材料科学基础习题及参考答案
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。
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。
材料科学基础习题与参考答案(doc 14页)(优质版)
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（），（），（）。
14、如果用M表示金属，用X表示非金属，间隙相的分子式可以写成如下四种形式，分别是（），（），（），（）。
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
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。
材料科学基础试题及答案
材料科学基础试题及答案一、选择题1. 下列关于材料的定义，正确的是：A. 材料是指由天然资源或人工合成的物质，用于满足人类需求的实体。
B. 材料是指具有一定形态和组织结构的物质，能够展现出特定的性能和功能。
C. 材料是指具有一定物理、化学特征的物质，通过特定的加工过程得到的产品。
D. 材料是指用于制造产品的原始原料，主要包括金属、塑料和木材等。
答案：A2. 下列关于材料分类的说法，正确的是：A. 根据组成方式可将材料分为金属材料、非金属材料和半导体材料。
B. 根据材料的用途可将材料分为结构材料、功能材料和生物医用材料。
C. 根据材料的产生方式可将材料分为天然材料、人工合成材料和再生材料。
D. 根据材料的电导性可将材料分为导电材料、绝缘材料和半导体材料。
答案：B3. 下列关于材料性能的描述，正确的是：A. 机械性能是指材料的硬度、强度、韧性等方面的性质。
B. 热性能是指材料在热环境下的稳定性和导热性等方面的性质。
C. 光学性能是指材料对光的吸收、传输和反射等方面的性质。
D. 电磁性能是指材料对电磁波的传导和屏蔽等方面的性质。
答案：A二、填空题1. 下列是常见材料的表征方法中，________是通过观察材料的形貌、组织结构和晶体形态等方面对材料进行表征的方法。
答案：显微镜观察2. __________是材料用于测量、感知、存储、处理等方面的性能和功能。
答案：功能材料3. __________是制备金属材料的常用加工方法之一，通过热处理和机械加工使材料形成所需形状和性能。
答案：冶金加工三、简答题1. 请简述材料的晶体结构及其对材料性能的影响。
答：材料的晶体结构是指材料中原子、离子或分子的排列方式和周期性特征。
不同的晶体结构决定了材料的特定性能。
例如，金属材料的晶体结构主要为面心立方、体心立方和密堆积等形式，这种结构使金属具有优良的导电性和可塑性。
另外，晶体结构还影响材料的硬度、热膨胀性、熔点等性能。
因此，了解材料的晶体结构对于研究和设计高性能材料具有重要意义。
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“三基”指的是什么？A. 基础理论、基本技能、基本方法B. 基本元素、基本结构、基本性质C. 基本元素、基本化合物、基本合金D. 基本元素、基本结构、基本性质答案：D2. 材料的硬度通常与哪种性质有关？A. 弹性B. 韧性C. 塑性D. 强度答案：D3. 以下哪个不是金属材料的特性？A. 高熔点B. 良好的导电性C. 良好的延展性D. 良好的热塑性答案：D二、简答题1. 简述材料的疲劳现象。
材料的疲劳现象是指在周期性或波动载荷作用下，材料在远低于其静载荷强度极限的情况下发生断裂。
疲劳通常发生在材料表面或内部缺陷处，由于应力集中而引发微裂纹，随着载荷的循环作用，裂纹逐渐扩展直至断裂。
2. 什么是材料的热处理，它对材料性能有何影响？热处理是一种通过加热和冷却过程来改变金属材料内部结构，从而改善其性能的方法。
热处理可以提高材料的硬度、强度、韧性等，同时也可以通过退火、正火等方法来降低硬度，提高塑性，以适应不同的使用需求。
三、计算题1. 已知某金属的杨氏模量为200 GPa，泊松比为0.3，求该金属在拉伸应力为100 MPa时的应变。
根据胡克定律，应力（σ）与应变（ε）的关系为：σ = E * ε，其中E是杨氏模量。
将已知数据代入公式得：ε = σ / E = 100 MPa / 200 GPa = 5e-4。
2. 某材料在单轴拉伸试验中，当应力达到250 MPa时，其伸长量为0.0005 m。
求该材料的杨氏模量。
杨氏模量E可以通过应力与应变的比值计算得出：E = σ/ ε。
已知应力σ = 250 MPa，伸长量ΔL = 0.0005 m，原长度L未知，但可以通过应变的定义ε = ΔL / L来推导。
由于应变ε很小，可以假设伸长量ΔL远小于原长度L，从而近似ε ≈ ΔL。
代入数据得：E = 250 MPa / 0.0005 = 500 GPa。
四、论述题1. 论述合金化对金属材料性能的影响。
《材料科学基础》习题及参考答案
答案
2.试从晶体结构的角度，说明间隙固溶体、间隙相及
间隙化合物之间的区别。
答案
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3. 何谓玻璃？从内部原子排列和性能上看，
非晶态和晶态物质主要区别何在?
答案
4.有序合金的原子排列有何特点？这种排列
和结合键有什么关系？为什么许多有序合金
在高温下变成无序？
答案
5. 试分析H、N、C、B在Fe和Fe中形成固熔
6.离异共晶
答案
7.伪共晶
答案
8.杠杆定理
答案
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二、综合题
1.在图4—30所示相图中，请指出： (1) 水平线上反应的性质； (2) 各区域的组织组成物； (3) 分析合金I，II的冷却过程； (4) 合金工，II室温时组织组成物的相对量表达式。
答案
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2.固溶体合金的相图如下图所示，试根据相图确定： ①成分为ω(B)=40%的合金首
答案
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7. 根据图7-9所示的A1-Si共晶相图，试分析图中(a)，(b)，(c)3个金相组 织属什么成分并说明理由。指出细化此合金铸态组织的途径。
答案
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8. 青铜( Cu-Sn)和黄铜C Cu--fin)相图如图7-15(a)，(b)所示:
①叙述Cu-10% Sn合金的不平衡冷却过程，并指出室温时的 金相组织。
化时是否会出现过热，为什么？
答案
3.欲获得金属玻璃，为什么一般选用液相线很陡，
从而有较低共晶温度的二元系？
答案
4.比较说明过冷度、临界过冷度、动态过冷度等
概念的区别。
答案
5.分析纯金属生长形态与温度梯度的关系。 答案
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6.简述纯金属晶体长大的机制。
材料科学基础复习题及答案
一、选择题：第6章1.形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的。
（A）1/3（B）2/3（C）3/4第7章2.在二元系合金相图中，计算两相相对量的杠杆法则用于。
（A）单相区中（B）两相区中（C）三相平衡水平线上3.已知Cu的T m=1083︒C，则Cu的最低再结晶温度约为。
（A）100︒C （B）200︒C （C）300︒C4.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5.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组元的扩散速率大于B组元（B）B组元的扩散速率大于A组元（C）A、B两组元的扩散速率相同6.，位错滑移的派-纳力越小。
（A）位错宽度越大（B）滑移方向上的原子间距越大（C）相邻位错的距离越大7.形变后的材料再升温时发生回复与再结晶现象，则点缺陷浓度下降明显发生在。
（A）回复阶段（B）再结晶阶段（C）晶粒长大阶段第6章8.凝固时在形核阶段，只有核胚半径等于或大于临界尺寸时才能成为结晶的核心，当形成的核胚半径等于临界半径时，体系的自由能变化。
（A）大于零（B）等于零（C）小于零9.铸锭凝固时如大部分结晶潜热可通过液相散失时，则固态显微组织主要为。
（A）树枝晶（B）柱状晶（C）胞状晶10.下述有关自扩散的描述中正确的为。
（A）自扩散系数由浓度梯度引起（B）自扩散又称为化学扩散（C）自扩散系数随温度升高而增加11.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）hcp12.对于变形程度较小的金属，其再结晶形核机制为。
（A）晶界合并（B）晶界迁移（C）晶界弓出13.形变后的材料在低温回复阶段时其内部组织发生显著变化的是。
（A）点缺陷的明显下降（B）形成亚晶界（C）位错重新运动和分布第6章14.凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下哪种方法？（A）加入形核剂（B）减小液相过冷度（C）对液相实施搅拌15.对离异共晶和伪共晶的形成原因，下述说法正确的是。
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。
西北工业大学《材料科学基础》课后题答案
1. 有关晶面及晶向附图2.1所示。
2. 见附图2.2所示。
3. {100}＝(100)十(010)+(001), 共3个等价面。
{110}＝(110)十( )+(101)+( )+(011)+( ), 共6个等价面。
{111}＝(111)+( )+( )+( ), 共4个等价面。
)121()112()112()211()112()121( )211()121()211()211()121()112(}112{+++++++++++=共12个等价面。
4. 单位晶胞的体积为VCu ＝0.14 nm3(或1.4×10-28m3)5. (1)0.088 nm ；(2)0.100 nm 。
6. Cu 原子的线密度为2.77×106个原子/mm 。
Fe 原子的线密度为3.50×106个原子/mm 。
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。
12． (1)应沿滑移面上、下两部分晶体施加一切应力τ0, 的方向应与de 位错线平行。
(2)在上述切应力作用下, 位错线de 将向左(或右)移动, 即沿着与位错线de 垂直的方向(且在滑移面上)移动。
在位错线沿滑移面旋转360°后, 在晶体表面沿柏氏矢量方向产生宽度为一个b 的台阶。
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. 材料科学中，下列哪一项不是材料的基本性质？A. 力学性质B. 热学性质C. 光学性质D. 化学性质答案：C2. 金属材料的塑性变形主要通过哪种机制实现？A. 弹性变形B. 位错滑移C. 相变D. 断裂答案：B3. 陶瓷材料的主要特性是什么？A. 高导电性B. 高塑性C. 高硬度D. 低热导率答案：C4. 半导体材料的导电性介于哪两者之间？A. 导体和绝缘体B. 导体和金属C. 金属和绝缘体D. 绝缘体和金属答案：A5. 下列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. 铝合金D. 陶瓷基复合材料答案：C二、填空题（每题2分，共20分）1. 材料的硬度是指材料抵抗______的能力。
答案：外力压入2. 金属材料的强度通常是指材料的______。
答案：抗拉强度3. 热处理过程中，淬火后的金属会形成______组织。
答案：马氏体4. 材料的疲劳是指材料在______作用下逐渐失效的过程。
答案：循环应力5. 材料的断裂韧性是衡量材料抵抗______断裂的能力。
答案：脆性三、简答题（每题10分，共30分）1. 简述金属材料的强化机制有哪些？答案：金属材料的强化机制主要包括固溶强化、细晶强化、位错强化、相变强化等。
2. 什么是材料的疲劳寿命？影响疲劳寿命的因素有哪些？答案：材料的疲劳寿命是指材料在循环载荷作用下发生断裂前所能承受的循环次数。
影响疲劳寿命的因素包括材料的强度、硬度、表面粗糙度、应力集中、环境因素等。
3. 简述陶瓷材料的优缺点。
答案：陶瓷材料的优点包括高硬度、高耐磨性、耐高温、耐腐蚀等。
缺点则包括脆性大、韧性差、导热性低等。
四、计算题（每题15分，共30分）1. 某金属材料的屈服强度为300 MPa，求其在屈服点时的应力。
答案：应力 = 屈服强度 = 300 MPa2. 已知某材料的断裂韧性为50 MPa·m^(1/2)，试计算其临界裂纹尺寸。
材料科学基础习题与答案
材料科学基础习题与答案材料科学基础习题与答案材料科学是一门研究材料的结构、性质和性能的学科，是现代工程技术的基础和支撑。
在学习这门学科的过程中，习题是不可或缺的一部分。
通过解答习题，我们能够更好地理解和掌握材料科学的基础知识。
下面将介绍一些常见的材料科学基础习题以及相应的答案。
一、材料的结构与性质1. 什么是晶体结构？答案：晶体结构是指由原子、离子或分子按一定的顺序和规则排列而成的固态物质的结构。
晶体结构的特点是具有长程有序性和周期性。
2. 什么是非晶体结构？答案：非晶体结构是指由原子、离子或分子按无规则排列而成的固态物质的结构。
非晶体结构的特点是缺乏长程有序性和周期性。
3. 金属的晶体结构有哪些？答案：金属的晶体结构主要有面心立方结构、体心立方结构和简单立方结构。
面心立方结构的特点是每个晶胞内有一个原子位于每个面的中心和每个边的中心，体心立方结构的特点是每个晶胞内有一个原子位于每个面的中心和每个体的中心，简单立方结构的特点是每个晶胞内只有一个原子位于每个角的中心。
4. 陶瓷的晶体结构有哪些？答案：陶瓷的晶体结构主要有离子晶体结构和共价晶体结构。
离子晶体结构的特点是由阳离子和阴离子按一定比例排列而成，共价晶体结构的特点是由共价键连接的原子或分子按一定的顺序排列而成。
5. 聚合物的晶体结构有哪些？答案：聚合物的晶体结构主要有单晶结构和非晶结构。
单晶结构的特点是聚合物链按一定的顺序排列而成，非晶结构的特点是聚合物链按无规则排列而成。
二、材料的性能与应用1. 什么是材料的力学性能？答案：材料的力学性能是指材料在外力作用下的变形和破坏行为。
包括强度、韧性、硬度、弹性模量等指标。
2. 什么是材料的热性能？答案：材料的热性能是指材料在高温下的稳定性和热传导性能。
包括热膨胀系数、热导率、热稳定性等指标。
3. 什么是材料的电性能？答案：材料的电性能是指材料在电场作用下的导电性和绝缘性能。
包括导电率、电阻率、介电常数等指标。
材料科学基础习题及参考答案
材料科学基础参考答案材料科学基础第一次作业1.举例说明各种结合键的特点。
⑴金属键：电子共有化，无饱和性，无方向性，趋于形成低能量的密堆结构，金属受力变形时不会破坏金属键，良好的延展性，一般具有良好的导电和导热性。
⑵离子键：大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键的方式结合，以离子为结合单元，无方向性，无饱和性，正负离子静电引力强，熔点和硬度均较高。
常温时良好的绝缘性，高温熔融状态时，呈现离子导电性。
⑶共价键：有方向性和饱和性，原子共用电子对，配位数比较小，结合牢固，具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点，导电能力差。
⑷范德瓦耳斯力：无方向性，无饱和性，包括静电力、诱导力和色散力。
结合较弱。
⑸氢键：极性分子键，存在于HF，H2O，NF3有方向性和饱和性，键能介于化学键和范德瓦尔斯力之间。
2.在立方晶体系的晶胞图中画出以下晶面和晶向：（1 0 2）、（1 1 -2）、（-2 1 -3），[1 1 0],[1 1 -1],[1 -2 0]和[-3 2 1]。
(213)3. 写出六方晶系的{1 1 -20}，{1 0 -1 2}晶面族和<2 -1 -1 0>,<-1 0 1 1>晶向族中各等价晶面及等价晶向的具体指数。
{1120}的等价晶面：(1120)(2110)(1210)(1120)(2110)(1210){1012}的等价晶面：(1012)(1102)(0112)(1012)(1102)(0112) (1012)(1102)(0112)(1012)(1102)(0112)2110<>的等价晶向：[2110][1210][1120][2110][1210][1120]1011<>的等价晶向：[1011][1101][0111][0111][1101][1011][1011][1101][0111][0111][1101][1011]4立方点阵的某一晶面（hkl ）的面间距为M /，其中M 为一正整数，为晶格常数。
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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h:k:l=cosα:cosβ:cosγ
d h k l hkl
a 2 2 2
5. Cu 具有 FCC 结构，其密度为 8.9g/cm3，相对原子质量为 63.546，求铜的原子 半径。
M V
63.546 103 NA a3
63.546 103 6.021023 (4R /
8.9103 2)3
=> R=0.128nm。
{1120} 的等价晶面： (1120)(2110)(1210)(1120)(2110)(1210)
{1012} 的等价晶面： (1012)(1102)(0112)(1012)(1102)(0112) (1012)(1102)(0112)(1012)(1102)(0112)
2110 的等价晶向：[2110][1210][1120][2110][1210][1120]
合金：两种或两种以上的金属或金属与非金属经熔炼、烧结或其它方法组合而成，并具有金 属特性的物质。
组元：组成合金的基本的、独立的物质。 相：合金中具有同一聚集状态、同一晶体结构和性质并以界面相互隔开的均匀组 成部分。 固溶体：以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其它组元原子（溶质原子）所 形成的均匀混合的固态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型； 金属间化合物：金属与金属或与类金属元素之间形成的化合物 超结构：对某些成分接近于一定原子比的无序固溶体中，当它从高温缓冷到某一 临界温度以下时，溶质原子会从统计随机分布状态过渡到占有一定位置的规则排 列状态，即发生有序化过程，形成有序固溶体。长程有序的固溶体在其 X 射线 衍射图上会产生外加的衍射线，这称为超结构。所以有序固溶体通常称为超结构 或超点阵。 负电性：元素的原子在化合物中吸引电子的能力 电子浓度：合金中价电子数目与原子数目的比值，即 e/a。
6. 写出溶解在 γ-Fe 中碳原子所处的位置，若此类位置全部被碳原子占据，那么 试问在这种情况下，γ-Fe 能溶解多少重量百分数的碳？而实际上在 γ-Fe 中最大 的溶解度是多少？两者在数值上有差异的原因是什么？
固溶于 γ-Fe 中的碳原子均处于八面体间隙中，且 γ-Fe 中的八面体间隙有 4 个， 与一个晶胞中 Fe 原子个数相等，所以： C wt%=12/(12+56)×100%=17.6%
实际上 C 在 γ-Fe 中的最大溶解度为 2.11% 两者数值上有较大差异，是因为此固溶体中，碳原子尺寸比间隙尺寸大，会 引起点阵晶格畸变，畸变能升高，限制了碳原子的进一步溶解。
7. a）经 x 射线衍射测定，在 20℃时 α－Ti 的点阵常数 a＝0.295nm，c=0.468nm， 在 882.5℃时 α－Ti 转变为 γ－Ti，其点阵常数 a＝0.331nm. 按晶体的刚球模型， 若球的直径不变，当 Ti 从室温的 hcp 转变为高温的 bcc 时，计算其体积膨胀多 少？
⑴固溶度极限差别原因：当原子尺寸因素较为有利时，在某些一价金属为基的
固溶体中，溶质的原子价越高，其溶解度越小，实际上是由电子浓度所决定。
Cd、In、Sn、Sb 的原子价分别为+2,+3,+4,+5。
⑵电子浓度： e A(100 x) Bx ，A,B 分别为溶剂和溶质的原子价，x 为溶质的原子
a
.
材料科学基础参考答案
材料科学基础第一次作业
1.举例说明各种结合键的特点。
⑴金属键：电子共有化，无饱和性，无方向性，趋于形成低能量的密堆结构，金 属受力变形时不会破坏金属键，良好的延展性，一般具有良好的导电和导热性。 ⑵离子键：大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键的方式结合，以离子为 结合单元，无方向性，无饱和性，正负离子静电引力强，熔点和硬度均较高。常 温时良好的绝缘性，高温熔融状态时，呈现离子导电性。 ⑶共价键：有方向性和饱和性，原子共用电子对，配位数比较小，结合牢固，具 有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点，导电能力差。 ⑷范德瓦耳斯力：无方向性，无饱和性，包括静电力、诱导力和色散力。结合较 弱。 ⑸氢键：极性分子键，存在于 HF，H2O，NF3 有方向性和饱和性，键能介于化学 键和范德瓦尔斯力之间。
8. 已知 Cd, In, Sn, Sb 等元素的原子直径分别为 0.304nm, 0.314nm, 0.316nm, 0.322nm, 而 Ag 为 0.288nm，它们在 Ag 中的固溶度（摩尔分数）极限为: xCd=42%, xIn=20%, xSn=12 %, xSb=7 %, 。试分析其固溶度（摩尔分数）极 限差别的原因，并计算 它们在固溶度（摩尔分数）极限时的电子浓度。
2.在立方晶体系的晶胞图中画出以下晶面和晶向：（1 0 2）、（1 1 -2）、（-2 1 -3）， [1 1 0],[1 1 -1],[1 -2 0]和[-3 2 1]。
(112)
(213)
(102)
[110] [321]
[120] [111]
3. 写出六方晶系的{1 1 -20}，{1 0 -1 2}晶面族和<2 -1 -1பைடு நூலகம்0>,<-1 0 1 1>晶向族中各 等价晶面及等价晶向的具体指数。
100%
8.87%
1 6
a12
3
3 2
c
V V
方法二：直接用致密度算： V %
k2
V
k1
=8.87%
k1
b）实际上， V % (
1 2
a3 bcc
1) 100% 2.82%
1 6 6
3 4
a2 hcp
c
差别原因：实际上 c/a≠1.633,即 hcp 结构时不符合钢球模型，实际的原子间隙 比钢球模型大，因此实际 α-Ti 转变为 γ-Ti 后，相对膨胀的百分比会变小。
100
数分数。
Cd : e / a 1 xCd 2xCd 1.42
In : e / a 1 xIn 3xIn 1.40
Sn : e / a 1 xSn 4xSn 1.36
Sb : e / a 1 xSb 5xSb 1.28
'.
.
材料科学基础第二次作业
1．解释下列术语：合金、组元、相、固溶体、金属间化合物、超结构、负电性 和电子浓度。
'.
.
1011 的等价晶向：[1011][1101][0111][0111][1101][1011] [1011][1101][0111][0111][1101][1011]
4 立方点阵的某一晶面（hkl）的面间距为 M / ，其中 M 为一正整数， 为
晶格常数。该晶面的面法线与 a，b，c 轴的夹角分别为 119.0、43.3 和 60.9 度。 请据此确定晶面指数。
b）计算从 α－Ti 转变为 γ－Ti 时，其实际体积膨胀为多少？与 a）相比， 说明其差别原因。
a）hcp： a1 2r,c / a1 8/ 3 1.633，有 6 个原子 bcc： 3a2 4r, 有两个原子，得
'.
.
a2 2 ，所以 a1 3
V %
1 2
a23
1 6
a12
3 3 2
c