“材料科学与工程基础”习题答案题目整合版

“材料科学与工程基础”第二章习题

1. 铁的单位晶胞为立方体，晶格常数a=0.287nm ，请由铁的密度算出每个单位晶胞所含的原子数。

ρ铁＝7.8g/cm31mol 铁＝6.022×1023个=55.85g

所以，7.8g/1(cm)3=(55.85/6.022×1023)X/(0.287×10-7)3cm3

X ＝1.99≈2（个）

2.在立方晶系单胞中，请画出：

（a ）[100]方向和[211]方向，并求出他们的交角；

（b ）（011）晶面和（111）晶面，并求出他们得夹角。

（c ）一平面与晶体两轴的截距a=0.5,b=0.75,并且与z 轴平行,求此晶面的密勒指数。

（a ）[211]和[100]之夹角θ＝arctg

2=35.26。

或

cos θ==35.26θ=o

（b ）

cos θ==35.26θ=o （c ）a=0.5b=0.75z=∞

倒数24/30取互质整数（320）

3、请算出能进入fcc 银的填隙位置而不拥挤的最大原子半径。

室温下的原子半径R ＝1.444A 。（见教材177页）

点阵常数a=4.086A

最大间隙半径R’=（a-2R ）/2=0.598A

4、碳在r-Fe （fcc ）中的最大固溶度为2.11﹪(重量百分数),已知碳占据r-Fe 中的八面体间隙,试计算出八面体间隙被C 原子占据的百分数。

在fcc 晶格的铁中，铁原子和八面体间隙比为1：1，铁的原子量为55.85，碳的原子量为12.01

所以（2.11×12.01）/(97.89×55.85)＝0.1002

即碳占据八面体的10％。

5、由纤维和树脂组成的纤维增强复合材料，设纤维直径的尺寸是相同的。请由计算最密堆棒的堆垛因子来确定能放入复合材料的纤维的最大体积分数。

见下图，纤维的最密堆积的圆棒，取一最小的单元，得，单元内包含一个圆（纤维）的面积。

2

0.9064==。

即纤维的最大体积分数为90.64％。

6、假设你发现一种材料，它们密排面以ABAC 重复堆垛。这种发现有意义吗？你能否计算这种新材料的原子堆垛因子?

fcc 和hcp 密排面的堆积顺序分别是ABCABC……和ABAB…,如果发现存在ABACABAC……堆积的晶体，那应该是一种新的结构，而堆积因子和fcc 和hcp 一样，为0.74。

7.在FCC 、HCP 和BCC 中最高密度面是哪些面？在这些面上哪些方向是最高密度方向？

密排面密排方向

FCC{111)}<110>

HCP(0001)(1120)

BCC{110)}<111>

8.在铁中加入碳形成钢。BCC 结构的铁称铁素体，在912℃以下是稳定的，在这温度以上变成FCC 结构，称之为奥氏体。你预期哪一种结构能溶解更多碳?对你的答案作出解释。

奥氏体比铁素体的溶碳量更大，原因是1、奥氏体为FCC 结构，碳处于八面体间隙中，间隙尺寸大（0.414R ）。而铁素体为BCC 结构，间隙尺寸小，四面体间隙0.291R ，八面体间隙0.225R ；2、FCC 的间隙是对称的，BCC

的间隙是非对称的，非对称的2

间隙产生的畸变能大；3、奥氏体的形成温度比铁素体高，固溶体温度高，溶碳量大；所以奥氏体的溶碳量比铁素体溶碳量大。

9．试说明为何不能用描述宏观物质的运动方程来描述微观粒子的运动状态？描述微观粒子状态变化的基本方程是什么？

根据海森堡思维测不准原理，微观粒子由于具有玻粒两象性则对于经典力学中的一对共轭参量（如动量与位移，能量与时间），原则上不可能同时精确确定，而宏观物质的运动状态符合牛顿力学，原则上可以同时确定各个参量，描述微观粒子的运动状态是波函数，而波函数的变化需满足薛定谔方程。

10．设一能级的电子占据几率为1/4，另一能级为3/4，

(1)分别计算两个能级的能量比费米能高出多少KT；

(2)应用计算结果说明费米分布的特点。

由费米分布函数得：

（1）11

1

4F

KT

E E

e

=+

-

得：ln3

F

E E KT KT

-==

31

1

4F

KT

E E

e

=+

-

得：ln3

F

E E KT KT

-=-=-

（2）以上的计算结果说明能量低于费米能（E

F

）KT的能级有1/4的电子发生了跃迁，而KT是平均势能，通常情况下势能KT（如室温）要比势能小两个数量

级以上，可以在外场(如温度)的作用下，发生跃迁（跃过费米面）的电子需处

于费米面附近的能级上，离费米面越远的能级发生跃迁的概率越低。

11．何为能带？请用能带理论解释金属、绝缘体、半导体的电学性能。

能带理论：当原子相互靠拢形成晶体时，原子的外层电子的能级发生了分裂和拓宽，形成准连续的能级。由于这些外层电子在晶格中周期性的势场中运动，解电子运动状态波函数的薛定谔方程时，方程中的外势场U≠0，由此解得，晶体中价电子得能带中存在着禁带和导带，这即是能带理论。

金属的能带结构：存在着两种情况，一是能带中存在着不完全价带，另一是能量重叠，这都使得金属具有导电性。

绝缘体的能带结构：能带结构中存在着宽的禁带，使价电子在外场作用下难以进入导带。

半导体的能带结构：能带结构中的禁带较窄，价电子在外场作用下能一定程度的进入导带，导电率介于导体和绝缘体之间。

12．试解释面心立方晶体和密排六方晶体结构不同、致密度相同的原因。

面心立方和密排六方晶体的堆垛都是最密排面（面配位数为6）的堆垛，层与层都堆垛在相互的凹槽当中，但是堆垛的顺序不同（分别为ABCABC…..和ABAB…），所以它们的致密度相同，结构不同。

13．请解释名词：空间点阵、晶胞、晶系

空间点阵：是实际晶体结构的数字抽象，它概括晶体结构的周期性，空间点阵中的阵点（几何点）的周围环境是相同的，空间点阵有14种。

晶胞：晶胞是晶格中的最小基本单元，它反映了晶格排列的规律性和对称性，为一平行六面体。

晶系：根据晶胞中的点阵常数（a,b,c,α,β,γ）的相互关系，可以把晶格分为7大晶系。

14.试解释什么叫费米面和费米能。

费米能：绝对零度时固体中电子所具有的最高能级，或者，在体积不变的条件下，系统增加一个电子所需的自由能。

费米面：在K空间中具有费米能的能级所处的面称为费米面。

15.试分析晶体中的点缺陷是一种热力学平衡缺陷的原因。

根据热力学公式G H T S

V V V

=-

当晶体存在点缺陷时，系统的增加，也增加，点缺陷数量少时，每增加一个点

缺陷，系统的内能增加一份（缺陷形成能），而熵值（混乱度）的增加较多，

使得系统的自由能下降，随着晶体的缺陷数量的增加，焓近似的成线性增加，

但是熵值的增加变缓，从而使得系统的自由能G H T S

V V V存在着一个最小

=-

值，这时所对应的晶体缺陷的数量即是平衡浓度。

16.假设1%（质量分数）的B加入Fe中，

a.B以间隙还是置换杂质存在？

b.计算被B原子占据的位置（不论是间隙或者是置换）的分数。

c.若含B的Fe进行气体渗碳，这个过程会比在不含B的Fe中进行得快还是慢？请

解释。

（a）B是小分子，它在铁的晶格中以间隙的形式存在。

（b）（1）若B占据α-Fe（bcc）中的八面体间隙位置，则bcc晶胞中有2个铁原子，6个八面体间隙，

所以

1%/10.812

(*)% 1.74% 99%/55.856

=

（2）若B占据α-Fe（fcc）中的八面体间隙位置，则

1*55.851

(*)% 5.22%

99*10.811

=

（c）当铁中的B含量少时，少量的B会使晶格产生畸变，系统能量升高，扩散系数D增大，有利于渗碳时C的扩散。

当铁中的B趋向于饱和时，C在铁中的溶解度大大下降（畸变能太大），即C在铁中的溶剂和扩散的化学驱动力大大下降，不利于碳的扩散。

17.在室温下SiO

2

可以是玻璃也可以是晶态固体。问在玻璃态的二氧化硅还是在晶态二氧化硅中扩散更快？为什么？

玻璃态的二氧化硅系统自由能大于晶态的二氧化硅，所以玻璃态中的扩散系数更大些。

18.何为位错？它有哪些类型？什么叫滑移？什么叫攀移？在什么情况下会发生滑移和攀移。

位错即是晶体中的线缺陷，基本类型有：刃位错，螺位错和混合位错。

滑移：晶体的一部分相对于另一部分在切应力作用下沿一定的晶面进行相对滑动。滑移是位错在滑移面上移动并移出表面而实现的。

攀移：刃位错在正应力作用下垂直于滑移面的运动，滑移是位错在切应力作用下沿滑移面运动并移出晶体表面实现的，攀移是刃位错在正应力作用下

垂直于滑移面的运动，攀移只有刃位错才能进行，并需借助于扩散才能

攀移，所需的温度比位错的滑移要高。

19.是一个柏氏矢量为b 的位错环，

在剪切应力的作用下，求：

I)该位错环各段位错线的结构类型（位错线方向为顺时针方向）；

II)指出其中刃型位错的半原子面位置；

III ）在?的作用下，该位错环在晶体中如何运动？运动结果如何？

IV)?=0时，该位错线是否会稳定存在，为什么？

答：Ⅰ.a 段为正刃，b 段为负刃，c 段为左螺，d 段为右螺。 Ⅱ.a 段半原子面在滑移面上方，b 段半原子面在滑移面下方。 Ⅲ.在切应力作用下，位错环沿着滑移面滑移，最终移出表面，在

柏氏矢量方向产生一个柏氏矢量长度的台阶。

Ⅴ.切应力等于零时，该位错环在位错张力的作用下，存在一个指

向位错环中心的收缩力，如果晶格阻力小于位错环的

收缩力，位错环收缩变小。晶格阻力如果为零，则位

错环收缩为一点而消失。

20.柏氏矢量的物理意义是什么？当一根位错线在什么条件下才能自发转变成另两根位错线？

柏氏矢量的物理意义是反映了位错的畸变大小和方向，一根位错线自发转变成为两

根位错线的条件是：矢量相等，能量下降。（123b b b =+u r u u r u r ，123b b b +u r u u r u r f ）。

21.为什么间隙固溶体中的溶质扩散要比置换固溶体中的溶质扩散快得多？请解释之。

同隙固溶体溶质的扩散所需的激活能低（只要迁移能M H V ）而置换固溶体溶质的扩

散所需激活能较高（迁移能M H V ＋空位形成能V H V ），所以间隙固溶体溶质的扩

散比置换的要快(0/RT D D e θ-=)。

22.晶体在低温时的扩散以晶界扩散为主，高温时以体积扩散为主，试述理由。 由于扩散系数为0/RT D D e θ-=。在低温时晶格的扩散系数很小（Q 大，T 小），晶界

的扩散系数较大（Q 小，T 大）。所以，低温时晶体扩散以晶界扩散为主，在高温时晶格

的扩散系数D 大大增大（Q 比晶界的Q 大些，T 大），同时由于晶格的扩散路径比晶界要多得多，所以高温扩散以晶格扩散为主。

23.考察FCC 金属Cu ，其点阵常数a 为0.362nm 。

a. 计算这个材料最低能量的柏氏矢量的长度。

b. 以Cu 原子半径表达这一长度。

c. 在这种材料中，滑移发生在那个晶面族？

(a)最低能带的柏氏矢量即为晶格密排方向的原子间距，

所以：a 0.256nm 2

b ==r (b)2b R =r (R 为Cu 的原子半径)。

（c ）滑移面为{}111。

23．钼（Mo ）晶体的柏氏矢量长度是0.272nm 。若Mo 的点阵常数是0.314nm ，确定Mo 具有BCC 还是FCC 晶体结构。

若M 0为fcc 结构，则M 0原子的直径D M0为：

若M 0为bcc 结构，则0M D =0.272b 2

a ==r ’ 所以M 0具有bcc 结构。

24.为什么柏氏矢量通常是处在密排方向？

由于密排方向上的位错的柏氏矢量最短，位错的能量最低，即位错生成和滑移所需

的能量越低（2b E ∝r ）。

25.为什么密排面通常是滑移面？

因为密排面的晶面间距最大，面和面之间的键的数量最少，所以位错在滑移面上运动的晶格阻力最小。

26.下面给出BCC 金属中的位错反应，说明在矢量运算上是正确的，在能量上它是有利的。

(a/2)[111]+(a/2)[1īī]a[100]

在[][]a a 111111a 10022

??+→??)))的位错反应中， 左边：[]a a a a 111111[(11)(11)11)][200]a[100]2222

??+=+++++==??)))))（=右边。 左边：[]22222a a 3111111(33)[100]2242

a a a a ??+=+==??)))f

所以上述的位错反应是自发的。

27.在FCC 固体中柏氏矢量为（a/2）[101]位错，位错平行于[ī10]。确定位错的类型和它的滑移面，这个位错能由滑动而移动吗？ 位错的b r 为a/2[101]，位错线的方向为110????),两位错线的夹角为

01cos ,1202θθ=-=。该位错为混合位错。滑移面为{111}晶面族中通过[]1012

a b =r 的晶面()

111)，图略。 该混合位错中的螺位错或刃位错的位错分量可沿()

111)面进行滑移面移动。 28.为什么FCC 金属的塑性比HCP 及BCC 金属的大？

fcc 金属有12个滑移系,滑移系由最密排面和最密排方向组成，所以fcc 金属的塑性最好。

hcp 金属只有3个滑移系，但滑移系由最密排的滑移面和滑移方向组成，所以hcp 金属的单晶体塑性好，多晶体塑性差。bcc 金属的滑移系很多（室温下有12个滑移系），但滑移系中的滑移面不是最密排的面，所以塑性比fcc 的差，与hcp 相比，单晶时bcc 的塑性逊于hcp ，多晶时bcc 的塑性比hcp 要好。

29.讨论刃型位错和螺型位错的共同点和差异点。 共同点：都是线缺陷，滑移的结果都是由于其b )决定，即滑移产生的台阶大小和方

向仅取决于b )的大小和方向，与位错类型无关。

差异点：刃位错的b )与位错线垂直，而螺位错是平行。刃位错的能量高于螺位错。

刃位错可以滑移或攀移，而螺位错智能滑移。

刃位错的应力场有正应力和切应力，而螺位错只有切应力场。

一个刃位错只有一个滑移系，一个螺位错可有多个滑移系。

30.何为拐点分解，在什么情况下会发生拐点分解。

拐点分解：一相自发的不需要通过成核长大而发生的相变过程，它是一种上坡扩散

的过程。发生拐点分解的条件是当该相的成分－自由能曲线呈现两个

拐点时，在拐点之间任意

成分的波动都将使系统的

能量下降，最终自发的分

解为两相。

31.试使用相律指出右图的AB

二元相图的错误之处，并加以解释和修正。

在题目的错误相图中，纯组元A 结晶时相率温度不能是变量，所以a 和b 点应该是

同一点。Cde 线为共晶线，根据相率此三项的自由度是零，即温度

和成分都不能改变。所以cde 线为水平线，共晶温度不变，ac 线和

bc 线合并，增加ad 线。

正确的相图为 32.什么叫固溶体？什么叫中间相？他们的结构和性能有哪些差异？试分析之。 固溶体:成分在一定范围可持续变化，结构取溶剂的结构，性能与溶剂晶体的性能相近。

中间相:结构与组成元素的结构不同，性能是硬而脆。 在相图中的位置：固溶体位于相图的端部，中间相位于相图的中间部位（非端

部） 问题34与图下图的二元相图及X 0合金有关。 T A 和T B 分别代表A 和B 的平衡熔化温度，标出相图的各个相区。 a.这类平衡图的名称是什么？

b. 如果组元A 具有FCC 结构，组元B 的晶体结构是什么？为什么？

c. 示意画出X 0合金和纯组元B 的平衡冷却曲线，解释为什么它们的形状不同。

d. X 0合金的液相线温度和固相线温度是什么？

e. X 0合金在1100℃时每一个平衡相的成分是什么？确定在1100℃液体的分数?L 和固体的分数?S 。

f. X 0合金在平衡条件下从1200℃冷却到室温，画出它的?L 和?S 随温度的变化略图。

g. 用图7-43的相图，当平衡冷却通过两相区时，说明液相和固相的成分怎样变化。 （a ）该平衡图为均相相图

（b ）B 组元的晶体结构与A 组元相同，也为fcc 结构。

（c ）X 0合金的冷却曲线纯组元B 的冷却曲线

由于X 0为二元合金，在发生两相平衡时有一个自由度，即温度是变量，而纯组元B 为两相平衡，温度应该不变。 A B a c

d e f

L

L-

α

α L-α L α

980°

（d ）X 0合金的液相线温度是约1110℃，而固相温度约为1070℃。

（e ）X 0合金在1100℃时，液相的成分约为33％B,固相成分约为54％。 此时503381%5433L f -=

=-,545019%5433

S f -==-，0%50%x = （f ） （g

29％35.℃熔化，在600℃10%。当一个含50%α相合50%液0.75。在平衡条件 解：

Y-10）Y%=90% 设β相室温的溶解度成分为Z%：0.68=（Z-30）÷（Z-0）Z%=93.75% 0 1110° 1070° T

材料科学基础课后作业及答案(分章节)

第一章 8．计算下列晶体的离于键与共价键的相对比例 (1)NaF (2)CaO (3)ZnS 解：1、查表得：X Na =0.93,X F =3.98 根据鲍林公式可得NaF 中离子键比例为：21 (0.93 3.98)4 [1]100%90.2%e ---?= 共价键比例为：1-90.2%=9.8% 2、同理，CaO 中离子键比例为：21 (1.00 3.44)4 [1]100%77.4%e ---?= 共价键比例为：1-77.4%=22.6% 3、ZnS 中离子键比例为：2 1/4(2.581.65)[1]100%19.44%ZnS e --=-?=中离子键含量 共价键比例为：1-19.44%=80.56% 10说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义．说明稳态结构与亚稳态结构之间的关系。 答：结构转变的热力学条件决定转变是否可行，是结构转变的推动力，是转变的必要条件；动力学条件决定转变速度的大小，反映转变过程中阻力的大小。 稳态结构与亚稳态结构之间的关系：两种状态都是物质存在的状态，材料得到的结构是稳态或亚稳态，取决于转交过程的推动力和阻力(即热力学条件和动力学条件)，阻力小时得到稳态结构，阻力很大时则得到亚稳态结构。稳态结构能量最低，热力学上最稳定，亚稳态结构能量高，热力学上不稳定，但向稳定结构转变速度慢，能保持相对稳定甚至长期存在。但在一定条件下，亚稳态结构向稳态结构转变。 第二章 1．回答下列问题： (1)在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向： (001）与[210]，(111）与[112]，(110)与 [111],(132)与[123],(322)与[236］ (2)在立方晶系的一个晶胞中画出（111)和 （112)晶面，并写出两晶面交线的晶向指数。 (3)在立方晶系的一个晶胞中画出同时位于（101). (011)和（112)晶面上的[111]晶向。 解：1、 2．有一正交点阵的 a=b, c=a/2。某晶面在三个晶轴上的截距分别为 6个、2个和4个原子间距，求该晶面的密勒指数。 3．立方晶系的 ｛111}, 1110}, {123）晶面族各包括多少晶面？写出它们的密勒指数。 4．写出六方晶系的{1012}晶面族中所有晶面的密勒指数，在六方晶胞中画出[1120]、 [1101]晶向和(1012)晶面，并确定(1012)晶面与六方晶胞交线的晶向指数。 5．根据刚性球模型回答下列问题：

基础工程题目及答案

一、单项选择 1、根据《建筑地基基础设计规范》的规定，计算地基承载力设计值时必须用内 摩擦角的什么值来查表求承载力系数 B A设计值 B 标准值 C 平均值 2、砌体承重结构的地基允许变形值是由下列哪个值来控制的 C A 沉降量 B 沉降差 C 局部倾斜 3、在进行浅基础内力计算时，应采用下述何种基底压力 A A 基底净反力 B 基底总压力 C 基底附加压力 4、当建筑物长度较大时，，或建筑物荷载有较大差异时，设置沉降缝，其原理是 C A 减少地基沉降的措施 B 一种施工措施 C 减轻不均匀沉降的建筑措 施 5、下列何种结构对地基的不均匀沉降最敏感 A A 框架结构 B 排架结构 C 筒体结构 6、当基底压力比较大、地基土比较软弱而基础的埋置深度又受限制时，不能采用 B A 筏板基础 B 刚性基础 C扩展式基础 7、沉降计算时所采用的基底压力与地基承载力计算时所采用的基底压力的主要差别 是 C A 荷载效应组合不同及荷载性质（设计值或标准值）不同 B 荷载性质不同及基底压力性质不同（总应力或附加应力） C 荷载效应、荷载性质及基底压力性质都不同 8、防止不均匀沉降的措施中，设置圈梁是属于 B A 建筑措施 B 结构措施 C 施工措施 9、刚性基础通常是指 B

A 箱形基础 B 钢筋混凝土基础 C 无筋扩展基础 10、砖石条形基础是属于哪一类基础 A A 刚性基础 B 柔性基础 C 轻型基础 11、沉降缝与伸缩缝的区别在于 C A 伸缩缝比沉降缝宽 B 伸缩缝不能填实 C 沉降缝必须从基础处断开 12、补偿基础是通过改变下列哪一个值来减小建筑物的沉降的 B A 基底的总压力 B 基底的附加压力 C 基底的自重压力 13、对于上部结构为框架结构的箱形基础进行内力分析时，应按下述何种情况来计算 C A 局部弯曲 B 整体弯曲 C 同时考虑局部弯曲和整体弯曲 14、全补偿基础地基中不产生附加应力，因此，地基中 B . A 不会产生沉降 B 也会产生沉绛 C 会产生很大沉降 15、按照建筑《地基基础设计规范》规定，需作地基承载力验算的建筑物的范围是 D 。 A 所有甲级 B 所有甲级及部分乙级 C 所有甲级、乙级及部分丙级 D 所有甲级、乙级及丙级 16、浅埋基础设计时，属于正常使用极限状态验算的是 B 。 A 持力层承载力 B 地基变形 C 软弱下卧层承载力 D 地基稳定性 17、下列基础中， A 通过过梁将上部荷载传给基础。 A 墙下独立基础 B 柱下条形基础 C 柱下独立基础 D 墙下条形基础

材料科学基础简答题(doc 12页)

简答题 第一章材料结构的基本知识 1、说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义。 答：结构转变的热力学条件决定转变是否可行，是结构转变的推动力，是转变的必要条件；动力学条件决定转变速度的大小，反映转变过程中阻力的大小。 2、说明稳态结构与亚稳态结构之间的关系。 答：稳态结构与亚稳态结构之间的关系：两种状态都是物质存在的状态，材料得到的结构是稳态或亚稳态，取决于转交过程的推动力和阻力(即热力学条件和动力学条件)，阻力小时得到稳态结构，阻力很大时则得到亚稳态结构。稳态结构能量最低，热力学上最稳定，亚稳态结构能量高，热力学上不稳定，但向稳定结构转变速度慢，能保持相对稳定甚至长期存在。但在一定条件下，亚稳态结构向稳态结构转变。 3、说明离子键、共价键、分子键和金属键的特点。 答：离子键、共价键、分子键和金属键都是指固体中原子(离子或分子)间结合方式或作用力。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于相互作用时，产生电子得失而形成的离子固体的结合方式。 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。 分子键是由分子(或原子)中电荷的极化现象所产生的弱引力结合的结合方式。 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键。 第二章材料的晶体结构 1、在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标。6个面心构成一个正八面体，指出这个八面体各个表面的晶面指数、各个棱边和对角线的晶向指数。

解八面体中的晶面和晶向指数如图所示。图中A、B、C、D、E、F为立方晶胞中6个表面的面心，由它们构成的正八面体其表面和棱边两两互相平行。 ABF面平行CDE面，其晶面指数为； ABE面平行CDF面，其晶面指数为； ADF面平行BCE面，其晶面指数为； ADE面平行BCF面，其晶面指数为(111)。 棱边，，，，， ，其晶向指数分别为[110]，，[011]，，[101]。 对角线分别为，其晶向指数分别为[100]，[010]，[001] 图八面体中的晶面和晶向指数 2、标出图中ABCD面的晶面指数，并标出AB、BC、AC、BD线的晶向指数。 解：晶面指数： ABCD面在三个坐标轴上的截距分别为3/2a,3a,a, 截距倒数比为 ABCD面的晶面指数为（213） 晶向指数： AB的晶向指数：A、B两点的坐标为 A（0，0，1），B（0，1,2/3） (以a为单位) 则，化简即得AB的晶向指数 同理：BC、AC、BD线的晶向指数分别为，，。

材料科学基础习题及答案

习题课

一、判断正误 正确的在括号内画“√”，错误的画“×” 1、金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。 2、位错滑移时，作用在位错线上的力F的方向永远垂直于位错线并指向滑移面上的未滑移区。 3、只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，间隙固溶体则不能。 4、金属结晶时，原子从液相无序排列到固相有序排列，使体系熵值减小，因此是一个自发过程。 5、固溶体凝固形核的必要条件同样是ΔG＜0、结构起伏和能量起伏。 6三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。 7物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。 8塑性变形时，滑移面总是晶体的密排面，滑移方向也总是密排方向。 9．晶格常数是晶胞中两相邻原子的中心距。 10．具有软取向的滑移系比较容易滑移，是因为外力在在该滑移系具有较大的分切应力值。11．面心立方金属的滑移面是｛１１０｝滑移方向是〈１１１〉。 12．固溶强化的主要原因之一是溶质原子被吸附在位错附近，降低了位错的易动性。13．经热加工后的金属性能比铸态的好。 14．过共析钢的室温组织是铁素体和二次渗碳体。 15．固溶体合金结晶的过程中，结晶出的固相成份和液相成份不同，故必然产生晶内偏析。16．塑性变形后的金属经回复退火可使其性能恢复到变形前的水平。 17．非匀质形核时液体内部已有的固态质点即是非均匀形核的晶核。 18.目前工业生产中一切强化金属材料的方法都是旨在增大位错运动的阻力。 19、铁素体是α-Fe中的间隙固溶体，强度、硬度不高，塑性、韧性很好。 20、体心立方晶格和面心立方晶格的金属都有12个滑移系，在相同条件下,它们的塑性也相同。 21、珠光体是铁与碳的化合物，所以强度、硬度比铁素体高而塑性比铁素体差。 22、金属结晶时，晶粒大小与过冷度有很大的关系。过冷度大，晶粒越细。 23、固溶体合金平衡结晶时，结晶出的固相成分总是和剩余液相不同，但结晶后固溶体成分是均匀的。 24、面心立方的致密度为0.74，体心立方的致密度为0.68，因此碳在γ-Fe(面心立方)中的溶解度比在α-Fe（体心立方）的小。 25、实际金属总是在过冷的情况下结晶的，但同一金属结晶时的过冷度为一个恒定值，它与冷却速度无关。 26、金属的临界分切应力是由金属本身决定的，与外力无关。 27、一根曲折的位错线不可能是纯位错。 28、适当的再结晶退火，可以获得细小的均匀的晶粒，因此可以利用再结晶退火使得铸锭的组织细化。 29、冷变形后的金属在再结晶以上温度加热时将依次发生回复、再结晶、二次再结晶和晶粒长大的过程。 30、临界变形程度是指金属在临界分切应力下发生变形的程度。 31、无限固溶体一定是置换固溶体。 32、金属在冷变形后可形成带状组织。 33、金属铅在室温下进行塑性成型属于冷加工，金属钨在1000℃下进行塑性变形属于热加工。

土力学与基础工程习题及答案

《土力学与基础工程》复习题 一、单项选择题 1、在均质土层中，土的竖向自重应力沿深度的分布规律是（??）? A．均匀的? B．折线的?C．曲线的? D．直线的? 2、在荷载作用下，土体抗剪强度变化的原因是（??）? A．附加应力的变化?? B．总应力的变化?? C．有效应力的变化? ?D．自重应力的变化 3．在土中对土颗粒产生浮力作用的是????(????)? A．强结合水????B．弱结合水??C．毛细水??????D．重力水 4、原状土试样的无侧限抗压强度与重塑土样的无侧限抗压强度之比称为土的????(????)?。 A．液化指标????B．强度提高系数????C．固结系数????D．灵敏度 5、刚性基础台阶允许宽高比的大小除了与基础材料及其强度等级有关外，还与????(????)?。 A．基底压力有关????????? ?B．地基土的压缩模量有关 ?C．基础的底面尺寸有关??? ?D．持力层的承载力有关? 6、在荷载分布范围内，地基中附加应力随深度愈向下（）。 A、始终不变 B、愈大 C、愈小 D、而无法确定 7、土体中一点的最危险破坏面为（）度。 A、45 B、45+ψ/2 C、60 D、90 8、一般在密砂和坚硬的粘土中最有可能发生地基破坏模式是（）。 A、整体剪切破坏模式 B、局部剪切破坏模式 C、冲切剪切破坏模式 D、延性破坏模式 9、某场地人为地被挖走了5米，则该场地为（）土。 A、正常固结土 B、超固结土 C、软固结土 D、欠固结土 10、基础下垫层的厚度一般为（）㎜。 A、150 B、200 C、100 D、50 11、衡量土的颗粒级配是否良好，常用（?????）指标判定。? A、不均匀系数??????? B、含水量?????? C、标贯击数??????? D、内摩擦角? 12、中心荷载作用的条形基础底面下地基土中最易发生塑性破坏的部位是?（????）。? A、中间部位?????????????????????? B、边缘部位? C、距边缘1/4基础宽度的部位????????? D、距边缘1/3基础宽度的部位? 13、下列因素中，与无粘性土的土坡稳定性相关的因素是（?????）。? A、滑动圆弧的圆心位置????????? B、滑动圆弧的半径? C、土坡的坡高????????????????? D、土坡的坡角? 14、钢筋砼柱下条形基础的肋梁高度不可太小，一般宜为柱距的（?????）?

材料科学基础期末试题

材料科学基础考题 I卷 一、名词解释（任选5题，每题4分，共20分） 单位位错；交滑移；滑移系；伪共晶；离异共晶；奥氏体；成分过冷答： 单位位错：柏氏矢量等于单位点阵矢量的位错称为单位位错。 交滑移：两个或多个滑移面沿着某个共同的滑移方向同时或交替滑移，称为交滑移。滑移系：一个滑移面和此面上的一个滑移方向合起来叫做一个滑移系。 伪共晶：在非平衡凝固条件下，某些亚共晶或过共晶成分的合金也能得全部的共晶组织，这种由非共晶成分的合金所得到的共晶组织称为伪共晶。 离异共晶：由于非平衡共晶体数量较少，通常共晶体中的a相依附于初生a相生长，将共晶体中另一相B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。 奥氏体：碳原子溶于丫-Fe形成的固溶体。 成分过冷：在合金的凝固过程中，将界面前沿液体中的实际温度低于由溶质分布所决定的凝固温度时产生的过冷称为成分过冷。 二、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[l11]. （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k e表示液相的混合程度，其值范围是（B ） （A）1vk e

材料科学基础作业解答

第一章 1.简述一次键与二次键各包括哪些结合键这些结合键各自特点如何 答：一次键——结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。 二次键——结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。 ①离子键：由于正、负离子间的库仑（静电）引力而形成。特点：1）正负离子相间排列，正负电荷数相等；2）键能最高，结合力很大； ②共价键：是由于相邻原子共用其外部价电子，形成稳定的电子满壳层结构而形成。特点：结合力很大，硬度高、强度大、熔点高，延展性和导电性都很差，具有很好的绝缘性能。 ③金属键：贡献出价电子的原子成为正离子，与公有化的自由电子间产生静电作用而结合的方式。特点：它没有饱和性和方向性；具有良好的塑性；良好的导电性、导热性、正的电阻温度系数。 ④范德瓦耳斯键：一个分子的正电荷部位和另一个分子的负电荷部位间的微弱静电吸引力将两个分子结合在一起的方式。也称为分子键。特点：键合较弱，易断裂，可在很大程度上改变材料的性能；低熔点、高塑性。 2.比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料在结合键上的差别。 答：①金属材料：简单金属（指元素周期表上主族元素）的结合键完全为金属键，过渡族金属的结合键为金属键和共价键的混合，但以金属键为主。 ②陶瓷材料：陶瓷材料是一种或多种金属同一种非金属（通常为氧）相结合的化合物，其主要结合方式为离子键，也有一定成分的共价键。 ③高分子材料：高分子材料中，大分子内的原子之间结合方式为共价键，而大分子与大分子之间的结合方式为分子键和氢键。④复合材料：复合材料是由二种或者二种以上的材料组合而成的物质，因而其结合键非常复杂，不能一概而论。 3. 晶体与非晶体的区别稳态与亚稳态结构的区别 晶体与非晶体区别： 答：性质上，(1)晶体有整齐规则的几何外形；(2)晶体有固定的熔点,在熔化过程中,温度始终保持不变；(3)晶体有各向异性的特点。

材料科学基础习题与答案

- 第二章 思考题与例题 1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点，并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因 2. 从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。 3. 何谓理想晶体何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性何谓空间点阵、晶体结构及晶胞晶胞有哪些重要的特征参数 4. 比较三种典型晶体结构的特征。（Al 、α-Fe 、Mg 三种材料属何种晶体结构描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。）何谓配位数何谓致密度金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等方面比较有何异同 5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。何谓间隙固溶体它与间隙相、间隙化合物之间有何区别（以金属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么 6. 已知Cu 的原子直径为A ，求Cu 的晶格常数，并计算1mm 3Cu 的原子数。 （ 7. 已知Al 相对原子质量Ar （Al ）=，原子半径γ=，求Al 晶体的密度。 8 bcc 铁的单位晶胞体积，在912℃时是；fcc 铁在相同温度时其单位晶胞体积是。当铁由 bcc 转变为fcc 时，其密度改变的百分比为多少 9. 何谓金属化合物常见金属化合物有几类影响它们形成和结构的主要因素是什么其性能如何 10. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。在面心立方晶胞中画出（012）和（123）晶面。 11. 设晶面（152）和（034）属六方晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。反之，求（3121）及（2112）的正交坐标的表示。（练习），上题中均改为相应晶向指数，求相互转换后结果。 12.在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标，6个面心构成一个正八面体，指出这个八面体各个表面的晶面指数，各个棱边和对角线的晶向指数。 13. 写出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等价晶面，请分别画出。

基础工程计算题含答案

（卷2,2）1、如图所示某条形基础埋深1m 、宽度1.2m ，地基条件：粉土 ，厚度1m ；淤泥质土：，，，厚度为10m 。上部结构传来荷载Fk=120kN/m ，已知砂垫层应力扩散角 。求砂垫层厚度z 与宽度b 。（A ） 解：先假设垫层厚z=1.0m ，按下式验算： （1分） 垫层底面处土的自重应力 垫层底面处土的附加应力 （2分） 垫层底面处地基承载力设计值： （2分） 验算： 故：垫层厚度 z=1.0m 垫层宽度（底宽） （1分） 3 119/kN m γ=3218/kN m γ=%65=w kPa f ak 60=0 .1,035===d b ηηθ，οa z cz f p p ≤+kPa p cz 37181191=?+?=kPa z b p b p cd z 6.4635tan 122.1) 1912.12012.1120(2.1tan 2)(=??+?-??+=??+-= οθ σkPa z d f f m d ak 75.87)5.011(1137 0.160)5.0(0=-+?+? +=-+++=γηkPa f kPa p p a z cz 75.8762.83=≤=+m z b 6.235tan 22.1=??+=ο

（卷3,1）2、某单层厂房独立柱基底面尺寸b×l=2600mm×5200mm,柱底荷载设计值：F1=2000kN，F2=200kN，M=1000kN·m，V=200kN（如图1）。柱基自重和覆土标准值G=486.7kN，基础埋深和工程地质剖面见图1。试验算持力层和下卧层是否满足承载力要求？（10分）（B） fk =85kPa ηb=0 ηd=1.1 解：持力层承载力验算： F= F1＋F2＋G=2000＋200＋486.7=2686.7 kN M0=M＋V h＋F2a=1000＋200×1.30＋200×0.62=1383kN·m e= M0/F=1384/2686.7=0.515mp=198.72 kN/m2(满足) 1.2f=1.2×269.6=323.5 kN/m2> p max = 316.8 kN/m2(满足) ( 2分) 软弱下卧层承载力验算： γ0=（19×1.80＋10×2.5）/（1.80＋2.5）=13.77 kN/m3 f= fk＋ηbγ(b－3)＋ηdγ(d－0.5)=85＋1.1×13.77×（1.80＋2.5－0.5）=142.6 kN/m2( 2分) 自重压力：p cz=19×1.8＋10×2.5=52.9 kN/m2 附加压力：p z=bl(p－pc)/[(b＋2z·tgθ)( l＋2z·tgθ)] =2.60×5.20×(198.72－19×1.8)/ [(2.60＋2×2.5×tg23o)(5.20＋2×2.5×tg23o )] =64.33 kN/m2 ( 2分) p cz＋p z =52.9＋64.33=123.53 kN/m2

材料科学基础试题

第一章原子排列 本章需掌握的内容： 材料的结合方式：共价键，离子键，金属键，范德瓦尔键，氢键；各种结合键的比较及工程材料结合键的特性； 晶体学基础：晶体的概念，晶体特性（晶体的棱角，均匀性，各向异性，对称性），晶体的应用 空间点阵：等同点，空间点阵，点阵平移矢量，初基胞，复杂晶胞，点阵参数。 晶系与布拉菲点阵：种晶系，14种布拉菲点阵的特点； 晶面、晶向指数：晶面指数的确定及晶面族，晶向指数的确定及晶向族，晶带及晶带定律六方晶系的四轴座标系的晶面、晶向指数确定。 典型纯金属的晶体结构：三种典型的金属晶体结构：fcc、bcc、hcp； 晶胞中原子数、原子半径，配位数与致密度，晶面间距、晶向夹角 晶体中原子堆垛方式，晶体结构中间隙。 了解其它金属的晶体结构：亚金属的晶体结构，镧系金属的晶体结构，同素异构性 了解其它类型的晶体结构：离子键晶体结构：MgO陶瓷及NaCl，共价键晶体结构：SiC陶瓷，As、Sb 非晶态结构：非晶体与晶体的区别，非晶态结构 分子相结构 1. 填空 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 ___________，原子的半径是____________。 2. bcc点阵晶面指数h+k+l=奇数时，其晶面间距公式是________________。 3. Al的点阵常数为0.4049nm，其结构原子体积是________________。 4. 在体心立方晶胞中，体心原子的坐标是_________________。 5. 在fcc晶胞中，八面体间隙中心的坐标是____________。 6. 空间点阵只可能有___________种，铝晶体属于_____________点阵。Al的晶体结构是__________________， -Fe的晶体结构是____________。Cu的晶体结构是_______________， 7点阵常数是指__________________________________________。 8图1是fcc结构的(-1,1,0 )面，其中AB和AC的晶向指数是__________，CD的晶向指数分别 是___________，AC所在晶面指数是--------------------。

材料科学基础试题及答案

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912e 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a-Fe 和g-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 ，a-Fe ：0.124nm ，g-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

基础工程题目及答案样本

第二章浅基本设计基本原理 1、依照《建筑地基基本设计规范》规定，计算地基承载力设计值时必要用内摩擦角什么值来查表求承载力系数 B ？ A设计值 B 原则值 C 平均值 2、砌体承重构造地基容许变形值是由下列哪个值来控制 C ？ A 沉降量 B 沉降差 C 局部倾斜 3、在进行浅基本内力计算时，应采用下述何种基底压力 A ？ A 基底净反力 B 基底总压力 C 基底附加压力 4、当建筑物长度较大时，，或建筑物荷载有较大差别时，设立沉降缝，其原理是 C ？ A 减少地基沉降办法 B 一种施工办法 C 减轻不均匀沉降建筑办法 5、下列何种构造对地基不均匀沉降最敏感 A ？ A 框架构造 B 排架构造 C 筒体构造 6、框架构造地基容许变形值由下列何种性质值控制 B ？ A 平均沉降 B 沉降差C局部倾斜 7、高耸构造物地基容许变形值除了要控制绝对沉降量外，还要由下列何种性质控制 C ？ A 平均沉降B沉降差C倾斜 8、当基底压力比较大、地基土比较软弱而基本埋置深度又受限制时，不能采用 B ？ A 筏板基本 B 刚性基本C扩展式基本 9、沉降计算时所采用基底压力与地基承载力计算时所采用基底压力重要差别是 C ？ A 荷载效应组合不同及荷载性质（设计值或原则值）不同 B 荷载性质不同及基底压力性质不同（总应力或附加应力） C 荷载效应、荷载性质及基底压力性质都不同 10、防止不均匀沉降办法中，设立圈梁是属于 B A 建筑办法 B 构造办法 C 施工办法 11、刚性基本普通是指 C A 箱形基本 B 钢筋混凝土基本 C 无筋扩展基本 12、砖石条形基本是属于哪一类基本 A ？ A 刚性基本 B 柔性基本 C 轻型基本 13、沉降缝与伸缩缝区别在于 C A 伸缩缝比沉降缝宽 B 伸缩缝不能填实 C 沉降缝必要从基本处断开 14、补偿基本是通过变化下列哪一种值来减小建筑物沉降 B ？ A 基底总压力 B 基底附加压力 C 基底自重压力 15、对于上部构造为框架构造箱形基本进行内力分析时，应按下述何种状况来计算 C ？ A 局部弯曲 B 整体弯曲 C 同步考虑局部弯曲和整体弯曲

材料科学基础试题库答案

Test of Fundamentals of Materials Science 材料科学基础试题库 郑举功编

东华理工大学材料科学与工程系 一、填空题 0001.烧结过程的主要传质机制有_____、_____、_____ 、_____，当烧结分别进行四种传质时，颈部增长x/r 与时 间t 的关系分别是_____、_____、_____ 、_____。 0002.晶体的对称要素中点对称要素种类有_____、_____、_____ 、_____ ，含有平移操作的对称要素种类有_____ 、 _____ 。 0003.晶族、晶系、对称型、结晶学单形、几何单形、布拉菲格子、空间群的数目分别是_____、_____ 、_____ 、 _____ 、_____ 、_____ 。 0004.晶体有两种理想形态，分别是_____和_____。 0005.晶体是指内部质点排列的固体。 0006.以NaCl 晶胞中（001）面心的一个球（Cl- 离子）为例，属于这个球的八面体空隙数为，所以属于这个球的四面体空隙数为。 0007.与非晶体比较晶体具有自限性、、、、和稳定性。 0008. 一个立方晶系晶胞中，一晶面在晶轴X 、Y 、Z 上的截距分别为2a、1/2a 、2/3a，其晶面的晶面指数是。 0009.固体表面粗糙度直接影响液固湿润性，当真实接触角θ时，粗糙度越大，表面接触角，就越容易湿润；当θ，则粗糙度，越不利于湿润。 0010.硼酸盐玻璃中，随着Na2O（R2O）含量的增加，桥氧数，热膨胀系数逐渐下降。当Na2O 含量达到15%—16%时，桥氧又开始，热膨胀系数重新上升，这种反常现象就是硼反常现象。 2+进入到KCl 间隙中而形成0011.晶体结构中的点缺陷类型共分、和三种，CaCl2中Ca 点缺陷的反应式为。 0012.固体质点扩散的推动力是________。 0013.本征扩散是指__________，其扩散系数D＝_________,其扩散活化能由________和_________ 组成。 0014.析晶过程分两个阶段，先______后______。 0015.晶体产生Frankel 缺陷时，晶体体积_________，晶体密度_________；而有Schtty 缺陷时，晶体体积_________, 晶体密度_________。一般说离子晶体中正、负离子半径相差不大时，_________是主要的；两种离子半径相差大 时，_________是主要的。 0016.少量CaCl2 在KCl 中形成固溶体后，实测密度值随Ca2+离子数/K＋离子数比值增加而减少，由此可判断其 缺陷反应式为_________。 0017.Tg 是_________,它与玻璃形成过程的冷却速率有关，同组分熔体快冷时Tg 比慢冷时_________ ,淬冷玻璃比 慢冷玻璃的密度_________,热膨胀系数_________。 0018.同温度下，组成分别为：(1) 0.2Na2O－0.8SiO2 ；(2) 0.1Na2O－0.1CaO－0.8SiO2 ;(3) 0.2CaO－0.8SiO2 的 三种熔体，其粘度大小的顺序为_________。 0019.三T 图中三个T 代表_________, _________,和_________。 0020.粘滞活化能越_________ ,粘度越_________ 。硅酸盐熔体或玻璃的电导主要决定于_________ 。 0021.0.2Na2O-0.8SiO2 组成的熔体，若保持Na2O 含量不变，用CaO 置换部分SiO2 后，电导_________。 0022.在Na2O－SiO2 熔体中加入Al2O3(Na2O/Al2O3<1), 熔体粘度_________。 0023.组成Na2O . 1/2Al2O3 . 2SiO2 的玻璃中氧多面体平均非桥氧数为_________。 0024.在等大球体的最紧密堆积中，六方最紧密堆积与六方格子相对应，立方最紧密堆积与_______ 相对应。0025.在硅酸盐晶体中，硅氧四面体之间如果相连，只能是_________方式相连。 2

材料科学基础习题与答案

第二章 思考题与例题 1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点，并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因？ 2. 从结构、性能等面描述晶体与非晶体的区别。 3. 谓理想晶体？谓单晶、多晶、晶粒及亚晶？为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性？谓空间点阵、晶体结构及晶胞？晶胞有哪些重要的特征参数？ 4. 比较三种典型晶体结构的特征。（Al 、α-Fe 、Mg 三种材料属种晶体结构？描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。）谓配位数？谓致密度？金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等面比较有异同？ 5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。谓间隙固溶体？它与间隙相、间隙化合物之间有区别？（以金属为基的）固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么？ 6. 已知Cu 的原子直径为2.56A ，求Cu 的晶格常数，并计算1mm 3 Cu 的原子数。 7. 已知Al 相对原子质量Ar （Al ）=26.97，原子半径γ=0.143nm ，求Al 晶体的密度。 8 bcc 铁的单位晶胞体积，在912℃时是0.02464nm 3；fcc 铁在相同温度时其单位晶胞体积是0.0486nm 3。当铁由bcc 转变为fcc 时，其密度改变的百分比为多少？ 9. 谓金属化合物？常见金属化合物有几类？影响它们形成和结构的主要因素是什么？其性能如？ 10. 在面心立晶胞中画出[012]和[123]晶向。在面心立晶胞中画出（012）和（123）晶面。 11. 设晶面（）和（034）属六晶系的正交坐标表述，试给出其四轴坐标的表示。反之，求（3121）及（2112）的正交坐标的表示。（练习），上题中均改为相应晶向指数，求相互转换后结果。 12.在一个立晶胞中确定6个表面面心位置的坐标，6个面心构成一个正八面体，指出这个

材料科学基础课后习题答案第二章

第2章习题 2-1 a ）试证明均匀形核时，形成临界晶粒的△ G K 与其临界晶核体积 V K 之间的关系式为 2 G V ； b ）当非均匀形核形成球冠形晶核时，其△ 所以 所以 2-2如果临界晶核是边长为 a 的正方体，试求出其厶G K 与a 的关系。为什么形成立方体晶核 的厶G K 比球形晶核要大？ 解：形核时的吉布斯自由能变化为 a ）证明因为临界晶核半径 r K 临界晶核形成功 G K 16 故临界晶核的体积 V K 4 r ； G V )2 2 G K G V b ）当非均匀形核形成球冠形晶核时, 非 r K 2 SL G V 临界晶核形成功 3 3( G ；7(2 3cos 3 cos 故临界晶核的体积 V K 3（r 非）3（2 3 3cos 3 cos V K G V 1 ( 3 卸2 3 3cos cos )G V 3 3(書 (2 3cos cos 3 ) G K % G K 与V K 之间的关系如何? G K

G V G v A a3G v 6a2 3 得临界晶核边长a K G V

临界形核功 将两式相比较 可见形成球形晶核得临界形核功仅为形成立方形晶核的 1/2。 2-3为什么金属结晶时一定要有过冷度？影响过冷度的因素是什么？固态金属熔化时是否 会出现过热？为什么？ 答：金属结晶时要有过冷度是相变热力学条件所需求的， 只有△ T>0时，才能造成固相的自 由能低于液相的自由能的条件，液固相间的自由能差便是结晶的驱动力。 金属结晶需在一定的过冷度下进行，是因为结晶时表面能增加造成阻力。固态金属熔 化时是否会出现过热现象，需要看熔化时表面能的变化。如果熔化前后表面能是降低的， 则 不需要过热；反之，则可能出现过热。 如果熔化时，液相与气相接触，当有少量液体金属在固体表面形成时，就会很快覆盖 在整个固体表面(因为液态金属总是润湿其同种固体金属 )。熔化时表面自由能的变化为： G 表面 G 终态 G 始态 A( GL SL SG ) 式中G 始态表示金属熔化前的表面自由能； G 终态表示当在少量液体金属在固体金属表面形成 时的表面自由能；A 表示液态金属润湿固态金属表面的面积；b GL 、CSL 、CSG 分别表示气液相 比表面能、固液相比表面能、固气相比表面能。因为液态金属总是润湿其同种固体金属，根 据润湿时表面张力之间的关系式可写出：b SG 》6GL + (SL 。这说明在熔化时，表面自由能的变 化厶G 表w o ,即不存在表面能障碍，也就不必过热。实际金属多属于这种情况。如果固体 16 3 3( G v )2 1 32 3 6 2 (G v )2 b K t K 4 G V )3 G V 6( 4 G v )2 64 3 96 3 32 r K 2 ~G ?， 球形核胚的临界形核功 (G v )2 (G v )2 (G v )2 G b K 2 G v )3 16 3( G v )2

东南大学基础工程样题及参考答案

样题 一、填空题 1 《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）根据地基复杂程度、建筑物规模和功能特征以及由于地基问题可能造成建筑物破坏或影响正常使用的程度，将地基基础设计分为甲级、 乙级和丙级。 2 按地基承载力确定基础底面积及埋深时，传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态下荷载效应的标准组合，相应的抗力采用地基承载力特征值。 3 一般砌体承重结构房屋的长高比不太大，变形特征以局部倾斜为主，应以该变形特征作为地基的主要变形特征。 4 当考虑上部结构、基础和地基的共同工作时，三者不但要满足 静力平衡条件，还应满足变形协调条件。 5 文克尔地基上梁按l 可划分为短梁、有限长梁（或有限刚度梁）和长梁（柔性梁）。 6 目前较为常用的三种线性地基模型为弹性半空间模型、文克

尔地基模型 和 有限压缩层地基模型 。 7 桩基础一般由 桩 和 承台 两部分组成。 8 按施工方法不同，桩可分为 预制桩 和 灌注桩 两大类。 9 垫层设计内容包括垫层材料的选择、 垫层宽度确定 、 垫层厚度 和 软弱下卧层验算 。 10 按垫层在地基中的作用可分为 换土垫层 、 排水垫层 和 加筋土垫层 。 11 挡土墙按结构类型可分为 重力式 、 悬臂式 、 扶壁式 和板桩式。 二、选择题 1、有一基础，上部结构和基础自重传至基底的压力p ＝70kPa ，若地 基的天然重度3 18kN/m γ=，饱和重度3sat 19.8kN /m γ=，地下水位 在地表下0.8m 处，当基础埋置在 A 深度时，基底附加压力正好为零。 A 、d ＝6.47m B 、d ＝7.67m

上大材料科学基础简答题

A1（fcc）密排面：（100）密排方向：【110】h+k+l全基或全偶衍射 A2（bcc）密排面：（110）密排方向：【111】h+k+l为偶数衍射 A3（hcp）密牌面：（001）密排方向：【100】 2dsinθ=λ 性质、结构成分（研究对象）、合成/制备=效用 1.如何理解点缺陷是一种热力学平衡缺陷？ 随着点缺陷数量增加，熵增加导致自由能下降，但是同时内能增加导致自由能增加，所以有一个平衡浓度，此时有最低的自由能值。 2.何谓位错的应变能。何谓位错的线张力，其估算值为多少。 位错在晶体中引起畸变，使晶体产生畸变能，称之为位错的应变能或位错的能量。

线张力的定义为：位错线增加一个单位长度时，引起晶体能量的增加。 通常用Gb2/2作为位错线张力的估算值。 请问影响合金相结构的因素主要有哪几个。 原子尺寸、晶体结构、电负性、电子浓度。 3.请简要说明：（1）刃型位错周围的原子处于怎样的应力状态（为切应力还是正应力，为拉应力还是压应力）;(2)若有间隙原子存在，则间隙原子更容易存在于位错周围的哪些位置（可以以图示的方式说明）。 (1)刃型位错不仅有正应力同时还有切应力。所有的应力与沿位错线的方向无关，应力场与半原子面左右对称，包含半原子面的晶体受压应力，不包含半原子面的晶体受拉应力。 (2)对正刃型位错，滑移面上方的晶胞体积小于正常晶胞，吸引比基体原子小的置换式溶质原子或空位；滑移面下方的晶胞体积大于正常晶胞，吸引间隙原子和比基体原子大的置换式溶质原子。 4.铁素体钢在拉伸过程中很易出现屈服现象，请问：（1）产生屈服的原因？（2）如何可以消除屈服平台？ 由于碳氮间隙原子钉扎位错，在塑性变形开始阶段需使位错脱离钉扎，从而产生屈服延伸现象；当有足够多的可动位错存在时，或者使间隙原子极少，或者经过预变形后在一段时间内再拉伸。 5.如何提高（或降低）材料的弹性？举例说明，并解释。 选择弹性模量小的材料、或者减小材料的截面积、或者提高材料的屈服强度都可以提高弹性。 6.何谓加工硬化、固溶强化、第二相强化、细晶强化，说明它们与位错的关系 加工硬化：晶体经过变形后，强度、硬度上升，塑性、韧性下降的现象称为加工硬化。随着变形的进行，晶体内位错数目增加，位错产生交互作用，使位错可动性下降，强度上升。 固溶强化：由于溶质原子的存在，导致晶体强度、硬度增加，塑性、韧性下降的现象叫固溶强化。由于溶质原子的存在阻碍或定扎了位错的运动，导致强度的升高。 第二相强化：由于第二相的存在，导致晶体强度、硬度上升，塑性、韧性下降的现象叫第二相强化。由于第二相的存在，导致位错移动困难，从而使强度上升。 细晶强化：由于晶粒细化导致晶体强度、硬度上升，塑性、韧性不下降的现象叫细晶强化。 由于晶粒细化，使晶界数目增加，导致位错开动或运动容易受阻，使强度上升；又由于晶粒细化，使变形更均匀，使应力集中更小，所以，细晶强化在提高强度的同时，并不降低塑性和韧性。 7.说明金属在塑性变形后，其组织和性能将发生怎样的变化 金属塑性变形后，组织变化包括晶粒和亚结构的变化，其中，晶粒被拉长，形成