材料科学基础A习题答案
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。
07材料科学基础(下)试题A答案
）. 淬二、问答题（35分）1、解释体心立方的金属的塑性为什么比面心立方金属差？答：金属塑性的好坏，除了取决于滑移系的多少，还与滑移面上原子密排程度和滑移方向的数目有关，体心立方的滑移方向没有面心立方多，同时其滑移面上的原子密排程度也比面心立方的金属低，因此它的滑移面间距离较小，原子间结合力较大，必须在较大的应力作用下才能开始滑移，所以它的塑性要比面心立方金属差些。
2、回复过程的组织结构和性能的变化？答：显微组织未发生变化，力学性能变化不大，但残余应力显著降低，物理和化学性能部分恢复到变形前的情况。
3、淬火钢的回火转变过程？淬火钢回火时力学性能的变化？答（1）马氏体中碳的偏聚＜80℃（2）马氏体的分解100～200℃（3）、残余奥氏体的转变200～300℃（4）、碳化物的转变250～400℃（5）、碳化物的聚集长大和α相的再结晶＞400℃随着回火温度的提高，残余应力基本消除，强度硬度下降，塑韧性提高。
4、说明铝合金的主要强化方法？答：（1）形变强化纯铝和不可热处理强化的铝合金可采用塑变来强化。
（2）沉淀强化可热处理强化的铝合金加热到单相区保温后，快速冷却得到过饱和固溶体，过饱和固溶体由于强化相在脱溶过程中的某些中间状态具有特殊晶体结构，而时铝合金得到强化。
（3）固溶强化和细晶强化纯铝中加入合金元素，形成铝基固溶体，起到固溶强化的作用。
对于不可热处理强化或强化效果不大的铸造铝合金和变形铝合金，可以通过加入微量合金元素细化晶粒，提高铝合金的力学性能。
课程名 材料科学基础（下） 第 2 页 共 2页20分)1、面心立方点阵的铝单晶体在室温时的临界分切应力为7.9×105 Pa 。
若室温下对铝的单晶体试样作拉伸实验时，拉力轴为[123]方向，可能开动的滑移系为()111[101]， 求引起试样屈服所需要加的应力？解：根据公式：222222222111112121cos l k h l k h l l k k h h ++++++=φ 得cos φ=424，cos λ=284根据：施密特定律：τc=σs cos φcos λ 则：σs=16.93×105MPa2、对碳的质量分数为0.1%的钢进行渗碳，渗碳时钢件表面碳的质量分数保持为1.2% ， 要求在其表面以下2mm 处碳的质量分数为0.45%，若D=2×10 –11 m 2/s 。
材料科学基础试题及答案
材料科学基础试题及答案一、名词解释（每题5分，共25分）1. 晶体缺陷2. 扩散3. 塑性变形4. 应力5. 比热容二、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪种材料属于金属材料？A. 玻璃B. 塑料C. 陶瓷D. 铜2. 下列哪种材料属于陶瓷材料？A. 铁B. 铝C. 硅酸盐D. 聚合物3. 下列哪种材料属于高分子材料？A. 玻璃B. 钢铁C. 聚乙烯D. 陶瓷4. 下列哪种材料属于半导体材料？A. 铜B. 铝C. 硅D. 铁5. 下列哪种材料属于绝缘体？A. 铜B. 铝C. 硅D. 玻璃三、简答题（每题10分，共30分）1. 请简述晶体结构的基本类型及其特点。
2. 请简述塑性变形与弹性变形的区别。
3. 请简述材料的热传导原理。
四、计算题（每题15分，共30分）1. 计算一个碳化硅晶体的体积。
已知碳化硅的晶胞参数：a=4.05 Å，b=4.05 Å，c=8.85 Å，α=β=γ=90°。
2. 计算在恒定温度下，将一个100 cm³的铜块加热100℃所需的热量。
已知铜的比热容为0.39J/(g·℃)，铜的密度为8.96 g/cm³。
五、论述题（每题20分，共40分）1. 论述材料科学在现代科技发展中的重要性。
2. 论述材料制备方法及其对材料性能的影响。
答案：一、名词解释（每题5分，共25分）1. 晶体缺陷：晶体在生长过程中，由于外界环境的影响，导致其内部结构出现不完整或不符合理想周期性排列的现象。
2. 扩散：物质由高浓度区域向低浓度区域自发地移动的过程。
3. 塑性变形：材料在受到外力作用下，能够产生永久变形而不恢复原状的性质。
4. 应力：单位面积上作用于材料上的力。
5. 比热容：单位质量的物质温度升高1℃所吸收的热量。
二、选择题（每题2分，共20分）1. D2. C3. C4. C5. D三、简答题（每题10分，共30分）1. 晶体结构的基本类型及其特点：晶体结构的基本类型有立方晶系、四方晶系、六方晶系和单斜晶系。
0809材料科学基础A参考答案暨评分标准
08/09材料科学基础(A)参考答案暨评分标准一、填空题1．ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、ⅧB （2分）2．强离子键金属键（2分）3．小空位间隙原子异类原子（2分）4．七 14 （2分）5．（2分）6．聚集状态晶体结构和性质界面（2分）7．粗糙连续正（2分）8．表层细晶区柱状晶生长区中心等轴晶区（2分）9．胞多退火（2分）10．高大较高（2分）二、做图题1.（5分） 2.（5分）三、判定下列位错反应能否进行，并说明理由。
（4分）满足（1）但是不满足（2）（2分），故不能反应。
（2分）四、常温下，铁素体铁的点阵常数为0.286nm，分别求出（100）、（111）、（123）的晶面间距，并指出它们中晶面间距最大的晶面。
＝0.286nm （2分）＝0.202nm （2分）＝0.076nm （2分）显然，最大。
（2分）五、答:由扩散第二定律，依题意，可得：（2分）（2分）由于（2分）所以，（2分）六、解答：（2分）（2分）（2分）（2分）七、解答：设共晶反应各点的成分点分别为X、E、Y，则有（3分）解得，X＝5％、E＝80％、Y＝95％（3分）粗略的相图为：（2分）C相图进行分析八、Fe-Fe31） （2分），包晶反应（1分）（2分），共晶反应（1分）（2分），共析反应（1分）δ(bcc)、α(bcc) （3分）、γ(fcc)、Fe3C(复杂正交晶系) （3分）2）（6分）3）通过杠杆定律计算可得到3.0%C中组织组成物的相对含量：共晶反应完成时 （1分）， （1分）室温下 Fe3C==13.4%（1分）（2分）4）（4分）。
材料科学基础A习题答案第5章[1]解析
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材料科学基础A习题第五章材料的变形与再结晶1、某金属轴类零件在使用过程中发生了过量的弹性变形，为减小该零件的弹性变形，拟采取以下措施：（1）增加该零件的轴径。
（2）通过热处理提高其屈服强度。
（3）用弹性模量更大的金属制作该零件。
问哪一种措施可解决该问题，为什么？答：增加该零件的轴径，或用弹性模量更大的金属制作该零件。
产生过量的弹性变形是因为该金属轴的刚度太低，增加该零件的轴径可减小其承受的应力，故可减小其弹性变形；用弹性模量更大的金属制作该零件可增加其抵抗弹性变形的能力，也可减小其弹性变形。
2、有铜、铝、铁三种金属，现无法通过实验或查阅资料直接获知他们的弹性模量，但关于这几种金属的其他各种数据可以查阅到。
请通过查阅这几种金属的其他数据确定铜、铝、铁三种金属弹性模量大小的顺序（从大到小排列），并说明其理由。
答：金属的弹性模量主要取决于其原子间作用力，而熔点高低反映了原子间作用力的大小，因而可通过查阅这些金属的熔点高低来间接确定其弹性模量的大小。
据熔点高低顺序，此几种金属的弹性模量从大到小依次为铁、铜、铝。
3、下图为两种合金A、B各自的交变加载-卸载应力应变曲线（分别为实线和虚线），试问那一种合金作为减振材料更为合适，为什么？答：B合金作为减振材料更为合适。
因为其应变滞后于应力的变化更为明显，交变加载-卸载应力应变回线包含的面积更大，即其对振动能的衰减更大。
4、对比晶体发生塑性变形时可以发生交滑移和不可以发生交滑移，哪一种情形下更易塑性变形，为什么？答：发生交滑移时更易塑性变形。
因为发生交滑移可使位错绕过障碍继续滑移，故更易塑性变形。
5、当一种单晶体分别以单滑移和多系滑移发生塑性变形时，其应力应变曲线如下图，问A、B中哪一条曲线为多系滑移变形曲线，为什么？应力滑移可导致不同滑移面上的位错相遇，通过位错反应形成不动位错，或产生交割形成阻碍位错运动的割阶，从而阻碍位错滑移，因此其应力-应变曲线的加工硬化率较单滑移高。
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 。
智慧树知到《材料科学基础》章节测试答案
智慧树知到《材料科学基础》章节测试答案第一章1、fcc可以看成是原子在密排面（111）面在空间的堆垛。
A:对B:错正确答案：对2、已知Al为正三价，阿伏加德诺常数为6.02×1023，铝摩尔量为26.98，质量1g的Al中的价电子数量为（)。
A:69×10∧21B:69×10∧22C:69×10∧23D:02×10∧22正确答案：69×10∧223、聚乙烯高分子材料中，C-H化学键结合属于（）。
A:金属键B:离子键C:共价键D:氢键正确答案：共价键4、化学键中，没有方向性也没有饱和性的为（）。
A:共价键B:金属键C:离子键D:氢键正确答案：金属键5、晶体的对称轴不存在（）对称轴。
A:三次B:四次C:五次D:六次正确答案：五次6、晶面族是指一系列平面的晶面。
A:对B:错正确答案：错7、一个晶胞内原子个数、配位数对于fcc是（），bcc是（）。
A:2,8B:2,12C:4,8D:4,12正确答案：2,8,4,128、bcc晶胞的密排面是（），密排方向分别是（）。
A:{110}B:{111}C:<110>D:<111>正确答案：{110},<111>9、image.pngA:78B:28C:58D:98正确答案：9810、晶带是与过某个晶向或与其平行的所有晶面，这个晶向称为晶带轴。
若晶带轴指数为［uvw］，则［uvw］与晶带中的一个晶面（hkl）这两个指数之间点积，［uvw］·（hkl）等于（）。
A:0B:5C:1D:-1正确答案：011、一个fcc晶胞的原子中的原子个数为（）个。
A:2B:4C:6D:8正确答案：412、一个bcc晶胞中的原子个数为（）个。
A:2B:4C:6D:8正确答案：213、铜和镍属于异质同构。
A:对B:错正确答案：对14、间隙固溶体中间隙原子可以无限固溶得到固溶度为100%的无限固溶体。
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5分，共25分）1. 下列哪种材料属于超导材料？A. 铝B. 铜氧化物C. 镍D. 硅答案：B2. 下列哪种材料具有最高的弹性模量？A. 钢B. 石墨C. 玻璃D. 钛合金答案：B3. 下列哪种材料具有最佳的热稳定性？A. 硅酸盐B. 铝合金C. 聚乙烯D. 陶瓷答案：D4. 下列哪种材料主要用于制造光纤？A. 硅B. 石英C. 玻璃D. 聚合物答案：B5. 下列哪种材料具有最佳的耐腐蚀性？A. 钛B. 镍C. 铝D. 钢答案：A二、填空题（每题5分，共25分）6. 材料的力学性能主要包括______、______、______和______。
答案：强度、韧性、弹性、塑性7. 金属材料的熔点通常______于非金属材料的熔点。
答案：高于8. 陶瓷材料的硬度通常______于金属材料的硬度。
答案：高于9. 聚合物材料的疲劳寿命通常______于金属材料的疲劳寿命。
答案：低于10. 复合材料的主要优点是______、______和______。
答案：高强度、低密度、良好的耐腐蚀性三、判断题（每题5分，共25分）11. 金属材料的疲劳寿命与材料表面的光洁度无关。
（）答案：错误12. 聚合物材料的热稳定性优于陶瓷材料。
（）答案：错误13. 非晶态材料的性能介于晶态和非晶态材料之间。
（）答案：正确14. 纳米材料的制备过程中，尺寸控制是关键因素。
（）答案：正确15. 陶瓷材料的烧结过程是一种物理变化。
（）答案：错误四、简答题（每题10分，共40分）16. 简述金属材料的强化方法。
答案：金属材料的强化方法主要包括以下几种：- 冷加工：通过冷加工（如冷轧、冷拔）改变材料的内部结构，提高其强度和硬度。
- 热处理：通过不同的热处理工艺（如淬火、退火、回火）改变材料的组织结构，提高其性能。
- 合金化：通过添加合金元素改变材料的化学成分，提高其性能。
- 表面处理：通过表面处理（如电镀、阳极氧化、涂层）改变材料的表面性能，提高其耐腐蚀性和耐磨性。
《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。
材料科学基础A第二章习题及答案
材料科学基础A第二章习题及答案2.3 等径球最紧密堆积的空隙有哪两种？一个球周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙？答：等径球最紧密堆积的空隙有四面体空隙和八面体空隙。
一个球周围有8个四面体空隙和6个八面体空隙。
2.4 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四面体空隙数为(n×8)/4=2n个，八面体空隙数为(n×6)/6=n个。
不等径球堆积时，较大的球体作等径球的紧密堆积，较小的球填充在大球紧密堆积形成的空隙中。
其中稍小的球体填充在四面体空隙，稍大的球体填充在八面体空隙。
2.7 解释下列概念：（1）晶系：晶胞参数相同的一类空间点阵。
（2）晶胞：从晶体结构中取出来的反映晶体周期性和对称性的重复单元。
（3）晶胞参数：表示晶胞的形状和大小的6个参数，即3条边棱的长度a、b、c和3条边棱的夹角α、β、γ。
（4）空间点阵：把晶体结构中原子或分子等结构基元抽象为周围环境相同的阵点之后，描述晶体结构的周期性和对称性的图像。
（5）米勒指数（晶面指数）：结晶学中常用（hkl）来表示一组平行晶面的取向，其数值是晶面在三个坐标轴（晶轴）上截距的倒数的互质整数比。
（6）离子晶体的晶格能：1mol离子晶体中的正负离子由相互远离的气态结合成离子晶体时所释放的能量。
（7）原子半径：从原子核中心到核外电子的几率分布趋向于零的位置间的距离。
（8）离子半径：以晶体中相邻的正负离子中心之间的距离作为正负离子的半径之和。
（9）配位数：在晶体结构中，该原子或离子的周围，与它相接相邻结合的原子个数或所有异号离子的个数。
（10）离子极化：离子在外电场作用下，改变其形状和大小的现象（或在离子紧密堆积时，带电荷的离子所产生的电场，必然要对另一个离子的电子云产生吸引或排斥作用，使之发生变形的现象）。
（11）同质多晶：化学组成相同的物质，在不同的热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。
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(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. 材料科学中的“四要素”是指（）。
A. 组成、结构、性能、加工B. 组成、结构、性能、应用C. 材料、工艺、设备、产品D. 材料、结构、性能、应用答案：B2. 下列哪种材料属于金属材料？A. 碳纤维B. 聚氯乙烯C. 铝合金D. 陶瓷答案：C3. 材料的屈服强度与抗拉强度之间的关系是（）。
A. 屈服强度大于抗拉强度B. 屈服强度等于抗拉强度C. 屈服强度小于抗拉强度D. 无固定关系答案：A4. 非晶态材料的特点之一是（）。
A. 高强度B. 各向同性C. 无长程有序D. 高导热性答案：C5. 下列关于纳米材料的描述，正确的是（）。
A. 纳米材料仅指尺寸在纳米级别的材料B. 纳米材料具有宏观材料的所有性质C. 纳米材料因其尺寸效应表现出特殊性能D. 纳米材料的应用受到限制答案：C二、填空题1. 材料的______和______是决定其宏观性能的基本因素。
答案：组成、结构2. 金属材料的塑性变形主要是通过______和______来实现的。
答案：滑移、孪晶3. 陶瓷材料的主要特点是______、______和______。
答案：高硬度、高强度、耐磨损4. 复合材料是由两种或两种以上不同______、______和______的材料组合而成。
答案：材料类型、性能、形态5. 形状记忆合金在______作用下能够恢复到原始形状。
答案：温度三、简答题1. 简述材料的疲劳现象及其影响因素。
答：材料的疲劳现象是指在反复的应力作用下，材料逐渐产生并扩展裂纹，最终导致断裂的现象。
影响疲劳的因素包括应力的大小和作用方式、材料的微观结构、表面状态、环境条件等。
2. 说明金属材料的冷加工硬化现象及其应用。
答：冷加工硬化是指金属材料在冷加工过程中，由于晶粒变形和位错密度的增加，导致材料的硬度和强度提高，塑性降低的现象。
该现象在制造高强度、高硬度的零件和工具中具有重要应用。
3. 描述陶瓷材料的断裂机理。
《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A第三章习题及答案
材料科学基础A第三章习题及答案3.7写出下列缺陷反应式：(1)NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体；(2)CaCl2溶人NaC1中形成空位型固溶体；(3)NaCl形成肖脱基缺陷；(4)AgI形成弗仑克尔缺陷(Ag+进入间隙)。
答：（1）NaCl Na Ca’+ Cl Cl + V Cl•（2）CaCl2Ca Na• + 2Cl Cl + V Na’（3）O→V Na’ + V Cl·（4）Ag Ag→V Ag’ + Ag i•3.10 (a)MgO晶体中，肖特基缺陷的生成能为6eV，计算在25℃和1600℃时热缺陷的浓度。
(b)如果MgO晶体中，含有百万分之一摩尔的A12O3杂质，则在1600'C时，MgO晶体中是热缺陷占优势还是杂质缺陷占优势，说明原因。
解：（a）根据热缺陷浓度公式n/N=exp(-E/2kT)，E=6eV=6×1.602×10-19=9.612×10-19J, k=1.38×10-23在25℃时，T=298K：n/N=1.87×10-51，在1600℃时，T=1873K：n/N=8.43×10-9；（b）在MgO中加入百万分之一的Al2O3，Al2O32Al Mg· + V Mg’’ + 3O O，∵ [ V Mg’’]=[Al2O3] ，[Al Mg·]=2[Al2O3]，而[Al2O3]=10-6∴[杂质缺陷]=[ V Mg’’]+[Al Mg·] =3×10-6一般只考虑[ V Mg’’]数，为了比较，只考虑空位缺陷：[杂质缺陷]=[ V Mg’’] =[Al2O3]=10-6>热缺陷浓度8.0×10-9结论：杂质缺陷占优。
3.12 非化学计量化合物Fe x O中，Fe3+／Fe2+=0.1，求Fe x O中的空位浓度及x值。
解：Fe 2O 32Fe Fe · + 3O O + V Fe ’’y 2y y 固溶体化学式：Fe 3+2y Fe 2+1-3y O由：3220.113Fe yFe y++==- 得：y =0.0435 与Fe x O 对比，x =1-3y +2y =1-y ，则x =0.9565 固溶式：Fe 0.9565O ，V Fe ’’数=n =0.0435×N 0个 晶体中正常格点数N ＝(1＋x ) ×N 0=1.9565×N 0个 （注：1为O 的格点，x 为Fe 的格点）2"Fe 1022.2Nn]V [-⨯==3.19 从化学组成、相组成考虑，试比较固溶体与化合物、机械混合物的差别。
(完整版)材料科学基础A习题-1答案北理工考研基础复习资料
材料科学基础A 习题1、在立方晶系晶胞中画出以下晶面和晶向：(102)、(11)、(1)、[110]、[11]、[10]和[21]。
2、标注图中所示立方晶胞中的各晶面及晶向指数。
3、写出六方晶系的{110}、{102}晶面族和<20>、<011>晶向族中的各等价晶面及等价晶向的具体指数。
4、在六方晶胞图中画出以下晶面和晶向：(0001)、（010）、（110）、（102）、（012）、[0001]、[010]、[110]、和[011]。
xyz1/2(102)(11)xyz 1/31/2xyz(1)[110][11][10]1/2[21]2/31/3xyz1/2xyzxyz1/21/2 1/3(211)(111)(121)(323)（010）（110）[0001][011]5、标注图中所示的六方晶胞中的各晶面及晶向指数。
6、分别计算体心立方晶体中（001）、（111）晶面的原子面密度。
7、已知金刚石晶胞中（下图）最近邻的原子间距为0.1544nm ，试求金刚石的点阵常数a ，配位数CN 和致密度K 。
8、判断 、（132）、（311）是否属于同一晶带？）（101（1210）（1102）[010][110][22][112]第二章固体结构1、面心立方、体心立方、密排六方晶格中，哪些是空间点阵，哪些不是空间点阵？答：面心立方、体心立方晶格是空间点阵，密排六方晶格不是空间点阵。
2、为什么单晶体具有各向异性，而多晶体一般却不显示各向异性？答：在单晶体中，不可能沿所有的晶体学方向，原子的排列都相同，从而使沿原子排列不同的晶体学方向，晶体的性质不同。
一般情况下，在多晶体中，各晶粒空间取向随机分布，沿多晶体不同方向测出的其性质是沿各种晶体学取向的性质的平均值，故多晶体一般却不显示各向异性。
3、说明以下简单立方晶格中有几种宏观对称元素？答：简单立方晶格中的宏观对称元素有：三次和四次旋转对称轴，反演对称中心，对称面。
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。
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7、何谓有效过冷度？ 答：（见教材）
8、何谓凝固时正的温度梯度和负的温度梯度？在正的温度梯度和负的温度梯度下，纯金属晶 体分别以何种方式向液相中推移长大，为什么？
3、下图为两种合金 A、B 各自的交变加载-卸载应力应变
σ
曲线（分别为实线和虚线），试问那一种合金作为减振材
B
料更为合适，为什么？
A
答：B 合金作为减振材料更为合适。因为其应变滞
ε
后于应力的变化更为明显，交变加载-卸载应力应变回线
包含的面积更大，即其对振动能的衰减更大。
4、对比晶体发生塑性变形时可以发生交滑移和不可以发生交滑移，哪一种情形下更易塑性变 形，为什么？
原处于不利于塑性变形取向的晶粒转至利于塑性变形的取向，使得晶体的塑性变形得以延续。
20、为什么陶瓷材料塑性变形能力很差，且其拉伸强度远远低于其压缩强度？ 答：由于陶瓷材料为离子键或共价键结合，导致其滑移系少、位错滑移阻力大，同时陶
瓷材料的制备工艺导致其中存在微观裂纹，在受力时易在裂纹前端产生应力集中促进裂纹扩 展，故陶瓷材料塑性变形能力很差。陶瓷材料的拉伸强度远远低于其压缩强度是因为拉应力 会在陶瓷中微裂纹的前端产生强烈的应力集中，促进裂纹扩展，致使陶瓷提前断裂。而压应 力则不会。
晶体结构，由于面心立方晶体结构中的滑移系多于密排六方晶体结构，其塑性变形过程中， 各晶粒之间变形的协调性更好，使得其塑性变形能力更强，故其塑性加工性能更好。
2
13、某滑移面上一个位错源开动释放出的位错在晶界处形成位错塞积群对该位错源的开动有 何影响，为什么？
答：该位错塞积群对位错源的开动具有阻碍作用。因为该位错塞积群中的位错与位错源 释放出的位错都是同号位错，位错之间存在排斥力，故位错塞积群形成的应力场对位错源的 开动具有阻碍作用。
21、为提高高温合金的蠕变强度，从其成分设计上可采取什么样的措施，为什么？ 答：为提高高温合金的蠕变强度，在合金成分设计上可采取加入高熔点元素的措施。因
为高温下合金的原子扩散能力越强，越易发生蠕变。加入高熔点元素可提高原子扩散的激活 能，阻碍原子的扩散，故可提高合金的蠕变强度。
22、作为电线使用的铜导线是通过冷拉拔而成形，问为什么在对铜线冷拉拔后要将其加热进 行退火处理？
α+β
固溶体α外，还存在α与β形成的共析组织，共析组织
具有细晶强化的作用，同时，在共析温度以下析出的α A
B
与β也产生第二相强化，因此使合金②中同时存在固溶
强化和细晶强化、第二相强化三种强化机制，故合金②的强度更高。
16、何谓加工硬化，其主要机制是什么？ 答：随着塑性变形量的增加，材料强度不断提高的现象称为加工硬化。其主要机制有二：
4、合金凝固时，为了获得细小的晶粒尺寸，往往增加结晶过冷度以提高形核率，问是否过冷
度越大，结晶形核率越高，为什么？ 答：不是过冷度越大，结晶形核率越高，因为形核需要液相中的原子进行扩散，当过冷
度过大时，原子几乎不能扩散，不能形成晶体，液相凝固后获得非晶。
5、在同等凝固条件下，若结晶液相附着于相同材质的固相基底发生非均匀形核，问对于下面 两种分别具有下凹和外凸表面形状的固体，液相金属是附着于下凹表面或是外凸表面更有利 于非均匀形核，为什么？
答：因为铜线经冷拉拔后，其中的点缺陷浓度高，此导致铜线导电性能下降。经退火处 理后，铜线中点缺陷密度下降，导电性能可得到提高。
23、影响再结晶速率的主要因素有哪些？影响再结晶温度的主要因素有哪些？ 答：（见教材）
24、在室温下，使一块金属板料从左至右发生不均匀塑性变形，即从左至右，塑性变形量逐 渐增大。试问从左至右，金属板的硬度如何变化？经再结晶退火后，所形成的再结晶晶粒大 小从左至右如何变化？为什么？
晶核
晶核
A
5
B
答：液相金属附着于下凹表面更有利于非均匀形核。因为对于一定的过冷度，结晶临界 晶核半径一定，且结晶液相对于相同的非均匀形核附着基底，润湿角相同。对于相同的临界 晶核半径和润湿角，当液相金属附着于下凹表面形核时所需的晶核原子数较液相金属附着于 外凸表面形核更少，故其更有利于形核。
6、为提高金属结晶时的形核率，往往向液态金属中加入一定量的高熔点的固体颗粒形核剂以 促进非均匀形核。问当向液态金属中加入的固体颗粒形核剂分别为金属颗粒和陶瓷颗粒时， 加入哪种形核剂对提高结晶形核率的效果更好，为什么？
答：凝固时，在液相中，若离固/液界面越远，温度越高，则为正的温度梯度，否则为负 的温度梯度。在正的温度梯度下，纯金属晶体以平面生长方式向液相中长大，这是因为固/ 液界面上的任何固相凸起都将导致凸起前沿液相中的结晶过冷度减小，使凸起生长变慢，从 而形成平面状生长。在负的温度梯度下，纯金属晶体以树枝状方式向液相中长大，这是因为 固/液界面上的任何固相凸起都将导致凸起前沿液相中的结晶过冷度增大，使凸起生长增速， 从而形成树枝状生长。
材料科学基础 A 习题
第五章 材料的变形与再结晶
1、某金属轴类零件在使用过程中发生了过量的弹性变形，为减小该零件的弹性变形，拟采取 以下措施： （1）增加该零件的轴径。 （2）通过热处理提高其屈服强度。 （3）用弹性模量更大的金属制作该零件。 问哪一种措施可解决该问题，为什么？
答：增加该零件的轴径，或用弹性模量更大的金属制作该零件。产生过量的弹性变形是 因为该金属轴的刚度太低，增加该零件的轴径可减小其承受的应力，故可减小其弹性变形； 用弹性模量更大的金属制作该零件可增加其抵抗弹性变形的能力，也可减小其弹性变形。
18、获得细晶超塑性的基本必要条件是什么？ 答：获得细晶超塑性的基本必要条件是：（1）变形必须在高温下进行；（2）变形必须以
低的应变速率进行；（3）变形金属必须具有两相细晶组织。
3
19、单纯的孪生和扭折对晶体塑性变形量的贡献如何，其对塑性变形的延续有何意义？ 答：单纯的孪生和扭折对塑性变形量的贡献不大，但其可改变晶体中晶粒的取向，使得
答：发生交滑移时更易塑性变形。因为发生交滑移可使位错绕过障碍继续滑移，故更易 塑性变形。
应
5、当一种单晶体分别以单滑移和多系滑移发生塑 力
A
性变形时，其应力应变曲线如下图，问 A、B 中哪
一条曲线为多系滑移变形曲线，为什么？
B
答：A 曲线为多系滑移变形曲线。这是因为多
1
应变
滑移可导致不同滑移面上的位错相遇，通过位错反应形成不动位错，或产生交割形成阻碍位 错运动的割阶，从而阻碍位错滑移，因此其应力-应变曲线的加工硬化率较单滑移高。
构组织中各晶粒之间的位相差小，其晶界能相对于正常晶粒组织的晶界能较低，故使其晶界 迁移率较低，从而阻碍晶粒的长大。
4
26、对于冷变形量相同，但含镍量分别为 3%和 9%的铜镍合金而言，将二者加热至 550℃保温 使其完成再结晶的体积分数均达到 50%，问哪一种铜镍合金所需的时间更长，为什么？
答：含镍量为 9%的铜镍合金所需的再结晶时间更长。因为铜镍合金为完全固溶体，固 溶原子对晶界的迁移有阻碍作用，含镍量为 9%的铜镍合金中固溶的镍含量更高，因而此合金 中镍原子对再结晶过程中晶界的迁移阻碍更大，故使其再结晶所需的时间更长。
11、细化晶粒是否总能提高晶体的强度，为什么？ 答：细化晶粒不一定总能提高晶体的强度。这是因为在高温下，晶界滑动是产生蠕变的
重要机制，若细化晶粒则增加晶界总面积，此将促进蠕变的发生。
12、对于铝合金和镁合金，哪一个的塑性加工性能更好，为什么？ 答：铝合金的塑性加工性能更好。因为铝合金为面心立方晶体结构，镁合金为密排六方
一是位错强化，二是塑性变形过程中，各变形晶粒逐渐从“软取向”转向“硬取向”，使得晶 粒塑性变形更为困难。
17、为什么密排六方金属单晶的应力应变曲线第一阶段（易滑移阶段）较面心立方金属单晶 的更长？
答：密排六方金属单晶中滑移系少，不易产生多系滑移，从而不易产生因不同滑移面上 位错之间的交割和位错反应而形成的对位错滑移的阻碍，故其应力应变曲线第一阶段（易滑 移阶段）较长。
变形的“软”、“硬”取向不同，导致各晶粒发生滑移变形的先后、变形量大小不同，从而使 多晶材料的微观塑性变形不均匀。
10、细化晶粒对金属的屈服强度和塑性有何影响，为什么？ 答：细化晶粒将提高金属的屈服强度，这是因为细化晶粒将增加可阻碍位错滑移的晶界
的总面积，从而增大位错滑移的阻力，故提高金属的强度。细化晶粒可改善金属的塑性，这 是因为细化晶粒可使微观塑性变形更为均匀，降低晶界处因位错塞积造成的应力集中，从而 阻碍微观裂纹的萌生，延迟断裂的发生。
6、为什么晶体通过滑移塑性变形时，滑移总是沿着晶体中的原子密排面和密排方向进行？ 答：晶体中原子密排面之间的面间距最大，原子面之间的键合力最弱，而在原子密排面
上沿原子密排方向原子偏离其平衡位置位移至相邻平衡位置的阻力最小，故晶体的滑移总是 沿着晶体中的原子密排面和密排方向进行。
7、某金属板经过较大的冷轧塑性变形后，发现其力学性能出现各向异性，试问其原因为何？ 答：其原因可能有二：一是形成了织构组织，二是沿变形方向出现了纤维组织。
8、某钢板经热轧后，发现其力学性能出现各向异性，试问其原因为何？又问分别沿金属板热 轧变形伸长方向和垂直于该方向，金属板的力学性能有何特点？
答：这是因为沿轧制方向形成了流线。沿轧制金属板伸长方向拉伸强度高、塑性好，沿 垂直于金属板伸长方向的剪切强度高、塑性较差。
9、为什么对于多晶材料，在其塑性变形时，其微观塑性变形不均匀？ 答：这是因为在多晶体中，各晶粒的空间位向不同，使各晶粒相对于外加应力发生滑移
27、为什么升高再结晶退火温度将使金属的再结晶临界变形量减小？ 答：升高再结晶退火温度将使金属原子的扩散能力增强，使再结晶更易发生，故使再结
晶开始发生的临界变形量减小。