四川大学材料科学基础期中考试
材料科学基础试题及答案
材料科学基础试题及答案一、名词解释（每题5分，共25分）1. 晶体缺陷2. 扩散3. 塑性变形4. 应力5. 比热容二、选择题（每题2分，共20分）1. 下列哪种材料属于金属材料？A. 玻璃B. 塑料C. 陶瓷D. 铜2. 下列哪种材料属于陶瓷材料？A. 铁B. 铝C. 硅酸盐D. 聚合物3. 下列哪种材料属于高分子材料？A. 玻璃B. 钢铁C. 聚乙烯D. 陶瓷4. 下列哪种材料属于半导体材料？A. 铜B. 铝C. 硅D. 铁5. 下列哪种材料属于绝缘体？A. 铜B. 铝C. 硅D. 玻璃三、简答题（每题10分，共30分）1. 请简述晶体结构的基本类型及其特点。
2. 请简述塑性变形与弹性变形的区别。
3. 请简述材料的热传导原理。
四、计算题（每题15分，共30分）1. 计算一个碳化硅晶体的体积。
已知碳化硅的晶胞参数：a=4.05 Å，b=4.05 Å，c=8.85 Å，α=β=γ=90°。
2. 计算在恒定温度下，将一个100 cm³的铜块加热100℃所需的热量。
已知铜的比热容为0.39J/(g·℃)，铜的密度为8.96 g/cm³。
五、论述题（每题20分，共40分）1. 论述材料科学在现代科技发展中的重要性。
2. 论述材料制备方法及其对材料性能的影响。
答案：一、名词解释（每题5分，共25分）1. 晶体缺陷：晶体在生长过程中，由于外界环境的影响，导致其内部结构出现不完整或不符合理想周期性排列的现象。
2. 扩散：物质由高浓度区域向低浓度区域自发地移动的过程。
3. 塑性变形：材料在受到外力作用下，能够产生永久变形而不恢复原状的性质。
4. 应力：单位面积上作用于材料上的力。
5. 比热容：单位质量的物质温度升高1℃所吸收的热量。
二、选择题（每题2分，共20分）1. D2. C3. C4. C5. D三、简答题（每题10分，共30分）1. 晶体结构的基本类型及其特点：晶体结构的基本类型有立方晶系、四方晶系、六方晶系和单斜晶系。
材料科学基础期中考试答案及评分标准
一、填空（每空1.5分，共18分）（1）共价键具有（饱和性）和（方向性）。
（2）晶体中共有 14 种空间点阵，分属于 7晶系。
（3）代表晶体中原子、原子团或分子分布规律（周期性）的几何点的集合称为空间点阵，其中的几何点一般叫做 阵点 。
（4）空位的平衡浓度的数学表达式为C=A exp()v E kT -， 温度 越高、空位形成能 越低，则空位的平衡浓度越高。
（5）硅酸盐的结构主要由（硅氧骨干）、（ 正离子 ）和（ 负离子 ）组成。
二、选择题（每空1.5分，共12分）（1） 弗兰克位错是面心立方晶体中的一种重要的（部分）位错，其柏氏矢量为（a/3<111>），该位错的运动方式是（攀移）。
（2）半共格相界是指相界面上两相原子（部分）保持匹配。
（3）促进位错攀移的力必须（与位错线垂直或是正应力），能够攀移的位错其柏氏矢量与位错线必须（垂直）。
（4）位错线的方向是[11-3]，柏氏矢量为a/2[-1-11]，该位错的滑移面是（-110）（5）界面能最低的是（非共格孪晶界）。
三、若由于嵌入额外的(111)面，使体心立方晶体中产生一个倾斜1°的小角晶界，试求错排间的平均距离 (5分)(111)d == （2分） D=b/θ180π（2分）16.58a =（1分）四、（10分）设面心立方晶体中的 (11-1)为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为a [-110]/2（1）在晶胞中画出柏氏矢量b 并计算该位错滑移引起的变形量。
（3分）（2）在晶胞中画出可以引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出此二位错线的晶向指数。
（4分）（3）若（2）问中的刃型位错和螺型位错交割后，两位错会发生什么变化？（3分）解：（1）︱b ︱a /2 （3分） (2)如图所示（4分）（3）刃型位错形成螺型扭折，螺型位错无变化（3分）五、说明间隙固溶体、间隙相、间隙化合物之间的区别（10分）答：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体为间隙固溶体，形成间隙固溶体的溶质原子通常是原子半径小于0.1nm 的非金属元素，如H ，B ，C ，N ，O 等（1分）。
四川大学材料科学与工程基础试题
导电性：金属材料最好，陶瓷材料和高分子材料均差（1 分）。
m 导热性：金属材料最好，陶瓷材料和高分子材料均差（1 分）。
热膨胀性：陶瓷材料和金属材料较小，高分子材料较大（1 分）。
o 注意只要将意思表达即可得到相应的分数。(若能简要说明原因最好,如原子
. KJ/ m2
、比热容 J·Kg-1·K-1 、磁矩 A·m2 。
e 5.写出按照压痕硬度法原理测试材料硬度的三种主要方法的名称 布氏硬度 、
h 洛式硬度 、 维氏硬度
。
c 6. 写出以下各性能参数之间的关系式 n 渗透率（ 液体）J （ D、 L、c1、c2），J= —D(c2—c1) / L a 本征半导体的电导率σ（Eg、T）：σ= σ0·exp(—Eg/2kT)
(F )
w13. 硬磁材料被外磁场磁化后，去掉外磁场仍然保持较强剩磁。
(T )
14. For pure metals, heat is only transported by free electrons.
(F )
15．n 型半导体指在 Si、Ge 等四价元素中掺入少量五价元素 P、Sb、Bi、As (T )
A 分子结构、温度
m B 多相体系、交变电场频率
C 温度，原子的电子结构
o D 小分子及杂质，
c 10、A.m-1 是以下哪两个磁学物理量的量纲。 ( AB
)
A、磁场强度
. B、磁化强度
C、磁感应强度
e D、磁导率
h 11、考虑裂纹形状因子 Y，应力强度因子用公式（ B ）计算
A K=2E Y / (π.σ c 2 )；
decreased to 10 mm, what fraction of light will be transmitted?（8 分）
材料科学基础期中测试题及参考答案
期中自我检测题一、判断题1、离子极化的结果，往往使配位数下降。
（ ）2、杨德尔方程可适用于粉状物料固相反应的全过程。
（ ）3、在固液界面的润湿中，增加固体表面的粗糙度一定有利于润湿。
（ ）4、一般来说，晶界是气孔通向烧结体外的主要扩散通道。
（ ）5、晶界扩散>表面扩散>晶格扩散。
（ ）7、化合物的离子键性愈强愈容易形成玻璃。
（ ）8、扩散进行的方向一定是物质从高浓度处流向低浓度处。
（ ）9、固溶体是一种溶解了杂质原子的非晶态固体。
（ ）10、在烧结初期，任何扩散传质过程均可导致坯体的收缩。
（ ）11、金斯特林格方程只适用于粉状物料固相反应初期。
（ ）12、固体和液体接触后，若润湿则体系的自由能降低。
（ ）14、一般来说，晶界是杂质的富集之地。
（ ）15、常用GB γ/SV γ（GB γ：晶界能，SV γ：表面能）来衡量烧结的难易，若GB γ/SV γ愈大愈容易烧结。
（ ）17、化合物的共价键性愈强愈容易形成玻璃。
（ ）18、固溶体可以从溶液、熔体中析晶时形成，但不能通过烧结过程中原子的扩散而形成。
（ ）19、二次再结晶对材料的性能有利。
（ ）二、 选择题1、高岭石、蒙脱石、伊利石三种粘土矿物的阳离子交换容量顺序是（ ）A ．高岭石>蒙脱石>伊利石B ．蒙脱石>伊利石>高岭石C ．伊利石>高岭石>蒙脱石D ．伊利石>蒙脱石>高岭石2、烧结过程中，只改变气孔形状而不引起坯体致密化的传质方式是（ ）A ．流动传质B ．蒸发-凝聚传质C ．溶解-沉淀传质D ．扩散传质3、粘土吸附下列阳离子，其ξ电位最大的是（ ）A ． H +B ． NH +C ． Li +D ． Na +4、在硅酸盐晶体结构中硅氧四面体只能以（ ）相连，否则结构不稳定A ．共顶方式B ．共棱方式C ．共面方式7、扩散传质时空位由（ ）扩散，原子或离子由（ ）扩散。
A 、凸表面向凹表面B 、凹表面向凸表面C 、颈部表面向颗粒接触点D 、颗粒接触点向颈部表面8、在硅酸盐晶体结构中，硅氧四面体之间只能以（ ）相连，否则结构不稳定。
材料科学基础期中考试答案及评分标准
一、填空（每空1.5分，共18分）（1）共价键具有（饱和性）和（方向性）。
（2）晶体中共有 14 种空间点阵，分属于 7晶系。
（3）代表晶体中原子、原子团或分子分布规律（周期性）的几何点的集合称为空间点阵，其中的几何点一般叫做 阵点 。
（4）空位的平衡浓度的数学表达式为C=A exp()v E kT -， 温度 越高、空位形成能 越低，则空位的平衡浓度越高。
（5）硅酸盐的结构主要由（硅氧骨干）、（ 正离子 ）和（ 负离子 ）组成。
二、选择题（每空1.5分，共12分）（1） 弗兰克位错是面心立方晶体中的一种重要的（部分）位错，其柏氏矢量为（a/3<111>），该位错的运动方式是（攀移）。
（2）半共格相界是指相界面上两相原子（部分）保持匹配。
（3）促进位错攀移的力必须（与位错线垂直或是正应力），能够攀移的位错其柏氏矢量与位错线必须（垂直）。
（4）位错线的方向是[11-3]，柏氏矢量为a/2[-1-11]，该位错的滑移面是（-110）（5）界面能最低的是（非共格孪晶界）。
三、若由于嵌入额外的(111)面，使体心立方晶体中产生一个倾斜1°的小角晶界，试求错排间的平均距离 (5分)(111)d == （2分） D=b/θ180π（2分）16.58a =（1分）四、（10分）设面心立方晶体中的 (11-1)为滑移面，位错滑移后的滑移矢量为a [-110]/2（1）在晶胞中画出柏氏矢量b 并计算该位错滑移引起的变形量。
（3分）（2）在晶胞中画出可以引起该滑移的刃型位错和螺型位错的位错线方向，并写出此二位错线的晶向指数。
（4分）（3）若（2）问中的刃型位错和螺型位错交割后，两位错会发生什么变化？（3分）解：（1）︱b ︱a /2 （3分） (2)如图所示（4分）（3）刃型位错形成螺型扭折，螺型位错无变化（3分）五、说明间隙固溶体、间隙相、间隙化合物之间的区别（10分）答：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体为间隙固溶体，形成间隙固溶体的溶质原子通常是原子半径小于0.1nm 的非金属元素，如H ，B ，C ，N ，O 等（1分）。
川大材料期中试题
川大材料科学基础期中考试试题1．下列对称要素组合不正确的是（ A ）A ．L 2⊥L 2→2L 2B ．P ⊥L 4→PL 4CC ．P+L 3→L 33PD ．L 2⊥3i L →3iL 3L 2P 2．下列对称关系哪种不正确( D )A ．3i L =L 3+CB ．6S L =L 3+C C ．P L L L S i +==336D ．C L L i +=443．点缺陷是热力学的 缺陷，而位错是热力学的 缺陷。
（B ）A ．稳定，稳定B ．稳定，不稳定C ．不稳定，稳定D ．不稳定，不稳定4．a ≠b ≠c 、α＝β＝γ=90°的晶体属于什么晶族和晶系（ C ）A ．中级晶族，正交晶系B ．中级晶族，四方晶系C ．低级晶族，正交晶系D ．低级晶族，四方晶系 5．由晶面（121）与（100）所决定的晶带轴指数为（ B ）A ．)201(B ．]201[C ．)221(D ．[221]二．填空题（本题共14小题，除第3、5小题为2分外，每空1分，共40分） 1．材料科学基础的研究内容是： 结构与性的关系 。
2．材料根据组成通常可分为：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料。
根据材料特性和用途常又可分为： 结构材料和功能材料。
3．立方晶体所包含的对称元素有哪些：3L 44L36L 29PC 。
4．根据晶体中高次轴的存在及数目将晶体划分为 高级晶族、中级晶族和低级晶族3个晶族，据旋转轴和旋转反伸轴的轴次和数目把晶体分成立方晶系、三方晶系、四方晶系、六方晶系、正交晶系、单任斜晶系、三斜晶系 7个晶系。
5．请写出在立方晶系中{111}晶面族所包含的等价晶面：。
6．固溶体据外来组元位置不同可分为 置换固溶体 和 间隙固溶体 两种固溶体，据外来组元固溶度可分为 连续型和有限型两种固溶体。
7．非晶态固体的结构具有 近程有序和 远程无序 特点。
8．在玻璃Na 2O ·Al 2O 3·2SiO 2中，网络形成体： SiO 2 ，网络中间体： Al 2O 3，网络变性体： Na 2O 。
四川大学 材力II 期中考卷 及答案
（2011 ——2012 学年第 二 学期）
任课教师： 学号： 成绩： 姓名：
课程号： 305019050 课序号：01 课程名称：材料力学 II 适用专业年级：土木、水电等 学生人数： 印题份数：
考 试 须 知
四川大学学生参加由学校组织或由学校承办的各级各类考试，必须严格执行《 四川大学学生参加由学校组织或由学校承办的各级各类考试，必须严格执行《四川大学考试工作 管理办法》 四川大学考场规则》 有考试违纪作弊行为的，一律按照《 。有考试违纪作弊行为的 管理办法》和《四川大学考场规则》 有考试违纪作弊行为的，一律按照《四川大学学生考试违纪作 。 弊处罚条例》进行处理。 弊处罚条例》进行处理。 四川大学各级各类考试的监考人员 必须严格执行《四川大学考试工作管理办法》《四川大学考 级各类考试的监考人员， 四川大学各级各类考试的监考人员，必须严格执行《四川大学考试工作管理办法》《四川大学考 、 场规则》 四川大学监考人员职责》 有违反学校有关规定的，严格按照《 。有违反学校有关规定的 场规则》和《四川大学监考人员职责》 有违反学校有关规定的，严格按照《四川大学教学事故认定 。 及处理办法》进行处理。 及处理办法》进行处理。 一、选择和填空题（共 23 分） 1.变截面杆如图所示。FN1，FN2， FN3 分别表示杆件中截面 1-1，2-2，3-3 上的内力轴力。则下列结论 中_____是正确的（3 分） 。 A. FN1 ≠ FN2，FN2 ≠ FN3。 B. FN1=FN2，FN2 > FN3。 C. FN1=FN2，FN2=FN3。 D. FN1=FN2，FN2 < FN3。 1 2 3 F 3
五、材料相同，宽度相等，厚度 h1/h2=1/2 的两板叠放在一起组成一简支梁如图所示，梁上承受均布载 荷 q。(1) 若两板简单叠放在一起，且忽略接触面上的摩擦力，试计算此时两板内最大正应力；(2) 若 两板胶合在一起不能相互滑动，则此时的最大正应力比前种情况减少了多少？（15 分）
四川大学材料科学基础期中考试
《材料科学基础期中考试》四川大学期中考试试卷课程号6706601060 考试时间 120 分钟一、选择题（只有一个正确答案，每题0.5分，共10分） 1、金属镁为密排六方结构，其配位数为（ ） （A ）8 （B ）12 （C ）6 （D ）42、一个NaCl 晶胞中含有（ ）个NaCl “分子”。
（A ）8 （B ）12 （C ）6 （D ）43、溶质进入溶剂晶格间隙所形成的固溶体为（ ）。
（A ）连续固溶体 （B ）有限固溶体 （C ）置换固溶体 （D ）间隙固溶体 4、下列材料具有各向异性的是（ ）。
（A ）单晶体铜 （B ）多晶体纯铁 （C ）玻璃 5、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6、在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为（ ）。
（A ）肖脱基缺陷 （B ）弗兰克尔缺陷 （C ）线缺陷 （D ）晶界7、铸铁和碳钢的区别在于有无（ ）。
适用专业年级（方向）： 材 料 科 学 与 工 程 专 业 2006 级 考试方式及要求：闭 卷 考 试（A ）莱氏体 （B ）珠光体 （C ）铁素体 （D ）奥氏体 8、在柯肯达尔效应中，标记漂移主要原因是扩散偶中（ ）。
（A ）两组元的原子尺寸不同（B ）仅一组元的扩散（C ）两组元的扩散速率不同 9、体心立方结构晶体的点阵常数a 与其原子半径r 的比值为（ ）。
（A ）2 （B ）334 （C ）32 （D ）2210、在二元相图中，L （液相）＋α（固相）→β（固相）为（ ）反应。
（A ）共析 （B ）共晶 （C ）包晶 （D ）熔晶11、位错的应变能与其（ ）成正比。
（A ）b （B ）b 2 （C ）b 3 12、金属的自扩散激活能等于（ ）（A ）空位形成能和迁移激活能的总和 （B ）空位的形成能 （C ）空位的迁移能13、上坡扩散J 与dc/dx 的方向（ ）。
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《材料科学基础期中考试》四川大学
期中考试试卷
课程号
6706601060 考试时间 120 分钟
一、选择题（只有一个正确答案，每题0.5分，共10分） 1、金属镁为密排六方结构，其配位数为（ ） （A ）8 （B ）12 （C ）6 （D ）4
2、一个NaCl 晶胞中含有（ ）个NaCl “分子”。
（A ）8 （B ）12 （C ）6 （D ）4
3、溶质进入溶剂晶格间隙所形成的固溶体为（ ）。
（A ）连续固溶体 （B ）有限固溶体 （C ）置换固溶体 （D ）间隙固溶体 4、下列材料具有各向异性的是（ ）。
（A ）单晶体铜 （B ）多晶体纯铁 （C ）玻璃 5、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
6、在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为（ ）。
（A ）肖脱基缺陷 （B ）弗兰克尔缺陷 （C ）线缺陷 （D ）晶界
7、铸铁和碳钢的区别在于有无（ ）。
适用专业年级（方向）： 材 料 科 学 与 工 程 专 业 2006 级 考试方式及要求：
闭 卷 考 试
（A ）莱氏体 （B ）珠光体 （C ）铁素体 （D ）奥氏体 8、在柯肯达尔效应中，标记漂移主要原因是扩散偶中（ ）。
（A ）两组元的原子尺寸不同（B ）仅一组元的扩散（C ）两组元的扩散速率不同 9、体心立方结构晶体的点阵常数a 与其原子半径r 的比值为（ ）。
（A ）2 （B ）334 （C ）32 （D ）22
10、在二元相图中，L （液相）＋α（固相）→β（固相）为（ ）反应。
（A ）共析 （B ）共晶 （C ）包晶 （D ）熔晶
11、位错的应变能与其（ ）成正比。
（A ）b （B ）b 2 （C ）b 3 12、金属的自扩散激活能等于（ ）
（A ）空位形成能和迁移激活能的总和 （B ）空位的形成能 （C ）空位的迁移能
13、上坡扩散J 与dc/dx 的方向（ ）。
（A ）一致 （B ）相反 （C ）垂直
14、室温下含0.3％C 的钢平衡条件下，组织组成物（ ）。
（A ）F+P （B ）F+Fe 3C （C ）（Fe 3C ）Ⅱ＋P 15、在置换固溶体中，原子扩散的方式一般为（ ）。
（A ）填隙机制 （B ）间隙机制 （C ）空位机制 （D ）换位机制 16、形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的（ ）。
（A ）1/3 （B ）2/3 （C ）3/4 （D ）1/2 17、形核所必须的最小过冷度称为（ ）。
（A ）有效过冷度 （B ）临界过冷度 （C ）动态过冷度
18、固溶体合金在非平衡结晶过程中，形成的晶核与整个晶粒相比含有的高熔点组元（ ）。
（A ）较少 （B ）较多 （C ）一样 19、晶体的长大机制取决于（ ）
（A）形核率（B）形核方式（C）界面微观结构（D）液相内的温度分布20、金属的熔点是（）
（A）冷却曲线上出现平台的温度（B）液相与固相自由能随温度变化曲线上相交的温度（C）第一批晶核形成时所对应的实际温度
二、名词解释（简短解释，每题2分，共30分）
1、晶体缺陷
2、间隙固溶体
3、电负性
4、配位数
5、共晶反应
6、同素异构转变
7、高分子的柔顺性
8、空位扩散
9、金属的凝固
10、负刃型位错
11、过冷度
12、全位错
13、奥氏体组织
14、致密度
15、能量起伏
三、简述题（每题4分，共20分）
1、什么叫金属间化合物（中间相），试列出金属间化合物的类型。
2、简述刃型位错、螺型位错与位错线、柏氏矢量和位错滑移方向之间的关系。
3、简述影响扩散系数的因素。
4、铁碳合金中共有五种不同形态的渗碳体，按照形成温度由高到低写出它们的名称。
5、纯金属晶体长大机制（方式）有哪些？分别对应怎样的固液界面微观结构？
四、作图题（每题5分，共10分）
1、下图为fcc结构示意图，请做出密排面和密排方向的指数，假如晶格常数为a，计算密排面的面间距d。
面心立方体
2、在下两个图中做出柏氏回路，并标出柏氏矢量的方向和大小。
五、试判断在fcc 中，下列位错反应能否进行？并指出3个位错的类型？（10分）
[][]
[]
1113
21161102a
a a −→−+
六、有一硅单晶片，厚0.5mm，其一端面上每107个硅原子包含两个镓原子，另一个端面经处理后含镓的浓度增高。
试求在该面上每107个硅原子须包含几个镓原子，才能使浓度梯度成为2*1026原子数/（m3．m），硅的点阵常数为0.5407nm，硅点阵每个晶胞原子数为8。
（10分）
七、Mg-Ni 系的一个共晶反应为
[]54.6%w(Ni)Ni Mg )(%)5.23)((2507=+⇔=︒纯镁αC
Ni w L
设C 1亚共晶合金，C 2过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C1合金中的a 总量为C 2合金中的a 总量的205倍，试计算C 1和C 2的成分。
（10分）。