材料科学基础 (20)
《材料科学基础》课后习题及参考答案
绪论1、仔细观察一下白炽灯泡，会发现有多少种不同的材料？每种材料需要何种热学、电学性质？2、为什么金属具有良好的导电性和导热性？3、为什么陶瓷、聚合物通常是绝缘体？4、铝原子的质量是多少？若铝的密度为2.7g/cm3，计算1mm3中有多少原子？5、为了防止碰撞造成纽折，汽车的挡板可有装甲制造，但实际应用中为何不如此设计？说出至少三种理由。
6、描述不同材料常用的加工方法。
7、叙述金属材料的类型及其分类依据。
8、试将下列材料按金属、陶瓷、聚合物或复合材料进行分类：黄铜钢筋混凝土橡胶氯化钠铅-锡焊料沥青环氧树脂镁合金碳化硅混凝土石墨玻璃钢9、 Al2O3陶瓷既牢固又坚硬且耐磨，为什么不用Al2O3制造铁锤？晶体结构1、解释下列概念晶系、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、配位数、离子极化、同质多晶与类质同晶、正尖晶石与反正尖晶石、反萤石结构、铁电效应、压电效应.2、（1）一晶面在x、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x、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。
3、在立方晶系的晶胞中画出下列米勒指数的晶面和晶向：（001）与[210]，（111）与[112]，（110）与[111]，（322）与[236]，（257）与[111]，（123）与[121]，（102），（112），（213），[110]，[111]，[120]，[321]4、写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
5、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。
6、计算体心立方、面心立方、密排六方晶胞中的原子数、配位数、堆积系数。
7、从理论计算公式计算NaC1与MgO的晶格能。
MgO的熔点为2800℃，NaC1为80l℃, 请说明这种差别的原因。
8、根据最密堆积原理，空间利用率越高，结构越稳定，金钢石结构的空间利用率很低(只有34.01％)，为什么它也很稳定?9、证明等径圆球面心立方最密堆积的空隙率为25．9％；10、金属镁原子作六方密堆积，测得它的密度为1.74克/厘米3，求它的晶胞体积。
材料科学基础复习题(2017)
《材料科学基础》复习题一、名词解释1、配位数；2、有序固溶体；3、间隙固溶体；4、固溶强化；5、弥散强化；6、不全位错；7、扩展位错；8、螺型位错；9、全位错；10、细晶强化；11、孪晶；12、位错；13、晶界能；14、柏氏矢量；15、肖特基空位；16、弗兰克尔空位；17、上坡扩散；18、间隙扩散；19、柯肯达尔效应；20、加工硬化；21、再结晶退火；22、柯氏气团；23、时效；24、回复；25、成分过冷；26、过冷度；27、离异共晶；28、异质形核；29、结构起伏；30、枝晶偏析；31、空间点阵；32、晶体缺陷；33、非均匀形核；34、杠杆定理；35、准晶；36、晶胞；37、攀移；38、形核功；39、珠光体；40、柯氏气团与铃木气团；41、滑移；42、离异共晶；43、再结晶；44、比重偏析；45、二次再结晶；46、临界晶核；47、微观偏析；48、再结晶结构；49、短路扩散；50、致密度；51、空间群；52、晶胚；53、堆垛层错；54、脱溶；55、亚稳态；56、临界切分应力；57、滑移系；58、再结晶温度；59、伪共晶；60、屈服现象；61、形变织构；62、离异共晶；玻璃化温度Tg；63、相平衡；64、包晶转变；65、相变；66、本证扩散；67、自扩散系数；68、互扩散系数；69、二．填空1.代表晶体中原子、原子团或分子（）的几何点的集合称为空间点阵。
2.在常温和低温下，金属的塑性变形主要是通过（）的方式进行的。
此外，还有（）等方式。
3．上坡扩散是指（），扩散的驱动力是（）。
4.位错的三种基本类型有（）（）（）。
5.刃型位错中柏氏矢量与位错线（）。
6.螺型位错中柏氏矢量与位错线（）。
7.刃型位错有（）个滑移面，螺型位错有（）个滑移面。
8.（）是间隙式固溶体中间隙原子扩散的主要机制，（）是FCC金属中扩散的主要机制。
9.一个面心立方晶胞中有（）个原子，其致密度为（），配位数为（）。
10.晶体的空间点阵分属于（）大晶系，其中正方晶系点阵常熟的特点为（）。
华中科技大学20级材料科学基础专业课《材料科学》考试试题及其答案
华中科技大学20级材料科学基础专业课《材料科学》考试试题及其答案一．选择题1．组元是由（A）组成A．可以稳定存在的相B.单相C.化合物 D. 元素2. 六方晶面（1120）与晶向[1120]的关系是（A）A．垂直 B.平行C 无关D.以上都不对3. 下列哪种方法不能有效降低晶粒的尺寸（C）A．加形核剂 B.搅拌 C.减小相对过冷度 D.加快冷却速度4.形变后材料升高温度发生回复再结晶以及长大，则点缺陷明显下降的阶段是（A）A.回复B.再结晶C.晶粒长大D.晶粒异常长大5.下列可能发生攀移的位错是（A）A．弗兰克 B.肖克利 C.螺型位错D.面角位错6. Cu-Al 合金和Cu 焊接成扩散偶发生柯肯达尔效应，标记面向Cu-Al 合金一侧移动，则CU 和Al 扩散通量大小是（B）A．Cu＞AlB.Cu=Al C.Cu＜AL D.无法确定7.再结晶后晶粒长大的驱动力主要来自（C）A．高的外加温度 B.高的材料内应用能 C.高的总界面能 D.过冷度8.金属镁的滑移系是（C）A.｛111｝[110] B｛112｝[111] C｛0001｝[1120] D｛110｝[111]9.根据三元相图垂直截面图可以（B）A. 分析相成分变化B.分析材料的平衡凝固过程C.使用杠杆定律计算各相相对量D.得到三元系投影图10.离子晶体中阳离子扩散速率比阴离子（A）A.快B.慢C.相等D.以上都不对11.能进行交滑移的位错必然是（B）A.刃位错B .螺位错C.偏位错D.混合位错12. fcc 的晶格滑移系的位错必然是（A）A．（111）+[0 1 1] B.（111）+[011]C.（011）+[111]D.（011）+[111]13.因一下二因素共同作用，实际固溶体合金一般都存在枝晶偏析（B）A．平衡结晶，成分过冷 B. 不平衡结晶，成分过冷C. 平衡结晶，临界过冷D.不平衡结晶，临界过冷14.某工厂用一根冷拉钢丝绳吊装一个大型工件进入热处理炉，并随工件一起加热到860℃保温，当出炉后再次吊装工件时，钢丝绳发生断裂，分析原因（B）A.发生固态相变B.发生再结晶C.发生回复D.发生加工硬化15.根据相率，纯金属结晶时液固两相共存，其自由度数（D）A．为1，所以结晶过程温度缓慢下降B. 为1，所以结晶过程温度保持恒定C．为0，所以结晶过程温度缓慢下降D. 为0，所以结晶过程温度保持恒定二，写晶向，画晶向晶面。
材料科学基础试题及答案
材料科学基础试题及答案一、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》试题大全
《材料科学基础》试题库一、名词解释1、铁素体、奥氏体、珠光体、马氏体、贝氏体、莱氏体2、共晶转变、共析转变、包晶转变、包析转变3、晶面族、晶向族4、有限固溶体、无限固溶体5、晶胞6、二次渗碳体7、回复、再结晶、二次再结晶8、晶体结构、空间点阵9、相、组织10、伪共晶、离异共晶11、临界变形度12、淬透性、淬硬性13、固溶体14、均匀形核、非均匀形核15、成分过冷16、间隙固溶体17、临界晶核18、枝晶偏析19、钢的退火，正火，淬火，回火20、反应扩散21、临界分切应力22、调幅分解23、二次硬化24、上坡扩散25、负温度梯度26、正常价化合物27、加聚反应28、缩聚反应29、30、二、选择1、在柯肯达尔效应中，标记漂移主要原因是扩散偶中_____。
A、两组元的原子尺寸不同B、仅一组元的扩散C、两组元的扩散速率不同2、在二元系合金相图中，计算两相相对量的杠杆法则只能用于_____。
A、单相区中B、两相区中C、三相平衡水平线上3、铸铁与碳钢的区别在于有无_____。
A、莱氏体B、珠光体C、铁素体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5、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6、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、肖脱基缺陷B、弗兰克尔缺陷C、线缺陷7、理想密排六方结构金属的c/a为_____。
A、1.6B、2×√(2/3)C、√(2/3)8、在三元系相图中，三相区的等温截面都是一个连接的三角形，其顶点触及_____。
A、单相区B、两相区C、三相区9、有效分配系数Ke表示液相的混合程度，其值范围是_____。
（其中Ko是平衡分配系数）A、1<Ke<K0B、Ko<Ke<1C、Ke<K0<110、面心立方晶体的孪晶面是_____。
A、{112}B、{110}C、{111}11、形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的_____。
考研试题
东北大学材料科学基础历年考研试题及答案2001年一、解释名词（20′）1、复合强化2、晶界偏析3、应变疲劳4、扩散激活能二、在晶格常数为a的面心立方晶胞中，画出{111}晶面族的全部晶面并标出各自的晶面指数，计算面间距。
（12′）三、晶粒直径为50um，若在晶界萌生位错所需要的应力约为G/30，晶粒中部有位错源，问要多大的外力才能使晶界萌生位错？（13′）四、含碳量为百分之3.5的铁－碳合金，在室温时由哪两个相组成？各占的重量百分数是多少？并计算室温时珠光体和莱氏体的百分含量。
（12′）五、再结晶后的晶粒大小如何计算?与哪些因素有关？为多数金属材料再结晶后晶粒尺寸随预定形变量的关系会百分之10变形量附近出现一个峰值？（13′）六、材料发生蠕变时通常符合的指数定律，对于同一种材料讨论说明式中的n 会不会随试验温度变化？试验测定n值的目的是什么？在例如800摄氏度的试验温度下，金属材料和陶瓷材料的n值由什么不同？（13分）七、什么是电子的分子轨道？为什么有的同类原子会形成分子？有的同类原子不形成分子？是否原子间核外电子越多，形成的分子就轨道越多？是否形成的分子轨道越多，形成的分子的结合键就越强？回答问题并给予简单讨论。
（12分）2001年《材料科学基础》参考答案1.{111}=(111)+(1-11)+(11-1)+(111-)↓↓↓↓ACD1A1BD C1BD A1C1B d=3a/32.η=Gb/L=2.85⨯104G3.α+Fe3C ；α% =（6.69-3.5）/（6.69-0.0218）= 47.8%C% = 1-47.8% = 52.2%Fe3Ld% = (3.5-2.11)/(4.3-2.11) = 63.5%P% = (4.3-3.5)/(4.3-2.11) (6.69-3.5)/(6.69-0.77) = 19.7%4.再结晶晶粒尺寸d=常数[G/.N]1/4，其中，G为生长率，.N为形核率。
《材料科学基础》复习提纲
《材料科学基础》复习提纲一、（共20分）名词解释（每个名词2分）简单正交点阵、晶向族、无限固溶体、配位数、交滑移、大角度晶界、上坡（顺）扩散、形核功、回复、滑移系底心正交点阵、晶面族、有限固溶体、致密度、攀移、小角度晶界、下坡（逆）扩散、形核率、再结晶、孪生二、（共30分）简要回答下列问题1、计算面心立方晶体的八面体间隙尺寸。
2、简述固溶体与中间相的区别。
3、已知两个不平行的晶面（h1k1l1）和（h2k2l2），求出其所属的晶带轴。
4、计算面心立方晶体{111}晶面的面密度。
5、简述刃型位错线方向、柏氏矢量方向、位错运动方向及晶体运动方向之间的关系。
6、简述刃型位错攀移的实质。
7、简述在外力的作用下，螺型位错的可能运动方式。
8、当碳原子和铁原子在相同温度的 -Fe中进行扩散时，为何碳原子的扩散系数大于铁原子的扩散系数？9、简述单组元晶体材料凝固的一般过程。
10、如图，已知A、B、C三组元固态完全不互溶，成分为80％A、10％B、10％C的O 合金在冷却过程中将进行二相共晶反应和三相共晶反应，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，写出图中I和P合金的室温平衡组织。
1、计算体心立方晶体的八面体间隙尺寸。
2、简述决定组元形成固溶体与中间相的因素。
3、已知二晶向[u1v1w1]和[u2v2 w2]，求出由此二晶向所决定的晶面指数。
·4、计算体心立方晶体{110}晶面的面密度。
5、简述螺型位错线方向、柏氏矢量方向、位错运动方向及晶体运动方向之间的关系。
6、简述刃型位错滑移的实质。
7、简述在外力的作用下，刃型位错的可能运动方式。
8、当碳原子和铁原子在相同温度的a-Fe 中进行扩散时，为何碳原子的扩散系数大于铁原子的扩散系数？9、简述纯金属凝固的基本条件。
10、如图，已知A、B、C三组元固态完全不互溶，成分为80％A、10％B、10％C的O合金在冷却过程中将进行二相共晶反应和三相共晶反应，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%、(A+B)%和(A+B+C)%的相对量。
材料科学基础PPT精品课件幻灯片
❖ 材料发展动力： ▪ 社会需求（市场拉动） ▪ 技术发展（技术推动） ▪ 科学发展（对物质的了 解，是创新的源泉）
• 硅时代（1950年）
• 20新20/材12/1料9 时代（1990年材、料科特学征与工是程多学院种材材料学料教研并室存）
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2020/12/19
材料科学与工程学院材料学教研室
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材料的历史：300,000 BC—3,500 BC
川徐家岭楚墓出土。龙首、虎颈、虎身、虎尾、
编钟：春秋中期，1978年河南淅川出土， 龟足，张口吐舌，牙齿犀利。龙首上附六条蛇
最大钟通高120.4厘米，舞修52.3厘米，
形龙。脊背上有有一方座，座上有一神兽也为
铣间59.7厘米。该钟一组26件，形制相同， 龙首，口衔一条龙，龙 首。通身饰动物纹和
大2小02依0/1次2/递19减。
2020/12/19
材料科学与工程学院材料学教研室
3
提到“材料”，同学们会想到什么？列举一下现 代生活中用到了哪些材料？给材料下个定义。
请同学们能不能根据材料的发展来划分历史？如 果能，是怎样划分的？ 材料科学与材料工程有什么区别？
请问同学们材料是怎样分类的？
如何认识材料的科学问题？ （链接）
2020/12/19
•
由于材料的重要性，历史学家常常根据人类使用的材料来划分
人类社会发展的历史阶段。从古代到现在人类使用材料的历史共经
历了七个时代，其中的有些时代持续了几个世纪，各时代的开始时
间：
• 旧、新石器时代（公元前10万年） • 陶器时代 • 青铜器时代（公元前3000年） • 铁器时代（公元前1000年） • 水泥时代（公元0年） • 钢时代（1800年）
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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。
材料科学基础课后习题答案
（3） cosφ
=
n3 ⋅ F | n3 || F
|
=
1 3
cosα
=
b⋅F |b || F
|
=
1 2
由 Schmid 定律，作用在新生位错滑移面上滑移方向的分切应力为：
τ 0 = σ cosϕ cos λ = 17.2 ×
1× 3
1 = 7.0 MPa 2
∴作用在单位长度位错线上的力为：
f = τb = aτ 0 = 10 − 3 N/m 2
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
。
（C
）
A、亦随位错线运动方向而改变 B、始终是柏氏矢量方向 C、始
终是外力方向
8、两平行螺型位错，当柏氏矢量同向时，其相互作用力
。
（B
二、（15 分）有一单晶铝棒，棒轴为[123]，今沿棒轴方向拉伸，请分析：
（1）初始滑移系统； （2）双滑移系统 （3）开始双滑移时的切变量 γ； （4）滑移过程中的转动规律和转轴； （5）试棒的最终取向（假定试棒在达到稳定取向前不断裂）。
三、（10
分）如图所示，某晶体滑移面上有一柏氏矢量为
v b
的圆环形位错环，并受到一均匀
14、固态金属原子的扩散可沿体扩散与晶体缺陷扩散，其中最慢的扩
散通道是：
。
（A）
A、体扩散
B、晶界扩散
C、表面扩散
15、高温回复阶段，金属中亚结构发生变化时，
。
（C）
A、位错密度增大 B、位错发生塞积 C、刃型位错通过攀移和滑移构
《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 。
材料科学基础期末试卷题集
材料科学基础期末试卷题集《材料科学基础》试卷Ⅲ一、填空题(20分，每空格1分)1. 相律是在完全平衡状态下，系统的是系统的平衡条件的数学表达式： f=C-P+2 。
2. 二元系相图是表示合金系中合金的3. 晶体的空间点阵分属于大晶系，其中正方晶系点阵常数的特点为 =900交（任选三种）。
4. 合金铸锭的宏观组织包括5.．在常温和低温下，金属的塑性变形主要是通过和扭折等方式。
6.二、单项选择题(30分，每题1.5分)1. A.B 二组元形成共晶系，则（ A ）A. 具有共晶成分的合金铸造工艺性能最好B. 具有亚共晶成分的合金铸造工艺性能最好C. 具有过共晶成分的合金铸造工艺性能最好D. 不发生共晶转变的合金铸造工艺性能最好2. 简单立方晶体的致密度为（ C ）A. 100%B. 65%C. 52%D.58%3. 运用区域熔炼方法可以（ D ）A. 使材料的成分更均匀B. 可以消除晶体中的微观缺陷C. 可以消除晶体中的宏观缺陷D. 可以提高金属的纯度4. 能进行攀移的位错可能是（ B ）。
A. 肖克利位错B. 弗兰克位错C. 螺型全位错D. 前三者都不是5. 欲通过形变和再结晶方法获得细晶粒组织，应避免：（ A ）A. 在临界形变量进行塑性变形加工B. 大变形量C. 较长的退火时间D. 较高的退火温度6. 实际生产中金属冷却时( C)。
A. 理论结晶温度总是低于实际结晶温度;B. 理论结晶温度总是等于实际结晶温度;C. 理论结晶温度总是高于实际结晶温度;D. 实际结晶温度和理论结晶温度没关系.7. 相互作用参数Ω的物理意义是：（ A）A. Ω>0表示固溶体内原子偏聚B. Ω>0表示固溶体内原子短程有序C. Ω>0表示固溶体内原子完全无序D. Ω<0表示固溶体内原子偏聚8. 单晶体的临界分切应力值与( C )有关。
A. 外力相对于滑移系的取向B. 拉伸时的屈服应力C. 晶体的类型和纯度D. 拉伸时的应力大小19. fcc晶体中存在一刃型全位错，其伯氏矢量为[10]，滑移面为（111），则位错线方向平2行于（ B ）。
《材料科学基础》复习提纲
《材料科学基础》复习提纲一、（共20分）名词解释（每个名词2分）简单正交点阵、晶向族、无限固溶体、配位数、交滑移、大角度晶界、上坡（顺）扩散、形核功、回复、滑移系底心正交点阵、晶面族、有限固溶体、致密度、攀移、小角度晶界、下坡（逆）扩散、形核率、再结晶、孪生二、（共30分）简要回答下列问题1、计算面心立方晶体的八面体间隙尺寸。
2、简述固溶体与中间相的区别。
3、已知两个不平行的晶面（h1k1l1）和（h2k2l2），求出其所属的晶带轴。
4、计算面心立方晶体{111}晶面的面密度。
5、简述刃型位错线方向、柏氏矢量方向、位错运动方向及晶体运动方向之间的关系。
6、简述刃型位错攀移的实质。
7、简述在外力的作用下，螺型位错的可能运动方式。
8、当碳原子和铁原子在相同温度的 -Fe中进行扩散时，为何碳原子的扩散系数大于铁原子的扩散系数？9、简述单组元晶体材料凝固的一般过程。
10、如图，已知A、B、C三组元固态完全不互溶，成分为80％A、10％B、10％C的O 合金在冷却过程中将进行二相共晶反应和三相共晶反应，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，写出图中I和P合金的室温平衡组织。
1、计算体心立方晶体的八面体间隙尺寸。
2、简述决定组元形成固溶体与中间相的因素。
3、已知二晶向[u1v1w1]和[u2v2 w2]，求出由此二晶向所决定的晶面指数。
·4、计算体心立方晶体{110}晶面的面密度。
5、简述螺型位错线方向、柏氏矢量方向、位错运动方向及晶体运动方向之间的关系。
6、简述刃型位错滑移的实质。
7、简述在外力的作用下，刃型位错的可能运动方式。
8、当碳原子和铁原子在相同温度的a-Fe 中进行扩散时，为何碳原子的扩散系数大于铁原子的扩散系数？9、简述纯金属凝固的基本条件。
10、如图，已知A、B、C三组元固态完全不互溶，成分为80％A、10％B、10％C的O合金在冷却过程中将进行二相共晶反应和三相共晶反应，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%、(A+B)%和(A+B+C)%的相对量。
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。
材料科学基础试题库(内附部分自己整理答案)
《材料科学基础》试题库一、选择1、在柯肯达尔效应中，标记漂移主要原因是扩散偶中__C___。
A、两组元的原子尺寸不同B、仅一组元的扩散C、两组元的扩散速率不同2、在二元系合金相图中，计算两相相对量的杠杆法则只能用于__B___。
A、单相区中B、两相区中C、三相平衡水平线上3、铸铁与碳钢的区别在于有无_A____。
A、莱氏体B、珠光体C、铁素体4、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5、在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为__C___。
A、原子互换机制B、间隙机制C、空位机制6、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_B____。
A、肖脱基缺陷B、弗兰克尔缺陷C、线缺陷7、理想密排六方结构金属的c/a为__A___。
A、B、2×√(2/3) C、√(2/3)8、在三元系相图中，三相区的等温截面都是一个连接的三角形，其顶点触及__A___。
A、单相区B、两相区C、三相区9、有效分配系数Ke表示液相的混合程度，其值范围是_____。
（其中Ko是平衡分配系数）A、1<Ke<K0B、Ko<Ke<1C、Ke<K0<110、面心立方晶体的孪晶面是_____。
A、{112}B、{110}C、{111}11、形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的___B__。
A、1/3B、2/3C、3/412、金属结晶过程中（ C ）：a、临界晶核半径越大，形核越易；b、临界晶核形成功越大，形核越易；c、过冷度越大，形核越易；d、均质形核比非均质形核容易。
13、三元相图中（）：a、垂直截面图上可应用杠杆定律；b、垂直截面图上三相区域为直边三角形；c、四相共晶反应平面在成份投影图上为曲边四边形；d、四相反应为等温反应。
14、三、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。
材料科学基础(热工设备)
0 (,T1)Eb (T2 )d
0 b (,T2 )Eb (T2 )d
0 Eb (T2 )d
0 (,T1)Eb (T2 )d T24
f (T1, T2, 表面1的性质)
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39
4.4实际固体的吸收比和基尔霍夫定律
式向外发射能量懂的过程。 ２.特点 a 任何物体只要温度高于0 K，就会不停
地向周围空间发出热辐射；
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4
4.1 热辐射的基本概念
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5
4.1 热辐射的基本概念
２.特点 b不需要介质，可以在真空中传播； c 伴随能量形式的转变 d 具有强烈的方向性 e 辐射能与温度和波长均有关；
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6
4.1 热辐射的基本概念
3. 物体对热辐射的吸收、反射和穿透
Q Q Qr Qt
反射率
reflectivity
Q Qr Qt 1 Q QQ
1
吸收率
absorptivity
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23
4.2 黑体辐射的基本定律
(4)Stefan-Boltzmann定律(第三个定律)：
Eb
0
Eb d
0
e
c2c15Fra bibliotek(T )
1
d
T 4
式中，σ= 5.67×10-8 w/(m2K4)， 是Stefan-Boltzmann常数。
材料科学基础基本题
材料科学基础（I ）基础习题晶体结构1. 填空1. fcc 结构的密排方向是___<110>____，密排面是_{111}_____，密排面的堆垛顺序是_ABCABC …______致密度为__0.74_________配位数是_____12___________晶胞中原子数为_____4______，把原子视为刚性球时，原子的半径是__42a _________；bcc 结构的密排方向是___<111>____，密排面是_{110}____________致密度为___0.68________配位数是_________8_______ 晶胞中原子数为_____2______，原子的半径是___43a _________；hcp 结构的密排方向是__0211_____，密排面是__{0001}____，密排面的堆垛顺序是__ABABAB …_____，致密度为___074________配位数是________12________，晶胞中原子数为____6_______，原子的半径是___a/2_________。
2. bcc 点阵晶面指数h+k+l=奇数时，其晶面间距公式是________________。
3. Al 的点阵常数为0.4049nm ，其结构原子体积是__0.74*a 3______________。
4. 在体心立方晶胞中，体心原子的坐标是___（1/2,1/2,1/2）______________。
5. 在fcc 晶胞中，八面体间隙中心的坐标是____________。
6. 空间点阵只可能有_____14______种，铝晶体属于___面心立方__________点阵。
Al 的晶体结构是__________________， -Fe 的晶体结构是____________。
Cu 的晶体结构是_______________，7 点阵常数是指__________________________________________。
材料科学基础
材料科学基础史上最全名词解释妈妈再也不用担心我的学习了来源：翟昆的日志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、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。
3、亚稳相亚稳相指的是热力学上不能稳定存在，但在快速冷却成加热过程中，由于热力学能垒或动力学的因素造成其未能转变为稳定相而暂时稳定存在的一种相。
4、配位数晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。
5、再结晶冷变形后的金属加热到一定温度之后，在原变形组织中重新产生了无畸变的新晶粒，而性能也发生了明显的变化并恢复到变形前的状态，这个过程称为再结晶。
（指出现无畸变的等轴新晶粒逐步取代变形晶粒的过程）6、伪共晶非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得到全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金得到的共晶组织称为伪共晶。
7、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。
8、过时效铝合金经固溶处理后，在加热保温过程中将先后析出GP 区，θ ”，θ ’，和θ。
在开始保温阶段，随保温时间延长，硬度强度上升，当保温时间过长，将析出θ ’，这时材料的硬度强度将下降，这种现象称为过时效。
9、形变强化金属经冷塑性变形后，其强度和硬度上升，塑性和韧性下降，这种现象称为形变强化。
10、固溶强化由于合金元素（杂质）的加入，导致的以金属为基体的合金的强度得到加强的现象。
11、弥散强化许多材料由两相或多相构成，如果其中一相为细小的颗粒并弥散分布在材料内，则这种材料的强度往往会增加，称为弥散强化。
12、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。
13、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。
材料学 总复习资料
7. 由于晶界能量较高而且原子活动能力较大，所以新相易于在晶界处优
先形核。
（）
8. 工程上把室温及低于室温下的加工称为冷加工。
（）
9. 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。
（）
10. 螺型位错的伯氏矢量与位错线相无序排列到固相有序排列，使体系熵值减小，
14
（）
17. 在多晶体的塑性变形过程中，其各晶粒的变形是独立的。 （ ）
18. 菲克第一定律适用于稳态扩散过程。
（）
19. 刃型位错的伯氏矢量与位错线平行。
（）
20. 三元相图垂直截面的两相区内可用杠杆定律。
（）
5
三、选择题 1. 下列对金属键描述正确的是_____：
A. 无方向性和饱和性 B. 有方向性和饱和性 C. 有方向性无饱和性 D. 无方向性有饱和性 2. 在常温和低温下，单晶体的塑性变形主要是通过_____方式进行。 A.滑移 B.孪生 C.扭折 3. 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 4. 发生共晶反应时，因三相平衡，f=_____ A. 0 B.1 C.2 5. 影响固体扩散的最主要因素是_____。 A.温度 B.固溶体类型 C.晶体结构 6. 在二元相图中，已结晶的固相与剩余液相反应形成另一固相的恒温转变 称为_____。 A.匀晶转变 B.共晶转变 C.包晶转变
8
16. 下列缺陷形式不属于点缺陷的是_____。 A.空位 B.间隙原子 C.杂质原子 D. 位错 17. 在晶体中不会出现下列哪种旋转轴_____。 A.2次轴 B.3次轴 C.4次轴 D.5次轴 18. 晶体由许多晶粒组成，属于同一固相但位向不同的晶粒之间的界面称 为_____。 A.表面 B.晶界 C.亚晶界
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2） 扩散系数D反映了扩散系统的特性，并不
仅仅取决于某一种组元的特性。
3
J = −D ∂C ∂x
不仅适用于扩散系统的任何位
置，而且适用于扩散过程的任一时刻。
知识点101. 菲克第二定律
当扩散处于不稳定扩散时，即各点的浓度随时间而 改变时，利用菲克第一定律不容易求解。但通常的扩散 过程大都是不稳定扩散，为便于求解，还要从物质的平 衡关系着手，建立第二个微分方程式。
随堂练习：
试从结构和能量的观点解释为什么D表面>D 晶面>D晶内
（4） 按离子晶体中的缺陷产生类型分：
本征扩散
非本征扩散
（5） 按扩散时浓度梯度是否不变分：
稳态扩散
非稳态扩散
知识点099. 固体扩散的微观机制
与气体、液体不同的是固体粒子间 很大的内聚力使粒子迁移必须克服一 定势垒，这使得迁移和混和过程变得 极为缓慢。然而迁移仍然是可能的。 但是由于存在着热起伏，粒子的能量 状态服从波尔兹曼分布定律。
一、基本概念 1. 扩散通量
扩散通量——单位时间内通过单位横截面的粒子 数。用J表示，为矢量（因为扩散流具有方向性） 量纲：粒子数/（时间·长度2） 单位：粒子数/（s·m2） 物理意义：衡量质点传递的快慢
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2.稳定（态）扩散和不稳定（态）扩散
学前指导
知识点104.原子随机行走于扩散 知识点105.空位扩散系数与间隙扩散系数
知识点106.本征扩散与非本征扩散 知识点107.非化学计量化合物中的扩散 知识点108.克肯达尔效应 知识点109.影响扩散系数的因素——内因 知识点106.影响扩散系数的因素——外因
知识点097. 扩散的含义及推动力
dC 浓度梯度，dx ，atoms· m-3/m或kg/(m3·m)
J = −D dC dx
“-”号表示扩散方向与浓度梯度的方向相反， 即扩散由高浓度向低浓度区进行。
讨论：
对于菲克第一定律，有以下三点值得注意：
1）
J = −D ∂C ∂x
是唯象的关系式，其中并不涉
及扩散系统内部原子运动的微观过程。
学前指导
第7章 基本动力学过程——扩散
7.1 扩散动力学方程——菲克定律 7.2 菲克定律的应用 7.3 扩散机构与扩散系数 7.4 多元系统的扩散 7.5 影响扩散系数的因素
知识点097. 扩散的含义及推动力 知识点098. 扩散的分类 知识点099. 固体扩散的微观机制 知识点100. 菲克第一定律 知识点101. 菲克第二定律 知识点102. 菲克第一定律的应用 知识点103. 菲克第二定律的应用
∆m ∝ ∆C Adt ∆x
dm = −D( ∂C )
Adt
∂x
dm = −D( ∂C )
Adt
∂x
在稳定扩散的条件下，单位时间内通过垂直于扩散方向的单 位面积的扩散通量与该截面处的浓度梯度成正比。
J = −D dC dx
扩散通量? 浓度梯度? 扩散系数?
单位：扩散通量，J，atoms/(m2·s)或kg/(m2·s) 扩散系数，D，m2/s；
1）稳定扩散 J=常数,与位置无关 2）不稳定扩散 J ≠常数,与位置有关
C = f (t, x)
∂C = 0 ∂t
∂C ≠ 0 ∂t
二、 菲克第一定律
1855 年，菲克（Fick）参照了傅里叶（Fourier）于
1822年建立的导热方程，获得了描述物质从高浓度区向低 浓度区迁移的定量公式。
假设有一单相固溶体，横截面积为A，浓度C不均匀， 在dt时间内，沿x正方向通过截面所迁移的物质的量与 该处的浓度梯度成正比：
活化能最小
从能量、几何上分析这扩散四种方式的可能性
结论： 在以上各种扩散方式中， 1.易位扩散所需的活化能最大。 2.环形扩散所需的活化能最小，数学上几率为0 。 2. 间隙位置和空位处势能较高，故空位扩散所需活 化能最小，间隙扩散次之。
空位扩散和间隙扩散是晶体中扩散的主要机制
知识点100. 菲克第一定律
扩散推动力
浓度梯度
扩散方向和浓度梯度是一致的吗？
例如：固溶体中的偏聚，玻璃分相，晶界的内吸附
扩散动力是系统的化学位梯度
知识点098. 扩散的分类
一、从不同的角度对扩散进行分类 （1）按扩散系统分：
多组分系统中两种以上物质相互的 空间扩散叫互扩散；纯材料中的扩散叫自 扩散；
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（2） 按扩散方向分： 由高浓度区向低浓度区的扩散叫顺
扩散，又称下坡扩散; 由低浓度区向高浓 度区的扩散叫逆扩散，又称上坡扩散。
（3） 按原子的扩散部位分： 在晶粒内部进行的扩散称为体扩散；在表面进行
的扩散称为表面扩散；沿晶界进行的扩散称为晶界扩 散。表面扩散和晶界扩散的扩散速度比体扩散要快得 多，一般称前两种情况为短路扩散。此外还有沿位错 线的扩散，沿层错面的扩散等。
•扩散的最简单形式是原子由一个位置到另一个位置 的随机跳动。因此高温下、开放性不太密排的结构中 扩散速率更大。
三、扩散的推动力
当不存在外场时，晶体中粒子的迁移完全是由于热 振动引起的。只有在外场作用下，这种粒子的迁移才能 形成定向的扩散流。形成定向扩散流必需要有推动力， 这种推动力通常是由浓度梯度提供的。
晶体中质点迁移主要方式(四种)
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从能量、几何上分析这扩散四种方式的可能性 活化能最小，几率为0.
从能量、几何上分析这扩散四种方式的可能性
易位扩散
活化能最大
从能量、几何上分析这扩散四种方式的可能性
间隙扩散
空位扩散
活化能比空位扩散大
一、扩散的含义
扩散的例子： （1）打开香水盖子，短时间内空气中可以闻到香味 （2）墨水在静止水中的移动，遍及整个水中 （3）碳原子放在热铁表面，碳会渗入铁内（渗碳）
•扩散发生在气液固各态物质中，但气液中物质的 扩散常被其自然对流所掩盖。很大程度上香水分子 是靠对流输运的。
扩散的定义： （1）原子或分子移动的机制 （2）是涉及一种原子移动到另一种原子中去的物质输 运过程 （3）物质分子从高浓度区域向低浓度区域转移，直到 均匀分布的现象。
1、一维菲克第二定律推导
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