材料科学基础复习题.docx

材料科学基础复习题.docx

《材料科学基础复习题.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《材料科学基础复习题.docx（25页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

材料科学基础复习题

第一章原子结构

一判断题

1.共价键是由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。

2.范德华力既无方向性亦无饱和性,氢键有方向性但无饱和性。

3.绝大多数金属均以金属键方式结合，它的基本特点是电子共有化。

4。

离子键这种结合方式的基本特点是以离子而不是以原子为结合单元。

5。

范德华力包括静电力、诱导力、但不包括色散力。

二、简答题

原子间的结合键对材料性能的影响

第二章晶体结构

一、填空

1.按晶体的对称性和周期性，晶体结构可分为7空间点阵，14晶系，3晶族.

2.晶胞是能代表晶体结构的最小单，描述晶胞的参数是a,b，c，α,β，γ.

3。

在立方，菱方，六方系中晶体之单位晶胞其三个轴方向中的两个会有相等的边长.

4.方向族〈111〉的方向在铁的（101）平面上,方向族<110>的

方向在铁的（110）平面上.

5.由hcp（六方最密堆积）到之同素异形的改变将不会产生体积的改变，而由体心最密堆积变成即会产生体积效应.

6。

晶体结构中最基本的结构单元为,在空间点阵中最基本的组元称之为。

7。

某晶体属于立方晶系,一晶面截x轴于a/2、y轴于b/3、z轴于c/4,则该晶面的指标为

8。

硅酸盐材料最基本的结构单元是，常见的硅酸盐结构有、、、。

9.根据离子晶体结构规则－鲍林规则，配位多面体之间尽可能和

连接。

二判断题

1。

在所有晶体中只要（hkl）⊥（uvw）二指数必然相等。

2。

若在晶格常数相同的条件下体心立方晶格的致密度，原子半径都最小.

3.所谓原子间的平衡距离或原子的平衡位置是吸引力与排斥力的合力最小的位置.

4。

晶体物质的共同特点是都具有金属键。

5。

若在晶格常数相同的条件下体心立方晶格的致密度,原子半径都最小.

6。

在立方晶系中若将三轴系变为四轴系时,（hkIl）之间必存在I=—（h+k）的关系与X1,X2,X3,X4间夹角无关。

7.亚晶界就是小角度晶界，这种晶界全部是由位错堆积而形成的。

8.面心立方与密排六晶体结构其致密度配位数间隙大小都是相同的,密排面上的堆垛顺序也是相同的。

9.柏氏矢量就是滑移矢量。

10。

位错可定义为柏氏回路不闭合的一种缺陷，或说:

柏氏矢量不为0的缺陷。

11.线缺陷通常指位错,层错和孪晶。

12实际金属中都存在着点缺陷,即使在热力学平衡状态下也是如此。

三选择题

1．经过1/2，1/2,1/2之［102］方向，也经过。

（a）1，.0,2，（b）1/2，0，1,（c）–1,0，—2，（d）0,0，0,（e）以上均不是

2。

含有位置0,0,1之（112）平面也包含位置。

（a）1，0，0,（b）0，0，1/2,（c）1，0，1/2。

3.固体中晶体与玻璃体结构的最大区别在于.

（a）均匀性（b）周期性排列（c）各向异性（d）有对称性

4.晶体微观结构所特有的对称元素,除了滑移面外，还有

（a）回转轴（b）对称面（c）螺旋轴（d）回转－反映轴

5.按等径球体密堆积理论，最紧密的堆积形式是。

（a）bcc；（b）fcc；（c）hcp

6.在MgO离子化合物中，最可能取代化合物中Mg2+的正离子（已知各正离子半径（nm）分别是：

（Mg2+）0.066、（Ca2+）0.099、（Li+）0。

066、（Fe2+）0.074）是_（c）____。

（a）Ca2+;（b）Li+;（c）Fe2+

7.下对晶体与非晶体描述正确的是:

A晶体有熔点和性能的各向异性；非晶体有熔点和性能的各向同性

B晶体有熔点和性能的各向异性；非晶体没有熔点,性能为各向同性

C晶体没有熔点和性能的各向异性;非晶体有熔点，性能为各向同性

D晶体有熔点和性能的各向异性;非晶体也有熔点和性能的各向异性

8金属的典型晶体结构有面心立方、体心立方和密排六方三种，它们的晶胞中原子数分别为：

A4；2；6

B6；2；4

C4；4；6

D2;4；6

9.体结构中原子的配位数降低时，原子半径：

A收缩

B膨胀

C。

变化

10晶面间距公式d=a/√（h2+k2+l2）适用于____的一切晶面（h，k，l为密勒指数）:

A立方晶系所包含的三种点阵

B立方和四方所包含的各种点阵

C简单立方点阵

11。

立方晶系中点阵常数通常是指

A最近的原子间距

B晶胞棱边的长度

C最近的相同原子间距

12。

每一个面心立方晶胞中有八面体m个，四面体间隙n个，其中：

Am=4，n=8

Bm=13,n=8

Cm=1，n=4

13.晶体结构中原子的配位数降低时，原子半径:

A收缩B膨胀C不发生变化

14。

氮、氧在金属中一般占据间隙位置，这是因为：

A金属中间隙半径大于氮、氧原子半径

B氮、氧都是气体

C氮、氧原子半径较小，能挤入金属中的间隙位置

四画图

在正交点阵中画出:

（111）,（001）,（110），（321）,（120）

［111]，［100］，[011］，［210]

第3章晶体的缺陷

一、填空

1.晶体的点缺陷包括、、、、。

2.在位错的基本运动形式中，仅在刃位错中存在。

3。

面心晶体中常见的全位错的柏氏矢量

，则柏氏矢量的的方向是，位错强度为。

4．若位错1的柏氏矢量为b1，位错2的柏氏矢量为b2,两位错间的距离为r，则两位错之间的相互作用力为。

5.面心立方结构正常的堆垛顺序是，若堆垛顺序变为ABCBCA，则其弗兰克堆垛顺序为。

6。

在一定温度下,晶体中的点缺陷有平衡浓度。

7.NaCl晶体结构中，钠离子空位缺陷浓度氯离子空位缺陷浓度。

8.一位错环，柏氏矢量为b,则其在晶体中保持稳定的最小半径是。

9。

F—R位错源是位错增殖的主要机制,为使F—R位错源动作,则外应力需克服

。

二判断题

1。

体心立方结构中四面体间隙半径大于八面体的间隙半径.

2。

柏氏矢量就是滑移矢量。

3.位错可定义为柏氏回路不闭合的一种缺陷，或说:

柏氏矢量不为0的缺陷。

4。

线缺陷通常指位错，层错和孪晶.

三、选择题

1.小角度晶界中的不对称晶界可以看成是组成。

A、一列平行的刃位错B、互相交叉的螺型位错C、两组互相垂直的刃位错

2。

Fcc的铁晶体，暴露在外的表面通常是

A、（111）B、（001）C、（110）

3．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

4.在体心立方结构中，柏氏矢量为a［100］的位错_____分解为a/2[111]+a/2［11-1—］。

A、不能B、能C、可能

5.两根同号的螺位错（柏氏矢量分别为b1，b2），互相。

A、吸引B、排斥C、无相互作用

6.正、负刃型位错反向时，其柏氏矢量是否随之反向？

.

A、是B、否

7。

a图中的阴影面为晶体的滑移面，该晶体的ABCD表面有一个圆形标记,它与滑移面相交，在圆形标记的左侧有根位错线，当刃位错从晶体左侧滑移到右侧时，表面标记发生的变化是;当螺位错从晶体左侧滑移到右侧时，表面标记发生的变化是。

8.

柏氏矢量是位错的符号，它代表：

A位错线的方向

B位错线的运动方向

C晶体的滑移方向

9.在不改变晶体滑移方向条件下，位错线能在一组相交的晶面上往返运动，此位错一定是:

A螺旋位错

B刃型位错

C混合位错

10.空位在____过程中起重要作用。

A形变孪晶的形成

B自扩散

C交滑移

11.两根具有反向柏氏矢量的刃位错在被一个原子面相隔的两个平行滑移面上相向运动以后，在相遇处

A相互抵消

B形成一排空位

C形成一排间隙原子

12。

有两根右螺位错线,各自的能量都为E1,当它们无限靠近时，总能量为：

A2E1B0C4E1

13.位错运动的方向一般是：

A晶体滑移的方向

B与位错线垂直的方向

C与位错线平行的方向

14。

柏氏矢量是位错的符号，它代表：

A位错线的方向

B位错线的运动方向

C晶体的滑移方向

15。

晶体中存在着许多点缺陷，例如：

A被激发的电子

B空位

C沉淀相粒子

16.晶界的运动主要受控于:

A界面能的高低

B晶粒的大小

C金属中的杂质含量

18．柏氏矢量是表示位错特征的矢量，但它不能用于:

A判断位错性质

B表示位错的能量

C判断位错反应

D表示位错密度

19晶界不包括：

A大角度晶界

B小角度晶界

C孪晶界

D表面

四问答题

1．判断下列位错反应能否进行?

2．

某晶体受到一均匀的切应力的作用，其滑移面有一柏氏矢量为b的位错环，假设位错环的方向为ABCD

（1）分析该位错环中各段位错的类型.

（2）指出刃位错半原子面的位置。

（3）求各段位错线所受力的大小和方向。

（4）在切应力作用下，该位错环将如何运动？

其运动结果是什么？

第4章固体中的原子分子运动

一、填空

1．描述扩散的表象理论是。

2。

扩散通量是否指扩散物质的流量？

。

3.扩散通量为零，则扩散系数为。

4.从统计意义上，在某一时刻，大部分原子作振动,个别原子作跳动;

对于一个原子，大部分时间作，某一时刻作。

晶体中的扩散就是的结果。

5.对于立方晶系的晶体，每个原子向各个方向跳动的几率等于.

6.在氯化钠晶体中，钠离子比氯离子的扩散（快、慢）。

7。

碳在铁金属中的扩散机制以占主导。

8。

通常情况下,体扩散扩散系数晶界扩散扩散系数表面扩散系数（<,〉）。

9。

质量浓度为c1的A棒和质量浓度为c2的B棒焊接在一起,焊接面的浓度为

。

10．由扩散第二定律和无规则行走理论,原子的扩散距离与扩散时间的平方根成

，此规则称为.

二判断题

1.由于位错与溶质的相互作用，使溶质原子富集位错周围而钉轧位错,所以有位错存在溶质原子扩散很慢。

2。

晶界是原子排列的不规则部分，由于晶格畸变原子扩散的阻力很大，所以沿晶界扩散比晶内扩散更难.

3。

扩散是原子在固体物质内部无规的运动产生定向迁移的过程.

4。

空位扩散是排列在结点上的原子跳向周围的间隙中，通过原子在间隙中运动,再回到另一空格子点上,使原子产生迁移的过程

5．浓度梯度是扩散的驱动力，没有浓度梯度就没有扩散.

6.稳态扩散就是指扩散通量不随时间变化仅随距离变化的扩散。

7。

含碳量愈高奥氏体中碳的扩散时间愈长，愈难于均匀化,所以奥氏体形成愈慢。

8。

空位扩散是排列在结点上的原子跳向周围的间隙中，通过原子在间隙中运动，再回到另一空格子点上，使原子产生迁移的过程。

三、选择题

1.在菲克第一定律中，描述的稳态扩散是指质量浓度不随而变化.

A。

.时间B。

距离C.时间和距离D.温度

2.以空位机制进行的扩散中，扩散活化能包括

A。

。

空位形成能B.空位移动能C.A和B

3。

原子扩散的驱动力是_____。

A、组元的浓度梯度

B、组元的化学势梯度

C、温度梯度

4.在置换型固溶体中,原子扩散的方式一般为_____。

A、原子互换机制

B、间隙机制

C、空位机制

5.柯肯达尔效应形成的原因是。

A..锌和铜的扩散速率不同

B。

钼丝在锌和铜中的扩散系数不同

C.锌和铜的扩散机制不同

6。

原子越过能垒的激活能为Q,则扩散速率:

A随Q增加而减小

B随Q增加而增加

C与Q无关

7。

影响扩散系数的变化有多种因素，其中：

A溶质原子的熔点越高，其在固溶体中的扩散系数越小

B溶质原子在元素周期表中离溶剂原子越近，扩散系数越大

Cγ铁的自扩散系数大于α铁的自扩散系数

8。

决定原子扩散过程的基本因素是：

A组元的浓度梯度

B组元的化学势梯度

C温度

9。

固体金属内原子扩散的驱动力是：

A浓度梯度

B化学位梯度

C扩散激活能

10。

伴有浓度变化的扩散或者说与溶质浓度梯度有关的扩散被称为是:

A反应扩散

B异扩散

C自扩散

三．计算题

1．一块含0.1％C的碳钢在930℃渗碳,渗到0.05cm的地方碳的浓度达到0.45％。

在t>0的全部时间，渗碳气氛保持表面成分为1%，假设Dc7=2。

0×10-5exp（—140000/RT）（m2/s），

（a）计算渗碳时间；

（b）若将渗层加深一倍,则需多长时间？

（c）若规定0。

3％C作为渗碳层厚度的量度,则在930℃渗碳10小时的渗层厚度为870℃渗碳10小时的多少倍？

（d）试写出此扩散体系的边界条件和初始条件.

2。

在1000度时金和银结合在一起，可形成扩散偶,试给出扩散处理10h后银合金的浓度分布曲线。

3.设有以直径为3厘米的厚壁管道,被厚度为0。

001厘米的铁膜片隔开，在膜片的一边，每1cm3含有5X1019个氮原子，该气体不断地通过管道.在膜片的另一边的气体中，每1cm3中含有1X1018个氮原子.若氮在铁中的扩散系数试4X10－7cm2/s，试计算700度时通过铁膜片的氮原子个数。

4。

用限定源方法向单晶硅总扩散硼.若t=0时硅片表面硼总量为5X1010mol/m3,在1473k时，硼的扩散系数为4X10－9m2/s，在硅片表层深度为8微米处，若要求硼的浓度为3X1010mol/m3,问需进行多少小时的扩散？

第5章材料的形变和再结晶

一、填空

1.在弹性范围内，材料发生弹性形变;超过弹性极限，产生不可逆的。

2。

在常温和低温下，单晶体的塑性变形主要通过进行.

3.滑移只沿着一定的晶面和晶向进行。

Fcc晶体的滑移面是；滑移方向是。

4．孪生是滑移的补充，其最显著的特征是。

5.多晶体的塑性形变与单晶相比,主要是其受和的影响。

6。

固溶体合金中，Cottrell气团的钉扎作用导致现象和应变时效。

7.金属材料经冷加工变形后,性能发生很大变化，其中显著提高，

显著下降。

8。

回复与再结晶的驱动力是.

9。

回复的不同阶段涉及到不同的回复机制，在低温回复中，回复主要与有关；中温阶段主要与位错的有关；高温阶段主要与位错有关。

二、判断题

1．金属结晶时,液态原子由无序排列转变为有序排列，熵值不断减小，所以结晶过程是一个自发过程。

2。

非均匀形核时,形核功大小与润湿角有关,润湿角愈大形核功愈小.

3。

光滑界面一般指平直界面，粗糙界面在微观角度是锯齿状的小平面界面。

4。

由液态转变为固态的过程称为凝固亦称结晶。

5。

过冷度愈大，临界晶核半径尺寸愈小,形核功愈大。

二、选择题

1．滑移系越多，材料的塑性。

A.。

越差B。

越好C.不受影响

2。

在滑移时，所谓的软取向是指滑移方向位于外力方向与滑移面法线所组成的滑移面上,且滑移面法线与外力中心轴夹角为。

A。

。

0oB.90oC.45oD。

180o

3.派－纳力是位错滑移时的主要阻力，派－纳力与位错宽度的关系是。

A。

.位错宽度小，派－纳力小；

B.位错宽度小，派－纳力大；

C。

位错宽度与派－纳力无关。

4。

hall-patch公式说明,多晶体中晶粒尺寸小。

A。

.强度高，B.强度低C。

强度不受晶粒尺寸的影响

6.粗细两种晶粒，在同样的切应力下,在晶界附近塞积同样数目的位错，则

A.。

细晶粒离位错源近，故细晶粒中心的位错源首先开动,相邻晶粒的位错开动

B．粗晶粒中心的位错源附近，塞积的位错数多，应力集中更大，更容易使相邻晶粒的位错开动。

C。

细晶粒离位错源近，故细晶粒中心的位错源塞积的位错数多,应力集中更大，更容易使相邻晶粒的位错开动.

7．变形金属中储存能的绝大部分是以下列哪种方式存在：

A第三类内应力

B第二类内应力

C第一类内应力

8.Be为hcp结构，其c/a=1。

63,它的滑移面是：

A｛0001｝

B

C

9.拉伸单晶时，滑移面转向____时最易滑移

A与外力轴交成45°

B与外力轴平行

C与外力轴垂直

10。

一次再结晶的驱动力是：

A界面能

B储存能

C表面能

11。

在室温下经轧制变形50％的高纯铅的显微组织为：

A沿轧制方向伸长的晶粒

B纤维状晶粒

C等轴晶粒

12。

二次再结晶的驱动力是：

A界面能

B储存能

C表面能

13。

冷加工金属回复时，位错：

A增殖

B大量消失

C重排

14.体心立方的滑移面有：

A｛110}

B｛110}、｛111}、{100｝

C{110｝、｛112｝、{123}

15无论粗糙界面还是光滑界面，在正温度梯度热学环境下,晶体的生长形态是：

A平面状

B胞状

C树枝状

C小于零

三、计算题

有一70MPa应力作用在fcc晶体的[001]方向上，求作用在（111）[10—1]和（111）［-110］滑移系上的分切应力。

四、简答题

1.金属材料常见的强化方式有哪些，其各自特点是什么?

2.简述材料塑变时滑移和孪生的主要特点。

3.已知铝为面心立方晶格，铁为体心立方晶格，镁为密排六方晶格，试问哪种材料的塑性最好？

哪种材料的塑性最差？

详细说明之.

4.弹性变形的物理本质是什么？

它与原子间结合力有什么关系?

第6～8章

一、填空

1．晶体凝固的热力学条件是.

2.均匀成核时，当过冷液中出现一个晶胚时，总的自由能变化应为。

3。

树枝状结晶生长的条件是.

4.当析出的晶体与母相（熔体）组成相同时，界面附近的质点只需通过界面的跃迁就可附着于晶核表面,晶体生长由控制；当析出晶体和熔体组成不同时，晶体生长由控制.

5。

平衡凝固是指凝固过程中的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的，以达到平衡相的成分

6。

非平衡结晶组织通常通过消除。

7．在右图中所示的自由能温度曲线中，当温度T

出现调幅分解。

8．二元合金凝固有别于纯金属凝固的主要特征是

。

9．β和α两相是由A、B和C三组份组成，其中A组分的含量相同，则此两相的组成点必。

10。

合金凝固有别于纯金属的凝固的特点是。

11.三元系中四相平面为.

二、判断题

1.无论奥氏体具有何种成分,当其冷至共析温度时都能发生共析反应，与奥氏体的含量无关。

2.共晶反应发生在三相平衡的水平线上,可利用杠杆定理计算相组成物与组织组成物相对量，所以杠杆定理也可以在三相平衡区使用。

3。

若Ko代表液相线固相线的水平距离或成分间隔,那么合金的成分点愈靠近组元端线位置其Ko就愈小.

4.共晶线代表一个温度，无论何种成分的液相在冷却时与共晶线相遇就表明在该温度下将发生共晶反应。

5。

.固溶体合金结晶时也遵循形核与长大的一般规律,也需过冷也有结晶潜热释放冷却曲线上也会出现平台.

6。

成分点位于包晶反应线范围内的合金,冷却时都将发生包晶反应，反应结束后都将得到单相β组织。

7。

从组织特征来说所有的白口铸铁都因发生共晶反应时有莱氏体组织，即使在室温下白口铸铁组织中也不会有珠光体产生

8。

一次渗碳体是从液相中直接析出的初晶，二次渗碳体是共晶反应时得到的，三次渗碳体是在共析反应时得到的。

9.在铁碳合金中的基本组成相有渗碳体，珠光体，莱氏体

10.四相平面的下方不可能有二个或三个三相区，只能有一个三相区。

11.在三元系如有四相平衡反应发生，不论在何种情况下都不能得到单相组织。

12.三元系中四相平衡必是一个三角形面，与反应类型无关。

13连接二个平衡相成分点直线成分线，当三元系出现二相平衡时，连接线必过合金成分点，形成三点共线。

二、选择题

1.形成临界晶核时体积自由能的减少只能补偿表面能的_____.

A.1/3B。

2/3C.3/4

2。

在非极端情况下,非均匀成核的自由能变化均匀成核自由能变化。

A。

小于B。

等于C。

大于

3。

一般情况下，增加过冷度使凝固后的晶体晶粒。

A。

变小B.数目变多C。

变大

4。

A和B组成的二元系中出现α和β两相平衡，两组成成分（x）—自由能（G）的关系为

A。

Gα=GβB。

dGα=dGβC.GA=GB

5.匀晶反应可以用表示,共晶反应可以用表示，包晶反应可以用表示。

A.L→L+AB.L→A+BC。

L+A→BD.L1+L2→A

6．下列组织结构中，单相组织是.

A.珠光体B.莱氏体C。

奥氏体

7．铸件的宏观组织从外向里分别是.

A.等轴晶区、柱状晶区、细晶区

B.柱状晶区、等轴晶区、细晶区

C.细晶区、柱状晶区、等轴晶区

8．二元相图中,三相平衡必为。

A.一条垂直线B.一个点C.一条水平线

9．根据三元相图的垂直截面图.

A。

可分析相成分变化规律

B。

可分析材料的平衡凝固过程

C。

可用杠杆定律计算各相的相对量.

10.非均匀形核要比均匀形核容易，主要原因是：

A现成的固体晶粒本身就是一个晶核，无须结构起伏

B虽有固体颗粒，也须形核，但形核功要小

C同均匀形核相同，只不过减小了短程规则原子小集团尺寸，减少了形核功

11.液相中只有形成等于或大于临界半径的晶核才能成为结晶的核心.当形成半径为r。

的临界核心，体系的自由能变化：

A大于零

B等于零

12。

对面心立方晶体，暴露在晶体外表面最可能的晶体学面是

A（110）

B（111）

C（100）

13.纯金属材料凝固后的晶粒大小主要决定于:

A温度梯度的正、负

B过冷度的大小

C晶体的长大方式

14.在纯金属液体中形成临界晶核时,固、液相间的体积自由能差尚不能抵消新增的晶核表面能，其不足部分还必须依靠其他能量，即液体中的：

A能量起伏

B结构起伏C浓度起伏

15纯金属凝固时发生均匀形核的最大过冷度约为

A1/2Tm

B1/5Tm

C2/3Tm

16。

液体在凝固时产生临界晶核半径的大小主要取决于：

A表面能

B凝固释放热

C过冷度

17.晶体以螺型位错机制生长时，其长大速率与过冷度呈:

A指数关系

B线性关系

C平方关系

18在一定压强及温度下，二元合金中存在二相平衡的条件是：

Aα相和β相有相同的自由能

Bα相和β相有相同的晶体结构

C两组元在α相中的化学位等于其在β相中的化学位

19.原合金成分不是共晶成分，经快速冷却而形成的全部共晶组织称为：

A离异共晶

B伪共晶

C退化共晶

19.有时靠近共晶成分的合金经快速冷却并不能得到伪共晶组织，这是因为,当两组元熔点相差悬殊时，伪共晶区：

A不能确定

B偏向低熔点组元一侧

C偏向高熔点组元一侧

20。

根据二元相图相区接触规则，

A两个单相区之间必定有一个三相区隔开

B两个两相区必须以单相区或三相水平线隔开

C三相水平线和四个两相区相邻

21。

在二元共晶系中合金成分略小于最大溶解度点