上海交通大学2007年研究生入学考试《材料科学基础》试题
上海交通大学材料科学基础习题与重点
第一章原子结构与键合1-1. 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？1-2. 在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？1-3. 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？性质如何递变？1-4. 何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？1-5. 铬的原子序数为24，它共有四种同位素：w(Cr)=4.31%的Cr原子含有26个中子，w(Cr)＝83.76%的Cr含有28个中子，w(Cr)＝9.55%的Cr含有29个中子，且w(Cr)＝2.38%的Cr含有30个中子。
试求铬的相对原子质量。
1-6. 铜的原子序数为29，相对原子质量为63.54，它共有两种同位素Cu63和Cu65，试求两种铜的同位素之含量百分比。
1-7. 锡的原子序数为50，除了4f亚层之外,其它内部电子亚层均已填满。
试从原子结构角度来确定锡的价电子数。
1-8. 铂的原子序数为78，它在5d亚层中只有9个电子，并且在5f层中没有电子，请问在Pt的6s亚层中有几个电子？1-9. 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？并判断其金属性强弱。
1-10. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？1-11.图1-1绘出三类材料—金属、离子晶体和高分子材料之能量与距离关系曲线，试指出它们各代表何种材料。
图1－11-12.已知Si的相对原子质量为28.09，若100g的Si中有5×1010个电子能自由运动，试计算：(a)能自由运动的电子占价电子总数的比例为多少？(b)必须破坏的共价键之比例为多少？1-13. S的化学行为有时象6价的元素，而有时却象4价元素。
试解释S这种行为的原因。
1-14. A和B元素之间键合中离子特性所占的百分比可近似的用下式表示：这里x A和x B分别为A和B元素的电负性值。
已知Ti、O、In和Sb 的电负性分别为1.5，3.5，1.7和1.9，试计算TiO2和InSb的IC%。
上海交通大学_材料科学基础第六章
纯金属结晶，液－固共存，f =0，说明结晶为恒温。 二元系金属结晶两相平衡，f =2-2+1=1，说明有一个可变因素(T)，表明 它在一定（T）范围内结晶。 二元系三相平衡，f =2-3+1=0，此时温度恒定，成分不变，各因素恒定。
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相率的应用
• 相律是检验、分析和使用相图的重要工具。利用它可以分 析和确定系统中可能存在的相数，检验和研究相图。
6.1.1 相平衡条件和相律
• 相平衡的条件：通过一些数学推导和系统平衡条件dG=0可 得：处于平衡状态下的多相(P个相)体系中，每个组元(共 有C个组元)在各相中的化学势（chemical potential）都彼此 相等。
• 相平衡(phase equilibrium)是一种动态平衡。
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第六章 单组元相图 及纯晶体的凝固
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本章要求掌握的内容
• 应掌握的内容:
– 纯金属凝固的过程和现象 – 结晶的热力学、动力学、能量、和结构条件 – 过冷度对结晶过程和结晶组织的影响；过冷度、临界过冷度、有效过
冷度、动态过冷度之间的区别。 – 几个重要概念：过冷度，临界晶核半径，临界形核功，形核率，均匀
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6.2.2 晶体凝固的热力学条件
自由能
G H TS
dG Vdp SdT
在等压时，dp＝0， 所以可推导得：
dG S dT
由于熵S恒为正值，所以自由能是随温度增高而减小。
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在一定温度下，从一相转变为另一相的自由能变化为
G H TS
令液相转变为固相后的单位体积自由能变化为 GV ，则
材料科学基础考研试题
材料科学基础考研试题真题2011年上海交通大学827材料科学基础试题真题选择题有30道题，每题3分。
都是基础题，需要对教材比较熟。
Nacl和金刚石的晶体结构为a面心 b体心 c正交spinodel分解时，浓度较高区域的化学势a较高 b较低 c不确定面心立方结构晶体(100)面上原子的配位数是a12 b8 c4晶体结构中旋转对称轴不包含几次对阵轴a4 b5 c6晶带定律适用的晶系类型是a正交 b立方 c六方金属单质的表面能和晶界能相比a大 b小 c不确定由二氧化钛制备三氧化二钛易出现a间隙钛离子 b钛离子空位 c氧离子空位玻璃生产工序中的退火的目的是a增加透光度 b消除内应力 c改变折射率双交滑移和F-R源，更有效的增殖机制为a前者 b后者 c不确定热力学平衡状态下的金属单晶中a 空位比间隙原子多b c下列具有更高自由能的是a晶体 b准晶 c非晶合金中的第二相粒子对晶粒长大的影响是a和二相粒子半径成正比，和体积数成反比 b c此外，选择题还涉及冷变形金属回复阶段的主要变化，不能攀移的位错类型，非等量扩散中空位的移动方向，屈服现象的两种理论，离异共晶的问题，包晶时组元的扩散路径，多晶体变形需要的独立的滑移系个数，皮革态介于哪两个力学状态之间，非晶的形成难易与玻璃化温度和平衡凝固温度之比的关系，薄膜生长类型的区分，三元共晶相图垂直截面图的用途等。
大题共6题，前三题分别为8分、14分、8分，后三题各10分。
第一题（1）画出立方晶胞中的（1，1，-1）晶面和[ 2，2，3]晶向；（2）画出六方晶胞中的（1，1，-2, 3）晶面和[-1，-1，2,3]晶向。
第二题（1）面心立方晶体（111）面上单位位错a/2[-1，1，0]分解为2个不全位错，下列哪一个正确，并说明理由1）a/2[-1，1，0] →a/6[-1，2，-1] +a/6[-2，1，1]2）a/2[-1，1，0] →a/6[-1，2，1] +a/6[-2，1，-1]（2）从能量角度说明其可行。
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四、名词解释题
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1．柯肯达尔效应 [湖南大学 2007 研] 答：在置换式固溶体中，由于两种原子以不同的速度相对扩散而造成标记面漂移的现象 被称为柯肯达尔效应。
2．扩散激活能 [天津大学 2008、2009 研] 答：必须要由额外的能量来克服能垒才能实现原子从一个平衡位置到另一个平衡位置 的基本跃迁，这部分能量称为扩散激活能。
Grn RT
C．
D
2a02
exp
Grn RT
【答案】A
3．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】D
5．比重偏析 [合肥工业大学 2005 研] 答：由于合金中组元比重的不同所引起的偏析，例如合金中的两组元在液态下互不相溶 时，比重大的组元沉在下面，比重小的组元浮在上面或者液态合金在搅拌不均的情况下，由 于选择凝固所生成的晶体，其比重与母液不同，或上浮或下沉，形成比重偏析。
6．上坡扩散与反应扩散 [江苏大学 2006 研] 答：上坡扩散是指溶质原子朝浓度下降的方向扩散，D＞0，d ＜0 ；反应扩散是指在扩
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点：二元系中扩散区域不存在双相区，只能形成不同的单相区。
五、解答题 1．已知碳在γ-Fe 中的扩散常数 Dα＝2.0×10-5m2/s，扩散激活能 Q＝140×103J/mol， 要想得到与在 927℃时渗碳 l0h 的相同厚度，在 870℃渗碳需要多长时间？（忽略不同温度 下碳在γ-Fe 中溶解度的不同）[北京工业大学 2008 研] 答：碳在 中扩散的误差函数解表示为
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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]
上海交通大学硕士材料科学基础真题2003年
上海交通大学硕士材料科学基础真题2003年(总分：150.00，做题时间：90分钟)一、单选题(总题数：25，分数：75.00)1.聚乙烯高分子材料中C—H化学键属于______。
（分数：3.00）A.金属键B.离子键C.共价键√D.氢键解析：2.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______。
（分数：3.00）A.12B.6 √C.4D.3解析：3.某单质金属从高温冷却到室温的过程中发生同素异构转变时体积膨胀，则低温相的原子配位数比高温相______。
（分数：3.00）A.低√B.高C.相同解析：4.简单立方晶体的致密度为______。
（分数：3.00）A.100%B.65%C.52% √D.58%解析：5.立方晶体中(110)和(211)面同属于______晶带。
立方晶体中(110)和(211)面同属于______晶带。
（分数：3.00）A.[110]B.[100]C.[211]√解析：6.在离子晶体中，如在局部区域形成Schottky缺陷，则这个区域中阳离子空位的浓度与______相等。
（分数：3.00）A.阴离子空位浓度√B.间隙阴离子浓度C.间隙阳离子浓度解析：7.两平行螺型位错，当伯氏矢量同向时，其相互作用力______。
（分数：3.00）A.为零B.相斥√C.相吸解析：8.能进行交滑移的位错必然是______。
（分数：3.00）A.刃型位错B.螺型位错√C.混合位错解析：9.不能发生攀移运动的位错是______。
（分数：3.00）A.肖克利不全位错√B.弗兰克不全位错C.刃型全位错解析：10.置换型固溶合金中溶质原子的扩散是通过______实现。
（分数：3.00）A.原子互换机制B.间隙扩散机制C.空位机制√解析：11.材料中能发生扩散的根本原因是______。
（分数：3.00）A.温度的变化B.存在浓度梯度C.存在化学势梯度√解析：12.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______。
07年研究生材基试题加答案
2007年材料科学基础研究生试题及答案1、名词解释(10分,每个2分)对称中心：若晶体中所有的点在经过某一点反演后能复原，则该点就称为对称中心间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体重合位置点阵：两个相邻晶粒的点陈彼此通过晶界向对方延伸，则其中一些原子将出现有规律的相互重合。
由这些原子重合位置所组成比原来晶体点阵大的新点阵，称为重合位置点阵堆垛层错：实际晶体结构中，密排面的正常堆垛顺序遭到破坏和错排，称为堆垛层错割阶：在位错的滑移运动过程中，其位错线往往很难同时实现全长的运动，可能通过其中一部分线段(n个原子间距)首先进行滑移，在原位错线上形成一段折线，若该曲折线段垂直于位错的滑移面时，称为割阶2、已知某二元合金的共晶反应为：L（75%B）≒α（15%B）+β（95%B）。
试求含60%B的合金完全结晶后，初晶α与共晶（α+β）的重量%，合金中α相与β相的重量%，共晶体中α相与β相的重量比。
（10分）答：初晶α的重量%=（75-60）/（75-15）=15/60=0。
25=25%（2分）共晶（α+β）的重量%=（60-15）/（75-15）=45/60=0。
75=75%（2分）共晶体中α相的重量%=（95-75）/（95-15）=（20 /80）=25%共晶体中β相的重量%=1-25%=75%共晶体中α相与β相的重量比=25%W/75%W=1/3=（95-75）/（75-15）=20/60=1/3（2分）共晶α相在合金中的重量%=（95-75）/（95-15）*75%=（20 /80）*75%=18.75%共晶β相在合金中的重量%=（75-15）/（95-15）*75%=（60 /80）*75%=56.25%合金中α相的重量%=25%+18.75%=43.75%（2分）合金中β相的重量%=56.25%（2分）3、简述小角度晶界的结构特点（6分）答：（1）对称倾斜晶界是由一列柏氏矢量平行的（0.5分）刃型位错（0.5分）垂直排列所构成（0.5分）；有一个自由度（0.5分）；（2）不对称倾斜晶界是由两组柏氏矢量相互垂直的刃型位错交错排列而构成的（1.5分）；有二个自由度（0.5分）；（3）扭转晶界扭转晶界是两部分晶体绕某一轴在一个共同的晶面上相对扭转一个θ角所构成的（0.5分）．该晶界的结构可看成是由互相交叉的螺型位错所组成（1分），有一个自由度（0.5分）。
胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(名校考研真题 材料的形变和再结晶)【圣才出品】
4．形变织构的性质与变形金属的原始条件、_______、_______有关。[江苏大学 2005 研]
【答案】形变方式；形变程度
5．细化晶粒不但可以提高材料的________，同时还可以改善材料的________和 ________。[沈阳大学 2009 研]
【答案】强度；塑性；韧性
4．真实应力[重庆大学 2010 研] 答：真实应力是指拉伸（或压缩）试验时，变形力与当时实际截面积（而不是初始截 面积）之比。其数值是随变形量、温度与应变速率而变化的。
5．超塑性[燕山大学 2005 研] 答：超塑性是指材料在一定的内部条件和外部条件下，呈现出异常低的流变抗力、异 常高的流变性能的现象。超塑性的特点有大延伸率，无缩颈，小应力，易成形。超塑性变 形时，应变速率敏感性指数 m 很大，m≈0.5，而一般金属材料仅为 0.01～0.04。
三、判断题
1．在室温下对金属进行塑性变形为冷加工。加热到室温以上对金属进行塑性变形为 热加工。（ ）[华中科技大学 2005 研]
【答案】× 【解析】将再结晶温度以上的加工为“热加工”，再结晶温度以下而又不加热的加工称 为冷加工。
2．金属铸件可以通过再结晶退火来达到细化晶粒的目的。（ 2007 研]
阻力。因此，在位错移动时，需要一个力克服晶格阻力，越过势垒，此力称为派纳力
3．动态再结晶[北京工业大学 2009 研] 答：动态再结晶是指金属在热变形过程中发生的再结晶现象。与热变形各道次之间以 及变形完毕后加热和冷却时所发生的静态再结晶相比，动态再结晶的特点是：动态再结晶 要达到临界变形量和在较高的变形温度下才能发生；与静态再结晶相似，动态再结晶易在 晶界及亚晶界形核；动态再结晶转变为静态再结晶时无需孕育期；动态再结晶所需的时间 随温度升高而缩短。