(北京工业大学)材料科学基础真题2004年

(北京工业大学)材料科学基础真题2004年
(总分：150.00，做题时间：90分钟)
一、名词解释
(总题数：10，分数：20.00)
1.惯习面
（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(固态相变时，新相往往沿母相特定原子面形成，这个与新相主平面平行的母相晶面称惯习面。

) 解析：
2.索氏体
（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(中温段珠光体转变产物，由片状铁素体渗碳体组成，层片间距较小，片层较薄。

)
解析：
3.伪共析转变
（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(伪共析转变：非平衡转变过程中，处在共析成分点附近的亚共析、过共析合金，转变终了组织全部呈共析组织形态。

)
解析：
4.交滑移
（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(沿着相同的滑移方向，滑移过程由一个滑移面过渡到另一个滑移面上进行。

)
解析：
5.螺位错
（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(位错线与柏氏矢量平行的位错。

)
解析：
6.配位多面体
（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(原子或离子周围与它直接相邻结合的原子或离子的中心连线所构成的多面体，称为原子或离子的配位多面体。

)
解析：
7.
（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________
正确答案：(，N i是分子量为M i的摩尔分数。

)
解析：
8.全位错
（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(柏氏矢量等于点阵矢量的位错称为全位错。

)
解析：
9.共析转变
（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(由一个固相同时析出成分和晶体结构均不相同的两个新固相的过程称为共析转变。

)
解析：
10.弗兰克尔空位
（分数：2.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(离位原子迁移到晶体点阵的间隙中称为弗兰克尔空位。

)
解析：
二、填空
(总题数：9，分数：20.00)
11.多晶体材料塑性变形至少需要 1独立滑移系开动。

（分数：1.00）
填空项1:__________________ （正确答案：5个）
解析：
12.固态相变形核时，晶核形态呈圆盘状具有最小的 1能，最大的 2。

（分数：2.00）
填空项1:__________________ （正确答案：应变）
填空项1:__________________ （正确答案：界面）
解析：
13.发生在固态晶体中的扩散，根据伴随原子扩散是否产生新的相结构，可分为 1扩散和 2扩散。

（分数：2.00）
填空项1:__________________ （正确答案：原子）
填空项1:__________________ （正确答案：反应）
解析：
14.根据界面上原子排列结构不同，可把固体中的相界面分为 1、 2和 3界面。

（分数：3.00）
填空项1:__________________ （正确答案：共格）
填空项1:__________________ （正确答案：半共格）
填空项1:__________________ （正确答案：非共格）
解析：
15.Cr(原子序号24)的基态电子组态为 1。

（分数：1.00）
填空项1:__________________ （正确答案：1s22s22p63s23p63d54s1）
解析：
16.高分子中，由于 1而产生的分子在空间的不同形态称为构象，高分子能够改变构象的性质称为 2。

（分数：2.00）
填空项1:__________________ （正确答案：单键内旋转）
填空项1:__________________ （正确答案：柔顺性）
解析：
17.硅酸盐晶体主要结构类型(亚类)有 1、 2、 3、 4和架状。

（分数：4.00）
填空项1:__________________ （正确答案：岛）
填空项1:__________________ （正确答案：群(或环)）
填空项1:__________________ （正确答案：链）
填空项1:__________________ （正确答案：层）
解析：
18.金属间化合物通常包括受电负性控制的1，以原子尺寸为主要控制因素的密排相和2，以及由电子浓度起主要控制作用的 3。

（分数：3.00）
填空项1:__________________ （正确答案：正常价化合物）
填空项1:__________________ （正确答案：拓扑密堆相）
填空项1:__________________ （正确答案：电子化合物）
解析：
19.线性高分子可反复使用，又称为 1塑料；交联高分子不能反复使用，称为 2塑料。

（分数：2.00）
填空项1:__________________ （正确答案：热塑性）
填空项1:__________________ （正确答案：热固性）
解析：
三、判断正误
(总题数：10，分数：10.00)
20.固态晶体扩散过程中，扩散原子迁移方向总是从高浓度处向低浓度处迁移。

（分数：1.00）
A.正确
B.错误√
解析：
21.贝氏体转变中，Fe、C原子均不发生扩散。

（分数：1.00）
A.正确
B.错误√
解析：
22.晶粒越细小，晶体强度、硬度越高，塑性、韧性越好。

（分数：1.00）
A.正确√
B.错误
解析：
23.固态相变时，母相中的晶体缺陷阻碍新相晶核的形成。

（分数：1.00）
A.正确
B.错误√
解析：
24.氯化铯结构中，氯占据角顶位置，铯占据立方体心位置，所以其结构类型为体心格子。

（分数：1.00）
A.正确
B.错误√
解析：
25.组元晶体类型不同，在特定条件下也可形成无限互溶的固溶体。

（分数：1.00）
A.正确
B.错误√
解析：
26.结构简单、规整度高、对称性好的高分子容易结晶。

（分数：1.00）
A.正确√
B.错误
解析：
27.同一滑移面上位错线平行的异号刃型位错，相互作用结果使位错彼此远离。

（分数：1.00）
A.正确
B.错误√
解析：
28.奥氏体的溶碳能力之所以比铁素体高是因为奥氏体晶体间隙大。

（分数：1.00）
A.正确√
B.错误
解析：
29.三元系相图中，在共晶温度点的自由度为0。

此时是三相平衡。

（分数：1.00）
A.正确
B.错误√
解析：
四、论述及计算题
(总题数：8，分数：100.00)
30.钢中马氏体转变的主要特征是什么？其转变产物主要形态有哪些？晶内亚结构各是什么？
（分数：10.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：((1)转变特征：
①无扩散性，Fe、C原子均不发生扩散。

②共格切变，存在惯习面及新相母相位向关系。

③非恒温性。

④马氏体转变不完全性。

(2)转变产物形态：板条状马氏体；针状马氏体。

(3)晶内亚结构：板条状马氏体主要为高密度位错；针状马氏体为高密度孪晶，边缘存在一定位错。

)
31.什么是时效？时效通常经历哪些过程？试说明其产生时效强化的原因。

（分数：15.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：((1)时效：过饱和固溶体的脱溶过程。

(2)时效过程：
①形成GP区。

②形成一系列与母相保持共格、半共格亚稳态中间相。

③形成稳定析出相。

④析出稳定相聚集长大。

(3)时效强化原因：亚稳相的弥散析出，与母相保持共格半共格界面，阻碍母相位错运动。

①对于可变形第二相粒子，位错切过第二相粒子，破坏第二相粒子与共格半共格关系且增加相界面积，第二相粒子本身具有较高强度。

②对于不可变形第二相粒子，位错绕过第二相粒子，遗留绕第二相粒子位错环，增加位错线长度，加大第二相粒子对后续位错运动阻力。

)
解析：
32.说明存在于面心立方晶格金属中(111)面的位错及b2=a/2[011]能发生位错反应的原因；生成位错的柏氏矢量及位错属性是什么？该位错反应发生对于金属的塑性变形将产生何种影响？
（分数：15.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：((1)发生位错反应
能发生反应原因：①满足结构条件。

②满足能量条件：a2/2+a2/2＞a2/2。

(2)生成位错柏氏矢量为a/2[110]，为纯刃型位错，可滑移面(001)面不是面心立方结构滑移面，所以为固定位错。

(3)位错反应生成固定位错a/2 [110]将阻碍(111)面上位错运动，宏观产生显著形变强化。

)
解析：
33.画出面心立方密堆积的原子密排面和原子密排方向，并用密勒指数表示；说明其堆积方式，在图中标出全部L3对称轴的位置。

（分数：10.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：((1)面心立方堆积原子密排面为(111)。

(2)原子密排方向为。

(3)堆积方式：ABCABC型。

(4)L3轴共4个，如图所示。

)
34.铝酸钇(YAlO3)的晶体结构为钙钛矿型，钇占据角顶位置，氧占据面心位置，铝占据体心位置。

已知铝、钇和氧的电负性χ分别为1.61、1.22、3.44，离子半径分别为67.5pm、104pm、126pm (1pm=10-12m)。

(1)画出结构；(2)判断键性；(3)铝填充的是什么空隙，计算说明其配位数是否合理；(4)用鲍林规则分析其结构稳定性。

（分数：15.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：((1)如图所示。

(2)键型由原子电负性差值决定：
ΔχY-O=3.44-1.22=2.22＞1.7，Y-O为离子键。

ΔχAl-O=3.44-1.61=1.83＞1.7，Al-O为离子键。

(3)铝填充的是氧八面体空隙，其配位数由正负离子半径比决定：
，铝离子配位数CN=6，合理。

(4)鲍林规则，负离子电价等于其周围正离子配给该负离子各静电键强度的总和，与氧相邻的有4个Y3+和2个Al3+，即：
该结构是稳定的。

)
解析：
35.画出下图所示铅锡相图中含Sn10%的铅锡合金的冷却曲线并分析结晶过程；计算室温时α相和βⅡ相的含量。

（分数：15.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：((1)冷却曲线略。

(2)，α和βⅡ相溶解度沿cf和dg下降脱溶沉淀。

(3)室温合金两相的含量分别为：
)
解析：
36.何为成分过冷？说明其产生原因。

其主要影响因素有哪些？在单晶生长中如何克服？
（分数：10.00）
__________________________________________________________________________________________ 正确答案：((1)由于第二成分的加入，在固液界面处，熔体凝固点下降，远离界面的熔体仍然保持高熔点，
由于杂质存在，固液界面处存在分配系数，杂质浓度高于平均浓度Co，随距离变化为：，式中D为扩散系数，，当熔体冷却速度较大时，液态温度低于凝固温度，造成液滴被晶体所包围，
形成散射颗粒，这种现象称为成分过冷。

(2)克服成分过冷可加大温度梯度，减小生长速率R。

)
解析：
37.氧化镁和氧化铝(溶质)形成置换固溶体，写出缺陷方程。

说明能否形成连续固溶体。

（分数：10.00）
__________________________________________________________________________________________
正确答案：((1)。

(2)不可以形成连续固溶体，因晶型不同。

)
解析：。