材料科学基础 复习题
材料科学基础习题与参考答案（doc14页）完美版
材料科学基础习题与参考答案（doc14页）完美版第⼀章材料的结构⼀、解释以下基本概念空间点阵、晶格、晶胞、配位数、致密度、共价键、离⼦键、⾦属键、组元、合⾦、相、固溶体、中间相、间隙固溶体、置换固溶体、固溶强化、第⼆相强化。
⼆、填空题1、材料的键合⽅式有四类，分别是（），（），（），（）。
2、⾦属原⼦的特点是最外层电⼦数（），且与原⼦核引⼒（），因此这些电⼦极容易脱离原⼦核的束缚⽽变成（）。
3、我们把原⼦在物质内部呈（）排列的固体物质称为晶体，晶体物质具有以下三个特点，分别是（），（），（）。
4、三种常见的⾦属晶格分别为（），（）和（）。
5、体⼼⽴⽅晶格中，晶胞原⼦数为（），原⼦半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶⾯为（），晶胞中⼋⾯体间隙个数为（），四⾯体间隙个数为（），具有体⼼⽴⽅晶格的常见⾦属有（）。
6、⾯⼼⽴⽅晶格中，晶胞原⼦数为（），原⼦半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶⾯为（），晶胞中⼋⾯体间隙个数为（），四⾯体间隙个数为（），具有⾯⼼⽴⽅晶格的常见⾦属有（）。
7、密排六⽅晶格中，晶胞原⼦数为（），原⼦半径与晶格常数的关系为（），配位数是（），致密度是（），密排晶向为（），密排晶⾯为（），具有密排六⽅晶格的常见⾦属有（）。
8、合⾦的相结构分为两⼤类，分别是（）和（）。
9、固溶体按照溶质原⼦在晶格中所占的位置分为（）和（），按照固溶度分为（）和（），按照溶质原⼦与溶剂原⼦相对分布分为（）和（）。
10、影响固溶体结构形式和溶解度的因素主要有（）、（）、（）、（）。
11、⾦属化合物（中间相）分为以下四类，分别是（），（），（），（）。
12、⾦属化合物（中间相）的性能特点是：熔点（）、硬度（）、脆性（），因此在合⾦中不作为（）相，⽽是少量存在起到第⼆相（）作⽤。
13、CuZn、Cu5Zn8、Cu3Sn的电⼦浓度分别为（），（），（）。
材料科学基础复习题(2017)
《材料科学基础》复习题一、名词解释1、配位数；2、有序固溶体；3、间隙固溶体；4、固溶强化；5、弥散强化；6、不全位错；7、扩展位错；8、螺型位错；9、全位错；10、细晶强化；11、孪晶；12、位错；13、晶界能；14、柏氏矢量；15、肖特基空位；16、弗兰克尔空位；17、上坡扩散；18、间隙扩散；19、柯肯达尔效应；20、加工硬化；21、再结晶退火；22、柯氏气团；23、时效；24、回复；25、成分过冷；26、过冷度；27、离异共晶；28、异质形核；29、结构起伏；30、枝晶偏析；31、空间点阵；32、晶体缺陷；33、非均匀形核；34、杠杆定理；35、准晶；36、晶胞；37、攀移；38、形核功；39、珠光体；40、柯氏气团与铃木气团；41、滑移；42、离异共晶；43、再结晶；44、比重偏析；45、二次再结晶；46、临界晶核；47、微观偏析；48、再结晶结构；49、短路扩散；50、致密度；51、空间群；52、晶胚；53、堆垛层错；54、脱溶；55、亚稳态；56、临界切分应力；57、滑移系；58、再结晶温度；59、伪共晶；60、屈服现象；61、形变织构；62、离异共晶；玻璃化温度Tg；63、相平衡；64、包晶转变；65、相变；66、本证扩散；67、自扩散系数；68、互扩散系数；69、二．填空1.代表晶体中原子、原子团或分子（）的几何点的集合称为空间点阵。
2.在常温和低温下，金属的塑性变形主要是通过（）的方式进行的。
此外，还有（）等方式。
3．上坡扩散是指（），扩散的驱动力是（）。
4.位错的三种基本类型有（）（）（）。
5.刃型位错中柏氏矢量与位错线（）。
6.螺型位错中柏氏矢量与位错线（）。
7.刃型位错有（）个滑移面，螺型位错有（）个滑移面。
8.（）是间隙式固溶体中间隙原子扩散的主要机制，（）是FCC金属中扩散的主要机制。
9.一个面心立方晶胞中有（）个原子，其致密度为（），配位数为（）。
10.晶体的空间点阵分属于（）大晶系，其中正方晶系点阵常熟的特点为（）。
材料科学基础习题含答案
材料科学基础考前重点复习题1.Mn 的同素异构体有一为立方结构，其晶格常数为0.632nm，密度为7.26 g/cm 3，原子半径r等于0.122nm，问Mn 晶胞中有几个原子，其致密度为多少？答案解析：习题册P9 2-22.2.如图1 所示，设有两个相晶粒与一个相晶粒相交于一公共晶棱，并形成三叉晶界，已知相所张的两面角为80℃，界面能为0.60Jm-2, 试求相与相的界面能。
图1答案解析：习题册P17 3-42.3.有两种激活能分别为Q1＝53.7kJ/mol和Q2＝201kJ/mol 的扩散反应，观察在温度从25℃升高到800℃时对这两种扩散的影响，并对结果进行评述。
答案解析：习题册P21 4-8.4.论述强化金属材料的方法、特点和机理。
答：(1)结晶强化。
通过控制结晶条件，在凝固结晶以后获得良好的宏观组织和显微组织，提高金属材料的性能。
包括细化晶粒，提高金属材料纯度。
(2)形变强化。
金属材料在塑性变形后位错运动的阻力增加，冷加工塑性变形提高其强度。
(3)固溶强化。
通过合金化(加入合金元素)组成固溶体，使金属材料强化。
(4)相变强化。
合金化的金属材料，通过热处理等手段发生固态相变，获得需要的组织结构，使金属材料强化。
(5)晶界强化。
晶界部位自由能较高，存在着大量缺陷和空穴。
低温时，晶界阻碍位错运动，晶界强度高于晶粒本身；高温时，沿晶界扩散速度比晶内扩散速度快，晶界强度显著降低。
强化晶界可强化金属材料。
5.什么是回复，请简述金属材料冷变形后回复的机制。
试举例说明回复的作用。
答：(1)回复是冷变形金属在低温加热时，其显微组织无可见变化，但物理性能、力学性能却部分恢复到冷变形以前的过程。
(2)回复机制：低温回复主要与点缺陷迁移有关，冷变形时产生大量的点缺陷，空穴与间隙原子。
温度较高时，中温回复会发生位错运动和重新分布。
位错滑移，异号位错相遇而抵消，位错缠结重新排列，位错密度降低。
高温回复，刀刃位错可获得足够的能量产生攀移，垂直排列形成亚晶界，多边化亚晶粒，位错弹性畸变能降低。
材料科学基础期末考试题
材料科学基础期末考试题一、选择题（每题2分，共20分）1. 材料科学中的“四要素”指的是（）。
A. 组成、结构、性能、加工B. 组成、结构、性能、应用C. 原料、加工、性能、应用D. 结构、性能、加工、应用2. 下列哪种材料属于金属材料？（）。
A. 铝合金B. 碳纤维C. 聚氯乙烯D. 陶瓷3. 材料的屈服强度是指（）。
A. 材料在外力作用下发生永久变形的应力值B. 材料在外力作用下断裂的应力值C. 材料在外力作用下恢复原状的最大应力值D. 材料在外力作用下产生弹性变形的应力值4. 下列关于半导体的描述，正确的是（）。
A. 半导体的导电性能介于导体和绝缘体之间B. 半导体的导电性能只受温度的影响C. 半导体的导电性能可以通过掺杂改变D. 所有材料都可以作为半导体使用5. 陶瓷材料的主要特点是（）。
A. 高强度和高韧性B. 良好的导电性和导热性C. 耐高温和良好的耐腐蚀性D. 低密度和高弹性模量6. 金属材料的塑性变形主要通过（）来实现。
A. 晶格的滑移B. 晶格的坍塌C. 晶格的扩散D. 晶格的相变7. 材料的疲劳是指（）。
A. 材料在长期静载荷作用下发生的破坏B. 材料在单次超载作用下发生的破坏C. 材料在反复载荷作用下发生的破坏D. 材料在高温环境下发生的破坏8. 钢铁的淬火处理是为了获得（）。
A. 较高的硬度和强度B. 较高的韧性和塑性C. 良好的导电性和导热性D. 良好的耐腐蚀性9. 聚合物的玻璃化转变温度（Tg）是指（）。
A. 聚合物从固态转变为液态的温度B. 聚合物从液态转变为气态的温度C. 聚合物从玻璃态转变为高弹态的温度D. 聚合物从高弹态转变为固态的温度10. 材料的蠕变是指（）。
A. 材料在长期静载荷作用下发生的缓慢变形B. 材料在反复载荷作用下发生的破坏C. 材料在高温环境下发生的快速变形D. 材料在低温环境下发生的脆性破坏二、填空题（每题2分，共20分）11. 材料的弹性模量是指材料在__________下，应力与应变之比的物理量。
西安交通大学材料科学基础考研复习题(包括答案)
目录目录 (1)工程材料中原子排列 (2)参考答案 (4)固体中的相结构 (9)参考答案 (12)凝固 (16)参考答案 (19)相图 (25)参考答案 (38)固体中的扩散 (40)参考答案 (43)塑性变形 (45)参考答案 (48)回复与再结晶 (51)参考答案 (54)固体相变 (58)参考答案 (60)复合效应与界面 (64)参考答案 (66)工程材料中原子排列1. 作图表示立方晶体的()()()421,210,123晶面及[][][]346,112,021晶向。
2. 在六方晶体中，绘出以下常见晶向[][][][][]0121,0211,0110,0112,0001等。
3. 写出立方晶体中晶面族{100}，{110}，{111}，{112}等所包括的等价晶面。
4. 镁的原子堆积密度和所有hcp 金属一样，为0.74。
试求镁单位晶胞的体积。
已知Mg 的密度3Mg/m 74.1=mg ρ，相对原子质量为24.31，原子半径r=0.161nm 。
5. 当CN=6时+Na 离子半径为0.097nm ，试问：1) 当CN=4时，其半径为多少？2) 当CN=8时，其半径为多少？6. 试问：在铜（fcc,a=0.361nm ）的<100>方向及铁(bcc,a=0.286nm)的<100>方向,原子的线密度为多少？7. 镍为面心立方结构，其原子半径为nm 1246.0=Ni r 。
试确定在镍的（100），（110）及（111）平面上12mm 中各有多少个原子。
8. 石英()2SiO 的密度为2.653Mg/m 。
试问：1) 13m 中有多少个硅原子（与氧原子）？2) 当硅与氧的半径分别为0.038nm 与0.114nm 时，其堆积密度为多少（假设原子是球形的）？9. 在800℃时1010个原子中有一个原子具有足够能量可在固体内移动，而在900℃时910个原子中则只有一个原子，试求其激活能（J/原子）。
材料科学基础A习题-1答案北理工考研基础复习资料
材料科学基础A 习题1、在立方晶系晶胞中画出以下晶面和晶向：(102)、(11)、(1)、[110]、[11]、[10]和[21]。
2、标注图中所示立方晶胞中的各晶面及晶向指数。
3、写出六方晶系的{110}、{102}晶面族和<20>、<011>晶向族中的各等价晶面及等价晶向的具体指数。
4、在六方晶胞图中画出以下晶面和晶向：(0001)、（010）、（110）、（102）、（012）、[0001]、[010]、[110]、和[011]。
xyz1/2(102)(11)xyz 1/31/2xyz(1)[110][11][10]1/2[21]2/31/3xyz1/2xyzxyz1/21/2 1/3(211)(111)(121)(323)（010）（110）[0001][011]5、标注图中所示的六方晶胞中的各晶面及晶向指数。
6、分别计算体心立方晶体中（001）、（111）晶面的原子面密度。
7、已知金刚石晶胞中（下图）最近邻的原子间距为0.1544nm ，试求金刚石的点阵常数a ，配位数CN 和致密度K 。
8、判断 、（132）、（311）是否属于同一晶带？）（101（1210）（1102）[010][110][22][112]第二章固体结构1、面心立方、体心立方、密排六方晶格中，哪些是空间点阵，哪些不是空间点阵？答：面心立方、体心立方晶格是空间点阵，密排六方晶格不是空间点阵。
2、为什么单晶体具有各向异性，而多晶体一般却不显示各向异性？答：在单晶体中，不可能沿所有的晶体学方向，原子的排列都相同，从而使沿原子排列不同的晶体学方向，晶体的性质不同。
一般情况下，在多晶体中，各晶粒空间取向随机分布，沿多晶体不同方向测出的其性质是沿各种晶体学取向的性质的平均值，故多晶体一般却不显示各向异性。
3、说明以下简单立方晶格中有几种宏观对称元素？答：简单立方晶格中的宏观对称元素有：三次和四次旋转对称轴，反演对称中心，对称面。
太原理工大学材料科学基础习题及参考答案(全)
太原理工大学材料科学基础习题及参考答案第一章原子结构与结合键习题1-1计算下列粒子的德布罗意波长：(1) 质量为10-10 kg，运动速度为0.01 m·s-1的尘埃；(2) 速度为103 m/s的氢原子；(3) 能量为300 eV的自由电子。
1-2怎样理解波函数ψ的物理意义？1-3在原子结构中，ψ2和ψ2dτ代表什么？1-4写出决定原子轨道的量子数取值规定，并说明其物理意义。
1-5试绘出s、p、d轨道的二维角度分布平面图。
1-6多电子原子中，屏蔽效应和钻穿效应是怎样影响电子的能级的？1-7写出下列原子的基态电子组态（括号内为原子序号）：C (6)，P (15)，Cl (17)，Cr (24) 。
1-8 形成离子键有哪些条件？其本质是什么？1-9 试述共价键的本质。
共价键理论包括哪些理论？各有什么缺点？1-10 何谓金属键？金属的性能与金属键关系如何?1-11 范德华键与氢键有何特点和区别？参考答案：1-1 利用公式λ = h/p = h/mv 、E = hν计算德布罗意波长λ。
1-8 离子键是由电离能很小、易失去电子的金属原子与电子亲合能大的非金属原子相互作用时，产生电子得失而形成的离子固体的结合方式。
1-9 共价键是由相邻原子共有其价电子来获得稳态电子结构的结合方式。
共价键理论包括价键理论、分子轨道理论和杂化轨道理论。
1-10 当大量金属原子的价电子脱离所属原子而形成自由电子时，由金属的正离子与自由电子间的静电引力使金属原子结合起来的方式为金属建。
由于存在自由电子，金属具有高导电性和导热性；自由电子能吸收光波能量产生跃迁，表现出有金属光泽、不透明；金属正离子以球星密堆方式组成，晶体原子间可滑动，表现出有延展性。
第二章材料的结构习题2-1定义下述术语，并注意它们之间的联系和区别。
晶系，空间群，平移群，空间点阵。
2-2名词解释：晶胞与空间格子的平行六面体，并比较它们的不同点。
2-3 (1) 一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b和6c，求出该晶面的米勒指数。
材料科学基础复习题
材料科学基础复习题第三章：晶体的范性形变（crystal plastic deformation）单晶体范性形变的两种基本⽅式：滑移（slip）和孪⽣（twinning）两者都为剪应变。
FCC的滑移⾯都是{111}，滑移⽅向都是<110>，BCC的滑移⾯都有{110}，滑移⽅向都是<111> 滑移⽅向都是最密排的⽅向，⽽滑移⾯则往往是密排⾯Schmid定律：当作⽤在滑移⾯上沿着滑移⽅向的分切应⼒达到某⼀临界值τc时，晶体便开始滑移。
P144.我们把只有⼀个滑移系统的滑移称为单滑移，具有两个或以上的滑移叫做双滑移或者多滑移。
晶粒和晶粒之间的过渡区域就称晶粒边界或称晶界。
晶粒越细，阻碍滑移的晶界便越多，屈服极限也就越⾼。
（细化晶粒不仅可以提⾼⾦属的强度，同时还可以提⾼其韧性）Hall 公式：拉伸应⼒变形（tensile stress deformation）晶体在外⼒作⽤下会发⽣形变，当外⼒较⼩时变形是弹性的，即卸载后变形也随之消失，这种可恢复的变形就称为，弹性变形（elastic deformation）当外⼒超过⼀定值后，应⼒和应变就不在成线性关系，卸载后变形也不能完全消失，⽽会留下⼀定的残余变形或者永久变形，这种不可恢复的变形就称为，塑性变形（plastic deformation）低碳钢的拉伸应⼒——应变曲线（图解计算题）延伸率（elongation）：断裂前的最⼤相对伸长。
断⾯收缩率（reduction in cross-section）：断裂前最⼤的相对⾯积缩减。
晶体的断裂（Crystal fracture）滑移系统（slip system）：⼀个滑移⾯和位于该⾯上的⼀个滑移⽅向便组成了⼀个滑移系统。
孪⽣系统（twinning system）：⼀个孪⽣⾯和该⾯上的⼀个孪⽣⽅向组成⼀个孪⽣系统。
加⼯硬化（work hardening）：⾦属在冷加⼯过程中，要想不断地塑性变形，就需要不断增加外应⼒。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
材料科学基础复习题
材料科学基础复习题
介绍
一、填空题
1.材料科学的核心问题是结构和性能之间的关系。
材料的结构是理解和控制性能的中心环节，结构的最微细水平是原子结构，第二个水平是原子排列方式，第三个水平是显微组织。
2.根据材料的性能特点和用途，材料分为结构材料和功能材料。
根据原子间的键合特性，材料可分为四类：金属、陶瓷、聚合物和复合材料。
第一章材料的原子结构
一、填空
1.金属材料中原子结合以金属键为主，陶瓷材料（无机非金属材料）以
共价键和离子键是主要的键，而高分子材料主要是共价键、氢键和范德华键。
第二章材料的结构
一、填空
1、晶体是基元（原子团）以周期性重复方式在三维空间作有规则的排列的固体。
2、晶体与非晶体的最根本区别是晶体原子排布长程有序，而非晶体是长程无序短程有序。
3.晶胞是晶体结构中最小的单元。
4、根据晶体的对称性，晶系有三大晶族，七大晶系，十四种布拉菲bravais点阵，三十二种点群，230种空间群。
5.常见的金属晶格类型有体心立方、面心立方和紧密排列的六边形。
6.FCC晶体最紧密排列的方向是<110>，最紧密排列的表面是{111}，最紧密排列的表面的堆叠顺序是ABCABC。
7、fcc晶体的致密度为0.74，配位数为12，原子在（111）面上的原子配位数为6。
8.BCC晶体最紧密排列的方向为<111>，最紧密排列的表面为{110}，密度为0.68，配位数为8。
9、晶体的宏观对称要素有对称点、对称轴、对称面。
10.CSCL型结构属于简单立方晶格，NaCl型结构属于面心立方晶格，CaF2
型结构属于面心立方格子。
11.MgO晶体为NaCl型结构，对称型为3l44l36l29pc，晶系为高级晶系，晶系为立方晶系，晶体键型为离子键。
12、硅酸盐晶体结构中的基本结构单元是硅氧四面体[sio4]。
13.几种硅酸盐晶体的复合阴离子为[Si2O7]6-，[si2o6]4-，[si4o10]4-，
[alsi3o8]1-。
它们的晶体结构有团状、链状、层状和框架状。
14、表征晶体中晶向和晶面的方法有解析法和图示法。
二、分析计算
1、ni为面心立方结构，原子半径r=0.1243nm，求ni的晶格常数和密度。
;
2、mo为体心立方结构，晶格常数a=0.3147nm，求mo的原子半径r。
3.CSCL中铯和氯的离子半径分别为0.167nm和0.181nm。
问题：（1）CSCL中的离子是否在<100>或<111>方向接触？（2）每个单位细胞中有多少离子？（3）每个离子的配位数是多少？
（4）密度ρ和堆积系数（致密度）k？
4.MgO具有NaCl型结构。
Mg2+离子半径为0.072nm，O2-离子半径为0.140nm。
试着找出MgO的密度ρ和堆积系数（密度）K。
5、下列硅酸盐化合物属于什么结构类型？
mgfe？2.sio4zn4？si2o7？？哦2，巴蒂？si3o9be3al2？si4o28
ca3?si3o8?，kca4?si4o10?2f8h2o，ca?al2si2o8?，k?alsi2o6?
解决方案：第一个，Si:o=1:4，呈岛状，总天花板为0；第二类最多有一个成对的二氧化硅基团；第三种是Si:o=1:3，有两个顶点和三个环；第四类Si:o=1:3六段环；第五种是三段环，都是群环；第六个Si:o=2:5是分层的，第七个和第八个Si（AL）：o=1:2是帧。
第三章晶体结构缺陷
一、填空
1、按几何组态，晶体中的缺陷分为点缺陷、线缺陷、面缺陷和体缺陷。
2、点缺陷主
要包括空位、间隙原子、置换原子；线缺陷有位错；面缺陷包括晶界、相界、表面等。
3.位错的性质和特征用Berger矢量B描述。
4、位错的类型有刃位错、螺位错和混合位错。
5.位错线垂直于Berger矢量的位错称为刃位错，位错线平行于Berger矢量的位错称
为螺旋位错。
6、位错的基本运动方式有滑移和攀移。
7.边缘位错可以滑动和攀爬，螺旋位错可以滑动而不攀爬，可以交叉滑动的位错必须
是螺旋位错。
8、位错滑移一般沿着晶体的密排（面）和密排（方向）进行。
9、柏氏矢量实际上反
应了位错线周围区域晶格畸变的大小和方向。
10、两平行同号螺位错间的作用力为斥力。
11、全位错是柏氏矢量等于点阵矢量的位错；不全位错是柏氏矢量不等于点阵矢量的位错。
12.FCC晶体中的不完全位错类型主要为Shockley不完全位错和franker不完全位错。
伯杰向量分别为b=A/6<112>和b=A/3<111>。
只能发生爬升运动的位错是更为坦率的不完
全位错。
13、位错间转化（位错反应）要满足的条件有几何条件：柏氏矢量守恒和能量条件：
反应后位错的总能量降低。
14.两个不完整位错被一个层错夹住的位错称为扩展位错。
2、分析问题
1、画一个方形位错环，（1）在此平面上画出柏氏矢量，使其平行于位错环的其中一边，任意选择并画出位错线方向，据此指出位错环各段的性质。
（2）能否使该位错环处
处为刃位错？（3）能否使该位错环处处为螺位错？
2.尝试分析FCC中是否可以进行以下位错反应？指出了三种位错的性质和类型？反应
后产生的新位错能在滑动面上移动吗？
111??a?111?a?101??a?12126??33、比较刃位错和螺位错的异同点。
第四章晶体固体中的扩散I.填空
1、稳态扩散是指单位时间内通过垂直于给定方向的单位面积的净原子数（扩散通量/
浓度）不随时间变化；非稳态扩散是指单位时间内通过垂直于给定方向的单位面积的净原
子数（扩散通量/浓度）随时间变化。
2.菲克第二扩散方程的高斯解适用于求解总量为M的扩散元沉积在薄层中的扩散问题；Fick扩散第二方程的误差函数解适用于求解无限棒（扩散偶）或半无限棒的扩散问题。
3、扩散的微观机理有空位扩散、间隙扩散、位错扩散、表面扩散、晶界扩散等。
4.空位扩散的阻力大于间隙扩散，且活化能较高。
5、在表面扩散、晶界扩散、体扩散、位错扩散方式中，扩散系数d最大的是表面扩散。
6.在间隙固溶体中，h、O、C等原子通过间隙扩散机制扩散。
7.Cu-Al合金与Cu组成的扩散偶具有Kirkendall效应，当标记向Cu-Al合金一侧移动时，Al的扩散通量较大。
8、上坡扩散是指物质从低浓度向高浓度处聚集的反向扩散。
9、扩散的驱动力是化学位梯度。
10、伴随有反应的扩散称为反应扩散。