东南大学材料科学基础习题5+答案

习题5

1、计算并比较面心立方晶体中(111)、(100)、(110)面的比表面能，设每对原子键能为U b，点阵常数为a。

2、单晶体铜受拉伸形变，拉伸轴是[001]，应力为104Pa。求作用在(111)面[?101]方向的分切应力。

3、下图表示在同一直线上有柏氏矢量相同的2个同号刃位错AB 和CD，距离为x，它们作F-R 源开动。

(a)画出这2个F-R源增殖时的逐步过程，二者发生交互作用时，会发生什么情况？

(b)若2位错是异号位错时，情况又会怎样？

4、一种金属材料中含有稳定的第二相粒子（在退火时不溶解），体积分数为2×102，平均直径为0.5μm。问退火后晶粒直径能否超过50μm？（基体与第二相的介面能是常数）

1、计算并比较面心立方晶体中(111)、(100)、(110)面的比表面能，设每对原子键能为U b，点阵常数为a。

2、单晶体铜受拉伸形变，拉伸轴是[001]，应力为104Pa。求作用在(111)面[?101]方向的分切应力。

3、下图表示在同一直线上有柏氏矢量相同的2个同号刃位错AB 和CD，距离为x，它们作F-R 源开动。

(a)画出这2个F-R源增殖时的逐步过程，二者发生交互作用时，会发生什么情况？

(b)若2位错是异号位错时，情况又会怎样？

体积分数为2×102，平均直径为0.5μm。问退火后晶粒直径能否超过50μm？（基体与第二相的介面能是常数）

1、计算并比较面心立方晶体中(111)、(100)、(110)面的比表面能，设每对原子键能为U b，点阵常数为a。

2、单晶体铜受拉伸形变，拉伸轴是[001]，应力为104Pa。求作用在(111)面[?101]方向的分切应力。

3、下图表示在同一直线上有柏氏矢量相同的2个同号刃位错AB 和CD，距离为x，它们作F-R 源开动。

(a)画出这2个F-R源增殖时的逐步过程，二者发生交互作用时，会发生什么情况？

(b)若2位错是异号位错时，情况又会怎样？

4、一种金属材料中含有稳定的第二相粒子（在退火时不溶解），体积分数为2×102，平均直径为0.5μm 。问退火后晶粒直径能否超过50μm ？（基体与第二相的介面能是常数）

1、计算并比较面心立方晶体中(111)、(100)、(110)面的比表面能，设每对原子键能为U b ，点阵常数为a 。

2、单晶体铜受拉伸形变，拉伸轴是[001]，应力为104Pa 。求作用在(111)面[?101]方向的分切应力。

3、下图表示在同一直线上有柏氏矢量相同的2个同号刃位错AB 和CD ，距离为x ，它们作F-R 源开动。

(a)画出这2个F-R 源增殖时的逐步过程，二者发生交互作用时，会发生什么情况？ (b)若2位错是异号位错时，情况又会怎样？

体积分数为2×102，平均直径为0.5μm 。问退火后晶粒直径能否超过50μm ？（基体与第二相的介面能是常数）

1、计算并比较面心立方晶体中(111)、(100)、(110)面的比表面能，设每对原子键能为U b ，点阵常数为a 。答：单位面的面积去的键数形成表面时一个原子失单位面积内的原子数比表面能＝2b U ?

因此对（111）： b b U a a U 22322

323)213613(=+?比表面能＝；同样对（100）： b b U a a U 2

2424)1414(=??+?比表面能＝；对（110）面：

b b

U a a U 22225225)212414(=+?比表面能＝。 2、单晶体铜受拉伸形变，拉伸轴是[001]，应力为104Pa 。求作用在(111)面[?101]方向的分切应力。

3、下图表示在同一直线上有柏氏矢量相同的2个同号刃位错AB 和CD，距离为x，它们作F-R源开动。

(a)画出这2个F-R源增殖时的逐步过程，二者发生交互作用时，会发生什么情况？

(b)若2位错是异号位错时，情况又会怎样？

直径为0.5μm。问退火后晶粒直径能否超过50μm？（基体与第二相的介面能是常数）

材料科学基础A习题答案第5章

材料科学基础A习题第五章材料的变形与再结晶 1、某金属轴类零件在使用过程中发生了过量的弹性变形，为减小该零件的弹性变形，拟采取以下措施：（1）增加该零件的轴径。（2）通过热处理提高其屈服强度。（3）用弹性模量更大的金属制作该零件。问哪一种措施可解决该问题，为什么？答：增加该零件的轴径，或用弹性模量更大的金属制作该零件。产生过量的弹性变形是因为该金属轴的刚度太低，增加该零件的轴径可减小其承受的应力，故可减小其弹性变形；用弹性模量更大的金属制作该零件可增加其抵抗弹性变形的能力，也可减小其弹性变形。 2、有铜、铝、铁三种金属，现无法通过实验或查阅资料直接获知他们的弹性模量，但关于这几种金属的其他各种数据可以查阅到。请通过查阅这几种金属的其他数据确定铜、铝、铁三种金属弹性模量大小的顺序（从大到小排列），并说明其理由。答：金属的弹性模量主要取决于其原子间作用力，而熔点高低反映了原子间作用力的大小，因而可通过查阅这些金属的熔点高低来间接确定其弹性模量的大小。据熔点高低顺序，此几种金属的弹性模量从大到小依次为铁、铜、铝。 3、下图为两种合金A、B各自的交变加载-卸载应力应变曲线（分别为实线和虚线），试问那一种合金作为减振材料更为合适，为什么？答：B合金作为减振材料更为合适。因为其应变滞后于应力的变化更为明显，交变加载-卸载应力应变回线包含的面积更大，即其对振动能的衰减更大。 4、对比晶体发生塑性变形时可以发生交滑移和不可以发生交滑移，哪一种情形下更易塑性变形，为什么？答：发生交滑移时更易塑性变形。因为发生交滑移可使位错绕过障碍继续滑移，故更易塑性变形。 5、当一种单晶体分别以单滑移和多系滑移发生塑性变形时，其应力应变曲线如下图，问A、B中哪一条曲线为多系滑移变形曲线，为什么？答：A曲线为多系滑移变形曲线。这是因为多滑移可导致不同滑移面上的位错相遇，通过位错反应力应变

材料科学基础习题及答案

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。

【材料科学基础经典习题及答案】考试试题5

2020届材料科学基础经典习题（后附详细答案） 1. 在Al-Mg 合金中，x Mg =，计算该合金中Mg 的质量分数(w Mg )(已知Mg 的相对原子质量为，Al 为。 2. 已知Al-Cu 相图中，K ＝，m ＝。若铸件的凝固速率R ＝3×10-4 cm/s ，温度梯度G ＝30℃/cm ，扩散系数D ＝3×10-5cm 2/s ，求能保持平面状界面生长的合金中W Cu 的极值。 3．证明固溶体合金凝固时，因成分过冷而产生的最大过冷度为： ? ? ????-+--=?GK R K mw R GD K K mw T Cu C Cu C )1(ln 1)1(00max 最大过冷度离液—固界面的距离为： ? ? ? ???-=GDK R K mw R D x Cu C )1(ln 0式中m —— 液相线斜率；w C0Cu —— 合金成分； K —— 平衡分配系数；G —— 温度梯度；D —— 扩散系数；R —— 凝固速率。说明：液体中熔质分布曲线可表示为： ? ?? ?????? ??--+=x D R K K w C Cu C L exp 110

4．Mg-Ni 系的一个共晶反应为： 546.02)Mg (570235.0Ni Mg ==+?w w L Ni Ni 纯℃ α 设w 1Ni ＝C 1为亚共晶合金，w 2Ni =C 2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C 1合金中的α总量为C 2合金中α总量的倍，试计算C 1和C 2的成分。 5．在图4—30所示相图中，请指出： (1) 水平线上反应的性质； (2) 各区域的组织组成物； (3) 分析合金I ，II 的冷却过程； (4) 合金工，II 室温时组织组成物的相对量表达式。

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) 13m 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 ）。 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。 12.设图1-19所示立方晶体中的滑移面ABCD 平行于晶体的上、下底面。晶体中有一条位错线de fed ,段在滑移面上并平行AB ，ef 段与滑移面垂直。位错的柏氏矢量b 与de 平行而与ef 垂直。试问：1) 欲使de

材料科学基础课后作业及答案(分章节)

第一章 8．计算下列晶体的离于键与共价键的相对比例 (1)NaF (2)CaO (3)ZnS 解：1、查表得：X Na =0.93,X F =3.98 根据鲍林公式可得NaF 中离子键比例为：21 (0.93 3.98)4 [1]100%90.2%e ---?= 共价键比例为：1-90.2%=9.8% 2、同理，CaO 中离子键比例为：21 (1.00 3.44)4 [1]100%77.4%e ---?= 共价键比例为：1-77.4%=22.6% 3、ZnS 中离子键比例为：2 1/4(2.581.65)[1]100%19.44%ZnS e --=-?=中离子键含量共价键比例为：1-19.44%=80.56% 10说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义．说明稳态结构与亚稳态结构之间的关系。答：结构转变的热力学条件决定转变是否可行，是结构转变的推动力，是转变的必要条件；动力学条件决定转变速度的大小，反映转变过程中阻力的大小。稳态结构与亚稳态结构之间的关系：两种状态都是物质存在的状态，材料得到的结构是稳态或亚稳态，取决于转交过程的推动力和阻力(即热力学条件和动力学条件)，阻力小时得到稳态结构，阻力很大时则得到亚稳态结构。稳态结构能量最低，热力学上最稳定，亚稳态结构能量高，热力学上不稳定，但向稳定结构转变速度慢，能保持相对稳定甚至长期存在。但在一定条件下，亚稳态结构向稳态结构转变。第二章 1．回答下列问题： (1)在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向： (001）与[210]，(111）与[112]，(110)与 [111],(132)与[123],(322)与[236］ (2)在立方晶系的一个晶胞中画出（111)和（112)晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 (3)在立方晶系的一个晶胞中画出同时位于（101). (011)和（112)晶面上的[111]晶向。解：1、 2．有一正交点阵的 a=b, c=a/2。某晶面在三个晶轴上的截距分别为 6个、2个和4个原子间距，求该晶面的密勒指数。 3．立方晶系的｛111}, 1110}, {123）晶面族各包括多少晶面？写出它们的密勒指数。 4．写出六方晶系的{1012}晶面族中所有晶面的密勒指数，在六方晶胞中画出[1120]、 [1101]晶向和(1012)晶面，并确定(1012)晶面与六方晶胞交线的晶向指数。 5．根据刚性球模型回答下列问题：

东南大学材料科学基础习题5+答案

习题5 1、计算并比较面心立方晶体中(111)、(100)、(110)面的比表面能，设每对原子键能为U b，点阵常数为a。 2、单晶体铜受拉伸形变，拉伸轴是[001]，应力为104Pa。求作用在(111)面[?101]方向的分切应力。 3、下图表示在同一直线上有柏氏矢量相同的2个同号刃位错AB和CD，距离为x，它们作F-R 源开动。 (a)画出这2个F-R源增殖时的逐步过程，二者发生交互作用时，会发生什么情况？ (b)若2位错是异号位错时，情况又会怎样？ 4、一种金属材料中含有稳定的第二相粒子（在退火时不溶解），体积分数为2×102，平均直径为0.5μm。问退火后晶粒直径能否超过50μm？（基体与第二相的介面能是常数） 1、计算并比较面心立方晶体中(111)、(100)、(110)面的比表面能，设每对原子键能为U b，点阵常数为a。 2、单晶体铜受拉伸形变，拉伸轴是[001]，应力为104Pa。求作用在(111)面[?101]方向的分切应力。 3、下图表示在同一直线上有柏氏矢量相同的2个同号刃位错AB和CD，距离为x，它们作F-R 源开动。 (a)画出这2个F-R源增殖时的逐步过程，二者发生交互作用时，会发生什么情况？ (b)若2位错是异号位错时，情况又会怎样？ 4、一种金属材料中含有稳定的第二相粒子（在退火时不溶解），体积分数为2×102，平均直径为0.5μm。问退火后晶粒直径能否超过50μm？（基体与第二相的介面能是常数） 1、计算并比较面心立方晶体中(111)、(100)、(110)面的比表面能，设每对原子键能为U b，点阵常数为a。 2、单晶体铜受拉伸形变，拉伸轴是[001]，应力为104Pa。求作用在(111)面[?101]方向的分切应力。 3、下图表示在同一直线上有柏氏矢量相同的2个同号刃位错AB和CD，距离为x，它们作F-R 源开动。 (a)画出这2个F-R源增殖时的逐步过程，二者发生交互作用时，会发生什么情况？ (b)若2位错是异号位错时，情况又会怎样？

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。 12.设图1-19所示立方晶体中的滑移面ABCD平行于晶体的上、下底面。晶体中有一条位错线段在滑移面上并平行AB，段与滑移面垂直。位错的柏氏矢量b与平行而与垂直。试问：1) 欲使段位错在ABCD 滑移面上运动而不动，应对晶体施加怎样的应力？2) 在上述应力作用下位错线如何运动？晶体外形如何变化？

东南大学材料科学基础习题6+答案

塑性变形再结晶习题一、试分析金属塑性变形行为对下列材料与零件的重要意义： 1、冲压钢板； 2、汽车板簧； 3、铆钉； 4、高压蒸汽管道法兰盘的紧固螺栓。二、单滑移、复滑移及交滑移的滑移带形貌有什么特征？试结合图解说明。三、若平均晶粒直径为1mm 和0.0625mm 的纯铁的屈服强度分别为112.7MPa 和196MPa ，则平均晶粒直径为0.0196mm 的纯铁的屈服强度为多少？四、面心立方晶体的)111(和)111(面各有几个密排方向？共可组成几个滑移系？这些滑移系能否有数个共同发生作用的情况？若有，是复滑移还是交滑移？五、有一铝单晶体细圆棒，其轴线与晶体的[001]晶向一致，若沿棒的轴向施以拉应力，在多大拉应力下晶体开始发生塑性变形？六、体心立方晶体可能的滑移面是{110}、{112}及{123}，若滑移方向为]111[，具体的滑移系是哪些? 七、通常强化金属材料的方法有哪些？试述它们强化金属的微观机理，并指出其共同点。八、厚度为40mm 厚的铝板，轧制成一侧为20mm 另一侧仍保持为40mm 的楔形板，经再结晶退火后，画出从20mm 的一侧到40mm 一侧的截面的组织示意图。并说明。九、对某变形铝合金的研究发现，当其组织中存在大量尺寸较大（约1μm ）和尺寸较小（约50nm ）的两类第二相颗粒情况下，经适当的塑性变形和再结晶处理后，能获得最小的晶粒尺寸，试述此过程中上述两类颗粒的作用机理。一、试分析金属塑性变形行为对下列材料与零件的重要意义： 1、冲压钢板； 2、汽车板簧； 3、铆钉； 4、高压蒸汽管道法兰盘的紧固螺栓。答：1、塑性变形成型；2、不允许塑变；3、塑性变形卡住；4、不塑变、安全二、单滑移、复滑移及交滑移的滑移带形貌有什么特征？试结合图解说明。答：1、单滑移－一系列平行滑移带；2、复滑移－交叉的平行滑移带；3、交滑移－平行滑移带上出现小折线段。三、若平均晶粒直径为1mm 和0.0625mm 的纯铁的屈服强度分别为112.7MPa 和196MPa ，则平均晶粒直径为0.0196mm 的纯铁的屈服强度为多少？答：根据210-+=kd s σσ，可得所求屈服强度为283.4MPa 四、面心立方晶体的)111(和)111(面各有几个密排方向？共可组成几个滑移系？这些滑移系能否有数个共同发生作用的情况？若有，是复滑移还是交滑移？答：各有三个密排方向：]110[、]101 [、]110[及]011[、]101[、]011[，共构成六个滑移系。其中：)111(]110[和)111(]110[可共同发生作用，为交滑移；其余可构成复滑移。五、有一铝单晶体细圆棒，其轴线与晶体的[001]晶向一致，若沿棒的轴向施以拉应力，在多大拉应力下晶体开始发生塑性变形？答：根据面心立方滑移规律，其滑移系为><110}111 {，共有8组滑移系： ]110)[111(、]110)[111(； ]101)[111(、]011)[111(；

《东南大学材料科学基础考研模拟五套卷与答案解析》

目录 Ⅰ模拟五套卷 (2) 东南大学2020年招收攻读硕士学位研究生入学考试模拟试卷一 (2) 东南大学2020年招收攻读硕士学位研究生入学考试模拟试卷二 (8) 东南大学2020年招收攻读硕士学位研究生入学考试模拟试卷三 (13) 东南大学2020年招收攻读硕士学位研究生入学考试模拟试卷四 (19) 东南大学2020年招收攻读硕士学位研究生入学考试模拟试卷五 (24) Ⅱ答案解析与思路点拨 (30) 模拟试题一答案解析与思路点拨 (30) 模拟试题二答案解析与思路点拨 (44) 模拟试题三答案解析与思路点拨 (57) 模拟试题四答案解析与思路点拨 (71) 模拟试题五答案解析与思路点拨 (85)

Ⅰ 模拟五套卷东南大学2020年招收攻读硕士学位研究生入学考试模拟试卷一招生专业：材料科学与工程学院材料科学与工程、材料工程(专业学位)；交通学院交通运输工程专业考试科目：942材料科学基础注：答题（包括填空题、选择题）必须答在专用答题纸上，否则无效。一、选择题（单项选择，每题2分，共40分） 1、晶体中产生一个空位或间隙时：（a）晶体体积V增加了一个原子体积，点阵常数a不变；（b）V和a都有变化，其中一个空位引起的体积膨胀小于一个原子体积；（c）间隙原子引起的体积膨胀比空位引起的体积膨胀小；（d）V和a都有变化，其中一个空位引起的体积膨胀大于一个原子体积。 2、有两根平行右螺旋位错，各自的能量都是E1，当它们无限靠近时，总能量为：（a）2E1；（b）0；（c）E1；（d）4E1。 3、从Fank-Read位错增值模型考虑，金属沉淀强化后的屈服强度τ与沉淀相粒子平均间距L的关系：（a）τ∝L；（b）τ∝1 L （c）τ∝ 2 1 L （d）2L ∝ τ。 4、在室温下经轧制变形50%后的高纯铅的显微组织为：（a）沿轧制方向伸长的细条状晶粒；（b）纤维状晶粒；（c）等轴晶粒；（d）层状晶粒。 5、影响扩散系数的变化有多重因素，其中：（a）溶质原子的熔点越高，其在固溶体中的扩散系数越小；（b）溶质原子在元素周期表中离溶剂原子越近，扩散系数越大；（c）γ-铁的自扩散系数大于α-铁的自扩散系数；（d）溶质原子的熔点越低，其在固溶体中的扩散系数越小。 6、在单晶金相试样表面上几组交叉滑移线的产生是由于：（a）交滑移；（b）多系滑移；（c）单滑移；（d）攀移。 7、强化金属材料的各种手段的出发点都是在于：（a）制造无缺陷的晶体或设置位错运动的阻碍；（b）使位错增殖；（c）使位错适当的减少；（d）使位错束集。 8、既能提高金属的强度，又能降低其脆性的手段：（a）加工硬化；（b）固溶强化；（c）细晶强化；（d）时效强化。 9、在（001）标准投影图上（立方晶系），A、B、C三晶面同在北纬30°的纬线上，则：（a）三晶面同属一晶带；（b）三晶面和（100）晶面的夹角相等；（c）三晶面同属一晶面族；（d）三晶面和（001）晶面的夹角相等。

《材料科学基础》试题与答案解析 (5)

《材料科学基础》试卷13 一. 选择题：（共15小题，每小题2分，共30分）。 1. 在下列材料中，哪一类材料结晶时，液-固界面为粗糙界面？（） A. 金属材料 B. 无机材料 C. 高分子材料 D. 半导体材料 2. 在三元系中有右图的两种三相平衡区，它们的反应类型分别为（）。 A. （a ）是包晶型，（b ）是共晶型 B. （a ）是共晶型，（b ）是包晶型 C. （a ）、（b ）均为包晶型 D. （a ）、（b ）均为共晶型 3. 高分子材料随温度的变化，通常有玻璃态、高弹态和粘流态三个物理状态。则橡胶的工作状态是（）。 A. 玻璃态 B. 高弹态 C. 粘流态 D. 高弹态、粘流态和玻璃态 4. 4p 原子轨道径向分布图中峰数为多少？其钻穿能力比4d （）？ A. 3，强 B. 2，强 C. 3，弱 D. 2，弱 5. 在硅酸盐玻璃中减少变性体的量，会使（）。 A. 桥氧含量下降，粘度增大 B. 桥氧含量增多，粘度减小 C. 桥氧含量下降，粘度减小 D. 桥氧含量增多，粘度增大 6. 在晶体中形成空位时，离位原子迁移到晶体表面，这样的缺陷称为（）。 A. 面缺陷 B. 线缺陷 C. 肖脱基缺陷 D. 弗兰克尔缺陷 7. 在由扩散控制的反应扩散，相宽度变化关系式为t B L j =∆；由相界面反应速度控制时，新相厚度与时间呈线性关系dt C K d i υχ=。在实际反应扩散过程中，反应扩散后期受（）控制。 A. 界面反应速度 B. 扩散 C. 界面反应速度和扩散 D. 无法确定 8. 关于刃型位错应力场，下列说法哪种是不正确的？（） A. 各种应力分量的大小与r 成反比 B. 应力场对称于多余的半原子面 C. 滑移面上只有正应力，无切应力 D. 应力场是轴对称的 9. 下列说法正确的是（）。 A. 点缺陷是热力学不稳定缺陷 B. 两位错交割必形成割阶 C. 线缺陷是热力学不稳定缺陷 D. 空位形成能大于间隙形成能 10. 面心立方的配位数，四面体空隙数及晶胞原子数分别为（）。 A. 8，3n ，2 B. 12，2n ，6 C. 8，6n ，2 D. 12，2n ，4 11. 柏氏矢量是反映位错线周围的畸变大小，因此柏氏矢量的大小（）。 A. 与回路大小有关 B. 与回路起点选择有关 C. 与回路大小、起点选择无关 D. 与回路大小和起点选择都有关 12. 若在合金中加入能减小界面能的溶质，则晶界处溶质的浓度（）。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法判断 13. 下列大角度晶界能量最低的是（）。 A. ∑5 B. ∑7 C. ∑17 D. 孪晶界 14. 在三元系相图中，四相平衡区与三相平衡区相连的是（）。 A. 点 B. 线 C. 面 D. 无法确定 15. 在一元相图中，增加压力可扩大下列哪个相在相图上稳定存在的区域？（） A. 摩尔体积小的相 B. 摩尔体积大的相 C. 无影响 D. 无法判断二. 填空题（共7小题，每空1分，共20分） 1. 吴氏网可用于作晶面的；求两晶面的。 2. 结晶聚合物的形态，因结晶条件而异，常压下由聚合物溶液或熔体中结晶可得到；在切应力作用下结晶可得到；在极稀的溶液中缓慢结晶可得到。 3. 热力学伪共晶的形成条件有固溶度相差不大、E 在中间、、、

东南大学材料科学基础历年考研真题及答案解析

目录 Ⅰ历年考研真题试卷 (2) 东南大学2007年招收硕士学位研究生入学考试试卷 (2) 东南大学2008年招收硕士学位研究生入学考试试卷 (8) 东南大学2009年招收硕士学位研究生入学考试试卷 (14) 东南大学2010年招收硕士学位研究生入学考试试卷 (21) 东南大学2011年招收硕士学位研究生入学考试试卷 (28) 东南大学2012年招收硕士学位研究生入学考试试卷 (35) Ⅱ历年考研真题试卷答案解析 (41) 东南大学2007年招收硕士学位研究生入学考试试卷答案解析 (41) 东南大学2008年招收硕士学位研究生入学考试试卷答案解析 (54) 东南大学2009年招收硕士学位研究生入学考试试卷答案解析 (67) 东南大学2010年招收硕士学位研究生入学考试试卷答案解析 (81) 东南大学2011年招收硕士学位研究生入学考试试卷答案解析 (96) 东南大学2012年招收硕士学位研究生入学考试试卷答案解析 (110)

Ⅰ 历年考研真题试卷东南大学2007年招收硕士学位研究生入学考试试卷请考生注意：试题解答务请考生做在专用“答题纸”上！做在其他答题纸上或试卷上的解答将被视为无效答题，不予评分。科目代码：942 科目名称：材料科学基础一、选择题（单项选择，每题2分，共40分） 1、在三元相图的水平截面的两相区中，连接线之间（a ）必定相交；（b ）必定平行；（c ）可以相交或平行；（d ）不能相交也不能平行。 2、非均匀形核的形核功（∆G 非∗）和接触角（θ）和σnw （晶核和杂质之间的界面能）之间的关系为：（a ）σnw 越小，θ越大，∆G 非∗越大；（b ）σnw 越大，θ越大，∆G 非∗越小；（c ）σnw 越小，θ越小，∆G 非∗越大；（d ）σnw 越小，θ越小，∆G 非∗越小。 3、引入极射赤面投影的目的是（a ）表示晶体结构的周期性；（b ）晶体结构的对称性；（c ）表示晶面之间或晶向之间的取向关系；（d ）表征晶体中阵点或原子的投影位置。 4、单相固溶体凝固时，若k 0<1，则：（a ）k e =1时，偏析最严重；（b ）k e =k 0时，偏析最严重；（c ）k

材料科学基础——第五章答案

第五章答案 5-1略。 5-2何谓表面张力和表面能？在固态和液态这两者有何差别？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。 5-3在石英玻璃熔体下20cm处形成半径5×10－8m的气泡，熔体密度为2200kg/m3，表面张力为0.29N/m，大气压力为1.01×105Pa，求形成此气泡所需最低内压力是多少？解：P1（熔体柱静压力）=hρg=0.2×2200×9.81=4316.4Pa 附加压力=2×0.29/5×10-8=1.16×107Pa 故形成此气泡所需压力至少为P=P1+△P+P大气=4316.4+1.16×107+1.01×105=117.04×105Pa 5-4（1）什么是弯曲表面的附加压力？其正负根据什么划分？（2）设表面张力为0.9J/m2，计算曲率半径为0.5μm、5μm的曲面附加压力？解：（1）由于表面张力的存在，使弯曲表面上产生一个附加压力，如果平面的压力为P0，弯曲表面产生的压力差为△P，则总压力为P=P0+△P。附加压力的正负取决于曲面的曲率，凸面为正，凹面为负。（2）根据Laplace公式：可算得△P=0.9×（1/0.5+1/5）=1.98×106Pa 5-5什么是吸附和粘附？当用焊锡来焊接铜丝时，用挫刀除去表面层，可使焊接更加牢固，请解释这种现象？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；

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) 2110 <>的等价晶向：[2110][1210][1120][2110][1210][1120]

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结晶学基础第二章晶体结构与晶体中的缺陷 1名词解释：配位数与配位体，同质多晶、类质同晶与多晶转变，位移性转变与重建性转变，晶体场理论与配位场理论。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、离子极化、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.答：配位数：晶体结构中与一个离子直接相邻的异号离子数。配位体：晶体结构中与某一个阳离子直接相邻、形成配位关系的各个阴离子中心连线所构成的多面体。同质多晶：同一化学组成在不同外界条件下（温度、压力、pH值等），结晶成为两种以上不同结构晶体的现象。多晶转变：当外界条件改变到一定程度时，各种变体之间发生结构转变，从一种变体转变成为另一种变体的现象。位移性转变：不打开任何键，也不改变原子最邻近的配位数，仅仅使结构发生畸变，原子从原来位置发生少许位移，使次级配位有所改变的一种多晶转变形式。重建性转变：破坏原有原子间化学键，改变原子最邻近配位数，使晶体结构完全改变原样的一种多晶转变形式。晶体场理论：认为在晶体结构中，中心阳离子与配位体之间是离子键，不存在电子轨道的重迭，并将配位体作为点电荷来处理的理论。配位场理论：除了考虑到由配位体所引起的纯静电效应以外，还考虑了共价成键的效应的理论图2-1MgO晶体中不同晶面的氧离子排布示意图

2面排列密度的定义为：在平面上球体所占的面积分数。（a）画出MgO（NaCl型）晶体（111）、（110）和（100）晶面上的原子排布图；（b）计算这三个晶面的面排列密度。解：MgO晶体中O2-做紧密堆积，Mg2+填充在八面体空隙中。（a）（111）、（110）和（100）晶面上的氧离子排布情况如图2-1所示。（b）在面心立方紧密堆积的单位晶胞中，a022r（111）面：面排列密度 =2r2/4r23/2/2/230.907（110）面：面排列密度=2r2/4r22r/420.555 222r/40.785（100）面：面排列密度=2r2/3、已知Mg2+半径为 0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体结构的堆积系数与密度。解：MgO为NaCl型，O2-做密堆积，Mg2+填充空隙。rO2-=0.140nm，rMg2+=0.072nm，z=4，晶胞中 3 质点体积：(4/33πr3)34，a=2(r++r-)，晶胞体积=a3，堆积系数=晶胞中MgOO2-+4/33πrMg2+ 体积/晶胞体积=68.5%，密度=晶胞中MgO质量/晶胞体积=3.49g/cm3。 4、（1）一晶面在某、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求出该晶面的米勒指数；（2）一晶面在某、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。解：（1）h:k:l=1/2:1/3:1/6=3:2:1,∴该晶面的米勒指数为（321）；（2）（321）5试证明等径球体六方紧密堆积的六方晶胞的轴比 c/a≈1.633。

材料科学基础5---9章习题

第5章材料的形变和再结晶 1. 有一70MPa应力作用在fcc晶体的[001]方向上，求作用在（111）和（111）滑移系上的分切应力。答案: 矢量数性积a×b=ïaï×ïbï Þ = a×b ïaï×ïbï 滑移系：（负号不影响切应力大小，故取正号）滑移系： 2. Zn单晶在拉伸之前的滑移方向与拉伸轴的夹角为45°，拉伸后滑移方向与拉伸轴的夹角为30°，求拉伸后的延伸率。答案 : 如图所示，AC和A’C’分别为拉伸前后晶体中两相邻滑移面之间的距离。因为拉伸前后滑移面间距不变，即AC=A’C’

故 3. 已知平均晶粒直径为1mm和0.0625mm的a-Fe的屈服强度分别为112.7MPa和196MPa,问平均晶粒直径为0.0196mm的纯铁的屈服强度为多少？答案: 解得 ∴ 4. 铁的回复激活能为88.9 kJ/mol，如果经冷变形的铁在400℃进行回复处理，使其残留加工硬化为60%需160分钟，问在450℃回复处理至同样效果需要多少时间？答案:（分） 5. 已知H70黄铜（30%Zn）在400℃的恒温下完成再结晶需要1小时，而在390℃完成再结晶需要2小时，试计算在420℃恒温下完成再结晶需要多少时间？答案：再结晶是一热激活过程，故再结晶速率：，而再结晶速率和产生某一体积分数所需时间t成反比，即∝∴

在两个不同的恒定温度产生同样程度的再结晶时，两边取对数；同样故得。代入相应数据，得到t3 = 0.26 h。1．有一根长为5 m，直径为3mm的铝线，已知铝的弹性模量为70GPa，求在200N的拉力作用下，此线的总长度。答案 2．一Mg合金的屈服强度为180MPa，E为45GPa，a）求不至于使一块10mm⨯2mm的Mg板发生塑性变形的最大载荷；b）在此载荷作用下，该镁板每mm的伸长量为多少？答案 3. 已知烧结Al2O3的孔隙度为5%，其E=370GPa。若另一烧结Al2O3的E=270GPa，试求其孔隙度。答案 4. 有一Cu-30%Zn黄铜板冷轧25%后厚度变为1cm，接着再将此板厚度减少到0.6cm，试求总冷变形度，并推测冷轧后性能变化。答案 5. 有一截面为10mm⨯10mm的镍基合金试样，其长度为40mm，拉伸实验结果如下：载荷（N）标距长度（mm） 0 40.0 43，100 40.1 86，200 40.2 102，000 40.4 104，800 40.8 109，600 41.6 113，800 42.4 121，300 44.0 126，900 46.0 127，600 48.0 113，800（破断）50.2 试计算其抗拉强度σb，屈服强度σ0.2，弹性模量E以及延伸率δ。答案 6. 将一根长为20m，直径为14mm的铝棒通过孔径为12.7mm的模具拉拔，求a）这根铝棒拉拔后的尺寸；b）这根铝棒要承受的冷加工率。答案

材料科学基础课后习题及答案

第二章答案 2-1略。 2-2（1）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指数；（2）一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。答：（1）h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为（321）；（2）h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为（321）。 2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数：（001）与[]，（111）与[]，（）与[111]，（）与[236]，（257）与[]，（123）与[]，（102），（），（），[110]，[]，[] 答： 2-4定性描述晶体结构的参量有哪些定量描述晶体结构的参量又有哪些答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。定量：晶胞参数。 2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类其特点是什么答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。 2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙答：等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。

2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙不等径球是如何进行堆积的答：n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。不等径球体进行紧密堆积时，可以看成由大球按等径球体紧密堆积后，小球按其大小分别填充到其空隙中，稍大的小球填充八面体空隙，稍小的小球填充四面体空隙，形成不等径球体紧密堆积。 2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。答：面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为：（000）、（001）（100）（101）（110）（010）（011）（111）（0）（0）（0）（1）（1）（1）。 2-9计算面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。答：：面心：原子数4，配位数6，堆积密度六方：原子数6，配位数6，堆积密度 2-10根据最紧密堆积原理，空间利用率越高，结构越稳定，金刚石结构的空间利用率很低（只有％），为什么它也很稳定答：最紧密堆积原理是建立在质点的电子云分布呈球形对称以及无方向性的基础上的，故只适用于典型的离子晶体和金属晶体，而不能用最密堆积原理来衡量原子晶体的稳定性。另外，金刚石的单键个数为4，即每个原子周围有4个单键（或原子），由四面体以共顶方式共价结合形成三维空间结构，所以，虽然金刚石结构的空间利用率很低（只有％），但是它也很稳定。 2-11证明等径圆球六方最密堆积的空隙率为％。答：设球半径为a，则球的体积为，球的z=4，则球的总体积（晶胞），立方体晶胞体积：(2a)3=16a3，空间利用率=球所占体积/空间体积=%，空隙率=%=%。 2-12金属镁原子作六方密堆积，测得它的密度为cm3，求它的晶胞体积。答：设晶胞的体积为V,相对原子质量为M,则晶胞体积nm3 2-13根据半径比关系，说明下列离子与O2—配位时的配位数各是多少已知r O2－＝，r Si4＋＝，r K＋＝，r Al3＋＝，r Mg2＋＝。答：对于Si4+、K+、Al3+、Mg2+来说，其依次是、、、；依据正离子配位数与正负离子半径比的关系知配位数为：Si4+4；K+8；Al3+6；Mg2+6。 2-14为什么石英不同系列变体之间的转化温度比同系列变体之间的转化温度高得多答：石英同一系列之间的转变是位移性转变，不涉及晶体结构中键的破裂和重建，仅是键长、键角的调整、需要能量较低，且转变迅速可逆；而不同系列之间的转变属于重建性转变，都

《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）。 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 ）。