金属的晶体结构习题答案
(完整版)金属材料与热处理题库及答案
金属材料与热处理习题及答案第一章金属的结构与结晶一、判断题1、非晶体具有各同性的特点。
( √)2、金属结晶时，过冷度越大，结晶后晶粒越粗。
(×)3、一般情况下，金属的晶粒越细，其力学性能越差。
( ×)4、多晶体中，各晶粒的位向是完全相同的。
( ×)5、单晶体具有各向异性的特点。
( √)6、金属的同素异构转变是在恒温下进行的。
( √)7、组成元素相同而结构不同的各金属晶体，就是同素异构体。
( √)8、同素异构转变也遵循晶核形成与晶核长大的规律。
( √)10、非晶体具有各异性的特点。
( ×)11、晶体的原子是呈有序、有规则排列的物质。
( √)12、非晶体的原子是呈无序、无规则堆积的物质。
( √)13、金属材料与热处理是一门研究金属材料的成分、组织、热处理与金属材料性能之间的关系和变化规律的学科。
( √)14、金属是指单一元素构成的具有特殊的光泽延展性导电性导热性的物质。
( √)15、金银铜铁锌铝等都属于金属而不是合金。
( √)16、金属材料是金属及其合金的总称。
( √)17、材料的成分和热处理决定组织，组织决定其性能，性能又决定其用途。
( √)18、金是属于面心立方晶格。
( √)19、银是属于面心立方晶格。
( √)20、铜是属于面心立方晶格。
( √)21、单晶体是只有一个晶粒组成的晶体。
( √)22、晶粒间交接的地方称为晶界。
( √)23、晶界越多，金属材料的性能越好。
( √)24、结晶是指金属从高温液体状态冷却凝固为固体状态的过程。
( √)25、纯金属的结晶过程是在恒温下进行的。
( √)26、金属的结晶过程由晶核的产生和长大两个基本过程组成。
( √)27、只有一个晶粒组成的晶体成为单晶体。
( √)28、晶体缺陷有点、线、面缺陷。
( √)29、面缺陷分为晶界和亚晶界两种。
( √)30、纯铁是有许多不规则的晶粒组成。
( √)31、晶体有规则的几何图形。
( √)32、非晶体没有规则的几何图形。
9-15章 习题及答案
机械工程材料习题及参考解答
♦ 变质处理
机械工程材料 第三章 金属的结晶
♦ （二） 填空题
– 1． 结晶过程是依靠两个密切联系的基本过程来实现的，这两个 过程是 形核和 长大 。 – 2． 在金属学中，通常把金属从液态过渡为固体晶态的转变称 为 结 晶 ；而把金属从一种固态过渡为另一种固体晶态的转变 称为 同素异构转变 。 – 3． 当对金属液体进行变质处理时，变质剂的作用是 促进形核，细化晶粒 。 – 4． 液态金属结晶时，结晶过程的推动力是 自由能差降低（△F） ， 阻力是 自由能增加 。 – 5． 能起非自发生核作用的杂质，必须符合 结构相似，尺寸相当 的原则。 – 6． 过冷度是指 理论结晶温度与实际结晶温度之差 ，其表示符 号为 △T 。 – 7． 过冷是结晶的 必要 条件。 – 8． 细化晶粒可以通过 增加过冷度 和 加变质剂 两种途径实现。 – 9． 典型铸锭结构的三个晶区分别为： 细晶区、柱状晶区和等轴晶区。
中 南 大 学 机 电 工 程 学 院
机械工程材料 第二章 金属的结构
♦ （二） 填空题
中 南 大 学 机 电 工 程 学 院
– 1． 同非金属相比，金属的主要特征是良好的导电性、导热性， 良好的塑性，不透明，有光泽，正的电阻温度系数。 – 2． 晶体与非金属最根本的区别是 晶体内部的原子（或离子） 是按一定几何形状规则排列的，而非晶体则不是 。 – 3． 金属晶体中最主要的面缺陷是 晶界 和 亚晶界 。 – 4． 错位分两种，它们是刃型位错 和 螺旋位错，多余半原子面 是 刃型 位错所特有的。 0 1 2 – 5． 在立方晶系中，｛120｝晶面族包括 ( 20)、(1 0)、(12 )、 等 (1 2 0)、(1 2 0)、(1 2 0 )、(1 20 )、(120) – 6． 点缺陷 有 空位和 间隙原子 两种；面缺陷中存在大量 的 位错 。 4 2 – 7． γ-Fe、α-Fe的一个晶胞内的原子数分别为 和 。 – 8． 当原子在金属晶体中扩散时，它们在内、外表面上的扩散 速度较在体内的扩散速度 快得多。
金属材料与热处理课后习题答案
2、做疲劳试验时，试样承受的载荷为（）。
A、静载荷B、冲击载荷C、交变载荷
3、洛氏硬度C标尺所用的压头是（）。
A、淬硬球B、金钢石圆锥体C、硬质合金球
4、金属材料抵抗塑性变形或断裂的能力称为（）。
A、塑性B、硬度C、强度
5、用拉伸试验可测定材料的（）性能指标。
A、强度B、硬度C、韧性
7、有一钢试样其横截面积为100mm2，已知钢试样的σs=314Mpa,σb=530Mpa。拉伸试验时，当受到拉力为时，试样出现屈服现象，当受到拉力为时，试样出现缩颈。
8、断裂前金属材料产生的能力称为塑性。金属材料的和的数值越大，表示材料的塑性越好。
9、一拉伸试样的原标距长度为50mm，直径为10mm拉断后试样的标准长度为79mm,缩颈处的最小直径为4.9mm，此材料的伸长率为，断面收缩率为。
4、γ—Fe转变为α—Fe时，纯铁体积会（）。
A、收缩B、膨胀C、不变
四、名词解释
1、晶格与晶包
2、晶粒与晶界
3、单晶体与多晶体
五、简述
1、生产中细化晶粒的常用方法有哪几种？为什么要细化晶粒？
2、如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下铸铁晶粒的大小。
（1）金属模浇注与砂型浇注
（2）铸成薄件与铸成厚件
（3）浇注时采用振动与不采用振动
3、写出纯铁的同素异构转变式。
4、画出三种常见金属晶格的晶胞图。
5、为什么单晶体具有各向异性，而多晶体一般情况下不显示出各向异性？
第2章金属材料的性能
一、填空（将正确答案填在横线上。下同）
1、金属材料的性能一般分为两类，一类是使用性能，它包括、和
等，另一类是工艺性能，它包括、、和等。
晶体结构练习题答案
晶体结构练习题一、（2005全国初赛）下图是化学家合成的能实现热电效应的一种晶体的晶胞模型。
图中的大原子是稀土原子，如镧；小原子是周期系第五主族元素，如锑；中等大小的原子是周期系VIII 族元素，如铁。
按如上结构图写出这种热电晶体的化学式。
给出计算过程。
提示：晶胞的6个面的原子数相同。
设晶体中锑的氧化态为－1，镧的氧化态为+3，问：铁的平均氧化态多大？解析：晶胞里有2个La原子（处于晶胞的顶角和体心）；有8个Fe原子（处于锑形成的八面体的中心）；锑八面体是共顶角相连的，平均每个八面体有6/2＝3个锑原子，晶胞中共有8个八面体，8x3=24个锑原子；即：La2Fe8Sb24。
答案：化学式LaFe4Sb12 铁的氧化态9/4 = 2.25二、(2004年全国初赛)最近发现，只含镁、镍和碳三种元素的晶体竟然也具有超导性。
鉴于这三种元素都是常见元素，从而引起广泛关注。
该晶体的结构可看作由镁原子和镍原子在一起进行（面心）立方最密堆积（ccp），它们的排列有序，没有相互代换的现象（即没有平均原子或统计原子），它们构成两种八面体空隙，一种由镍原子构成，另一种由镍原子和镁原子一起构成，两种八面体的数量比是1︰3，碳原子只填充在镍原子构成的八面体空隙中。
（1）画出该新型超导材料的一个晶胞（碳原子用小球，镍原子用大○球，镁原子用大球）。
（2）写出该新型超导材料的化学式。
（1）（在（面心）立方最密堆积－填隙模型中，八面体空隙与堆积球的比例为1︰1，在如图晶胞中，八面体空隙位于体心位置和所有棱的中心位置，它们的比例是1︰3，体心位置的八面体由镍原子构成，可填入碳原子，而棱心位置的八面体由2个镁原子和4个镍原子一起构成，不填碳原子。
）（2）MgCNi3（化学式中元素的顺序可不同，但原子数目不能错）。
三、将Nb2O5与苛性钾共熔后，可以生成溶于水的铌酸钾，将其慢慢浓缩可以得到晶体K p[Nb m O n]·16H2O，同时发现在晶体中存在[Nb m O n]p－离子。
《金属学原理》各章习题及解答(第一章晶体题解)
11.某正交晶系单胞中，在如下位置有单原子存在：①(0, 1/2, 0)，(1/2, 0, 1/2)两种位置都是同 类原子；②([1/2, 0,0])，(0, 1/2, 1/2)上是 A 原子，(0, 0, 1/2)，(1/2, 1/2, 0)是 B 原子。问上两 种晶胞各属于哪一种布喇菲点阵？ 解：①右图 a 中黑实线是一个正交单 胞，a 和 b 分别是两个晶轴，两个带影 线的圆代表给定的原子位置，应该注 意到在与此等效的所有位置都有原 子。根据题意，一个单胞含两个原子， 如果把黑线所定的晶轴向-b 平移 b/2， 把现在的 ABCDD'A'B'C'六面体看成 是单胞，可以知道这是 I 点阵。 ②右图 b 中黑实线是一个正交单胞，a 和 b 分别是两个晶轴，两个带影线的圆代表 A 原子 位置，两个黑色的圆代表 B 原子位置，应该注意到在与这些位置等效的所有位置都有相应 的各类原子。如果把黑线所定的晶轴向-a 平移 a/2，把现在的 CDEFF'C'D'E'六面体看成是 单胞，看出这是 I 单胞，其中结构基元由一个 A 原子和一个 B 原子构成。
8. 画出图 1-60 中四种平面点阵（它是无限大的）除平移外的所有对称元素及其所在位置（在 有限个阵点画出就可以了）。 解：把对称元素直接画在图 1-60 中，如下图所示。图 a 中过每个阵点并垂直纸面的轴都 是 2 次轴；根据上题的结果，在平行的 2 次轴中间又有 2 次轴，所以在四个相邻阵点中间 出现新的 2 次轴；因为α=90°，所以过 a1 以及过 a2 轴并垂直纸面的面是镜面，根据上题的 结果，在平行的 2 个镜面中间应是镜面，故在那里又出现新的镜面。图 c 中过每个阵点并 垂直纸面的轴都是 2 次轴；因在平行的 2 次轴中间应是 2 次轴，所以在阵点中间出现新的 2 次轴，在这些新的 2 次轴之间又出现新的 2 次轴；在图中看到一个复式单胞的轴之间夹 角是 90°，所以过复式单胞两根轴并垂直纸面的两个面是镜面，同样在每一组平行镜面之 间又应是新的镜面。图 b 中 a1=a2，并且α=90°，所以过每个阵点并垂直纸面的轴都是 4 次 轴，4 次轴隐含 2 次轴，因在平行的 2 次轴中间应是 2 次轴，故在两个 4 次轴的中间出现
《金属材料与热处理》教材习题答案：第一章 金属的结构与结晶
《金属材料与热处理》教材习题答案第一章金属的结构与结晶1．什么是晶体和非晶体？它们在性能上有什么不同？想一想，除了金属，你在生活中还见过哪些晶体？答：原子呈有序、有规则排列的物质称为晶体；而原子呈无序、无规则堆积状态的物质称为非晶体。
晶体一般具有规则的几何形状、有一定的熔点，性能呈各向异性；而非晶体一般没有规则的几何形状和一定的熔点，性能呈各向同性。
生活中常见的食盐、冰糖、明矾等都有是典型的晶体。
2．什么是晶格和晶胞？金属中主要有哪三种晶格类型？它们的晶胞各有何特点？答：假想的能反映原子排列规律的空间格架，称为晶格。
晶格是由许多形状、大小相同的小几何单元重复堆积而成的。
我们把其中能够完整地反映晶体晶格特征的最小几何单元称为晶胞。
金属中主要有体心立方晶格、面心立方晶格和密排六方晶格等三种晶格类型，体心立方晶格的晶胞是一个立方体，原子位于立方体的八个顶点和立方体的中心；面心立方晶格的晶胞也是一个立方体，原子位于立方体的八个顶点和立方体六个面的中心；密排六方晶格的晶胞是一个正六棱柱，原子除排列于柱体的每个顶点和上、下两个底面的中心外，正六棱柱的中心还有三个原子。
3．晶体在结构上有哪些缺陷？答：常见的晶体结构缺陷有晶界、亚晶界、位错（刃位错、螺旋位错）以及间隙、空位、和置代原子等。
4．什么是结晶？结晶由哪两个基本过程组成？答：生产上将液态金属凝固的过程称为结晶。
金属的结晶过程由晶核的产生和长大两个基本过程所组成，并且这两过程是同时进行的。
5．晶粒大小对金属材料性能有什么影响？铸件在浇注过程中是如何细化晶粒的？答：金属结晶后，一般是晶粒愈细，强度、硬度愈高，塑性、韧性也愈好，所以控制材料的晶粒大小具有重要的实际意义。
铸件在浇注过程中为了得到细晶粒的铸件，常采取以下几种方法：增加过冷度，进行变质处理，采用振动处理等。
6．什么是同素异构转变？具有同素异构转变的金属有哪些？答：在固态下，金属随温度的改变由一种晶格转变为另一种晶格的现象称为金属的同素异构转变。
金属热处理习题及答案 1
.第一章金属的晶体结构与结晶1．解释下列名词点缺陷，线缺陷，面缺陷，亚晶粒，亚晶界，刃型位错，单晶体，多晶体，过冷度，自发形核，非自发形核，变质处理，变质剂。
2.常见的金属晶体结构有哪几种？α-Fe 、γ- Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 Pb 、 Cr 、 V 、Mg、Zn 各属何种晶体结构？3.配位数和致密度可以用来说明哪些问题？4.晶面指数和晶向指数有什么不同？5.实际晶体中的点缺陷，线缺陷和面缺陷对金属性能有何影响？6.为何单晶体具有各向异性，而多晶体在一般情况下不显示出各向异性？7.过冷度与冷却速度有何关系？它对金属结晶过程有何影响？对铸件晶粒大小有何影响？8.金属结晶的基本规律是什么？晶核的形成率和成长率受到哪些因素的影响？9.在铸造生产中，采用哪些措施控制晶粒大小？在生产中如何应用变质处理？第二章金属的塑性变形与再结晶1．解释下列名词：加工硬化、回复、再结晶、热加工、冷加工。
2．产生加工硬化的原因是什么？加工硬化在金属加工中有什么利弊？3．划分冷加工和热加工的主要条件是什么？4．与冷加工比较，热加工给金属件带来的益处有哪些？5．为什么细晶粒钢强度高，塑性，韧性也好？6．金属经冷塑性变形后，组织和性能发生什么变化？7．分析加工硬化对金属材料的强化作用？8．已知金属钨、铁、铅、锡的熔点分别为3380℃、1538℃、327℃、232℃，试计算这些金属的最低再结晶温度，并分析钨和铁在1100℃下的加工、铅和锡在室温（20℃）下的加工各为何种加工？9．在制造齿轮时，有时采用喷丸法（即将金属丸喷射到零件表面上）使齿面得以强化。
试分析强化原因。
第三章合金的结构与二元状态图1．解释下列名词：合金，组元，相，相图；固溶体，金属间化合物，机械混合物；枝晶偏析，比重偏析；固溶强化，弥散强化。
2．指出下列名词的主要区别：1）置换固溶体与间隙固溶体；2）相组成物与组织组成物；3．下列元素在α-Fe 中形成哪几种固溶体?Si、C、N、Cr、Mn..4．试述固溶强化、加工强化和弥散强化的强化原理,并说明三者的区别.5．固溶体和金属间化合物在结构和性能上有什么主要差别？6. 何谓共晶反应、包晶反应和共析反应?试比较这三种反应的异同点.7．二元合金相图表达了合金的哪些关系？8．在二元合金相图中应用杠杆定律可以计算什么？9. 已知A（熔点 600℃）与B(500℃) 在液态无限互溶；在固态 300℃时A溶于 B 的最大溶解度为 30% ，室温时为10%，但B不溶于A；在 300℃时，含 40% B 的液态合金发生共晶反应。
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第一章 金属的晶体结构
(一)填空题
3．金属晶体中常见的点缺陷是 空位、间隙原子和置换原子 ，最主要的面缺陷是 。
4．位错密度是指 单位体积中所包含的位错线的总长度 ，其数学表达式为V
L =ρ。
5．表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做 晶格 ，而晶胞是指 从晶格中选取一个能够完全反应晶格特征的最小几何单元 。
6．在常见金属晶格中，原子排列最密的晶向，体心立方晶格是 [111] ，而面心立方晶格是 [110] 。
7 晶体在不同晶向上的性能是 不同的 ，这就是单晶体的 各向异性现象。
一般结构用金属为 多 晶体，在各个方向上性能 相同 ，这就是实际金属的 伪等向性 现象。
8 实际金属存在有 点缺陷 、 线缺陷 和 面缺陷 三种缺陷。
位错是 线 缺陷。
9．常温下使用的金属材料以 细 晶粒为好。
而高温下使用的金属材料在一定范围内以粗 晶粒为好。
10．金属常见的晶格类型是 面心立方、 体心立方 、 密排六方 。
11．在立方晶格中，各点坐标为：A (1，0，1)，B (0，1，1)，C (1，1，1/2)，D(1/2，1，1/2)，那么AB 晶向指数为10]1[-
，OC 晶向指数为[221] ，OD 晶向指数为 [121] 。
12．铜是 面心 结构的金属，它的最密排面是 ｛111｝ ，若铜的晶格常数a=,那么
最密排面上原子间距为 。
13 α-Fe 、γ-Fe 、Al 、Cu 、Ni 、Cr 、V 、Mg 、Zn 中属于体心立方晶格的有 α-Fe 、Cr 、V ，
属于面心立方晶格的有 γ-Fe 、Al 、Cu 、Ni 、 ，属于密排六方晶格的有 Mg 、
Zn 。
14．已知Cu 的原子直径为0．256nm ，那么铜的晶格常数为 。
1mm 3Cu 中的原子数
为 。
15．晶面通过(0，0，0)、(1/2、1/4、0)和(1/2，0，1/2)三点，这个晶面的晶面指数为 .
16．在立方晶系中，某晶面在x 轴上的截距为2，在y 轴上的截距为1/2；与z 轴平行，则
该晶面指数为 （140） .
17．金属具有良好的导电性、导热性、塑性和金属光泽主要是因为金属原子具有 金属键 的
结合方式。
18．同素异构转变是指 当外部条件（如温度和压强）改变时，金属内部由一种金属内部由
一种晶体结构向另一种晶体结构的转变 。
纯铁在 温度发生 和 多晶型转变。
19．在常温下铁的原子直径为0．256nm ，那么铁的晶格常数为 。
20．金属原子结构的特点是 。
21．物质的原子间结合键主要包括 离子键 、 共价键 和 金属键 三种。
(二)判断题
1．因为单晶体具有各向异性的特征，所以实际应用的金属晶体在各个方向上的性能也是不相同的。
(N)
2．金属多晶体是由许多结晶位向相同的单晶体所构成。
( N)
3．因为面心立方晶体与密排六方晶体的配位数相同，所以它们的原子排列密集程度也相同
4．体心立方晶格中最密原子面是｛111｝。
Y
5．金属理想晶体的强度比实际晶体的强度高得多。
N
6．金属面心立方晶格的致密度比体心立方晶格的致密度高。
7．实际金属在不同方向上的性能是不一样的。
N
8．纯铁加热到912℃时将发生α-Fe 向γ-Fe 的转变。
( Y )
9．面心立方晶格中最密的原子面是111}，原子排列最密的方向也是<111>。
( N )
10．在室温下，金属的晶粒越细，则其强度愈高和塑性愈低。
( Y )
11．纯铁只可能是体心立方结构，而铜只可能是面心立方结构。
( N )
12．实际金属中存在着点、线和面缺陷，从而使得金属的强度和硬度均下降。
( Y )
13．金属具有美丽的金属光泽，而非金属则无此光泽，这是金属与非金属的根本区别。
N
15．多晶体是由多个取向不同的单晶体拼凑而成的。
16．晶胞是从晶格中任意截取的一个小单元。
N
17 从热力学上讲，所有的晶体缺陷都使畸变能升高，即都是非平衡态。
Y
18 从热力学上讲，理想晶体没有晶体缺陷，即没有晶格畸变能，即为平衡状态。
19．晶体中原子偏离平衡位置，就会使晶体的能量升高，因此能增加晶体的强度。
N
(三)选择题
1．正的电阻温度系数是指B
A．随温度增高导电性增大的现象 B．随温度降低电阻下降的现象
C 随温度升高电阻减少的现象 D．随温度降低电阻升高的现象
2．金属键的一个基本特征是A
A．没有方向性 B．具有饱和性 C 具有择优取向性 D. 没有传导性
3．晶体中的位错属于D
A．体缺陷 B 点缺陷 C 面缺陷 D．线缺陷
4．亚晶界的结构是
A．由点缺陷堆集而成 B 由位错垂直排列成位错墙面构成
C 由晶界间的相互作用构成
D 由杂质和空位混合组成
5．多晶体具有B
A．各向同性 B 各向异性 C 伪各向同性 D 伪各向异性
6．在面心立方晶格中，原子线密度最大的晶向是B
A．<100> B <110> C．<111> D．<112>
原子线密度原子线密度：原子的线密度是指某晶向单位长度所包含的原子数。
在体心立方晶格中，大的晶向为<111>；
在面心立方晶格中，大的晶向为<110>。
7．在体心立方晶格中，原子面密度最小的晶面是
A．<100} B {110} C {111} D {112}
8．金属原子的结合方式是金属内部金C
A．离子键 B 共价键 C 金属键 D 分子键
9．晶态金属的结构特征是B
A．近程有序排列 B 远程有序排 C 完全无序排列 D 部分有序排列
(四) 改错题
1．面心立方晶格的致密度为0．68。
2．γ-Fe在912℃转变为a-Fe时体积收缩约1％。
这是因为γ-Fe的晶格常数大于a-Fe 的晶格常数。
3．实际金属缺陷越多，则其强度硬度越低。
4．常温下，金属材料的晶粒越细小时，其强度硬度越高，塑性韧性越低。
5．体心立方晶格的最密排面是<100}面。
(五) 问答题
1．试用金属键的结合方式，解释金属具有良好的导电性、导热性、塑性和金属光泽等基本特性.
2．实际金属晶体中存在哪些晶体缺陷，它们对金属的性能有什么影响?
3．实际晶体与理想晶体有何不同?
5．简述晶界的结构及特性？
8 何谓同素异构现象?试以Fe为例阐述之。
试分析γ-Fe向α-Fe的体积变化情况。
(六) 作图题
2．画出体心立方、面心立方晶格中原子最密的晶面和晶向，写出它们的晶面指数和晶向指数，并求出其单位面积和单位长度上的原子数。
3．标出图2—1中给定的晶面指数与晶向指数：
晶面OO′A′A、OO′B′B、OO′C′C、OABC、AA′C′C、AA′D′D；
晶向OA、OB、OC、OD、OC′、OD′。
(七) 计算题
1．已知铜原子直径为0．256nm，试计算lmm3铜中的原子数。
2．已知铁的原子量为，1g铁有多少个原子?计算它们在室温和1000℃时各有多少个晶胞?
(八) 思考题
1．在立方晶胞内，绘出<111}晶面族所包括的晶面。
2．已知钛在20℃时，具有密排六方晶胞的体积是0．16nm3，其轴比c／a＝1．59。
求a 与c的值和钛在晶胞底面中的原子半径是多少?。