材料科学基础试题练习(附解析)-2
材料科学基础习题与参考答案（doc14页）完美版
材料科学基础习题与参考答案（doc14页）完美版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（），（），（）。
材料科学基础2复习题与参考答案
材料科学基础2复习题及部分参考答案一、名词解释1、再结晶：指经冷变形的金属在足够高的温度下加热时，通过新晶粒的形核及长大，以无畸变的等轴晶粒取代变形晶粒的过程。
2、交滑移：在晶体中，出现两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移。
3、冷拉：在常温条件下，以超过原来屈服点强度的拉应力，强行拉伸聚合物，使其产生塑性变形以达到提高其屈服点强度和节约材料为目的。
（《笔记》聚合物拉伸时出现的细颈伸展过程。
）4、位错：指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。
（《书》晶体中某处一列或者若干列原子发生了有规律的错排现象）5、柯氏气团：金属内部存在的大量位错线，在刃型位错线附近经常会吸附大量的异类溶质原子（大小不同吸附的位置有差别）,形成所谓的“柯氏气团”。
（《书》溶质原子与位错弹性交互作用的结果，使溶质原子趋于聚集在位错周围，以减小畸变，降低体系的能量，使体系更加稳定。
）6、位错密度：单位体积晶体中所含的位错线的总长度或晶体中穿过单位截面面积的位错线数目。
7、二次再结晶：晶粒的不均匀长大就好像在再结晶后均匀、细小的等轴晶粒中又重新发生了再结晶。
8、滑移的临界分切应力：滑移系开动所需要的最小分切应力。
（《书》晶体开始滑移时，滑移方向上的分切应力。
）9、加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象，又称冷作硬化。
（《书》随塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增加的现象。
）10、热加工：金属铸造、热扎、锻造、焊接和金属热处理等工艺的总称。
（《书》使金属在再结晶温度以上发生加工变形的工艺。
）11、柏氏矢量：是描述位错实质的重要物理量。
反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。
（《书》揭示位错本质并描述位错行为的矢量。
）反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量。
12、多滑移：晶体的滑移在两组或者更多的滑移面（系）上同时进行或者交替进行。
13、堆垛层错：晶体结构层正常的周期性重复堆垛顺序在某二层间出现了错误，从而导致的沿该层间平面（称为层错面）两侧附近原子的错排的一种面缺陷。
材料科学基础第1-2章例题、作业题及其解答
第2章 例 题（A ）1. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。
2. 在面心立方晶胞中画出（012）和（123）晶面。
3. 右图中所画晶面的晶面指数是多少？4. 设晶面（152）和（034）属六方晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。
反之，求（3121）及（2112）的正交坐标的表示。
5. （练习），上题中均改为相应晶向指数，求相互转换后结果。
答案：2. (2110) 4. （1562）， （0334） 5. [1322] [1214] （123） （212）[033] [302]第2章 例题答案(A)4. （152） )2615(6)51()(⇒-=+-=+-=v u t（034） )4303(3)30()(⇒-=+-=+-=v u t（1213） ⇒ （123）（2112） ⇒ （212）5. [152] ]2231[22)51(31)(313)152(31)2(311)512(31)2(31⇒⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫==-=+-=+-==-⨯=-=-=-⨯=-=W w V U t U V v V U u [034] ]4121[41)30(31)(312)032(31)2(311)302(31)2(31⇒⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫==-=+-=+-==-⨯=-=-=-⨯=-=W w V U t U V v V U u]3121[]033[33)1(20)1(1⇒⎪⎭⎪⎬⎫===--=-==---=-=w W t v V t u U [2112]]302[20)1(13)1(2⇒⎪⎭⎪⎬⎫===---=-==--=-=w W t v V t u U第2章 例 题（B ）1. 已知Cu 的原子直径为2.56A ，求Cu 的晶格常数，并计算1mm 3Cu 的原子数。
2. 已知Al 相对原子质量Ar （Al ）=26.97，原子半径γ=0.143nm ，求Al 晶体的密度。
3. bcc 铁的单位晶胞体积，在912℃时是0.02464nm 3；fcc 铁在相同温度时其单位晶胞体积是0.0486nm 3。
材料科学基础试卷(二)与答案
材料科学基础试卷(二)与参考答案、名词解释 (每小题 1 分，共 10 分 )1．晶胞2．间隙固溶体3．临界晶核4．枝晶偏析5．离异共晶6．反应扩散7．临界分切应力8．回复9．调幅分解10．二次硬化、判断正误 (每小题 1 分，共 10 分 )正确的在括号内画“V” ,错误的画“X”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. 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A GB V0、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. 和液固转变一样，固态相变也有驱动力并要克服阻力，因此两种转变的难易程度相似。
（）10. 除Co以外，几乎所有溶入奥氏体中的合金元素都能使 C曲线左移，从而增加钢的淬透性。
（）三、作图题（每小题5分，共15分）1. 在简单立方晶胞中标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：a）立方晶系（421）, （123），［211］； b）六方晶系（2111），［2113］。
2. 设面心立方晶体中的（111）为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为a - ［110］。
2（1）在晶胞中画出柏氏矢量b的方向并计算出其大小。
（2）在晶胞中画出引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出此二位错线的晶向指数3. 如下图所示，将一锲形铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制。
试画出轧制后铜片经再结晶后晶粒大小沿片长方向变化的示意图四、相图分析(共20分)⑴就Fe-Fe3C相图，回答下列问题：1•默画出Fe-Fe3C相图，用相组成物填写相图；2. 分析含碳量为I.Owt%的过共析钢的平衡结晶过程，并绘出室温组织示意图。
材料科学基础习题二
材料科学基础习题二1.指出下列概念的错误之处，并更正。
1）所谓过冷是指结晶过程中平台温度与冷却曲线上熔点之间的差异。
2）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。
3）在任何温度下，液态金属中最大的结构波动是晶体胚。
4）在任何温度下，液相中最大的结构波动是原子核。
5）所谓临界晶核，就是体系自由能的减少完全补偿表面自由能的增加时的晶胚大小。
6）在液态金属中，任何小于临界核半径的晶体胚都不能形核，但只要有足够的能量波动来提供形核功，它就可以形核。
7）测定某纯金属铸件结晶时的最大过冷度，其实测值与用公式0.2tm计算值，基本一致。
8）当一些铸件结晶时，由于快速冷却速度，均匀形核率N1增加，非均匀形核率N2也增加，因此总形核率为n=N1+N2。
9）若在过冷液体中，外加10000颗形核剂，则结晶后就可以形成10000颗晶粒。
10）从非均匀形核功的计算公式中可以看出，当润湿角为0度时，非均匀形核的形核功最大。
11）为了生产出一批厚度大、粒度均匀的砂型铸件，可以采用在砂型铸造过程中加入成核剂的方法。
12）非均匀形核总是比均匀形核容易，因为前者是以外加质点为结晶核心，不像后者那样形成界面，而引起自由能的增加。
13）在研究金属晶粒细化过程时，我们主要寻找熔点低、晶格常数与金属相近的成核剂，它们的成核催化效率最高。
14）纯金属生长时，无论液固界面呈粗糙型还是光滑型，其液相原子都一个一个地沿着固相面得垂直方向连接上去。
15）无论温度分布如何，普通纯金属的生长都是树枝状界面。
16）氯化铵饱和水溶液与纯金属结晶终了时的组织形态一样，前者呈树枝状，后者也成树枝晶。
一17）人们无法观察到极纯金属的树枝状生长过程，所以关于树枝状的生长形态仅仅是一种推想。
18）在液态纯金属中加入成核剂时，其生长形式总是树枝状的。
19）纯金属结晶时，若呈垂直方式生长，其界面时而光滑，时而粗糙，交替生长。
20）从宏观上观察，若液固界面是平直的，称为光滑界面结构；若是呈金属锯齿形的，称为粗糙界面结构。
材料科学基础试卷(二)与参考答案
材料科学基础试卷（二）与参考答案一、名词解释(每小题1分，共10分)1．晶胞2．间隙固溶体3．临界晶核4．枝晶偏析5．离异共晶6．反应扩散7．临界分切应力8．回复9．调幅分解10． 二次硬化二、判断正误(每小题1分，共10分)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. 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 B ＜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. 和液固转变一样，固态相变也有驱动力并要克服阻力，因此两种转变的难易程度相似。
( )10.除Co 以外，几乎所有溶入奥氏体中的合金元素都能使C 曲线 左移，从而增加钢的淬透性。
( )三、作图题(每小题5分，共15分)1. 在简单立方晶胞中标出具有下列密勒指数的晶面和晶向：a)立方晶系 (421)，(231)，[112]；b)六方晶系(1112)，[3112]。
2. 设面心立方晶体中的(111)为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为2a [110]。
(1)在晶胞中画出柏氏矢量b的方向并计算出其大小。
(2)在晶胞中画出引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出此二位错线的晶向指数。
3.如下图所示，将一锲形铜片置于间距恒定的两轧辊间轧制。
试画出轧制后铜片经再结晶后晶粒大小沿片长方向变化的示意图。
四、相图分析(共20分)(1) 就Fe-Fe3C相图，回答下列问题：1. 默画出Fe-Fe3C相图，用相组成物填写相图；2. 分析含碳量为1.0wt%的过共析钢的平衡结晶过程，并绘出室温组织示意图。
材料科学基础-张代东-习题问题详解(2)
第1章 习题解答1-1 解释下列基本概念金属键，离子键，共价键，德华力，氢键，晶体，非晶体，理想晶体，单晶体，多晶体，晶体结构，空间点阵，阵点，晶胞，7个晶系，14种布拉菲点阵，晶向指数，晶面指数，晶向族，晶面族，晶带，晶带轴，晶带定理，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，点缺陷，线缺陷，面缺陷，空位，间隙原子，肖脱基缺陷，弗兰克尔缺陷，点缺陷的平衡浓度，热缺陷，过饱和点缺陷，刃型位错，螺型位错，混合位错，柏氏回路，柏氏矢量，位错的应力场，位错的应变能，位错密度，晶界，亚晶界，小角度晶界，大角度晶界，对称倾斜晶界，不对称倾斜晶界，扭转晶界，晶界能，孪晶界，相界，共格相界，半共格相界，错配度，非共格相界（略）1-2 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 答：原子间的键合方式及其特点见下表。
类 型 特 点离子键 以离子为结合单位，无方向性和饱和性 共价键 共用电子对，有方向性键和饱和性 金属键 电子的共有化，无方向性键和饱和性分子键 借助瞬时电偶极矩的感应作用，无方向性和饱和性 氢 键依靠氢桥有方向性和饱和性1-3 问什么四方晶系中只有简单四方和体心四方两种点阵类型？答：如下图所示，底心四方点阵可取成更简单的简单四方点阵，面心四方点阵可取成更简单的体心四方点阵，故四方晶系中只有简单四方和体心四方两种点阵类型。
1-4 试证明在立方晶系中，具有相同指数的晶向和晶面必定相互垂直。
证明：根据晶面指数的确定规则并参照下图，（hkl ）晶面ABC 在a 、b 、c 坐标轴上的截距分别为h a 、k b 、l c ，k h b a AB +-=，l h c a AC +-=，lk ca BC +-=；根据晶向指数的确定规则，[hkl ]晶向cb a L l k h ++=。
利用立方晶系中a=b=c ，ο90=γ=β=α的特点，有0))((=+-++=⋅kh l k h ba cb a AB L 0))((=+-++=⋅lh l k h ca cb a AC L 由于L 与ABC 面上相交的两条直线垂直，所以L 垂直于ABC 面，从而在立方晶系具有相同指数的晶向和晶面相互垂直。
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。
【材料科学基础经典习题及答案】考试试题2
13.设面心立方晶体中的 为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为 。
1)在晶胞中画出柏氏矢量b的方向并计算出其大小。
2)在晶胞中画出引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出此二位错线的晶向指数。
14.判断下列位错反应能否进行。
1) 2)
3) 4)
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？
15.若面心立方晶体中有b= 的单位位错及b= 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。
16.若已知某晶体中位错密度 。1)由实验测得F-R位错源的平均长度为 ，求位错网络中F-R位错源的数目。2)计算具有这种F-R位错源的镍晶体发生滑移时所需要的切应力。已知Ni的 Pa， 。
7．1.6l×l013个原子/mm2；1.14X1013个原子/mm2；1.86×1013个原子/mm2。
8．(1) 5.29×1028个矽原子/m3；(2) 0.33。
9．9. 0.4×10-18/个原子。
10．1.06×1014倍。
11．(1)这种看法不正确。在位错环运动移出晶体后，滑移面上、下两部分晶体相对移动的距离是由其柏氏矢量决定的。位错环的柏氏矢量为b，故其相对滑移了一个b的距离。(2) A'B'为右螺型位错，C'D'为左螺型位错；B'C'为正刃型位错，D'A'为负刃型位错。位错运动移出晶体后滑移方向及滑移量如附图2.3所示。
材料科学基础2复习题及参考答案
材料科学基础2复习题及部分参考答案一、名词解释1、再结晶：指经冷变形的金属在足够高的温度下加热时，通过新晶粒的形核及长大，以无畸变的等轴晶粒取代变形晶粒的过程。
2、交滑移：在晶体中，出现两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移。
3、冷拉：在常温条件下，以超过原来屈服点强度的拉应力，强行拉伸聚合物，使其产生塑性变形以达到提高其屈服点强度和节约材料为目的。
（《笔记》聚合物拉伸时出现的细颈伸展过程。
）4、位错：指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。
（《书》晶体中某处一列或者若干列原子发生了有规律的错排现象）5、柯氏气团：金属内部存在的大量位错线，在刃型位错线附近经常会吸附大量的异类溶质原子（大小不同吸附的位置有差别）,形成所谓的“柯氏气团”。
（《书》溶质原子与位错弹性交互作用的结果，使溶质原子趋于聚集在位错周围，以减小畸变，降低体系的能量，使体系更加稳定。
）6、位错密度：单位体积晶体中所含的位错线的总长度或晶体中穿过单位截面面积的位错线数目。
7、二次再结晶：晶粒的不均匀长大就好像在再结晶后均匀、细小的等轴晶粒中又重新发生了再结晶。
8、滑移的临界分切应力：滑移系开动所需要的最小分切应力。
（《书》晶体开始滑移时，滑移方向上的分切应力。
）9、加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象，又称冷作硬化。
（《书》随塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增加的现象。
）10、热加工：金属铸造、热扎、锻造、焊接和金属热处理等工艺的总称。
（《书》使金属在再结晶温度以上发生加工变形的工艺。
）11、柏氏矢量：是描述位错实质的重要物理量。
反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。
（《书》揭示位错本质并描述位错行为的矢量。
）反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量。
12、多滑移：晶体的滑移在两组或者更多的滑移面（系）上同时进行或者交替进行。
13、堆垛层错：晶体结构层正常的周期性重复堆垛顺序在某二层间出现了错误，从而导致的沿该层间平面（称为层错面）两侧附近原子的错排的一种面缺陷。
材料科学基础考试试卷参考(带答案)
材料科学基础试卷(一)一、概念辨析题（说明下列各组概念的异同。
任选六题，每小题3分，共18分）1 晶体结构与空间点阵2 热加工与冷加工3 上坡扩散与下坡扩散4 间隙固溶体与间隙化合物5 相与组织6 交滑移与多滑移7 金属键与共价键8 全位错与不全位错9 共晶转变与共析转变二、画图题（任选两题。
每题6分，共12分）1 在一个简单立方晶胞内画出［010］、［120］、［210］晶向和（110）、（112）晶面。
2 画出成分过冷形成原理示意图（至少画出三个图）。
3 综合画出冷变形金属在加热时的组织变化示意图和晶粒大小、内应力、强度和塑性变化趋势图。
4 以“固溶体中溶质原子的作用”为主线，用框图法建立与其相关的各章内容之间的联系。
三、简答题（任选6题，回答要点。
每题5分，共 30 分）1 在点阵中选取晶胞的原则有哪些？2 简述柏氏矢量的物理意义与应用。
3 二元相图中有哪些几何规律？4 如何根据三元相图中的垂直截面图和液相单变量线判断四相反应类型？5 材料结晶的必要条件有哪些？6 细化材料铸态晶粒的措施有哪些？7 简述共晶系合金的不平衡冷却组织及其形成条件。
8 晶体中的滑移系与其塑性有何关系？9 马氏体高强度高硬度的主要原因是什么？10 哪一种晶体缺陷是热力学平衡的缺陷，为什么？四、分析题（任选1题。
10分）1 计算含碳量w=0.04的铁碳合金按亚稳态冷却到室温后，组织中的珠光体、二次渗碳体和莱氏体的相对含量。
2 由扩散第二定律推导出第一定律，并说明它们各自的适用条件。
3 试分析液固转变、固态相变、扩散、回复、再结晶、晶粒长大的驱动力及可能对应的工艺条件。
五、某面心立方晶体的可动滑移系为(111) [110].（15分）(1) 指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量.(2) 如果滑移由纯刃型位错引起,试指出位错线的方向.(3) 如果滑移由纯螺型位错引起,试指出位错线的方向.(4) 在(2),(3)两种情况下,位错线的滑移方向如何?(5) 如果在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力，试确定单位刃型位错和螺型位错线受力的大小和方向。
材料科学基础试题及答案.doc
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r 与点阵常数 a 的关系是；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r 与点阵常数 a 的关系是； 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r 与点阵常数 a 的关系是。
2. Al 的点阵常数为，其结构原子体积是，每个晶胞中八面体间隙数为，四面体间隙数为。
3. 纯铁冷却时在912e 发生同素异晶转变是从结构转变为结构，配位数，致密度降低，晶体体积，原子半径发生。
4. 在面心立方晶胞中画出晶面和晶向，指出﹤110﹥中位于（111）平面上的方向。
在hcp晶胞的（ 0001 ）面上标出晶面和晶向。
5.求和两晶向所决定的晶面。
26 在铅的（ 100）平面上， 1mm有多少原子？已知铅为fcc 面心立方结构，其原子半径R=×10 -6 mm。
第二章合金相结构一、填空1）随着溶质浓度的增大，单相固溶体合金的强度，塑性，导电性，形成间隙固溶体时，固溶体的点阵常数。
2）影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是（1）；（ 2）；（ 3）；（4）和环境因素。
3）置换式固溶体的不均匀性主要表现为和。
4）按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分，固溶体可分为和。
5）无序固溶体转变为有序固溶体时，合金性能变化的一般规律是强度和硬度，塑性，导电性。
6 ）间隙固溶体是，间隙化合物是。
二、问答1 、分析氢，氮，碳，硼在-Fe 和-Fe 中形成固溶体的类型，进入点阵中的位置和固溶度大小。
已知元素的原子半径如下：氢：，氮：，碳：，硼：，-Fe ：，-Fe ：。
2、简述形成有序固溶体的必要条件。
第三章纯金属的凝固1.填空1. 在液态纯金属中进行均质形核时，需要起伏和起伏。
2 液态金属均质形核时，体系自由能的变化包括两部分，其中自由能是形核的阻力，是形核的动力；临界晶核半径r 与过冷度 vT 关系为，临界形核功 vGK K 等于。
材料科学基础第二章答案
习题：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章答案：第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章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：（001）与[]为：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。
2-7 n 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。
材料科学基础复习试题和部分答案解析
材料科学基础复习试题和部分答案解析单项选择题：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）Mg2Pb （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。
（4.2非授课内容）（A）组元的浓度梯度（B）组元的化学势梯度（C）温度梯度19.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。
材料科学基础-张代东-习题问题详解（2）
材料科学基础-张代东-习题问题详解（2）第1章习题解答1-1 解释下列基本概念⾦属键，离⼦键，共价键，德华⼒，氢键，晶体，⾮晶体，理想晶体，单晶体，多晶体，晶体结构，空间点阵，阵点，晶胞，7个晶系，14种布拉菲点阵，晶向指数，晶⾯指数，晶向族，晶⾯族，晶带，晶带轴，晶带定理，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，点缺陷，线缺陷，⾯缺陷，空位，间隙原⼦，肖脱基缺陷，弗兰克尔缺陷，点缺陷的平衡浓度，热缺陷，过饱和点缺陷，刃型位错，螺型位错，混合位错，柏⽒回路，柏⽒⽮量，位错的应⼒场，位错的应变能，位错密度，晶界，亚晶界，⼩⾓度晶界，⼤⾓度晶界，对称倾斜晶界，不对称倾斜晶界，扭转晶界，晶界能，孪晶界，相界，共格相界，半共格相界，错配度，⾮共格相界（略）1-2 原⼦间的结合键共有⼏种？各⾃特点如何？答：原⼦间的键合⽅式及其特点见下表。
类型特点离⼦键以离⼦为结合单位，⽆⽅向性和饱和性共价键共⽤电⼦对，有⽅向性键和饱和性⾦属键电⼦的共有化，⽆⽅向性键和饱和性分⼦键借助瞬时电偶极矩的感应作⽤，⽆⽅向性和饱和性氢键依靠氢桥有⽅向性和饱和性1-3 问什么四⽅晶系中只有简单四⽅和体⼼四⽅两种点阵类型？答：如下图所⽰，底⼼四⽅点阵可取成更简单的简单四⽅点阵，⾯⼼四⽅点阵可取成更简单的体⼼四⽅点阵，故四⽅晶系中只有简单四⽅和体⼼四⽅两种点阵类型。
1-4 试证明在⽴⽅晶系中，具有相同指数的晶向和晶⾯必定相互垂直。
证明：根据晶⾯指数的确定规则并参照下图，（hkl ）晶⾯ABC 在a 、b 、c 坐标轴上的截距分别为h a 、k b 、l c ，k h b a AB +-=，l h c a AC +-=，lk ca BC +-=；根据晶向指数的确定规则，[hkl ]晶向cb a L l k h ++=。
利⽤⽴⽅晶系中a=b=c ，ο90=γ=β=α的特点，有0))((=+-++=?kh l k h ba cb a AB L 0))((=+-++=?lh l k h ca cb a AC L 由于L 与ABC ⾯上相交的两条直线垂直，所以L 垂直于ABC ⾯，从⽽在⽴⽅晶系具有相同指数的晶向和晶⾯相互垂直。
《材料科学基础》习题及参考答案
形核功，还是可以成核的。
答案
(7)测定某纯金属铸件结晶时的最大过冷度，其实测
值与用公式ΔT=0.2Tm计算值基本一致。
答案
(8) 某些铸件结晶时，由于冷却较快，均匀形核率N1
提高，非均匀形核率N2也提高，故总的形核率为N=
N1 +N2。
答案
返回
53
(9) 若在过冷液体中，外加10 000颗形核剂，则结晶
❖ ②比较Cu-10% Sn合金铸件和Cu-30%合金铸件的铸造性能 及铸造组织，说明Cu-10% Sn合金铸件中有许多分散砂眼的 原因。
③ω(Sn}分别为2%，11%和15%的青铜合金，哪一种可进行 压力加工?哪种可利用铸造法来制造机件?
答案
返7回8
❖ 9.如下图所示，已知A，B，C三组元固态完全不互溶，质量 分数分别84%A,，10%B，10%C的O合金在冷却过程中将进 行二元共晶反应和三元共晶反应，在二元共晶反应开始时， 该合金液相成分(a点)为60%A，20%B，20%C，而三元共 晶反应开始时的液相成分(E点)为50%A，10%B，40%C。
答案
返回
6
❖ 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？
答案
❖ 7.位错线上的割阶一般如何形成？
答案
❖ 8.界面能最低的界面是什么界面？
答案
❖ 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？
答案
返回
7
三、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。 答案
❖ 9. 在Fe中形成1mol 空位的能量为104. 67kJ，
材料科学基础第三章-2
3. 柏氏矢量的特性－B 柏氏矢量的特性－
(5) 位错的 连续性 : 可以形成位错环 、 连接于其他位错 、 终 位错的连续性 可以形成位错环、 连接于其他位错、 连续性: 止于晶界或露头于表面,但不能中断于晶体内. 止于晶界或露头于表面,但不能中断于晶体内. (6) 可用柏氏矢量判断位错类型 刃型位错: be， 刃型位错: ξe⊥be，右手法则判断正负 螺型位错: ξs∥bs，二者同向右旋, 螺型位错: ξs∥bs，二者同向右旋,反向左旋 柏氏矢量表示晶体滑移方向和大小.大小|b| |b|， (7) 柏氏矢量表示晶体滑移方向和大小.大小|b|，方向为柏 方向。 氏矢量 方向。 刃型位错滑移面为ξ与柏氏矢量所构成的平面, (8) 刃型位错滑移面为 ξ 与柏氏矢量所构成的平面 , 只有一 螺型位错滑移面不定,多个。 个；螺型位错滑移面不定,多个。 柏氏矢量可以定义为:位错为柏氏矢量不为0的晶体缺陷. (9) 柏氏矢量可以定义为:位错为柏氏矢量不为0的晶体缺陷.
3.2.3 位错的运动
基本形式: 基本形式:滑移和攀移 滑移（ 滑移（slip）: 攀移（ 攀移（climb）： 除滑移和攀移还有交割 交割（ 除滑移和攀移还有交割（cross/interaction）和扭折 （kink）
1. 位错的滑移
位错的滑移( 位错的滑移(slipping of disloction): 任何类型的位错均可进行滑移. 任何类型的位错均可进行滑移. 刃位错的滑移过程（教材图3 12） (1) 刃位错的滑移过程 （ 教材图 3.12 ） τ ∥ b 、 b⊥ξ 、 滑 移方向⊥ 单一滑移面。 移方向⊥ ξ、滑移方向∥b，单一滑移面。 螺型位错的滑移过程（ 教材图3 13） (2) 螺型位错的滑移过程 （ 教材图 3.13 ） τ ∥ b 、 b ∥ ξ 、 滑移方向 ⊥ ξ 、滑移方向⊥ b ，非单一滑移面 。可发生 交滑移。 交滑移。 混合位错的滑移过程（ 教材图3 14） (3) 混合位错的滑移过程 （ 教材图 3.14 ） 沿位错线各点 的法线方向在滑移面上扩展，滑动方向垂直于位错线方向。 的法线方向在滑移面上扩展，滑动方向垂直于位错线方向。 但滑动方向与柏氏矢量有夹角。 但滑动方向与柏氏矢量有夹角。
材料科学基础-2
[ 1 11]
[1 1 1]
[1 1 1]
[11 1 ]
[1 1 1]
[1 1 1]
[1 1 1]
例：在一个面心立方晶胞中画出[012]、[123] 晶向。
晶面：通过空间点阵中任一组阵点的平面代表晶 体中的原子平面，称为晶面 晶面指数：表示晶体中点阵平面的指数，由晶面 与三个坐标轴的截距值所决定。 晶面指数的标定步骤： 建坐标：所定晶面不应通过原点； 求截距：求出待定晶面在三个坐标轴上的截距， 如果该晶面与某坐标轴平行，则其截距为∞； 取倒数：取三个截距值的倒数； 化整并加圆括号：将三个截距的倒数化为最小 整数h、k、l，并加圆括号，即（hkl），如果截距 为负值，则在负号标注在相应指数的上方。
正交
三、晶向指数与晶面指数(Miller指数)
晶向：空间点阵中各阵点列的方向代表晶体中原子排列的 方向，称为晶向，即空间点阵中任意两阵点的连接矢量。 晶向指数：表示晶体中点阵方向的指数。 晶向指数的确定步骤：
z
[ 1 11]
[112] • 建立坐标系； • 确定坐标值：在待定晶向上确定 [1 1 1] [1 1 0] 距原点最近的一个阵点的三个坐标值； • 化整并加方括号：将三个坐标值化为最小 [001] [111] 整数u、v、w,并加方括号。如有负值，在 [010] o 该数值上方标负号。 [100] [110]
• 在立方晶系中，具有相同指数的晶面和晶向 必定相互垂直。不适合其它晶系。 如： [121] (121) 即：晶向 [121] 为晶面 (121)的法向量。 ★ 因此，晶面指数可作为向量进行运算。
例：在一个面心立方晶胞中画出(102)、 (223) 晶面。
六方晶系的晶向指数和晶面指数
徐恒钧《材料科学基础》笔记和课后习题(含考研真题)详解-第2章 材料的结构【圣才出品】
第2章 材料的结构2.1 复习笔记一、晶体学基础1．空间点阵和晶胞（1）晶体晶体是指内部质点在三维空间按周期性重复排列的固体，即晶体是具有格子构造的固体。
（2）晶胞晶胞是指组成各种晶体构造的最小体积单位，且能够反映真实晶体内部质点排列的周期性和对称性。
（3）空间格子（空间点阵）从晶体结构中找出的一系列等同点，必定在三维空间成周期性重复排列，把由一系列在三维空间按周期性排列的几何点称为空间点阵。
2．晶体的宏观对称性（1）对称变换对称变换又称对称操作，是指能使对称物体各相同部分作有规律重复的变换动作。
（2）对称要素和对称操作旋转所围绕的直线（称为旋转轴）和反映的平面（称为对称面）都是对称要素，一定的对称要素都与一定的对称变换相对应。
（3）对称要素的分类①对称中心（C）a．对称中心是假想的点，通过此点作任意直线则在此线上距对称中心等距离的两端必定可以找到对应点；b．在晶体中，若存在对称中心，则其晶面必然都是两两平行而相等的。
②对称面（P）对称面是假想的平面，相应的对称操作为对于此平面的反映。
对称面以P表示。
③对称轴（L n）a．对称轴的对称操作是绕对称轴旋转；b．对称轴是一根假想的直线；c．当进行旋转对称操作时，旋转一定的角度后，能使图形的等同部分重复；d．旋转一周重复的次数为轴次，用n表示；e．晶体宏观对称性只能存在1、2、3、4和6这几种对称轴，其符号分别为L1、L2、L3、L4、L6。
④旋转反伸轴（）nLia．旋转反伸轴是复合的对称要素，由两个几何要素构成的，它是一根假想的直线；b．相应的对称是围绕此直线的旋转和对此直线上的一个点反伸的复合操作旋转反伸轴以表示。
nLi⑤旋转反映轴（）nLs它也是复合对称要素，由一根假想的直线和垂直于直线的一个平面构成，即图形绕此直线旋转一定角度后并对此平面的反映。
（3）对称要素的组合在晶体中有多种对称要素，这些对称要素在晶体中既可以单独存在，也可以相互组合成不同的对称类型。
材料科学基础 第1-2章作业及解答彭
第一章作业——材料结构的基本知识1、简述一次键与二次键的差异及各键的特点。
2、简述三大类材料中的结合键类型及性能（物性、力性）特点。
3、为什么金属材料的密度比陶瓷材料及高分子材料密度高？4、用金属键的特征解释金属材料的性能-----①良好的导电；②良好的导热性；③正的电阻温度系数；④不透明性及具有金属光泽；⑤良好的塑性⑥金属之间的溶解性（固溶能力）。
5、简述晶体与非晶体的主要区别。
6、简述原子结构、原子结合键、原子的排列方式及显微组织对材料性能的影响。
第一章作业解答1、述一次键与二次键的差异及各键的特点。
解答：（1）一次键结合力较强，包括金属键、离子键、共价键；二次键结合力较弱，包括范德华键和氢键。
一次键主要依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层；二次键是借原子之间的偶极吸引力结合而成。
（2）金属键电子共有化,没有方向性和饱和性；离子键没有方向性，但要满足正负电荷平衡要求；共价键有明显的方向性和饱和性；范德华键没有方向性、饱和性；氢键（X-H…Y）有饱和性、方向性。
2、简述三大类材料中的结合键类型及性能（物性、力性）特点。
解答：（1）三大类材料主要指金属材料、陶瓷材料和高分子材料。
（2）金属材料中的结合键主要是金属键，其次是共价键、离子键，使金属材料具有较高的熔点、密度，良好的导电、导热性能及较高的弹性模量、强度和塑性。
陶瓷材料中的结合键主要是离子键和共价键，使其熔点高、密度低，具有良好的绝缘性能和绝热性能，高的弹性模量和强度，但塑性差，脆性大。
高分子材料中分子链内部虽为共价键结合，但分子链之间为二次键结合，使其具有较低的熔点、密度，良好的绝缘性能、绝热性能及较低的弹性模量、强度和塑性。
3、为什么金属材料的密度比陶瓷材料及高分子材料密度高？金属材料的密度较高是因为①金属元素具有较高的相对原子质量，②金属材料主要以金属键结合，金属键没有方向性和饱和性，使金属原子总是趋于密集排列，达到密堆结构。
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四、 （20 分） 如图 3 的二元合金相图， （1） 分析 5.6%Cu 合金和 5.7%Cu 合金在平衡结晶和快速冷却不平衡结晶时室温组织特点； （2） Al 为 fcc 结构，图中的 相为何种晶体结构？ （3） 指出此二元系中比较适合做变形合金何铸造合金的成分范围。 （4） 计算出亚共晶合金在温度为T E （共晶反应前）时的平衡分配系数。 （5） 设 X 合金平衡凝固完毕时的组织为 初晶+(+θ)共晶，其中 初晶占 80%，则此 合金中刚凝固完毕时θ组元的含量是多少？ （6） 绘出 T=560℃温度时各相的自由能-成分曲线示意图。
五、 （10 分） 图 4 为 Fe-W-C 三元系的液相面投影图。写出 1700℃，1200℃，1085℃的四相 平衡反应式。选择一个合金成分其组织在刚凝固完毕时只有三元共晶。
图4
图5
各四相平衡反应式分别为，1700℃：L＋WC＋W→η，1200℃：L＋η→WC＋γ，1085℃：L →γ＋WC＋γ；Ⅰ合金成分其组织在刚凝固完毕时只有三元共晶。
图3 （1）5.6%Cu合金在平衡结晶时室温组织为，快速冷却不平衡结晶时室温组织还出现少量非 平衡共晶组织（α＋θ） 共晶 ；5.7%Cu合金在平衡结晶时室温组织为α＋θ Ⅱ ＋（α＋θ） 共
晶
，快速冷却不平衡结晶时室温组织出现离异共晶；
（2）fcc 结构； （3）Cu 含量少于 5.65％的合金； （4）k 0 ＝0.17 （5）9.7％ （6）T=560℃温度时各相的自由能-成分曲线示意图如图。
七、 （10 分）户外用的架空铜导线（要求一定的强度）和户内电灯用花线，在加工之后可否 采用相同的最终热处理工艺？为什么？
不能采用相同的最终热处理工艺， 户外用的架空铜导线一般用回复退火， 户内电灯用花线采 用再结晶退火。
八、 （10 分）如何提高固溶体合金的强度 固溶强化，加工硬化，细晶强化，沉淀强化
参考答案 一、填空 1、[110]；(111)；ABCABC……..；0.74；12；4；
r 2 4 a
2、异类原子之间相互吸引力大于同类原子之间吸引力；一定的化学成分；较慢的冷却速度 3、升高；降低；降低 4、2.11％C；2.11％C；铁素体和渗碳体（α和Fe3C） ；fcc；2.11％；0.77％；4.3％；铁素 体珠光体；珠光体和Fe 3 C II ；液相；先共晶奥氏体；铁素体；6.69％ 5、 （101） ； [ 1 11] 6、20%A-40%B-40%C 二、名词解释（6X5=30 分） 1.晶带和晶带轴 2.柱状晶和等轴晶 3.包析反应和共析反应 4.割阶和扭折 5.冷加工与热加工 1.晶带和晶带轴： 许多平行于同一晶向的不同的晶面组的总称为晶带， 而与这些晶面组 平行的晶向称为晶带轴； 2.柱状晶和等轴晶： 金属晶体结晶过程中沿着散热方向优先生长形成的长条形晶粒称为 柱状晶， 而如果晶粒长大时没有择优方向， 向各个方向长大速度基本相等所得到的晶粒称为 等轴晶； 3.包析反应和共析反应： 由两个固相反应得到一个固相的过程为包析反应， 而由一个固 相分解得到其它两个固相的反应为共析反应 4.割阶和扭折： 位错运动过程中与其它位错交截后形成一定的位错交截折线， 若交截后 的位错折线在原来位错的滑移面上， 此位错折线称为扭折， 若交截后的位错折线垂直于原来 位错的滑移面，此位错折线称为割阶； 5.冷加工与热加工： 通常根据金属材料的再结晶温度来加以区分， 在再结晶温度以上的 加工称为热加工，低于再结晶温度又是室温下的加工称为冷加工。
图3 五、 （10 分） 图 4 为 Fe-W-C 三元系的液相面投影图。写出 1700℃，1200℃，1085℃的四相 平衡反应式。选择一个合金成分其组织在刚凝固完毕时只有三元共晶。
图4
图5
六、 （10 分） 图 5 所示低碳钢的三条拉伸曲线，A、塑性变形；B、去载后立即再行加载；C、 去载后时效后再加载。 1 2 试回答下列问题：
解释图示三曲线的屈服现象及 B，C 中屈服点上升的原因。 屈服现象对冲压制件表面质量有何不利影响。
七、 （10 分）户外用的架空铜导线（要求一定的强度）和户内电灯用花线，在加工之后可否 采用相同的最终热处理工艺？为什么？
八、 （10 分）如何提高固溶体合金的强度
九、 （10 分）试说明晶界对材料性能及变形的影响。
试卷（二）
一、填空（0.5X30=15 分） 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___，把原子视为半径为 r 的刚性球时，原子的 半径是点阵常数 a 的关系为_________。 2、 形成有序固溶体的必要条件是： （1）________， （2）_________， （3）________。
3、 无序固溶体转变为有序固溶体时， 合金性能变化的一般规律是： 强度和硬度__________， 塑性_______________，导电性_________________。 4、 Fe-Fe 3 C相图中含碳量小于___为钢，大于____为铸铁；铁碳合金室温平衡组织均由
______和___两个基本相组成；奥氏体其晶体结构是____，合金平衡结晶时，奥氏体的最大 含碳量是______；珠光体的含碳量是_____；莱氏体的含碳量为____；在常温下，亚共析钢 的平衡组织是_____，过共析钢的平衡组织是_____； Fe 3 C I 是从_____中析出的，Fe 3 C II 是从 ____中析出的，Fe 3 C III 是从____中析出的，它们的含碳量为_____。 5、图 1 为简单立方点阵晶胞，其中 ABC 面的面指数是______，AD 的晶向指数是_______。 6、图 2 是 A-B-C 三元系成分三角形的一部分，其中 X 合金的成分是_______________。 B B D
十一、 （15 分）工业纯铜的熔点为 1083 ，在剧烈冷变形后的工业纯铜板上取三个试样，第 一个试样加热到 200 ，第二个试样加热到 500 ，第三个试样加热到 800 ，各保温一小 时，然后空冷。试画出各试样热处理后的显微组织示意图，说明它们在强度和塑性方面的区 别及原因。 试样热处理后的显微组织示意图（略，分别为纤维组织，再结晶组织和晶粒长大组织） ； 200 加热试样强度高，塑性低，500 加热试样强度低，塑性好，800 加热试样强度更低。
三、 （10 分） 试根据凝固理论，分析通常铸锭组织的特点。 根据冷却速度对金属组织的影响，现要获得非晶，亚稳相，请指出其凝固时如何控制。 试说明在正温度梯度下为什么固溶体合金凝固时可以呈树枝状方式成长， 而纯金属则得不到 树枝状晶。 通常铸锭组织的特点为外层的细等轴晶，铸锭表面向里有柱状晶，心部为粗大等轴晶；
九、 （10 分）试说明晶界对材料性能及变形的影响。 晶界影响到材料的各个方面，具有晶界能，影响到多晶材料中的第二相的形状，晶界可 以运动，有晶界偏聚，晶界电荷变化，承担载荷传递作用，晶界熔点低，易过烧，晶界 是易扩散通道，晶界处易形核，晶界易受腐蚀；晶界对金属材料在常温下强化，高温下 弱化
十、 （10 分）简单说明原子扩散对材料的影响；举两个实例说明金属中的上坡扩散现象。 原子扩散对材料的影响如铸中晶粒形核和长大、晶界运动、氧化…….等许多过程均牵 涉到原子扩散；金属中的上坡扩散实例如柯垂耳气团的形成，调幅分解过程等。
要获得非晶可以以极快速度将金属液体冷却， 要获得亚稳相也必须使冷却速度远远超过平衡 冷却速度； 由于溶质原子再分配造成成分过冷使固溶体合金正温度梯度下凝固时也可以呈树 枝状方式成长，而纯金属则需要在负温度梯度下才能得到树枝状晶。
四、 （20 分） 如图 3 的二元合金相图， （7） 分析 5.6%Cu 合金和 5.7%Cu 合金在平衡结晶和快速冷却不平衡结晶时室温组织特点； （8） Al 为 fcc 结构，图中的 相为何种晶体结构？ （9） 指出此二元系中比较适合做变形合金何铸造合金的成分范围。 （10） 计算出亚共晶合金在温度为T E （共晶反应前）时的平衡分配系数。 （11） 设 X 合金平衡凝固完毕时的组织为 初晶+(+θ)共晶，其中 初晶占 80%，则此 合金中刚凝固完毕时θ组元的含量是多少？ （12） 绘出 T=560℃温度时各相的自由能-成分曲线示意图。
六、 （10 分） 图 5 所示低碳钢的三条拉伸曲线加载。 1 2 试回答下列问题：
解释图示三曲线的屈服现象及 B，C 中屈服点上升的原因。 屈服现象对冲压制件表面质量有何不利影响。
1.由于柯垂耳气团的影响 2.屈服现象使得冲压制件表面不平整。
十、 （10 分）简单说明原子扩散对材料的影响；举两个实例说明金属中的上坡扩散现象。
十一、 （15 分）工业纯铜的熔点为 1083 ，在剧烈冷变形后的工业纯铜板上取三个试样，第 一个试样加热到 200 ，第二个试样加热到 500 ，第三个试样加热到 800 ，各保温一小 时，然后空冷。试画出各试样热处理后的显微组织示意图，说明它们在强度和塑性方面的区 别及原因。
A
图1
C
图2 二、名词解释（6X5=30 分） 1.晶带和晶带轴 2.柱状晶和等轴晶 3.包析反应和共析反应 4.割阶和扭折 5.冷加工与热加工
三、 （10 分） 试根据凝固理论，分析通常铸锭组织的特点。 根据冷却速度对金属组织的影响，现要获得非晶，亚稳相，请指出其凝固时如何控制。 试说明在正温度梯度下为什么固溶体合金凝固时可以呈树枝状方式成长， 而纯金属则得不到 树枝状晶。