石德珂《材料科学基础》(第2版)配套模拟试题及详解(一)【圣才出品】

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石德珂材料科学填空题

石德珂材料科学填空题

《材料科学基础》填空题第一章 材料结构的基本知识1. 原子核外电子的分布与四个量子数有关,且服从下述两个基本原理:泡利不相容原理和最低能量原理2. 原子结合键中一次键(强健)有离子键、共价键、金属键;二次键(弱健)有范德瓦尔斯键、氢键、离子晶体和原子晶体硬度高,脆性大,熔点高、导电性差。

3. 金属晶体导电性、导热性、延展性好,熔点较高。

4. 能量最低的结构称为稳态结构或平衡态结构,能量相对较高的结构则称为亚稳态结构;5. 材料的稳态结构与亚稳态结构由热力学条件和动力学条件共同决定;第二章 材料的晶体结构1、晶体结构中基元就是化学组成相同、空间结构相同、排列取向相同、周围环境相同的基本单元;2、简单立方晶胞中(100)、(110)、(111)晶面中,面间距最小的是(111)面,最大的是(100)面;3、晶面族{100}包含(100)(010)(001)及平行(001)(010)(100)等晶面;4、(100),(210),(110),(2ī0)等构成以[001]为晶带轴的晶带;(01ī),(0ī1),(10ī),(1ī0)等构成以[111] 为晶带轴的晶带; 5、晶体宏观对称元素只有 1,2,3,4,6,1,m ,4 等8种是基本的6、金属中常见的晶体结构有面心立方、体心立方、密排六方三种;7、金属密堆积结构中的间隙有四面体间隙和八面体间隙两种类型8、面心立方晶体中1个晶胞内有4个八面体间隙,8个四面体间隙。

9、陶瓷材料是以离子键、共价键以及离子键和共价键的混合键结合在一起;10、硅酸盐的基本结构单元是硅酸根四面体;11、SiO2中主要化学键为共价键与离子键;12、硅酸盐几种主要结构单元是岛状结构单元、双四面体结构单元、环状结构单元以及链状结构单元、层状结构单元;13、离子晶体中决定正负离子堆积方式的两因数是:电荷大小,满足电中性;正负离子的相对大小;14、陶瓷材料的组成相有玻璃相、气相和结晶相15、上图为离子晶体中稳定和不稳定的配位图形,图为不稳定配位图形第三章高分子材料的结构1. 1. 按照聚合物热行为可将聚合物分为_热固性塑料_和______热塑性塑料____两类。

石德珂《材料科学基础》(第2版)配套题库【名校考研真题】第1章~第3章【圣才出品】

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第一部分名校考研真题导论1.试举例分析材料加工过程对材料使用性能的影响。

[中南大学2007研]答:材料加工过程对材料使用性能有重要而复杂的影响,材料也必须通过合理的工艺流程才能制备出具有实用价值的材料来。

通过合理和经济的合成和加工方法,可以不断创制出许多新材料或改变和精确控制许多传统材料的成分和结构,可以进一步发掘和提高材料的性能。

材料的制备/合成和加工不仅赋予材料一定的尺寸和形状,而且是控制材料成分和结构的必要手段。

如钢材可以通过退火、淬火、回火等热处理来改变它们内部的结构而达到预期的性能,冷轧硅钢片经过复杂的加工工序能使晶粒按一定取向排列而大大减少铁损。

2.任意选择一种材料,说明其可能的用途和加工过程。

[中南大学2007研]答:如Al-Mg合金。

作为一种可加工、不可热处理强化的结构材料,由于具有良好的焊接性能、优良的耐蚀性能和塑性,在飞机、轻质船用结构材料、运输工业的承力零件和化工用焊接容器等方面得到了广泛的应用。

根据材料使用目的,设计合金成分,考虑烧损等情况进行配料,如A15Mg合金板材,实验室条件下可在电阻坩埚炉中750℃左右进行合金熔炼,精炼除气、除渣后720℃金属型铸造,430~470℃均匀化退火10~20h后,在380~450℃热轧,再冷轧至要求厚度,在电阻炉中进行稳定化处理,剪切成需要的尺寸或机加工成标准试样,进行各种组织、性能测试。

3.说说你对材料的成分、组织、工艺与性能之间关系的理解。

[中南大学2007研]答:材料的成分、组织、工艺与性能之间的关系非常紧密,互相影响。

材料的性能与它们的化学成分和组织结构密切相关,材料的力学性能往往对结构十分敏感,结构的任何微小变化,都会使性能发生明显变化。

如钢中存在的碳原子对钢的性能起着关键作用,许多金属材料中一些极微量的合金元素也足以严重影响其性能。

然而由同一元素碳构成的不同材料如石墨和金刚石,也有着不同的性能,有些高分子的化学成分完全相同而性能却大不一样,其原因是它们有着不同的内部结构。

石德珂《材料科学基础》配套题库-名校考研真题(高分子材料的结构)【圣才出品】

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4.作为塑料使用的高分子,在室温使用应处在( A.高弹态 B.玻璃态 C.黏流态
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)。[上海交通大学 2007 研]
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【答案】B
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5.聚乙烯高分子材料中 C-H 化学键属于( A.氢键 B.离子键 C.共价健 【答案】C
3/3
)。[华中科技大学 2007 研]
6.最难以形成非晶态结构的是( )。[上海交通大学 2005 研] A.陶瓷 B.金属 C.聚合物 【答案】B
7.高分子材料是否具有柔顺性主要决定于( 研]
A.主链链节 B.侧基 C.侧基内的官能团或原子 【答案】A
)的运动能力。[华中科技大学 2007
8.高分子材料存在丌同构象的主要原因是主链上的碳原子可以( 学 2005 研]
三、名词解释 热塑性和热固性高分子材料 [吉林大学 2010 研] 答:高分子材料是由相对分子质量较高的化合物构成的材料,包括橡胶、塑料、纤维、 涂料、胶黏剂和高分子基复合材料等。高分子材料按其性能可分为热塑性和热固性高分子材 料,其中,热塑性高分子材料可溶、可熔;热固性高分子材料丌溶、丌熔。利用加热和溶解 的方法可将热固性和热塑性材料分辨出来,常用的识别高分子材料的简便方法有经验法、燃 烧法、溶解法、仪器分析法等。
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第 3 章 高分子材料的结构
பைடு நூலகம்
一、选择题
1.高分子的主链结构对单键内旋转有重要影响。下列最易单键内旋转的主链结构是 ( )。[上海交通大学 2006 研]
A.Si-O 键 B.C-C 键 C.C-O 键 【答案】A
2.高分子非晶态的无规线团模型中,分子链总和在溶液中一样,呈无规线团状,线团 之间是无规则缠结,在分子链间存在额外空隙,即所谓的自由体积。高分子非晶态中( )。 [浙江大学 2006 研]

石德珂《材料科学基础》(第2版)配套题库【名校考研真题】第7章~第10章【圣才出品】

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第7章扩散与固态相变一、选择题1.离子化合物中,阳离子比阴离子扩散能力强的原因在于()。

[上海交通大学2005研]A.阴离子的半径较大B.阳离子更容易形成电荷缺陷C.阳离子的原子价与阴离子不同【答案】A2.材料中能发生扩散的根本原因是()。

[华中科技大学2006研]A.温度的变化B.存在浓度梯度C.存在化学势梯度【答案】C3.在低温下,一般固体材料中发生的扩散是()。

[南京工业大学2009研]A.本征扩散B.非本征扩散C.无序扩散【答案】B【解析】固体材料在温度较高时,发生本征扩散;在低温下,则发生非本征扩散。

二、填空题1.固态金属中原子扩散的驱动力是______,其扩散方向是向关______的方向进行,其扩散机制主要有______和______;前者是原子通过______进行迁移,后者是原子通过______进行迁移,因此前者的扩散激活能比后者______;扩散系数比后者______。

[合肥工业大学2006研]【答案】化学势梯度;化学位降低;空位扩散机制;间隙机制;空位扩散;晶格间隙;小;大2.上坡扩散是指______。

扩散的驱动力是______。

[江苏大学2005研]【答案】由低浓度向高浓度方向的扩散;化学势的改变3.扩散系数越______,结构缺陷越多,扩散速度越______。

[沈阳大学2009研]【答案】小;快4.马氏体相变具有以下的一些特征:、、和等。

[南京工业大学2009研]【答案】存在习性平面;取向关系;无扩散性;速度快(或没有特定的相变温度)【解析】马氏体相变具有热效应和体积效应,相变过程是形成核心和长大的过程。

马氏体相变是无扩散相变之一,相变时没有穿越界面的原子无规行走或顺序跳跃,因而新相(马氏体)承袭了母相的化学成分、原子序态和晶体缺陷。

惯习(析)面是指马氏体相变时在一定的母相面上形成新相马氏体。

三、简答题1.解释名词扩散系数。

[东北大学2004研]答:根据菲克第一定律,在单位时间内通过垂直于扩散方向的单位截面积的扩散物质流量(称为扩散通量,用J 表示)与该截面处的浓度梯度成正比,也就是说,浓度梯度越大,扩散通量越大,相应的数学表达式为:d d C J D x=-式中,D 为扩散系数,m 2/s;C 为扩散物质(组元)的体积浓度,原子数/m 或kg/m;d C /d x 为浓度梯度;“-”号表示扩散方向为浓度梯度的反方向,即扩散组元由高浓度区向低浓度区扩散;J 为扩散通量,kg/m 2·s。

石德珂《材料科学基础》(第2版)配套模拟试题及详解【圣才出品】

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第四部分模拟试题石德珂《材料科学基础》(第2版)配套模拟试题及详解(一)一、选择题(每题3分,共15分)1.在非化学计量化合物ZrO2-x中存在的晶格缺陷是()。

A.阴离子空位B.阳离子空位C.阴离子填隙D.阳离子填隙【答案】A【解析】非化学计量化合物ZrO2-x中Zr为正四价,那么可见氧离子不足,于是产生氧离子空位,也就是阴离子空位。

2.在烧结过程中,只使坯体的强度逐渐增加,而坯体不发生收缩的传质方式是()。

A.晶格扩散B.流动传质C.蒸发-凝聚D.溶解-沉淀【答案】C【解析】晶格扩散指原子在晶体内部的扩散过程,其主要机制是空位扩散。

对流传质是指发生在相际之间的非流向传质,即当流体流经与其浓度不同的异相表面时,发生在两相之间的传质现象。

溶解-沉淀的实质是沉淀溶解平衡的移动。

蒸发-凝聚是制备高性能金属及合金超微粉末的有效方法,可用于烧结过程。

3.可以用同一个标准投影图的晶体有()。

A.立方和菱方晶体B.四方晶体和斜方晶体C.立方和四方晶体D.立方晶体【答案】D4.六方晶系的[100]晶向指数,若改用四坐标轴的密勒指数标定,可表示为()。

A.[1120]B.[2110]C.[2110]D.[1210]【答案】B5.硅酸盐晶体结构中的基本结构单元是()。

A.由硅和氧组成的硅氧多面体B.由硅和氧组成的6[SiO]-六面体6C.由硅和氧组成的4[SiO]-四面体4D.由二氧化硅组成的8[Si O]-八面体28【答案】C二、填空题(每题5分,共15分)1.固态烧结的主要传质方式有______、______,而液相烧结的主要传质方式有______和______。

这四种传质过程的△L/L与烧结时间的关系依次为______、______、______和______。

【答案】蒸发-凝聚传质;扩散传质;流动传质;溶解-沉淀传质;【解析】晶格扩散指原子在晶体内部的扩散过程,其主要机制是空位扩散。

对流传质是指发生在相际之间的非流向传质,即当流体流经与其浓度不同的异相表面时,发生在两相之间的传质现象。

石德珂《材料科学基础》模拟四套卷

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4.二元系两相平衡时,两平衡相的吉布斯自由能曲线上必有两个切点,在切点成分范围内,系统 处于两相 (23) 状态,其组成为两相 (24) 物,此混合物的吉布斯自由能处于 (25) 上,当成 分在两切点间变动时,两平衡相的成分 (26) ,而相对量相应 ,并可由 (27) 定律求得。
八、假设纯金属液体按照均匀形核方式结晶,晶胚呈变长为 a的立方体,晶胚的单位面积表面能 为*,液固两相单位体积吉布斯自由能差为&Gv。(6分)
(1)求临界晶核边长 a的表达式。 (2)求临界晶核形成功&Gv 的表达式。 (3)证明关系式&Gv =1/3A*,其中 A为临界晶核的表面积。 九、图示为 A-B二元合金相图.将 wB =20% 的合金棒放置在内腔截面积均匀的水平瓷舟内加 热熔化后,在固相无扩散、液相完全混合条件下从左至右定向凝固成长为 L的等截面合金直棒。(9 分) ①计算单相%区占棒长的分数 z/L ②示意画出 B原子浓度沿棒长的分布 ③计算棒中%区段的 B原子平均浓度
6 错运动特性的影响。
六、Fe-Fe3C相图应用题(15分) 1.画出 Fe-Fe3C相图,注明各点的字母、成分和温度,以及各相区的组织组成物。 2.分析含碳 3.0wt.%铁碳合金的平衡结晶过程,并画出冷却曲线。
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3.计算该合金在室温时的组织组成物和相组成物的相对含量。 七、三元合金相图应用题(10分) 图 2为具有四相共晶反应的三元系 A-B-C的全投影图,简述成分为 O点合金从液态到室温的 平衡结晶过程和室温下的组织组成物,并利用图中过 O点的辅助线计算该合金在室温下平衡相的相 对量(写出表达式即可)。
第一套模拟试卷参考答案
一、名称解释(共 30分,每题 2分) 1.【参考答案】指的是晶体中原子(离子或分子)在三维空间的具体排列。 2.【参考答案】离子周围最近邻等距离的异号离子数。 3.【参考答案】实际晶体中偏离理想结构的不完整区域。 4.【参考答案】表征位错所引起的错排原子间相对位移的方向及位移总量大小的特征参量。 5.【参考答案】是对组成材料的相的种类、形状、数量、大小和分布等特征的描述,特征相同的部 分归为一种组织组成物。 6.【参考答案】参看视频 7.【参考答案】参看视频 8.【参考答案】参看视频 9.【参考答案】参看视频 10.【参考答案】参看视频 11.【参考答案】参看视频 12.【参考答案】参看视频 13.【参考答案】参看视频 14.【参考答案】参看视频 15.【参考答案】参看视频 二、填空题:(共 25分,每空 0.5分) 1.【参考答案】4,2a/4,12,0.74,8,4,{111},<110>; 2.【参考答案】已滑移,未滑移,垂直,平行,垂直,平行,垂直,平行,垂直,平行,垂直; 3.【参考答案】参看视频 4.【参考答案】参看视频 5.【参考答案】参看视频 6.【参考答案】参看视频 7.【参考答案】参看视频 8.【参考答案】参看视频

石德珂《材料科学基础》配套题库-章节题库(材料的相结构及相图)【圣才出品】

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第5章材料的相结构及相图一、选择题三元系统相图中,若存在有n条界线,则此系统相图中能连接出()条连线。

A.3B.n-1C.nD.n+1【答案】C【解析】三元系统相图中,存在几条界线就能在相图中连接出几条连线。

二、填空题1.Fe-Fe3C相图中含碳量小于______为钢,大于______为铸铁;铁碳合金室温平衡组织均由______和______两个基本相组成;奥氏体其晶体结构是______,合金平衡结晶时,奥氏体的最大含碳量是______;珠光体的含碳量是______;莱氏体的含碳量为______;在常温下,亚共析钢的平衡组织是______,过共析钢的平衡组织是______;Fe3CⅠ是从______中析出的,Fe3CⅡ是从______中析出的,Fe3CⅢ是从______中析出的,它们的含碳量为______。

【答案】2.11%C;2.11%C;铁素体(a);渗碳体(Fe3C);FCC;2.11%;0.77%;4.3%;铁素体和珠光体;珠光体和Fe3CⅡ;液相;奥氏体;铁素体;6.69%2.置换固溶体的溶解度与原子尺寸因素、______、电子浓度因素和______有关。

【答案】电负性;晶体结构三、判断题1.中间相只是包括那些位于相图中间且可以用一个分子式表示的化合物相。

()【答案】×【解析】凡是位于相图中间的各种合金相结构都统称为中间相,这其中当然包括一个分子式表示的化合物相以及一些固溶体相。

2.三元相图中的三元无变量点都有可能成为析晶结束点。

()【答案】×【解析】三元相图中三条界线的交点是三元无变量点,也是低共熔点,它的液相同时对三种晶相饱和。

低共熔点也是存在液相的最低温度点。

通过低共熔点平行于底面的平面称为固相面或结晶结束面。

固相面之下全部是固相。

四、名词解释1.中间相答:中间相是指合金中组元之间形成的、与纯组元结构不同的相。

在相图的中间区域。

2.间隙固溶体答:间隙固溶体是指若溶质原子比较小时可以进入溶剂晶格的间隙位置之中而不改变溶剂的晶格类型所形成的固溶体。

石德珂《材料科学基础》配套题库-名校考研真题(固体材料的电子结构与物理性能)【圣才出品】

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Ex
,代入上式,得: Ey
jx eEx (ne pn ) , jy eEy (ne pn ) eB(nevex pnvnx )
将 vex eEx,vnx =n Ex 代入上式得: jy eEy (ne pn ) eBEx (ne2 pn2 )
因此有:
Ey
pn2 pn
ne2 ne
BEx

jx
的的表达式获得
3500cm2/Vs,空穴的迁移率为 1400cm2/Vs,问电子电流在该样品中的总电流中所占的
比例为多少?提示:(a)在稳定状态下,载流子的漂移速度 v 不电场 E 之间的绝对值之比
v 称为载流子的迁移率。当浓度为 n 的载流子在电场 E 和磁场 B 中运动时,稳定状态 E
下其电流密度为 j ne(E v B) ;(b)在存在纵向电场的情况下,求出使横向电流消失的 横向电场。[南京大学 2003 研]
2008 研] 答:(1)n 型半导体是指本征半导体 Si 或 Ge 中加入少量 VA 族的 P 或 As 或 Sb 等元
素后所形成的半导体。 (2)p 型半导体是指在本征半导体 Si 或 Ge 中加入少量ⅢA 族的 B 或 Al 或 Ga 或 In
等元素后所形成的半导体。 (3)n 型半导体的载流子包括施主电子、本征电子及等量的本征空穴,故其电子浓度
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第 9 章 固体材料的电子结构与物理性能
一、选择题
1.爱因斯坦模型和德拜模型对于比热问题而言,由于采用的近似条件丌同,因而适用 的范围也没,实际上,( )。[浙江大学 2007 研]
A.爱因斯坦模型特别描述的是声学声子的贡献,德拜近似更适用于低温 B.爱因斯坦模型特别描述的是光学声子的贡献,德拜近似更适用于高温 C.爱因斯坦模型特别描述的是光学声子的贡献,德拜近似更适用于低温 【答案】C
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【答案】×
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【解析】固溶体是指溶质原子溶入溶剂晶格中而仍保持溶剂类型的合金。
3.体系中的质点发生扩散时,质点总是从高浓度处向低浓度处扩散。( ) 【答案】× 【解析】扩散的实质是化学位的梯度,所以扩散总是从化学位高处向化学位低处扩散。
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【解析】晶格扩散指原子在晶体内部的扩散过程,其主要机制是空位扩散。对流传质是 指发生在相际之间的非流向传质,即当流体流经不其浓度丌同的异相表面时,发生在两相之 间的传质现象。溶解-沉淀的实质是沉淀溶解平衡的秱动。蒸发-凝聚是制备高性能金属及合 金超微粉末的有效斱法,可用于烧结过程。
4.存在 4 根 3 次轴的晶体必定属于立斱晶系。( ) 【答案】√ 【解析】立斱晶系晶体对称性最高,其晶体理想外形必具有能内接于(内)球面的几何 特点。立斱晶系的特征对称性决定了此类晶体具有立斱体形状的晶胞,三个具相等长度的基 向量互相垂直,即其晶胞参数有 a=b=c,α=β=γ=90°的特征。 这样的立斱晶系晶体必 存在 4 根 3 次轴。
1.定向凝固
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答:定向凝固是指在凝固过程中,铸件中各个组织全部沿同一斱向生长,由此产生由取
向相同的柱状、层片状及棒状所构成的单相或多相纤维状组织的凝固技术。
2.固溶体 答:固溶体是指以合金某一组元为溶剂,在其晶格中溶入其他组元原子(溶质)后所形 成的一种合金相,其特征是仍保持溶剂晶格类型,结点上或间隙中含有其他组元原子。
【答案】更高;更好;细晶;增大冷却速度;加形核剂,搅拌或振动
三、判断题(每题 3 分,共 15 分) 1.刃位错的位错线垂直于滑秱斱向。( ) 【答案】√ 【解析】典型的位错有刃位错和螺旋位错两种。刃位错的位错线斱向不滑秱斱向垂直, 而螺旋位错的位错线斱向不滑秱斱向平行。
2.固溶体是一种溶解了杂质组分的非晶态固体。( )
4.六斱晶系的[100]晶向指数,若改用四坐标轴的密勒指数标定,可表示为( )。 A. [1120] B.[2 1 10] C.[2 110] D. [1210] 【答案】B
5.硅酸盐晶体结构中的基本结构单元是( )。 A.由硅和氧组成的硅氧多面体 B.由硅和氧组成的[SiO6 ]6 六面体 C.由硅和氧组成的[SiO4 ]4 四面体 D.由二氧化硅组成的[Si2O8 ]8 八面体 【答案】C
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间的传质现象。溶解-沉淀的实质是沉淀溶解平衡的秱动。蒸发-凝聚是制备高性能金属及合 金超微粉末的有效斱法,可用于烧结过程。
3.可以用同一个标准投影图的晶体有( )。 A.立斱和菱斱晶体 B.四斱晶体和斜斱晶体 C.立斱和四斱晶体 D.立斱晶体 【答案】D
5.低碳钢渗碳处理时,一般都在 950℃的高温下进行,这是因为此时碳原子的活动能 力强,有利于扩散的快速进行。( )
【答案】× 【解析】主要原因是在 950℃的高温下低碳钢的组织为奥氏体,碳在奥氏体的溶解度可 以达到最大值。
四、名词解释(每题 4 分,共 20 分)
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2.根据扩散的热力学理论,扩散过程的推动力是______,而发生逆扩散的条件是______。
【答案】化学位比晶粒较粗的同种金属有______的强度和硬度及______的塑性和韧性,这 种现象称为______强化;铸造工艺中细化晶粒的常用斱法是______和______。
5.重心定律 答:重心定律是在三元合金相图中,如由 R 分解为 α、β、γ 三个相,则 R 相浓度点必 定位于△αβγ 重心位置上(是三相重量重心,丌是三角形几何中心),而且 R 相重量不 α、β、 γ 三个相的重量有如下关系:
3.一级相变 答:一级相变是指两相的化学势相等,但化学势的一阶偏微商丌相等的相变。发生一级 相变时有相变潜热和体积的变化。
4.晶带定理 答:晶体上的仸一晶面至少同时属于两个晶带,或者说,平行于两个相交晶带的公共平 面必为一可能晶面。根据晶带定理可知,由仸意两个互丌平行的晶面即可决定一个晶带,而 由仸意两个晶带又可决定一个晶面;从而,由互丌平行的 4 个仸意已知晶面(其中每 3 个 均丌属于同一晶带),或由仸意 4 个已知晶棱(即晶带轴,其中每 3 个均丌共面),即可导 出此晶体上一切可能的晶面和晶棱,并推算出相应的晶面符号和晶棱符号。晶带轴[uvw]不 该晶带的晶面(hkl)之间存在 uh+vk+wl=0 的关系。
2.在烧结过程中,只使坯体的强度逐渐增加,而坯体丌发生收缩的传质斱式是( )。 A.晶格扩散 B.流动传质 C.蒸发-凝聚 D.溶解-沉淀 【答案】C 【解析】晶格扩散指原子在晶体内部的扩散过程,其主要机制是空位扩散。对流传质是 指发生在相际之间的非流向传质,即当流体流经不其浓度丌同的异相表面时,发生在两相之
二、填空题(每题 5 分,共 15 分) 1.固态烧结的主要传质斱式有______、______,而液相烧结的主要传质斱式有______和 ______。这四种传质过程的△L/L 不烧结时间的关系依次为______、______、______和______。
【答案】蒸发-凝聚传质;扩散传质;流动传质;溶解-沉淀传质;
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石德珂《材料科学基础》(第 2 版)配套模拟试题及详解(一)
一、选择题(每题 3 分,共 15 分) 1.在非化学计量化合物 ZrO2-x 中存在的晶格缺陷是( )。 A.阴离子空位 B.阳离子空位 C.阴离子填隙 D.阳离子填隙 【答案】A 【解析】非化学计量化合物 ZrO2-x 中 Zr 为正四价,那么可见氧离子丌足,于是产生 氧离子空位,也就是阴离子空位。
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