材料科学基础习题集
《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3Mg/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 。
材料科学基础-习题集
/jxtd/caike/这个网址有很多东西,例如教学录像,你可以上去看看,另外左下角有个“释疑解惑”，应该很有用第一章材料结构的基本知识习题1．原子中的电子按照什么规律排列?什么是泡利不相容原理?2．下述电子排列方式中，哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金属?(1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2(2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6(3) 1s2 2s2 2p5(4) 1s2 2s2 2p6 3s2(5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2(6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s13．稀土元素电子排列的特点是什么?为什么它们处于周期表的同一空格内?4．简述一次键与二次键的差异。
5．描述氢键的本质，什么情况下容易形成氢键?6．为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高?7．应用式(1-2)~式(1-5)计算Mg2+O2-离子对的结合键能，以及每摩尔MgO晶体的结合键能。
假设离子半径为；；n=7。
8．计算下列晶体的离子键与共价键的相对比例(1) NaF(2) CaO9．什么是单相组织?什么是两相组织?以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。
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。
11．归纳并比较原子结构、原子结合键、原子排列方式以及晶体的显微组织等四个结构层次对材料性能的影响。
第二章材料中的晶体结构习题第三章高分子材料的结构习题1．何谓单体、聚合物和链节?它们相互之间有什么关系?请写出以下高分子链节的结构式：①聚乙烯；②聚氯乙烯；③聚丙烯；④聚苯乙烯；⑤聚四氟乙烯。
2．加聚反应和缩聚反应有何不同?3．说明官能度与聚合物结构形态的关系。
要由线型聚合物得到网状聚合物，单体必须具有什么特征?4．聚合物的分子结构对主链的柔顺性有什么影响?5．在热塑性塑料中结晶度如何影响密度和强度，请解释之。
材料科学基础习题
第1章固体结构1．何谓晶体？晶体与非晶体有何区别？2．已知MgO晶体中Mg2+和O2-在三维空间有规律地相间排列，其晶体结构相当于两套面心立方点阵互相套叠在一起，晶胞常数a=b=c=4.20 ，α=β=γ=90℃,请回答:①画出MgO晶体二维和三维空间的晶体结构图.②从①的图形中抽象出MgO晶体的空间点阵图形.③从②中划分出单位空间格子,计算其结点数.④画出晶胞结构图,指出晶胞中的分子数.3．何谓元素电负性，有何意义？在元素周期表中分布规律如何？4．何谓晶格能，用途？试计算MgO晶格能。
已知：MgO属NaCl型结构，立方面心点阵N0=6.023×1023，e=4.8×10-10静电单位，r =1.32 , r =0.78 ，A=1.74765．画出MgO晶体（立方面心点阵）在（1 0 0）、（1 1 0）、（1 1 1）晶面上的结点和离子排布图.6．立方晶系中①画出下列晶面：（0 0 1）、（1 0）、（1 1 1）②在①所画晶面上分别标出下列晶向：[2 1 0]、[1 1 1]、[1 0 ].7．在立方晶系中给出（1 1 1）面和（1 1 ）面交棱的晶棱符号.8．找出正交晶系（斜方）（P点阵）宏观对称型.9．何谓布拉维点阵？举例论证为什么仅有14种？14种布拉维点阵分属的七个晶系名称？点阵常数特点？14种布拉维点阵分为几个类型？结点数计算？10．表示晶体的宏观对称性，其特点？如何表示晶体的微观对称性，其特点？11．划分单位平行六面体应遵循那些原则？何谓晶格常数？12．何谓晶胞、原胞、单位空间格子？13．试举例说明：晶体结构与空间点阵？晶胞与单位空间格子的关系？14．什么叫离子半径？有何实用意义？什么叫离子极化？极化对晶体结构有什么影响？15．解释原子，离子配位数. 根据半径比关系，说明下列离子与O2-配位时的配位数及配位多面体的类型.r =1.32 , r =0.39 ，r =0.57 ，r =0.78 ，r =1.10 .16．胞林规则有几条？其要点是什么？应用胞林规则有何局限性？17．试用胞林规则分析MgO晶体结构.（r =0.78 ，r =1.32 ）18．运用胞林规则来解释在氧离子立方密堆体中，对于获得稳定结构各需要何种电价的离子，其中：①所有八面体间隙位置均填满.②所有四面体间隙位置均填满.③填满一半八面体间隙位置.④填满一半四面体间隙位置.19．已知：r =0.78 ，Mg的原子量为24.30，r =1.32计算：①MgO的点阵常数；②MgO的密度.20．画出闪锌矿、萤石晶胞结构在（0 0 1）面上的投影图.21．金红石的晶胞为什么不属于四方体心格子而是四方原始格子呢？而萤石的结构为什么不是立方原始格子而是立方面心格子？22．比较ThO2、TiO2、MgO结构中间隙的大小.23．简单说明下列名词的含义：反萤石结构，反尖晶石结构.24．指出下列化合物的结构类型，并改写成化学式：γ-Ca2[SiO4]、Ca2Al[AlSiO7]、CaMg[Si2O6]、Mg3[Si4O10](OH)2、K[AlSi3O8].25．高岭石、叶腊石和云母具有相似的结构，画出它们的结构草图，说明它们结构的区别及由此而引起的性质上的差异.26．下列物质的结构式，化学组成式写成相应的化学组成式和结构式：a) Al2O3·2SiO2·2H2O; ②2CaO·5MgO·8SiO2·H2O;③CaMg[Si206]; ④Na[AlSi3O8]27．说明高岭石、叶腊石和白云母结构区别及由此引起的性质上差异.28．在层状硅酸盐结构中，八面体层中的Al3+可以取代四面体层中的Si4+、而四面体层中的Si4+从来不会置换八面体层中的Al3+为什么？已知：r =1.40 , r =0.40 ，r =0.53 .29．青石2MgO·2Al2O3·5SiO2具有与绿柱石Be3Al2[Si6O8]类型结构，写出它的结构式，并指出它是由绿柱石进行怎样的离子置换而得来的？30．α—方石英属立方晶系，面心立方点阵，a=7.05 ，请a) 画出晶胞在（0 0 1）面上的投影图，注明各离子相对标高。
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》练习题集01
《材料科学基础》复习题第1章原子结构与结合键一、判断题：4、金属键具有明显的方向性和饱和性。
（ F）5、共价键具有明显的方向性和饱和性。
（ T）6、组成固溶体的两组元完全互溶的必要条件是两组元的电负性相同。
两组元的晶体结构相同（ F）7、工程材料的强度与结合键有一定的关系，结合键能越高的材料，通常其弹性模量、强度和熔点越低。
（F）8、晶体中配位数和致密度之间的关系是配位数越大，致密度越小。
（F ）二、选择题：1、具有明显的方向性和饱和性。
A、金属键B、共价键C、离子键D、化学键2、以下各种结合键中，结合键能最大的是。
A、离子键、共价键B、金属键C、分子键D、化学键3、以下各种结合键中，结合键能最小的是。
A、离子键、共价键B、金属键C、分子键D、化学键5、已知铝元素的电负性为1.61，氧元素的电负性为3.44，则Al2O3中离子键结合的比例为。
A、28%B、45%C、57%D、68%6、以下关于结合键的性质与材料性能的关系中，是不正确的。
P54A、结合键能是影响弹性模量的主要因素，结合键能越大，材料的弹性模量越大。
B、具有同类型结合键的材料，结合键能越高，熔点也越高。
C、具有离子键和共价键的材料，塑性较差。
D、随着温度升高，金属中的正离子和原子本身振动的幅度加大，导电率和导热率都会增加。
（应该是自由电子的定向运动加剧）7、组成固溶体的两组元完全互溶的必要条件是。
A、两组元的电子浓度相同B、两组元的晶体结构相同C、两组元的原子半径相同D、两组元电负性相同11、晶体中配位数和致密度之间的关系是。
A、配位数越大，致密度越大B、配位数越小，致密度越大C、配位数越大，致密度越小D、两者之间无直接关系三、填空题：2、构成陶瓷化合物的两种元素的电负性差值越大，则化合物中离子键结合的比例越大。
3、体心立方结构的晶格常数为a，单位晶胞原子数为 2 、原子半径为a ，配位数为 8 。
4、面心立方结构的晶格常数为a ，原子半径为 a ，配位数为 12 。
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。
材料科学基础练习题集
《材料科学基础A-Ⅰ》一、填空题1.晶体中产生刃型位错的位错线与柏氏矢量，螺型位错的位错线与柏氏矢量。
2.常见晶体结构中属于密堆结构的为_和_。
3.晶体长大过程中，当固液界面为粗糙结构时，晶体长大方式为，当界面为光滑结构时，长大方式为。
4.铁碳合金平衡凝固过程中发生共晶转变的方程式为，转变的产物称为组织。
5.典型铸锭组织通常由三个区域组成，分别为细晶区、和。
二、选择题1.体心立方结构的单位晶胞中原子数是（）。
A. 4 个B. 2 个C. 5 个2.晶体中点缺陷浓度的增加，将会导致电阻（）。
A. 降低B. 增加C. 不变3.立方晶体的ABCD 滑移面上有一正方形位错环（如图1 所示，顺时针为正方向），指出CD 段位错线的类型是（）A. 正刃型B. 负刃型C. 右螺型D. 左螺型4.在一块晶体中有一根刃型位错P 和一根相同长度的螺型位错Q，比较两者能量有( )图 1A E p>E QB E p<E QC E p=E Q5.下列元素固溶进α-Fe 中形成置换固溶体并且能无限互溶的是（）：A．C，金刚石型结构 B. Al，面心立方结构 C. Zr，密排六方结构 D. V，体心立方结构。
6.晶体结晶过程中产生的动态过冷度是指（）A. 理论结晶温度与实际结晶温度之差B. 液固界面前沿液体中产生的过冷C. 液态金属中形核率骤然增加时过冷7.下列关于非均匀形核说法不正确的是（）A.润湿角等于0 时，非均匀形核的形核功越大；B.非均匀形核时需要的过冷度远低于均匀形核；C.非均匀形核的形核率会出现下降的部分8.在二元相图中，L+ →β的反应叫（）A. 共晶B. 共析C. 包晶D. 熔晶9.固溶体合金非平衡凝固时产生枝晶偏析，可以采取（）措施消除A. 快速冷却B. 均匀化退火C. 机械搅拌10.今有三个形状、尺寸相同的铜镍合金铸件，铸造后自然冷却，成分过冷倾向最大的是（）A. Cu-30%NiB. Cu-50%NiC. Cu-80%Ni11.在平衡凝固条件下，图2 中成分位于C 点的合金室温下组织组成为（）A. （α+β）共晶B. α初+（α+β）共晶C. β初（α+β）共晶图212.上图2 中容易产生离异共晶的合金为（）13.上图2 中的合金在铸造过程中流动性最好的合金为（）14.下列铁碳合金中硬度最高的是（）A. Fe-0.45%CB. Fe-0.78%CC. Fe-1.2%C15.铁碳合金相图中从奥氏体中开始析出铁素体的转变曲线又称为（）A.A1线B. A3线C. A cm线三、判断题1.晶界的界面能均随位向差的增大而增加。
《材料科学基础》练习题集02
厦门理工学院《材料科学基础》练习题集 02第9章材料的凝固一、名词解释：1、均匀形核：在一定条件下，从液态金属中直接产生，原子呈规则排列的结晶核心。
2、非均匀形核：是液态金属依附在一些未溶颗粒表面或固液界面所形成的晶核。
3、变质处理：在液态金属结晶前，特意加入某些难熔固态颗粒，造成大量可以成为非均匀形核晶核的固态质点，使结晶时的晶核数目大大增加，从而提高了形核率，细化晶粒，这种处理方法即为变质处理。
4、变质剂：在浇注前所加入的难熔杂质称为变质剂。
5、枝晶偏析：实际生产中，合金冷却速度快，原子扩散不充分，使得先结晶出来的固溶体合金含高熔点组元较多，后结晶含低熔点组元较多，这种在晶粒内化学成分不均匀的现象称为枝晶偏析。
6、比重偏析：比重偏析是由组成相与溶液之间的密度差别所引起的。
如果先共晶相与溶液之间的密度差别较大，则在缓慢冷却条件下凝固时，先共晶相便会在液体中上浮或下沉，从而导致结晶后铸件上下部分的化学成分不一致，产生比重偏析。
7、溶质再分配8、成分过冷二、判断题：1、液态金属的结构特点是近程有序，长程无序。
（）2、晶粒尺寸和形核率N、线长大速度Vg之间的关系是N/Vg越大，晶粒尺寸越大。
（）3、区域提纯技术的理论基础是凝固过程中的溶质再分配。
（）4、液－固粗糙界面可描述为微观粗糙、宏观平整。
（）5、在结晶过程中，晶核越多，生长速率越慢，则凝固后的晶粒越细小。
（）6、在单相固溶体铸锭结晶时，成分过冷越大，越易形成枝晶。
（）7、由凝固理论可知，细化晶粒的途径是提高形核率，降低长大速率。
（）8、金属－非金属型共晶具有粗糙－光滑型界面，所以它多为树枝状，针状或螺旋状。
（）三、选择题：1、纯金属结晶均匀形核，当过冷度 T很小时，形核率低，是因为。
A、原子可动性低，相变驱动力低；B、原子可动性高，相变驱动力低；C、原子可动性低，相变驱动力高；D、原子可动性高，相变驱动力高；2、合金凝固时，出现成分过冷的原因是。
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。
材料科学基础习题
1、弹性变形的特点和虎克定律；2、弹性的不完整性和粘弹性；3、比较塑性变形的两种基本形式：滑移和孪生的异同点:4、滑移的临界分切应力；5、滑移的位错机制；6、多晶体塑性变形的特点；7、细晶强化与Hall-Petch公式；8、屈服现象与应变时效（解释）；9、弥散强化；10、加工硬化；11、形变织构与残余应力；12、回复动力学与回复机制；13、再结晶形核机制；14、再结晶动力学；15、再结晶温度及其影响因素；16、影响再结晶晶粒大小的因素；17、晶粒的正常长大及其影响因素；18、静态、动态回复和再结晶。
重要公式拓展：辨析：Fcc、bcc、hcp的塑性与滑移系数量的关系,从位错角度考虑：如何强化？1.判断题1)采用适当的再结晶退火可以细化金属铸件的晶粒；2)动态再结晶仅发生在热变形状态，因此室温下变形金属不会发生动态再结晶；3)多边形化使分散分布的位错集中在一起形成位错墙，因此位错应力场增加，点阵畸变能升高；4)凡经冷变形后再结晶退火的金属，晶粒都可以细化；5)某铝合金再结晶温度为320°C，说明此合金在小于320°C只回复，大于320°一定再结晶；6)20钢熔点小于纯铁，故其再结晶温度也小于纯铁；7)回复、再结晶及晶粒长大均为形核＋长大，驱动力都是储存能；8)金属变形量越大，越易出现晶界弓出形核；9）晶粒正常长大是大晶粒吞食小晶粒，反常长大是小晶粒吞食大晶粒；10)合金中第二相粒子一般可阻碍再结晶，但促进晶粒长大；11)再结晶织构是再结晶过程中被保留下来的变形织构；12) 再结晶是形核长大过程，所以也是一个相变过程。
1.判断题（cont.）2.概念题：名词辨析：(1)再结晶与结晶、重结晶(2)滑移与孪生(3)冷变形加工与热变形加工(4)去应力退火与再结晶退火例1.已知Ag的临界分切应力为6MPa，外力沿方向，在产生滑移的外力大小？3：计算题例2：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？例3：如图为Al-Cu（4wt%）合金在淬火并经150°C时效时屈服强度随时间的变化。
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。
材料科学基础习题集
第一部分：习题集材料科学基础》复习思考题第一章：材料的结构、 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）。
2、金属原子的特点是最外层电子数 （ ），且与原子核引力 （1、材料的键合方式有四类，分别是（）， ）， 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， 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属有（ ），四面体间隙个数为（），具有体心立方晶格的常见金 ）。
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 、Cu 5Zn 8、 Cu 3Sn 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、 Fe 3C 的铁、碳原子比为（ ），碳的重量百分数为（）， 晶向为（ ），密排晶面为（ （ ），四面体间隙个数为（ 属有（ ）。
7、密排六方晶格中，晶胞原子数为（ 的关系为（ ），配位数是（ 晶向为 （），密排晶面为 （ 属有（ ）。
材料科学基础习题集
第一章原子结构和键合本章需掌握的内容：材料的结合方式：共价键，离子键，金属键，范德瓦尔键，氢键；各种结合键的比较及工程材料结合键的特性；晶体学基础：晶体的概念，晶体特性（晶体的棱角，均匀性，各向异性，对称性），晶体的应用空间点阵：等同点，空间点阵，点阵平移矢量，初基胞，复杂晶胞，点阵参数。
晶系与布拉菲点阵：种晶系，14种布拉菲点阵的特点；晶面、晶向指数：晶面指数的确定及晶面族，晶向指数的确定及晶向族，晶带及晶带定律六方晶系的四轴座标系的晶面、晶向指数确定。
典型纯金属的晶体结构：三种典型的金属晶体结构：fcc、bcc、hcp；晶胞中原子数、原子半径，配位数与致密度，晶面间距、晶向夹角晶体中原子堆垛方式，晶体结构中间隙。
了解其它金属的晶体结构：亚金属的晶体结构，镧系金属的晶体结构，同素异构性了解其它类型的晶体结构：离子键晶体结构：MgO陶瓷及NaCl，共价键晶体结构：SiC陶瓷，As、Sb非晶态结构：非晶体与晶体的区别，非晶态结构分子相结构1. 填空1. fcc结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______致密度为___________配位数是________________晶胞中原子数为___________，把原子视为刚性球时，原子的半径是____________；bcc结构的密排方向是_______，密排面是_____________致密度为___________配位数是________________ 晶胞中原子数为___________，原子的半径是____________；hcp结构的密排方向是_______，密排面是______，密排面的堆垛顺序是_______，致密度为___________配位数是________________，晶胞中原子数为___________，原子的半径是____________。
2. bcc点阵晶面指数h+k+l=奇数时，其晶面间距公式是________________。
《材料科学基础》习题集.
材料科学基础习题集第1章原子结构与键合概念与名词：分子，原子；主量子数n，轨道角动量量子数l，磁量子数m，自旋角动量量子数s；能量最低原理，Pauli不相容原理，Hund规则；元素，元素周期表，周期，族；结合键，金属键，离子键，共价键，范德华力，氢键；第2章固体结构概念与名词：晶体，非晶体；晶体结构，空间点阵，阵点，晶胞， 7 个晶系， 14 种布拉菲点阵；宏观对称元素，微观对称元素，点群，空间群；极射投影，极点，吴氏网，标准投影；晶向指数，晶面指数，晶向族，晶面族，晶带轴，共价面，晶面间距；面心立方，体心立方，密排立方，多晶型性，同素异构体；点阵常数，晶胞原子数，配位数，致密度，四面体间隙，八面体间隙；合金，相，固溶体，中间相，短程有序参数a ，长程有序参数 S ；置换固溶体，间隙固溶体，有限固溶体，无限固溶体，无序固溶体，有序固溶体；正常价化合物，电子化合物，电子浓度，间隙相，间隙化合物，拓扑密堆相；离子晶体， NaCl 型结构，闪锌矿型结构，纤锌矿型结构，硅酸盐 [SiO 4 ] 4- 四面体；共价晶体，金刚石结构；聚集态结构，球晶，缨状微束模型，折叠链模型，伸直链模型；玻璃，玻璃化转变温度[ U V W ] 与 [ u v t w ] 之间的互换关系：晶带定律：立方晶系晶面间距计算公式:六方晶系晶面间距计算公式：电子浓度计算公式：1．假定有一个晶向BC ，通过坐标原点O 作直线与BC 平行，在直线上任取一点P ，P 点在三个坐标轴上的坐标分别为Xa=a/2,Yb=b/2,Zc=c,求晶相BC 的晶相指数，并画出晶向BC 。
2.已知一个晶向在四轴上坐标分别为OX=a ，OY=-1/2b ，OU=-1/2d ，OZ=0；求该晶向的晶向指数，并画出该晶向。
3. 四方晶系，a=b 、c=1/2a ，一个晶面在X 、Y 、Z 轴上的截距分别为2a,3b,6c,求该晶面的晶面指数，并用图表示。
4. 在四轴定向的六方晶体中，一个晶面在四个结晶轴上截距分别为∞、b 、-d 、∞，求该晶面的晶面指数，并画出该晶面。
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。
(完整版)材料科学基础习题库第一章-晶体结构
（一）．填空题1．同非金属相比，金属的主要特性是__________2．晶体与非晶体的最根本区别是__________3．金属晶体中常见的点缺陷是__________ ，最主要的面缺陷是__________ 。
4．位错密度是指__________ ，其数学表达式为__________ 。
5．表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做__________ ，而晶胞是指__________ 。
6．在常见金属晶格中，原子排列最密的晶向，体心立方晶格是__________ ，而面心立方晶格是__________ 。
7．晶体在不同晶向上的性能是__________，这就是单晶体的__________现象。
一般结构用金属为__________ 晶体，在各个方向上性能__________ ，这就是实际金属的__________现象。
8．实际金属存在有__________ 、__________ 和__________ 三种缺陷。
位错是__________ 缺陷。
实际晶体的强度比理想晶体的强度__________ 得多。
9．常温下使用的金属材料以__________ 晶粒为好。
而高温下使用的金属材料在一定范围内以__________ 晶粒为好。
‘10．金属常见的晶格类型是__________、__________ 、__________ 。
11．在立方晶格中，各点坐标为：A (1，0，1)，B (0，1，1)，C (1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB晶向指数为__________ ，OC晶向指数为__________ ，OD晶向指数为__________ 。
12．铜是__________ 结构的金属，它的最密排面是__________ ，若铜的晶格常数a=0.36nm,那么最密排面上原子间距为__________ 。
13 α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn中属于体心立方晶格的有__________ ，属于面心立方晶格的有__________ ，属于密排六方晶格的有__________ 。
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0.32 1018 J / 原子 ln10 ln A [13.8 10-24 J / (原子K)] T
3
联立解得：
T=1201K
九、解：Al 晶体为面心立方点阵，设点阵常数为 a，原子直径为 d，则有
hu kv lw 0
且若 2 个不平行的晶面(h1k1l1)、(h2k2l2)同属于一个晶带，则晶带轴[uvw]可以通 过下式求得：
u k1l2 k2l1, v l1h2 l2h1, w h1k2 h2k1
故(110)、(311)面的晶带轴为 [112] ，(110)和(132)面的晶带轴为 [111] 。故三面不为 同一晶带。
63.54 g 1.055 1022 g 23 6.02 10
因此，铜的密度为：
V
晶胞质量 晶胞体积 m 4.22 1022 g = 8.98 g / cm 3 2 3 V 4.70 10 nm
八、解：平衡状态下有：
即 由题目条件
ne u Cv Aexp N kT ne u ln lA n N kT
求得
( x原子 / 晶胞)(55.849g / mol) =7.87g / cm3 8 3 23 (2.866 10 cm) (6.02 10 原子 / mol)
x=1.9971 原子/晶胞
ห้องสมุดไป่ตู้
由于理想 BCC 铁晶体中每个晶胞含 2 个铁原子， 故此 BCC 铁晶胞中包含的空位 数为： 2-1.9971=0.0029 个 每 cm3 中包含的空位数为
二十七、一碳钢在平衡冷却条件下，所得的显微组织中，含有 50%的珠光体和 50%的铁素体，请问： 1、此合金中碳的含量为多少？ 2、若该合金加热到 730℃，在平衡条件下将获得什么组织？ 3、若加热到 850℃，又将得到什么组织？ 二十八、共晶反应和包晶反应有何不同？ 二十九、共晶成分合金有何特点？ 三十、共晶反应和共析反应有何不同？ 三十一、影响置换固溶体溶解度的因素有哪些？它们是如何影响的？ 三十二、组元 A 和 B 在液态完全互溶，但在固态互不溶解，且形成一个与 A、B 不同晶体结构的中间化合物，由热分析测得下列数据。 B 含量/%（质量分数） 0 20 40 43 50 63 80 90 100 液相线温度/℃ 900 765 930 850 固相线温度/℃ 1000 750 750 750 750 1040 640 640 800
+ 三十四、已经 A-B 二元系中有共晶反应为 L ， （WB =0.75） （WB =0.15） （WB =0.95）
假设随着温度降低，固溶体的固溶极限不发生变化，试求： 1、 WB =0.5 的合金凝固后， 初晶与 ( + ) 共晶的相对含量； 相与 相
的相对含量。 2、 若共晶反应后， 初晶与 ( + ) 共晶各占一半，问该合金的成分。 三十五、欲确定一成分为 18%Cr、18%Ni 的不锈钢晶体在室温下的可能结构是 fcc 还是 bcc，由 X 射线测得此晶体的 (111)面间距为 0.21nm，已知 bcc 铁的 a=0.286nm，fcc 铁的 a=0.363nm，试问此晶体为何种结构？ 三十六、纯金属凝固是否会发生成分过冷，为什么？ 三十七、请画图并说明弗兰克-瑞德位错增殖过程。 三十八、有两个被钉扎住的刃型位错 AB 和 CD，它们的长度 x 相等，且具有相 同的柏氏矢量。 每个位错都可看做 F-R 位错源。 试分析在其增殖过程中两者的交 互作用。若能形成一个大的位错源，使其开动的 τc 有多大？若两位错柏氏矢量 方向相反，又如何？
七、解：由于铜为面心立方结构，所以 2a 4r (其中 a 为晶胞边长，r 为原子半 径)。
则
a
4r 4 0 . 1 2 7 8 nm 0 . 3 6 nm 1 2 2
由此可得铜的晶胞体积为
V a3 0.3613 nm3 4.7 102 nm3
所以单个铜原子的质量为：
6
a 2
a 6
a 3
十五、推导材料凝固的热力学条件。 十六、结合形核原理说明形核率与过冷度的关系。 十七、何为正、负温度梯度？简述纯金属枝晶形成条件和长大过程。 十八、 何谓晶粒度？试论晶粒大小对材料性能的影响，并根据凝固理论回答细化 晶粒的基本途径。 十九、Cu 在 20℃和熔点间的热容 Cp,m=22.6+6.27× 10-3T J/(mol· K)，熔化热为 13290J/mol，平衡凝固温度为 1356K，试计算在绝热条件下 1mol 的 Cu 在多大的 过冷度才能完全凝固不回升到熔点？实际上可能吗？ 二十、简述凝固结晶的热力学、动力学、能量和结构条件。 二十一、铸锭组织有何特点？ 二十二、论述固溶体与金属间化合物（中间相）的区别。 二十三、试问相图边界的纯组元线是否为一个单相区？ 二十四、Mg-Ni 系的一个共晶反应为
十二、解：Cu 为 FCC 结构，其密排方向<110>则为柏氏矢量方向，则面对角线 为：
2a0 2 0.36151nm 0.51125nm
五、 答： (121)和(100)晶带轴为 [012] ，(001)和(111)晶带轴为 [110] 。[012] 和 [110] 决 定的平面(221)。
六、 答： 包括 [110][101][011][110][101][011] [110][101][011][110][101][011] 12 个晶向。
a 2d
设单位体积内的阵点数目为 n，则有：
n
故单位体积内的空位数为
4 2 3 3 a d
nv nCe
2 d
3
2 106
由题可知空位在晶体内均匀分布，故其平均间距 L 为：
L
3
1 1 3 d 3 nm 20.3nm 6 nv 2 2 10
十、解：设在考虑空位的情况下，BCC 铁每个晶胞中有 x 个原子，则
800 C L(40% B) (15% B) (30% B) 550 C L(70% B) (55% B) (85% B)
5、室温下 B 在 γ 中的含量在 35wt.%-52wt.%的范围。 四十五、在 Fe 中形成 1mol 空位的能量为 104.675kJ，试计算 850℃时空位数目 为 20℃时的多少倍？
570C (纯Mg ) ( Mg2 Ni )0.546 L0.235
1 2 设 WNi C1 为亚共晶合金， WNi C2 为过共晶合金，这两种合金中的初晶的质量
分数相等， 但 C1 合金中的 α 相总量为 C2 合金的 2.5 倍， 试计算 C1 和 C2 的成分。 二十五、何为成分过冷？ 二十六、 Al-Cu 部分区域相图如图所示，假定 0.96Al-0.04Cu 合金在 620℃中达到 平衡。然后，该合金又急速冷却至 550℃，以致原来的固体没有机会参与反应， 并且液相依然存在。请问： 1、该液体的成分为多少？ 2、此时液体占的比重为多少？
《材料科学基础》习题集（上）
一、底心正方是否是一种新点阵？为什么？ 二、画出立方晶系中(112)、(110)晶面，[123]、[101]、[111]晶向。 三、布拉菲点阵一共有多少种？它们分属于哪几大晶系？CaF2 属性哪种点阵？ 四、何为晶带和晶带轴？点阵平面(110)、(311)和(132)是否属于同一晶带？如果 是，请指出其晶带轴；如果不是，为什么？ 五、求(121)和(100)决定的晶带轴与(001)和(111)所决定的晶带轴所构成的晶面的 晶面指数。 六、写出立方晶系中<110>晶向族所代表的所有晶向。 七、已知铜是面心立方结构的金属，其原子半径为 0.1278nm，摩尔质量为 63.54g/mol。求铜的密度 八、在金属中空位形成能为 2.0eV（或 0.32 1018 J ） 。在 800℃时， 1 104 个原 子中有一个空位，试问在何种温度时 1000 个原子中含有 1 个空位？ 九、已知 Al 晶体在 550℃时的空位平衡浓度 Ce 为 2 10 ，已经 Al 的原子直径 为 0.287nm，假设空位在晶体中是均匀分布的，试计算这些空位均匀分布在晶体 中时，空位之间的平均间距为多少？ 十、已知 BCC 铁的密度为 7.87g/cm3，点阵常数为 2.866*10-8cm,铁的摩尔质量为 55.847g/mol， 求一个铁晶胞中包含的空位数为多少？每 cm3 中包含的空位数是多 少？ 十一、在晶体中插入附加的柱状半排原子面能否形成位错环？为什么？ 十二、已知铜为 FCC 结构，点阵常数为 0.36151nm，试计算铜中全位错的柏氏 矢量长度。 十三、试分析在 FCC 中，位错反应 [101] [121] [111] 能否进行？指数式 中三个位错的性质类型？反应后生成的新位错能否在滑移面上运动？ 十四、设均匀形核时形成半径为 r 的球形晶核，晶体元素的相对原子质量为 A， 密度为 ρ，阿伏伽德罗常数为 NA，求临界晶核中所含原子数 n*的表达式。
三十九、Ni 的晶体结构为面心立方结构，其原子半径为 r=0.1243nm，原子量为 58.69。 1、试求 Ni 的晶格常数和密度。 2、试求 Ni(111)晶面的面间距。 四十、 什么是交滑移？在面心立方晶体中，位错交滑移的难易程度与层错能有何 关系？为什么？ 四十一、立方点阵单胞轴长为 a，试求出简单立方、体心立方、面心立方这三种 点阵的每一个阵点最近邻和次近邻的数量，并求出最近邻和次近邻距离。 四十二、根据凝固理论，试叙述细化晶粒的基本途径。 四十三、已经铝的熔点 Tm=993K，单位体积熔化热 Hm=1.836× 109J/m3,固液界面 比表面能 σ=93mJ/m2， 原子体积 V0=1.66× 10-29m3。 考虑在一个大气压下液态铝的 凝固，过冷度为 10℃时，试计算： 1、临界晶核半径。 2、尺寸刚好为临界晶核中的原子个数。