华南理工大学材料科学基础期末考试试题及答案
一、填空：38分(每题2分)
1、按土壤中所含沙和黏土的多少，我们可以把土壤分为________、__________、_________。
2、腐烂的植物和动物的遗体，统称为________。它是植物生长必需的肥料。
3、种子里的植物宝宝叫做_____，种子的其他部分都是它的_______。
4、我们把盐和花生混合，它们的混合前后的_______没有改变，_________改变了。
5、天气与人们的生活密切相关，我们一般从（）等方面来描述一天的天气。
6、雨量器是用来的仪器。它主要由及组成。
7、我们常用的温度计它的单位是（）用表示。
8、人体的正常体温是（）。
9、一株完整的开花植物都有（）六个部分。
10、（）是植物的繁殖器官。
11、37摄氏度写作（），零下5摄氏度写作（）。
12、我国古代计量时间的仪器主要有（）和（）。
13、为了知道同学们一百米跑步速度，体育老师一般要使用（）进行测量。
14、珠穆朗玛峰是世界上最高的山峰，最新测量结果表明，它现在的高度是（）米。
二、判断(对的打，错的打：)10分(每题2分)
1、风吹树枝断这句话描述的是五、六级风时的自然现象。( )
2、我们为了更多地收获庄稼，应该多喷洒农药，这样不会破坏土壤的。( )
3、种子的生长需要空气，没有空气，种子不会生长。( )
4、改变一定的条件，有些原先不溶于水的液体也可能溶于水。。( )
5、花粉落在雄蕊的柱头上，花就有可能结出种子。( )
6、落叶在土壤中变成了肥料。( )
7、含沙量越多的土壤，渗水越快。( )
8、百叶箱里放置的测量仪器有干湿计、气压计、温度计。( )
三、选择(请把正确答案的序号写在括号里)。10分(每题2分)
1、下列物质中能溶解在水中。( )
A粉笔灰 B面粉 C味精
2、狗在夏天伸舌头是因为。( )
A想吃东西 B散热 C想喝水
3、测量水温时观测温度计的角度应是( )
A、从上往下看
B、视线于温度计持平
C、从下往上看
4、原来浮起的马铃薯，使用那种方法可以使它下沉。( )
A、加盐
B、加清水
C、加糖
5、下类哪种物质不是混合物。 ( )
A、酱油
B、黑芝麻糊
C、可乐
D、黄豆
四、连线题：16分(每线2分)
方糖溶解于水教室内的温度90℃
夏天地面上的温度20℃
冬天的温度40℃
开水的温度10℃
橡皮
食用油不溶解于水
蜂蜜
五、实验题：6分(请你想一个办法使沉在水中的鸡蛋浮起来。)实验材料
实验方法
六、简答题：20分(每题5分)
1、如何分离木屑和铁钉(至少写出两种方法)?
2、请你画出下列天气情况的符号：晴、多云、阴、雷阵雨、大雨。
3、做一架风向仪需要哪些材料，请你写出制作风向仪的几个步骤?
4、分别说说秋天和冬天里的人、动物、植物各有什么特点。
答案：
一、
1、沙土、黏土、壤土。
2、腐殖质。
3、这道题有问题，因为种子有双子叶植物的种子和单子叶植物的种子。单子叶植物的种子里的胚乳储藏着营养，所以这道题出的不严密。
4、重量、体积。
5、气温、湿度、降雨量、气压、风力与风向。
7、摄氏度、℃。
8、这道题也有问题，人口腔温度为36.5～37 .2 ℃ ，腋窝温度较口腔温度低。0.3 ～0.6℃。
9、根、茎、叶、花、果实、种子。
10、雄蕊和雌蕊。
11、37℃、-5℃。
12、刻漏、沙漏。
13、秒表。
14、8844.43.
二、
1、，
2、：
3、，
4、:
5、:
6、,
7、，
8、，
三、
1、C。
2、B。
3、B。
4、B。
5、D。
四、方糖溶解于水橡皮、食用油、蜂蜜不溶解于水教室的温度20℃、夏天地面上的温度40℃
冬天的温度 -10℃、开水的温度90℃
五、实验材料：玻璃杯、玻璃棒、清水、食用盐、鸡蛋一个实验步骤：
1、把清水倒入玻璃杯中后放入鸡蛋。
2、在杯中加盐，用玻璃棒充分搅拌使盐完全
溶解，一直加到鸡蛋浮起来。
六、(略)
华南理工大学材料科学基础期末考试试题及答案 一、填空：38分(每题2分) 1、按土壤中所含沙和黏土的多少，我们可以把土壤分为________、__________、_________。 2、腐烂的植物和动物的遗体，统称为________。它是植物生长必需的肥料。 3、种子里的植物宝宝叫做_____，种子的其他部分都是它的_______。 4、我们把盐和花生混合，它们的混合前后的_______没有改变，_________改变了。 5、天气与人们的生活密切相关，我们一般从（）等方面来描述一天的天气。 6、雨量器是用来的仪器。它主要由及组成。 7、我们常用的温度计它的单位是（）用表示。 8、人体的正常体温是（）。 9、一株完整的开花植物都有（）六个部分。 10、（）是植物的繁殖器官。 11、37摄氏度写作（），零下5摄氏度写作（）。 12、我国古代计量时间的仪器主要有（）和（）。
13、为了知道同学们一百米跑步速度，体育老师一般要使用（）进行测量。 14、珠穆朗玛峰是世界上最高的山峰，最新测量结果表明，它现在的高度是（）米。 二、判断(对的打，错的打：)10分(每题2分) 1、风吹树枝断这句话描述的是五、六级风时的自然现象。( ) 2、我们为了更多地收获庄稼，应该多喷洒农药，这样不会破坏土壤的。( ) 3、种子的生长需要空气，没有空气，种子不会生长。( ) 4、改变一定的条件，有些原先不溶于水的液体也可能溶于水。。( ) 5、花粉落在雄蕊的柱头上，花就有可能结出种子。( ) 6、落叶在土壤中变成了肥料。( ) 7、含沙量越多的土壤，渗水越快。( ) 8、百叶箱里放置的测量仪器有干湿计、气压计、温度计。( ) 三、选择(请把正确答案的序号写在括号里)。10分(每题2分) 1、下列物质中能溶解在水中。( ) A粉笔灰 B面粉 C味精 2、狗在夏天伸舌头是因为。( ) A想吃东西 B散热 C想喝水
2020届材料科学基础经典习题 （后附详细答案） 1. 在Al-Mg 合金中，x Mg =0.05，计算该合金中Mg 的质量分数(w Mg )(已 知Mg 的相对原子质量为24.31，Al 为26.98)。 2. 已知Al-Cu 相图中，K ＝0.16，m ＝ 3.2。若铸件的凝固速率R ＝3×10-4 cm/s ，温度梯度G ＝30℃/cm ，扩散系数D ＝3×10-5cm 2/s ，求能保持平面状界面生长的合金中W Cu 的极值。 3．证明固溶体合金凝固时，因成分过冷而产生的最大过冷度为： ? ? ? ???-+--=?GK R K mw R GD K K mw T Cu C Cu C )1(ln 1)1(00max 最大过冷度离液—固界面的距离为： ? ? ? ???-=GDK R K mw R D x Cu C )1(ln 0式中m —— 液相线斜率；w C0Cu —— 合金成分； K —— 平衡分配系数；G —— 温度梯度；D —— 扩散系数；R —— 凝固速率。 说明：液体中熔质分布曲线可表示为： ? ?? ?????? ??--+=x D R K K w C Cu C L exp 110
4．Mg-Ni 系的一个共晶反应为： 546.02)Mg (570235.0Ni Mg ==+?w w L Ni Ni 纯℃ α 设w 1Ni ＝C 1为亚共晶合金，w 2Ni =C 2为过共晶合金，这两种合金中的先共晶相的质量分数相等，但C 1合金中的α总量为C 2合金中α总量的2.5倍，试计算C 1和C 2的成分。 5．在图4—30所示相图中，请指出： (1) 水平线上反应的性质； (2) 各区域的组织组成物； (3) 分析合金I ，II 的冷却过程； (4) 合金工，II 室温时组织组成物的相对量表达式。 6．根据下列条件画出一个二元系相图，A 和B 的熔点分别是1000℃和700℃，含w B =0.25的合金正好在500℃完全凝固，它的平衡组织由73.3%的先共晶。和26.7%的(α+β)共晶组成。而w B ＝0.50的合金在500℃时的组织由40%的先共晶α和60%的(α+β)共晶组成，并且此合金的α总量为50%。
《材料科学基础》试题库 一、选择 1、在柯肯达尔效应中，标记漂移主要原因是扩散偶中__C___。 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 2、在二元系合金相图中，计算两相相对量的杠杆法则只能用于__B___。 A、单相区中 B、两相区中 C、三相平衡水平线上 3、铸铁与碳钢的区别在于有无_A____。 A、莱氏体 B、珠光体 C、铁素体 4、原子扩散的驱动力是_B____。 A、组元的浓度梯度 B、组元的化学势梯度 C、温度梯度 5、在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为__C___。 A、原子互换机制 B、间隙机制 C、空位机制 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_B____。 A、肖脱基缺陷 B、弗兰克尔缺陷 C、线缺陷 7、理想密排六方结构金属的c/a为__A___。 A、B、2×√(2/3) C、√(2/3) 8、在三元系相图中，三相区的等温截面都是一个连接的三角形，其顶点触及__A___。 A、单相区 B、两相区 C、三相区 9、有效分配系数Ke表示液相的混合程度，其值范围是_____。（其中Ko是平衡分配系数） A、1 一、选择题 1、粘土泥浆胶溶必须使介质呈（）。 A、酸性 B、碱性 C、中性 2、依据等径球体的堆积原理得出，六方密堆积的堆积系数（）体心立方堆积的堆积系数。 A、大于 B、小于 C、等于 D、不确定 3、某晶体AB，A—的电荷数为1，A—B键的S=1/6，则A+的配位数为（）。 A、4 B、12 C、8 D、6 4、在单位晶胞的CaF2晶体中，其八面体空隙和四面体空隙的数量分别为（）。 A、4，8 B、8，4 C、1，2 D、2，4 5、下列性质中（）不是晶体的基本性质。 A、自限性 B、最小内能性 C、有限性 D、各向异性 6、可以根据3T曲线求出熔体的临界冷却速率。熔体的临界冷却速率越大，就（）形成 玻璃。 A、越难 B、越容易 C、很快 D、缓慢 7、在ABO3(钙钛矿)型结构中，B离子占有（）。 A、四面体空隙 B、八面体空隙 C、立方体空隙 D、三方柱空隙晶体 8、在单位晶胞的CaF2晶体中，其八面体空隙和四面体空隙的数量分别为（）。 A、4，8 B、8，4 C、1，2 D、2，4 9、当固体表面能为1.2J/m2，液体表面能为0.9 J/m2，液固界面能为1.1 J/m2时，降低固体表 面粗糙度，（）润湿性能。 A、降低 B、改善 C、不影响 10、一种玻璃的组成为32.8%CaO，6.0 Al2O3%，61.2 SiO2%，此玻璃中的Al3+可视为网络（）， 玻璃结构参数Y=（）。 A、变性离子，3.26 B、形成离子，3.26 C、变性离子，2.34 D、形成离子，2.34 11、在硅酸盐熔体中，当R=O/Si减小时，相应熔体组成和性质发生变化，熔体析晶能力（）， 熔体的黏度（），低聚物数量（）。 A、增大 B、减小 C、不变 D、不确定 12、一种玻璃的组成为Na2O·1/3Al2O3·2SiO2，此玻璃中的Al3+可视为（），玻璃结构参 数 Y= （）。 A、变性离子；2 B、形成离子；2 C、变性离子；3.5 D、形成离子；3.5 13、金红石晶体中，所有O2-作稍有变形的立方密堆排列，Ti4+填充了（）。 A、全部四面体空隙 B、全部八面体空隙 C、1/2四面体空隙 D、1/2八面体空隙 14、滑石（3MgO·4SiO2·H2O）和高岭土（Al2O3·2SiO2·2H2O）分别属于（）层状结 构的硅酸盐矿物。 A、1：1和2：1 B、2：1和1：1 C、3：1 和2：1 15、陶瓷经烧结后在宏观上的变化表述不正确的是（） A.强度增加 B.体积收缩 C.气孔率降低 D.致密度减少 16、表面扩散系数Ds，界面扩散系数Dg，晶格扩散系Db的关系是（） 材料科学基础期终考试试卷(B) 姓名_________ 学号_____ 一、选择题(单项选择20分） 1、形成临界晶核时，体积自由能的减少，但它只能补偿新增表面能的 a) 1/3；a) 2/3； c) 3/4；d) 1/4。 2、单相固溶体凝时，若k0<1，根据液相混合的程度， a) Ke=K0时液相混合最充分，铸锭内成分最均匀； b) Ke=1 时液相混合最充分，铸锭内成分最均匀； c) Ke=1 时液相混合最不充分，铸锭内成分最均匀； d) K0 金属中常见的晶格类型有哪三种；1、体心立方晶格2、面心立方晶格3、密排立方晶格 金属有铬、钨、钼、钒、及&铁属于（体心立方晶格） 金属有铜、铝、银、金、镍、y铁属于（面心立方晶格） 金属有铍、镁、锌、钛等属于（密排立方晶格）金属的晶体缺陷：按照缺陷的几何特征，一般分为以下三类：1.空位和间隙原子（点缺陷）2.位错（线缺陷）3.晶界和亚晶界（面缺陷） 一般来说，在常温下细晶粒金属比粗晶粒金属具有较高的强度、硬度、塑性和韧性。 工业中常用以下方法细化晶粒1.增加过2.变质处3.附加振动4.降低浇注速度 1.铁素体(F)碳溶入&铁中的间隙固溶体称为铁素体， 2.奥氏体（A）碳溶入y铁中的间隙固溶体称为奥氏体， 3.渗碳体（Fe3C）铁与碳组成的金属化合物称为.渗碳体， 第四章铁碳合金相图 根据相图中S点碳钢可以分为以下几类 1.共析钢（含碳量小于0.0218%）的铁碳合金，其室温组织为铁素体。 2亚共析钢（含碳量等于0.0218%到2.11%）的铁碳合金，其室温组织为珠光体+铁素体。 3过共析钢（含碳量等于0.77%到2.11%）的铁碳合金，其室温组织为+二次渗碳 第五章钢的热处理 一般加热时的临界点用Ac1、Ac3、Accm来表示；冷却时的临界点用Ar1、Ar3、Arcm来表示。共析碳钢的过冷奥氏体在三个不同的温度转变，可发生三种不同的转变：珠光体型转变、贝氏体型转变、马氏体型转变。珠光体型转变有区别起见，又分为珠光体、索氏体、和托氏体三 单晶体的塑性变形的方式有两种：滑移和孪生（孪晶），而滑移是单晶体塑性变形的主要方式。多晶体的塑性变形的方式有两种：晶内变形和晶间变形。 二、填空题 1．珠光体是由铁素体和渗碳体组成的机械混合物共析组织)。 2．莱氏体是由奥氏体和渗碳体组成的机械混合物(共晶组织)。 3．奥氏体在1148℃时碳的质量分数可达2.11%，在727℃时碳的质量分数为0.77%。 4. 根据室温组织的不同，钢可分为亚共析钢、共析钢和过共析钢。．共析钢的室温组织为珠光体；亚共析钢的室温组织为铁素体+珠光体；过共析钢的室温组织为珠光体+Fe3CⅡ。 6．碳的质量分数为0.77%的铁碳合金称为共析钢，其奥氏体冷却到S点(727℃)时会发生共析转变，从奥氏体中同时析出铁素体和渗碳体的混合物，称为珠光体。 7．奥氏体和渗碳体组成的共晶产物称为莱氏体，其碳的质量分数为6.69%。 8．亚共晶白口铸铁碳的质量分数为2.11%~4.3%，其室温组织为P+Fe3CⅡ+Ld‘。 9．过共晶白口铸铁碳的质量分数为4.3%~6.69%，其室温组织为Ld’+Fe3CⅠ。 10．过共析钢碳的质量分数为0.77%~2.11%，其室温组织为P+Fe3CⅡ。 11．亚共析钢碳的质量分数为0.0218%~0.77%，其室温组织为F+P。 1. 实际金属的晶体缺陷有点、线、面。 2. 二元合金基本相图是匀晶共晶 包晶。 3. 共析钢淬火形成M+A'后，在低温、中温、高温回火后的产物分别为M回＋A 、T回、 S回。 4. 45钢奥氏体化后冷却时，大于临界冷却速度获得的组织是 M ，小于临界冷却速度获得的组织可能是 P 。 5. T12钢正火后渗碳体呈片状，球化退火后渗碳体呈球状。 6. 碳钢 M形态主要有片和板条两种，其中板条M硬度低、韧性好。 7. 金属中常见的三种晶格体心，面心，密排六方。 8．变形度在 __2％－8％_ 时称为临界变形度,再结晶退火后会出现异常的大晶粒。 1、常见的金属晶格类型有体心立方晶格、面心立方晶和密排立方晶格。 2、金属的机械性能主要包括强度、硬度、塑性、韧性、疲劳强度等指标，其中衡量金属材料在静载荷下机械性能的指标有强度硬度塑性疲劳强度_。衡量金属材料在交变载和冲击载荷作用下的指标有疲劳强度和冲击韧性_。 3、常用的回火方法有低温回火、中温回火和高温回火。 4、常见的金属晶体结构有体心立方晶格面心立方晶格和密排六方晶格三种。 5、合金常见的相图有匀晶相图共晶相图包晶相和具有稳定化合物的二元相图 5、金属的断裂形式有脆性断裂和延性断裂两7、钢在一定条件下淬火后，获得一定深度的淬透层的能力，称为钢的淬透性。淬透层通常以工件表面到半马氏体层的深度来表示。 材料科学基础试题及答案 一、选择题（每题2分，共20分） 1．在体心立方结构中，柏氏矢量为a[110]的位错( A )分解为 a/2[111]+a/2[111]. (A) 不能(B) 能(C) 可能 2．原子扩散的驱动力是： ( B ) (A) 组元的浓度梯度 (B) 组元的化学势梯度 (C) 温度梯度 3．凝固的热力学条件为：（ D ） （A）形核率(B)系统自由能增加 （C）能量守衡（D）过冷度 4．在TiO2中，当一部分Ti4+还原成Ti3+，为了平衡电荷就出现（ A） (A) 氧离子空位(B) 钛离子空位(C)阳离子空位 5．在三元系浓度三角形中，凡成分位于（ A ）上的合金，它们含有另两个顶角所代表的两组元含量相等。 （A）通过三角形顶角的中垂线 （B）通过三角形顶角的任一直线 （C）通过三角形顶角与对边成45°的直线 6．有效分配系数ke表示液相的混合程度，其值范围是（ B ） （A）1 （A）Gα= Gβ （B）dGα= dGβ（C）GA= GB 9．凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下那种方法？（ B ） （A）加入形核剂（B）减小液相的.过冷度（C）对液相进行搅拌 10．菲克第一定律表述了稳态扩散的特征，即浓度不随（ B ）变化。 （A）距离（B）时间（C）温度 二、名词解释（20分，每题4分） 全位错：伯什矢量等于点阵矢量的位错。 再结晶：经受形变的材料在加热时发生的以无畸变晶粒取代变形晶粒的过程 珠光体：铁碳合金共析转变的产物，是共析铁素体和共析渗碳体的层片状混合物。形变织构：随塑性变形量增加，变形多晶体某一晶体学取向趋于一致的现象。 离异共晶：由于非平衡共晶体数量较少，通常共晶体中的α相依附于初生α相生长，将共晶体中另一相β推到最后凝固的晶界处，从而使共晶体两组成相相间的组织特征消失，这种两相分离的共晶体称为离异共晶。 《材料科学基础》第二学期试题B及答案 一、名词解释（每小题3分。共30分） 晶界内吸附交滑移：上坡扩散：纤维组织：枝晶 偏析：伪共晶组织： 重心法则：配位数：致密度：晶带 二、答题（每小题10分、共50分） 1.在一个面心立方晶系的晶胞中画出晶面（III）和 （112）,并写出两晶面交线的晶向指数。 2.位错反应的条件是什么？判断下列反应能否进行 （1） a [100] —>a∕2 [111] + a/2 [111] （2） a/2 [101] ÷ a /6 [121] —> a [111] 3.试推导菲克第二定律 4.试述柯氏气团理解释低碳钢存在屈服平台现象 5.简答液一固界面的类型及晶体生长的方式 三、默画Fe-FeCs相图，并分析0∙.5%C合金的平衡凝固过 程，计算在室温其平衡组织组成的重量分数和想组成的重 量分数（20） 材料科学基础(2002~2003)学年第二学期试题B答案要点： 一、名次解释 晶界内吸附：少量杂质或合金元素在晶体内部的分布是不均匀的，常偏聚于晶界 交滑移：螺位错，在一滑移面运动受阻，转到另一滑移面上继续滑移。 上坡扩散：扩散物质由浓度低处向浓度高处进行的扩散。纤维组织：晶粒及加杂物沿受力方向呈条带状态分布。 枝晶偏析：在非平衡凝固条件下，若固溶体以树枝状结晶并长大，则枝干与枝间会出现成分差别，称为工 伪共晶组织：非平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的合金也可能全部转变为共晶组织，这种非共晶成分的共晶组织，称为1 重心法则：处于三者相平衡的合金，其成分必位于共扼三角形重心位置。 配位数：晶体结构中任一原子周围最邻近且等距离的原子数致密度：晶体结构中原子体积占总体积的百分数 晶带：相交和平行于某一晶向直线的所有晶面的组合 《材料科学基础》试卷13 一. 选择题：（共15小题，每小题2分，共30分）。 1. 在下列材料中，哪一类材料结晶时，液-固界面为粗糙界面？（ ） A. 金属材料 B. 无机材料 C. 高分子材料 D. 半导体材料 2. 在三元系中有右图的两种三相平衡区，它们的反应类型分别为（ ）。 A. （a ）是包晶型，（b ）是共晶型 B. （a ）是共晶型，（b ）是包晶型 C. （a ）、（b ）均为包晶型 D. （a ）、（b ）均为共晶型 3. 高分子材料随温度的变化，通常有玻璃态、高弹态和粘流态三个物理状态。则橡胶的工作状态是（ ）。 A. 玻璃态 B. 高弹态 C. 粘流态 D. 高弹态 、粘流态和玻璃态 4. 4p 原子轨道径向分布图中峰数为多少？其钻穿能力比4d （ ）？ A. 3，强 B. 2，强 C. 3，弱 D. 2，弱 5. 在硅酸盐玻璃中减少变性体的量，会使（ ）。 A. 桥氧含量下降，粘度增大 B. 桥氧含量增多，粘度减小 C. 桥氧含量下降，粘度减小 D. 桥氧含量增多，粘度增大 6. 在晶体中形成空位时，离位原子迁移到晶体表面，这样的缺陷称为（ ）。 A. 面缺陷 B. 线缺陷 C. 肖脱基缺陷 D. 弗兰克尔缺陷 7. 在由扩散控制的反应扩散，相宽度变化关系式为t B L j =∆；由相界面反应速度控制 时，新相厚度与时间呈线性关系dt C K d i υχ=。在实际反应扩散过程中，反应扩散后期 受（ ）控制。 A. 界面反应速度 B. 扩散 C. 界面反应速度和扩散 D. 无法确定 8. 关于刃型位错应力场，下列说法哪种是不正确的？（ ） A. 各种应力分量的大小与r 成反比 B. 应力场对称于多余的半原子面 C. 滑移面上只有正应力，无切应力 D. 应力场是轴对称的 9. 下列说法正确的是（ ）。 A. 点缺陷是热力学不稳定缺陷 B. 两位错交割必形成割阶 C. 线缺陷是热力学不稳定缺陷 D. 空位形成能大于间隙形成能 10. 面心立方的配位数，四面体空隙数及晶胞原子数分别为（ ）。 A. 8，3n ，2 B. 12，2n ，6 C. 8，6n ，2 D. 12，2n ，4 11. 柏氏矢量是反映位错线周围的畸变大小，因此柏氏矢量的大小（ ）。 A. 与回路大小有关 B. 与回路起点选择有关 C. 与回路大小、起点选择无关 D. 与回路大小和起点选择都有关 12. 若在合金中加入能减小界面能的溶质，则晶界处溶质的浓度（ ）。 A. 增大 B. 减小 C. 不变 D. 无法判断 13. 下列大角度晶界能量最低的是（ ）。 A. ∑5 B. ∑7 C. ∑17 D. 孪晶界 14. 在三元系相图中，四相平衡区与三相平衡区相连的是（ ）。 A. 点 B. 线 C. 面 D. 无法确定 15. 在一元相图中，增加压力可扩大下列哪个相在相图上稳定存在的区域？（ ） A. 摩尔体积小的相 B. 摩尔体积大的相 C. 无影响 D. 无法判断 二. 填空题（共7小题，每空1分，共20分） 1. 吴氏网可用于作晶面的 ；求两晶面的 。 2. 结晶聚合物的形态，因结晶条件而异，常压下由聚合物溶液或熔体中结晶可得到 ；在切应力作用下结晶可得到 ；在极稀的溶液中缓慢结晶可得到 。 3. 热力学伪共晶的形成条件有固溶度相差不大、E 在中间、 、 、 《材料科学基础》试卷Ⅴ 一、填空题(20分，每空格1分) 1. 相律是在完全平衡状态下，系统的相数、组元数和温度压力之间的关系，是系统的平衡条件的数学表达式：f=C-P+2 2.二元系相图是表示合金系中合金的相与温度、成分间关系的图解。 3.晶体的空间点阵分属于7 大晶系，其中正方晶系点阵常数的特点为a=b≠c,α=β=γ =90°，请列举除立方和正方晶系外其他任意三种晶系的名称三斜、单斜、六方、菱方、正交（任选三种）。 4.合金铸锭的宏观组织包括表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区三部分。 5．在常温和低温下，金属的塑性变形主要是通过滑移的方式进行的。此外还有孪生和扭折等方式。 6.成分过冷区从小到大，其固溶体的生长形态分别为平面状，胞状和树枝状。 1．原子扩散的驱动力是：组元的化学势梯度 2．凝固的热力学条件为：过冷度 3. 某金属凝固时的形核功为△G*，其临界晶核界面能为△G，则△G*和△G的关系为△G* =1/3 △G 5．金属液体在凝固时产生临界晶核半径的大小主要取决于过冷度。 6．菲克第一定律表述了稳态扩散的特征，即浓度不随变化。 7. 冷变形金属加热过程中发生回复的驱动力是：冷变形过程中的存储能 9.合金铸锭的缺陷可分为缩孔和偏析两种。 二、判断题（正确的打“√”错误的打“×”，每题1分，共12分） 1. 体心立方结构是原子的次密排结构，其致密度为0.74。（×） 2. 同一种空间点阵可以有无限种晶体结构，而不同的晶体结构可以归属于同一种空间点阵。（√） 3. 结晶时凡能提高形核率、降低生长率的因素，都能使晶粒细化。（√） 4. 合金液体在凝固形核时需要能量起伏、结构起伏和成分起伏。（√） 5. 小角度晶界的晶界能比大角度晶界的晶界能高。（×） 6. 非均匀形核时晶核与基底之间的接触角越大，其促进非均匀形核的作用越大。 （×） 7. 固溶体合金液体在完全混合条件下凝固后产生的宏观偏析较小。（×） 8. 冷形变金属在再结晶时可以亚晶合并、亚晶长大和原晶界弓出三种方式形核。 （√） 9. 动态再结晶是金属材料在较高温度进行形变加工同时发生的再结晶、其形变硬化与再结晶软化交替进行。（√） 10. 金属-非金属型共晶具有粗糙-光滑型界面，所以它们多为树枝状、针状或螺旋状形态。（√） 11. 孪生变形的速度很快是因为金属以孪生方式变形时需要的临界分切应力小。（×） 12. 相图的相区接触法则是相邻相区相数差1。（√） 三、简答题（28分） 1. 试述孪生和滑移的异同，比较它们在塑性过程中的作用。（10分） 答：相同点： 几种强化 加工硬化：金属材料在再结晶温度以下塑性变形时强度和硬度升高,而塑性和韧性降低的现象. 强化机制：金属在塑性变形时,晶粒发生滑移，出现位错的缠结，使晶粒拉长、破碎和纤维化，金属内部产生了残余应力。 细晶强化:是由于晶粒减小，晶粒数量增多,尺寸减小，增大了位错连续滑移的阻力导致的强化;同时由于滑移分散，也使塑性增大。 弥散强化：又称时效强化。是由于细小弥散的第二相阻碍位错运动产生的强化.包括切过机制和绕过机制。(2 分） 复相强化:由于第二相的相对含量与基体处于同数量级是产生的强化机制.其强化程度取决于第二相的数量、尺寸、分布、形态等，且如果第二相强度低于基体则不一定能够起到强化作用. (2 分) 固溶强化：固溶体材料随溶质含量提高其强度、硬度提高而塑性、韧性下降的现象。。包括弹性交互作用、电交互作用和化学交互作用。 几种概念 1、滑移系：一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合。 2、交滑移：螺型位错在两个相交的滑移面上运动，螺位错在一个滑移面上运动遇有障碍,会转动到另一滑移面上继续滑移，滑移方向不变。 3、屈服现象：低碳钢在上屈服点开始塑性变形，当应力达到上屈服点之后开始应力降落，在下屈服点发生连续变形而应力并不升高，即出现水平台(吕德斯带） 原因：柯氏气团的存在、破坏和重新形成,位错的增殖。 4、应变时效：低碳钢经过少量的预变形可以不出现明显的屈服点，但是在变形后在室温下放置一段较长时间或在低温经过短时间加热,在进行拉伸试验，则屈服点又重复出现，且屈服应力提高。 5、形变织构：随塑性变形量增加，变形多晶体某一晶体学取向趋于一致的现象. 滑移和孪晶的区别 滑移是指在切应力的作用下,晶体的一部分沿一定晶面和晶向，相对于另一部分发生相对移动的一种运动状态. 孪生:在切应力作用下，晶体的一部分相对于另一部分沿一定的晶面和晶向发生均匀切变并形成晶体取向的镜面对称关系. 伪共晶：在不平衡结晶条件下,成分在共晶点附近的合金全部变成共晶组织，这种非共晶成分的共晶组织,称为伪共晶组合。 扩散驱动力：化学位梯度是扩散的根本驱动力. 一、填空题(20 分，每空格1 分) 1。相律是在完全平衡状态下，系统的相数、组元数和温度压力之间的关系，是系统的平衡条件的数学表达式：f=C—P+2 2.二元系相图是表示合金系中合金的相与温度、成分间关系的图解。 3。晶体的空间点阵分属于7 大晶系，其中正方晶系点阵常数的特点为a=b≠c，α=β=γ=90°,请列举除立方和正方晶系外其他任意三种晶系的名称三斜、单斜、六方、菱方、正交(任选三种）。 4。合金铸锭的宏观组织包括表层细晶区、柱状晶区和中心等轴晶区三部分。 第1页 ##############材料科学与工程专业 《材料科学基础（下）》期末考试试卷（A ） （后附参考答案及评分标准） 考试时间：120分钟 考试日期：2020年6月 题 号 一 二 三 四 五 六 总 分 得 分 评卷人 复查人 一、单项选择题（请将正确答案填入表中相应题号处，本题13小题，共26分，每小题2分） 题号 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 答案 题号 11 12 13 答案 1. 下列表达式属于包析转变的是（ ）（L 表示液相，A 、B 、C 表示固相） A. L+ B →A B. A+B→C C. L→A+B D. A+B→L 2. 确定二元合金的成分需要几个自由度？（ ） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 3. 偏晶、共析和熔晶转变有何共同特点？（ ） A. 这三个转变都是在恒温下进行的 B. 这三个转变的生成相都是固相 C. 这三个转变都不是恒温转变 D. 这三个转变的反应相都是液相 得分 年级 专业 姓名 学号 装订线 4. 固溶体的不平衡凝固可能造成（） A. 晶间偏析 B. 集中缩孔 C. 晶内偏析 D. 缩松 5. 下列关于相变与相图说法错误的是（） A. 温度高于液相线的合金为液态 B. 相图自由度f = 0说明任何因素的变化都会造成系统平衡状态的变化 C. 温度低于固相线的合金为固态 D. 纯金属凝固过程温度发生变化 6. 下面哪项不是共晶转变和共析转变的共同特点？（） A. 都是由一个相同时转变成二个相 B. 都是恒温转变 C. 生成相都是固相 D. 这两个转变的反应相中都有液相 7. 一杯冰和水的混合物是属于（） A. 一元一相 B. 一元二相 C. 二元一相 D. 二元二相 8. 单组元系统的自由度数最多为（） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 9. 三元合金系统处于三相共存平衡状态时，系统的自由度数为（） A. 0 B. 1 C. 2 D. 3 10. 在平衡条件下，100˚C的纯水处于（） A. 液态 B. 气态 C. 气、液两相共存状态 D. 固、气两相共存状态 第2页 材料科学基础试卷(一) 一、概念辨析题（说明下列各组概念的异同。任选六题，每小题3分，共18分） 1 晶体结构与空间点阵 2 热加工与冷加工 3 上坡扩散与下坡扩散 4 间隙固溶体与间隙化合物 5 相与组织 6 交滑移与多滑移 7 金属键与共价键 8 全位错与不全位错 9 共晶转变与共析转变 二、画图题（任选两题。每题6分，共12分） 1 在一个简单立方晶胞内画出［010］、［120］、［210］晶向和（110）、（112）晶面。 2 画出成分过冷形成原理示意图（至少画出三个图）。 3 综合画出冷变形金属在加热时的组织变化示意图和晶粒大小、内应力、强度和塑性变化趋势图。 4 以“固溶体中溶质原子的作用”为主线，用框图法建立与其相关的各章内容之间的联系。 三、简答题（任选6题，回答要点。每题5分，共 30 分） 1 在点阵中选取晶胞的原则有哪些？ 2 简述柏氏矢量的物理意义与应用。 3 二元相图中有哪些几何规律？ 4 如何根据三元相图中的垂直截面图和液相单变量线判断四相反应类型？ 5 材料结晶的必要条件有哪些？ 6 细化材料铸态晶粒的措施有哪些？ 7 简述共晶系合金的不平衡冷却组织及其形成条件。 8 晶体中的滑移系与其塑性有何关系？ 9 马氏体高强度高硬度的主要原因是什么？ 10 哪一种晶体缺陷是热力学平衡的缺陷，为什么？ 四、分析题（任选1题。10分） 1 计算含碳量w=0.04的铁碳合金按亚稳态冷却到室温后，组织中的珠光体、二次渗碳体和莱氏体的相对含量。 2 由扩散第二定律推导出第一定律，并说明它们各自的适用条件。 3 试分析液固转变、固态相变、扩散、回复、再结晶、晶粒长大的驱动力及可能对应的工艺条件。 五、某面心立方晶体的可动滑移系为(111) [110].（15分） (1) 指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量. (2) 如果滑移由纯刃型位错引起,试指出位错线的方向. (3) 如果滑移由纯螺型位错引起,试指出位错线的方向. 试题1 一. 图1是Na 2 O的理想晶胞结构示意图，试回答： 1．晶胞分子数是多少； 2．结构中何种离子做何种密堆积；何种离子填充何种空隙，所占比例是多少； 3．结构中各离子的配位数为多少，写出其配位多面体； 4．计算说明O2-的电价是否饱和； 5．画出Na 2 O结构在（001）面上的投影图。 二. 图2是高岭石(Al 2O 3 ·2SiO 2 ·2H 2 O)结构示意图，试回答： 1．请以结构式写法写出高岭石的化学式； 2．高岭石属于哪种硅酸盐结构类型； 3．分析层的构成和层的堆积方向； 4．分析结构中的作用力； 5．根据其结构特点推测高岭石具有什么性质。 三. 简答题： 1.晶体中的结构缺陷按几何尺寸可分为哪几类？ 2.什么是负扩散？ 3．烧结初期的特征是什么？ 4.硅酸盐晶体的分类原则是什么？ 5.烧结推动力是什么？它可凭哪些方式推动物质的迁移？ 6.相变的含义是什么？从热力学角度来划分，相变可以分为哪几类？ 四. 出下列缺陷反应式： 1.NaCl形成肖特基缺陷； 2.AgI形成弗仑克尔缺陷（Ag+进入间隙）； 3.TiO 2掺入到Nb 2 O 3 中，请写出二个合理的方程，并判断可能成立的方程是 哪一种？再写出每个方程的固溶体的化学式。 4.NaCl溶入CaCl 2 中形成空位型固溶体 五. 表面力的存在使固体表面处于高能量状态，然而，能量愈高系统愈不 稳定，那么固体是通过何种方式降低其过剩的表面能以达到热力学稳定状态的。 六.粒径为1μ的球状Al 2O 3 由过量的MgO微粒包围，观察尖晶石的形成， 在恒定温度下，第一个小时有20%的Al 2O 3 起了反应，计算完全反应的时间：⑴用 杨德方程计算；⑵用金斯特林格方程计算。 七.请分析熔体结构中负离子团的堆积方式、聚合度及对称性等与玻璃形成之关系。 八.试从结构和能量的观点解释为什么D晶界>D晶内？ 九.试分析二次再结晶过程对材料性能有何影响？工艺上如何防止或延缓二次再结晶的发生？ 十.图3是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题： 1．写出点P，R，S的成分； 2．设有2kgP，问需要多少何种成分的合金Z才可混熔成6kg成分为R的合金。 十一.图4是A-B-C三元系统相图，根据相图回答下列问题： 1．在图上划分副三角形、用箭头表示各条线上温度下降方向及界线的性 第一章 原子排列与晶体结构 1. fcc 结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ，致密度 为 ，配位数是 ,晶胞中原子数为 ，把原子视为刚性球时，原子的半径r 与 点阵常数a 的关系是 ；bcc 结构的密排方向是 ，密排面是 ,致密度 为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ，原子的半径r 与点阵常数a 的关系 是 ；hcp 结构的密排方向是 ，密排面是 ，密排面的堆垛顺序是 ， 致密度为 ，配位数是 ,，晶胞中原子数为 ，原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 。 2. Al 的点阵常数为0.4049nm ，其结构原子体积是 ，每个晶胞中八面体间隙数 为 ，四面体间隙数为 。 3. 纯铁冷却时在912ε 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构，配位数 ， 致密度降低 ，晶体体积 ，原子半径发生 。 4. 在面心立方晶胞中画出）（211晶面和]211[晶向，指出﹤110﹥中位于（111）平面上的 方向。在hcp 晶胞的（0001）面上标出）（0121晶面和]0121[晶向。 5. 求]111[和]120[两晶向所决定的晶面。 6 在铅的（100）平面上，1mm 2有多少原子？已知铅为fcc 面心立方结构，其原子半径R=0.175×10-6mm 。 第二章 合金相结构 一、 填空 1） 随着溶质浓度的增大，单相固溶体合金的强度 ，塑性 ，导电性 ，形成间隙固溶体时，固溶体的点阵常数 。 2） 影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是（1） ；（2） ； （3） ；（4） 和环境因素。 3） 置换式固溶体的不均匀性主要表现为 和 。 4） 按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分，固溶体可分为 和 。 5） 无序固溶体转变为有序固溶体时，合金性能变化的一般规律是强度和硬度 ，塑性 ，导电性 。 6）间隙固溶体是 ，间隙化合物是 。 二、 问答 1、 分析氢，氮，碳，硼在α-Fe 和γ-Fe 中形成固溶体的类型，进入点阵中的位置和固溶度大小。已知元素的原子半径如下：氢：0.046nm ，氮：0.071nm ，碳：0.077nm ，硼：0.091nm ，α-Fe ：0.124nm ，γ-Fe ：0.126nm 。 2、简述形成有序固溶体的必要条件。 第三章 纯金属的凝固 1. 填空 1. 在液态纯金属中进行均质形核时，需要 起伏和 起伏。 2 液态金属均质形核时，体系自由能的变化包括两部分，其中 自由能是形核的阻力， 是形核的动力；临界晶核半径r K 与过冷度ϖT 关系为 ，临界形核功ϖG K 等于 。 3 动态过冷度是指 。 4 在工厂生产条件下，过冷度增大，则临界晶核半径 ，金属结晶冷却速度越快，N/G 比值 ，晶粒越 。 5. 获得非晶合金的基本方法是 。 二、 问答 1 根据凝固理论，试述细化晶粒的基本途径。 2 试根据凝固理论，分析通常铸锭组织的特点。 3 简述液态金属结晶时，过冷度与临界晶核半径，形核功及形核率的关系。 “材料科学基础（下）”试题（A） 适用于金属材料工程、材料成型与控制工程专业 一、解释下列名词（每个名词2分，共10分） 1、马氏体转变 是一种固态相变，是通过母相宏观切变，原子整体有规律迁移完成的无扩散相变。 2、TTT曲线 是过冷奥氏体等温转变图，是描述过冷奥氏体等温转变形为，即等温温度、等温时间和转变产物的综合曲线。 3、反稳定化 在热稳定化上限温度M C以下，热稳定程度随温度的升高而增加；但有些钢，当温度达到某一温度后稳定化程度反而下降的现象。 4、时效硬化 时效合金随第二相的析出，强度硬度升高而塑性下降的现象称为时效硬化。 5、珠光体晶粒 在片状珠光体中，片层排列方向大致相同的区域称为珠光体团 二、说出下符号的名称和意义（6分） 1、M S 马氏体点，马氏体转变的开始温度，母相与马氏体两相的体积自由能之差达到相变所需最小驱动值时的温度。 2、S0 片状珠光体的片间距离，即一片铁素体和一片渗碳体的总厚度，或相邻两片铁素体或渗碳体之间的中心距离。 3、M C 奥氏体热稳定化的上限温度，超过此温度奥氏体将出现热稳定化现象。 三、简答下各题（每题8分，共40分） 1、何谓奥氏体的本质晶粒度、起始晶粒度和实际晶粒度。钢中弥散析出的第二相对奥氏体晶粒的长大有何影响。 起始晶粒度：指临界温度以上奥氏体形成刚刚完成，其晶粒边界刚刚互相接触时的晶粒大小。 实际晶粒度：指在某一热处理加热条件下，所得到的晶粒尺寸。 本质晶粒度：是根据标准实验条件，在930±10℃，保温足够时间（3~8小时）后，测定的钢中奥氏体晶粒的大小。 晶粒的长大主要表现为晶界的移动，高度弥散的、难熔的非金属或金属化合物颗粒对晶粒长大起很大的抑制作用，为了获得细小的奥氏体晶粒，必须保证钢中有足够数量和足够细小难熔的第二相颗粒。 2、片状珠光体可分为几类，片间离不同的珠光体在光学显微镜和电子显微镜下的形态特征。 通常所说的珠光体是指在光学显微镜下能清楚分辨出片层状态的一类珠光体，而当片间距离小到一定程度后，光学显微镜就分辨不出片层的状态了。根据片间距离的大小，通常把珠光体分为普通珠光体、索氏体和屈氏体。 普通珠光体P：S0=1500~4500 Å，光学显微镜下能清晰分辨出片层结构； 索氏体S：S0=800~1500 Å，光学显微镜下很难分辨出片层结构； 屈氏体T：S0=800~1500 Å，光学显微镜下无法分辨片层结构。 但是在电子显微镜下观察各类片状珠光体是没有区别的，只是片间距离不同而已。 3、钢中马氏体的晶体结构如何？碳原子在马氏体点阵中的分布与马氏体点阵的正方度有何关系？ Fe-C合金的马氏体是C在中的过饱和间隙固溶体。X-射线衍射分析证实，马氏体具有无机材料科学基础期末试题
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