材料科学基础-第二次作业解答复习进程
材料科学基础2复习题与参考答案
材料科学基础2复习题及部分参考答案一、名词解释1、再结晶：指经冷变形的金属在足够高的温度下加热时，通过新晶粒的形核及长大，以无畸变的等轴晶粒取代变形晶粒的过程。
2、交滑移：在晶体中，出现两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移。
3、冷拉：在常温条件下，以超过原来屈服点强度的拉应力，强行拉伸聚合物，使其产生塑性变形以达到提高其屈服点强度和节约材料为目的。
（《笔记》聚合物拉伸时出现的细颈伸展过程。
）4、位错：指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。
（《书》晶体中某处一列或者若干列原子发生了有规律的错排现象）5、柯氏气团：金属内部存在的大量位错线，在刃型位错线附近经常会吸附大量的异类溶质原子（大小不同吸附的位置有差别）,形成所谓的“柯氏气团”。
（《书》溶质原子与位错弹性交互作用的结果，使溶质原子趋于聚集在位错周围，以减小畸变，降低体系的能量，使体系更加稳定。
）6、位错密度：单位体积晶体中所含的位错线的总长度或晶体中穿过单位截面面积的位错线数目。
7、二次再结晶：晶粒的不均匀长大就好像在再结晶后均匀、细小的等轴晶粒中又重新发生了再结晶。
8、滑移的临界分切应力：滑移系开动所需要的最小分切应力。
（《书》晶体开始滑移时，滑移方向上的分切应力。
）9、加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高，而塑性和韧性降低的现象，又称冷作硬化。
（《书》随塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增加的现象。
）10、热加工：金属铸造、热扎、锻造、焊接和金属热处理等工艺的总称。
（《书》使金属在再结晶温度以上发生加工变形的工艺。
）11、柏氏矢量：是描述位错实质的重要物理量。
反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。
（《书》揭示位错本质并描述位错行为的矢量。
）反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量。
12、多滑移：晶体的滑移在两组或者更多的滑移面（系）上同时进行或者交替进行。
13、堆垛层错：晶体结构层正常的周期性重复堆垛顺序在某二层间出现了错误，从而导致的沿该层间平面（称为层错面）两侧附近原子的错排的一种面缺陷。
(完整版)材料科学基础第1-2章作业及解答彭
第一章作业——材料结构的基本知识1、简述一次键与二次键的差异及各键的特点。
2、简述三大类材料中的结合键类型及性能（物性、力性）特点。
3、为什么金属材料的密度比陶瓷材料及高分子材料密度高？4、用金属键的特征解释金属材料的性能-----①良好的导电；②良好的导热性；③正的电阻温度系数；④不透明性及具有金属光泽；⑤良好的塑性⑥金属之间的溶解性（固溶能力）。
5、简述晶体与非晶体的主要区别。
6、简述原子结构、原子结合键、原子的排列方式及显微组织对材料性能的影响。
第一章作业解答1、述一次键与二次键的差异及各键的特点。
解答：（1）一次键结合力较强，包括金属键、离子键、共价键；二次键结合力较弱，包括范德华键和氢键。
一次键主要依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层；二次键是借原子之间的偶极吸引力结合而成。
（2）金属键电子共有化,没有方向性和饱和性；离子键没有方向性，但要满足正负电荷平衡要求；共价键有明显的方向性和饱和性；范德华键没有方向性、饱和性；氢键（X-H…Y）有饱和性、方向性。
2、简述三大类材料中的结合键类型及性能（物性、力性）特点。
解答：（1）三大类材料主要指金属材料、陶瓷材料和高分子材料。
（2）金属材料中的结合键主要是金属键，其次是共价键、离子键，使金属材料具有较高的熔点、密度，良好的导电、导热性能及较高的弹性模量、强度和塑性。
陶瓷材料中的结合键主要是离子键和共价键，使其熔点高、密度低，具有良好的绝缘性能和绝热性能，高的弹性模量和强度，但塑性差，脆性大。
高分子材料中分子链内部虽为共价键结合，但分子链之间为二次键结合，使其具有较低的熔点、密度，良好的绝缘性能、绝热性能及较低的弹性模量、强度和塑性。
3、为什么金属材料的密度比陶瓷材料及高分子材料密度高？金属材料的密度较高是因为①金属元素具有较高的相对原子质量，②金属材料主要以金属键结合，金属键没有方向性和饱和性，使金属原子总是趋于密集排列，达到密堆结构。
材料科学基础第1-2章例题、作业题及其解答
第2章 例 题（A ）1. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。
2. 在面心立方晶胞中画出（012）和（123）晶面。
3. 右图中所画晶面的晶面指数是多少？4. 设晶面（152）和（034）属六方晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。
反之，求（3121）及（2112）的正交坐标的表示。
5. （练习），上题中均改为相应晶向指数，求相互转换后结果。
答案：2. (2110) 4. （1562）， （0334） 5. [1322] [1214] （123） （212）[033] [302]第2章 例题答案(A)4. （152） )2615(6)51()(⇒-=+-=+-=v u t（034） )4303(3)30()(⇒-=+-=+-=v u t（1213） ⇒ （123）（2112） ⇒ （212）5. [152] ]2231[22)51(31)(313)152(31)2(311)512(31)2(31⇒⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫==-=+-=+-==-⨯=-=-=-⨯=-=W w V U t U V v V U u [034] ]4121[41)30(31)(312)032(31)2(311)302(31)2(31⇒⎪⎪⎪⎭⎪⎪⎪⎬⎫==-=+-=+-==-⨯=-=-=-⨯=-=W w V U t U V v V U u]3121[]033[33)1(20)1(1⇒⎪⎭⎪⎬⎫===--=-==---=-=w W t v V t u U [2112]]302[20)1(13)1(2⇒⎪⎭⎪⎬⎫===---=-==--=-=w W t v V t u U第2章 例 题（B ）1. 已知Cu 的原子直径为2.56A ，求Cu 的晶格常数，并计算1mm 3Cu 的原子数。
2. 已知Al 相对原子质量Ar （Al ）=26.97，原子半径γ=0.143nm ，求Al 晶体的密度。
3. bcc 铁的单位晶胞体积，在912℃时是0.02464nm 3；fcc 铁在相同温度时其单位晶胞体积是0.0486nm 3。
材料科学基础A2复习
材料科学基础A
材料科学基础A下复习课 马氏体组织有哪几种基本类型？它们在形成条件、晶体结构、组织形态、
性能有何特点？马氏体的硬度与含碳量关系如何？ 答：（1）两种，板条马氏体和片状马氏体。 （2）奥氏体转变后，所产生的M的形态取决于奥氏体中的含碳量，含碳量＜ 0.6%的为板条马氏体；含碳量在0.6—1.0%之间为板条和针状混合的马氏体 ；含碳量大于1.0%的为针状马氏体。低碳马氏体的晶体结构为体心立方。随 含碳量增加，逐渐从体心立方向体心正方转变。含碳量较高的钢的晶体结构 一般出现体心正方。低碳马氏体强而韧，而高碳马氏体硬而脆。这是因为低 碳马氏体中含碳量较低，过饱和度较小，晶格畸变也较小，故具有良好的综 合机械性能。随含碳量增加，马氏体的过饱和度增加，使塑性变形阻力增加 ，因而引起硬化和强化。当含碳量很高时，尽管马氏体的硬度和强度很高， 但由于过饱和度太大，引起严重的晶格畸变和较大的内应力，致使高碳马氏 体针叶内产生许多微裂纹，因而塑性和韧性显著降低。 （3）随着含碳量的增加，钢的硬度增加。
试述奥氏体的形成过程及控制奥氏体晶粒的方法。 答： 加热时奥氏体形成的基本过程可分为：
奥氏体晶共析钢加核形成、奥氏体晶核长大、残余渗碳体
的溶解和奥氏体成分均匀化。
影响奥氏体晶粒度的因素有：
1) 加热温度和保温时间
2) 加热速度
3) 钢的含碳量、脱氧剂及合金元素的影响 江苏科技大学 材料科学与工程学院
材料科学基础A
Fe
材料科学基础A下复习课
3）奥氏体、过冷奥氏体、残余奥氏体；
答：奥氏体: 碳在中形成的间隙固溶体。 过冷奥氏体: 处于临界点以下的不稳定的将要发生分
解的奥氏体称为过冷奥氏体。 残余奥氏体：M转变结束后剩余的奥氏体。
材料科学基础第二章作业答案
2-2晶胞是晶体结构中的重复单元，可以取最小原胞如P 胞，也可以取可以反映对称性的较大的原胞如面心立方结构中的晶胞是P 胞的4倍。
空间格子是等同点构成的点阵连成的格子，它和晶体结构的不同之处在于把具体的原子集团抽象成一个等同点或者叫阵点，而其重复的单元是平行六面体。
所以这个平行六面体和晶胞的区别也是平行六面体中的阵点代替了晶胞中的具体的原子团。
2-3（1）由已知1:2:361:31:21所以晶面指数为（3 2 1） （2）晶面指数为（3 2 1） 2-4bcb(011 cbcc2-5 2-6 2-7(略)2-8{0211}有(0112) ，(1102)，(0121)，(1021)(2011)， (0211)。
{2110}有（2110），（0121），（2101），（1210），（0211），（1021），c[0001][）2-9（1）（121）和 (100)面所在的晶带的晶带指数为2:1:01012:0111:0021::==w v u ，所以晶带指数为[012]（100）和（010）面所在的晶带的晶带指数为000110::::0:0:1100001u v w ==，所以晶带指数为[001]或写为[001]（2）[001]和[111]晶向所决定的晶面的晶面指数为0:1:11100:1110:1101::==l k h ，所以晶面指数为（110）或（110）[010]和[100]晶向所决定的晶面的晶面指数为1:0:01001:0100:0010::==l k h ，所以晶面指数为（001）或（001）2-10(1)(100)晶面的晶面间距nm a d 143.0121100==(110)晶面的晶面间距nm a d 202.001122110=++=(123) 晶面的晶面间距nm ad 0764.0321222123=++=(2)(100)晶面的晶面间距nm a d 183.0121100==(111)晶面的晶面间距nm ad 211.0111111=++=(112)晶面的晶面间距nm a d 149.02112112=++=2.12解：如图：（1）(0,0,0)，(0.5,0,0.5)a ，(0.5,0.5,0)a ， (0,0.5,0.5)a ，(1,1,1)a ，(0.5,1,0.5)a ， (1,0.5,0.5)a ，(0.5,0.5,1)a 。
材料科学基础第二次作业解答
二、晶体缺陷1.解释名词：柏氏矢量：表征由位错错造成的晶格扭曲的程度和方向;柏氏矢量的方向：位错的性质与取向,表示位错运动导致晶体滑移的方向;柏氏矢量的模：位错畸变的程度,也表示位错运动导致晶体滑移的大小;层错：原子面堆垛顺序的错排空位：在晶格的结点位置上,由于占位的原子缺失造成所在区域偏离晶体结构正常排列的一种点缺陷;小角度晶界：相邻晶粒之间错配较小,晶粒之间转动角度小于10°~15°,晶界就称为小角度晶界;共格相界：不同相之间的界面上的原子同时位于两相晶格的结点上,即两相的晶格是彼此衔接的,界面上的原子为两者共有;螺型位错：在剪切应力作用下晶体产生扭曲,晶体的上部分相对于晶体的下部分向右偏移了一个原子的距离;晶格扭曲与位错线保持一致,滑移面上、下原子面上的原子绕位错连接起来可以形成螺旋形路径;2.纯Cu的空位形成能是atom1aJ = 10-18J,将纯Cu加热到850℃后激冷到室温20℃,如果高温下的空位全部保留,试求过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值;解： Qv=10-18 J/atomK=10-23J/atom·KN=ρNa/A=1028 atoms/m3T1=1123K Nv1=N exp{-Qv/kT1}=×10-14T2=293K Nv2=N exp{-Qv/kT2}过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值为：Nv1/Nv2=×10-1193.计算Fe在 850o C时,每立方米体积中的空位数;已知Fe在850o 时的空位形成能、密度及原子重量分别为 eV/atom、 g/cm3、 g/mol;解：每立方米nFe=NvρM= x 1019空位分数：Nv/N=exp{-Qv/kT}=每立方米体积中的空位数：n Nv/N=×10154. 在晶体的同一滑移面上有两个半径分别为r1和r2的位错环,其中r1>r2,它们的柏氏矢量相同,试问在切应力作用下何者更容易运动为什么答： r1更容易运动;已知b 相同,r1>r2∵ τ=Gb/2r, ∴τ1<τ2,即r1所需切应力更小,所以r1更容易运动5. 判断下列位错反应能否进行：]111[3]211[6]110[2a a a →+；]111[2]111[6]112[3a a a →+ 解： 1 ]111[3]211[6]110[2a a a →+可以进行;几何条件： []]111[32226]211[6]110[2a a a a ==+满足; 能量条件：反应前反应后21222222231])1(113[b a a b ＜=-++=满足;所以可以进行; 2几何条件： []]111[23336]111[6]112[3a a a a ==+满足;能量条件：反应前反应后21222222243)1112(b a a b ＝=++=不满足;故无外力作用时,该位错反应不能进行; 6. 根据晶粒的位相差及结构特点,晶界有哪些类型有何特点属性答：小角度晶界和大角度晶界;小角度晶界,晶粒之间转动角度小于10°~15°包括：①对称倾斜晶界：晶界的界面对于两个晶粒是对称的θ=b/D,D 为位错间距②不对称倾斜晶界：倾斜晶界的界面绕x 轴转了一个角度φ,两晶粒间的位相差仍为θ角③旋转晶界：可看做由相互交叉的螺型位错组成2大角度晶界,晶粒间取向错配较大包括“重合位置点阵”;7. If the atomic radius of copper is , determine the magnitude of the Burgers vectorfor copper.SolutionCopper has a FCC crystal structure,The close-packed plane is<110>∴the magnitude of the Burgers vector for copper 256.0128.022011222=⨯==++=→R a b8. 如图,在晶体的滑移面上有一柏氏矢量为b 的位错环,并受到均匀切应力τ和σ的作用;1分析该位错环各段位错的结构类型；2在τ的作用下,该位错环将如何运动3在σ的作用下,位错环将如何运动答：1AB ：右螺型位错；BC ：正刃型位错；CD ：左螺型位错；DA ：负刃型位错；2位错环上部的晶体向柏氏矢量b 的方向运动,下部反方向运动;3AB 和CD 不运动,而BC 和DA 则在拉应力作用下发生攀移;9. 试分析在111面上运动的柏氏矢量为]101[2ab = 的螺型位错受阻时,能否通过交滑移转移到)111(),111(),111(面中的某个面上继续运动为什么 解：可以交滑移转移到)111(,另两个面则不可以∵111与)111(相交于 ]101[,具有相同的柏氏矢量]101[2a b =,。
材料科学基础 张晓燕1-5章作业及题解.
第一章 作业题解1. 原子中一个电子的空间位置和能量可用哪四个量子数来决定？2. 在多电子的原子中，核外电子的排布应遵循哪些个原则？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？解、同一周期元素具有相同原子核外电子层数，但从左到右，核电荷依次增多，原子半径逐渐减小，电离能增加，失去电子的能力降低，得到电子能力增加，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，电子层数最多，原子半径增大，电离能降低，失去电子能力增加，得到电子能力降低，金属性增加，非金属性降低。
4. 铬的原子序数为24，共有四种同位数：4.31%的Cr 原子含有26个中子，83.76%含有28个中子，9.55%含有29个中子，且2.38%含有30个中子。
试求铬的原子量。
解、=Ar 0.0431X （24+26）+0.8376X （24+28）+0.0955X （24+29）+0.0238X(24+30)=52.0575. 原子间的结合键共有几种？各自特点如何？ 解、6. 按分子材料受热的表现分类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之。
解、热塑性；具有线性和枝化高分子链结构，加热后变软，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。
第二章 作业题解1、归纳总结三种典型的晶体结构的晶体学特征。
解、2、试证明理想密排六方结构的轴比c/a=1.633。
解、见图所示，等边三角形的高 a h ⋅=43 氢键；分子间作用力，氢桥，具有饱和性结合键化学键；主价键 物理键；次价键，也称范德华健 金属键；电子共有化，无饱和性，无方向性。
离子键；以离子而不是以原子为结合单元，无饱和性，无方向性。
共价键；共用电子对，有饱和性方向性。
hd2c343222222a c h c d +=⎪⎭⎫⎝⎛+⎪⎭⎫ ⎝⎛= 理想密排六方晶体结构中a d = 故633.138==a c 3、Ni 的晶体结构为面心立方结构，其原子半径为r=0.1243nm ，试求Ni 的晶格常数和密度。
张联盟《材料科学基础》(第2版)笔记和课后习题答案复习考研资料
张联盟《材料科学基础》（第2版）笔记和课后习题（含考研真题）详解完整版>精研学习网>免费在线试用20％资料全国547所院校视频及题库资料考研全套>视频资料>课后答案>往年真题>职称考试目录隐藏第1章材料引言1.1复习笔记1.2课后习题详解1.3名校考研真题详解第2章晶体结构2.1复习笔记2.2课后习题详解2.3名校考研真题详解第3章晶体结构缺陷3.1复习笔记3.2课后习题详解3.3名校考研真题详解第4章非晶态结构与性质4.1复习笔记4.2课后习题详解4.3名校考研真题详解第5章表面结构与性质5.1复习笔记5.2课后习题详解5.3名校考研真题详解第6章相平衡和相图6.1复习笔记6.2课后习题详解6.3名校考研真题详解第7章基本动力学过程—扩散7.1复习笔记7.2课后习题详解7.3名校考研真题详解第8章材料中的相变8.1复习笔记8.2课后习题详解8.3名校考研真题详解第9章材料制备中的固态反应9.1复习笔记9.2课后习题详解9.3名校考研真题详解第10章烧结10.1复习笔记10.2课后习题详解10.3名校考研真题详解第11章腐蚀与氧化11.1复习笔记11.2课后习题详解11.3名校考研真题详解第12章疲劳与断裂12.1复习笔记12.2课后习题详解12.3名校考研真题详解内容简介隐藏本书是张联盟主编的《材料科学基础》（第2版）的学习辅导书，主要包括以下内容：（1）梳理知识脉络，浓缩学科精华。
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二、晶体缺陷
1.解释名词：
柏氏矢量：表征由位错错造成的晶格扭曲的程度和方向。
柏氏矢量的方向：位错的性质与取向，表示位错运动导致晶体滑移的方向。
柏氏矢量的模：位错畸变的程度，也表示位错运动导致晶体滑移的大小。
层错：原子面堆垛顺序的错排
空位：在晶格的结点位置上，由于占位的原子缺失造成所在区域偏离晶体结构正常排列的一种点缺陷。
小角度晶界：相邻晶粒之间错配较小，晶粒之间转动角度小于10°~15°，晶界就称为小角度晶界。
共格相界：不同相之间的界面上的原子同时位于两相晶格的结点上，即两相的晶格是彼此衔接的，界面上的原子为两者共有。
螺型位错：在剪切应力作用下晶体产生扭曲，晶体的上部分相对于晶体的下部分向右偏移了一个原子的距离。
晶格扭曲与位错线保持一致，滑移面上、下原子面上的原子绕位错连接起来可以形成螺旋形路径。
2.纯Cu的空位形成能是1.5aJ/atom(1aJ = 10-18J)，将纯Cu加热到850℃后激冷
到室温（20℃），如果高温下的空位全部保留，试求过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值。
解： Qv=1.5*10-18 J/atom
K=1.38*10-23J/(atom·K)
N=ρNa/A=8.0*1028 atoms/m³
T1=1123K Nv1=N exp{-Qv/kT1}=7.37×10-14
T2=293K Nv2=N exp{-Qv/kT2}
过饱和空位浓度与室温平衡空位浓度的比值为：
Nv1/Nv2=1.2×10-119
3. 计算Fe 在 850o C 时，每立方米体积中的空位数。
已知Fe 在850o 时的空位形
成能、密度及原子重量分别为1.08 eV/atom 、7.65 g/cm 3、55.85 g/mol 。
解： 每立方米n （Fe ）=Nv*ρ*M=8.15 x 1019
空位分数：Nv/N=exp{-Qv/(kT)}=0.000014
每立方米体积中的空位数：n *Nv/N=1.14×1015
4. 在晶体的同一滑移面上有两个半径分别为r1和r2的位错环，其中r1>r2，它
们的柏氏矢量相同，试问在切应力作用下何者更容易运动？为什么？
答： r1更容易运动。
已知b 相同，r1>r2
∵ τ=Gb/2r, ∴τ1<τ2，
即r1所需切应力更小，所以r1更容易运动
5. 判断下列位错反应能否进行：]111[3
]211[6]110[2a a a →+；]111[2
]111[6]112[3a a a →+
解： （1） ]111[3]211[6]110[2a a a →+可以进行。
几何条件： []
]111[32226]211[6]110[2a a a a ==+满足。
能量条件：反应前
2
2222222132)12)1(6(])1(12[b 2a a a =++-+-+=
反应后
2
1222222231])1(113[b a a b ＜=-++=满足。
所以可以进行。
（2） ]111[2]111[6]112[3a a a →+
几何条件： []]111[23336]111[6]112[3a a a a ==+满足。
能量条件：反应前 2
222222222143))1(116(]2113[a a a b =-+++++=
反应后
2
1222222243)1112(b a a b ＝=++=不满足。
故无外力作用时，该位错反应不能进行。
6. 根据晶粒的位相差及结构特点，晶界有哪些类型？有何特点属性？
答：小角度晶界和大角度晶界。
小角度晶界，晶粒之间转动角度小于10°~15°
包括：①对称倾斜晶界：晶界的界面对于两个晶粒是对称的
θ=b/D ，D 为位错间距
②不对称倾斜晶界：倾斜晶界的界面绕x 轴转了一个角度φ，两晶粒间的位相差
仍为θ角
③旋转晶界：可看做由相互交叉的螺型位错组成
（2）大角度晶界，晶粒间取向错配较大
包括“重合位置点阵”。
7. If the atomic radius of copper is 0.128nm, determine the magnitude of the Burgers
vector for copper.
Solution
Copper has a FCC crystal structure ，
The close-packed plane is<110>
∴the magnitude of the Burgers vector for copper 256.0128.022011222=⨯==++=→R a b
8. 如图，在晶体的滑移面上有一柏氏矢量为b 的位错环，并受到均
匀切应力τ和σ的作用。
（1）分析该位错环各段位错的结构类型；
（2）在τ的作用下，该位错环将如何运动？
（3）在σ的作用下，位错环将如何运动？
答：
（1）AB ：右螺型位错；BC ：正刃型位错；
CD ：左螺型位错；DA ：负刃型位错；
（2）位错环上部的晶体向柏氏矢量b 的方向运动，下部反方向运动。
（3）AB 和CD 不运动，而BC 和DA 则在拉应力作用下发生攀移。
9. 试分析在（111）面上运动的柏氏矢量为]101[2a
b =ϖ的螺型位错受阻时，能否通过交滑移转移到)111(),111(),
111(面中的某个面上继续运动？为什么？ 解：可以交滑移转移到)111(，另两个面则不可以
∵（111）与)111(相交于 ]101[，具有相同的柏氏矢量
]101[2a b =ϖ
，。