胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(章节题库 单组元相图及纯晶体的凝固)【圣才出品】
胡赓祥《材料科学基础》(第3版)(复习笔记 二元系相图和合金的凝固与制备原理)【圣才出品】
7.1复习笔记一、相图的表示和测定方法二元相图中的成分有两种表示方法：质量分数（w）和摩尔分数（x）。
两者换算如下：二、相图热力学的基本要点1．固溶体的自由能-成分曲线图7-1固溶体的自由能一成分曲线示意图（a）Ω＜0（b）Ω＝0（c）Ω＞0相互作用参数的不同，导致自由能一成分曲线的差异，其物理意义为：（1）当Ω＜0，即e AB＜(e AA＋e BB)/2时，A-B对的能量低于A-A和B-B对的平均能量，所以固溶体的A，B组元互相吸引，形成短程有序分布，在极端情况下会形成长程有序，此时△Hm＜0。
（2）当Ω＝0，即e AB＝(e AA＋e BB)/2时，A-B对的能量等于A-A和B-B对的平均能量，组元的配置是随机的，这种固溶体称为理想固溶体，此时△m H＝0。
（3）当Ω＞0，即e AB＞(e AA＋e BB)/2时，A-B对的能量高于A-A和B-B对的平均能量，意味着A-B对结合不稳定，A，B组元倾向于分别聚集起来，形成偏聚状态，此时ΔHm＞0。
2．多相平衡的公切线原理两相平衡时的成分由两相自由能—成分曲线的公切线所确定，如图7-2所示。
图7-2两相平衡的自由能曲线图对于二元系，在特定温度下可出现三相平衡，如图7-3所示。
7-3二元系中三相平衡时的自由能成分曲线3．混合物的自由能和杠杆法则混合物中B组元的摩尔分数：而混合物的摩尔吉布斯自由能：由上两式可得：上式表明，混合物的摩尔吉布斯自由能G m 应和两组成相和的摩尔吉布斯自由能G m1和G m2在同一直线上。
该直线即为相α和β相平衡时的共切线，如图7-4所示。
图7-4混合物的自由能两平衡相共存时，多相的成分是切点所对应的成分1x 和2x ，即固定不变。
此时可导出：此式称为杠杆法则，在α和β两相共存时，可用杠杆法则求出两相的相对量，α相的相对量为122x x x x --，β相的相对量为121x x x x --，两相的相对量随体系的成分x 而变。
胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(章节题库 原子结构与键合)【圣才出品】
第1章 原子结构与键合一、简答题1．固体材料中，内层电子状态通常用哪些量子数描述？外层电子状态通常使用的量子数有哪些？答：固体材料中内层电子状态通常用主量子数n、角（动量）量子数l、磁量子数m 和自旋量子数m s来描述。
固体材料中外层电子状态通常用电子波矢（k x，k y，k z）和自旋量子数m s来描述。
2．原子中一个电子的空间位置和能量可用哪4个量子数来决定？答：主量子数n、轨道角动量量子数l i、磁量子数m i和自旋角动量量子数s i。
3．在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？答：能量最低原理，Pauli不相容原理，Hund规则。
4．在元素周期表中，同一周期或同一主族元素原子结构有什么共同特点？从左到右或从上到下元素结构有什么区别？它的性质如何递变？答：同一周期元素具有相同原子核外电子层数，但从左→右，核电荷依次增多，原子半径逐渐减小，电离能增加，失电子能力降低，得电子能力增加，金属性减弱，非金属性增强；同一主族元素最外层电子数相同，但从上→下，电子层数增多，原子半径增大，电离能降低，失电子能力增加，得电子能力降低，金属性增加，非金属性降低。
5．何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？答：在元素周期表中占据同一位置，尽管它们的质量不同，然而它们的化学性质相同，这种物质称为同位素。
由于各同位素所含的中子量不同（质子数相同），故具有不同含量同6．原子间的结合键共有几种？各自的特点如何？答：7．S的化学行为有时像2价的元素，而有时却像4价元素。
试解释S这种行为的原因。
答：S的最外层电子为3s23p4。
S与H结合成H2S时，接受2个电子，故为2价；S 与O结合成SO2时，此时S供给4个电子，故为4价。
8．尽管HF的相对分子质量较低，试解释：为什么HF的沸腾温度（19.4℃）要比HCI的沸腾温度（－85℃）高？答：由于HF分子间结合力是氢键，而HCI分子间结合力是范德瓦耳斯力，氢键的键能高于范德瓦耳斯力的键能，因此HF的沸点要比HCI的高。
胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(章节题库 材料的形变和再结晶)【圣才出品】
三、判断题
晶粒正常长大是小晶粒吞食大晶粒，反常长大是大晶粒吞食小晶粒。（ ） 【答案】× 【解析】都是晶界移动的结果。正常长大是晶粒平均尺寸增加，反常长大是个别大晶 粒尺寸异常增加。
四、简答题 1．为什么晶粒细化既能提高强度，也能改善塑性和韧性？ 答：晶粒细化减小晶粒尺寸，增加界面面积，而晶界阻碍位错运动，提高强度；晶粒 数量增加，塑性变形分布更为均匀，塑性提高；晶界多阻碍裂纹扩展，改善韧性。
算，裂纹尖端的最大应力可达到理论断裂强度；何况陶瓷晶体中可动位错少，位错运动又
困难，故一旦达到屈服强度往往就脆断了。当然，在拉伸或压缩的情况下，陶瓷材料的力
学特性也有明显的不同，通常陶瓷的压缩强度总是高于抗拉强度。
6．冷变形金属在加热时经过哪三个阶段，他们各自的特点是什么？ 答：冷变形金属在加热时经过如下三个阶段： （1）回复。不发生大角度晶界迁移，晶粒的形状和大小与变形态相同。 （2）再结晶。首先在畸变度大的区域产生新的无畸变晶粒核心，然后消耗周围的变 形基体长大，直到完全变成无畸变的细等轴晶粒，但晶体结构并没有改变；性能发生明显 变化并恢复到变形前的情况。 （3）晶粒长大。在晶界表面能的驱动下，新晶粒互相吞食而长大，从而得到在该条 件下较为稳定的尺寸。
9．MgO 为 NaCl 型结构，其滑移面为{110}，滑移方向为＜110＞，试问沿哪一方向 拉伸（或压缩）不会引起滑移？
答：根据氧化镁结构滑移系的特点，只有沿与所有＜110＞都垂直的方向拉伸（或压
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缩）才不会引起滑移。由立方晶系（001）标准投影图可知，不可能存在与所有＜110＞极
胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(名校考研真题 固体中原子及分子的运动)【圣才出品】
第4章 固体中原子及分子的运动一、选择题1．由纯A 和A-B 固溶体形成的互扩散偶（柯肯达尔效应），以下表述正确的是（ ）。
[上海交通大学2005研]A ．俣野面两侧的扩散原子其化学势相等：，A A A AB μμ-=B B A A Bμμ-=B ．该扩散为上坡扩散C ．空位迁移方向与标记面漂移方向一致【答案】C2．有一级稀的fcc 结构的间隙固溶体，设a 0为晶格常数，为间隙原子延扩散方向ν的振动频率，为从平衡位置到势垒顶点的自由能改变量，则扩散系数可与表示为（rn G ∆）。
[浙江大学2007研]A ．2rn 0exp G D a RT ν∆⎛⎫=- ⎪⎝⎭B ．2rn 01exp 6G D a RT ν∆⎛⎫=- ⎪⎝⎭C ．2rn 02exp GD a RT ν∆⎛⎫=- ⎪⎝⎭【答案】A3．下列有关固体中扩散的说法中，正确的是（ ）。
[东南大学2006研]A ．原子扩散的驱动力是存在着浓度梯度B ．空位扩散是指间隙固溶体中的溶质原子从一个间隙跳到另一个间隙C ．晶界上点阵畸变较大，因而原子迁移阻力较大，所以比晶内的扩散系数要小D ．成分均匀的材料中也存在着扩散【答案】D4．912℃下的晶胞体积为0.02464nm ，而转变为晶胞晶体为Fe α-Fe γ-0.0486nm ，在该温度单位质量转变为时，其体积（ ）。
[哈尔滨工业大学Fe γ-Fe α-2007研]A ．膨胀B ．收缩C ．不变D ．不能确定【答案】A二、填空题1．扩散系数与温度的关系式是_________。
在高温阶段和低温阶段，扩散系数较大的是_________。
[天津大学2010研]【答案】；低温阶段0exp(/)D D Q RT =-2．线性高分子可反复使用，称为________塑料；交联高分子不能反复使用，称为________塑料。
[北京工业大学2009研]【答案】热塑性；热固性3．从F -R 源模型考虑，金属沉淀强化后的屈服强度与沉淀相粒子平均间距L 的关s σ系为_______。
胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(章节题库 固体中原子及分子的运动)【圣才出品】
第4章 固体中原子及分子的运动一、选择题1．影响扩散速率的最主要因素是（ ）。
A ．固溶体类型B ．晶体结构C ．温度【答案】C2．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【答案】B二、判断题扩散的驱动力是浓度梯度，所有扩散系统中，物质都是由高浓度处向低浓度处扩散。
【答案】×【解析】扩散的驱动力是化学势梯度，扩散也可以从低浓度向高浓度进行。
三、简答题1．试分析高分子的分子链柔顺性和分子量对黏流温度的影响。
答：由链段与能垒（势垒）差的关系可知：分子链柔顺性越好，链内旋转的势垒（△ε）越低，流动单元链段也越短。
按照高分子流动的分段移动机理，此时柔性分子链流动所需要的自由体积空间小，因而在比较低的温度下就可能发生黏性流动。
当相对分子质量越小时，分子链之间的内摩擦阻力越小，分子链的相对运动更容易些，因而黏流温度就降低。
2．已知聚乙烯的玻璃化转变温度T g ＝－68℃，聚甲醛的T g ＝－83℃，聚二甲基硅氧烷的T g ＝－128℃，试分析高分子链的柔顺性与它们的T g 的一般规律。
答聚乙烯的重复单元结构为：—CH2—CH 2—；聚甲醛的重复单位结构为：—CH 3—O—，聚二甲基硅氧烷的重复单元结构为：因Si—O 键的内旋转C—O 比键容易，而C—O 键的内旋转又比C—C 键容易，内旋转越容易，分子链柔顺性越好。
由此可知随着柔顺性的提高，温度T g 就降低。
3．50%结晶高分子的模量与随温度的变化，如图4-1所示。
（1）在图中粗略画出不同模量范围内的玻璃态、皮革态、橡胶态和黏流态的位置，并说明原因。
（2）在该图上粗略画出完全非晶态和完全晶态的模量曲线，并说明原因。
图4-1答：（1）不同模量对应高分子不同的状态，如图4-2（a）所示：在低温端，50%的非晶区，链段不能开动，表现为刚性，模量高；随着温度的提高，链段可运动，随之模量下降，高分子显示出晶区的强硬和非晶区的部分柔顺的综合效应，即又硬又韧的皮革态；当非晶区随温度进一步提高而链段可动性更大时，柔顺性更好，显示高弹性（即橡胶态）。
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力作用时的反应方向：
（1） 1 [10 1] 1 [2 1 1] 1 [112] ；
2
6
6
（2） 1[112] 1 [111] 1 [11 1] ；
3
2
6
（3） 1 [112] 1 [110] 1[111] 。
6
6
3
答：（1）可以，向右进行。
（2）不可以。
（3）可以，向左进行。
_
_
5．某面心立方晶体的可动滑移系为（111）[110]。（1）指出引起滑移的单位位错的
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图 3-1 答：（1）由于扭折处于原位错所在滑移面上，在线张力的作用下可通过它们自身的滑 移而去除。割阶则不然，它与原位错处于不同的面上，fcc 的易滑移面为（111），割阶的存 在对原位错的运动必定产生阻力，故也难以通过原位错的滑动来去除。 （2）1′2′和 3′4′段均为刃型割阶，并且在 1′2′的左侧多一排原子面，在 3′4′的右侧多 一排原子面，若随着位错线 0′5′的运动，割阶 l′2′向左运动或割阶 3′4′向右运动，则沿着这 两段割阶所扫过的面积会产生厚度为一个原子层的空位群。
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图 3-2
答：两位错在外力作用下将向上弯曲并不断扩大，当他们扩大相遇时，将于相互连接处
断开，放出一个大的位错环。新位错源的长度为 5x，将之代入，得 F-R 源开动所需的临界
切应力为
τc
Gb L
Gb 5x
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胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(名校考研真题 固体结构)【圣才出品】
7．超结构[燕山大学 2005 研] 答：超结构，又称超点阵，是有序固溶体结构的通称。从广义超结构来说是指在一定 结构层次基础上形成的高于该结构层次的某种复合结构或变异结构，结构化学中不同体系
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的超结构有不同的具体内含。有台序固溶体的点阵常数与无序固溶体不同，在 X 射线衍射图
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）。[哈尔滨工业大学
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A． (112) B． (1 12) C． (02 1) D． (0 12) 【答案】A
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二、填空题 1．晶体的多形性是指“同一成分具有多种结构”，这类晶体的典型例子如：_______和 _______，或_______和_______。[南京大学 2003 研] 【答案】石墨；金刚石；bcc-Fe；fcc-Fe
【答案】×
3．置换固溶体和间隙固溶体都有可能形成无限固溶体。（ ）[西安工业大学 2009 研]
【答案】× 【解析】只有置换固溶体才有可能形成无限固溶体，而间隙固溶体只能形成固溶度很 小的有限固溶体。
4．密排六方结构是纯金属的基本晶体结构之一，也是布拉菲点阵中的一种。（ ） [西安工业大学 2009 研]
【答案】2；0.68；8；6
三、判断题
1．对于螺型位错，其柏氏矢量平行于位错线，因此纯螺位错只能是一条直线。（
）[北京工业大学 2007 研]
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第4章固体中原子及分子的运动一、选择题1．由纯A 和A-B 固溶体形成的互扩散偶（柯肯达尔效应），以下表述正确的是（）。
[上海交通大学2005研]A．俣野面两侧的扩散原子其化学势相等：A A A A B μμ-=，B B A A B μμ-=B．该扩散为上坡扩散C．空位迁移方向与标记面漂移方向一致【答案】C2．有一级稀的fcc 结构的间隙固溶体，设a 0为晶格常数，ν为间隙原子延扩散方向的振动频率，rn G ∆为从平衡位置到势垒顶点的自由能改变量，则扩散系数可与表示为（）。
[浙江大学2007研]A．2rn 0exp G D a RT ν∆⎛⎫=- ⎪⎝⎭B．2rn 01exp 6G D a RT ν∆⎛⎫=- ⎪⎝⎭C．2rn 02exp G D a RT ν∆⎛⎫=- ⎪⎝⎭【答案】A3．下列有关固体中扩散的说法中，正确的是（）。
[东南大学2006研]A．原子扩散的驱动力是存在着浓度梯度B．空位扩散是指间隙固溶体中的溶质原子从一个间隙跳到另一个间隙C．晶界上点阵畸变较大，因而原子迁移阻力较大，所以比晶内的扩散系数要小D．成分均匀的材料中也存在着扩散【答案】D4．912℃下Fe α-的晶胞体积为0.02464nm，而转变为Fe γ-晶胞晶体为0.0486nm，在该温度单位质量Fe γ-转变为Fe α-时，其体积（）。
[哈尔滨工业大学2007研]A．膨胀B．收缩C．不变D．不能确定【答案】A二、填空题1．扩散系数与温度的关系式是_________。
在高温阶段和低温阶段，扩散系数较大的是_________。
[天津大学2010研]【答案】0exp(/)D D Q RT =-；低温阶段2．线性高分子可反复使用，称为________塑料；交联高分子不能反复使用，称为________塑料。
[北京工业大学2009研]【答案】热塑性；热固性3．从F -R 源模型考虑，金属沉淀强化后的屈服强度s σ与沉淀相粒子平均间距L 的关系为_______。
胡赓祥《材料科学基础》第3版章节题库(原子结构与键合)【圣才出品】
胡赓祥《材料科学基础》第3版章节题库第1章原子结构与键合一、简答题1．何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？答：在元素周期表中占据同一位置，尽管它们的质量不同，然而它们的化学性质相同，这种物质称为同位素。
由于各同位素所含的中子量不同（质子数相同），故具有不同含量同位素的元素，总的相对原子质量不总为正整数。
2．S的化学行为有时像2价的元素，而有时却像4价元素。
试解释S这种行为的原因。
答：S的最外层电子为3s23p4。
S与H结合成H2S时，接受2个电子，故为2价；S 与O结合成SO2时，此时S供给4个电子，故为4价。
3．尽管HF的相对分子质量较低，试解释：为什么HF的沸腾温度（19.4℃）要比HCl的沸腾温度（－85℃）高？答：由于HF分子间结合力是氢键，而HCl分子间结合力是范德瓦耳斯力，氢键的键能高于范德瓦耳斯力的键能，因此HF的沸点要比HCl的高。
4．高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释。
答：热塑性：具有线型和支化高分子链结构，加热后会变软，可反复加工再成形；热固性：具有体型（立体网状）高分子链结构，不溶于任何溶剂，也不能熔融，一旦定型后不能再改变形状，无法再生。
5．已知某元素原子序数为32，根据原子的电子结构知识，试指出它属于哪个周期？哪个族？并判断其金属性的强弱。
答：1s22s22p63s23p63d104s24p2；第四周期；IVA族；亚金属Ge。
其处于周期表中金属区与非金属区的交界线上，金属性较弱。
6．图1-1中绘出3类材料——金属、离子晶体和高分子材料之能量与距离的关系曲线，试指出它们各代表何种材料。
图1-1答：a：高分子材料；b：金属材料；c：离子晶体。
7．分别绘出甲烷（CH4）和乙烯（C2H4）的原子排列与键合。
答：见图1-2。
图1-2（a）CH 4分子呈四面体结构，每个C 有4个共价键，每个H 有1个共价键，分子间靠范德瓦耳斯力维系。
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材料科学基础胡赓祥第3版配套题库——才聪学习网胡赓祥《材料科学基础》（第3版）配套题库【考研真题精选＋章节题库】目录第一部分考研真题精选一、选择题二、填空题三、判断题四、名词解释五、简答题六、综合题第二部分章节题库第1章原子结构与键合第2章固体结构第3章晶体缺陷第4章固体中原子及分子的运动第5章材料的形变和再结晶第6章单组元相图及纯晶体的凝固第7章二元系相图和合金的凝固与制备原理第8章三元相图第9章材料的亚稳态第10章材料的功能特性•试看部分内容考研真题精选一、选择题1以下关于调幅分解的正确表述是（）。
[国防科技大学201 6年研]A．调幅分解是个自发分解过程，不需要形核功B．调幅分解也是通过晶核的形成和晶核的长大过程完成的C．相图上成分位于固溶体分解线内的合金均可以产生调幅分解【答案】A查看答案【解析】调幅分解属于连续的无核相变，其始于固溶体中的成分起伏，依靠上坡扩散时浓度差越来越大，最终使均匀固溶体变为不均匀固溶体，原固溶体以及新形成的两种固溶体的结构相同；而钢中的相变大多属于有核相变型，始于结构起伏，相界面在相转变中具有极重要的作用。
2高温下晶粒正常长大时，晶界迁移将受到第二相颗粒的阻碍。
以下说法正确的是（）。
[国防科技大学2017年研]A．第二相含量越多，颗粒越粗大，阻力越大B．第二相含量越少，颗粒越粗大，阻力越大C．第二相含量越多，颗粒越细小，阻力越大【答案】C查看答案【解析】通常，在第二相颗粒所占体积分数一定的条件下，颗粒越细，其数量越多，则晶界迁移所受到的阻力也越大，故晶粒长大速度随第二相颗粒的细化而减小。
3由两个不同成分的液相在恒温下转变为一定成分的固相的反应叫（）。
[沈阳工业大学2015年研]A．包晶反应B．合晶反应C．偏晶反应【答案】B查看答案【解析】常见的二元相图的反应式和图形特征，如下表所示：表14在不平衡结晶条件下，成分点在共晶附近的合金也可能全部转变成共晶合金，这种非共晶成分的共晶组织称为（）。
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9．有两个被钉扎住的刃型位错 A-B 和 C-D，它们的长度 x 相等，且具有相同的 b， 而 b 的大小和方向相同（图 3-2）。每个位错都可看作 F-R 位错源。试分析在其增殖过程
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8．假定有一个 b 在[00]晶向的刃型位错沿着（100）晶面滑动，（1）如果有另一个伯 氏矢量在[O1O]方向，沿着（001）晶面上运动的刃型位错，通过上述位错时该位错将发 生扭折还是割阶？（2）如果有一个 b 方向为[100]，并在（001）晶面上滑动的螺型位错 通过上述位错，试问它将发生扭折还是割阶？
2
2
答：（1）几何条件，
v
b前
=
a [11 1] 3
v
b后
；能量条件，
v
b前
2
=
2a2 3
＞
v b后
2
=
a2 3
。可见，能够进行。
（2）几何条件，
v b前 =a[100]
v b后 ；能量条件，
v2 b前 =
v b后
2
=a2
，两边相等，
可见，不能进行。
7．如图 3-1 所示的两根螺型位错，一个含有扭折，而另一个含有割阶。图上所示的 箭头方向为位错钱的正方向，扭折部分和割阶部分都为刃型位错。（1）若图示滑移面为
台
中二者间的交互作用。若能形成一个大的位错源，使其开动的 τc 多大？若两位错 b 相反，
情况又如何？
图 3-2 答：两位错在外力作用下将向上弯曲并不断扩大，当他们扩大相遇时，将于相互连接 处断开，放出一个大的位错环。新位错源的长度为 5x，将之代入，得 F-R 源开动所需的临 界切应力为：
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【答案】错 【解析】成分过冷仅在合金的凝固中出现，纯金属的凝固不存在成分过冷。
3．相图的相区接触法则是相邻相区相数差 1。[合肥工业大学 2006 研] 【答案】对
四、名词解释题
1．珠光体 [东北大学 2004 研、天津大学 2009 研] 答：珠光体是奥氏体（奥氏体是碳溶解在γ-Fe 中的间隙固溶体）发生共析转变所形成 的铁素体与渗碳体的共析体。其形态为铁素体薄层和渗碳体薄层交替重叠的层状复相物，也 称片状珠光体。用符号 P 表示，含碳量为 wC=0.77%。在珠光体中铁素体占 88%，渗碳体 占 12%，由于铁素体的数量大大多于渗碳体，所以铁素体层片要比渗碳体厚得多。在球化 退火条件下，珠光体中的渗碳体也可呈粒状，这样的珠光体称为粒状珠光体。
3．珠光体相变 [西南交通大学 2009 研] 答：中间相是指 Fe-C 合金中奥氏体在冷却过程中，在共析转变温度以下珠光体同时转 变为铁素体和渗碳体两相的共析组织的相变。
4．Ms 点 [南京理工大学 2008 研]
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A．层片状 B．球状 C．针状 D．螺旋状 【答案】A
）。[合肥工业大学
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胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(名校考研真题 三元相图)【圣才出品】
第8章 三元相图一、选择题1．如图8-1所示三元合金相图中，共晶反应的三相平衡的连接三角形应为（）。
[上海交通大学2006研]图8-1【答案】A2．下列四相平衡反应中，属于包共晶反应的是（ ）。
[华中科技大学2006研]A ．L α+β+γ→B ．L αβ+γ+→C ．L α+βγ+→【答案】B3．在三元系中有哪些四相平衡反应结束后可能有液相剩余？（ ）[东南大学2006研]A ．共晶和包晶B ．共晶和包共晶C ．包晶和包共晶D ．包晶和包析【答案】C4．利用三元相图的变温界面图可以（ ）。
[哈尔滨工业大学2007研]A ．确定三元合金平衡相的成分B ．定性分析三元合金的平衡结晶过程C ．确定平衡相的含量D ．应用杠杆定律和重心法则【答案】B台图8-2二、简答题1．三元相图如图8-3所示。
图8-3（1）确定含、、的物料从高温冷却时初始凝固温度和液相全部凝固温度。
（2）写出该成分点的析晶过程。
（3）根据此三元相图画出的二元相图示意图。
[北京工业大学2007研]答：（1）、、的物料从高温冷却时初始凝固温度为750℃，液相全部凝固温度425℃。
（2）该成分点的析晶过程为（3）如图8-4所示。
图8-42．A-B-C 三元相图如图8-5所示。
（1）划分分三角形。
（2）标出界线的性质（共熔界线用单箭头，转熔界线用双箭头）。
（3）指出化合物S 、D 的性质。
（4）说明E 、H 、R 点的性质，并列出相变式。
（5）分析M 点的析晶路程（表明液、固相组成点的变化，并在液相变化的路径中注明各阶段的相变化和自由度数）。
[南京工业大学2009研]答：（1）划分成3个分三角形，如图8-5所示。
（2）如图8-5所示。
（3）S ：不一致熔三元化合物；D ：一致熔二元化合物。
（4）E ：低共熔点L E →B ＋C＋S f ＝0H：单转熔点R ：单转熔点（5）液相：固相：图8-53．如图8-6所示为V-Cr-C 三元系液相图投影图（示意图）的一部分，请列出所有四相平衡反应的反应式，并说明属于什么反应。
胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库【名校考研真题】第1章~第3章 【圣才出品】
）晶带。[华中科技大学 2006 研]
3．玻璃网络特性的基本结构参数可用桥氧和非桥氧来描述，考虑一玻璃组成为 12mol% Na2O，10mol% CaO 和 78mol% SiO2，则每个氧多面体的平均桥氧和非桥氧数 分布为（ ）。[浙江大学 2006 研]
A．0.56 和 3.44 B．1.44 和 1.56 C．3.44 和 0.56 【答案】C 【解析】 R 22 10 156 2.28 ，桥氧数 Y 2Z 2R 8 4.56 3.44 ，
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子是一一对应的，金属键中自由电子围绕原子核自由运动，因此价键没有饱和性和方向性，
当材料受力而发生相对位移时，电子移动对化学价键并没有破坏，因此金属材料较陶瓷材料
具有较好的延展性。
2．什么是高分子合金？高分子合金的制备方法有哪些？[南京航空航天大学 2008 研] 答：（1）高分子合金又称多组元聚合物，是指含有两种或多种高分子链的复合体系， 包括接枝共聚物、嵌段共聚物，以及各种共混物等。正如由不同金属混合制得合金一样，其 目的是通过高分子间的物理、化学组合获得更多样化的高分子材料，使它们具有更高的综合 性能，因此把这种高分子复合体系形象地称为高分子合金。 （2）高分子合金的制备方法可分为以下几类：①加聚反应，包括均加聚反应和共加聚 反应；②缩聚反应，一种或多种单体互相混合链接成聚合物，同时析出某种低分子物质的反 应称为缩聚反应；③物理共混法。又称机械共混法，是将不同种类的高分子在混合设备中实 现共混的方法，共混过程一般包括混合作用和分散作用；④化学共混法，主要有共聚-共混 法和互穿网络聚合法。
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胡赓祥《材料科学基础》第3版章节题库(二元系相图和合金的凝固与制备原理)【圣才出品】
2．为什么拉伸能提高结晶高分子的结晶度？ 答：由ΔG＝ΔH－TΔS 可知，自由能ΔG 必须小于零，结晶过程才能自发进行。物质从 非晶态到晶态，其中分子的排列是从无序到有序的过程，熵总是减小的，即ΔS＜0，此时－ TΔS＞0，而ΔH＜0（放热）。要使ΔG＜0，必须|ΔH|＞T|ΔS|。若某些高分子从非晶相到晶 相，|ΔS|很大，而结晶的热效应ΔH 很小，要使|ΔH|＞T|ΔS|只有两种途径：降低 T 或降低| ΔS|。但过分降低温度则分子流动困难，可能变成玻璃态而不结晶。若降低|ΔS|，可采用在 结晶前对高分子进行拉伸，使高分子链在非晶相中已经具有一定的有序性，这样，结晶时相 应的|ΔS|变小，使结晶能够进行。所以对结晶高分子，拉伸有利于提高结晶度。例如：天然 橡胶在常温下结晶需要几十年，而拉伸时只要几秒钟就能结晶。
3．简述高分子合金化的方法和优点。
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答：高分子合金是由两种以上组元聚合的复合体。 高分子合金的制备方法可以分为物理方法和化学方法。物理共混法包括干粉共混、熔融 共混及乳凝共混等方法，最常用的是熔融共混。化学共混法主要有共聚-共混法和互穿聚合 物网络法。 高分子通过合金化，可克服单组元高分子（均聚物）的某些性能的弱点，例如：聚丙烯 （PP）低温容易脆裂，但通过与顺丁胶（BR）共混合可明显提高聚丙烯的韧性；还可拓宽 高分子的用途。
4．指出下列相图中的错误（如图 7-1 所示），并加以改正。
答：如图 7-2 所示。
图 7-1
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图 7-2 （1）任何温度下所作的连接线两端必须分别相交于液相线和固相线，不能相交于单一 液相线或单一固相线。 （2）A 组元的凝固温度恒定，所以液、固相线在 A 成分处相交于一点。 （3）在两元系的三相平衡反应中，三相的成分是唯一的。 （4）在两元系只能出现三相平衡反应。 5．根据图 7-3 分析，为什么含碳量小于 0.8%时随着含碳量增加临界冷却速度降低？ 而含碳量大于 1.0%时随着含碳量增加临界冷却速度升高？
胡赓祥《材料科学基础》第3版章节题库(单组元相图及纯晶体的凝固)【圣才出品】
二、填空题
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1．晶体的凝固是通过______和______两个过程进行的。 【答案】形核；长大 【解析】晶体的凝固是通过形核与长大两个过程进行的，即固相核心的形成与晶核生长 至液相耗尽为止。形核方式可以分为均匀形核和非均匀（异质）形核两类。
2．陶瓷材料中晶粒的大小与什么有关？工艺上如何控制晶粒尺寸（请列出三种途径）？ 答：陶瓷材料中晶粒的大小与物料的原始粒度、烧结温度和时间等因素有关。 控制晶粒尺寸方法：控制原始粒度均匀细小，控制烧结温度和时间，添加剂等。
3．试说明结晶温度较低的高分子的熔限较宽，反之较窄。
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a 点：固体 A1、液体和气体的三相平衡，T＝8.2℃，p＝1.013×104Pa。 b 点：固体 A1，A2 和液体的三相平衡，T＝40℃，p＝l.013×106Pa。 c 点：液体和气体二相平衡，T＝90℃，P＝1.013×105Pa。 （2）根据相变时的体积变化，由 dp/dT＝∆H/（T∆V）确定各线斜率及正负。 经过 b 点的 A1 和 A2 相界线：A1→A2，故∆H＞0，∆V＜0，故∆p/∆T＜0，斜率为负； A1 和液相 L 的相界线：A1→L，故∆H＞0，∆V＞0，故∆p/∆T＞0，斜率为正； L 和气相 g 的相界线：L→g，故∆H＞0，∆V＞0，故∆p/∆T＞0，斜率为正。
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胡赓祥《材料科学基础》第 3 版章节题库 第 6 章 单组元相图及纯晶体的凝固
一、选择题 1．如果一元素有三种组态 A、B、C（密度 A＞B＞C），它的相图如图 6-1，则在升温 由 B 变成 A 时是（ ）。
胡赓祥《材料科学基础》第3版章节题库(固体中原子及分子的运动)【圣才出品】
胡赓祥《材料科学基础》第3版章节题库第4章固体中原子及分子的运动一、选择题1．影响扩散速率的最主要因素是（）。
A．固溶体类型B．晶体结构C．温度【答案】C【解析】温度是影响扩散速率的最主要因素。
温度越高，原子的热激活能就越大，从而越容易发生迁移，扩散系数也就越大。
2．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【答案】B【解析】菲克第一定律的方程为：J＝－D（dρ/dx），表示扩散中原子的通量与质量浓度梯度成正比，其描述了一种稳态扩散，即质量浓度不随时间变化。
二、判断题扩散的驱动力是浓度梯度，所有扩散系统中，物质都是由高浓度处向低浓度处扩散。
【答案】错【解析】扩散的驱动力是化学势梯度，扩散也可以从低浓度向高浓度进行。
三、简答题1．试分析高分子的分子链柔顺性和分子量对黏流温度的影响。
答：由链段与能垒（势垒）差的关系L p＝lexp[Δε/（kT）]，可知：分子链柔顺性越好，链内旋转的势垒（Δε）越低，流动单元链段也越短。
按照高分子流动的分段移动机理，此时柔性分子链流动所需要的自由体积空间小，因而在比较低的温度下就可能发生黏性流动。
当相对分子质量越小时，分子链之间的内摩擦阻力越小，分子链的相对运动更容易些，因而黏流温度就降低。
2．已知聚乙烯的玻璃化转变温度T g＝－68℃，聚甲醛的T g＝－83℃，聚二甲基硅氧烷的T g＝－128℃，试分析高分子链的柔顺性与它们的T g的一般规律。
答：聚乙烯的重复单元结构为：—CH2—CH2—；聚甲醛的重复单位结构为：—CH3—O—，聚二甲基硅氧烷的重复单元结构为：因Si—O键的内旋转比C—O键容易，而C—O键的内旋转又比C—C键容易，内旋转越容易，分子链柔顺性越好。
由此可知随着柔顺性的提高，温度T g就降低。
3．50%结晶高分子的模量与随温度的变化，如图4-1所示。
（1）在图中粗略画出不同模量范围内的玻璃态、皮革态、橡胶态和黏流态的位置，并说明原因。
胡赓祥《材料科学基础》第3版章节题库(三元相图)【圣才出品】
胡赓祥《材料科学基础》第3版章节题库第8章三元相图一、选择题在三元相图中，常用的成分三角形是（）。
A．等边三角形B．直角三角形C．等腰三角形【答案】A【解析】根据相律，在恒温恒压下可以用平面图形来表示体系的状态与组成之间的关系，即三元相图。
在三元相图中，通常用等边三角形来表示各组分的浓度。
二、简答题1．图8-1为固态有限互溶三元共晶相图的投影图，请回答下列问题：（1）指出三个液相面的投影区；（2）指出e3E线和E点表示的意义；（3）分析合金N的平衡结晶过程。
图8-1答：（1）三个液相面的投影区分别为：Ae1Ee3A、Be2Ee1B、Ce3Ee2C。
（2）e3E线：α与γ的共晶线；E点：三元（四相）共晶点。
（3）N点合金的平衡结晶过程：L→L→γ→L→β＋γ→L→α＋β＋γ2．图8-2是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题：（1）在图上划分副三角形、用箭头表示各条界线上温度下降方向及界线的性质；（2）判断化合物D、M的性质；（3）写出各三元无变量点的性质及其对应的平衡关系式。
图8-2答：（1）如图8-3所示。
图8-3（2）D的性质：一致熔融二元化合物，高温稳定、低温分解；M的性质：不一致熔融三元化合物。
（3）E1，单转熔点，L＋A↔C＋M；E2，低共熔点，L↔C＋B＋M；E3，单转熔点，L ＋A↔B＋M；E4，过渡点，D L↔A＋B。
3．三组元A，B和C的熔点分别是1000℃，900℃和750℃，三组元在液相和固相都完全互溶，并从三个二元系相图上获得下列数据。
图8-4表8-1（1）在投影图上作出950℃和850℃的液相线投影。
（2）在投影图上作出950℃和850℃的固相线投影。
（3）画出从A组元角连接到BC中点的垂直截面图。
答：（1）根据已知条件分别作AB，AC和BC二元相图，并假设液相线和固相线是光滑的，然后在三个二元相图上作950℃的割线，可在AB二元相图上得到与液相线相交点的B，A的质量分数约为70%，30%，在AC二元相图上与液相线相交点的C，A的质量分数约为35%，65%，而在BC相图上则不与液相线相交。
胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(名校考研真题 晶体缺陷)【圣才出品】
第3章 晶体缺陷一、选择题1．在面心立方晶体中原子层沿[111]堆垛时，（）的堆垛称为孪晶。
[上海交通大学2006研]A．ABCACBAB．ABCBCABC．ABABCAB【答案】A2．两平行螺型位错，当柏氏矢量同向时，其相互作用力（）。
[华中科技大学2006研]A．为零B．相斥C．相吸【答案】B3．弗伦克缺陷是（）。
[浙江大学2007研]A．原子移到表面外新的位置，原来位置则形成空位B．原子离开平衡位置后，形成间隙原子，而原来位置上形成空位，成对产生C．正、负离子的二元体系，原子移到表面新的位置，原来位置空位成对出现【答案】B4．间隙相和离子晶体（）。
[东南大学2006研]A．可以有相同的晶体结构B．可以有相同的空间点阵，但不可能有相同的晶体结构C．可以有相同的晶体结构，但不可能有相同的空间点阵D．既不可能有相同的晶体结构，也不可能有相同的空间点阵【答案】A二、填空题根据界面上原子排列结构不同，可把固体中的相界面分为、和界面。
[北京工业大学2008研]【答案】共格；非共格；半共格三、判断题以界面能降低为晶粒长大驱动力时，晶界迁移总是向着晶界曲率中心方向。
（）[北京工业大学2008研]【答案】√四、名词解释1．交滑移[北京理工大学2006研]答：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，这种滑移称为交滑移。
发生交滑移时会出现曲折或波纹状的滑移带。
最容易发生交滑移的是体心立方金属，因其可以在{110}{112}{123}晶面上滑移，而滑移方向总是[111]。
交滑移产生的难易程度与晶体的层错能有关，层错能高的材料易发生交滑移。
交滑移必须是纯螺型位错，因其滑移面不受限制。
交滑移对晶体的塑性变形有重要影响。
2．全位错与不全位错[西安交通大学2009研]答：全位错是指柏氏矢量等于点阵矢量或其整数倍的位错；不全位错是指柏氏矢量不等于点阵矢量整数倍的位错。
3．肖脱基空位[北京工业大学2008研]答：离位原子迁移到外表面或内界面（如晶界等）处形成的空位称为肖脱基空位。
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（2）若相变过程吸热（如蒸发、熔融等） H＞0 ，要满足 G＜0 ，则必须
T T0 T＜0 ，即 T0＜T ，这表明系统要自发相变则必须“过热”。
7．根据下列条件建立单元系相图： （1）组元 A 在固态有两种结构 A1 和 A2，且密度 A2＞A1＞液体； （2）A1 转变到 A2 的温度随压力增加而降低； （3）A1 相在低温是稳定相； （4）固体在其本身的蒸气压 1333Pa（10mmHg）下的熔点是 8.2℃； （5）在 1.013×105Pa（1 个大气压）下沸点是 90℃； （6）A1，A2 和液体在 1.013×106Pa（10 个大气压）下及 40℃时三相共存（假设升 温相变△H＜0）。 答：见图 6-6。 （1）首先根据已知条件作出各交点：
a 点：固体 A1、液体和气体的三相平衡，T＝8.2℃，p＝1.013×104Pa。 b 点：固体 A1，A2 和液体的三相平衡，T＝40℃，p＝l.013×106Pa。 c 点：液体和气体二相平衡，T＝90℃，P＝1.013×105Pa。
dp ＝ H （2）根据相变时的体积变化，由 dT T V 确定各线斜率及正负。
）相共存。
二、填空题 1．晶体的凝固是通过_________和_________两个过程进行的。 【答案】形核；长大
2．常见的非金属的液-固界面为_________。 【答案】光滑界面
三、判断题
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在热力学平衡条件下，二元台凝聚系统最多可以 3 相平衡共存，它们是一个固相、一个
液相和一个气相。
【答案】×
【解析】它们是两个固相和一个液相。
四、简答题 1．什么叫临界晶核，它的物理意义是什么？ 答：根据自由能与晶胚半径的变化关系，可得半径 r rc 的晶胚不能成核； r rc 的晶 胚才有可能成核，而 r rc 的晶胚可能消失，也可能稳定长大，因此称半径为 rc 的晶胚为临 界晶核。 其物理意义：过冷液体中涌现出来的短程有序的原子团，当其尺寸 r≥rc 时，这样的原 子团便可能成为晶核而长大。
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台
第 6 章 单组元相图及纯晶体的凝固
一、选择题
1．如果一元素有三种组态 A、B、C（密度 A＞B＞C），它的相图如图 6-1，则在升温 由 B 变成 A 时是（ ）。
A．放热 B．吸热 C．不确定 【答案】B
图 6-1
2．如果只考虑温度与压强的影响，在 A、B 二元体系中最多能有（ A．3 B．4 C．5 【答案】B
图 6-4 答：图 6-4（a）错误。相临相区相差数为 1，γ 相外应有一圆环，如图 6-5（a）所示。
图 6-4（b）错误。包晶反应线应为水平线。 图 6-4（c）错误。两相区与单相区的交线应进入另一两相区内。 图 6-4（d）图正确。
图 6-5
6．为什么在成核一生成机理相变中，要有一点过冷或过热才能发生相变？什么情况
G H T H H T0 T H T
T0
T0
T0
可见，相变过程要自发进行，必须有 G＜0 ，则： H T ＜0 T0
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（1）若相变过程放热（如凝台聚、结晶等） H＜0 。要使 G＜0 ，必须有
T T0 T＞0 ，即 T0＞T ，这表明系统必须“过冷”。
p 经过 b 点的 A1 和 A2 相界线：A1→A2，故△H＞0，△V＜0，故 T ＜0，斜率为负；
p A1 和液相 L 的相界线：A1→L，故△H＞0，△V＞0，故 T ＞0，斜率为正；
p 0 L 和气相 g 的相界线：L→g，故△H＞0，△V＞0，故 T ，斜率为正。 各线的延长线也与以上相同。所作相图如图 6-6 所示。
下需过冷，什么情况下需过热，各举一个例子。
答：由热力学可知，在等温、等压下有： G H T S
在平衡条件下，
G
0
，则有：
G
H
T0S
0
S
H T0
式中：Ｔ0 是相变的平衡温度； H 为相变热。
若在任意温度 T 的不平衡条件下，则有： G H T S 0
若 H 与 S 不随温度而变化，将上式代入上式得：
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Hale Waihona Puke 图 6-6五、计算题
1．按下列条件绘出 A-B 二元相图：（1）A 组元（熔点 600℃）与 B 组元（熔点
500℃）在液态时无限互溶；（2）固态时，A 在 B 中的最大固溶度为 wA=0.30，室温时 为 wA=0.10；而 B 在固态下不溶于 A；（3）300℃时发生共晶反应 L(wB 0.40) tE A (wB 0.70) 。在 A-B 二元相图中，分析 wB=0.6 的合金平衡凝固后，在室
而且完善的程度差别也较大，因此缺陷较多的晶体将在较低的温度下熔融，而缺陷较少的
晶体将在较高的温度下熔融，导致较宽的熔限。反之，高分子在较高温度下结晶时，分子
链活动能力较强，形成的结晶较完善，不同晶体完善程度的差异也较小，因此，熔限较窄。
4．如图 6-2 所示，分别作出匀晶相图 T1、T2、T3、T4 的固相和液相的自由能-成分曲 线。
2．陶瓷材料中晶粒的大小与什么有关？工艺上如何控制晶粒尺寸（请列出三种途径） ？
答：陶瓷材料中晶粒的大小与物料的原始粒度、烧结温度和时间等因素有关。 控制晶粒尺寸方法：控制原始粒度均匀细小，控制烧结温度和时间，添加剂等。
3．试说明结晶温度较低的高分子的熔限较宽，反之较窄。
答：由于高分子在较低的温度下结晶时，分子链的活动能力差，形成的晶体较不完善，
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图 6-2 答：如图 6-3（a）、（b）、（c）、（d）所示。
图 6-3 5．指出如图 6-4 所示相图是否有错误，若有请改正。
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