%5.体心立方晶体的致密度为 B 。

(A)100% (B)68% (C)74%6.密排六方晶体的致密度为 C 。

(A)100% (B)68% (C)74%7.以下不具有多晶型性的金属是。

(A)铜(B)锰(C)铁8.面心立方晶体的孪晶面是。

(A){112} (B){110} (C){111}9.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)hcp10.在纯铜基体中添加微细氧化铝颗粒不属于一下哪种强化方式?(A)复合强化(B)弥散强化(C)固溶强化11.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12.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13.刃型位错的滑移方向与位错线之间的几何关系?(A)垂直(B)平行(C)交叉14.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15.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16.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17.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18.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19.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20.在置换型固溶体中,原子扩散的方式一般为。

(完整版)材料科学基础习题及答案

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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()。

10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有()、()、()、()。

11、金属化合物(中间相)分为以下四类,分别是( ),( ),( ),( )。

12、金属化合物(中间相)的性能特点是:熔点()、硬度( )、脆性(),因此在合金中不作为()相,而是少量存在起到第二相()作用。

13、CuZn、Cu5Zn8、Cu3Sn的电子浓度分别为(),( ),( ).14、如果用M表示金属,用X表示非金属,间隙相的分子式可以写成如下四种形式,分别是( ),(),( ),( ).15、Fe3C的铁、碳原子比为(),碳的重量百分数为(),它是( )的主要强化相。

材料科学基础习题 含答案

材料科学基础习题 含答案

材料科学基础考前重点复习题1. Mn 的同素异构体有一为立方结构,其晶格常数α为0.632nm ,密度ρ为26.7g/cm 3,原子半径r 等于0.122nm ,问Mn 晶胞中有几个原子,其致密度为多少?答案解析:习题册 P9 2-22.2. 如图1所示,设有两个α相晶粒与一个β相晶粒相交于一公共晶棱,并形成三叉晶界,已知β相所张的两面角为80℃,界面能ααγ为0.60Jm -2, 试求α相与β相的界面能αβγ。

图1答案解析:习题册 P17 3-42.3. 有两种激活能分别为1Q =53.7kJ/mol 和2Q =201kJ/mol 的扩散反应,观察在温度从25℃升高到800℃时对这两种扩散的影响,并对结果进行评述。

答案解析:习题册 P21 4-8.4. 论述强化金属材料的方法、特点和机理。

答:(1)结晶强化。

通过控制结晶条件,在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织,提高金属材料的性能。

包括细化晶粒,提高金属材料纯度。

(2)形变强化。

金属材料在塑性变形后位错运动的阻力增加,冷加工塑性变形提高其强度。

(3)固溶强化。

通过合金化(加入合金元素)组成固溶体,使金属材料强化。

(4)相变强化。

合金化的金属材料,通过热处理等手段发生固态相变,获得需要的组织结构,使金属材料强化。

(5)晶界强化。

晶界部位自由能较高,存在着大量缺陷和空穴。

低温时,晶界阻碍位错运动,晶界强度高于晶粒本身;高温时,沿晶界扩散速度比晶内扩散速度快,晶界强度显着降低。

强化晶界可强化金属材料。

5. 什么是回复,请简述金属材料冷变形后回复的机制。

试举例说明回复的作用。

答:(1)回复是冷变形金属在低温加热时,其显微组织无可见变化,但物理性能、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程。

(2)回复机制:低温回复主要与点缺陷迁移有关,冷变形时产生大量的点缺陷,空穴与间隙原子。

温度较高时,中温回复会发生位错运动和重新分布。

位错滑移,异号位错相遇而抵消,位错缠结重新排列,位错密度降低。

材料科学基础试题及答案

材料科学基础试题及答案

材料科学基础试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1. 材料科学主要研究的是材料的哪些方面?A. 材料的加工方法B. 材料的微观结构C. 材料的性能D. 所有以上选项答案:D2. 金属材料的强度主要取决于其什么?A. 化学成分B. 微观结构C. 宏观尺寸D. 外部环境答案:B3. 以下哪个不是材料的力学性能?A. 硬度B. 韧性C. 导热性D. 弹性答案:C4. 陶瓷材料通常具有哪些特性?A. 高熔点B. 低热导率C. 低电导率D. 所有以上选项答案:D5. 聚合物材料的哪些特性使其在许多应用中受到青睐?A. 可塑性B. 轻质C. 良好的化学稳定性D. 所有以上选项答案:D二、填空题(每空1分,共10分)6. 材料的微观结构包括_______、_______和_______。

答案:晶粒、晶界、相界7. 材料的热处理过程通常包括_______、_______和_______。

答案:加热、保温、冷却8. 金属的塑性变形主要通过_______机制进行。

答案:位错滑移9. 材料的断裂韧性是指材料在_______条件下抵抗断裂的能力。

答案:受到冲击或应力集中10. 复合材料是由两种或两种以上不同_______的材料组合而成。

答案:性质三、简答题(每题10分,共30分)11. 简述金属的疲劳现象及其影响因素。

答案:金属疲劳是指金属在反复加载和卸载过程中,即使应力水平低于材料的屈服强度,也可能发生断裂的现象。

影响金属疲劳的因素包括应力幅度、加载频率、材料的微观结构、环境条件等。

12. 解释什么是相图,并说明其在材料科学中的重要性。

答案:相图是表示不同组分在特定条件下的相平衡状态的图形。

它在材料科学中的重要性体现在帮助科学家和工程师理解材料的相变行为,预测材料的性能,以及指导材料的加工和应用。

13. 描述聚合物材料的玻璃化转变温度(Tg)及其对聚合物性能的影响。

答案:玻璃化转变温度是聚合物从玻璃态转变为橡胶态的温度。

材料科学基础试题及答案

材料科学基础试题及答案

材料科学基础试题及答案一、选择题1. 下列关于材料的定义,正确的是:A. 材料是指由天然资源或人工合成的物质,用于满足人类需求的实体。

B. 材料是指具有一定形态和组织结构的物质,能够展现出特定的性能和功能。

C. 材料是指具有一定物理、化学特征的物质,通过特定的加工过程得到的产品。

D. 材料是指用于制造产品的原始原料,主要包括金属、塑料和木材等。

答案:A2. 下列关于材料分类的说法,正确的是:A. 根据组成方式可将材料分为金属材料、非金属材料和半导体材料。

B. 根据材料的用途可将材料分为结构材料、功能材料和生物医用材料。

C. 根据材料的产生方式可将材料分为天然材料、人工合成材料和再生材料。

D. 根据材料的电导性可将材料分为导电材料、绝缘材料和半导体材料。

答案:B3. 下列关于材料性能的描述,正确的是:A. 机械性能是指材料的硬度、强度、韧性等方面的性质。

B. 热性能是指材料在热环境下的稳定性和导热性等方面的性质。

C. 光学性能是指材料对光的吸收、传输和反射等方面的性质。

D. 电磁性能是指材料对电磁波的传导和屏蔽等方面的性质。

答案:A二、填空题1. 下列是常见材料的表征方法中,________是通过观察材料的形貌、组织结构和晶体形态等方面对材料进行表征的方法。

答案:显微镜观察2. __________是材料用于测量、感知、存储、处理等方面的性能和功能。

答案:功能材料3. __________是制备金属材料的常用加工方法之一,通过热处理和机械加工使材料形成所需形状和性能。

答案:冶金加工三、简答题1. 请简述材料的晶体结构及其对材料性能的影响。

答:材料的晶体结构是指材料中原子、离子或分子的排列方式和周期性特征。

不同的晶体结构决定了材料的特定性能。

例如,金属材料的晶体结构主要为面心立方、体心立方和密堆积等形式,这种结构使金属具有优良的导电性和可塑性。

另外,晶体结构还影响材料的硬度、热膨胀性、熔点等性能。

因此,了解材料的晶体结构对于研究和设计高性能材料具有重要意义。

材料科学基础复习题与部分答案

材料科学基础复习题与部分答案

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) hcp6.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 ) Mg 2Pb(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。

( A )原子互换机制(B)间隙机制(C)空位机制17.固体中原子和分子迁移运动的各种机制中,得到实验充分验证的是( A )间隙机制(B)空位机制(C)交换机制18.原子扩散的驱动力是。

材料科学基础试题及答案

材料科学基础试题及答案

材料科学基础试题及答案一、选择题1. 材料科学中的“四要素”是指()。

A. 组成、结构、性能、加工B. 组成、结构、性能、应用C. 材料、工艺、设备、产品D. 材料、结构、性能、应用答案:B2. 下列哪种材料属于金属材料?A. 碳纤维B. 聚氯乙烯C. 铝合金D. 陶瓷答案:C3. 材料的屈服强度与抗拉强度之间的关系是()。

A. 屈服强度大于抗拉强度B. 屈服强度等于抗拉强度C. 屈服强度小于抗拉强度D. 无固定关系答案:A4. 非晶态材料的特点之一是()。

A. 高强度B. 各向同性C. 无长程有序D. 高导热性答案:C5. 下列关于纳米材料的描述,正确的是()。

A. 纳米材料仅指尺寸在纳米级别的材料B. 纳米材料具有宏观材料的所有性质C. 纳米材料因其尺寸效应表现出特殊性能D. 纳米材料的应用受到限制答案:C二、填空题1. 材料的______和______是决定其宏观性能的基本因素。

答案:组成、结构2. 金属材料的塑性变形主要是通过______和______来实现的。

答案:滑移、孪晶3. 陶瓷材料的主要特点是______、______和______。

答案:高硬度、高强度、耐磨损4. 复合材料是由两种或两种以上不同______、______和______的材料组合而成。

答案:材料类型、性能、形态5. 形状记忆合金在______作用下能够恢复到原始形状。

答案:温度三、简答题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反复的应力作用下,材料逐渐产生并扩展裂纹,最终导致断裂的现象。

影响疲劳的因素包括应力的大小和作用方式、材料的微观结构、表面状态、环境条件等。

2. 说明金属材料的冷加工硬化现象及其应用。

答:冷加工硬化是指金属材料在冷加工过程中,由于晶粒变形和位错密度的增加,导致材料的硬度和强度提高,塑性降低的现象。

该现象在制造高强度、高硬度的零件和工具中具有重要应用。

3. 描述陶瓷材料的断裂机理。

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<D B<D S 。

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。

15. 再结晶的驱动力是变形金属经回复后未被释放的储存能。

16. 为了使材料获得超塑性,通常应满足三个条件:具有等轴细小两相组织、在(0.5~0.65)Tm 温度范围内和在10-2~10-4 s-1 应变率范围内进行。

17. 非稳态扩散可用菲克第一定律结合质量守恒条件推导出的菲克第二定律描述。

18. 间隙相和间隙化合物主要受组元的 原子尺寸 因素控制。

材料科学基础复习题答案

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。

12. 扩散的驱动力是化学位梯度;再结晶的驱动力为冷变形所产生的储存能的释放;再结晶后晶粒的长大的驱动力是:晶粒长大前后的界面能差,纯金属结晶的驱动力是温度梯度。

15.材料的结合方式有原子键、离子键、金属键和范德华力四种化学键结合方式。

17. 刃型位错的柏氏矢量b与位错线t互相垂直,刃型位错移动的方向与b 方向一致。

材料科学基础复习题及答案

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︒C4.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)hcp12.对于变形程度较小的金属,其再结晶形核机制为。

(A)晶界合并(B)晶界迁移(C)晶界弓出13.形变后的材料在低温回复阶段时其内部组织发生显著变化的是。

(A)点缺陷的明显下降(B)形成亚晶界(C)位错重新运动和分布第6章14.凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下哪种方法?(A)加入形核剂(B)减小液相过冷度(C)对液相实施搅拌15.对离异共晶和伪共晶的形成原因,下述说法正确的是。

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

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。

(完整版)材料科学基础试卷及答案7套

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试题1一. 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。

材料科学基础试题及答案

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材料科学基础试题及答案材料科学基础试题及答案一、选择题(每题2分,共20分)1.在体心立方结构中,柏氏矢量为a[110]的位错( A )分解为a/2[111]+a/2[111].(A) 不能(B) 能(C) 可能2.原子扩散的驱动力是: ( B )(A) 组元的浓度梯度 (B) 组元的化学势梯度 (C) 温度梯度3.凝固的热力学条件为:( D )(A)形核率(B)系统自由能增加(C)能量守衡(D)过冷度4.在TiO2中,当一部分Ti4+还原成Ti3+,为了平衡电荷就出现( A)(A) 氧离子空位 (B) 钛离子空位 (C)阳离子空位5.在三元系浓度三角形中,凡成分位于( A )上的合金,它们含有另两个顶角所代表的两组元含量相等。

(A)通过三角形顶角的中垂线(B)通过三角形顶角的任一直线(C)通过三角形顶角与对边成45°的直线6.有效分配系数ke表示液相的混合程度,其值范围是( B )(A)1<ke<k0 (B)k0<ke<1 (C)ke< k0 <17.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)A 组元的扩散速率大于B 组元(B)与(A)相反(C)A、B两组元的扩散速率相同8.A和B组成的二元系中出现α和β两相平衡时,两相的成分(x)-自由能(G)的关系为( B )(A)Gα= Gβ (B)dGα= dGβ(C)GA= GB9.凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下那种方法?( B )(A)加入形核剂(B)减小液相的过冷度(C)对液相进行搅拌10.菲克第一定律表述了稳态扩散的特征,即浓度不随( B )变化。

(A)距离(B)时间(C)温度二、名词解释(20分,每题4分)全位错:伯什矢量等于点阵矢量的位错。

再结晶:经受形变的`材料在加热时发生的以无畸变晶粒取代变形晶粒的过程珠光体:铁碳合金共析转变的产物,是共析铁素体和共析渗碳体的层片状混合物。

材料科学基础试题及答案

材料科学基础试题及答案

材料科学基础试题及答案一、选择题1. 材料科学中,下列哪个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. 化学性能答案:C2. 金属材料的塑性变形主要通过哪种机制进行?A. 位错运动B. 原子扩散C. 相变D. 晶界滑动答案:A3. 陶瓷材料通常具有哪些特性?A. 高韧性B. 高导电性C. 高熔点D. 高塑性答案:C二、填空题1. 材料科学是一门研究材料的________、________、________以及材料与环境相互作用的科学。

答案:组成、结构、性能2. 根据材料的组成和结构,材料可以分为________、________、________和复合材料。

答案:金属材料、无机非金属材料、有机高分子材料三、简答题1. 简述材料科学中的“相”的概念。

答案:在材料科学中,“相”指的是材料中具有相同化学成分和结构的均匀部分。

相可以是固体、液体或气体,并且可以在宏观上观察到。

材料的相可以决定其物理和化学性质。

2. 什么是材料的微观结构?它对材料性能有何影响?答案:材料的微观结构是指材料内部的原子、分子或晶粒的排列方式和分布状态。

微观结构对材料的力学性能、热学性能、电学性能等具有决定性影响,例如晶粒大小、晶界、位错密度等都会显著影响材料的强度、韧性和导电性。

四、计算题1. 已知某金属材料的屈服强度为300 MPa,弹性模量为200 GPa,求其在屈服点的应变。

答案:首先,根据胡克定律,σ = Eε,其中σ是应力,E是弹性模量,ε是应变。

将已知数值代入公式,可得ε = σ/E = 300 MPa / 200 GPa = 0.0015。

2. 若某材料的热膨胀系数为10^-6 K^-1,当温度从20°C升高到100°C时,计算该材料长度的变化百分比。

答案:材料长度的变化量ΔL可以通过公式ΔL = L0αΔT计算,其中L0是原始长度,α是热膨胀系数,ΔT是温度变化。

假设原始长度L0为1m,温度变化ΔT = 100°C - 20°C = 80°C,代入公式得ΔL = 1m * 10^-6 K^-1 * 80 = 8 * 10^-5 m。

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材料科学基础考前重点复习题
1. Mn 的同素异构体有一为立方结构,其晶格常数α为0.632nm ,密度ρ为26.7g/cm 3,原子半径r 等于0.122nm ,问Mn 晶胞中有几个原子,其致密度为多少?
答案解析:习题册 P9 2-22.
2. 如图1所示,设有两个α相晶粒与一个β相晶粒相交于一公共晶棱,并形成三叉晶界,已知β相所张的两面角为80℃,界面能ααγ为0.60Jm -2, 试求α相与β相的界面能αβγ。

图1
答案解析:习题册 P17 3-42.
3. 有两种激活能分别为1Q =53.7kJ/mol 和2Q =201kJ/mol 的扩散反应,观察在温度从25℃升高到800℃时对这两种扩散的影响,并对结果进行评述。

答案解析:习题册 P21 4-8.
4. 论述强化金属材料的方法、特点和机理。

答:(1)结晶强化。

通过控制结晶条件,在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织,提高金属材料的性能。

包括细化晶粒,提高金属材料纯度。

(2)形变强化。

金属材料在塑性变形后位错运动的阻力增加,冷加工塑性变形提高其强度。

(3)固溶强化。

通过合金化(加入合金元素)组成固溶体,使金属材料强化。

(4)相变强化。

合金化的金属材料,通过热处理等手段发生固态相变,获得需要的组织结构,使金属材料强化。

(5)晶界强化。

晶界部位自由能较高,存在着大量缺陷和空穴。

低温时,晶界阻碍位错运动,晶界强度高于晶粒本身;高温时,沿晶界扩散速度比晶内扩散速度快,晶界强度显著降低。

强化晶界可强化金属材料。

5. 什么是回复,请简述金属材料冷变形后回复的机制。

试举例说明回复的作用。

答:(1)回复是冷变形金属在低温加热时,其显微组织无可见变化,但物理性能、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程。

(2)回复机制:低温回复主要与点缺陷迁移有关,冷变形时产生大量的点缺陷,空穴与间隙原子。

温度较高时,中温回复会发生位错运动和重新分布。

位错滑移,异号位错相遇而抵消,位错缠结重新排列,位错密度降低。

高温回复,刀刃位错可获得足够的能量产生攀移,垂直排列形成亚晶界,多边化亚晶粒,位错弹性畸变能降低。

6. 请简述扩散的微观机制有哪些?什么是短路扩散?试举例说明短路扩散在材料制备中的应用一例。

答:(1)主要有间隙扩散、空位扩散、填隙扩散和互换扩散。

(2)晶体中原子沿表面、晶界、亚晶界、位错等结构缺陷的扩散速度比原子在晶内扩散的速度快,因此称这种扩散为短路扩散。

7. 简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力,并说明如何区分冷、热加工?动态再结晶与静态再结晶后的组织结构的主要区别是什么?试举例说明动态再结晶在实际生产中的一个实例。

答案解析:习题册P31 5-44.
8. 请简述扩散的微观机制有哪些?影响扩散的因素又有哪些?
答:(1)置换机制:包括空位机制和直接换位与环形换位机制,其中空位机制是主要机制,直接换位与环形换位机制需要的激活能很高,只有在高温时才能出现。

(2)间隙机制:包括间隙机制和填隙机制,其中间隙机制是主要机制。

(3)影响扩散的主要因素有:温度(温度越高,扩散速度越快);晶体结构与类型(包括致密度、固溶度、各向异性等);晶体缺陷;化学成分(包括浓度、第三组元等)。

9. 试分析冷塑性变形对合金组织结构、力学性能、物理化学性能、体系能量的影响。

答:(1)组织结构:形成纤维组织;晶粒沿变形方向被拉长;形成位错胞;晶粒转动形成变形织构。

(2)力学性能:位错密度增大,位错相互缠绕,运动阻力增大,造成加工硬化。

(3)物理化学性能:其变化复杂,主要对导电,导热,化学活性,化学电位等有影响。

(4)体系能量:因冷变形产生大量缺陷引起点阵畸变,使畸变能增大;因晶粒间变形不均匀和工件各部分变形不均匀引起的微观内应力和宏观内应力。

这两部分统称为存储能,其中前者为主要。

冷变形后引起的组织性能变化为合金随后的回复、再结晶作了组织和能量上的准备。

10. 请根据所附二元共晶相图分析解答下列问题:
1)说明室温下I、II的相和组织是什么?并计算出相和组织的相对含量;
2)如果希望得到室温组织为共晶组织和5%的β初的合金,求该合金的成分;
3)分析在快速冷却条件下,I、II两合金获得的组织有何不同。

答:(1) I :α初+β II
相组成与组织组成比例相同。

II :β初+(α+β)共+β II (忽略)
(2)设所求合金成分为 x
(3)I 合金在快冷条件下可能得到少量的共晶组织,且呈现离异共晶的形态,合金中的β II 量会减少,甚至不出现;
II 合金在快冷条件下β初呈树枝状,且数量减少。

共晶体组织变细小,相对量增加。

11. 什么是固溶体,什么是中间相,说明间隙固溶体与间隙化合物有什么异同。

对上述4类物质请给出一个具体的物质。

答:(1)固溶体:以合金中某一组元作为溶剂,其他组元最为溶质,所形成的与溶剂有相同晶体结构,晶格常数稍有变化的固相,称为固溶体。

(2)中间相:两组元的相对尺寸差,电子浓度及电负性差都有一容限,当溶质原子的加入量超过此容限时,将会形成一种新相,这种新相称为中间相。

(3)间隙固溶体与间隙化合物的比较:
12. 陶瓷材料中主要结合键是什么?从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊性能。

答:陶瓷材料中主要的结合键是离子键及共价键。

由于离子键及共价键很强,故陶瓷的抗压强度很高,硬度极高。

因为原子以离子键和共价键结合时,外层电子处于稳定的结构状态,不能自由
]011[2-=a b ]112[6-=a b 运动,故陶瓷材料的熔点很高,抗氧化性好,耐高温,化学稳定性高。

13. 试述结晶相变的热力学条件、动力学条件、能量及结构条件。

答:(1)分析结晶相变时系统自由能的变化可知,结晶的热力学条件为∆G<0;由单位体积自由
能的变化 ∆G B = - L m ∆T /T m 可知,只有∆T>0,才有∆G B <0。

即只有过冷,才能使∆G<0。

(2)动力学条件为液—固界面前沿液体的温度T<Tm(熔点),即存在动态过冷。

(3)由临界晶核形成功A =1/3σ
S 可知,当形成一个临界晶核时,还有1/3的表面能必须由液
体中的能量起伏来提供。

(4)液体中存在的结构起伏,是结晶时产生晶核的基础。

因此,结构起伏是结晶过程必须 具备的结构条件。

14. 为什么钢铁零件渗碳温度一般要选择γ相区中进行?若不在γ相区进行会有什么结果? 答:因α-Fe 中的最大碳熔解度(质量分数)只有0.0218%,对于含碳质量分数大于0.0218%的钢铁在渗碳时零件中的碳浓度梯度为零,渗碳无法进行,即使是纯铁,在α相区渗碳时铁中浓度梯度很小,在表也不能获得高含碳层;另外,由于温度低,扩散系数也很小,渗碳过程极慢,没有实际意义。

γ-Fe 中的碳固溶度高,渗碳时在表层可获得较高的碳浓度梯度使渗碳顺利进行。

15. 作图表示立方晶体的()()221)211(112,,
--晶面及]126[],012[],011[-
-晶向。

解:参照课本P40-45.相关内容。

16. 若面心立方晶体中有
的单位位错及的不全位错,此二位错相遇产生位错反应。

1) 问此反应能否进行?为什么?
2) 写出合成位错的柏氏矢量,并说明合成位错的类型。

17. 为细化某纯铝件晶粒,将其冷变形5%后于550℃退火2 h ,组织反而粗化;增大冷变形量至95%,再于550℃退火2 h ,仍然得到粗大晶粒。

试分析其原因,指出上述工艺不合理处,并制定一种合理的晶粒细化工艺。

(纯铝熔点约为660℃,按T 再=0.4T 熔估算)
答:前种工艺,由于铝件变形处于临界变形度下,故退火时可形成个别再结晶核心,最终 晶粒极为粗大,而后种工艺,是由于进行再结晶退火时的温度选择不合理(温度过高),若
按T 再=0.4T 熔估算,【0.4*(660+273)-273=100℃】则T 再=100℃,故再结晶温度不超过200℃ 为宜。

由于采用550℃退火2 h ,晶粒仍然粗大。

所以综上分析,在95%变形量条件下,采用150℃ 退火2 h ,则可使其晶粒细化。

18. 请根据Fe-Fe 3C 相图分析回答下列问题:
1) 请分析1.6wt.%C 合金平衡状态下的结晶过程,并说明室温下的相组成和组织组成。

2) 请分析1.6wt.%C 合金在较快冷却,即不平衡状态下可能发生的结晶过程,并说明室温下组织会发生什么变化。

3) 假设将一无限长纯铁棒置于960℃渗碳气氛下长期保温,碳原子仅由棒顶端渗入(如图所示),试分析并标出960℃时的组织分布情况。

解: 1) L —— L →γ —— γ —— γ→Fe 3C II —— γ→α+Fe 3C —— α→Fe 3C III
相组成:α+ Fe 3C 组织组成:P+ Fe 3C II (忽略Fe 3C III )
2) 根据冷速不同,可能出现共晶反应,得到Ld ;得到的P 层片细小;Fe 3C II 的析出将收到抑制,甚至不析出。

防护
C
防护。

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