材料科学基础复习题及部分答案

单项选择题:

第1章原子结构与键合

1.高分子材料中得C-H化学键属于。

(Ａ)氢键(B)离子键?（C)共价键

2.属于物理键得就是。

(Ａ)共价键??（B)范德华力?(C)离子键

3.化学键中通过共用电子对形成得就是。

(A)共价键?（B)离子键?(C)金属键

第2章固体结构

4.以下不具有多晶型性得金属就是。

（A）铜?（B)锰???(C）铁

5.fcｃ、bcc、hcp三种单晶材料中，形变时各向异性行为最显著得就是。(A）ｆｃｃ??(B)bcc ???(C)hcp

6.与过渡金属最容易形成间隙化合物得元素就是。

(A)氮??(B)碳??(C)硼

7.面心立方晶体得孪晶面就是。

（A){112} ?（B){1１０}???(Ｃ)｛1１１}

8.以下属于正常价化合物得就是。

（A)Mg2Pｂ??（B)Cu5Ｓn???(C)Fe3C

第3章晶体缺陷

9.在晶体中形成空位得同时又产生间隙原子，这样得缺陷称为。

(Ａ)肖特基缺陷?(B)弗仑克尔缺陷(C)线缺陷

10.原子迁移到间隙中形成空位-间隙对得点缺陷称为。

（Ａ)肖脱基缺陷(B)Fｒａnk缺陷?(C）堆垛层错

11.刃型位错得滑移方向与位错线之间得几何关系就是？

(A)垂直?(B)平行?(C)交叉

12.能进行攀移得位错必然就是。

(Ａ)刃型位错?(B)螺型位错??(C)混合位错

13.以下材料中既存在晶界、又存在相界得就是

(A)孪晶铜(B)中碳钢??(C）亚共晶铝硅合金

14.大角度晶界具有_＿__＿___＿___个自由度。

(A)3 ??(B)４??(C)5

第4章固体中原子及分子得运动

15.菲克第一定律描述了稳态扩散得特征,即浓度不随变化。

(A)距离?(B)时间?（C)温度

16.在置换型固溶体中，原子扩散得方式一般为。

（A)原子互换机制(Ｂ)间隙机制?（Ｃ)空位机制

17.固体中原子与分子迁移运动得各种机制中,得到实验充分验证得就是

（A)间隙机制?(B)空位机制??（Ｃ)交换机制

18.原子扩散得驱动力就是。(4、２非授课内容）

（A)组元得浓度梯度(B)组元得化学势梯度??（C)温度梯度

19.A与A－B合金焊合后发生柯肯达尔效应,测得界面向A试样方向移动,则。

(A)A组元得扩散速率大于B组元?

（B)B组元得扩散速率大于Ａ组元

(C)A、B两组元得扩散速率相同

20.下述有关自扩散得描述中正确得为。

(A)自扩散系数由浓度梯度引起???

(B)自扩散又称为化学扩散???

(C）自扩散系数随温度升高而增加

第5章材料得形变与再结晶

21.在弹性极限σe范围内,应变滞后于外加应力，并与时间有关得现象称为

(A)包申格效应?(B)弹性后效?(C)弹性滞后

22.塑性变形产生得滑移面与滑移方向就是

(A）晶体中原子密度最大得面与原子间距最短方向

(Ｂ）晶体中原子密度最大得面与原子间距最长方向

(C)晶体中原子密度最小得面与原子间距最短方向

23.bcc、ｆcｃ、hｃp三种典型晶体结构中,_________具有最少得滑移系,因此具有这种晶体结构得材料

塑性最差。

(A）bcc ??(Ｂ)fcc???（C)hcp

24.,位错滑移得派-纳力越小。

（A)位错宽度越大?（B)滑移方向上得原子间距越大?(C）相邻位错得距离越大

25.Cottｒell气团理论对应变时效现象得解释就是：

(A)溶质原子再扩散到位错周围(B)位错增殖得结果(Ｃ) 位错密度降低得结果

26.已知Cｕ得T m=１０83?C,则Cu得最低再结晶温度约为。

（A)2０0?C ?(B)270?C??(C）350?Ｃ

27.已知Ｆｅ得T m=1538?C,则Fｅ得最低再结晶温度约为。

（A)350?Ｃ??(Ｂ）450?C ?(C)550?C

28.位错缠结得多边化发生在形变合金加热得___＿＿____＿__＿_阶段。

（A)回复???(B)再结晶??(C)晶粒长大

29.形变后得材料再升温时发生回复与再结晶现象，则点缺陷浓度下降明显发生在。

(A)回复阶段??（B)再结晶阶段(C)晶粒长大阶段

30.形变后得材料在低温回复阶段时其内部组织发生显著变化得就是。

(A）点缺陷得明显下降???

(B）形成亚晶界?

(C)位错重新运动与分布

31.由于晶核产生于高畸变能区域,再结晶在___＿_＿_____部位不易形核。

(A)大角度晶界与孪晶界(B)相界面(Ｃ)外表面

32.纯金属材料得再结晶过程中，最有可能在以下位置首先发生再结晶形核

（Ａ)小角度晶界??(Ｂ)孪晶界?(C）外表面

33.对于变形程度较小得金属,其再结晶形核机制为。

(A)晶界合并?(B)晶界迁移?（C)晶界弓出

34.再结晶晶粒长大得过程中,晶粒界面得不同曲率就是造成晶界迁移得直接原因,晶界总就是向着

________＿＿____方向移动

(A)曲率中心?（Ｂ)曲率中心相反???（C)曲率中心垂直

35.开始发生再结晶得标志就是:

(A)产生多变化

(B）新得无畸变等轴小晶粒代替变形组织

(Ｃ）晶粒尺寸显著增大

36.在纯铜基体中添加微细氧化铝颗粒属于。

(Ａ)复合强化?(B）析出强化（C)固溶强化

37.在纯铜基体中添加铝或锡、镍等微量合金元素属于。

(A)复合强化??(B)析出强化（C）固溶强化

38.在纯铝得凝固过程中添加Al-Ti-B细化剂属于。

(A）复合强化??(B）晶粒细化?(C）固溶强化

第6章单组元相图及纯晶体得凝固

39.凝固时在形核阶段,只有核胚半径等于或大于临界尺寸时才能成为结晶得核心,当形成得核胚半径等

于临界半径时,体系得自由能变化。

(Ａ)大于零??(Ｂ)等于零??（C)小于零

40.以下材料中，结晶过程中以非小平面方式生长得就是。

(A）金属锗?(B）透明环己烷?(C)氧化硅

41.以下材料中,结晶过程中以小平面方式生长得就是。

(A)金属锗???（B)铜镍合金?(C)金属铅

42.形成临界晶核时体积自由能得减少只能补偿表面能得。

(Ａ)1/3 ?(B)2/3 ???(C)1/4

43.铸锭凝固时如大部分结晶潜热可通过液相散失时,则固态显微组织主要为。

(A)树枝晶(B)柱状晶?(C)胞状晶

44.凝固时不能有效降低晶粒尺寸得就是以下哪种方法?

(A)加入形核剂?(B)减小液相过冷度?（C)对液相实施搅拌

第７章二元系相图及其合金得凝固

45.对离异共晶与伪共晶得形成原因,下述说法正确得就是。

(Ａ）离异共晶只能经非平衡凝固获得?

(B)伪共晶只能经非平衡凝固获得??

(C)形成离异共晶得原始液相成分接近共晶成分

46.在二元系合金相图中，计算两相相对量得杠杆法则用于。

（Ａ)单相区中??(Ｂ)两相区中（Ｃ)三相平衡水平线上

47.二元系合金中两组元部分互溶时,不可能发生。

(A)共晶转变（Ｂ)匀晶转变??（C）包晶转变

48.任一合金得有序结构形成温度无序结构形成温度。

(A)低于??(B)高于???(C）可能低于或高于

49.fcｃ、bcc、hcp三种单晶材料中，形变时各向异性行为最显著得就是。

(A)fcc??(B)ｂcc????(C）hcp

50.与过渡金属最容易形成间隙化合物得元素就是。

(A）氮?（Ｂ)碳?(C)硼

51.面心立方晶体得孪晶面就是。

（Ａ){112｝???(B）{110} ??（C){１１１}

52.以下属于正常价化合物得就是。

(A）Mg2Ｐb??（Ｂ)Ｃu5Sn??(Ｃ)Fe３C

53.在晶体中形成空位得同时又产生间隙原子,这样得缺陷称为。

（Ａ)肖特基缺陷?(Ｂ)弗仑克尔缺陷?（C)线缺陷

54.原子迁移到间隙中形成空位-间隙对得点缺陷称为。

(A)肖脱基缺陷?（B)Frａnk缺陷??(C)堆垛层错

55.刃型位错得滑移方向与位错线之间得几何关系就是?

(A)垂直???(B)平行?（Ｃ)交叉

56.能进行攀移得位错必然就是。

(A)刃型位错???(B)螺型位错??（C)混合位错

57.以下材料中既存在晶界、又存在相界得就是

（Ａ)孪晶铜??(Ｂ)中碳钢(C）亚共晶铝硅合金

58.大角度晶界具有___＿_＿______个自由度。

(A)3 ??(Ｂ)４?(Ｃ）5

59.菲克第一定律描述了稳态扩散得特征,即浓度不随变化。

（A)距离?(B)时间??(Ｃ）温度

60.在置换型固溶体中,原子扩散得方式一般为。

(A)原子互换机制(B）间隙机制?(C)空位机制

61.固体中原子与分子迁移运动得各种机制中,得到实验充分验证得就是

(Ａ）间隙机制?(B)空位机制?(C)交换机制

62.原子扩散得驱动力就是。

(A)组元得浓度梯度?(B)组元得化学势梯度?（C）温度梯度

63.A与Ａ－B合金焊合后发生柯肯达尔效应,测得界面向A试样方向移动,则。（A)A组元得扩散速率大于B组元??

（B）B组元得扩散速率大于A组元???

(C）Ａ、B两组元得扩散速率相同

64.下述有关自扩散得描述中正确得为。

(A)自扩散系数由浓度梯度引起?

(B)自扩散又称为化学扩散?

（C)自扩散系数随温度升高而增加

65.塑性变形产生得滑移面与滑移方向就是

(A)晶体中原子密度最大得面与原子间距最短方向

（Ｂ）晶体中原子密度最大得面与原子间距最长方向

(Ｃ)晶体中原子密度最小得面与原子间距最短方向

66.bcc、fcc、hcp三种典型晶体结构中,________＿具有最少得滑移系,因此具有这种晶体结构得材料塑性

最差。

(Ａ)bcc ?(B)fｃｃ???(C)hcp

67.,位错滑移得派-纳力越小。

(Ａ)位错宽度越大?（Ｂ)滑移方向上得原子间距越大??（Ｃ)相邻位错得距离越大

68.Cotｔrｅll气团理论对应变时效现象得解释就是:

(A)溶质原子再扩散到位错周围(B)位错增殖得结果（Ｃ）位错密度降低得结果

69.位错缠结得多边化发生在形变合金加热得___________＿__阶段。

(A)回复(B）再结晶???(C)晶粒长大

70.形变后得材料再升温时发生回复与再结晶现象,则点缺陷浓度下降明显发生在。(Ａ)回复阶段?（Ｂ)再结晶阶段（Ｃ)晶粒长大阶段

71.形变后得材料在低温回复阶段时其内部组织发生显著变化得就是。

(A)点缺陷得明显下降??

(B)形成亚晶界???

(Ｃ）位错重新运动与分布

72.再结晶晶粒长大得过程中,晶粒界面得不同曲率就是造成晶界迁移得直接原因,晶界总就是向着__＿

________＿__方向移动

（A)曲率中心?(B)曲率中心相反?(C）曲率中心垂直

73.开始发生再结晶得标志就是：

(A)产生多变化

(B)新得无畸变等轴小晶粒代替变形组织

(C)晶粒尺寸显著增大

74.在纯铜基体中添加微细氧化铝颗粒属于。

（Ａ)复合强化?(Ｂ)析出强化?（C）固溶强化

75.在纯铜基体中添加铝或锡、镍等微量合金元素属于。

（A)复合强化?(B)析出强化??（Ｃ)固溶强化

76.在纯铝得凝固过程中添加Ａｌ-Tｉ-B细化剂属于。

(A）复合强化??(B)晶粒细化(C）固溶强化

77.凝固时在形核阶段,只有核胚半径等于或大于临界尺寸时才能成为结晶得核心,当形成得核胚半径等

于临界半径时，体系得自由能变化。

(A）大于零?(Ｂ)等于零?(C）小于零

78.以下材料中，结晶过程中以非小平面方式生长得就是。

(A)金属锗?（B）透明环己烷?(C)氧化硅

79.以下材料中,结晶过程中以小平面方式生长得就是。

(A)金属锗???（Ｂ）铜镍合金??（C)金属铅

80.形成临界晶核时体积自由能得减少只能补偿表面能得。

(A)１/３?（B)２/３(C)1/４

81.铸锭凝固时如大部分结晶潜热可通过液相散失时,则固态显微组织主要为。(A）树枝晶??（Ｂ)柱状晶?(C)胞状晶

82.凝固时不能有效降低晶粒尺寸得就是以下哪种方法?

（Ａ）加入形核剂??(B)减小液相过冷度?(C）对液相实施搅拌

83.对离异共晶与伪共晶得形成原因,下述说法正确得就是。

(A)离异共晶只能经非平衡凝固获得???

（Ｂ)伪共晶只能经非平衡凝固获得??

(C)形成离异共晶得原始液相成分接近共晶成分

多项选择题:

第１章

1.以下同时具有方向性与饱与性得结合键得就是。

（A）共价键??（B）离子键?（C)氢键?(Ｄ)金属键(E）范德华力

第2章

2.晶体区别于其它固体结构得基本特征有。

(Ａ)原子呈周期性重复排列(B）长程有序(Ｃ）具有固定得熔点(D)各向同性(E）各向异性

3.具有相同配位数与致密度得晶体结构就是。

（A)面心立方??(B)体心立方?(Ｃ）简单立方?(D)底心立方（Ｅ)密排六方

4.以下具有多晶型性得金属就是。

(A)铜(B)铁(Ｃ)锰(D)钛(E)钴

5.以下等金属元素在常温下具有密排六方晶体结构。

（A）镁?(Ｂ)锌?（Ｃ)镉?(D)铬?（E)铍

6.铁具有多晶型性,在不同温度下会形成等晶体结构。

(Ａ)面心立方?（B)体心立方??(C)简单立方?(D)底心立方（E)密排六方

第3章晶体缺陷

7.晶体中点缺陷得形成原因有。

(A）（B) (C）(D)(E）

温度起伏，高温淬火、冷变形加工、高能粒子辐照

8.晶体缺陷中属于面缺陷得有。

(A)层错?(B)外表面?（C)孪晶界?(Ｄ)相界?(E)空位

第４章固体中原子及分子运动

9.影响扩散得主要因素有。

(Ａ)温度?(B)固溶体类型?(C)晶体结构?(D）晶体缺陷?(E)化学成分

第6章

10.关于均匀形核,以下说法正确得就是。

(A）体积自由能得变化只能补偿形成临界晶核表面所需能量得三分之二

(B)非均匀形核比均匀形核难度更大

(C）结构起伏就是促成均匀形核得必要因素

(D）能量起伏就是促成均匀形核得必要因素

(E)过冷度△Ｔ越大,则临界半径越大

11.以下说法中,说明了非均匀形核与均匀形核之间得差异。

(Ａ)非均匀形核所需过冷度更小

(B）均匀形核比非均匀形核难度更大

（C)一旦满足形核条件,均匀形核得形核率比非均匀形核更大

(D)均匀形核试非均匀形核得一种特例

(E）实际凝固过程中既有非均匀形核,又有均匀形核

12.晶体得长大方式有。

(A)连续长大?（B)不连续长大?(C）平面生长?(D)二维形核生长?(Ｅ)螺型位错生长

13.控制金属得凝固过程获得细晶组织得手段有。

(A)加入形核剂?(B)减小液相过冷度(C)增大液相过冷度(D)增加保温时间(E)施加机械振动

第７章

14.二元相图中,属于共晶方式得相转变有。

(A）共晶转变?(Ｂ)共析转变(Ｃ)偏晶转变 (D）熔晶转变?(Ｅ)合晶转变

15.二元相图中,属于包晶方式得相转变有。

(Ａ）包晶转变(B)包析转变（C)合晶转变(Ｄ)偏晶转变?(E)熔晶转变

16.二元相图必须遵循以下几何规律: 。

(Ａ)相图中得线条代表发生相转变得温度与平衡相得成分

（B）两个单相区之间必定有一个由该两相组成得两相区把它们分开,而不能以一条线接界

(Ｃ)两个两相区必须以单相区或三相水平线隔开

(D)二元相图中得三相平衡必为一条水平线

(Ｅ)两相区与单相区得分界线与等温线相交时,其延长线应进入另一两相区内

17.构成匀晶合金得两种组元之间必须满足以下条件: 。

(A)具有相同得晶体结构,晶格常数相近

(B)具有相同得熔点

(C)具有相同得原子价

(D)具有相似得电负性

(E)原子半径差小于15%

18.固溶体得平衡凝固包括等几个阶段。

(A)液相内得扩散过程??(B)固相内得扩散过程(Ｃ)液相得长大?(D）固相得继续长大(E)液固界面得运动

（A)??（Ｂ) (C) （D) ?(Ｅ）

判断题:

第一章

1.离子键得正负离子相间排列,具有方向性，无饱与性。?（错)

2.共价键通过共用电子对而成,具有方向性与饱与性。??(对)

3.同位素得原子具有相同得质子数与中子数。???(错)

第二章

4.复杂晶胞与简单晶胞得区别就是,除在顶角外，在体心、面心或底心上有阵点。(对)

5.晶体结构得原子呈周期性重复排列,即存在短程有序。(错)

6.立方晶系中,晶面族{11１}表示正八面体得面。??（对）

7.立方晶系中，晶面族{110}表示正十二面体得面。?（对)

8.晶向指数<ｕv w＞与晶面指数( h ｋｌ)中得数字相同时,对应得晶向与晶面相互垂直。

(对)

9.晶向所指方向相反,则晶向指数得数字相同,但符号相反。（对）

10.bcc得间隙不就是正多面体，四面体间隙包含于八面体间隙之中。(对)

11.溶质与溶剂晶体结构相同就是置换固溶体形成无限固溶体得必要条件。(对)

12.非金属与金属得原子半径比值rｘ／rm>0、５9时,形成间隙化合物,如氢化物、氮化物。?(错）

13.晶体中得原子在空间呈有规则得周期性重复排列;而非晶体中得原子则就是无规则排列得。

（对）

14.选取晶胞时,所选取得正方体应与宏观晶体具有同样得对称性。(错）

15.空间点阵就是晶体中质点排列得几何学抽象,只有１4种类型,而实际存在得晶体结构就是无限得。(对)

16.形成置换固溶体得元素之间能无限互溶,形成间隙固溶体得元素之间只能有限互溶。(错）

17.只有置换型固溶体得元素间有可能无限互溶，形成间隙固溶体得元素之间只能有限互溶。(对)

18.间隙固溶体得溶解度不仅与溶质原子大小有关,还与晶体结构中间隙得形状、大小等有关。（对) 第三章

19.弗兰克缺陷就是原子迁移到间隙中形成得空位-间隙对。(对)

20.位错线只能终止在晶体表面或界面上, 而不能中止于晶体内部。(对)

21.滑移时,刃型位错得运动方向始终平行于位错线,而垂直于柏氏矢量。(错)

22.晶体表面一般为原子密度最大得面,其表面能与曲率有关:曲率越大,表面能越大。

第四章

23.菲克定律描述了固体中存在浓度梯度时发生得扩散，即化学扩散。?(对）

24.温度越高，原子热激活能越大,扩散系数越大。?(对)

25.置换固溶体中溶质原子要高于间隙固溶体中得溶质原子得扩散速度。(错)

26.由于晶体缺陷处点阵畸变较大，原子处于较高得能量状态,易于跃迁,故扩散激活能较小。(对)

第五章

27.滑移面与滑移方向总就是晶体中原子密度最大得面与方向。(对)

28.再结晶过程中显微组织重新改组,形成新得晶体结构，因此属于相变过程。??

29.晶界本身得强度对多晶体得加工硬化贡献不大,而多晶体加工硬化得主要原因来自晶界两侧晶粒得位

向差。（对）

30.聚合型合金得抗变形能力取决于两相得体积分数。? (错)

31.塑性变形会使金属得导电性升高,抗腐蚀性下降。(错)

32.原子密度最小得晶面上面间距最大、点阵阻力最小。?(错)

33.孪生临界切应力比滑移得大得多,只有在滑移很难进行得条件下才会发生。(对)

34.变形孪晶得生长过程分为形核、长大两个阶段,一般形核容易，长大比较难。(错）

35.再结晶晶粒长大得驱动力就是来自晶界移动后体系总得自由能得降低。?(对)

36.塑性加工产生硬化与位错间得交互作用及密度增加有关。?(对）

37.微观内应力得作用范围与晶粒尺寸为同一数量级。?（对）

第六章

38.由于均匀形核需要得过冷度很大,所以液态金属多为非均匀形核。（对）

39.形核过程中,表面自由能就是液固相变得驱动力,而体积自由能就是其阻力。(错)

40.粗糙界面得材料一般只有较小得结晶潜热，所以生长速率较高。(对)

第七章

41.固溶体非平衡凝固情况下,固相内组元扩散比液相内组元扩散慢得多,故偏离固相线得程度大得多。

(对)

四、名词解释:

1.结合键：

2.空间点阵:将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点,即可得到一个由无数几何点在三维空间排列成规

则得阵列,即空间点阵。

3.晶带轴：所有平行或相交于同一直线得这些晶面构成一个晶轴,此直线称为晶带轴。

4.多晶型性:固态金属在不同得温度与压力条件下具有不同晶体结构得特性。

5.固溶体:以某一组元为溶剂,在其晶体点阵中溶入其它组元原子所形成得均匀混合得固态溶体,继续

保持溶体得晶体结构类型。

6.中间相:两组元A与B组成合金时，除了可以形成以A为基或以B为基得固溶体外,所形成得晶体结

构与A、B两组元均不相同得新相,称为中间相。

7.间隙相与化合物:由过渡族金属与C、N、Ｈ、Ｂ等原子半径较小得非金属元素形成得金属化合物

8.固溶强化：通过溶入某种元素形成固熔体即使金属强度、硬度升高得现象,称为固溶强化。

9.弥散强化：对于两相合金来说，第二相粒子均匀分布在基体相上时,将会对基体相产生明显得强化作

用。

10.滑移:在外加切应力得作用下，通过位错中心附近得原子沿柏氏矢量方向在滑移面上,不断地作少量

得位移(小于一个原子间距）。

11.交滑移：当某一螺型位错在原滑移面上运动受阻时,从原滑移面转移到与之相交得另一滑移面上去继

续滑移得过程。就是滑移得一种特殊方式。

12.亚晶界:每个晶粒有时由位向稍有差异得亚晶粒组成,相邻亚晶粒间得界面。

13.孪晶：指两个晶体（或一个晶体得两部分)沿一个公共晶面构成对称得位相关系,这两个晶体就称为

孪晶。

14.多系滑移:外力下,滑移首先会发生在分切应力最大、且ｔ≥ｔｃ得滑移系上。但由于伴随晶体转动,

使空间位向变化,另一组原取向不利滑移系逐渐转向比较有利得取向，从而开始滑移,形成两组(或多组）滑移系同时进行或交替进行，称为多系滑移。

15.应变时效:将低碳钢试样拉伸到产生少量预塑性变形后卸载,然后重新加载,试样不发生屈服现象,但

若产生一定量得塑性变形后卸载, 在室温停留几天或在低温(如２0０℃)时效几小时后再进行拉伸,此时屈服点现象重新出现,并且上屈服点升高,这种现象即应变时效。

16.回复:冷变形金属在退火时发生组织性能变化得早期阶段,在此阶段内物理与力学性能得回复程度就

是随温度与时间变化得。

17.再结晶:随着温度上升,在变形组织得基体上产生新得无畸变再结晶晶核,并逐渐长大形成等轴晶粒,

从而取代纤维状变形组织得过程。

18.加工硬化:金属材料在受到外力作用持续变形得过程中,随着变形得增加,强度硬度增加,而塑韧性下

降得现象。

19.均匀形核:新相晶核在目相中均匀地生成，即晶核由一些原子团直接形核,不受杂质粒子或外表面得

影响得形核过程。

20.非均匀形核:新相优先在目相中存在得异质处形核，即依附于液相中得杂质或外来表面形核。

21.过冷度:晶体材料得实际凝固凝固温度低于理论凝固温度得差值,用Ｔ表示。

22.连续长大:粗糙界面情况下,液固界面得固相一侧上一半得原子位置空着,液相原子较容易进入这些

位置与固相结合,晶体便以连续方式向液相中生长。

23.负温度梯度:液相温度随液固界面得距离增大而降低得温度梯度情况。

24.树枝状生长：在负温度梯度情况下，当部分相界面生长凸出到液相中，由于过冷度更大，使凸出部

分得生长速度增大而进一步伸向液体中,液固界面不能保持平面状而会形成许多伸向液体得分枝,同时这些晶枝上又可能会长出二次晶枝。晶体得这种生长方式称为树枝状生长。

25.匀晶转变:

26.包晶转变:

27.平衡凝固：指凝固过程中得每个阶段都能达到平衡,即在相变过程中有充分时间进行组元间得扩散,

以达到平衡相得成分。

28.非平衡凝固：在实际工业生产中,合金溶液浇涛后得冷却速度较快，使凝固过程偏离平衡条件,称为

非平衡凝固。

29.枝晶偏析：固溶体通常以树枝状生长方式结晶,非平衡凝固导致先结晶得枝干与后结晶得枝间得成分

不同,故称为枝晶偏析。

30.共晶转变:由液相同时结晶出两种固相得过程称为共晶转变。该转变为恒温转变。

31.伪共晶:在非平衡凝固条件下,由某些亚共晶或过共晶成分得合金在过冷条件下也能得全部得共晶组

织，这种由非共晶成分得合金所得到得共晶组织称为伪共晶。

32.离异共晶:在平衡凝固条件下应为单相固溶体得合金,在快速冷却条件下出现得少量共晶组织称为非

平衡共晶,或称为离异共晶。

第1章

1.原子间得结合键共有几种?各自特点如何?（分)

答:

1、化学键包括：

●金属键:电子共有化,既无饱与性又无方向性

●离子键:以离子而不就是以原子为结合单元,要求正负离子相间排列,且无方向性，无饱与性

●共价键:共用电子对;饱与性;配位数较小,方向性

２、物理键如范德华力，系次价键，不如化学键强大

3、氢键:分子间作用力,介于化学键与物理键之间,具有饱与性

第2章

2.试从晶体结构得角度,说明间隙固溶体、间隙相及间隙化合物之间得区别( 分)

答：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成得固溶体成为间隙固溶体。形成间隙固溶体得溶质原子通常就是原子半径小于０、1nｍ得非金属元素,如H、B、Ｃ、N、O等。间隙固溶体保持溶剂得晶体结构，其成分可在一定固溶度极限值内波动,不能用分子式表示。(2分)

间隙相与间隙化合物属于原子尺寸因素占主导地位得中间相。也就是原子半径较小得非金属元素占据晶格得间隙，然而间隙相、间隙化合物得晶格与组成她们得任一组元晶格都不相同,其成分可在一定范围内波动。组成它们得组元大致都具有一定得原子组成比，可用化学分子式来表示。(2分)

当ｒＢ/r A<０、5９时,通常形成间隙相，其结构为简单晶体结构,具有极高得熔点与硬度；当r B/ｒA>0、59时,形成间隙化合物，其结构为复杂得晶体结构。（2分)

3.试以表格形式归纳总结３种典型得晶体结构得晶体学特征。( 分)

答:书上表

第３章

4.简述晶体中产生位错得主要来源。(分)

5.简述晶界具有哪些特性？c

6.对于同一种晶体,它得表面能与晶界能(相同得面积)哪一个较高？为什么?( 分)

答:对于同一种晶体，晶界能比表面能高(１分)。推导如下:

假设晶体得理想光滑得两个等面积平面合拢，会形成一个晶体内界面，该界面得能量相当于两个外表面之与,且理想状态下破坏该界面结合所需要得能量相当于键合能。即相同面积下,Ｅ晶界>E完整晶体键合能>2倍E表面(2分)

第4章

7.简述影响固体中原子与分子扩散得因素有哪几方面。( 分）

答:

1、温度；２、固溶体类型;3、晶体结构;4、晶体缺陷;5、化学成分;6、应力得作用

第5章

8.简述金属材料经过塑性变形后,可能会发生哪些方面性能得变化。（分)c

9.简述再结晶过程中得晶界弓出形核机制。( 分)nｅｗ

10.简述再结晶过程中得亚晶形核机制。( 分)nｅw

11.金属得退火处理包括哪三个阶段？简述这三个阶段中晶粒大小、结构得变化。（分)b

第6章

12.图示并分析金属材料凝固组织中树枝晶得生长过程。(画出液固界面附近得负温度梯度)

在负温度梯度情况下,金属凝固过程中液固界面上产生得结晶潜热可通过液相散失,如果部分得相界面生长凸出到前面得液相中,则处于过冷度更大得液相中,使凸出部分得生长速度增大而进一步伸向液相中。此时,液固界面就不可能保持平面状而就是形成许多伸向液相得分枝,同时有可能在这些晶枝上长出二次枝晶臂。这种方式即为树枝晶生长方式。

第7章

13.金属型浇铸得铸锭得宏观组织一般分为哪几个区，分析其形成原因?( 6分)

14.与平衡凝固相比较,固溶体得非平衡凝固有何特点?

15.试分析包晶反应不平衡组织得形成过程。

实际生产中得冷速较快,包晶反应所依赖得固体中原子扩散往往不能充分进行，导致包晶反应得不完全性，即在低于包晶温度下，将同时存在参与转变得液相与α相，其中液相在继续冷却过程中可能直接结晶出β相或参与其她反应，而ａ相仍保留在ｂ相芯部,形成包晶反应得非平衡组织。

16、金刚石为碳得一种晶体,为复杂面心立方结构,晶胞中含有8个原子,其晶格常数ａ＝0、357nｍ,当它转

换成石墨(ρ2 =2.２5g/cm3)结构时，求其体积改变百分数？

解:金刚石为复杂面心立方结构,每个晶胞含有８个碳原子

金刚石得密度为：

对于单位质量1ｇ碳为金刚石结构时,体积为:v1＝1/ρ1＝0、2８5(cｍ3)

转变为石墨结构时,体积为：v2＝1／ρ2=0、444(cm３)

故金刚石转变为石墨结构时体积膨胀:

第３章

1.在Fe中形成１ｍol空位需要得能量为10４、675kJ,试计算从20℃升温至８50℃时空位数目增加多

少倍？已知R＝8、3１J／K。

解:

空位在温度T时得平衡浓度为

系数Ａ一般在１~10之间,取A＝1，则

故空位增加了(倍)

第4章

2.一块含0、１％Ｃ得碳钢在９３0℃渗碳,渗到0．05cm得地方碳得浓度达到0、4５％。在t>0得全部

时间，渗碳气氛保持表面成分为1%,假设Ｄ＝２、0×1０-５ｅxp(-１40000/ＲT) (m2／s)。

(a）计算渗碳时间(已知erf(0、61)=0、6１);

(b）若将渗层加深一倍,则需多长时间？

解：

(a) 由Fick第二定律得:

t１、0×１04(s) （5分)

(b) 由关系式,得:,

两式相比,得：

当温度相同时，D1＝D2，于就是得:

( ５分)

(ｃ)

因为：t930＝t８70, D930=1、67×10－7（ｃm2／s)

D87０＝0、2×ｅxp(－140000/8、314×１1４3)=8、0×10-８(cm2／ｓ)

所以:（倍）(5分)

3.在950℃下对纯铁渗碳,希望在0.1mm得深度得到w1(c)=0、9％得碳含量。假设表面碳浓度保持在w

２(c）＝1、20%,扩散系数D Ｆe=10－10ｍ2/s。计算为达到次要求至少要渗碳多少时间？

4.一块含０、１%C得碳钢在9３０℃、1%碳浓度得气氛中进行渗碳处理,经过11个小时后在0.05cm

得地方碳得浓度达到0、4５%,若要在0.0８cm得深度达到同样得渗碳浓度,则需多长时间?已知5.根据实际测定lgD与1/T得关系图,计算单晶体银与多晶体银在低于700℃温度范围得扩散激活能,并

说明两者扩散激活能差异得原因。

解：由D=D0exp（-Q/RT）,

kJ Q

e R

kJ Q

e R

5. 194

)

8.0(

14 8

: (

4. 122

)

.1(

)

(

72 . 10:

700

)

(

lg lg

）

（

单晶体银的扩散激活能位是“卡”）

注：图中的扩散激活单

时，多晶体银扩散激能

由于单晶体得扩散就是体扩散,而多晶体存在晶界,晶界得“短路”扩散作用,使扩散速率增大,从而扩散激活能较小。

6.有两种激活能分别为E１=83、7KJ/moｌ与E2=２51KJ/mol得扩散反应。温度从25℃升高到600℃时,

这两种扩散得扩散系数有何变化，并对结果作出评述。已知R＝8、31Ｊ/K。

解:由得:

对于温度从2９８K提高到87３K,扩散速率D分别提高4、6×1０９与9、5×10２8倍，显示出温度对扩散速率得重要影响。当激活能越大,扩散速率对温度得敏感性越大。

第5章

7.已知H70黄铜(３0%Ｚn）在40０℃得恒温下完成再结晶需要1小时,而在３９0℃完成再结晶需要２

小时,试计算在42０℃恒温下完成再结晶需要多少时间？

8.铁得回复激活能为88、9 kＪ/mol，如果经冷变形得铁在4０0℃进行回复处理，使其残留加工硬化为

60％需16０分钟，问在450℃回复处理至同样效果需要多少时间?已知R＝8、314 Ｊ/(ｍｏｌ﹒K)。

解：同上题,有

故

9.已知单相黄铜40０℃恒温下完成再结晶需要1小时，而３５0℃恒温时,则需要3小时,试求该合金得

再结晶激活能。已知R=8、314 J/(mｏｌ﹒Ｋ)。

解:再结晶就是一热激活过程,故再结晶速率，而再结晶速率与产生某一体积分数所需得时间t成反比，即,故。

两个不同得恒定温度产生同样程度得再结晶时,

故(KＪ/mol)

10.已知平均晶粒直径为1mm与0.0625mｍ得ａ-Fe得屈服强度分别为11２、7ＭPａ与196MPａ,问平均

晶粒直径为0.０196mｍ得纯铁得屈服强度为多少?c

解:根据Ｈall-Ｐetcｈ公式:

?解得

∴

11.已知条件:v=0、3，ＧＣu=4８３００MPa,Ｇa-Fe=8１600ＭPa，

指出Cu与a-Ｆe两晶体易滑移得晶面与晶向,并分别求出它们得滑移面间距、滑移方向上得原子间距以及点阵阻力。

解：

Ｃu：滑移面为{111},滑移方向＜11０>

因此,d{１１1}=，b<１1０>=

Fｅ:滑移面为{1１0｝,滑移方向<111>

因此,d{1１0}=,b<１11>=

第6章

12.已知条件:铝得熔点Tｍ＝933K,单位体积熔化热Lｍ=1、83６×１09Ｊ/m３,固液界面比表面能δ=9

３×10－3J/m2，原子体积V０=1、６６×10－２９ｍ３。

考虑在一个大气压下液态铝得凝固，对于不同程度得过冷度,即:ΔT=１，1０,1００与200K，计算: (a) 临界晶核尺寸;

（b) 半径为r＊得晶核个数；

（c) 从液态转变到固态时,单位体积得自由能变化ΔG*(形核功）;

(d) 从液态转变到固态时,临界尺寸ｒ＊处得自由能得变化ΔGv（形核功)。

1℃1０℃1０0℃２0０℃

r＊/nｍ9４、5 9、45 0、9４5 0、4７2

N /个２、1２×1082、１2×1052、１2×1０226、5

ΔG＊/(J/m3) -1、９7×1０6-1、9７×10７-1、９7×108-3、93×108

ΔGv/Ｊ3、43×１0-１53、43×10-173、43×１0-190、87×10－19

13.Ｐb-Ｓn二元合金得平衡相图如下图所示,已知共晶点为Sn%＝６1、9。试利用杠杆原理计算Pｂ-40S

ｎ及Pｂ-70Sn两种合金共晶反应完成后,凝固组织中α相与β相得成分百分比。

14.Mg-Ni系在506℃有一共晶反应为:L(23、5Ｗt、%Ｎi) ——＞α(纯镁）+Mg2Ni(54、6Wt、%Ni）,如图

所示。设Ｃ1为亚共晶合金,C2为过共晶合金,这两种合金中得先共晶相得重量分数相等,但C1合金中得α 总量为C2合金中得α 总量得２、5倍,试计算Ｃ1与C2得成分。b

解:Ｃ1与C2合金得先共晶相分别为α-M ｇ与Mg ２Ｎi,

，

根据题意有: (１）

C1与Ｃ2合金中得α 总量分别为α-Mg １与α-Mg2

根据题意有: (2)

联立(1）、（2）两式可得:

Ｃ1=12、7%; C2＝３7、8%

15. 根据铁碳合金相图,分别计算ω(c)=2、１１％,ω(c)=4、3％时得二次渗碳体得析出量,并画出ω(c)=４、

3%得冷却曲线。a

解：

(１)ω（c)=2、11%时,

由铁碳相图可知奥氏体得成分为２、1１％时,可得到最大得二次渗碳体析出量。

ω(c)=4、３％时,共晶中奥氏体得量为

则

(２) ω

名词解释:

多晶型性: 固溶体: ?中间相: ?弥散强化:

时间

温度 3C Ⅲ

23、5 54、6

506℃

Mg 质量比 Mg 2Ni

应变时效:?回复: ?再结晶：?均匀形核:

非均匀形核: ?平衡凝固：非平衡凝固:?枝晶偏析:

伪共晶: 离异共晶：

简答题：

16.试从晶体结构得角度,说明间隙固溶体、间隙相及间隙化合物之间得区别。

17.简述晶体中产生位错得主要来源。

18.简述晶界具有哪些特性？

19.简述金属材料经过塑性变形后，可能会发生哪些方面性能得变化。

20.简述再结晶过程中得晶界弓出形核机制。

21.金属得退火处理包括哪三个阶段？简述这三个阶段中晶粒大小、结构得变化。

22.图示并分析金属材料凝固组织中树枝晶得生长过程。（画出液固界面附近得负温度梯度)

23.金属型浇铸得铸锭得宏观组织一般分为哪几个区，分析其形成原因？

16.铁得回复激活能为88、9ｋJ／mol,如果经冷变形得铁在400℃进行回复处理,使其残留加工硬化为

60%需1６０分钟，问在45０℃回复处理至同样效果需要多少时间？已知Ｒ＝8、31４J／(mo l﹒Ｋ)。

17.已知平均晶粒直径为１mｍ与0．０62５ｍm得α-Fe得屈服强度分别为１1２、7MPa与19６ＭPａ，

问平均晶粒直径为0.0196mm得纯铁得屈服强度为多少？

18.根据铁碳合金相图,分别计算ω（c)=2、11%，ω（c)=４、３％时得二次渗碳体得析出量,并画出ω(c)=4、

3%得冷却曲线。

材料科学基础 复习题及部分答案

材料科学基础复习题及部分答案