2012-2013学年第一学期材料科学基础(A卷)
(完整版)材料科学基础试卷(一)和答案
材料科学基础试卷(一)一、概念辨析题，说明下列各组概念的异同。
1 晶体结构与空间点阵2 热加工与冷加工3 上坡扩散与下坡扩散4 间隙固溶体与间隙化合物5 相与组织6 交滑移与多滑移7 金属键与共价键8 全位错与不全位错9 共晶转变与共析转变二、画图题（任选两题。
每题6分，共12分）1 在一个简单立方晶胞内画出［010］、［120］、［210］晶向和（110）、（112）晶面。
2 画出成分过冷形成原理示意图（至少画出三个图）。
3 综合画出冷变形金属在加热时的组织变化示意图和晶粒大小、内应力、强度和塑性变化趋势图。
三、简答题（任选6题，回答要点。
每题5分，共30 分）1 在点阵中选取晶胞的原则有哪些？2 简述柏氏矢量的物理意义与应用。
3 二元相图中有哪些几何规律？4 如何根据三元相图中的垂直截面图和液相单变量线判断四相反应类型？5 材料结晶的必要条件有哪些？6 细化材料铸态晶粒的措施有哪些？7 简述共晶系合金的不平衡冷却组织及其形成条件。
8 晶体中的滑移系与其塑性有何关系？9 马氏体高强度高硬度的主要原因是什么？10 哪一种晶体缺陷是热力学平衡的缺陷，为什么？四、分析题（任选1题。
10分）1 计算含碳量w=0.04的铁碳合金按亚稳态冷却到室温后，组织中的珠光体、二次渗碳体和莱氏体的相对含量。
2 由扩散第二定律推导出第一定律，并说明它们各自的适用条件。
3 试分析液固转变、固态相变、扩散、回复、再结晶、晶粒长大的驱动力及可能对应的工艺条件。
五、某面心立方晶体的可动滑移系为(111) [110].（15分）(1) 指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量.(2) 如果滑移由纯刃型位错引起,试指出位错线的方向.(3) 如果滑移由纯螺型位错引起,试指出位错线的方向.(4) 在(2),(3)两种情况下,位错线的滑移方向如何?(5) 如果在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力，试确定单位刃型位错和螺型位错线受力的大小和方向。
中国矿业大学2012年材料科学基础试卷12(1)
中国矿业大学《材料科学基础》试卷（A）卷考试时间：100 分钟考试方式：闭卷学院班级姓名学号一、填空题。
（每空1分，共10分）1、固体中原子扩散的真正驱动力是（）。
2、滑移的本质是（）。
3、冷加工变形后的金属经加热，将发生（）、（）、（）三个阶段的变化，各个阶段的驱动力分别为（）、（）、（）。
4、铁素体是C在（）中的固溶体，奥氏体是C在（）中的固溶体。
二、选择题（每题2分，共10分，答案填写在下表中）1、体心立方结构中原子的最密排晶向族是（）A、<100>B、<110>C、<111>D、<112>2、渗碳处理常常在钢的奥氏体区域进行，这是因为。
A、碳在奥氏体中的扩散系数比在铁素体中大B、碳在奥氏体中的浓度梯度比在铁素体中大C、碳在奥氏体中的扩散激活能比在铁素体中小3、纯金属凝固时，非均匀形核比均匀形核所需的过冷度小得多，这是因为（）A、非均匀形核的临界晶核半径较小B、在未熔杂质上不需要再形核C、非均匀形核的临界形核功较小4、在热力学上稳定的缺陷是（）A.点缺陷，B.线缺陷，C.面缺陷，D.体缺陷5、下图是（）的结果A.单滑移，B.多滑移，C.交滑移，三、判断题（每题1分，共10分）1、密排六方是一种空间点阵。
（）2、过冷度是金属结晶时，冷却曲线上出现的平台的温度与熔点之差，动态过冷度是结晶过程中，实际液相温度与熔点之差。
（）3、L+α→β是包晶反应，L→α+β是共晶反应。
（）4、在三元相图的垂直截面图中的两相区内不可使用杠杆定律。
（）5、再结晶是形核－长大过程，所以也是一个相变过程。
（）6、在1000℃对金属W（熔点3680K）进行的加工是热加工。
（）7、螺位错位错线与柏氏矢量平行，刃位错位错线与柏氏矢量垂直。
（）8、位错线可以中止在晶体中。
（）9、再结晶织构是再结晶过程中被保留下来的变形织构。
（）10、若两种金属能形成无限固溶体，则它们的晶体结构必然完全相同。
材料科学基础试卷(一)与答案
材料科学基础试卷(一)一、概念辨析题（说明下列各组概念的异同。
任选六题，每小题3分，共18分）1 晶体结构与空间点阵2 热加工与冷加工3 上坡扩散与下坡扩散4 间隙固溶体与间隙化合物5 相与组织6 交滑移与多滑移7 金属键与共价键8 全位错与不全位错9 共晶转变与共析转变二、画图题（任选两题。
每题6分，共12分）1 在一个简单立方晶胞内画出［010］、［120］、［210］晶向和（110）、（112）晶面。
2 画出成分过冷形成原理示意图（至少画出三个图）。
3 综合画出冷变形金属在加热时的组织变化示意图和晶粒大小、内应力、强度和塑性变化趋势图。
4 以“固溶体中溶质原子的作用”为主线，用框图法建立与其相关的各章内容之间的联系。
三、简答题（任选6题，回答要点。
每题5分，共30 分）1 在点阵中选取晶胞的原则有哪些？2 简述柏氏矢量的物理意义与应用。
3 二元相图中有哪些几何规律？4 如何根据三元相图中的垂直截面图和液相单变量线判断四相反应类型？5 材料结晶的必要条件有哪些？6 细化材料铸态晶粒的措施有哪些？7 简述共晶系合金的不平衡冷却组织及其形成条件。
8 晶体中的滑移系与其塑性有何关系？9 马氏体高强度高硬度的主要原因是什么？10 哪一种晶体缺陷是热力学平衡的缺陷，为什么？四、分析题（任选1题。
10分）1 计算含碳量w=0.04的铁碳合金按亚稳态冷却到室温后，组织中的珠光体、二次渗碳体和莱氏体的相对含量。
2 由扩散第二定律推导出第一定律，并说明它们各自的适用条件。
3 试分析液固转变、固态相变、扩散、回复、再结晶、晶粒长大的驱动力及可能对应的工艺条件。
五、某面心立方晶体的可动滑移系为(111) [110].（15分）(1) 指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量.(2) 如果滑移由纯刃型位错引起,试指出位错线的方向.(3) 如果滑移由纯螺型位错引起,试指出位错线的方向.(4) 在(2),(3)两种情况下,位错线的滑移方向如何?(5) 如果在该滑移系上作用一大小为0.7MPa的切应力，试确定单位刃型位错和螺型位错线受力的大小和方向。
天津工业大学2013年材料科学基础A试卷
天津工业大学 2012-2013 学年第 二 学期无机非金属材料工程专业《材料科学基础》课程期末考试试卷（A ）班级： 姓名： 学号：注：（试卷满分100分，闭卷考试，考试时间100分钟）一、填空（每小题1分）1. 晶体与非晶体的根本区别是 。
2. 最简单的小角度晶界是 。
3. 某晶体中存在混合位错，其滑移矢量与位错线 。
4. 晶体中有位错时，滑移面一侧质点相对于另一侧质点的相对位移和畸变称为 。
5. 位错发生反应必须满足 和能量降低两个条件。
6. 三元凝聚系统相图中，当自由度F = 0时最多可以 相平衡共存。
7. 在相图中，晶体的升华曲线（或延长线）与液体的蒸发曲线（或延长线）的交点是该晶体的 点。
8. Fick 第二定律适用于 扩散。
9. 扩散的微观机制主要有 、 空位机制、易位机制和环行机制等。
10. 烧结推动力是 。
二、单项选择 （每小题1分）1.六方晶系中(110)晶面间距（）（100）晶面间距。
A 小于B 等于C 大于D 不确定2.简单立方晶体的致密度为（）。
A 100%B 65%C 52%D 58%3.立方晶体中（110）和（211）晶面同属于（）晶带。
A [110]B [100]C [211]D [11]4.螺型位错的滑移方向与切应力的方向（）。
A 平行B 垂直C 既不垂直也不平行D 不确定5.面心立方(FCC)结构的铝晶体中，每个铝原子的原子配位数为( )。
A 12B 6C 4D 36.下列SiO2多晶转变属于一级变体间的转变（）A α-石英和β-石英之间的转变B、α-鳞石英和β-鳞石英之间的转变C、α-石英和α-鳞石英之间的转变D、α-方石英和β-方石英之间的转变7.在三元系统相图的浓度三角形中，平行于一条边的直线上所有各点的组成中含有对面顶点组元的量相等，这条规则叫浓度三角形的（）。
A 等比例规则B 等含量规则C 背向规则D 重心规则8.下面（）不属于按原子的扩散方向(区域)划分的扩散。
2013年材料科学与工程基础 A卷答案及评分标准
天津工业大学2013-2014 学年第 1 学期材料科学与工程专业《材料科学与工程基础》课程期末考试试卷（A）答案及评分标准班级：姓名：学号：注：闭卷考试，考试时间100分钟一、填空（每空1分，共20分）①.根据晶体对称性，晶体被划分为七大晶系，其中对称性最高的是立方晶系，对称性最低的是三斜晶系。
②.金刚石为共价晶体结构，C—C间形式网络状连接，金刚石晶体的致密度为34% 。
③.晶体结构中主要存在两种间隙形式，它们是四面体和八面体。
对于CaF2晶体结构，Ca2+离子作面心立方堆积，F-离子填充全部四面体间隙。
④.一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，该晶面的晶面指数（321）。
⑤.对于凝聚态系统三元合金相图，当自由度f=0时，最大的相数为 4 。
⑥.阿道夫.菲克研究固体中原子的迁移速率，研究结果表明：扩散中原子的通量与质量浓度梯度成正比，此即菲克第一定律，定律中扩散通量J的物理意义为单位时间内通过垂直于x轴的单位面积的原子数量。
⑦.对于多晶材料，扩散物质可沿三种不同路径进行，即晶体内扩散（D L）、晶界扩散（D B）和样品自由表面扩散（D S），三种扩散具有不同的扩散系数，其相应的扩散系数按由小到大的顺序为D L＜D B＜D S。
⑧.位错的基本类型包括刃位错、螺位错和混合位错。
⑨.对于大多数中间相，原子间的结合方式属于金属键与其他典型键（如离子键、共价键）相混合的一种结合方式。
因此，它们都具有金属性。
（指中间相材料所表现的物理性能。
）⑩.组分A和组分B形成共晶组织，一般来讲，所获得的共晶组织的熔融温度低于(低于或高于)组分A和组分B的熔点。
⑪.铁碳合金相图中共析组织叫珠光体，同理，共晶组织叫莱氏体。
⑫.如右图所示，三元合金相图的浓度三角形ABC中。
根据重心规则，M、N、S为三个三元合金，P点位于△MNS的交叉位置。
⑬.在单元合金相图中，晶体的升华曲线与液体的蒸发曲线的交点是该晶体的熔点。
北京科技大学2012年材料科学基础真题答案
①对于正的温度梯度下，随液体离开液固界面的距离越远则温度越高，对于α>2的晶体来说。虽然从原子尺度来看，晶体界面是平滑的，但是从整体看是参差不齐的，即由取向不同的晶体学晶面所组成，各个晶面与散热方向成一定的角度，这有利于形成规则几何形状的晶体。
但是对于α<2的晶体老说，不具有晶体学取向的小晶面，从总体来说，界面大致与散热方向垂直，由于熔体内部的温度高于界面上的温度，所以晶体的生长界面只能以平面状随液体的冷却而均匀一致的向前推移，如果一旦局部偶有突出，那么它便进入温度较高的液体中，它的生长速度就会立刻停止，甚至会被融化，所以固液界面始终可以近似的保持平面。
十、
经过固溶处理后形成过饱和固溶体，在一定温度下保温一段时间会析出第二相而本身保留，浓度由过饱和状态过渡到饱和状态的过程就叫脱溶。一般的脱溶贯序为 。在固溶度过低或者温度过低时可能会在GP区充分发展后就停止，长期处于亚稳态；若是温度过高可直接析出平衡相，使得时效效果减弱。
GP区为钢原子富集区，尺寸很小，在光学显微镜下观察不到，呈圆盘状，弥散分布在基体中，由于两相没有脱离开，无明显界面。
一、
1、
单斜：a≠b≠c，α=γ=900≠β；三斜：a≠b≠c，α≠β≠γ≠900
四方：a=b≠c，α=β=γ=900；正方：a=b≠c，α=β=γ=900
正交：a≠b≠c，α=β=γ=900立方：a=b=c，α=β=γ=900
菱方：a=b=c，α=β=γ≠900六方：a=b≠c，α=β=900，γ=1200
③强度：强度的表现主要与位错的机制有关，再结晶阶段位错密度迅速大量减少，从而强度迅速下降。
④塑性：回复阶段变化不大，再结晶阶段由于形成新的无畸变的等轴细晶粒，使得塑性上升。在等轴晶粒粗化之后，塑性又有所下降。
西北工大2012材科真题附答案
西北工业大学2012年硕士研究生入学考试试题试题名称：材料科学基础（A卷）试题编号：832 说明：所有答题一律写在答题纸上第页共页一、简答题（每题10分，共50分）1.请简述滑移和孪生变形的特点？2.什么是上坡扩散？哪些情况下会发生上坡扩散？扩散的驱动力是什么？3.在室温下，多数金属材料的塑性比陶瓷材料好很多，为什么？纯铜与纯铁这两种金属材料哪个塑性好？说明原因。
4.请总结并简要回答二元合金平衡结晶过程中，单相区、双相区和三相区中，相成分的变化规律。
5.合金产品在进行冷塑性变形时会发生强度、硬度升高的现象，为什么？如果合金需要进行较大的塑性变形才能完成变形成型，需要采用什么中间热处理的方法？而产品使用时又需要保持高的强度、硬度，又应如何热处理？二、作图计算题（每题15分，共60分）1、在Fe-Fe3C相图中有几种类型的渗碳体？分别描述这些渗碳体的形成条件，并绘制出平衡凝固条件下这些不同类型渗碳体的显微组织形貌。
2、在两个相互垂直的滑移面上各有一条刃型位错AB、XY，如图所示。
假设以下两种情况中，位错线XY在切应力作用下发生运动，运动方向如图中v所示，试问交割后两位错线的形状有何变化（画图表示）？在以下两种情况下分别会在每个位错上形成割阶还是扭折？新形成的割阶或扭折属于什么类型的位错？3、已知H原子半径r为0.0406nm，纯铝是fcc晶体，其原子半径R为0.143nm，请问H原子溶入Al时处于何种间隙位置？4、柱状试样，当固溶体合金（k0＞1）从左向右定向凝固。
凝固过程中假设，凝固速度快，固相不扩散、液相基本不混合，α/L（固/液）界面前沿液体中的实际温度梯度为正温度梯度。
由于α/L界面前沿液体存在成分过冷区，晶体易以树枝状结晶生长。
当合金从左向右定向凝固，达到稳态凝固区时，请分析并画出：①k0＞1相图；②α/L界面处固体、液体的溶质浓度分布图；③液体中成分过冷区图三、综合分析题（共40分）1、试用位错理论解释低碳钢的应变时效现象。
材料科学基础A卷参考答案及评分标准
?材料科学根底?A 卷参考答案及评分标准一、名词说明1.成份过冷：界眼前沿液体中的实际温度低于由溶质散布所决定的凝固温度时产生的过冷。
〔3分〕2.致密度：晶体构造中原子体积占整体积的百分数。
〔3分〕3.上坡扩散：原子由低浓度处向高浓度处进展的扩散。
〔3分〕4.加工硬化：金属材料经冷加工变形后，强度和硬度显著提高，而塑性和韧性专门快下降的现象。
〔3分〕5.全位错：实际晶体中，柏氏矢量等于点阵矢量或其整数倍的位错称为全位错。
〔3分〕二、判定分析题1.此说法错误。
〔1分〕空间点阵中的各阵点的周围环境必需一样〔1分〕，而密排六方晶体构造中位于晶胞内的原子与晶胞角上的原子具有不同的周围环境〔1分〕，因此密排六方晶体构造不能视为一种空间点阵。
2.此说法错误。
〔1分〕碳钢只有共析转变而没有共晶转变〔1分〕，而关于铸铁而言，它既有共晶转变也具有共析转变〔1分〕。
3. 此说法错误。
〔1分〕因为三元相图的垂直截面不能反映相浓度随温度而转变的关系〔1分〕，只能用于了解冷却进程中的相变温度。
〔1分〕4.此说法错误。
〔1分〕一个位错环不可能处处都是螺型位错，但可能处处都是刃型位错〔2分〕。
三、问答题一、答：]110[2a +]211[6a =]111[3a 〔1分〕 反映前的能量：222326121a a a =+ 〔2分〕，反映后的能量：231a 〔1分〕反映前的能量高于反映后的能量〔1分〕，知足位错反映的能量条件，因此位错反映能够进展。
别离是全位错、肖克利不全位错、弗兰克不全位错〔3分〕 二、,2v k G r ∆=σ得球形核胚的临界形核功：23k 316v G G ∆=∆πσ〔4分〕 边长为a 的立方形晶核的临界形核功：23t 332vG G ∆=∆πσ〔4分〕 将两式比拟可见球形晶核的临界形核功仅为形成立方形晶核的1/23、x A Dt = 〔2分〕式中，x 为渗碳层厚度；D 为扩散系数；t 为扩散时刻；A 为常数。
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济南大学2012～2013学年第一学期课程考试试卷（A 卷）
课 程 材料科学基础 授课教师 陈志勇 考试时间 2013年 01月 04日 考试班级 高分子材料与工程100 学 号 姓 名
------------------------- 注：请考生务必将答案写在答题纸上 --------------------------------
一、填空（每小题1分，共10分）
1. 按照物理化学属性材料可以分为金属材料， ，高分子材料和复合材料。
2. 化学键合可分为离子键、共价键和 。
3. 超导体的两种特性是完全导电性和 。
4. 复合材料可分为 、陶瓷基复合材料和高分子基复合材料。
5. 影响离子电导率的主要因素包括 、晶体结构、和晶格缺陷。
6. 机械零件在交变载荷作用下，其工作应力远小于抗拉强度，甚至小于屈服强度时，在长 时间工作后发生突然断裂的现象称为 。
7. 物体的体积或长度随温度升高而增大的现象叫做 。
8. 材料的腐蚀按其作用性质分为物理腐蚀、化学腐蚀和 。
9. 介电常数表示单位面积和单位厚度电介质的 。
10. 光垂直射向物体表面时，入射光强度中有一定分数被反射掉的现象称为 。
二、是非判断题（每小题2分，共20分）
（正确的写√，错误的写×）
1． 硬度是指材料抵抗表面局部塑性变形及破坏的能力。
（ ）
2． 超导体的三个性能指标是超导转变温度、临界磁场强度和临界电流密度。
（ ） 3． 非极性分子与非极性分子之间相互作用会产生取向力和诱导力。
（ ） 4． 晶须是指含缺陷很多的单晶纤维材料。
直径0.1～10μm ，长径比 5～1000。
（ ） 5． 电导率是指在单位电场强度下流过每立方米材料的电流。
（ ） 6． 晶胞是指能代表晶格原子排列规律的最大几何单元。
（ ） 7． 磁畴是指在铁磁性物质中，存在的微小自发磁化区域。
（ ）
8． 弹性模量是指在比例极限(
σp )范围内，材料所受的应力与产生的应变之比。
（ ） 9． 磁化强度是指单位面积的磁矩。
（ ）
10．石墨烯是由碳原子呈蜂巢晶格排列构成的单层三维晶体。
（ ）
1. 简述原子之间相互作用中物理键合的类型。
2. 简述热膨胀性的主要影响因素。
3. 简述高分子材料组成和结构的基本特征。
4. 按照导电性将材料分类并说明其主要特征。
四、计算题（每小题10分，共30分）
1. 氯化钠晶体被用来测量某些X 射线的波长，对氯离子的d 111间距而言，其衍射角2θ为
27.
5°。
X 射线的波长是多少？氯化钠属立方晶系，晶格常数为0.563 nm ，衍射基数为1。
2. 计算金属铱的原子半径。
已知铱具有fcc （面心立方）晶体结构，密度为22.4g/cm 3
， 摩尔质量为192.2g/mol 。
3. 某种金属合金的磁化强度为3.2×105
A/m ，在50 A/m 的磁场中，计算该材料的（1）磁化率； （2） 磁感强度； （3）判断该类材料属于何种磁性材料？
五、论述题（每小题
10分，共20分） 1. 试述复合材料的基本相以及各相的功能。
2. 准晶体（quasicrystal ）是一种介于晶体和非晶体之间的固体。
准晶体具有完全有序的结构， 然而又不具有晶体所应有的平移对称性，因而可以具有晶体所不允许的宏观对称性。
试从结构 的特点来分析准晶体材料（如急速凝固的铝锰合金）可能具有的性能特征（如熔点、力学性能、 导电性等）及其可能的实际用途。
三、简答题（每小题5分，共20分）
…………………………………………装…………………………订…………………………线…………………………………………
…
…………试
…
……
…
…题
…
……
…
…不………
…
…要…
………
…
超…
…
…
…
…
过…
…
……
…此
…
…
……
…
线………………。