材料科学基础试题及标准答案考研专用
材料专业考研试题及答案
材料专业考研试题及答案一、单选题(每题2分,共20分)1. 材料科学中,下列哪种材料属于复合材料?A. 金属B. 陶瓷C. 塑料D. 碳纤维增强塑料答案:D2. 金属的塑性变形主要通过哪种机制进行?A. 弹性变形B. 位错滑移C. 相变D. 断裂答案:B3. 陶瓷材料通常具有哪种特性?A. 良好的导电性B. 良好的导热性C. 良好的磁性D. 良好的延展性答案:B4. 金属材料的硬度通常与下列哪种因素有关?A. 晶粒尺寸B. 合金元素C. 表面粗糙度D. 温度答案:B5. 下列哪种测试方法用于测量材料的弹性模量?A. 拉伸测试B. 压缩测试C. 硬度测试D. 冲击测试答案:A6. 材料的断裂韧性KIC是指材料抵抗哪种类型的裂纹扩展的能力?A. 表面裂纹B. 内部裂纹C. 任何类型的裂纹D. 疲劳裂纹答案:C7. 材料的疲劳寿命主要受哪些因素影响?A. 材料的强度B. 应力循环次数C. 环境因素D. 所有以上因素答案:D8. 热处理过程中,淬火后的金属通常需要进行哪种处理?A. 退火B. 正火C. 回火D. 时效答案:C9. 材料的腐蚀速率通常与哪种因素有关?A. 材料的纯度B. 环境的湿度C. 材料的硬度D. 环境的温度答案:B10. 材料的磨损通常与下列哪种因素有关?A. 材料的硬度B. 接触应力C. 滑动速度D. 所有以上因素答案:D二、多选题(每题3分,共15分)1. 下列哪些因素会影响材料的疲劳寿命?A. 材料的微观结构B. 应力集中C. 环境温度D. 应力循环频率答案:A, B, C, D2. 金属材料的强化方法包括哪些?A. 冷加工B. 热处理C. 添加合金元素D. 表面涂层答案:A, B, C3. 材料的断裂类型通常包括哪些?A. 脆性断裂B. 韧性断裂C. 疲劳断裂D. 蠕变断裂答案:A, B, C, D4. 材料的热处理方法包括哪些?A. 退火B. 淬火C. 正火D. 时效答案:A, B, C, D5. 下列哪些测试可以用来评估材料的耐腐蚀性?A. 盐雾测试B. 电化学测试C. 应力腐蚀测试D. 腐蚀速率测试答案:A, B, C, D三、判断题(每题1分,共10分)1. 材料的强度越高,其韧性也越高。
材料科学基础考研真题(附答案)
硕士研究生入学考试试题考试科目代码及名称:959 材料科学基础考试时限:3小时 总分:150分一、名词解释 (10×3=30分)加工硬化 沉淀强化 交滑移 上坡扩散 调幅分解 金属化合物 临界分切应力 珠光体 Orowan 机制 等强温度二、解答题(6×10=60分)1、判断下列位错反应能否进行:(1)]110[2]101[2]100[a a a +→;(2)]111[2]111[6]112[3a a a →+ 2、请指明下列五种结构分别属于什么布拉菲点阵。
注:a=b=c,α=β=γ=90°。
图省3、冷变形金属在回复和再结晶过程中,组织和性能分别有什么变化?4、试分别给出FCC,BCC 及HOP 的主要滑移系。
5、试分析液态金属凝固过程中形成中心等轴晶区的条件是什么?6、为什么空位是热力学稳定缺陷,而位错是非热力学稳定缺陷。
三、问答题(3×20=60分)1、绘出Fe-Fe 3C 相图,标出其中的关键成分和关键温度,并且回答:(1)分析碳含量对Fe-C 合金室温组织和力学性能的影响。
(2)分析45钢的拉伸变形过程可分为哪几个阶段及其相应的特征和机理。
2、试解释为什么材料的理论强度远高于其实际强度。
随着现代科学技术的进步和国民经济的发展,材料的强韧化越来越重要,试举例说明材料强化或韧化的4种方法,并阐述相应的强化和韧化原理。
3、试分析下列材料科学过程是否与原子扩散有关,为什么?A 热弹性马氏体箱变B 脱溶分解C 成分均匀化D 高温蠕变E G.P 形成硕士研究生入学考试试题参考答案考试科目代码及名称:959 材料科学基础考试时限:3小时 总分:150分一、名词解释(30分)加工硬化:随着冷变形程度的增加,金属材料强度和硬度指标都有所提高,但塑性、韧性有所下降的现象。
沉淀强化:过饱和固溶体随温度下降或长时间保温过程中(时效)发生脱溶分解,细小的沉淀物分散于基体之中,阻碍位错运动而产生强化的现象。
西安交通大学材料科学基础考研复习题(包括答案)
目录目录 (1)工程材料中原子排列 (2)参考答案 (4)固体中的相结构 (9)参考答案 (12)凝固 (16)参考答案 (19)相图 (25)参考答案 (38)固体中的扩散 (40)参考答案 (43)塑性变形 (45)参考答案 (48)回复与再结晶 (51)参考答案 (54)固体相变 (58)参考答案 (60)复合效应与界面 (64)参考答案 (66)工程材料中原子排列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)。
考研材料科学基础题库与答案
考研材料科学基础题库与答案考研材料科学基础是一门重要的专业课程,对于想要在材料领域深入研究的同学来说,掌握这门课程的知识至关重要。
以下为大家整理了一套较为全面的考研材料科学基础题库,并附上详细的答案解析,希望能对大家的备考有所帮助。
一、晶体结构1、画出面心立方(FCC)和体心立方(BCC)晶体结构的晶胞,并分别计算其原子半径与晶格常数之间的关系。
答案:面心立方(FCC)晶胞中,原子半径 r 与晶格常数 a 的关系为 r =√2a/4;体心立方(BCC)晶胞中,原子半径 r 与晶格常数 a 的关系为 r =√3a/4。
2、简述晶体结构与空间点阵的区别。
答案:晶体结构是指晶体中原子、离子或分子的具体排列方式,它不仅包括空间点阵的形式,还包括原子的种类、数量以及它们之间的相互作用等。
而空间点阵是将晶体结构中的质点抽象为几何点,所得到的几何图形,它只反映质点的分布规律和周期性。
二、晶体缺陷1、什么是点缺陷?点缺陷有哪些类型?答案:点缺陷是指在晶体中三维方向上尺寸都很小的缺陷。
点缺陷的类型主要包括空位、间隙原子和杂质原子。
2、简述位错的基本类型及它们的运动方式。
答案:位错的基本类型有刃型位错和螺型位错。
刃型位错的运动方式有滑移和攀移;螺型位错的运动方式只有滑移。
三、凝固与结晶1、简述纯金属结晶的条件和过程。
答案:纯金属结晶的条件是要有一定的过冷度。
结晶过程包括形核和长大两个阶段。
形核又分为均匀形核和非均匀形核。
均匀形核是依靠液态金属本身的结构起伏自发地形成晶核;非均匀形核是依靠液态金属中存在的固态杂质或容器壁等现成表面形成晶核。
长大过程是晶核形成后,原子不断向晶核表面堆砌,使晶核不断长大,直至液态金属全部转变为固态晶体。
2、比较均匀形核和非均匀形核的异同。
答案:相同点:都是形核的方式,都需要一定的过冷度,都包含形核功。
不同点:均匀形核依靠液态金属本身的结构起伏自发形成晶核,所需的过冷度较大,形核功较大;非均匀形核依靠现成表面形成晶核,所需过冷度较小,形核功较小。
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。
《材料科学基础考研》材料科学基础试卷.doc
材料科学基础试卷—填空题(20)1、在晶体学屮,所有的晶体均可归纳为______ 个晶系屮, _____ 种布拉菲点阵,所有空间点阵又可归于_____ 晶族,通过宏观对称要素分析,晶体可能存在的对称类型(点群)有________ 种。
(7、14、3、32)2、晶体的对称要素要宏观对称要素和微观对称要素之分,宏观对称要素包括:_____ 、_____ 、_____ 、______ 等,围观对称要素包括 _____ 、______ 等。
(回转对称轴、对称面、对称屮心、回转■反演轴;滑动面、螺旋轴) 3、缺陷亏归纳为______ 缺陷、 ______ 缺陷和_____ 缺陷三类,位错属于_______缺陷,其最重要最基本的形态有_____ 位错和______ 位错两种,也有介于他们之间的_____ 位错。
(点、线、面;线;刃型、螺型;混合型)4、根据溶质原子在晶体点阵中的位置,可以讲固溶体分为三类:分别是________固溶体、_____ 固溶体和______ 固溶体。
(置换、间隙、缺位)二选择题(30)1、镜像指数与晶面指数满足条件[hkl]丄(hkl)的晶系为:(A)A.只有立方晶系B.立方晶系与正交晶系C.只有正交品系2、原子半径的大小与键的性质肓接相关。
不同的键型,原子半径也不相同。
其中,可以用键长的一般表示为:(A)A.共价半径、范德瓦尔斯半径B.金属半径、离子半径C.共价半径、离子半径3、密排六方和面心立方结构密排面上院子的堆垛方式为:(A)A.ABAB ......., ABC ABCB.ABCABC ,ABABC.ABCABC ,ABCABC4、金属晶体中最典型的结构是:(A)A.面心立方、体心立方、密排六方B.面心立方、简单立方、密排六方C.面心立方、提心四方、密排六方5、正离子配位数通常有正负离子半径比确定,因此:(A)A.配位多面体是八面体时,正、负离子半径比应处于0.414〜0.732范围B.正离子配位数为6时,正、负离子半径比处于0.225〜0.414范围C.正、负离子半径比处于0.732〜1.0范围时,配位多面体是四面体6、缺陷的特征是:(B)A. 不随外界条件的改变而变动,也不会合并和消失B. 随着各种条件的改变而不断变动,有些可以产生、发展、运动、交互 作用、合并和消失C. 随着各种条件的改变而不断变动,但不产生交互作用,不会合并和消 失7、设AG 为氧化物M0的肖特基缺陷形成自由焙变化,则对该体系中由肖特基 缺陷形成的[V M ]和[Vo ]空位的总浓度[V ]的计算式为(C)8、 位错最重要的性质之一是它可以在晶体中运动,其中:(C)A. 刃型位错不引起剪切畸变,也不引起体积的膨胀和收缩,螺型位错反 之B. 刃型位错引起压缩变形,螺型位错引起体积的碰撞C.螺型位错只引起剪切畸变,而不引起体积的膨胀和收缩,刃型位错反 之9、 位错滑移与攀移所需驱动力的性质可分别描述为:(C) A. 弹性力;化学力与切应力 B. 化学力与切应力;弹性力C. 切应力;化学力与弹性力10、 固体表面力源自于:(A)A. 固体表面质点排列的周期性屮断,力场对称性破坏,表现出的剩余键 力B. 固体表面的不均匀性,外界物质容易填入台阶处而表现岀的吸引力C. 固体表面由于大量位错露头的存在,产生了表面缺陷,改变了表面势 场而出现的作用力11、 I 古I 溶体特点是掺入外来杂质原子后原来的晶体结构不发生转变,但点阵畸变,性能变化。
《材料科学基础》研究生试题A参考答案及评分标准
二、填空题(每空1分,共22分)
1.包晶转变是由一个液相和一个固相在(恒温)下,生成另一个(固)相的转变。
2.体心立方金属的的密排面是(110),密排方向是(111),致密度为(0.68),配位数为(8)。
3.面心立方金属的密排面是(111),密排方向是(110),密排面的堆垛顺序是(ABC),致密度为(0.74),配位数为(12)。
(注:回答其中三种方式即可)
八、实际生产中怎样控制铸件的晶粒大小?试举例说明(15分)
答:生产实际中常采用的控制晶粒尺寸的措施有:(1)提高过冷度,如采用导热性好的金属模,降低浇注温度等。(2)变质处理,即浇注前向液态金属中加入变质剂。(3)振动、搅拌,即在浇注和结晶过程中实施振动和搅拌,以提供形核功,增加晶核数量。
共价晶体以共价键的方式结合。共价晶体很强的方向性,所以如果发生相对移动,将使共价键遭到破坏,故共价晶体硬度较高,脆性较大。
4.什么是临界变形度?在工业生产中有什么意义?(8分)
答:变形量很小时,储存能少,不足以发生再结晶,故退火后晶粒尺寸不变(较小);当变形量在2%-8%范围时,形核率低,再结晶退火后晶粒特别粗大,称为“临界变形度”;超过临界变形度后,随变形量增加,储存能增加,再结晶驱动力增加,因形核率的增加速率大于长大率,故再结晶退火后晶粒细化。
陕西理工学院
2009年攻读硕士学位研究生入学考试试题(A卷)
参考答案及评分标准
考试科目名称:材料科学基础考试科目代码:840
一、名词解释(每题2分,共20分)
1.配位数:是指晶体中,与任一原子最近邻并且等距离的原子数。
2.位错反应:位错之间的互相转化。
3.共晶转变:一个液相在恒温下转变成两个固相的转变。
考研材料科学基础题库与答案(各大高校题型并总结出来)
一、填空题0001.烧结过程的主要传质机制有_____、_____、_____ 、_____,当烧结分别进行四种传质时,颈部增长x/r与时间t的关系分别是_____、_____、_____ 、_____。
0002.晶体的对称要素中点对称要素种类有_____、_____、_____ 、_____ ,含有平移操作的对称要素种类有_____ 、_____ 。
0003.晶族、晶系、对称型、结晶学单形、几何单形、布拉菲格子、空间群的数目分别是_____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。
0004.晶体有两种理想形态,分别是_____和_____。
0005.晶体是指内部质点排列的固体。
0006.以NaCl晶胞中(001)面心的一个球(Cl-离子)为例,属于这个球的八面体空隙数为,所以属于这个球的四面体空隙数为。
0007.与非晶体比较晶体具有自限性、、、、和稳定性。
0008.一个立方晶系晶胞中,一晶面在晶轴X、Y、Z上的截距分别为2a、1/2a 、2/3a,其晶面的晶面指数是。
0009.固体表面粗糙度直接影响液固湿润性,当真实接触角θ时,粗糙度越大,表面接触角,就越容易湿润;当θ,则粗糙度,越不利于湿润。
0010.硼酸盐玻璃中,随着Na2O(R2O)含量的增加,桥氧数,热膨胀系数逐渐下降。
当Na2O含量达到15%—16%时,桥氧又开始,热膨胀系数重新上升,这种反常现象就是硼反常现象。
0011.晶体结构中的点缺陷类型共分、和三种,CaCl2中Ca2+进入到KCl间隙中而形成点缺陷的反应式为。
0012.固体质点扩散的推动力是________。
0013.本征扩散是指__________,其扩散系数D=_________,其扩散活化能由________和_________ 组成。
0014.析晶过程分两个阶段,先______后______。
0015.晶体产生Frankel缺陷时,晶体体积_________,晶体密度_________;而有Schtty缺陷时,晶体体积_________,晶体密度_________。
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。
【2024版】《材料科学》考试试题(研)
可编辑修改精选全文完整版硕士学位研究生入学考试试题考试科目:材料科学基础一、解释下列名词(30分,每题2分)(1) 交滑移 (2)位错 (3)固溶强化 (4)共析转变(5)加工硬化 (6)配位数 (7)伪共晶 (8)枝晶偏析(9) 上坡扩散 (10)合金 (11)金属键 (12)晶胞(13)过冷度 (14)结构起伏 (15)同素异晶转变二、填空题(50分,每空1分)1三种常见的金属晶格分别为( ),( )和( )。
2 当金属结晶时,细化晶粒的方法有( ),( ),( )。
3 合金的固态相结构包括两大类,一类是( ),另一类是( )。
4 金属材料在常温下的塑性变形方式主要有两种,分别是( ),( )。
5 材料质点之间的键合(化学键)分为四类,分别是( ),( ),( )和( )。
6 根据Fe —Fe 3C 相图,三次渗碳体、二次渗碳体、一次渗碳体的最大相对重量分别为( ),( ),( )。
7 二元相图的基本类型分为三大类,分别是( ),( ),( )。
8 工业纯铁、亚共析钢、共析钢和过共析钢的含碳量范围分别为( ),( ),( ),( )。
9 写出四种强化材料的手段( ),( ),( ),( )。
10位错有两种基本类型,分别是( )、( )。
11 面心立方金属晶格的密排晶面指数为( ),密排晶向指数为( ),配位数为( ),致密度为( ),一个晶胞中四面体间隙个数为( ),八面体间隙个数为( ),间隙原子溶入( )间隙中,滑移系的个数为( )。
12 冷变形金属在加热过程中发生( )、( )和 ( )长大等过程。
13 在二元合金相图中,根据相律,两个单相区必然交于()点,两个单相区之间必然存在一个( )相区,三相平衡时,系统的自由度等于( ),说明转变( )和三个相的( )都是恒定的。
14 当对金属材料进行冷塑性变形时,随着变形量的增加,对材料的力学性能影响规律为:( )和( )升高,( )和( )下降。
考研材料科学基础试题及答案
考研材料科学基础试题及答案一、选择题1. 材料科学中,下列哪项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2. 材料的微观结构对其宏观性能有重要影响,以下哪个不是微观结构的组成部分?A. 晶格缺陷B. 晶界C. 相界D. 表面张力3. 材料的塑性变形主要通过以下哪种机制进行?A. 弹性变形B. 位错运动C. 相变D. 热膨胀二、简答题1. 简述材料的相变对材料性能的影响。
2. 描述材料的疲劳现象,并解释其产生的原因。
1. 已知某材料的杨氏模量为210 GPa,泊松比为0.3,求其剪切模量。
四、论述题1. 论述材料的微观结构与宏观性能之间的关系。
参考答案一、选择题1. 答案:D2. 答案:D3. 答案:B二、简答题1. 相变是材料在不同温度和压力下,由一种相态转变为另一种相态的过程。
相变对材料性能的影响主要表现在:- 相变可以改变材料的晶体结构,从而影响其硬度、强度和塑性。
- 相变过程中体积变化可以导致材料的热膨胀或收缩。
- 某些相变如马氏体相变,可以显著提高材料的硬度,但可能降低其韧性。
2. 材料的疲劳是指在反复加载和卸载的过程中,材料逐渐产生损伤并最终导致断裂的现象。
疲劳产生的原因是:- 材料内部的应力集中,使得局部应力超过材料的疲劳极限。
- 材料的循环加载导致位错运动,产生位错堆积,形成微裂纹。
- 微裂纹在循环应力作用下逐渐扩展,最终导致材料断裂。
1. 剪切模量G可以通过杨氏模量E和泊松比ν计算得出,公式为:\[ G = \frac{E}{2(1+\nu)} \]代入已知数值:\[ G = \frac{210 \times 10^9 \text{ Pa}}{2(1+0.3)} \]\[ G = 77.5 \times 10^9 \text{ Pa} \]四、论述题1. 材料的微观结构是指材料在原子、分子或晶体尺度上的特征,包括晶格类型、晶粒尺寸、晶格缺陷、相界等。
湖南大学《材料科学基础》考研核心题库及答案
Test of Fundamentals of Materials Science 材料科学基础试题库湖南大学材料科学与工程学院一、填空题0001.烧结过程的主要传质机制有_____、_____、_____ 、_____,当烧结分别进行四种传质时,颈部增长x/r与时间t的关系分别是_____、_____、_____ 、_____。
0002.晶体的对称要素中点对称要素种类有_____、_____、_____ 、_____ ,含有平移操作的对称要素种类有_____ 、_____ 。
0003.晶族、晶系、对称型、结晶学单形、几何单形、布拉菲格子、空间群的数目分别是_____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。
0004.晶体有两种理想形态,分别是_____和_____。
0005.晶体是指内部质点排列的固体。
0006.以NaCl晶胞中(001)面心的一个球(Cl-离子)为例,属于这个球的八面体空隙数为,所以属于这个球的四面体空隙数为。
0007.与非晶体比较晶体具有自限性、、、、和稳定性。
0008.一个立方晶系晶胞中,一晶面在晶轴X、Y、Z上的截距分别为2a、1/2a 、2/3a,其晶面的晶面指数是。
0009.固体表面粗糙度直接影响液固湿润性,当真实接触角θ时,粗糙度越大,表面接触角,就越容易湿润;当θ,则粗糙度,越不利于湿润。
0010.硼酸盐玻璃中,随着Na2O(R2O)含量的增加,桥氧数,热膨胀系数逐渐下降。
当Na2O含量达到15%—16%时,桥氧又开始,热膨胀系数重新上升,这种反常现象就是硼反常现象。
0011.晶体结构中的点缺陷类型共分、和三种,CaCl2中Ca2+进入到KCl间隙中而形成点缺陷的反应式为。
0012.固体质点扩散的推动力是________。
0013.本征扩散是指__________,其扩散系数D=_________,其扩散活化能由________和_________ 组成。
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)材料科学基础试卷及答案7套
试题1一. 图1是Na2O的理想晶胞结构示意图,试回答:1.晶胞分子数是多少;2.结构中何种离子做何种密堆积;何种离子填充何种空隙,所占比例是多少;3.结构中各离子的配位数为多少,写出其配位多面体;4.计算说明O2-的电价是否饱和;5.画出Na2O结构在(001)面上的投影图。
二. 图2是高岭石(Al2O3·2SiO2·2H2O)结构示意图,试回答:1.请以结构式写法写出高岭石的化学式;2.高岭石属于哪种硅酸盐结构类型;3.分析层的构成和层的堆积方向;4.分析结构中的作用力;5.根据其结构特点推测高岭石具有什么性质。
三. 简答题:1.晶体中的结构缺陷按几何尺寸可分为哪几类?2.什么是负扩散?3.烧结初期的特征是什么?4.硅酸盐晶体的分类原则是什么?5.烧结推动力是什么?它可凭哪些方式推动物质的迁移?6.相变的含义是什么?从热力学角度来划分,相变可以分为哪几类?四. 出下列缺陷反应式:1.NaCl形成肖特基缺陷;2.AgI形成弗仑克尔缺陷(Ag+进入间隙);3.TiO2掺入到Nb2O3中,请写出二个合理的方程,并判断可能成立的方程是哪一种?再写出每个方程的固溶体的化学式。
4.NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体五. 表面力的存在使固体表面处于高能量状态,然而,能量愈高系统愈不稳定,那么固体是通过何种方式降低其过剩的表面能以达到热力学稳定状态的。
六.粒径为1μ的球状Al2O3由过量的MgO微粒包围,观察尖晶石的形成,在恒定温度下,第一个小时有20%的Al2O3起了反应,计算完全反应的时间:⑴用杨德方程计算;⑵用金斯特林格方程计算。
七.请分析熔体结构中负离子团的堆积方式、聚合度及对称性等与玻璃形成之关系。
八.试从结构和能量的观点解释为什么D晶界>D晶内?九.试分析二次再结晶过程对材料性能有何影响?工艺上如何防止或延缓二次再结晶的发生?十.图3是A-B-C三元系统相图,根据相图回答下列问题:1.写出点P,R,S的成分;2.设有2kgP,问需要多少何种成分的合金Z才可混熔成6kg成分为R的合金。
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一、名词:相图:表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解匀晶转变:从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。
平衡结晶:合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。
成分起伏:液相中成分、大小和位置不断变化着的微小体积。
异分结晶:结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。
枝晶偏析:固溶体树枝状晶体枝干和枝间化学成分不同的现象。
共晶转变:在一定温度下,由—定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程。
脱溶:由固溶体中析出另一个固相的过程,也称之为二次结晶包晶转变:在一定温度下,由一定成分的固相与一定成分的液相作用,形成另一个一定成分的固相的转变过程。
成分过冷:成分过冷:由液相成分变化而引起的过冷度。
二、简答:1.固溶体合金结晶特点?答:异分结晶;需要一定的温度范围。
2.晶内偏析程度与哪些因素有关?答:溶质平衡分配系数ko;溶质原子扩散能力;冷却速度。
3.影响成分过冷的因素?答:合金成分;液相内温度梯度;凝固速度。
三、书后习题1、何谓相图?有何用途?答:相图:表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。
相图的作用:由相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。
2、什么是异分结晶?什么是分配系数?答:异分结晶:结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。
分配系数:在一定温度下,固液两平衡相中溶质浓度之比值。
3、何谓晶内偏析?是如何形成的?影响因素有哪些?对金属性能有何影响,如何消除?答:晶内偏析:一个晶粒内部化学成分不均匀的现象形成过程:固溶体合金平衡结晶使前后从液相中结晶出的固相成分不同,实际生产中,液态合金冷却速度较大,在一定温度下扩散过程尚未进行完全时温度就继续下降,使每个晶粒内部的化学成分布均匀,先结晶的含高熔点组元较多,后结晶的含低熔点组元较多,在晶粒内部存在着浓度差。
影响因素:1)分配系数k o:当k0 1时,k0值越小,则偏析越大;当k0 1 时,k0 越大,偏析也越大。
2)溶质原子扩散能力,溶质原子扩散能力大,则偏析程度较小;反之,则偏析程度较大。
3)冷却速度,冷却速度越大,晶内偏析程度越严重。
对金属性能的影响:使合金的机械性能下降,特别是使塑性和韧性显著降低,甚至使合金不容易压力加工。
也使合金的抗蚀性能降低消除办法:扩散退火或均勺化退火 4、何谓共晶反应和包晶反应?写出反应式 答:共晶反应:在一定温度下,由 — 定成分的液相同时结晶出两个成分一定的 包晶反应:在一定温度下,由一定成分的固相与一定成分的液相作用,形成 另一个一定成分的固相的转变过程。
5、什么是成分过冷? 答:成分过冷:由液相成分变化而引起的过冷度。
6、试述纯金属与固溶体合金结晶过程中形核、长大的条件及方式有何异同? 答:纯金属结晶过程中的形核、长大的条件:要满足结构起伏、能量起伏。
固溶体合金结晶过程中的形核、长大的条件:要满足结构起伏、能量起伏 和成分起伏。
固溶体合金结晶是在一定的温度范围的异分结晶,纯金属结晶是在一定温 度下的同分结晶。
7、何谓共析转变?与共晶转变比较有何异同?答:共析转变:一定成分的固相在一定温度下分解为另外两个一定成分的固相 的转变过程。
相同点:都是由一个相分解为两个相的三相恒温转变,三相成分点在相图上 的分布是一样的不同点:共析反应的反应相是固相,而共晶反应的反应相是液相。
共析组织 比共晶组织致密第一章 原子排列与晶体结构固相的转变过程。
L Et ELCt DP1. fee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______________ ;bee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 ____________ ;hep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_______ ,,晶胞中原子数丁_ ,原子的半径r与点阵常数a的关系是 ________ 。
2. Al的点阵常数为0.4049nm,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912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(112)晶面和[112]晶向,指出<110 >中位于(111)平面上的方向。
在hep 晶胞的(0001 )面上标出(1 2 1 0)晶面和[1 2 1 0]晶向。
5. 求[111]和[20 1 ]两晶向所决定的晶面。
6在铅的(100)平面上,1mm2有多少原子?已知铅为fee面心立方结构,其原子半径R=0.175X10-6mm。
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7)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;临界晶核半径加与过冷度T关系为________________ ,临界形核功G K等于_______________ 。
3动态过冷度是指。
4在工厂生产条件下,过冷度增大,则临界晶核半径____________________ ,金属结晶冷却速度越快,N/G比值_______________ , 晶粒越___________ 。
5. _________________________________ 获得非晶合金的基本方法是。
二、问答1根据凝固理论,试述细化晶粒的基本途径。
2试根据凝固理论,分析通常铸锭组织的特点。
3简述液态金属结晶时,过冷度与临界晶核半径,形核功及形核率的关系。
4 铜的熔点Tm=1356K,熔化热Hm=1628J/cm 2, =177 x 10^7j/cm,点阵常数a=0.3615nm。
求铜T=100 时均匀形核的临界核心半径。
5何谓过冷,过冷度,动态过冷度,它们对结晶过程有何影响?6 根据冷却速度对金属凝固后组织的影响,现要获得微晶,非晶,亚稳相,请指出其凝固时如何控制。
___________________________7、简述纯金属凝固时润湿角B、杂质颗粒的晶体结构和表面形态对异质形核的影响。
第四章二元合金相图与合金凝固一、填空1. 固溶体合金凝固时,除了需要结构起伏和能量起伏外,还要有__________________________ 起伏。
2. 按液固界面微观结构,界面可分为_________________ 和 ________ 。
3. 液态金属凝固时,粗糙界面晶体的长大机制是__________________________________ ,光滑界面晶体的长大机制是和___________ 。
4在一般铸造条件下固溶体合金容易产生______________________ 偏析,用__________ 热处理方法可以消除。
5液态金属凝固时,若温度梯度dT/dX>0 (正温度梯度下),其固、液界面呈____________________________ 状,dT/dX<0时(负温度梯度下),则固、液界面为_________________ 状。
6. 靠近共晶点的亚共晶或过共晶合金,快冷时可能得到全部共晶组织,这称为___________ 。
7固溶体合金凝固时,溶质分布的有效分配系数k e= _______ ,当凝固速率很大时k e趋于__________________ 。
8. 在二元相图中,Ln +L2叫_____________________ 反应,T L+称为__________________ 转变,而反应i—2+ 称为反应,+ 称为___________________ 反应。
9 Fe-Fe3C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;根据溶质原子的位置,奥氏体其晶体结构是___________ ,是___________ 固溶体,铁素体是______________ ,其晶体结构是_____________ ,合金平衡结晶时,奥氏体的最大含量是_____________________ ; 珠光体的含碳量是_______________ ,它是由 ___________ 和 ___________ 组成的两相混合物;莱氏体的含碳量是___________ ;在常温下,亚共析钢的平衡组织是_____________________ ,过共析钢的平衡组织是________________ ,亚共晶白口铸铁的平衡组织是________________ ,莱氏体的相组成物是 _______________ ,变态莱氏体的相组成物是_______________ , Fe3C i是从____________ 中析出的,Fe3C ii是从________________ 中析出的,Fe3C川是从 ______________ 中析出的,它们的含碳量为_____________ , Fe3C主要性能特点是_______________ , A共析反应后的生成物称为 __________________ 。