(清华大学)材料科学基础真题2003年-1.doc
(清华大学)材料科学基础真题2002年
(清华大学)材料科学基础真题2002年(总分：100.00，做题时间：90分钟)一、论述题(总题数：10，分数：100.00)1.已知面心立方合金α-黄铜的轧制织构为110＜112＞。
1．解释这种织构所表达的意义。
2．用立方晶体001标准投影图说明其形成原因。
（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(1．为板织构。
{110}＜112＞织构表示{110}∥轧面，＜112＞∥轧向。
2．α-黄铜为FCC结构，滑移系统为{111}＜101＞。
沿轧向受到拉力的作用，晶体滑移转动。
如图所示，在晶体学坐标系中，设拉力轴T1位于001-101-111取向三角形中，则始滑移系为[011]，拉力轴转向[011]方向，使拉力轴与滑移方向的夹角λ减小。
当力轴到达两个取向三角形的公共边，即T2时，开始发生双滑移，滑移系[101]也启动，拉力轴既转向[011]方向，又转向[101]方向，结果沿公共边转动。
到达[112]方向时，由于[101]、[112]、[011]位于同一个大圆上，两个λ角同时减小到最小值，故[112]为最终稳定位置，从而使＜112＞方向趋向于轧向；在轧面上受到压力作用，设压力轴Pl位于取向三角形中，则始滑移系为[101]，压力轴转向面，使压力轴与滑移面的夹角减小。
当力轴到达两个取向三角形的公共边，即P2时，开始发生双滑移，滑移系也启动，压力轴既转向面，又转向面，结果沿公共边转动。
到达面时，由于、、位于同一大圆上，两个角同时减小到最小值，故为最终稳定位置，从而使面趋于平行于轧面。
其结果，{110}∥轧面，＜112＞∥轧向。
)解析：2.证明：对立方晶系，有[hkl]⊥(hkl)。
（分数：5.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(根据晶面指数的确定规则并参照下图，(hkl)晶面ABC在a、b、c坐标轴上的截距分别是根据晶向指数的确定规则，[hkl]晶向L=ha+kb+lc。
清华大学 材料科学基础——作业习题第六章
第六章目录6.1 要点扫描 (1)6.1.1 金属的弹性变形 (1)6.1.2 单晶体的塑性变形 (2)6.1.3 多晶体的塑性变形与细晶强化 (8)6.1.4 纯金属的塑性变形与形变强化 (10)6.1.5 合金的塑性变形与固溶强化和第二相强化 (14)6.1.6 冷变形金属的纤维强化和变形织构 (16)6.1.7 冷变形金属的回复与再结晶 (17)6.1.8 热变形、蠕变和超塑性 (20)6.1.9 断裂 (22)6.2 难点释疑 (25)6.2.1 从原子间结合力的角度了解弹性变形。
(25)6.2.2 从分子链结构的角度分析粘弹性。
(25)6.2.3 FCC、BCC和HCP晶体中滑移线的区别。
(25)6.2.4 Schmid定律与取向规则的应用。
(26)6.2.5 孪生时原子的运动特点。
(27)6.2.6 Zn单晶任意的晶向[uvtw]方向在孪生后长度的变化情况 (29)6.3 解题示范 (30)3.4 习题训练 (33)参考答案 (38)第六章 金属与合金的形变6.1 要点扫描6.1.1 金属的弹性变形1. 弹性和粘弹性所谓弹性变形就是指外力去除后能够完全恢复的那部分变形。
从对材料的力学分析中可以知道，材料受力后要发生变形，外力较小时发生弹性变形，外力较大时产生塑性变形，外力过大就会使材料发生断裂。
对于非晶体，甚至某些多晶体，在较小的应力时，可能会出现粘弹性现象。
粘弹性变形即与时间有关，又具有可恢复的弹性变形，即具有弹性和粘性变形两方面的特性。
2. 应力状态金属的弹性变形服从虎克定律，应力与应变呈线性关系：γτεσG E == 其中： yx G E εενν-==+,)1(2 E 、G 分别为杨氏模量和剪切模量，v 为泊松比。
工程上，弹性模量是材料刚度的度量。
在外力相同的情况下，E 越大，材料的刚度越大，发生弹性形变的形变量就越小。
3. 弹性滞后由于应变落后于应力，使得εσ-曲线上的加载线和卸载线不重合而形成一个闭合回路，这种现象称为弹性滞后。
材料科学基础习题库第一章-晶体结构
（一）．填空题1．同非金属相比，金属的主要特性是__________2．晶体与非晶体的最根本区别是__________3．金属晶体中常见的点缺陷是__________ ，最主要的面缺陷是__________ 。
4．位错密度是指__________ ，其数学表达式为__________ 。
5．表示晶体中原子排列形式的空间格子叫做__________ ，而晶胞是指__________ 。
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__________ ，而面心立方晶格是__________ 。
7．晶体在不同晶向上的性能是__________，这就是单晶体的__________现象。
一般结构用金属为__________ 晶体，在各个方向上性能__________ ，这就是实际金属的__________现象。
8．实际金属存在有__________ 、__________ 和__________ 三种缺陷。
位错是__________ 缺陷。
实际晶体的强度比理想晶体的强度__________ 得多。
9．常温下使用的金属材料以__________ 晶粒为好。
而高温下使用的金属材料在一定范围内以__________ 晶粒为好。
‘10．金属常见的晶格类型是__________、__________ 、__________ 。
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__________ ，OC晶向指数为__________ ，OD晶向指数为__________ 。
12．铜是__________ 结构的金属，它的最密排面是__________ ，若铜的晶格常数a=0.36nm,那么最密排面上原子间距为__________ 。
13 α-Fe、γ-Fe、Al、Cu、Ni、Pb、Cr、V、Mg、Zn中属于体心立方晶格的有__________ ，属于面心立方晶格的有__________ ，属于密排六方晶格的有__________ 。
(NEW)清华大学《839材料科学基础》-固体物理历年考研真题及详解
目 录
2009年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解
2008年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解
2007年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解
2006年清华大学材料科学基础考研真题及详解
2005年清华大学材料科学基础考研真题及详解
2004年清华大学材料科学基础考研真题及详解
2003年清华大学材料科学基础考研真题（之一）及详解
2003年清华大学材料科学基础考研真题（之二）及详解
2002年清华大学材料科学基础考研真题及详解
2009年清华大学材料科学基础（与物理化学或固体物理）考研真题及详解。
清华大学材料科学基础习题答案.doc
清华大学材料科学基础习题答案第1章练习和答案1第2章练习和答案8第3章练习和答案11第4章练习和答案15 《晶体结构与缺陷》第1章练习和答案1-1。
勇敢格子的基本特征是什么？答:它具有周期性和对称性，每个节点都是一个等价点。
1-具有周期性和对称性，每个节点都是一个等价点。
1:首先，不少于14种点阵。
对于14种晶格中的任何一种，在不改变对称性的情况下，都不可能找到一种方法来连接节点以形成一个新的晶胞。
第二，不超过14种。
如果每个晶体系统包括四种晶格，即简单晶格、平面晶格、体晶格和底晶格，那么在七个晶体系统中有28种布拉瓦晶格。
然而，这28种晶格中的一些可以在不改变对称性的情况下连接成14种晶格中的一种。
例如，体心单斜可以连接成底部中心单斜晶格，所以它不是一种新的晶格类型。
1-但是这28种晶格中的一些可以连接成14种晶格中的一种，而不改变对称性。
例如，体心单斜可以连接成底部中心单斜晶格，所以它不是一种新的晶格类型。
1.单位胞元和原胞元都可以反映晶格的周期性，即单位胞元和原胞元的无限积累可以获得一个完整的完整晶格。
然而，晶胞需要反映晶格的对称性。
在这个前提下，最小体积单位是单位单元。
然而，原始单元只需要最小的体积，而勇敢晶格的原始单元只包含一个节点。
例如:BCC单元中的节点数为2，原始单元为1。
催化裂化装置单元中的节点数为4，原单元为1。
六边形网格单元中的节点数为3，原始单元为1。
如下图所示，直线是单位单元格，虚线是原始单元格。
虽然原始细胞只需要最小的体积，雅鲁藏布江晶格的原始细胞只包含一个节点。
例如: BCC单元中的节点数为2，原始单元为1。
催化裂化装置单元中的节点数为4，原单元为1。
六边形网格单元中的节点数为3，原始单元为1。
如下图所示，直线是单位单元格，虚线是原始单元格。
立方立方立方立方六边形晶格1:晶胞中相邻三条边的长度A、B和C以及三条边之间的夹角α、β和γ分别决定晶胞的大小和形状。
这六个参数被称为晶格常数。
材料科学基础试卷A--答案
东 北 大 学 秦 皇 岛 分 校课程名称： 材料科学基础（上） 试卷： (A) 考试形式： 闭 卷授课专业： 材料科学与工程 考试日期：2009年07月09日 试卷：共 4 页一、 填空题（每空1分，共10分）1、Cr （原子序号24）的基态电子组态为 1s 22s 22p 63s 23p 63d 54s 1。
2、高分子链中由于单键的内旋转 而产生的分子在空间的不同形态称为构象。
3、体心立方晶体的致密度为 68% 。
4、金刚石结构中，配位数为 4 。
5、小角度晶界由位错构成，其中扭转晶界由 螺型 位错构成。
6、影响扩散最主要的因素是 温度 。
7、立方晶体中的[001]方向是 4 对称轴。
8、在置换型固溶体中，原子的扩散的方式一般为 空位机制 。
9、二次再结晶的驱动力是 界面能 。
10、在金相试样表面上波纹状滑移线的产生是由于 交滑移 。
二、 选择题（每题1分，共20分）1、氯化铯（CsCl ）为有序体心立方结构，它属于______。
（ C ） A 、体心立方点阵 B 、面心立方点阵 C 、简单立方点阵2、在体心立方晶体结构中，密排面是 。
（ B ）A 、{001}面B 、{011}面C 、{111}面3、立方晶体中（110）和（211）面同属于__________晶带。
（ D ） A. [110] B. [100] C. [211] D [111]4、体心立方结构八面体的间隙半径是 。
（ B ） A 、r=0.414R B 、r=0.154R C 、r=0.225R5、不能发生滑移运动的位错是 。
（ B ） A 、肖克莱不全位错 B 、弗兰克不全位错 C 、刃型全位错6、两根具有反向柏氏矢量的刃位错在被一个原子面相隔的两个平行滑移面上相向运动以后，在相遇处 。
（ B ） A 、相互抵消 B 、形成一排空位 C 、形成一排间隙原子7、位错受力运动方向处处垂直与位错线，在运动过程中是可变的，晶体作相对滑动的方向 。
清华大学《材料科学基础(1)》试卷及参考答案
清华大学《材料科学基础（1）》试卷及参考答案考试科目：材料力学基础1考试时间：2007年1月10日考试类型：本科期末一、（共40分，每小题5分）1. 指出下面四个图中A、B、C、D所代表的晶向和晶面）））7. GaAs和GaN分别为闪锌矿和纤锌矿结构，请分别画出二者的一个晶胞。
8. 由600℃降至300℃时，锗晶体中的空位平衡浓度降低了六个数量级。
试计算锗晶体中的空位形成能（波尔兹曼常熟κ＝8.617×10－5eV/K）二、（15分）有一单晶铝棒，棒轴为，今沿棒轴方向拉伸，请分析：（1）初始滑移系统；（2）双滑移系统（3）开始双滑移时的切变量γ；（4）滑移过程中的转动规律和转轴；（5）试棒的最终取向（假定试棒在达到稳定取向前不断裂）。
三、（10分）如图所示，某晶体滑移面上有一柏氏矢量为的圆环形位错环，并受到一均匀切应力τ的作用。
（1）分析各段位错线受力情况，并在图上标示受力方向；（2）在τ作用下，若要使该位错环在晶体中稳定不动，其最小半径为多大？（提示：位错线张力T＝αGb2）四、（15分）有一面心立方晶体，在面滑移的柏氏矢量为的右螺型位错，与在面上滑移的柏氏矢量为的另一右螺型位错相遇于此两滑移面交线并形成一个新的全位错。
（1）求生成全位错的柏氏矢量和位错线方向。
（2）说明新生成的全位错属哪类位错？该位错能否滑移？为什么？（3）若沿晶向施加大小为17.2MPa的拉应力，试计算该新生全位错单位长度的受力大小，并说明方向（设晶格常数为a＝0.2nm）。
五、（10分）一根多晶Zn（）棒和一根多晶镁（）棒受压缩变形，分析二者的变形特征，比较二者的塑性。
（提示：从分析滑移和孪生入手）六、（10分）工业纯铁在927℃下渗碳，设工件表面很快达到渗碳饱和（1.3％的碳），然后保持不变，同时碳原子不断向工件内部扩散。
求渗碳10h后渗碳层中碳浓度分布的表达式。
【参考答案】一、1.（1）A： B： C： D：（2）A： B： C：（3）A： B： C：（4）A： B： C：2. 解：由得∴晶面族指数为{220}3. 解：（1）可以，向右进行（2）不可以（3）可以，向左进行4.FCC ； BCC； HCP；由得∴Q＝1.985 eV二、解：（1）FCC滑移系统为根据映象规则，初始滑移系统为（2）单滑移时试样轴应转向转轴为（3）双滑移系统为（4）令，，，得：∴，得，，双滑移时轴一方面转向，轴为；一方面转向，转轴为。
(清华大学)材料科学基础真题2003年-1
(清华大学)材料科学基础真题2003年-1(总分：100.00，做题时间：90分钟)一、论述题(总题数：9，分数：100.00)1.简述单晶体塑性形变的施密特定律(Schmid's law)，画图并写出表达式，说明每一个量所代表的物理意义。
（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(用一根正断面积为A0的单晶试棒进行拉伸试验，如图所示。
假定拉力F与滑移面法线n之间的夹角为，F与滑移方向b之间的夹角为λ，则由图很容易求得作用在滑移面上的沿着滑移方向的分切应力为：式中，为拉应力；，称为取向因子或者Schmid因子。
用同种材料但不同取向(不同μ值)的单晶试棒进行拉伸试验，结果发现，尽管不同试棒的μ不同，但开始滑移时的分切应力都相同——等于某一确定值τc，换言之，晶体开始滑移所需的分切应力是：τ=σμ=τc式中，τc称为临界分切应力，是个材料常数。
公式τ=σμ=τe就称为Schmid定律，即当作用在滑移面上沿着滑移方向的分切应力达到某一临界值τc时晶体便开始滑移。
)解析：2.参照所示的Cu-Zn相图，有一铜棒较长时间置于400℃的Zn液中，请画出从铜棒表面到内部沿深度方向的：1．Zn的浓度分布。
2．相分布。
3．化学位分布。
（分数：15.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(见下图。
)解析：3.写出面心立方(FCC)晶体中全位错分解为扩展位错的反应式，并分析反应的可能性。
（分数：10.00）__________________________________________________________________________________________ 正确答案：(面为例，其上全位错分解为扩展位错的反应式有以下三种：(1)几何条件：能量条件：所以，符合位错反应几何条件和能量条件的要求，该位错反应可以进行。
清华大学材料科学基础
第一章目录3.1 要点扫描 (1)3.1.1 扩散定律 (1)3.1.2 扩散方程的解及应用 (3)3.1.3 扩散的微观机制 (11)3.1.4 扩散热力学及影响扩散的因素 (15)3.1.5 反应扩散 (18)3.2 难点释疑 (19)3.2.1 就菲克第一定律，应当注意哪些问题？ (19)3.2.2 用球对称稳态扩散分析固态相变过程中球形晶核的生长速率193.2.3 关于一维无穷长系统扩散问题的讨论。
(21)3.2.4 直接换位机制不是扩散的主要机制。
(23)3.2.5 用扩散的微观机制说明空位浓度和晶体稳定性的联系。
(23)3.2.6 部分离子化合物在不同温度下的扩散机制有所不同。
(23)3.2.7 反应扩散（多相扩散）的相关重点问题讨论。
(24)3.3 解题示范 (26)3.4 习题训练 (38)参考答案 (45)第三章 扩散3.1 要点扫描3.1.1 扩散定律1. 菲克第一定律菲克第一定律即描述物质从高浓度区向低浓度区迁移的定量公式。
其表述如下：⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂-=x C D J其中：J 为扩散通量，g/(cm 2·s)或mol/(cm 2·s) ； D 为扩散系数，cm 2/s ，——材料常数；xC ∂∂为同一时刻沿 x 轴方向的浓度梯度。
对于三维的情况有：C D z C y C x C D J ∇-=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛∂∂+∂∂+∂∂-=2. 菲克第二定律当扩散处于非稳态，即各点的浓度随时间而改变时，利用菲克第一定律就不容易求得浓度和x 以及时间t 的关系式。
为此，从物质的平衡关系入手建立了菲克第二定律。
① 一维扩散)(xCD x t C ∂∂∂∂=∂∂ 如果扩散系数D 与浓度无关，则可写成：22xCD t C ∂∂=∂∂菲克第二定律描述的是在扩散过程中某点的浓度随时间的变化率与浓度分布曲线在该点的二阶导数成正比，如图3-1所示。
图3-1 扩散过程中的浓度分布曲线若022>∂∂x C，则曲线在该点附近为凹型，该点的浓度随时间的增加而增加； 若022<∂∂xC，则曲线在该点附近为凸型，该点的浓度随时间的增加而降低。
清华大学911材料科学基础考研参考书目、考研真题、复试分数线
[英]杰弗瑞·杰里柯//苏 珊杰·里柯 译者：刘滨 谊
周维权
刘敦祯 潘谷西 陈志华 罗小未 张筑生 周民强，方企勤
张三慧
宋天佑，程鹏，王杏乔
邢其毅主编
薛华等 刘密新等
潘祖仁主编
何曼君等
吴庆余
607 西方哲学史 《西方哲学简史》 北京大学出版社 2002
赵敦华
《科学技术概论 》（第
608 科学技术概论
《光学工程基础》 清华大学
毛文炜
822 控制工程基础 《控制工程基础》 清华大学
董景新
《工程热力学》
清华大学出版社
朱明善等
823 热流基础
《工程热力学》
高等教育出版社
沈维道
《流体力学》
清华大学出版社
张兆顺，崔桂香
《理论力学》
清华大学出版社
李俊峰
824 工程力学（理论 《材料力学》 力学及材料力学） 《材料力学》
中国建筑工业出版社
西安冶金建筑学院等
803 建筑环境与设 《传热学》第三版
备工程基础（供热、《工程热力学》
供然气、通风及空调
工程基础）
《建筑环境学》
高等教育出版社 1998 年 12 月
杨世铭，陶文铨编著
清华大学出版社 1995 年 7 月第 1 版 朱明善等编
中国建筑工业出版社 2001 年 12 月第 金招芬，朱颖心主编
学、热学、电磁学）三册
《电磁场理论》 《电动力学》
清华大学出版社 2001 年 2003 年重 王蔷 李国定 龚克
印
高教出版社 1997 年 第二版
郭硕鸿
《Introduction to Semiconductor Devices》
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(清华大学)材料科学基础真题2003年-1
(总分：100.00，做题时间：90分钟)
一、论述题(总题数：9，分数：100.00)
1.简述单晶体塑性形变的施密特定律(Schmid's law)，画图并写出表达式，说明每一个量所代表的物理意义。
（分数：10.00）
__________________________________________________________________________________________ 2.参照所示的Cu-Zn相图，有一铜棒较长时间置于400℃的Zn液中，请画出从铜棒表面到内部沿深度方向的：
15.00）
__________________________________________________________________________________________ 3.写出面心立方(FCC)晶体中全位错分解为扩展位错的反应式，并分析反应的可能性。
（分数：10.00）
__________________________________________________________________________________________ 4.画出Al-4.0%Cu合金在时效处理(≈130℃)中硬度随处理时间变化的曲线，并解释原因。
（分数：10.00）
__________________________________________________________________________________________ 5.出合金强化的四种主要机制，解释强化原因。
（分数：10.00）
__________________________________________________________________________________________ 6.画出下列晶胞(unit cell)图：
1．金刚石(C)。
2．纤锌矿(ZnO)。
3．钙钛矿(BaTiO3)。
4．方石英(SiO2)。
（分数：12.00）
__________________________________________________________________________________________ 7.解释典型铸锭组织的形成原因。
（分数：8.00）
__________________________________________________________________________________________ 8.针对FCC、BCC和HCP晶胞：
1．分别在晶胞图上画出任一个四面体间隙的位置。
2．指出该四面体间隙的中心坐标。
3．写出每种晶胞中四面体间隙数量。
（分数：10.00）
__________________________________________________________________________________________
9.利用相律辨别图中诸相图是否正确，并说明原因。
15.00）
__________________________________________________________________________________________。