湖南大学《材料科学基础》内部复习题及答案
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第三章作业答案1.说明面心立方结构的潜在滑移系有12个,体心立方结构的潜在滑移系有48个。
解:面心立方晶体的滑移系是{111} < 1-10> , (111}有四个,每个{111}面上有三个〈110〉方向,所以共有12个潜在滑移系。
体心立方晶体的滑移系是(110} <- 111 > , {211} <- 111 >以及{312} < -111 >o{110}面共有6个,每个{110}面上有两个<-111 >方向,这种滑移系共有12个潜在滑移系; {211}面有12个,每个“211”面上有1个〈111〉方向,这种滑移系共有12个潜在滑移系;{312}面共有24个,每个{312}面上有1个<-111 >方向,这种滑移系共有潜在滑移系24个, 这样,体心立方晶体的潜在滑移系共有48个。
2.一个位错环能否各部分都是螺位错?能否各部分都是刃位错?为什么?解:螺位错的柏氏矢量与位错线平行,而一个位错只有一个柏氏矢量,一个位错环不可能与一个方向处处平行,所以一个位错环不能各部分都是螺位错。
刃位错的柏氏矢量与位错线垂直,如果柏氏矢量垂直位错环所在的平面,则位错环处处都是刃位错。
这种位错的滑移面是位错环与柏氏矢量方向组成的棱柱面,这种位错又称棱柱位错。
3.纯铁的空位形成能为105kJ/mol.将纯铁加热到850°C后激冷至室温(20°C),假设高温下的空位能全部保留,试求过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值。
解:G,=4exp(-g)850 °C (1123K)后激穆室温可以认为全部空位保留下来Exp(31.87)4.写出距位错中心为R1范围内的位错弹性应变能。
如果弹性应变能为R1范围的一倍,则所涉及的距位错中心距离R2为多大?解:距位错中心为&范围内的位错弹性应变能为E = 竺瓦马。
4忒Ab如果弹性应变能为&范围的一倍,则所涉及的距位错中心距离R2为2 竺= 也4.K Ab A TT K Ab即R,=¥2 Ab5.简单立方晶体(100)面有一个b=[001]的螺位错。
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。
材料科学基础复习题一、单项选择()1、面心立方(fcc)结构的铝晶体中,每个铝原子在本层(111)面上的原子配位数为___ B _____。
A、12B、6C、4D、32、面心立方金属发生形变孪生时,则孪晶面为___ A ____。
A、{111}B、{110}C、{112}3、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 _____。
A、树枝晶B、柱状晶C、球晶4、立方晶体中(110)和(211)面同属于__ D ______晶带。
A、[110]B、[100]C、[211]D、[111]5、根据三元相图的垂直截面图__ B ______。
A、可分析相成分变化规律B、可分析材料的平衡凝固过程C、可用杠杆定律计算各相的相对量6、凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下哪种方法? BA、加入形核剂B、减小液相的过冷度C、对液相实施搅拌答案:B7、三种组元组成的试样在空气中用X射线衍射(XRD)分析其随温度变化而发生相变的情况,则最多可记录到___ C _____共存。
A、2相B、3相C、4相D、5相8、fcc、bcc、hcp三种晶体结构的材料中,塑性形变时最容易生成孪晶的是__ C ______。
A、fccB、bccC、hcp9、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、A组元的扩散速率大于B组元B、与A相反C、A、B两组元的扩散速率相同10、简单立方晶体的致密度为___ C _____。
A、100%B、65%C、52%D、58%11、不能发生攀移运动的位错是___ A _____。
A、肖克利不全位错B、弗兰克不全位错C、刃型全位错12、fcc结构中分别在(111)和(111)面上的两个肖克利位错(分别是1/6[211]和1/6[121])相遇时发生位错反应,将生成_ CA、刃型全位错B、刃型弗兰克位错C、刃型压杆位错D、螺型压杆位错13、能进行交滑移的位错必然是___ B _____。
材料科学基础考前重点复习题1. Mn 的同素异构体有一为立方结构,其晶格常数α为0.632nm ,密度ρ为26.7g/cm 3,原子半径r 等于0.122nm ,问Mn 晶胞中有几个原子,其致密度为多少?答案解析:习题册 P9 2-22.2. 如图1所示,设有两个α相晶粒与一个β相晶粒相交于一公共晶棱,并形成三叉晶界,已知β相所张的两面角为80℃,界面能ααγ为0.60Jm -2, 试求α相与β相的界面能αβγ。
图1答案解析:习题册 P17 3-42.3. 有两种激活能分别为1Q =53.7kJ/mol 和2Q =201kJ/mol 的扩散反应,观察在温度从25℃升高到800℃时对这两种扩散的影响,并对结果进行评述。
答案解析:习题册 P21 4-8.4. 论述强化金属材料的方法、特点和机理。
答:(1)结晶强化。
通过控制结晶条件,在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织,提高金属材料的性能。
包括细化晶粒,提高金属材料纯度。
(2)形变强化。
金属材料在塑性变形后位错运动的阻力增加,冷加工塑性变形提高其强度。
(3)固溶强化。
通过合金化(加入合金元素)组成固溶体,使金属材料强化。
(4)相变强化。
合金化的金属材料,通过热处理等手段发生固态相变,获得需要的组织结构,使金属材料强化。
(5)晶界强化。
晶界部位自由能较高,存在着大量缺陷和空穴。
低温时,晶界阻碍位错运动,晶界强度高于晶粒本身;高温时,沿晶界扩散速度比晶内扩散速度快,晶界强度显著降低。
强化晶界可强化金属材料。
5. 什么是回复,请简述金属材料冷变形后回复的机制。
试举例说明回复的作用。
答:(1)回复是冷变形金属在低温加热时,其显微组织无可见变化,但物理性能、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程。
(2)回复机制:低温回复主要与点缺陷迁移有关,冷变形时产生大量的点缺陷,空穴与间隙原子。
温度较高时,中温回复会发生位错运动和重新分布。
位错滑移,异号位错相遇而抵消,位错缠结重新排列,位错密度降低。
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. 组织、性能、加工、应用B. 材料、结构、性能、加工C. 材料、结构、性能、应用D. 结构、性能、加工、应用答案:C2. 下列哪种材料属于金属材料?()。
A. 铝合金B. 碳纤维C. 聚氯乙烯D. 陶瓷答案:A3. 材料的硬度是指()。
A. 材料抵抗变形的能力B. 材料抵抗破坏的能力C. 材料抵抗穿透的能力D. 材料抵抗摩擦的能力答案:A4. 材料的疲劳是指()。
A. 材料在高温下的性能变化B. 材料在重复应力作用下的性能变化C. 材料在腐蚀环境下的性能变化D. 材料在高压下的的性能变化答案:B5. 材料的蠕变是指()。
A. 材料在低温下的性能变化B. 材料在长期静载荷作用下发生的缓慢持久变形C. 材料在高速下的的性能变化D. 材料在潮湿环境下的性能变化答案:B二、填空题1. 材料的_________是指材料在受到外力作用时,能够承受的最大应力,是材料的重要性能指标之一。
答案:强度2. 材料的_________是指材料内部微观结构的排列方式,它直接影响材料的宏观性能。
答案:晶体结构3. 材料的_________是指材料在一定条件下,能够进行塑性变形而不断裂的性质。
答案:韧性4. 材料的_________是指材料在高温下保持性能不变的能力,对于高温环境下使用的材料尤为重要。
答案:热稳定性5. 材料的_________是指材料对电磁场的响应能力,对于电子和通信领域的材料尤为重要。
答案:电磁性能三、简答题1. 请简述材料科学中的“相图”及其作用。
答:相图是用来描述在不同温度、压力和成分比例下,材料可能存在的不同相(如固态、液态、气态)之间的平衡关系的图表。
它可以帮助科学家和工程师了解和预测材料在特定条件下的行为,对于材料的设计、加工和应用具有重要的指导意义。
2. 何为材料的“疲劳寿命”?请举例说明。
答:材料的疲劳寿命是指材料在反复应力作用下能够承受循环次数的总和,直到发生疲劳破坏为止。
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。
2003年20042005一、名词解释(每题4分,共24分)1.柯垂尔气团:溶质原子在刃型位错周围的聚集现象,这种气团可以阻碍位错运动,产生固溶强化效应等结果。
2.过冷度:在较快的冷却速度下,金属材料冷到其熔点温度时并不立即凝固,而是要冷到更低的温度时才开始凝固。
这时,实际凝固温度与熔点温度的差值就称之为过冷度。
3.形变织构:经过塑性变形后原来多晶体中位向不同的晶粒变成取向基本一致,形成晶粒的择优取向,择优取向后的晶体结构为织构,若织构是塑性变形中产生的,称为形变织构。
4.加工硬化:在冷变形时,随着变形程度的增加,金属材料的所有强度指标和硬度都有所提高,但塑性和韧性有所下降的现象。
5.割阶与扭折:不同滑移面上运动的位错在运动中相遇会发生位错的交割。
位错交割时会发生相互作用。
若由此形成的曲折线段就在位错的滑移面上,称为扭折;若该曲折线段垂直于位错的滑移面是,称为割阶。
扭折和割阶也可由位错的交割而形成。
6.合金相:当一种(或多种)元素加入到金属中组成合金时,随着各组元相对含量、晶体结构类型、电化学性质、原子相对尺寸、电子浓度和合金的温度等因素的不同,可以得到不同的结构或原子排列方式。
这些不同结构和不同原子排列方式的相统称为合金相。
5.比较刃型与螺型位错异同。
答:刃型位错和螺型位错的异同点:①刃型位错位错线垂直于柏氏矢量,螺型位错位错线平行于柏氏矢量;②刃型位错柏氏矢量平行于滑移运动方向,螺型位错柏氏矢量垂直于滑移运动方向;③刃型位错可作攀移运动且只有一个滑移面,螺型位错只可作滑移运动但有无数个滑移面;④两者都可以用柏氏矢量表示。
2006年材料科学基础真题本试卷分为两大部分,共计150分。
第一部分为必答题,计30分;第二部分为选答题,计120分,选答题分为A、B、C三组,考生可任选一组进行回答。
第一部分(第1题10分,第二题20分)1.已知纯钛有两种同素异形体,低温稳定的密排六方结构α-Ti和高温稳定的体心立方结构β-Ti,其同素异构体转变的温度为882.5℃。
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。
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(每题2分,共20分)1.在体心立方结构中,柏氏矢量为a[110]的位错( A )分解为a/2[111]+a/2[111].(A) 不能(B) 能(C) 可能2.原子扩散的驱动力是: ( B )(A) 组元的浓度梯度 (B) 组元的化学势梯度 (C) 温度梯度3.凝固的热力学条件为:( D )(A)形核率(B)系统自由能增加(C)能量守衡(D)过冷度4.在TiO2中,当一部分Ti4+还原成Ti3+,为了平衡电荷就出现( A)(A) 氧离子空位 (B) 钛离子空位 (C)阳离子空位5.在三元系浓度三角形中,凡成分位于( A )上的合金,它们含有另两个顶角所代表的两组元含量相等。
(A)通过三角形顶角的中垂线(B)通过三角形顶角的任一直线(C)通过三角形顶角与对边成45°的直线6.有效分配系数ke表示液相的混合程度,其值范围是( B )(A)1<ke<k0 (B)k0<ke<1 (C)ke< k0 <17.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)A 组元的扩散速率大于B 组元(B)与(A)相反(C)A、B两组元的扩散速率相同8.A和B组成的二元系中出现α和β两相平衡时,两相的成分(x)-自由能(G)的关系为( B )(A)Gα= Gβ (B)dGα= dGβ(C)GA= GB9.凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下那种方法?( B )(A)加入形核剂(B)减小液相的过冷度(C)对液相进行搅拌10.菲克第一定律表述了稳态扩散的特征,即浓度不随( B )变化。
(A)距离(B)时间(C)温度二、名词解释(20分,每题4分)全位错:伯什矢量等于点阵矢量的位错。
再结晶:经受形变的`材料在加热时发生的以无畸变晶粒取代变形晶粒的过程珠光体:铁碳合金共析转变的产物,是共析铁素体和共析渗碳体的层片状混合物。
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。
一、填空题1. 每个面心立方晶胞中的原子数为 4 ,其配位数为12 。
3a, 配2.晶格常数为a的体心立方晶胞, 其原子数为 2 , 原子半径为4/位数为 8 ,致密度为 0.68 。
3. 刃型位错的柏氏矢量与位错线互相垂直 , 螺型位错的柏氏矢量与位错线互相平行。
4. 螺型位错的位错线平行于滑移方向,位错线的运动方向垂直于位错线。
5. 在过冷液体中,晶胚尺寸小于临界尺寸时不能自发长大。
6. 均匀形核既需要结构起伏,又需要能量起伏。
7. 纯金属结晶时,固液界面按微观结构分为光滑界面和粗糙界面。
8.纯金属的实际开始结晶温度总是低于理论结晶温度,这种现象称为过冷,理论结晶温度与实际开始结晶温度之差称为过冷度。
9.合金中的基本相结构,有固溶体和金属化合物两类,其中前者具有较高的综合机械性能,适宜做基体相;后者具有较高的熔点和硬度,适宜做强化相。
10. 间隙相和间隙化合物主要受组元的原子尺寸因素控制。
11.相律是分析相图的重要工具,当系统的压力为常数时,相律的表达式为f=c-p+1。
12.根据相律,二元合金结晶时,最多可有 3 个相平衡共存,这时自由度为0 。
13.根据相区接触法则可以推定,两个单相区之间必定有一个两相区,两个两相区之间必须以单相区或三相共存水平线隔开。
二元相图的三相区是一条水平线,该区必定与两相区以点接触,与单相区以线接触。
14.铸锭的宏观组织是由表层细晶区、柱状晶区、中心等轴晶区三个区组成。
15.莱氏体是共晶转变所形成的奥氏体和渗碳体组成的混合物。
16. 相变反应式L(液)→α(固)+β(固)表示共晶反应;γ(固)→α(固)+β(固)表示共析反应。
17. 固溶体合金结晶时,其平衡分配系数K o 表示固液两平衡相中的 溶质浓度之比。
18. 铁碳合金中,一次渗碳体由 液相 产生,二次渗碳体由 奥氏体 产生,三次渗碳体由 铁素体 产生。
19. 一个滑移系是由 滑移面 和 滑移方向 组成。
20. 面心立方晶格的滑移系有 12 个,体心立方晶格的滑移系有 12 个。
材料科学基础试题库内附部分自己整理答案《材料科学基础》试题库一、选择1、在柯肯达尔效应中,标记漂移主要原因是扩散偶中__C___。
A、两组元的原子尺寸不同B、仅一组元的扩散C、两组元的扩散速率不同2、在二元系合金相图中,计算两相相对量的杠杆法则只能用于__B___。
A、单相区中B、两相区中C、三相平衡水平线上3、铸铁与碳钢的区别在于有无_A____。
A、莱氏体B、珠光体C、铁素体4、原子扩散的驱动力是_B____。
A、组元的浓度梯度B、组元的化学势梯度C、温度梯度5、在置换型固溶体中,原子扩散的方式一般为__C___。
A、原子互换机制B、间隙机制C、空位机制6、在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子,这样的缺陷称为_B____。
A、肖脱基缺陷B、弗兰克尔缺陷C、线缺陷7、理想密排六方结构金属的c/a为__A___。
A、1.6B、2×√(2/3)C、√(2/3)8、在三元系相图中,三相区的等温截面都是一个连接的三角形,其顶点触及__A___。
A、单相区B、两相区C、三相区9、有效分配系数Ke表示液相的混合程度,其值范围是_____。
(其中Ko是平衡分配系数)A、1r*;能量条:A>ΔGmax;成分条。
16、为什么钢的渗碳温度一般要选择在γ-Fe相区中进行?若不在γ-Fe相区进行会有什么结果?γ相是原始生长相,固溶度高,渗碳可以均匀分布在组织结构中。
温度过低的其他相,比如马氏体,或珠光体的,不能均匀扩散到组织结构中,偏析严重,导致强度降低。
温度过高,组织会重新生核成长,会破坏原来的组织结构19、位错密度有哪几种表征方式?体密度:即单位体积内的位错线长度;面密度:即垂直穿过单位面积的位错线根数。
20、淬透性与淬硬性的差别。
淬透性是指钢在淬火时获得淬硬层深度的能力;淬硬性是指在一定条下淬火后获得马氏体组织所能达到的最高硬度。
22、马氏体相变的基本特征?(12分)1.无扩散性2.切变性,即由母相变为新相的晶格改组过程是以切变方式进行的3.具有一定的晶体学位相关系的惯习面,即共格切变4.转变在一定的温度范围内进行5.快速转变,一般不需要孕育期6.转变不完全,会留有相当数量的残余奥氏体23、加工硬化的原因?(6分)产生加工硬化的主要原因是金属在塑性变形时晶粒产生滑移,滑移面和其附近的晶格扭曲,使晶粒伸长和破碎,金属内部产生残余应力等,因而继续塑性变形就变得困难,从而引起加工硬化。