材料科学基础(上)
智慧树知到《无机材料科学基础(上)》章节测试答案
智慧树知到《无机材料科学基础(上)》章节测试答案绪论1、人类历史上第一种人工合成品（）。
水泥玻璃陶器合金答案: 陶器2、人类使用材料的历史经历了哪些时代（）？石器时代青铜器时代铁器时代水泥时代E:钢铁时代F:硅时代G:新材料时代答案: 石器时代,青铜器时代,铁器时代,水泥时代,钢铁时代,硅时代,新材料时代3、材料的四个基本要素（）。
组织结构材料性能合成与制备使用效能答案: 组织结构,材料性能,合成与制备,使用效能4、新型材料是（）的一类新兴产业。
知识密集劳动力密集技术密集资金密集答案: 知识密集,技术密集,资金密集5、组成材料科学与工程的四要素的核心是（）。
组织结构材料性能合成与制备使用效能答案: 组织结构6、组成材料科学与工程的四要素中（）是研究工作的落脚点。
组织结构材料性能合成与制备使用效能答案: 材料性能7、无机材料科学基础是一门（）课程。
专业方向专业基础课公共通识答案: 专业基础课8、按照材料的组成，可将材料分为（）。
有机高分子材料金属材料无机非金属材料复合材料答案: 有机高分子材料,金属材料,无机非金属材料,复合材料9、按照材料来源可将材料分为（）。
功能材料结构材料天然材料人工材料答案: 天然材料,人工材料10、材料是人类社会、用来制造构件、器件的物质（）。
可接受的、可容易的、有用的可接受的、可经济的、有用的可接受的、可经济的、功能的常见的、可经济的、有用的答案: 可接受的、可经济的、有用的第一章1、离子键通过（）成键？静电偶极吸引力共用电子对电子共有化价电子转移答案: 价电子转移2、共价键的特点（）?方向性饱和性键合强键合弱答案: 方向性,饱和性,键合强3、氢键无方向性。
对错答案: 错4、描述电子状态需要那些参数（）。
主量子数角量子数磁量子数自旋量子数答案: 主量子数,角量子数,磁量子数,自旋量子数5、下列是共价键晶体的有。
金刚石石墨NaCl晶体铜答案: 金刚石6、n=2的L电子层最多可容纳多少个电子（）。
材料科学基础——晶体学基础(上)(专业课)
多选题
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1.以下属于高速铁路对新材料要求范围的是（ ）。
4.三斜晶系是几种晶系中对称程度最低级的晶系。无任何特征对称元素。下列（ ）不是三斜系的晶胞类型？
正确答案：B.轴长a=b=c，轴角α≠β≠γ90° C.轴长a≠b≠c，轴角α=β=γ90° D.轴长a=b=c，轴角α=β=γ90°
5.在立方晶系中，具有相同指数的晶向和晶面必定是相垂直的，即[hkl] 垂直于（hkl）。以下例子中（ ）是正确的？
正确答案：对
4.如果不是立方晶系，改变晶向指数的顺序，所表示的晶向可能不是等同的。
正确答案：对
5.第一架喷气式飞机选用的关键材料是高温合金。
正确答案：对
6.具有相同指数的晶向和晶面必定是相垂直的。
正确答案：对
单选题
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1.美国国家地理——无与伦比的工程是（ ）。
正确答案：B.苏通大桥
3.SR-71黑乌高空高速侦察机结构材料钛占用飞机重量的（ ）？
正确答案：D.0.93
4.固体物理选法的特征有（ ）？
正确答案：B.只反映周期性
5.以下（ ）不属于晶体结构的7大晶系？
正确答案：D.六斜
材料科学基础(第1章)
2.原子间的结合力与结合能
原子能够结合为晶体的原因是原子结合起来后
体系的能量可以降低，在原子结合成晶体的过 程中，会有一定的能量E释放出来，这个能量 叫做结合能。
假设 fa 代表引力（attraction），fb代表斥力
(repulsion)， d代表原子间距离(distance)，则有：
原子间净作用力
1.2共价键
两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用 电子对而形成的化学键。共价键键合的基本特 点是核外电子云达到最大的重叠，形成“共用 电子对”，有确定的方位，且配位数较小。
共价键的结合极为牢固，故共价晶体具有结构 稳定、熔点高、质硬脆等特点。共价形成的材 料一般是绝缘体，其导电性能差。
式中 a、b、m、n均为常数，且m<n，m、n均为大 于2的常数。
当d较大时，fr很小，｜fa｜较大，故f < 0，即 相互吸引。当d小到一定程度后，fr很大，而
｜fa｜很小，故f > 0, 即相互排斥。
在d=d0处， ｜fa｜= fr，f = 0，即晶体内原子间 距保持恒定。
上述双原子结合模型虽然很粗糙，但用于 描述大量原子组成的聚集状态，还是较为简明 的。
二、金属原子间的结合
1、原子间的结合键 1.1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。离子键键合的基本特点是以离子 而不是以原子为结合单元。
↓（外层电子重新分布） 金属+非金属 → 离子键
↑（离子间静电作用）
一般离子晶体中正负离子静电引力较强，结合 牢固。因此。其熔点和硬度均较高。这类化合 物通常变形能力差，具有硬而脆的性质。另外， 在离子晶体中很难产生自由运动的电子，因此， 它们都是良好的电绝缘体。但当处在高温熔融 状态时，正负离子在外电场作用下可以自由运 动，即呈现离子导电性。
材料科学基础教案第一章
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静电力(electrost高分子链
Atomic Structure and Interatomic Bonding
第一章原子结构和键合
第二节 原子间的键合
材料的微观结构（Microstructure of Materials）
决定材料性质最为本质的内在因素： 组成材料各元素原子结构； 原子间相互作用、相互结合； 原子或分子在空间的排列和运动规律； 以及原子集合体的形貌特征。
取代基围绕特定原子在空间的排布规律。
构型
构造
近程结构
单体通过聚合反应连接而成的链状分子，称为高分子链。 高分子中的重复结构单元的数目称为聚合度。 高分子链的化学组成不同，化学和物理性能也不同。
链结构单元的化学组成（the Chemistry of mer unito) 碳链高分子 聚乙烯（见书9）
一、金属键（Metallic bonding）
典型金属原子结构：最外层电子数很少，即价电子（valence electron）极易挣脱原子核之束缚而成为自由电子（Free electron），并在整个晶体内运动，弥漫于金属正离子组成的晶格之中而形成电子云（electron cloud）。 金属中自由电子与金属正离子之间相互作用构成的键合称为金属键。 绝大多数金属均以金属键方式结合，基本特点——电子的共有化
诱导力(induction)
色散力(dispersive force)
贰
壹
3_《材料科学基础》第三章_晶体结构缺陷((上)
点缺陷（零维缺陷）--原子尺度的偏离.
按 缺
例：空位、间隙原子、杂质原子等
陷 线缺陷（一维缺陷）--原子行列的偏离.
的
例：位错等
几 何
面缺陷（二维缺陷）--表面、界面处原子排列混乱.
形
例：表面、晶界、堆积层错、镶嵌结构等
态 体缺陷（三维缺陷）--局部的三维空间偏离理想晶体的周期性
例：异相夹杂物、孔洞、亚结构等
1、 固溶体的分类
(1) 按杂质原子的位置分： 置换型固溶体—杂质原子进入晶格中正常结点位置而取代基
质中的原子。例MgO-CoO形成Mg1-xCoxO固溶体。 间隙型固溶体—杂质原子进入晶格中的间隙位置。
有时俩
(2)按杂质原子的固溶度x分： 无限（连续）固溶体—溶质和溶剂任意比例固溶(x=0~1)。
多相系统
均一单相系统
Compounds AmBn
原子间相互反应生成
均一单相系统
结构
各自有各自的结构
A structure
structure
+ B structure
结构与基质相同 A structure
结构既不同于A也不同于B New structure
化学计量 A/B
不定
固溶比例不定
m:n 整数比或接近整数比的一定范围内
四、固溶体Solid solution（杂质缺陷）
1、固溶体的分类 2、置换型固溶体 3、间隙型固溶体 4、形成固溶体后对晶体性质的影响 5、固溶体的研究方法
①固溶体：含有外来杂质原子的单一均匀的晶态固体。 例：MgO晶体中含有FeO杂质 → Mg1-xFexO
基质 溶剂 主晶相
杂质 溶质 掺杂剂
萤石CaF2(F-空位)
材料科学基础试卷A--答案
东 北 大 学 秦 皇 岛 分 校课程名称： 材料科学基础（上） 试卷： (A) 考试形式： 闭 卷授课专业： 材料科学与工程 考试日期：2009年07月09日 试卷：共 4 页一、 填空题（每空1分，共10分）1、Cr （原子序号24）的基态电子组态为 1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 1。
2、高分子链中由于单键的内旋转 而产生的分子在空间的不同形态称为构象。
3、体心立方晶体的致密度为 68% 。
4、金刚石结构中，配位数为 4 。
5、小角度晶界由位错构成，其中扭转晶界由 螺型 位错构成。
6、影响扩散最主要的因素是 温度 。
7、立方晶体中的[001]方向是 4 对称轴。
8、在置换型固溶体中，原子的扩散的方式一般为 空位机制 。
9、二次再结晶的驱动力是 界面能 。
10、在金相试样表面上波纹状滑移线的产生是由于 交滑移 。
二、 选择题（每题1分，共20分）1、氯化铯（CsCl ）为有序体心立方结构，它属于______。
（ C ） A 、体心立方点阵 B 、面心立方点阵 C 、简单立方点阵2、在体心立方晶体结构中，密排面是 。
（ B ）A 、{001}面B 、{011}面C 、{111}面3、立方晶体中（110）和（211）面同属于__________晶带。
（ D ） A. [110] B. [100] C. [211] D [111]4、体心立方结构八面体的间隙半径是 。
（ B ） A 、r=0.414R B 、r=0.154R C 、r=0.225R5、不能发生滑移运动的位错是 。
（ B ） A 、肖克莱不全位错 B 、弗兰克不全位错 C 、刃型全位错6、两根具有反向柏氏矢量的刃位错在被一个原子面相隔的两个平行滑移面上相向运动以后，在相遇处 。
（ B ） A 、相互抵消 B 、形成一排空位 C 、形成一排间隙原子7、位错受力运动方向处处垂直与位错线，在运动过程中是可变的，晶体作相对滑动的方向 。
安徽工业大学材料科学基础上试题答案
安徽工业大学材料科学基础上试题答案Revised on July 13, 2021 at 16:25 pm安徽工业大学材料科学基础作业整理整理人：季承玺晶体结构习题1、试计算面心立方晶体的100;110;111;等晶面的面间距和面致密度;并指出面间距最大的面..2、Cr 的晶格常数a=0.28844nm;密度为ρ=7.19g/cm 3;试确定此时Cr 的晶体结构.. bcc 结构..3、.MgO 具有NaCl 型结构..Mg 2+的离子半径为0.078nm;O 2-的离子半径为0.132nm..试求MgO 的密度ρ、致密度k..ρ=3.613g/cm 3;K=0.6274、试计算金刚石结构的致密度答案在材料科学基础辅导与习题P77 第2-37题 K=0.345、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210/5.42-=Cd x ;210/20-=Zn x ;210/12-=Sn x ;210/7-=Sb x ;它们的原子直径分别为0.3042nm;0.314nm;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..在原子尺寸因素相近的情况下;上述元素在Ag 中的固熔度摩尔分数受原子价因素的影响;即价电子浓度e/a 是决定固熔度摩尔分数的一个重要因素..它们的原子价分别为2;3;4;5价;Ag 为1价;相应的极限固熔度时的电子浓度可用公式c ＝Z A 1一x B ＋Z B x B计算..式中;Z A ;Z B 分别为A;B 组元的价电子数；x B 为B 组元的摩尔分数..上述元素在固溶度摩尔分数极限时的电子浓度分别为1.43;1.42;1.39;1.31注意以上答案和下面的有点冲突;;哪个对哪个错..自己比较6、试分析H 、N 、C 、B 在-αFe 和-γFe 中形成固熔体的类型、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;-αFe 为0.124nm; -γFe 为0.126 nm..Α-Fe 为体心立方点阵;致密度虽然较小;但是它的间隙数目多且分散;因而间隙半径很小：r 四=0.291;R ＝0.0361nm ；r 八＝0.154;R ＝0.0191nm..H;N;C;B 等元素熔人..α-Fe 中形成间隙固熔体;由于尺寸因素相差很大;所以固熔度摩尔分数都很小..例如N 在α-Fe 中的固熔度摩尔分数在590℃时达到最大值;约为W N ＝0.1/l0-2;在室温时降至W N ＝0.001/l0-2；C 在α-Fe 中的固溶度摩尔分数在727℃时达最大值;仅为W C ＝0.02l8/10-2;在室温时降至W C ＝0.006/10-2..所以;可以认为碳原子在室温几乎不熔于α-Fe 中;微量碳原子仅偏聚在位错等晶体缺陷附近..假若碳原子熔入..α-Fe 中时;它的位置多在α-Fe 的八面体间隙中心;因为..α-Fe 中的八面体间隙是不对称的;形为扁八面体;100方向上间隙半径r ＝0.154R;而在110方向上;r ＝0.633R;当碳原子熔入时只引起一个方向上的点阵畸变..硼原子较大;熔人间隙更为困难;有时部分硼原子以置换方式熔人..氢在α-Fe 中的固熔度摩尔分数也很小;且随温度下降时迅速降低..以上元素在γ-Fe..中的固熔度摩尔分数较大一些..这是因为γ-Fe 具有面心立方点阵;原子堆积致密;间隙数目少;故间隙半径较大：r A ＝0.414;R ＝0.0522nm ；r 四＝0.225;R ＝0.0284 nm..故上述原子熔入时均处在八面体间隙的中心..如碳在γ-Fe 中最大固熔度质量分数为W C ＝2.1l/10-2；氮在γ-Fe 中的最大固熔度质量分数约为W N ＝2.8/10-2..7、金属间化合物AlNi 具有CsCl 型结构;其点阵常数 a=0.2881nm;试计算其密度Ni 的相对原子质量为58.71;Al 的相对原子质量为26.98..密度ρ＝5.97 g ／cm 3.. 8 氮在-γFe 中的最大固熔度摩尔分数为210/3.10-=N x ..已知N 原子均位于八面体间隙;试计算八面体间隙被N 原子占据的百分数..原题： 碳和氮在-γFe 中的最大固熔度摩尔分数分别为210/9.8-=C x ;210/3.10-=N x ..已知C 、N 原子均位于八面体间隙;试分别计算八面体间隙被C 、N 原子占据的百分数..碳原子占据10.2％的八面体间隙位置；氮原子占据12.5％的八面体间隙位置..9、计算在NaCl 内;钠离子的中心与下列各离子中心的距离设+Na 和-Cl 的半径分别为0.097nm 和0.181nm..1 最近邻的正离子；2最近邻的离子；3次邻近的-Cl 离子；4第三邻近的-Cl 离子；5 最邻近的相同位置..10.278 nm ；20.393 nm30.482 nm ；40.622 nm ；50.393 nm..晶体缺陷作业1、已知银在800℃下的平衡空位数为3.6×1023/m 3;该温度下银的密度3cm /g 58.9=Ag ρ;银的摩尔质量为M Ag ＝107.9g/mol;计算银的空位形成能..2、指出图1中位错环ABCDA 的各段位错线是什么性质的位错 他们在外应力xy τ作用下将如何运动解：图1原题 3、在图2 所示的晶体中;ABCD 滑移面上有一个位错环;其柏氏矢量b 平行于AC..(1) 指出位错环各部分的位错类型..(2) 在图中表示出使位错环向外运动所需施加的切应力方向..(3) 该为错环运动出晶体后;晶体外形如何变化答2在晶体的上下底面施加一对平行于b 的切应力;且下底面内的切应力与b 同向平行.. 3滑移面下部晶体相对于上部晶体产生与b 相同的滑移;并在晶体侧表面形成相应台阶..图2类似的题 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 段位错在ABCD 滑移面上运动而ef 不动;应对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 晶体外形如何变化解 1应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ0;的方向应与de 位错线平行..2在上述切应力作用下;位错线de 将向左或右移动;即沿着与位错线de 垂直的方向且在滑移面上移动..在位错线沿滑移面旋转360°后;在晶体表面沿柏氏矢量方向产生宽度为一个b 的台阶..4、在图3所示的面心立方晶体的111滑移面上有两条弯折的位错线OS 和O ′S ′其中O ′S ′位错的台阶垂直于111;他们的柏氏矢量如图中箭头所示..1判断位错线上割断位错的类型..在两根位错线上;除1~2、3~4为刃型位错;其他为螺位错.. 2有一切应力施加于滑移面;且与柏氏矢量平行时;两条位错线的滑移特征有何差异 OS 上各位错段都可在该滑移面内滑移;O ′S ′上1~2、3~4段位错不能运动;其余各段都可在该滑移面内滑移..图3 类似题目：如图3-1表示两根纯螺位错;一个含有扭折;而另一个含有割阶..从图上所示的箭头 方向为位错线的正方向;扭折部分和割阶部分都为纯刃型位错..a 若图示滑移面为fcc 的111面;问这两对位错线段中指割阶和扭折;那一对比较容易通过他们自身的滑移而去除 为什么 b 解释含有割阶的螺型位错在滑动时是怎样形成空位的..答案略5、在两个相互垂直的滑移面上各有一条刃型位错线;位错线的柏氏矢量如图4所示..设其中一条位错线AB 在切应力作用下发生如图所示的运动;试问交割后两条位错线的形状有何变化 各段位错线的位错类型是什么图4 5、交割前;两条刃位错的柏氏矢量相互垂直的情况图a ；AB 和CD 位错线的形状都不变;但AB 的长度缩短︱b 2︱;CD 长度增加︱b1︱ 2交割前;两条刃位错的柏氏矢量相互平行的情况图b ..AB 位错上形成右螺旋扭折;EF 上位错上形成左螺旋扭折..类似题目：图4-110是一个简单立方晶体;滑移系统是{100}<001>..今在011面上有一空位片ABCDA ;又从晶体上部插入半原子片EFGH ;它和010面平行;请分析：1 各段位错的柏氏矢量和位错的性质；2 哪些是定位错 哪些是可滑位错 滑移面是什么 写出具体的晶面指数..3 如果沿01方向拉伸;各位错将如何运动4 画出在位错运动过程中各位错线形状的变化;指出割阶、弯折和位错偶的位置..A B2b 1b AB2b 2b a b8、画出晶体最后的形状和滑移线的位置..解：1 各段位错均为刃型位错;ABCDA位错环柏氏矢量b1 = a0;EFGH柏氏氏量b2 = a010；2 ABCDA为定位错;因为b1方向不是简单立方晶体的滑移方向;EFGH;滑移面为100或001；(2)沿01方向拉伸时;ABCDA不动;EFGH中只有FG向左移动；4 FG向左移动;与ABCDA相交后变为;形成割阶；5 最后晶体形状变为右图所示;滑移线方向为100..6、证明面心立方结构中;如果a100位错是纯螺位错;下式的反应是可行的：a 110/2+a1 -10 /2→100..如果是纯刃位错则是不可行的..若a110/2 位错滑移运动;上式反应在哪些面上进行解：按照Frank 判据讨论;因为a110/2+a110 /2→a100反应的两端的柏氏矢量平方和都等于a2;无法确定反应是否能进行..但是;如果100位错是纯螺位错;则左端的两个位错不可能都是纯螺位错;考虑到它们有刃型分量;它们的能量比螺型的高;即反应前的能量比反应后的高;所以反应是可行的；同理;如果100位错是纯刃位错;则左端的两个位错不可能都是纯刃位错;考虑到它们有螺型分量;它们的能量比刃型的低;即反应前的能量比反应后的低;所以反应是不可行的..上面的讨论是没有考虑晶体学的具体情况得出的; 事实上; 因为面心立方的滑移面是{111} ; 所以; 在a110/2+a110 /2→100反应中;a110/2 位错应在 111上;a110 /2 位错应在111面上;两位错反应生成的位错的取向只能是 111 面和111面的交线方向;即在 011方向上;而反应后的位错的柏氏矢量是100;它永远不可能是纯螺或纯刃位错..7、图5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;他们作F-R 源开动..1这2 个F-R 源增殖时过程;发生交互作用结果开动临界切应力..2若2 位错是异号位错时;情况又会怎样图5原题::24.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;他们作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;情况又会怎样解：a两个位错是同号;当位错源开动时;两个位错向同一方向拱弯;如下图b所示..在外力作用下;位错继续拱弯;在相邻的位错段靠近;它们是反号的;互相吸引;如上图c中的P 处所示..两段反号位错相吸对消后;原来两个位错连接一起;即形成AD 位错;余下一段位错;即BC 位错;这段位错和原来的位错反号;如上图d所示..在外力作用下;BC 位错也作位错源开动;但它的拱弯方向与原来的相反;如上图e 所示..两 根位错继续拱弯在如图f 的O 及O'处再相遇;因为在相遇处它们是反号的;所以相吸对 消..最后;放出一个大位错环;并回复原来的AB 和CD 两段位错;如上图g 所示..这 个过程不断重复增值位错..b 两个位错是反号;当位错源开动时;两个位错向相反方向拱弯;如下图b 所示..在外 力作用下;位错继续拱弯;在相邻的位错段靠近;它们是反号的;互相吸引;如下图c 中的P 处所示..两段反号位错相吸对消后;即形成AC 和BD 位错;如下图d 所示..AC 和BD 位错继续滑动;它们在下图e 的O 及O'处又相遇;在相遇处的位错也是反号的.. 反号位错相吸并对消;放出一个大位错环;同时恢复原来的AB 和CD 两段位错;如下 图f 所示..这个过程不断重复增值位错..上述过程是两段位错间的距离 x 不是很大的情况下发生的;如果x 很大;两个位错单独 作为位错环开动;他们各自放出一个位错环;然后两个位错再合并成一个大位错环..纯金属凝固1.已知液态纯镍在过冷度为319℃时发生均匀形核..设临界晶核半径为1nm;纯镍的熔点为 1726K;熔化热ΔH m =18075J/mol;摩尔体积V Ni =6.6cm 3/mol;计算纯镍的液-固界面能和临界形核功..解： 1V c G r ∆-=σ2 Nim m V V H T T G 1∆∆-=∆ 2σc c A G 31=∆24c c r A π= 原题3. a 已知液态纯镍在1.1013×105Pa1个大气压;过冷度为319℃时发生均匀形核..设临界晶核半径为1nm;纯镍的熔点为1726K;熔化热ΔH m =18075J/mol;摩尔体积V x =6.6cm 3/mol;计算纯镍的液-固界面能和临界形核功..b 若要在1726K 发生均匀形核;需将大气压增加到多少 已知凝固时体积变化ΔV=-0.26cm 3/mol1J=9.87×105 cm 3Pa..答案σ=2.53×10-5J/cm2=253erg/cm2ΔG*=1.06×10-18JP=116366×105Pa时;才能在1726K发生均匀形核..2.设纯金属凝固形成立方晶核..分别推导出在均匀形核、非均匀形核情况下：1临界晶核半径与过冷度关系式；2临界形核功与晶核临界表面积关系式；3临界形核功与晶核临界体积关系式..解：推导过程参考材料科学基础书P228-229球形晶核均匀形核..注意题目中要求的是立方体晶核扩散习题1. 说明下列概念的物理意义：1扩散通量；△2扩散系数；表示气体或固体扩散程度的物理量..扩散系数是指当浓度为一个单位时;单位时间内通过单位面积的气体量;6、稳态扩散：在稳态扩散过程中;扩散组元的浓度只随距离变化;而不随时间变化..7、非稳态扩散；扩散组元的浓度不仅随距离x 变化;也随时间变化的扩散称为非稳态扩散..4克根达耳效应；反映了置换原子的扩散机制;两个纯组元构成扩散偶;在扩散的过程中;界面将向扩散速率快的组元一侧移动..5互扩散系数；6间隙式扩散；这是原子扩散的一种机制;对于间隙原子来说;由于其尺寸较小;处于晶格间隙中;在扩散时;间隙原子从一个间隙位置跳到相邻的另一个间隙位置;形成原子的移动..7空位机制；8扩散激活能；9扩散驱动力；10反应扩散；伴随有化学反应而形成新相的扩散称为反应扩散..11热力学因子..2．如图所示;在Ni 和Ta 中间插入一个0.05cm 厚的MgO 层作为扩散屏障以阻止Ni 和Ta 两种金属之间的相互作用..在1400 ℃时;Ni 原子能穿过MgO 层扩散到Ta 中..计算：①每秒钟通过MgO 层的Ni 原子数；②Ni 原子层减少的速度v;减少一微米厚度所需的时间是多少 已知Ni 原子在MgO 中的扩散系数是9×10－12cm 2/s;且1400℃时Ni 原子的晶格常数为3.6×10－8cm..被MgO 层隔离开的Ni 和Ta 扩散偶解： 扩散第一定律的应用在Ni 和MgO 界面上Ni 的浓度为：在Ta 和MgO 界面上Ni 的浓度应为0;所以浓度梯度为：Ni 通过MgO 的扩散通量为：由于Cv J =扩散的连续性 10108.1-⨯==CJ v cm/s 由此可得;Ni 层减少一微米所需的时间为：原解：：3．设碳原子在铁中的八面体间隙三维空间中跃迁..1试证明碳原子在在γ铁中扩散系数122FCC a DC Γ=;其中a 为点阵常数;Γ为间隙原子的跳动频率..2跃迁的步长为2.53×10－10m..γ铁在925℃渗碳4h;碳原子跃迁频率为Γ＝1.7×109/s;求碳原子总迁移路程S 和碳原子总迁移的均方根位移2n R .. 解1立方晶系的三维扩散系数可表示为：Γ=2r D 61..FCC 晶体中;碳原子扩散距离a r 22= ; 则122FCC a D C Γ=.. 2 碳原子跳动次数t ⨯Γ=n ;已知跃迁步长r ;则碳原子总迁移路程36004107.1102.539-10⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=n r S =6193.44m碳原子总迁移的均方根位移310921025.11053.236004107.1--⨯=⨯⨯⨯⨯⨯=⨯=r n R n m4. 对含碳0.1％的碳钢工件在900℃进行渗碳处理..表面保持1.2％C 的渗碳气氛..要求距工件表面0.2 cm 处含碳0.45％;已知碳在奥氏体中扩散系数⎪⎭⎫ ⎝⎛-=RT D 900,32ex p 23.0..计算：4、渗碳时间； 5、如果要求距工件表面0.3 cm 处含碳0.45％;渗碳时间延长多少倍； 6、 如果是纯铁;渗碳温度为800℃;示意画出工件相分布与碳浓度分布..解： 扩散第二定律的应用 1⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=--Dt x C C C C s x s 2erf 0 已知：C s ＝1.2％C ;C 0＝0.1％C ;C x ＝0.45％C ;x ＝0.2cm则查表得对于FCC 铁中碳的扩散有：查表得由此可得;热处理的温度和时间应满足下面的关系温度T 为900℃1173 K 时;时间t 应为116;174秒.. 2112122221125.2)(,t t x x t t x t x === 3反应扩散名词解释第二章 固体结构1、晶体:原子按一定方式在三维空间内周期性地规则重复排列;有固定熔点、各向异性..2、相：相是指在没有外力作用下;物理、化学性质完全相同、成分相同的均匀物质的聚集态3、固溶体:是以某一组元为溶剂;在其晶体点阵中溶入其他组元原子溶剂原子所形成的均匀混合的固态溶体; 它保持溶剂的晶体结构类型..4、中间相:两组元A 和B 组成合金时;除了形成以A 为基或以B 为基的固溶体外;还可能形成晶体结构与A;B 两组元均不相同的新相..由于它们在二元相图上的位置总是位于中间;故通常把这些相称为中间相..5、无序固溶体：6、有序固溶体：当一种组元溶解在另一组元中时;各组元原子分别占据各自的布拉维点阵的一种固溶体;形成 一种各组元原子有序排列的固溶体;溶质在晶格完全有序排列..7、置换固溶体:当溶质原子溶入溶剂中形成固溶体时;溶质原子占据溶剂点阵的阵点;或者说溶质原子置换了溶 剂点阵的部分溶剂原子;这种固溶体就称为置换固溶体..8、间隙固溶体:溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体..9、有限固溶体：在一定的条件下;溶质组元在固溶体中的浓度有一定的限度;超过这个限度就不再溶解了；..这一限度称为溶解度或固溶度;这种固溶体就称为有限固溶体..大部分固溶体都属于有限固溶体..10、无限固溶体：若溶质可以任意比例溶入溶剂;即溶质的溶解度可达100%;则固溶体称为无限固溶体..11、电子浓度：电子浓度比就是化合物中价电子数与原子个数的比△12、玻璃转化温度：是玻璃态物质在玻璃态和高弹态之间相互转化的温度..第三章晶体缺陷1、交滑移:当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时;有可能从原滑移面转移到与之相交的另一滑移面上去继续滑移;这一过程称为交滑移..2、不全位错：柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错称为不全位错..3、扩展位错：通常指一个全位错分解为两个不全位错;中间夹着一个堆垛层错的整个位错形态..4、混合型位错：位错的伯氏矢量往往既非平行又非垂直于位错线方向;这些位错兼具了刃位错和螺位错的特征;称为混合位错..5、6、螺型位错：位错线附近的原子按螺旋形排列的位错称为螺型位错..7、全位错:把柏氏矢量等于点阵矢量或其整数倍的位错称为全位错..8、位错的攀移：刃位错在垂直于其滑移面方向上的运动;这就是攀移;即构成刃位错的多余半原子面的伸长或缩短..9、位错的交割：10、扭折：△11、割阶：晶体内位错发育时;与滑移面倾斜的额外线段称割阶..因线段不在滑移面内;位错额外线段很难发生移动12、弗兰克-瑞德位错源：42、滑移系:晶体中一个滑移面及该面上一个滑移方向的组合称一个滑移系..13、刃型位错:晶体中的某一晶面;在其上半部有多余的半排原子面;好像一把刀刃插入晶体中;使这一晶面上下两部分晶体之间产生了原子错排;称为刃型位错..14、孪晶:孪晶是指两个晶体或一个晶体的两部分沿一个公共晶面构成镜面对称的位向关系;这两个晶体就称为孪晶;此公共晶面就称孪晶面..15、晶界:晶界是成分结构相同的同种晶粒间的界面..16、位错:是晶体内的一种线缺陷;其特点是沿一条线方向原子有规律地发生错排；这种缺陷用一线方向和一个柏氏矢量共同描述..17、柏氏矢量:描述位错特征的一个重要矢量;它集中反映了位错区域内畸变总量的大小和方向;也使位错扫过后晶体相对滑动的量..△18、相界：由结构不同或结构相同而点阵参数不同的两块晶体相交接而形成的界面..19、配错度：20、位错滑移:在一定应力作用下;位错线沿滑移面移动的位错运动..21、肖脱基空位:在个体中晶体中;当某一原子具有足够大的振动能而使振幅增大到一定程度时;就可能克服周围原子对它的制约作用;跳离其原来位置;迁移到晶体表面或内表面的正常结点位置上而使晶体内部留下空位;称为肖脱基空位..22、弗兰克尔空位:离开平衡位置的原子挤入点阵中的间隙位置;而在晶体中同时形成相等数目的空位和间隙原子..第四章扩散△1、扩散：微粒子包括原子和分子在气相、液相、固相或三者之间;由高浓度向低浓度方向迁移;直到混合均匀的物理运动现象..2、互扩散：3、自扩散：4、空位扩散：5、下坡扩散：△6、扩散系数：表示气体或固体扩散程度的物理量..扩散系数是指当浓度为一个单位时;单位时间内通过单位面积的气体量;7、互扩散系数:8、体扩散:△9、表面扩散：是指原子、离子、分子以及原子团在固体表面沿表面方向的运动..当固体表面存在化学势梯度场;扩散物质的浓度变化或样品表面的形貌变化时;就会发生表面扩散..10、晶界扩散:11、上坡扩散；溶质原子从低浓度向高浓度处扩散的过程称为上坡扩散..表明扩散的驱动力是化学位梯度而非浓度梯度..12、间隙扩散：这是原子扩散的一种机制;对于间隙原子来说;由于其尺寸较小;处于晶格间隙中;在扩散时;间隙原子从一个间隙位置跳到相邻的另一个间隙位置;形成原子的移动..13、柯肯达尔效应:反映了置换原子的扩散机制;两个纯组元构成扩散偶;在扩散的过程中;界面将向扩散速率快的组元一侧移动..14、稳态扩散:在稳态扩散过程中;扩散组元的浓度只随距离变化;而不随时间变化..15、非共格晶界:当两相在相界处的原子排列相差很大时;即错配度δ很大时形成非共格晶界..同大角度晶界相似;可看成由原子不规则排列的很薄的过渡层构成..共格晶界16、非稳态扩散:扩散组元的浓度不仅随距离x 变化;也随时间变化的扩散称为非稳态扩散..17、共格相界：如果两相界面上的所有原子均成一一对应的完全匹配关系;即界面上的原子同时处于两相晶格的结点上;为相邻两晶体所共有;这种相界就称为共格相界..7、凝固△1、凝固：物质从液态转化为固态的相变过程..△2、结晶：液态金属转变为固态金属形成晶体的过程..△3、近程有序：近程有序是指固体材料的结构在原子、分子范围内有一定规则排列..△4、能量起伏：能量起伏是指体系中每个微小体积所实际具有的能量;会偏离体系平均能量水平而瞬时涨落的现象..5、临界晶核:6、临界形核功:7、光滑界面:8、粗糙界面:9、非均匀形核:新相优先在母相中存在的异质处形核;即依附于液相中的杂质或外来表面形核..10、过冷度:相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变;平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度..11、均匀形核:新相晶核是在母相中存在均匀地生长的;即晶核由液相中的一些原子团直接形成;不受杂质粒子或外表面的影响..12、结构起伏:液态结构的原子排列为长程无序;短程有序;并且短程有序原子团不是固定不变的;它是此消彼长;瞬息万变;尺寸不稳定的结构;这种现象称为结构起伏..。
材料科学基础-第1章
复合材料和纳米材料
1 复合材料
由两种或更多种不同材料组成，具有综合性 能优于单一材料。
2 纳米材料
具有纳米级尺寸的材料，具有特殊的电学、 磁学和光学性质造和航空航天等领域。
聚合物材料
用于塑料制品、纤维和包装材料等领域。
陶瓷材料
用于电子、玻璃和医疗器械等领域。
材料的晶体结构、晶格缺陷和晶界等对性能的影响。
2
特定结构的特定性能
不同结构的材料具有不同的力学、电学和热学性能。
3
性能优化
通过调整材料的结构来优化其性能，例如热处理和合金化。
基础金属和非金属材料
基础金属材料
如铁、铜、铝等，具有良好的导电性和导热性，广 泛用于电子和建筑领域。
非金属材料
如玻璃、塑料和陶瓷等，具有良好的绝缘性和耐腐 蚀性，在化工和医疗领域有重要应用。
复合材料
用于航空航天、运动器材和建筑领域。
材料科学的发展和未来趋势
1
新材料的发展
石墨烯、有机发光二极管等新材料的研究和应用。
2
可持续发展
可再生能源、环保材料和循环利用的发展。
3
智能材料的兴起
具有传感、响应和自修复功能的智能材料的研究。
总结和回顾
材料科学是一个广泛的领域，涵盖了各种材料和应用领域。掌握材料特征、结构与性能的关系对于材料科学的 发展至关重要。
材料科学基础-第1章
材料科学研究材料的特征、性能和应用。它是现代工程学的基础，涉及多个 领域，包括金属、聚合物、陶瓷、复合材料和纳米材料等。
材料的特征和分类
1 材料的特征
2 材料的分类
材料的密度、强度、导电性和导热性等特性。
金属、陶瓷、聚合物和复合材料等不同类型 的材料。
材料科学基础（上）2005A卷
材料科学基础（上）2005A卷材料科学基础期终考试试卷(A)第⼀部分，闭卷姓名_________ 学号______⼀、选择题(单项选择)（24分）1、纯⾦属均匀形核时，a) 当过冷度?T很⼩时，原⼦可动性低，相变驱动⼒低，因此，形核率低；b) 当过冷度?T很⼩时，原⼦可动性⾼，相变驱动⼒⾼，因此，形核率低；c) 当过冷度?T很⼩时，原⼦可动性低，相变驱动⼒⾼，因此，形核率低；d) 当过冷度?T很⼩时，原⼦可动性⾼，相变驱动⼒低，因此，形核率低。
2、单相固溶体在⾮平衡凝固过程中会形成成分偏析，a) 若冷却速度越⼤，则成分偏析的倾向越⼤；b) 若过冷度越⼤，则成分偏析的倾向越⼤；c) 若两组元熔点相差越⼤，则成分偏析的倾向越⼩；d) 若固相线和液相线距离越近，则成分偏析的倾向越⼩。
3、对⾦属-⾦属型共晶，决定共晶组织形貌的⼀个重要因素是单位⾯积界⾯能的⼤⼩，若(a) 单位⾯积的界⾯能越⼩，形成⽚状共晶的倾向越⼤；(b) 单位⾯积的界⾯能越⼤，形成⽚状共晶的倾向越⼤；(c) 单位⾯积的界⾯能越⼩，形成棒状共晶的倾向越⼤；(d) 单位⾯积的界⾯能越⼩，形成针状共晶的倾向越⼤。
4、在下列那⼀种情况下平衡分配系数k0和有效分配系数k e相等：a、正常凝固；b、快速凝固；c、平衡凝固；d、边界层与液相区部分混合条件下的凝固。
5、在三元系中，四相平衡共晶相图和四相平衡包晶相图的四相平衡区都是三⾓形，两者区别是：a、共晶相图四相区中液相成分点在三⾓形内，⽽包晶相图四相区液相成分点在三⾓形顶⾓上；b、包晶相图四相区中液相成分点在三⾓形内，⽽共晶相图四相区液相成分点在三⾓形顶⾓上；c、共晶相图四相区是等边三⾓形；包晶相图的四相区不是等边三⾓形；d、包晶相图四相区是等边三⾓形；共晶相图的四相区不是等边三⾓形。
6、当?P＝0时，根据相律，a、单元系中两相平衡反应可以在某个温度区间内进⾏；b、⼆元系中的三相平衡反应可以在某个温度区间内进⾏；c、三元系中的三相平衡反应可以在某个温度区间内进⾏；d、三元系中的四相平衡反应可以在某个温度区间内进⾏。
《材料科学基础(上)》期末考试试卷A卷和答案A,2020年12月
第1页###############材料科学与工程专业 《材料科学基础（上）》期末考试试卷（A ）（后附参考答案及评分标准）考试时间：120分钟 考试日期：2020年12月 题 号一 二 三 四 五 六 总 分得 分评卷人 复查人一、单项选择题（请将正确答案填入表中相应题号处，本题13小题，共26分，每小题2分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案题号 11 12 13 答案1. 聚乙烯高分子材料中的C －H 化学键属于（ ）。
A. 金属键B. 离子键C. 共价键D. 氢键 2. CsCl 的晶体结构类型属于（ ）。
A. 简单立方B. 体心立方C. 面心立方D. 密排六方 3. α-Fe 的晶体结构类型属于（ ）。
A. 简单三斜B. 体心立方C. 面心立方D. 底心正交 4. 原子扩散的驱动力是（ ）。
A. 组元的浓度梯度B. 组元的化学势梯度C. 温度梯度D. 压力梯度得分 年级 专业 姓名 学号装订线5. 下面关于回复与再结晶机制的差别中，正确的是（）。
A. 回复不需要孕育期，而再结晶需要孕育期B. 回复不需要激活能，而再结晶需要激活能C. 回复不能降低形变态的应变能，而再结晶将降低形变态的应变能D. 以上说法都不正确6. 位错运动包括位错的滑移和位错的攀移，其中（）。
A. 螺位错只作滑移，刃位错既可滑移又可攀移B. 螺位错只作攀移，刃位错只作滑移C. 螺位错既可滑移又可攀移，刃位错只作滑移D. 螺位错只作滑移，刃位错只作攀移7. 晶体中热缺陷的浓度随温度（）。
A. 线性增加B. 呈指数规律增加C. 无变化规律D. 线性减少8. 下列说法错误的是（）。
A. 螺型位错线与滑移方向平行B. 金属中点缺陷的存在使其电阻减小C. 晶界比晶内更容易氧化和优先腐蚀D. 间隙原子的形成能大于空位形成能9. 下面关于对再结晶温度影响的说法中，错误的是（）。
A. 冷形变程度越小则再结晶温度越高B. 在相同冷形变程度下，原始晶粒尺寸越小则再结晶温度越低C. 第二相粒子分布越弥散则再结晶温度越低D. 以上说法都正确10. 面心立方结构每个晶胞占有（）个原子。
材料科学基础上复习题库
简答题1.空间点阵与晶体点阵有何区别？晶体点阵也称晶体结构，是指原子的具体排列；而空间点阵则是忽略了原子的体积，而把它们抽象为纯几何点。
2.金属的3种常见晶体结构中，不能作为一种空间点阵的是哪种结构？密排六方结构。
3.原子半径与晶体结构有关。
当晶体结构的配位数降低时原子半径如何变化？原子半径发生收缩。
这是因为原子要尽量保持自己所占的体积不变或少变，原子所占体积V A＝原子的体积(4/3πr3+间隙体积)，当晶体结构的配位数减小时，即发生间隙体积的增加，若要维持上述方程的平衡，则原子半径必然发生收缩。
4.在晶体中插入柱状半原子面时能否形成位错环？不能。
因为位错环是通过环内晶体发生滑移、环外晶体不滑移才能形成。
5.计算位错运动受力的表达式为，其中是指什么？外力在滑移面的滑移方向上的分切应力。
6.位错受力后运动方向处处垂直于位错线，在运动过程中是可变的，晶体作相对滑动的方向应是什么方向？始终是柏氏矢量方向。
7.位错线上的割阶一般如何形成？位错的交割。
8.界面能最低的界面是什么界面？共格界面。
9. “小角度晶界都是由刃型位错排成墙而构成的”这种说法对吗？否，扭转晶界就由交叉的同号螺型位错构成10.为什么只有置换固熔体的两个组元之间才能无限互溶，而间隙固熔体则不能？这是因为形成固熔体时，熔质原子的熔入会使熔剂结构产生点阵畸变，从而使体系能量升高。
熔质与熔剂原子尺寸相差越大，点阵畸变的程度也越大，则畸变能越高，结构的稳定性越低，熔解度越小。
一般来说，间隙固熔体中熔质原子引起的点阵畸变较大，故不能无限互溶，只能有限熔解。
综合题1. 作图表示立方晶体的（123）（0 -1 -2）（421）晶面及[-102][-211][346]晶向。
2. 写出立方晶体中晶向族<100>，<110>，<111>等所包括的等价晶向。
3. 写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。
材料科学基础第一章ppt课件
我国材料的历史进程 (Historical perspective)
• 漫长而又曲折的历程：
简 单 → 复 杂 单 一 性 能 → 综 合 性 能
结 构 材 料 → 功 能 材 料 单 一 材 料 → 复 合 材 料
石 器 时 代 （ S t o n eA g e ） ： 石 斧 、 凿 、 刀 、 铲 、 箭 头 、 纺 轮 、 钵 等 （ 西 安 半 坡 遗 址 ）
薛定谔方程
描述原子中一个电子的空间和能量，可用四个量子数（quantum numbers）表示
主 量 子 数 n ： 决 定 原 子 中 电 子 能 量 和 核 间 距 离 ， 即 量 子 壳 层 ， 取 正 整 数 K 、 L 、 M 、 N 、 O 、 P 、 Q i e l e c t r o ns h e l l 轨 道 动 量 量 子 数 l ： 与 电 子 运 动 的 角 动 量 有 关 ， 取 值 为 0 ， 1 ， 2 ， n 1 , s ， p ， d ， f i s h a p eo ft h ee l e c t r o ns u b s h e l l 磁 量 子 数： m 定 原 子 轨 道 或 电 子 云 在 空 间 的 伸 展 方 向 ， 取 值 为 l ， ( l 1 ) , 1 ,0 , 1 , l i 决 i i i s p a t i a lo r i e n t a t i o n o fa n e l e c t r o n c l o u d 1 1 自 旋 角 动 量 量 子 数 s ： 表 示 电 子 自 旋 （ s p i n m o m e n t ） 的 方 向 ， 取 值 为 ＋ 或 i 2 2
金 属 材 料 （ M e t a l l i cM a t e r i a l s ) : 钢 铁 、 铝 、 铜 、 钛 合 金 陶 瓷 材 料 （ C e r a m i c s ） ： A lO、 i C 、 S iN、 i O、 i N 2 3 S 3 4 S 2 T 或 无 机 非 金 属 材 料 （ I n o r g a n i cM a t e r i a l s ) 高 分 子 材 料 （ H i g hP o l y m e r s ) ： 纤 维 、 蛋 白 质 、 聚 乙 烯 、 聚 氯 乙 烯 M a t e l-M a t r i x 复 合 材 料 （ C o m p o s i t e s ) ： C o m p o s i t e s P o l y m e r-M a t r i x
材料科学基础第一章
材料科学基础第一章第一章：基本概念和定义材料科学是研究材料性质、结构和制备方法的学科，它是现代科学和工程技术的基础之一、材料科学的发展与人类社会的进步息息相关，它为现代化生产和科技创新提供了重要的支撑。
材料是构成物质的基本单元，是由原子、离子或分子组成的。
材料可分为金属材料、非金属材料和新型材料三大类。
其中，金属材料具有良好的导电性和热传导性，主要用于制造工程结构和电子器件；非金属材料具有绝缘性和高温耐受性，主要用于绝缘和耐火材料；新型材料则是指在人工合成的基础上通过改变晶格结构、添加元素等手段制造出来的材料。
材料科学的研究对象主要包括材料的结构、性能、制备方法和应用等。
材料的结构是指材料的组织形态，包括晶体结构、非晶态结构和微观结构等。
晶体结构是指材料中原子、离子或分子排列成有序的方式，它对材料性能有重要影响。
非晶态结构是指材料中原子、离子或分子排列成无序的方式，具有特殊的物理和化学性质。
微观结构是指材料中原子、离子或分子的尺寸和形态分布等，它也会直接影响材料的性能。
材料的性能是指材料在特定条件下表现出来的特性，包括机械性能、电磁性能、热性能、化学性能和光学性能等。
机械性能是指材料在外力作用下的变形和破坏行为，主要包括强度、硬度和韧性等。
电磁性能是指材料在电场、磁场和光场等作用下的响应能力，主要包括导电性、磁性和光学性质等。
热性能是指材料在热力学条件下的热传导、膨胀和熔化等特性。
化学性能是指材料与其他物质之间的化学反应和变化行为，主要包括腐蚀性、氧化性和还原性等。
光学性能是指材料对光的透射、反射和吸收等特性。
材料的制备方法是指制造材料的过程和方法，主要包括物理方法、化学方法和生物方法等。
物理方法是指通过物理性质的变化来改变材料的结构和性能，如高温熔炼、沉淀和烧结等。
化学方法是指通过化学反应来合成材料，如溶胶-凝胶法、沉淀法和电化学方法等。
生物方法是指利用生物体或生物分子来制备材料，如生物矿化和生物复合材料等。
材料科学基础1绪论
材料科学基础1绪论材料科学是研究材料的性质、结构、制备、性能和应用的学科，具有广泛的领域和深远的影响。
材料是构成物质世界的基本单元，不同材料具有不同的特性和用途。
材料科学基础就是研究材料的基本原理和基础知识，为后续的材料科学研究和应用打下坚实的基础。
材料科学基础研究的内容包括材料的组成、结构、性质以及制备和加工技术等方面。
首先，材料的组成是指材料的成分和元素的种类和比例。
不同的元素组合可以形成不同的材料，例如金属、陶瓷、塑料等。
其次，材料的结构是指材料内部的原子、分子或晶体的排列方式。
不同的结构决定了材料的性质。
再次，材料的性质是指材料特定条件下所表现出来的特征和行为。
例如，强度、硬度、导电性、热传导性等都是材料的性质。
最后，材料的制备和加工技术是指制备材料的方法和工艺，例如熔炼、凝固、烧结、激光制造等。
制备和加工技术可以改变材料的结构和性质，从而满足不同的需求和应用。
材料科学在许多领域中都起着关键的作用。
首先，在材料工程领域，材料科学的基础研究为新材料的设计和开发提供了理论支持和指导。
新材料的研发可以改善产品的性能和功能，从而推动技术进步和社会发展。
其次，在能源领域，材料科学的研究可以帮助开发高效的能源材料和设备，例如太阳能电池、锂离子电池等，促进可再生能源的利用和节能减排。
此外，在医学领域，材料科学的研究为生物材料的设计和应用提供了基础，例如人工关节、组织工程材料等，改善了医疗技术和治疗效果。
材料科学基础的研究方法包括实验研究和理论分析。
实验研究是获取材料性质和行为的主要方法，通过实验可以测试材料的力学性能、导电性能、光学性能等。
实验结果可以用于验证理论模型和假设，并指导材料的设计和制备。
理论分析是对材料的组成、结构和性质进行推断和预测的一种方法，通过数学模型和计算机模拟可以分析材料的行为和相互作用。
实验研究和理论分析相互补充，在材料科学的研究中起着重要的作用。
总之，材料科学基础是研究材料的组成、结构、性质和制备技术的学科，对于材料科学的研究和应用具有重要的意义。
智慧树答案材料科学基础(上)知到课后答案章节测试2022年
第一章1.新材料被列为《中国制造2025》十大优先发展的重点领域之一。
答案:对2.材料的使用效能则随工作环境不同而异，它与材料的固有性能无关。
答案:错3.结构材料是利用材料的（）。
答案:韧性;硬度;强度4.下列属于材料物理性质的是（）。
答案:电学5.原子排列的周期性和对称性属于（）结构。
答案:晶体第二章1.正负离子半径比：0.732≤r＋/r－<1，正离子的配位数为（）答案:82.等径球体最紧密堆积时，一个球周围有（）个八面体空隙。
答案:63.碘化银晶体理论上是6配位结构，但实际上却是4配位结构，原因有（）。
答案:碘离子半径大易被极化;碘银键由离子键过渡为共价键;正负离子靠近，配位数降低4.若晶面指数相同，但正负符号相反，则两组晶面是相互平行的。
答案:对5.两种不同元素结合成晶体时，随两元素电负性差值增大，键的极性逐渐减弱。
答案:错第三章1.晶体结构缺陷按照其几何形态可分为（）答案:线缺陷;点缺陷;面缺陷;体缺陷2.Ca离子占据Zr离子结点位置的缺陷符号是（）答案:3.少量KCl溶入中，以正离子为基准书写反应方程式，有以下哪几种产物（）答案:;;4.孪生导致的变形量远大于滑移。
答案:错5.刃位错具有唯一的滑移面，切应力方向与位错线垂直。
答案:对6.假设αβγ原子半径分别为1.6、1.4和1.25，仅从尺寸因素考虑，它们之间能形成连续置换型固溶体的是（）答案:αβ第四章1.熔体中质点间化学键的性质对玻璃的形成也有重要作用，不能形成玻璃的键型是（）。
答案:共价键;金属键;离子键2.同温度下，下列组成中熔体粘度最大的是（）。
答案:3.温度升高，质点热运动增加，体积膨胀，相互作用变为松弛，表面张力降低。
答案:对4.硅酸盐熔体的粘度随O/Si比的上升而上升。
答案:错5.单键强<250kJ/mol，这类氧化物属于（）。
答案:网络改变体第五章1.当某种液体在固体表面的接触角为时，这种润湿是（）。
答案:浸湿2.润湿的过程是体系吉布斯自由能（）的过程。
材料科学基础上考试资料
材料科学基础背记要点一、填空题1.晶体非晶体根本区别质点在三维空间存在有规律的周期排列质点在三维空间不存在有规律的周期排列熔化时具有固定的熔点没有固定的熔点，只有一个软化温度范围性能具有各向异性具有各向同性2.金属的通性：良好的导电导热性；正的电阻温度系数；不透明性，具有金属光泽；良好的延展性；3.离子键共价键金属键分子键氢键结合方式正离子和负离子静电吸引力吸引相邻原子共用电子对正离子和电子云结合分子或原子团之间存在极性，存在于中性的原子和原子团之间的结合力含H物质中，H和其他原子之间形成共价键，之后与另一原子结合所形成的附加键结合类型化学键化学键化学键物理键物理键微观和宏观性能结合力大；晶体高强度，高硬度，脆，热膨胀系数小，是良好的绝缘体。
具有8-N规则，方向性强，结合力大。
晶体具有高强度，高硬度，较脆；熔点高晶体具有良好塑性，具有良好的导电导热性。
结合力小，晶体易变形，熔点低，硬度低。
具有方向性，结合力较强，比离子键和共价键的结合力要小举例部分陶瓷材料，NaCl陶瓷，聚合物，Si金属元素结合物塑料，陶瓷4.晶向指数确定步骤：①建立坐标系，选原点，定三个基矢，以晶胞边长为坐标轴单位长度。
②做直线平行于待标识的晶向，或标定晶向的直线，通过坐标原点。
③确定通过原点直线上任一一点的坐标值。
④将坐标值化为最小整数，并加上方括号。
5.晶面指数确定步骤：①建立坐标系。
②确定晶面在各个坐标轴上的截距。
③取截距的倒数，并通分，化为最简整数比。
6.一个晶向指数代表着相互平行，方向一致的所有晶向，如果晶体中的两个晶向相互平行，方向相反，则晶向指数中的指数相同而符号相反。
7.晶面指数的实际意义是晶面的法向量，因此晶面指数不是指的一个晶面，而是代表着一组相互平行的晶面，相互平行的晶面之间的晶面指数相同，或者数字相同而正负号相反。
8.晶体中的任一晶面都至少属于两个晶带，对于任意两个不互相平行的晶面，但是从属于同一个晶带时，这两个晶面的交线就是晶带轴。
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B.
面心正交
C.
底心正交
D.
简单正交
正确答案：A、B、C、D
3判断(2分)D
相似的晶体结构可属于不同点阵。
4判断(2分)D
空间点阵可以划分为七大晶系，包括14种点阵类型。
5判断(2分)C
晶胞就是点阵中最小的单元体。
第二章 晶体的结构（二）：测验
螺位错的柏氏矢量
得分/总分
A.
与位错线正方向无关
B.
与位错线不平行，也不垂直
C.
与位错线平行
D.
与位错线垂直
正确答案：C
12单选(2分)
异号、平行位错之间相互
得分/总分
A.
吸引
B.
排斥
C.
交割
D.
缠绕
正确答案：A
13单选(2分)
六方晶系包括________点阵
得分/总分
A.
无畸变能
B.
是面缺陷
C.
对晶体没有影响
D.
引起较大的畸变
正确答案：B
7单选(2分)
非立方晶系中，具有完全相同指数的晶向与晶面
得分/总分
A.
有可能相互平行
B.
夹角不确定
C.
有可能相互垂直
D.
45°相交
正确答案：C
8单选(2分)
非稳态扩散指的是
得分/总分
A.
浓度梯度随时间变化
B.
与时间t有关
C.
与距扩散距离远近有关
D.
各处浓度梯度随位置变化
正确答案：A、B
29多选(2分)
扩散的路径包括
得分/总分
A.
外表面扩散
B.
位错扩散
C.
界面Байду номын сангаас散
D.
体扩散
正确答案：A、B、C、D
正确答案：A
2单选(2分)
金属键通过（ ）成键
得分/总分
A.
静电偶极吸引力
B.
价电子转移
C.
自由电子与阳离子
D.
共用电子对
正确答案：C
3多选(2分)
分子键为主的晶体：
得分/总分
A.
固态导电
B.
熔点低
C.
塑性差
D.
硬度低
正确答案：B、D
B.
二个方向上尺寸很小
C.
零维缺陷
D.
三个方向上尺寸都很小
正确答案：C、D
2多选(2分)
点缺陷种类包括
得分/总分
A.
弗兰克缺陷
B.
反位原子
C.
空位片
D.
肖脱基缺陷
正确答案：A、B、D
3判断(2分)C
完整晶体中是不含空位的。
4判断(2分)C
1单选(2分)
在简单立方晶胞中画出晶面
得分/总分
A.
B.
C.
D.
正确答案：C
2单选(2分)
在简单立方晶胞中画出晶面
得分/总分
A.
B.
C.
D.
正确答案：A
3单选(2分)
点阵常数为a的简单立方晶体中，（100）晶面间距为
得分/总分
8、8、6
B.
12、6、8
C.
12、12、12
D.
12、8、12
正确答案：D
5单选(2分)
部分位错是
得分/总分
A.
柏氏矢量大于点阵矢量
B.
柏氏矢量等于点阵矢量整数倍
C.
柏氏矢量等于点阵矢量
D.
柏氏矢量小于点阵矢量
正确答案：D
6单选(2分)
堆垛层错
常温下，空位可以被完全消除。
5判断(2分)D
点缺陷是热力学平衡缺陷。
第三章 晶体缺陷（二）：测验
1单选(2分)
螺位错的柏氏矢量
得分/总分
A.
与位错线垂直
B.
30多选(2分)
点缺陷种类包括
得分/总分
A.
杂质原子
B.
间隙原子
C.
空位
D.
溶质原子
正确答案：A、B、C、D
31判断(2分)D
差别很大的晶体结构可以属于同一点阵
32判断(2分)C
若没有宏观扩散流，则说明没有发生扩散
33判断(2分)C
空位可以被完全消除。
A.
需要外力平行于位错线或具有平行的分量
B.
需要外力平行于柏氏矢量或具有平行的分
C.
滑移量＝柏氏矢量的模
D.
位错线沿法线方向运动
正确答案：B、C、D
19多选(2分)
作用在混合位错线上的力
得分/总分
A.
垂直位错线
B.
与柏氏矢量大小有关
C.
总是与外力方向相同
4判断(2分)D
氢键有方向性
5判断(2分)C
金属键有方向性
第二章 晶体的结构（一）：测验
1多选(2分)
立方晶系包括：
得分/总分
A.
体心立方
B.
简单立方
C.
底心立方
D.
面心立方
正确答案：A、B、D
2多选(2分)
正交晶系包括：
得分/总分
A.
D.
扩散系统中每一种组元都有各自的扩散系数
正确答案：A、C、D
17多选(2分)
刃位错的滑移是
得分/总分
A.
能在任意经过位错线的原子面上运动
B.
原子面上的整体平移
C.
正、负刃位错运动方向相反
D.
依次逐排的运动
正确答案：C、D
18多选(2分)
混合位错滑移
得分/总分
A.
电子浓度
B.
原子半径差
C.
电负性
D.
组元晶体结构
正确答案：A、B、C、D
22多选(2分)
螺位错的滑移是
得分/总分
A.
依次逐排的运动
B.
原子面上的整体平移
C.
能在任意经过位错线的原子面上运动
D.
左螺、右螺位错运动方向相反
正确答案：A、C、D
D.
0.15、0.29
正确答案：D
2单选(2分)
面心立方、体心立方、密排六方的八面体间隙和四面体间隙大小rB/rA
得分/总分
A.
密排六方与体心立方相同
B.
都不相同
C.
面心立方与密排六方相同
D.
面心立方与体心立方相同
正确答案：C
3单选(2分)
面心立方、体心立方和密排六方的晶胞原子数分别为
得分/总分
A.
2、4、4
B.
4、2、6
C.
4、4、6
D.
4、2、4
正确答案：B
4单选(2分)
面心立方八面体间隙和四面体间隙大小rB/rA分别为
得分/总分
A.
0.414、0.225
B.
0.414、0.29
C.
0.414、0.15
D.
0.29、0.15
都不相同
B.
面心立方与体心立方相同
C.
密排六方与体心立方相同
D.
面心立方与密排六方相同
正确答案：D
10单选(2分)
刃位错的柏氏矢量
得分/总分
A.
与位错线平行
B.
与位错线垂直
C.
与位错线正方向无关
D.
与位错线不平行，也不垂直
正确答案：B
11单选(2分)
34判断(2分)D
小角晶界中位错密度越大，位向差越大
35判断(2分)D
影响间隙固溶体固溶度的因素主要是原子尺寸差，另外组元晶体结构、电负性和原子价也有影响
36判断(2分)C
只有螺位错才能发生攀移
37判断(2分)C
扩散通量是指扩散物质的流量
38判断(2分)D
位错塞积必然阻碍位错运动
A.
<110>, AB
B.
<110>, ABC
C.
{111}, AB
D.
[001], ABC
正确答案：A
16多选(2分)
科肯道尔效应
得分/总分
A.
揭示了宏观扩散规律与微观扩散机制间的内在联系
B.
会对扩散偶产生不利影响，应尽量避免
C.
扩散偶界面两侧原子迁移速度不相等
23多选(2分)
晶态的陶瓷材料的特点包括
得分/总分
A.
以离子键为主
B.
典型的非金属性质
C.
原子比例比较严格，可以用分子式表示
D.
以共价键为
正确答案：A、B、C
24多选(2分)
硅酸盐结构包括
得分/总分
A.