胡赓祥《材料科学基础》第3版章节题库(材料的形变和再结晶)【圣才出品】
胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(章节题库 原子结构与键合)【圣才出品】
第1章 原子结构与键合一、简答题1．固体材料中，内层电子状态通常用哪些量子数描述？外层电子状态通常使用的量子数有哪些？答：固体材料中内层电子状态通常用主量子数n、角（动量）量子数l、磁量子数m 和自旋量子数m s来描述。
固体材料中外层电子状态通常用电子波矢（k x，k y，k z）和自旋量子数m s来描述。
2．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？答：主量子数n、轨道角动量量子数l i、磁量子数m i和自旋角动量量子数s i。
3．在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些原则？答：能量最低原理，Pauli不相容原理，Hund规则。
4．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？它的性质如何递变？答：同一周期元素具有相同原子核外电子层数，但从左→右，核电荷依次增多，原子半径逐渐减小，电离能增加，失电子能力降低，得电子能力增加，金属性减弱，非金属性增强；同一主族元素最外层电子数相同，但从上→下，电子层数增多，原子半径增大，电离能降低，失电子能力增加，得电子能力降低，金属性增加，非金属性降低。
5．何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？答：在元素周期表中占据同一位置，尽管它们的质量不同，然而它们的化学性质相同，这种物质称为同位素。
由于各同位素所含的中子量不同（质子数相同），故具有不同含量同6．原子间的结合键共有几种？各自的特点如何？答：7．S的化学行为有时像2价的元素，而有时却像4价元素。
试解释S这种行为的原因。
答：S的最外层电子为3s23p4。
S与H结合成H2S时，接受2个电子，故为2价；S 与O结合成SO2时，此时S供给4个电子，故为4价。
8．尽管HF的相对分子质量较低，试解释：为什么HF的沸腾温度（19.4℃）要比HCI的沸腾温度（－85℃）高？答：由于HF分子间结合力是氢键，而HCI分子间结合力是范德瓦耳斯力，氢键的键能高于范德瓦耳斯力的键能，因此HF的沸点要比HCI的高。
胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(名校考研真题 固体中原子及分子的运动)【圣才出品】
第4章 固体中原子及分子的运动一、选择题1．由纯A 和A-B 固溶体形成的互扩散偶（柯肯达尔效应），以下表述正确的是（ ）。
[上海交通大学2005研]A ．俣野面两侧的扩散原子其化学势相等：，A A A AB μμ-=B B A A Bμμ-=B ．该扩散为上坡扩散C ．空位迁移方向与标记面漂移方向一致【答案】C2．有一级稀的fcc 结构的间隙固溶体，设a 0为晶格常数，为间隙原子延扩散方向ν的振动频率，为从平衡位置到势垒顶点的自由能改变量，则扩散系数可与表示为（rn G ∆）。
[浙江大学2007研]A ．2rn 0exp G D a RT ν∆⎛⎫=- ⎪⎝⎭B ．2rn 01exp 6G D a RT ν∆⎛⎫=- ⎪⎝⎭C ．2rn 02exp GD a RT ν∆⎛⎫=- ⎪⎝⎭【答案】A3．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】D4．912℃下的晶胞体积为0.02464nm ，而转变为晶胞晶体为Fe α-Fe γ-0.0486nm ，在该温度单位质量转变为时，其体积（ ）。
[哈尔滨工业大学Fe γ-Fe α-2007研]A ．膨胀B ．收缩C ．不变D ．不能确定【答案】A二、填空题1．扩散系数与温度的关系式是_________。
在高温阶段和低温阶段，扩散系数较大的是_________。
[天津大学2010研]【答案】；低温阶段0exp(/)D D Q RT =-2．线性高分子可反复使用，称为________塑料；交联高分子不能反复使用，称为________塑料。
[北京工业大学2009研]【答案】热塑性；热固性3．从F -R 源模型考虑，金属沉淀强化后的屈服强度与沉淀相粒子平均间距L 的关s σ系为_______。
胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(章节题库 固体中原子及分子的运动)【圣才出品】
第4章 固体中原子及分子的运动一、选择题1．影响扩散速率的最主要因素是（ ）。
A ．固溶体类型B ．晶体结构C ．温度【答案】C2．菲克第一定律描述了稳态扩散的特征，即浓度不随（ ）变化。
A ．距离B ．时间C ．温度【答案】B二、判断题扩散的驱动力是浓度梯度，所有扩散系统中，物质都是由高浓度处向低浓度处扩散。
【答案】×【解析】扩散的驱动力是化学势梯度，扩散也可以从低浓度向高浓度进行。
三、简答题1．试分析高分子的分子链柔顺性和分子量对黏流温度的影响。
答：由链段与能垒（势垒）差的关系可知：分子链柔顺性越好，链内旋转的势垒（△ε）越低，流动单元链段也越短。
按照高分子流动的分段移动机理，此时柔性分子链流动所需要的自由体积空间小，因而在比较低的温度下就可能发生黏性流动。
当相对分子质量越小时，分子链之间的内摩擦阻力越小，分子链的相对运动更容易些，因而黏流温度就降低。
2．已知聚乙烯的玻璃化转变温度T g ＝－68℃，聚甲醛的T g ＝－83℃，聚二甲基硅氧烷的T g ＝－128℃，试分析高分子链的柔顺性与它们的T g 的一般规律。
答聚乙烯的重复单元结构为：—CH2—CH 2—；聚甲醛的重复单位结构为：—CH 3—O—，聚二甲基硅氧烷的重复单元结构为：因Si—O 键的内旋转C—O 比键容易，而C—O 键的内旋转又比C—C 键容易，内旋转越容易，分子链柔顺性越好。
由此可知随着柔顺性的提高，温度T g 就降低。
3．50%结晶高分子的模量与随温度的变化，如图4-1所示。
（1）在图中粗略画出不同模量范围内的玻璃态、皮革态、橡胶态和黏流态的位置，并说明原因。
（2）在该图上粗略画出完全非晶态和完全晶态的模量曲线，并说明原因。
图4-1答：（1）不同模量对应高分子不同的状态，如图4-2（a）所示：在低温端，50%的非晶区，链段不能开动，表现为刚性，模量高；随着温度的提高，链段可运动，随之模量下降，高分子显示出晶区的强硬和非晶区的部分柔顺的综合效应，即又硬又韧的皮革态；当非晶区随温度进一步提高而链段可动性更大时，柔顺性更好，显示高弹性（即橡胶态）。
胡赓祥《材料科学基础》第3版章节题库(晶体缺陷)【圣才出品】
力作用时的反应方向：
（1） 1 [10 1] 1 [2 1 1] 1 [112] ；
2
6
6
（2） 1[112] 1 [111] 1 [11 1] ；
3
2
6
（3） 1 [112] 1 [110] 1[111] 。
6
6
3
答：（1）可以，向右进行。
（2）不可以。
（3）可以，向左进行。
_
_
5．某面心立方晶体的可动滑移系为（111）[110]。（1）指出引起滑移的单位位错的
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图 3-1 答：（1）由于扭折处于原位错所在滑移面上，在线张力的作用下可通过它们自身的滑 移而去除。割阶则不然，它与原位错处于不同的面上，fcc 的易滑移面为（111），割阶的存 在对原位错的运动必定产生阻力，故也难以通过原位错的滑动来去除。 （2）1′2′和 3′4′段均为刃型割阶，并且在 1′2′的左侧多一排原子面，在 3′4′的右侧多 一排原子面，若随着位错线 0′5′的运动，割阶 l′2′向左运动或割阶 3′4′向右运动，则沿着这 两段割阶所扫过的面积会产生厚度为一个原子层的空位群。
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图 3-2
答：两位错在外力作用下将向上弯曲并不断扩大，当他们扩大相遇时，将于相互连接处
断开，放出一个大的位错环。新位错源的长度为 5x，将之代入，得 F-R 源开动所需的临界
切应力为
τc
Gb L
Gb 5x
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胡赓祥《材料科学基础》(第3版)配套题库(名校考研真题 固体结构)【圣才出品】
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]
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。
胡赓祥《材料科学基础》第3版章节题库(原子结构与键合)【圣才出品】
胡赓祥《材料科学基础》第3版章节题库第1章原子结构与键合一、简答题1．何谓同位素？为什么元素的相对原子质量不总为正整数？答：在元素周期表中占据同一位置，尽管它们的质量不同，然而它们的化学性质相同，这种物质称为同位素。
由于各同位素所含的中子量不同（质子数相同），故具有不同含量同位素的元素，总的相对原子质量不总为正整数。
2．S的化学行为有时像2价的元素，而有时却像4价元素。
试解释S这种行为的原因。
答：S的最外层电子为3s23p4。
S与H结合成H2S时，接受2个电子，故为2价；S 与O结合成SO2时，此时S供给4个电子，故为4价。
3．尽管HF的相对分子质量较低，试解释：为什么HF的沸腾温度（19.4℃）要比HCl的沸腾温度（－85℃）高？答：由于HF分子间结合力是氢键，而HCl分子间结合力是范德瓦耳斯力，氢键的键能高于范德瓦耳斯力的键能，因此HF的沸点要比HCl的高。
4．高分子材料按受热的表现可分为热塑性和热固性两大类，试从高分子链结构角度加以解释。
答：热塑性：具有线型和支化高分子链结构，加热后会变软，可反复加工再成形；热固性：具有体型（立体网状）高分子链结构，不溶于任何溶剂，也不能熔融，一旦定型后不能再改变形状，无法再生。
5．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？并判断其金属性的强弱。
答：1s22s22p63s23p63d104s24p2；第四周期；IVA族；亚金属Ge。
其处于周期表中金属区与非金属区的交界线上，金属性较弱。
6．图1-1中绘出3类材料——金属、离子晶体和高分子材料之能量与距离的关系曲线，试指出它们各代表何种材料。
图1-1答：a：高分子材料；b：金属材料；c：离子晶体。
7．分别绘出甲烷（CH4）和乙烯（C2H4）的原子排列与键合。
答：见图1-2。
图1-2（a）CH 4分子呈四面体结构，每个C 有4个共价键，每个H 有1个共价键，分子间靠范德瓦耳斯力维系。
材料科学基础胡赓祥第3版配套题库
材料科学基础胡赓祥第3版配套题库——才聪学习网胡赓祥《材料科学基础》（第3版）配套题库【考研真题精选＋章节题库】目录第一部分考研真题精选一、选择题二、填空题三、判断题四、名词解释五、简答题六、综合题第二部分章节题库第1章原子结构与键合第2章固体结构第3章晶体缺陷第4章固体中原子及分子的运动第5章材料的形变和再结晶第6章单组元相图及纯晶体的凝固第7章二元系相图和合金的凝固与制备原理第8章三元相图第9章材料的亚稳态第10章材料的功能特性•试看部分内容考研真题精选一、选择题1以下关于调幅分解的正确表述是（）。
[国防科技大学201 6年研]A．调幅分解是个自发分解过程，不需要形核功B．调幅分解也是通过晶核的形成和晶核的长大过程完成的C．相图上成分位于固溶体分解线内的合金均可以产生调幅分解【答案】A查看答案【解析】调幅分解属于连续的无核相变，其始于固溶体中的成分起伏，依靠上坡扩散时浓度差越来越大，最终使均匀固溶体变为不均匀固溶体，原固溶体以及新形成的两种固溶体的结构相同；而钢中的相变大多属于有核相变型，始于结构起伏，相界面在相转变中具有极重要的作用。
2高温下晶粒正常长大时，晶界迁移将受到第二相颗粒的阻碍。
以下说法正确的是（）。
[国防科技大学2017年研]A．第二相含量越多，颗粒越粗大，阻力越大B．第二相含量越少，颗粒越粗大，阻力越大C．第二相含量越多，颗粒越细小，阻力越大【答案】C查看答案【解析】通常，在第二相颗粒所占体积分数一定的条件下，颗粒越细，其数量越多，则晶界迁移所受到的阻力也越大，故晶粒长大速度随第二相颗粒的细化而减小。
3由两个不同成分的液相在恒温下转变为一定成分的固相的反应叫（）。
[沈阳工业大学2015年研]A．包晶反应B．合晶反应C．偏晶反应【答案】B查看答案【解析】常见的二元相图的反应式和图形特征，如下表所示：表14在不平衡结晶条件下，成分点在共晶附近的合金也可能全部转变成共晶合金，这种非共晶成分的共晶组织称为（）。
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胡赓祥《材料科学基础》第3版章节题库
第5章材料的形变和再结晶
一、选择题
在低温和常温下，单晶体的塑性变形主要通过（）方式进行。
A．滑移
B．扭折
C．孪生
【答案】A
【解析】在常温和低温下，单晶体的塑性变形有滑移、孪生和扭折，滑移是主要的塑性变形方式。
扩散性变形及晶界滑动和移动等方式主要发生在高温形变中。
二、填空题
1．滑移过程中，两个或多个滑移系交替滑移称为______。
【答案】多滑移
【解析】对于具有多组滑移系的晶体，滑移过程两个或者更多的滑移系同时或者交替进行，从而产生多滑移。
2．动态回复主要发生在层错能______金属材料的热变形中。
【答案】高
【解析】通常情况下高层错能金属（如Al、α-Fe、Zr、Mo和W等）的扩展位错很窄，螺型位错的交滑移和刃型位错的攀移都比较容易进行，容易解脱出来与异号位错相抵消，因
此亚组织中的位错密度较低，在热变形过程中主要发生动态回复。
三、判断题
晶粒正常长大是小晶粒吞食大晶粒，反常长大是大晶粒吞食小晶粒。
（）
【答案】错
【解析】都是晶界移动的结果。
正常长大是晶粒平均尺寸增加，反常长大是个别大晶粒尺寸异常增加。
四、简答题
1．为什么晶粒细化既能提高强度，也能改善塑性和韧性？
答：晶粒细化减小晶粒尺寸，增加界面面积，而晶界阻碍位错运动，提高强度；晶粒数量增加，塑性变形分布更为均匀，塑性提高；晶界多阻碍裂纹扩展，改善韧性。
2．晶体中的滑移系与其塑性有何关系？
答：（1）一般滑移系越多，塑性越好。
（2）与滑移面密排程度和滑移方向个数有关。
（3）与同时开动的滑移系数目有关。
3．试论塑性变形对材料组织和性能的影响。
答：对材料组织的影响：纤维组织、形变织构、位错胞。
对材料性能的影响：加工硬化、物性变化。
4．什么叫“柯氏气团”？试用“柯氏气团”解释金属材料固溶强化的原因。
答：溶质原子在位错周围的聚集称柯氏气团。
在刃位错的拉应力区分布的碳原子列，可使总弹性应变能下降，晶体处于稳定态，当具有柯氏气团的位错在外力作用下，欲离开溶质原子时，势必应变能升高，阻碍位错的运动，是固溶强化的重要原因。
5．简述陶瓷材料（晶态）塑性变形的特点。
答：相对于金属材料和高分子材料而言，陶瓷材料显得硬而脆，这是由其原子之间键合的类型所决定的。
陶瓷材料原子之间通常是由离子键、共价键所构成的。
在共价键合的陶瓷中，原子之间是通过共用电子对形式进行键合的，具有方向性和饱和性，并且其键能相当高。
在塑性变形时，位错的运动势必会破坏原子间的共价键合，其点阵阻力（P-N力）很大。
因此，共价键合的陶瓷表现为硬而脆的特性。
而对离子键合的陶瓷材料则分为两种情况：单晶体（如NaCl，FeO等）在室温压应力作用下，可承受较大的塑性变形，然而，对于离子键的多晶陶瓷，往往很脆，且易在晶界形成裂纹，这是因为离子晶体要求正负离子相间排列。
在外力作用下，当位错运动一个原子间距时，由于存在巨大的同号离子的库仑静电斥力，致使位错沿垂直或平行于离子键方向很难运动。
但若位错沿45°方向而不是沿水平方向运动，则在滑移过程中，相邻晶面始终由库仑力保持相吸，因此具有相当好的塑性。
然而，多晶体陶瓷变形时，要求相邻晶粒变形相互协调、相互制约，由于陶瓷的滑移系较少而难以实现，以至在晶界产生开裂现象，最终导致脆断。
另一方面，烧结合成的陶瓷材料在加热冷却过程中，由于热应力的存在，往往导致显微裂纹的产生；由于腐蚀等因素也会在其表面形成裂纹，因此在陶瓷材料中先天性裂纹或多或少的总是存在。
在外力作用下，在裂纹尖端会产生严重的应力集中。
按照弹性力学估算，裂纹尖端的最大应力可达到理论断裂强度；何况陶瓷晶体中可动位错少，位错运动又困难，故
一旦达到屈服强度往往就脆断了。
当然，在拉伸或压缩的情况下，陶瓷材料的力学特性也有明显的不同，通常陶瓷的压缩强度总是高于抗拉强度。
6．冷变形金属在加热时经过哪三个阶段，他们各自的特点是什么？
答：冷变形金属在加热时经过如下三个阶段：
（1）回复。
不发生大角度晶界迁移，晶粒的形状和大小与变形态相同。
（2）再结晶。
首先在畸变度大的区域产生新的无畸变晶粒核心，然后消耗周围的变形基体长大，直到完全变成无畸变的细等轴晶粒，但晶体结构并没有改变；性能发生明显变化并恢复到变形前的情况。
（3）晶粒长大。
在晶界表面能的驱动下，新晶粒互相吞食而长大，从而得到在该条件下较为稳定的尺寸。
7．冷拉铜导线在用作架空导线时（要求一定的强度）和电灯花导线（要求韧性好）时，应该分别采用什么样的最终热处理工艺才合适？
答：根据冷变形金属在加热时性能组织随退火温度的增加的变化来看：前者需要一定的强度，故应在较低的温度下退火，即去应力退火（低温退火）；后者要求一定的韧性，故应在较高温度退火，即再结晶退火（高温退火）。
冷变形金属退火时某些性能的变化如图5-1所示。
图5-1
8．某工厂用一冷拉钢丝绳将一大型钢件吊入热处理炉内，由于一时疏忽，未将钢丝绳取出，而是随同工件一起加热至860℃，保温时间到了，打开炉门，要吊出工件时，钢丝绳发生断裂，试分析原因。
解：冷拉钢丝绳系经大变形量的冷拔钢丝绞合而成。
加工过程的冷加工硬化使钢丝的强度、硬度大大提高，从而能承载很重的工件。
但是当将其加热至860℃时，其温度已远远超过钢丝绳的再结晶温度，以致产生回复再结晶现象，加工硬化效果完全消失，强度、硬度大大降低。
再把它用来起重时，一旦负载超过其承载能力，必然导致钢丝绳断裂事故。
9．MgO为NaCl型结构，其滑移面为{110}，滑移方向为＜110＞，试问沿哪一方向拉伸（或压缩）不会引起滑移？
答：根据氧化镁结构滑移系的特点，只有沿与所有＜110＞都垂直的方向拉伸（或压缩）
才不会引起滑移。
由立方晶系（001）标准投影图可知，不可能存在与所有＜110＞都相距90°的极点，因此，对氧化镁不存在任何不会引起滑移的拉伸（或压缩）方向。
10．一个交滑移系包含一个滑移方向和包含这个滑移方向的两个晶面，如bcc 晶体（101）[_
111]（110），写出bcc 晶体的其他3个同类型的交滑移系。
答：由立方晶系（001）标准投影图可查得，bcc 晶体其他3个同类型的交滑移系是：
（_101）[111]（_110），（011）[1_11]（110），（1_10）[_1_11]（101）11．工业纯铝在室温下经大变形量轧制成带材后，测得室温力学性能为冷加工态的性能。
查表得知：工业纯铝的再结晶温度T 再＝l50℃，但若将上述工业纯铝薄带加热至100℃，保温l6d 后冷至室温再测其强度，发现强度明显降低，请解释其原因。
答：查表所得工业纯铝的再结晶温度：T 再＝150℃，是指在1h 退火完成再结晶的温度。
实际上，除了退火温度外，保温时间也对再结晶过程产生影响。
对经大冷变形后的金属材料，即使在T＜T 再时进行退火，只要保温时间足够，同样可发生再结晶过程。
可用两种方法加以判断：
（1）金相检验；
（2）将已知的T 1，t 1，t 2，Q 代入公式
121112Q T T R t e t ⎛⎫--⎪⎝⎭
=求得T 2，将其与l00℃比较，即可得知是否发生再结晶。
五、计算题。