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石德珂材料科学填空

题

《材料科学基础》

填空题

第一章 材料结构的基本知识

1. 原子核外电子的分布与四个量子数有关，且服从下述两个基本原理：泡利不相容原理和

最低能量原理

2. 原子结合键中一次键（强健）有离子键、共价键、金属键；二次键（弱健）有范德瓦尔

斯键、氢键、离子晶体和原子晶体硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。

3. 金属晶体导电性、导热性、延展性好，熔点较高。

4. 能量最低的结构称为稳态结构或平衡态结构，能量相对较高的结构则称为亚稳态结构；

5. 材料的稳态结构与亚稳态结构由热力学条件和动力学条件共同决定；

第二章 材料的晶体结构

1、晶体结构中基元就是化学组成相同、空间结构相同、排列取向相同、周围环境相同的基本单元;

2、简单立方晶胞中（100）、（110）、（111）晶面中，面间距最小的是（111）面，最大的是（100）面；

3、晶面族{100}包含（100）（010）（001）及平行（001）（010）（100）等晶面；

4、（100），（210），（110），（2ī0）等构成以[001]为晶带轴的晶带；

（01ī），（0ī1），（10ī），（1ī0）等构成以[111] 为晶带轴的晶带；

5、晶体宏观对称元素只有 1，2，3，4，6，1，m ，4 等8种是基本的

6、金属中常见的晶体结构有面心立方、体心立方、密排六方三种；

7、金属密堆积结构中的间隙有四面体间隙和八面体间隙两种类型

8、面心立方晶体中１个晶胞内有４个八面体间隙，８个四面体间隙。

9、陶瓷材料是以离子键、共价键以及离子键和共价键的混合键结合在一起；

10、硅酸盐的基本结构单元是硅酸根四面体；

11、SiO2中主要化学键为共价键与离子键；

12、硅酸盐几种主要结构单元是岛状结构单元、双四面体结构单元、环状结构单元以及链状结构单元、层状结构单元；

13、离子晶体中决定正负离子堆积方式的两因数是：电荷大小，满足电中性；正负离子的相对大小；

14、陶瓷材料的组成相有玻璃相、气相和结晶相

15、上图为离子晶体中稳定和不稳定的配位图形，图为不稳定配位图形

第三章高分子材料的结构

1. 1. 按照聚合物热行为可将聚合物分为_热固性塑料_和______热塑性塑料____两类。

2. 写出下列聚合物的结构单元：聚乙烯__–CH2CH2-______、聚氯乙烯___-CH2CHCl- ___、聚苯乙烯__________、尼龙-6 ____-HN(CH)5CO-_____。

3. 加聚反应是指由___由一种或多种单体相互加成____而连接成聚合物的反应。

4. 高分子材料的结构主要包括两个微观层次即_高分子链结构___结构和___高分子聚集态结构___结构。

5. 高分子主链中含有氧原子能提高高分子的___弹性_____;磷和氯原子能提高___耐热性__;氟原子能提高__化学稳定性。

6. 从分子链结构看，聚氯乙烯的链柔顺性比聚丙烯的链柔顺性_差___，比聚丙烯腈的链柔顺性____好

_____，这是因为___分子链上取代基极性不同____而造成的。

7. 一般缩聚物的高分子主链上不存在不对称的碳原子，因此主链结构比较规整，结晶度_高__。

8．ABS树脂是由__苯乙烯__、__丁二烯____和____丙烯腈____三者共聚而得。

9. 一些高分子材料在Tg温度附近冷拉，可以使其强度和弹性模量__提高___。

第四章晶体缺陷

1.晶体缺陷包括点缺陷、线缺陷和面缺陷；

2.肖脱基缺陷是离位原子进入其它空位或迁移至晶界或表面形成的点缺陷

3.弗兰克尔缺陷是离位原子进入晶体间隙形成的点缺陷

4.位错可分为刃位错、螺位错和混合型位错;

5.具有环形位错线的位错不可能是纯螺位错

6.当点缺陷浓度达到平衡值时，晶体自由能最低

7.根据螺旋面前进的方向与螺旋面旋转方向的关系可分为左、右螺型位错

8.位错在晶体中运动有两种方式——滑移和攀移；

9.不论是刃或螺型位错，使位错滑移的切应力方向和柏氏矢量 b都是一致的；

10.滑移面两侧晶体的相对位移是与柏氏矢量 b相一致的。

11.刃型位错的位错线t⊥b，滑移面是唯一的，位错只能在确定的面上滑移

12.螺位错的位错线t∥b，任何通过位错线的晶面都满足滑移面的条件，可以有多个滑移

面。

13.攀移正是通过原子的扩散而实现的，攀移需要正应力，滑移需要切应力；

14.表面张力在数值上等于表面能

15.两根同号螺位错互相排斥, 随距离增加而逐渐减小；

16.两根异号螺型位错之间相互吸引，直至异号位错互毁，此时位错的应变能也就完全消

失；

17.晶体中还可能形成一些柏氏矢量小于点阵矢量的位错，即柏氏矢量不是从一个原子到

另一个原子位置，而是从原子位置到结点之间的某一位置，这类位错称为分位错或不全位错。

18.对于小角度晶界，晶界能随位向差的增大而提高；

19.晶体表面结构的主要特点是存在着不饱和键力及范德瓦耳斯力；

20.自然界的有些矿物或人工结晶的盐类等常具有规则的几何外形，表面常由最密排面及次

密排面组成，这是一种低能的几何形态；

21.物理吸附是由范德华耳斯力作用而相互吸引的

22.化学吸附来源于剩余的不饱和键力，吸附时表面与被吸附分子间发生了电子交换，电子

或多或少地被两者所共有，其实质上是形成了化合物，即发生了强键结合。

23.化学吸附的特点是吸附有选择性、单层吸附，并且化学吸附的吸附热与化学反应热接

近，明显大于物理吸附热。

24.晶体材料的界面能会促使显微组织发生变化，尺寸较小的晶粒一定具有较少的边界数，

边界向外弯曲；尺寸较大的晶粒边数大于6，晶界向内弯曲；只有6条边的晶粒晶界才是直线。

25.只有刃型位错才能发生攀移；

26.螺位错是不能攀移的

第五章材料的相结构及相图

1.合金相可分为价化合物、电子相和尺寸因数化合物三个主要类型

2.合金相可分为一次固溶体和中间相两大类

3. 若A 、B 组元能形成连续固溶体则A 、B 结构必然相同；

4. 拉弗斯相是借大小原子排列的配合而实现的密排结构，它有3种典型组成结构：

222,,MgCu MgZn MgNi

5. 相律是表示材料系统相平衡的热力学表达式，具体表示系统自由度、组元数和相数之间

的关系；

6. 相组成包括相的数目、成分及相对含量；

7. 相律是表示材料系统相平衡的热力学表达式，具体表示系统自由度、组元数和相数之间

的关系。

8. 间隙固溶体只能形成有限固溶体

9. 匀晶相图中两组元在液态、固态都无限互溶；

10. 固溶体凝固时，实际冷却在短时间内完成，固相来不及扩散，溶液只在固相表面建立平

衡；

11. 液相线与固相线间的水平距离和垂直距离越大，则固溶体的枝晶偏析越大，合金的流动

性越差；

12. 钢的共同点是在高温下都可以进入奥氏体单相区，铸铁的共同点是都含有共晶体。

13. 珠光体较铁素体强度高，是因为细片状渗碳体分布在铁素体基体上，起了强化作用。

14. 相平衡时，各组元在各相的化学位相等。

第六章 材料凝固与气相沉积

1. 形核的必要条件有结构起伏、能量起伏、过冷度；

2. 凝固时在形核阶段，只有核胚半径等于或大于临界尺寸时才能成为结晶的核心。当形成

的核胚其半径等于临界尺寸时，体系的自由能变化 大于零 。

3. 过冷就是凝固的热力学条件；

4.形核的充分条件是结构起伏、能量起伏、过冷度。

5.过冷是凝固的热力学条件，在过冷的液相中是否有足够数量的晶胚达到临界尺寸，使凝

固过程能以有用的速率进行是凝固过程的动力学条件；

6.晶体生长所需动态过冷度远小于形核临界过冷度；

7.晶体长大过程中，要使液固界面稳定迁移，就必须使界面能量始终保持最低状态，实验

表明只有两种界面：光滑界面和粗糙界面; )

8.在液-固界面为正的温度梯度下，晶体生长按连续生长机制，呈平面式向液相中推进；

在负的温度梯度下，晶体则呈树枝状向液体中生长；

9.在负的温度梯度下，晶体则呈树枝状向液体中生长

10.铸锭凝固时如大部分结晶潜热可通过液相散失时，则固态显微组织主要为树枝晶。

11.典型的铸锭的组织包含细等轴晶区，柱状晶区，等轴晶区等3个区域；

12.熔化焊时熔池各处凝固速度不同，柱状晶生长方向沿最大温度梯度方向；

13.单晶体的凝固结晶学条件：只有一个晶核；动力学条件：1、液相温度稍高于熔点；2、

液相界面温度稍低于固相熔点;

14.决定液体冷却时是否能结晶或形成玻璃的因数有冷速以及结构基元复杂与否等；

15.长链高分子的结晶在结构上有以下两个困难：(1)结构基元复杂；(2)已有链段的重排，

只能通过所有各链段的缓慢扩散来完成。

第七章扩散与固态相变

1.菲克第一定律描述了稳态扩散的特征，即浓度不随时间变化。

2.固体中的扩散机制有空位机制和间隙机制

3.在柯肯达尔效应中，标记漂移主要原因是扩散偶中两组元的扩散速率不同。

4.若A和A-B合金焊接后发生克根达尔效应，测得界面向A试样方向移动，则A组元扩散速

率大于B组元；

5.金属自扩散激活能应等于空位形成能和迁移激活能的总和；

6.影响扩散系数的因数有多种，其中溶质原子的熔点越高，其在固溶体中的扩散系数越

小；

7.在912℃时γ铁的自扩散系数小于α铁的自扩散系数

8.在同一种晶体的体积扩散系数、晶界扩散系数和表面扩散系数中，体积扩散系数最小，

表面扩散系数最大；

9.固态金属中，原子扩散的驱动力是；

10.上坡扩散产生的主要原因是存在有化学位梯度或应力场

11.上坡扩散时，原子扩散的驱动力是组元的化学势梯度

12.钢加热时，碳化物溶入奥氏体的过程是下坡扩散；而冷却时，碳化物析出的过程是上坡

扩散。

13.固态相变中形成的新相与母相的相界面包括共格、半共格和非共格界面；

14.界面能一般可分为两部分：一部分是化学键能；另一部分是原子离开平衡位置引起的应

变能。

15.界面能包含化学键能和应变能；

16.在共格界面周围，点阵产生畸变，界面能中以应变能为主。

17.在部分共格界面上，共格区的界面能以应变能为主；而非共格区的位错处，界面能以化

学键能为主。

18.固态相变均匀形核时体积应变能和界面能的共同作用决定了新相的形状；

19.固相共格形核时，当体积一定，新相为球状时，体积应变能最高，盘状最低，针状居

中；

20.固态相变的晶体成长机制包括扩散控制长大和界面控制长大

21.固态相变按是否发生扩散来分类可分为扩散型相变与非扩散型相变；

22.调幅分解在形核时不需克服能垒，长大时却需要克服界面能和应变能

23.调幅分解能否发生，必须取决于两个条件：1)合金成分必须在拐点范围之内；2)相变驱

动力必须大于梯度能和应变能；

24.相变时形状的变化有两个分量——切变分量和膨胀分量，马氏体转变必须有切变参与；

25.相变过程决定于以下两个条件：①、热力学条件：决定相变是否可能发生；

②、动力学条件：决定相变速率

第八章材料的变形与断裂

1.材料的强度就是指对变形与断裂的抗力

2.弹性形变是卸载后完全消失的形变，塑性形变是卸载后不能消失而残留下来的形变；

3.金属材料的应力-应变图，除了像铸铁淬火高碳钢等少数脆性材料外，都有弹性变形、

塑性变形和最后断裂三个阶段；

4.从拉伸试验可以获得弹性模量、规定非比例伸长应力、抗拉强度、断后伸长率、断面收

缩率等以下几项力学性能；

5.金属弹性变形的主要特点是变形是可逆的，去除外力后变形消失；应力与应变呈线性关

系。

6.金属在常温下的变形以滑移、孪生为基本方式;

<>。

7.面心立方晶体中的滑移系是{111}110

8.滑移时一个滑移面和该面上一个滑移方向的组合称为滑移系。

9.金属形变时，滑移是一种不均匀切变，孪生是一种均匀切变。

10.滑移面两侧晶体位向不变，孪生面两边晶体位向不同

11.面心立方晶体的孪晶面是（lll）。

12.FCC、BCC、HCP三种晶体结构中，塑性变形时最容易生成孪晶的是 HCP ；

13.图中为单滑移、为多滑移、为交滑移

14.晶粒越细，强度越高，塑、韧性越高

15.固溶强化时，溶质原子含量越多，强化效果越好；溶剂与溶质原子半径差越大，强化效

果越好；

16.固溶强化时，溶剂与溶质原子价电子数差越大，强化效果越好；

17.固溶强化时，间隙式溶质原子的强化效果高于置换式溶质原子。

18.变形强化与其他强化方法相比，虽然能最有效地提高强度，但塑性和韧性也降低得最多

19.强化金属材料的各种手段的出发点都在于制造无缺陷的晶体或使位错运动的受到阻碍；

20.多晶体变形特点：第一是变形的传递，第二是变形的协调。

21.通过加工硬化或变形强化金属，经变形后，其流变应力随变形程度的增加而增加；

22.形变织构是多晶体材料由塑性变形导致的各晶粒呈择优取向的组织。

23.随着变形程度的增加，变形的抗力也增加，要继续变形，必须增加外力，这种现象叫做

加工硬化；

24.金属冷变形时形成形变织构主要有丝织构和板织构；

25.金属的断裂一般可分为脆断与韧断

26.韧性是材料在断裂以前能够吸收的能量大小的量度。

27.金属脆断过程就是裂纹的形成及扩展过程;

28.冷变形金属在加热过程小要经历回复、再结晶、晶粒长大三个主要阶段；

29.形变后的材料再升温时发生回复和再结晶现象，则点缺陷浓度下降明显发生在回复阶

段；

30.再结晶的驱动力是冷变形所产生储能的释放。

31.影响金属及合金再结晶过程的重要因素有原始变形量、温度、时间、原始晶粒尺寸、金

属或合金的成分；

32.再结晶的驱动力是储存能，再结晶完成后的晶粒长大的驱动力是总界面能的减少。

33.冷变形金属的再结晶虽然是形核与长大过程，但这个过程中，金属的化学成分与晶

体结构不会改变

34.再结晶后晶粒长大方式包括正常长大和异常长大（二次再结晶）

35.金属在再结晶温度以上的加工变形叫做热变形

36.超塑性变形的本质，多数的观点是认为由晶界的滑动与晶粒的转动所致。

37.超塑性变形时没有晶粒的伸长变形，细晶粒和高温是实现这一变形的必要条件。

38、疲劳破坏过程就是裂纹的形成及扩展过程;

39、S-N曲线用于测定材料的疲劳寿命

第九章固体材料的电子结构与物理性能

1、金属能带结构包括价带不满、导带与价带间存在交叠两种情况，或者兼而有之。

2、结缘体作为材料使用可分为绝缘材料和介电材料．

3、属于介电性的有电致伸缩性、压电性和铁电性

4、介电损耗的大小不仅与介电材料有关，还与电场频率有关

5、分子极化包括电子极化、原子（离子）极化和取向极化

6、磁性材料可分为软磁材料和硬磁材料;

7、决定是否铁磁性的2个因数;

1. 原子是否有本征磁矩；

2.原子在晶格中的排列方式

8、金属价带与导带是重叠的，它们之间没有能隙，因此，吸收入射光子，不透明；

9、激发源去除后，发光时间短于10-8s称为荧光，时间更长些则为磷光；

材料科学基础习题及参考答案复习过程

材料科学基础习题及 参考答案

材料科学基础参考答案 材料科学基础第一次作业 1.举例说明各种结合键的特点。 ⑴金属键：电子共有化，无饱和性，无方向性，趋于形成低能量的密堆结构，金属受力变形时不会破坏金属键，良好的延展性，一般具有良好的导电和导热性。 ⑵离子键：大多数盐类、碱类和金属氧化物主要以离子键的方式结合，以离子为结合单元，无方向性，无饱和性，正负离子静电引力强，熔点和硬度均较高。常温时良好的绝缘性，高温熔融状态时，呈现离子导电性。 ⑶共价键：有方向性和饱和性，原子共用电子对，配位数比较小，结合牢固，具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点，导电能力差。 ⑷范德瓦耳斯力：无方向性，无饱和性，包括静电力、诱导力和色散力。结合较弱。 ⑸氢键：极性分子键，存在于HF，H2O，NF3有方向性和饱和性，键能介于化学键和范德瓦尔斯力之间。 2.在立方晶体系的晶胞图中画出以下晶面和晶向：（1 0 2）、（1 1 -2）、（-2 1 -3），[1 1 0],[1 1 -1],[1 -2 0]和[-3 2 1]。

(213) (112) (102) [111] [110] [120] [321] 3. 写出六方晶系的{1 1 -20}，{1 0 -1 2}晶面族和<2 -1 -1 0>,<-1 0 1 1>晶向族中各等价晶面及等价晶向的具体指数。 {1120}的等价晶面：(1120)(2110)(1210)(1120)(2110)(1210) {1012}的等价晶面： (1012)(1102)(0112)(1012)(1102)(0112)(1012)(1102)(0112)(1012)(1102)(0112) 2110<>的等价晶向：[2110][1210][1120][2110][1210][1120] 1011<>的等价晶向： [1011][1101][0111][0111][1101][1011][1011][1101][0111][0111][1101][1011] 4立方点阵的某一晶面（hkl ）的面间距为M /，其中M 为一正整数，为 晶格常数。该晶面的面法线与a ，b ，c 轴的夹角分别为119.0、43.3和60.9度。请据此确定晶面指数。 h:k:l=cos α:cos β:cos γ l k h d a 2 22hk l ++= 5. Cu 具有FCC 结构，其密度为8.9g/cm 3，相对原子质量为63.546，求铜的原子半径。

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，，。

石德珂材料科学选择题

《材料科学基础》 选择题 第一章材料结构的基本知识 1、原子结合健中 B 的键的本质是相同的 A、金属键与离子键 B、氢键与范德瓦尔斯键 C、离子键与共价键 2、钨、钼熔点很高，其结合键是 A 的混合键 A、金属键和离子键 B、金属键和共价键 C、离子键和共价键 3、MgO、Al2O3等的结合键是 C 的混合键 A、金属键和离子键 B、金属键和共价键 C、离子键和共价键 4、工程材料的强度与结合键有一定的联系，结合键能高的其强度也 A 些。 A、高 B、低 5、激活能反应材料结构转变 B 的大小； A、动力 B、阻力 6、材料处于能量最低状态称为 A ； A、稳态结构 B、亚稳态结构 7、一般而言，晶态结构的能量比非晶态要 B ； A、高 B、低 C、相等 第二章材料的晶体结构 1.氯化铯（CsCl）为有序体心立方结构，它属于 C A、体心立方 B、面心立方 C、简单立方点阵； 2.理想密排六方结构金属的c/a为 B A、 B、2(2/3)1/2； C、2/3 3.对面心立方晶体而言，表面能最低的晶面是 c A、 (100); B、(110)， C、(111)； D、(121) 4.下列四个六方晶系的晶面指数中，哪一个是错误的： C A、(1322)； B、(0112)； C、(0312)； D、(3122) 5.面心立方结构的铝中，每个铝原子在本层（111）面上的原子配位数为 B

A 、12； B 、6； C 、4； D 、3 6. 简单立方晶体的致密度为 C A 、100% B 、65% C 、52% D 、58% 7. 立方晶体中（110）和（211）面同属 D 晶带 A 、[110] B 、[100] C 、[211] D 、[111] 8. 立方晶体中（111）和（101）面同属 D 晶带 A 、[111] B 、[010] C 、[011] D 、]011[ 9. 原子排列最密的一族晶面其面间距 A 、最小 B 、最大 10. 六方晶系中和(1121)晶面等同的晶面是 A A 、(1211)面； B 、(1112)面； C 、(1211)面； D 、(2111)面 11. 配位数是指晶体结构中： B A 、每个原子周围的原子数； B 、每个原子周围最邻近的原子数； C 、每个原子周围的相同原子数； D 、 每个原子周围最邻近的和次近邻的原子数之和 12. 密排六方与面心立方均属密排结构，他们的不同点是： D A 、晶胞选取方式不同； B 、原子配位数不同； C 、密排面上，原子排列方式不同； D 、原子密排面的 堆垛方式不同 13. 在立方晶系中，与(101)、(111)同属一晶带的晶面是： d A 、(110); Bb 、(011); C 、(110); D 、(010) 14. TiC 与NaCl 具有相同的晶体结构，但它们不属于同一类中间相，这是因为： D A 、TiC 是陶瓷，NaCl 是盐； B 、NaCl 符合正常化合价规律，Ti C 不符合正常化合价规律； C 、TiC 中电子浓度高， D 、NaCl 的致密度高 15. 立方晶体中（110）和（310）面同属 D 晶带 A 、[110] B 、[100] C 、[310] D 、[001] 16. 14种布拉菲点阵： A A 、按其对称性分类，可归结为七大晶系； B 、按其点阵常数分类，可归结为七大晶系；

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：

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

石德珂计算题

《材料科学基础》 计算题 第一章 材料结构的基本知识 1、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 。已知 Na 、F 、Ca 、O 、Zn 、S 的电负性依次为0.93、3.98、1.00、3.44、1.65、2.58。 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% 第二章 材料的晶体结构 1、标出图2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 3:1:21:3 1 :32= ∴ABCD 面的晶面指数为 （213） 4分 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 )3 1 ,1,0(-=，化简即得AB 的晶向指数]103[ 二（2）图 同理：BC 、AC 、BD 线的晶向指数分别为]230[，]111[，]133[。 各2分 2、计算面心立方、体心立方和密排六方晶胞的致密度。 解：面心立方晶胞致密度： η＝V a /V=33 344a r π? =0.74 6分 体心立方晶胞致密度： η＝V a /V ＝3 3 342a r π? =0.68 6分 密排六方晶胞致密度： η＝V a /V =c a r ???60sin 334 62 3π（理想情况下） 8分 3、用密勒指数表示出体心立方、面心立方和密排六方结构中的原子密排面和原子密排方向，并分别计算 这些晶面和晶向上的原子密度。 解：1、体心立方

材料科学基础练习题

练习题 第三章 晶体结构，习题与解答 3-1 名词解释 （a ）萤石型和反萤石型 （b ）类质同晶和同质多晶 （c ）二八面体型与三八面体型 （d ）同晶取代与阳离子交换 （e ）尖晶石与反尖晶石 答：（a ）萤石型：CaF2型结构中，Ca2+按面心立方紧密排列，F-占据晶胞中全部四面体空隙。 反萤石型：阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反，即碱金属离子占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。 （b ）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。 同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 （c ）二八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体型结构 三八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体型结构。 （d ）同晶取代：杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变晶体结构类型的现象。 阳离子交换：在粘土矿物中，当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时，一些电价低、半径大的阳离子（如K+、Na+等）将进入晶体结构来平衡多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固，在一定条件下可以被其它阳离子交换。 （e ）正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结构中，若A2+分布在四面体空隙、而B3+分布于八面体空隙，称为正尖晶石； 反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分布于四面体空隙另一半分布于八面体空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶石。 3-2 （a ）在氧离子面心立方密堆积的晶胞中，画出适合氧离子位置的间隙类型及位置，八面体间隙位置数与氧离子数之比为若干？四面体间隙位置数与氧离子数之比又为若干？ （b ）在氧离子面心立方密堆积结构中，对于获得稳定结构各需何种价离子，其中： （1）所有八面体间隙位置均填满； （2）所有四面体间隙位置均填满； （3）填满一半八面体间隙位置； （4）填满一半四面体间隙位置。 并对每一种堆积方式举一晶体实例说明之。 解：（a ）参见2-5题解答。1:1和2:1 （b ）对于氧离子紧密堆积的晶体，获得稳定的结构所需电价离子及实例如下： （1）填满所有的八面体空隙，2价阳离子，MgO ； （2）填满所有的四面体空隙，1价阳离子，Li2O ； （3）填满一半的八面体空隙，4价阳离子，TiO2； （4）填满一半的四面体空隙，2价阳离子，ZnO 。 3-3 MgO 晶体结构，Mg2+半径为0.072nm ，O2-半径为0.140nm ，计算MgO 晶体中离子堆积系数（球状离子所占据晶胞的体积分数）；计算MgO 的密度。并说明为什么其体积分数小于74.05%？

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

石德珂材料科学填空题

《材料科学基础》 填空题 第一章材料结构的基本知识 1. 原子核外电子的分布与四个量子数有关，且服从下述两个基本原理：泡利不相容原理和最低能量原理 2. 原子结合键中一次键(强健)有离子键、共价键、金属键；二次键(弱健)有范德瓦尔斯键、氢键、____________ 离子晶体和原子晶体硬度高，脆性大，熔点高、导电性差。 3. 金属晶体导电性、导热性、延展性好，熔点较高。 4. 能量最低的结构称为稳态结构或平衡态结构，能量相对较高的结构则称为亚稳态结_____ 5. 材料的稳态结构与亚稳态结构由热力学条件和动力学条件共同决定; 第二章材料的晶体结构 1、晶体结构中基元就是化学组成相同、空间结构相同、排列取向相同、周围环境相同的基本单元; 2、简单立方晶胞中(100)、( 110)、( 111)晶面中，面间距最小的是(111)面，最大的是(100) 面； 3、晶面族｛100｝包含(100) (010) (001)及平行(100IX 010 H201)等晶面； 4、(100) , (210), (110) , (2 1)等构成以［001］为晶带轴的晶带: (01 ) (01) (10) (11)等构成以［111］为晶带轴的晶带； 5、晶体宏观对称元素只有1, 2, 3, 4, 6,丄，m, ￡_等8种是基本的 6、金属中常见的晶体结构有面心立方、体心立方、密排六方三种； 7、金属密堆积结构中的间隙有四面体间隙和八面体间隙两种类型 &面心立方晶体中1个晶胞内有4个八面体间隙，8个四面体间隙。 9、陶瓷材料是以离子键、共价键以及离子键和共价键的混合键结合在一起; 10、硅酸盐的基本结构单元是硅 11、_____________________________________ Siθ2中主要化学键为共价键与离子键； 12、硅酸盐几种主要结构单元是岛状结构单元、双四面体结构单元、环状结构_________

材料科学基础2复习题与参考答案

材料科学基础2复习题及部分参考答案 一、名词解释 1、再结晶：指经冷变形的金属在足够高的温度下加热时，通过新晶粒的形核及长大，以无畸变的等轴晶粒取代变形晶 粒的过程。 2、交滑移：在晶体中，出现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。 3、冷拉：在常温条件下，以超过原来屈服点强度的拉应力，强行拉伸聚合物，使其产生塑性变形以达到提高其屈服点 强度和节约材料为目的。（《笔记》聚合物拉伸时出现的细颈伸展过程。） 4、位错：指晶体材料的一种内部微观缺陷，即原子的局部不规则排列（晶体学缺陷）。（《书》晶体中某处一列或者若 干列原子发生了有规律的错排现象） 5、柯氏气团：金属内部存在的大量位错线，在刃型位错线附近经常会吸附大量的异类溶质原子（大小不同吸附的位 置有差别）,形成所谓的“柯氏气团”。（《书》溶质原子与位错弹性交互作用的结果，使溶质原子趋于聚集在位错周围，以减小畸变，降低体系的能量，使体系更加稳定。） 6、位错密度：单位体积晶体中所含的位错线的总长度或晶体中穿过单位截面面积的位错线数目。 7、二次再结晶：晶粒的不均匀长大就好像在再结晶后均匀、细小的等轴晶粒中又重新发生了再结晶。 8、滑移的临界分切应力：滑移系开动所需要的最小分切应力。（《书》晶体开始滑移时，滑移方向上的分切应力。） 9、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，又称冷作硬 化。（《书》随塑性变形的增大，塑性变形抗力不断增加的现象。） 10、热加工：金属铸造、热扎、锻造、焊接和金属热处理等工艺的总称。（《书》使金属在再结晶温度以上发生加 工变形的工艺。） 11、柏氏矢量：是描述位错实质的重要物理量。反映出柏氏回路包含的位错所引起点阵畸变的总积累。（《书》揭 示位错本质并描述位错行为的矢量。）反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量。 12、多滑移：晶体的滑移在两组或者更多的滑移面（系）上同时进行或者交替进行。 13、堆垛层错：晶体结构层正常的周期性重复堆垛顺序在某二层间出现了错误，从而导致的沿该层间平面（称为 层错面）两侧附近原子的错排的一种面缺陷。 14、位错的应变能：位错的存在引起点阵畸变，导致能量增高，此增量称为位错的应变能。 15、回复：发生形变的金属或合金在室温或不太高的温度下退火时，金属或合金的显微组织几乎没有变化，然而性能 却有程度不同的改变，使之趋近于范性形变之前的数值的现象。（《书》指冷变形金属加热时，尚未发生光学显微组织变化前（即再结晶前）的微观结构及性能的变化过程。） 16、全位错：指伯氏矢量为晶体点阵的单位平移矢量的位错。 17、弗兰克尔空位：当晶体中的原子由于热涨落而从格点跳到间隙位置时，即产生一个空位和与其邻近的一个间 隙原子，这样的一对缺陷——空位和间隙原子，就称为弗兰克尔缺陷。（《书》存在能量起伏的原子摆脱周围原子的约束而跳离平衡位置进入点阵的间隙中所形成的空位（原子尺度的空洞）。） 18、层错能：单位面积层错所增加的能量。（《书》产生单位面积层错所需要的能量。） 19、表面热蚀沟：金属长时间加热时，与表面相交处因张力平衡而形成的热蚀沟。（《书》金属在高温下长时间加热时， 晶界与金属表面相交处为了达到表面张力间的平衡，通过表面扩散产生的热蚀沟。） 20、动态再结晶：金属在热变形过程中发生的再结晶。 二、填空题 1、两个平行的同号螺位错之间的作用力为排斥力，而两个平行的异号螺位错之间的作用力为吸引力。 2、小角度晶界能随位向差的增大而增大；大角度晶界能与位向差无关。 3、柏氏矢量是一个反映由位错引起的点阵畸变大小的物理量；该矢量的模称为位错强度。 4、金属的层错能越低，产生的扩展位错的宽度越宽，交滑移越难进行。 5、螺型位错的应力场有两个特点，一是没有正应力分量，二是径向对称分布。 6、冷拉铜导线在用作架空导线时，应采用去应力退火，而用作电灯花导线时，则应采用再结晶退火。 7、为了保证零件具有较高的力学性能，热加工时应控制工艺使流线与零件工作时受到的最大拉应力的方向 一致，而与外加的切应力方向垂直。 8、位错的应变能与其柏氏矢量的模的平方成正比，故柏氏矢量越小的位错，其能量越低，在晶体中越稳定。 9、金属的层错能越高，产生的扩展位错的宽度越窄，交滑移越容易进行。

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

(完整版)材料科学基础练习题

练习题 第三章晶体结构，习题与解答 3-1 名词解释 （a）萤石型和反萤石型 （b）类质同晶和同质多晶 （c）二八面体型与三八面体型 （d）同晶取代与阳离子交换 （e）尖晶石与反尖晶石 答：（a）萤石型：CaF2型结构中，Ca2+按面心立方紧密排列，F-占据晶胞中全部四面体空隙。 反萤石型：阳离子和阴离子的位置与CaF2型结构完全相反，即碱金属离子占据F-的位置，O2-占据Ca2+的位置。 （b）类质同象：物质结晶时，其晶体结构中部分原有的离子或原子位置被性质相似的其它离子或原子所占有，共同组成均匀的、呈单一相的晶体，不引起键性和晶体结构变化的现象。 同质多晶：同一化学组成在不同热力学条件下形成结构不同的晶体的现象。 （c）二八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若有三分之二的八面体空隙被阳离子所填充称为二八面体型结构三八面体型：在层状硅酸盐矿物中，若全部的八面体空隙被阳离子所填充称为三八面体型结构。 （d）同晶取代：杂质离子取代晶体结构中某一结点上的离子而不改变晶体结构类型的现象。 阳离子交换：在粘土矿物中，当结构中的同晶取代主要发生在铝氧层时，一些电价低、半径大的阳离子（如K+、Na+等）将进入晶体结构来平衡多余的负电荷，它们与晶体的结合不很牢固，在一定条件下可以被其它阳离子交换。 （e）正尖晶石：在AB2O4尖晶石型晶体结构中，若A2+分布在四 面体空隙、而B3+分布于八面体空隙，称为正尖晶石； 反尖晶石：若A2+分布在八面体空隙、而B3+一半分布于四面体空 隙另一半分布于八面体空隙，通式为B(AB)O4，称为反尖晶石。 3-2 （a）在氧离子面心立方密堆积的晶胞中，画出适合氧离子位置 的间隙类型及位置，八面体间隙位置数与氧离子数之比为若干？四 面体间隙位置数与氧离子数之比又为若干？ （b）在氧离子面心立方密堆积结构中，对于获得稳定结构各需何 种价离子，其中： （1）所有八面体间隙位置均填满； （2）所有四面体间隙位置均填满； （3）填满一半八面体间隙位置； （4）填满一半四面体间隙位置。 并对每一种堆积方式举一晶体实例说明之。 解：（a）参见2-5题解答。1:1和2:1 （b）对于氧离子紧密堆积的晶体，获得稳定的结构所需电价离子 及实例如下： （1）填满所有的八面体空隙，2价阳离子，MgO； （2）填满所有的四面体空隙，1价阳离子，Li2O； （3）填满一半的八面体空隙，4价阳离子，TiO2； （4）填满一半的四面体空隙，2价阳离子，ZnO。 3-3 MgO晶体结构，Mg2+半径为0.072nm，O2-半径为0.140nm，计算MgO晶体中离子堆积系数（球状离子所占据晶胞的体积分数）；计算MgO的密度。并说明为什么其体积分数小于74.05%？

材料科学基础试题库

一、单项选择题(请在每小题的4个备选答案中，选出一个最佳答案， 共10小题；每小题2分，共20分) 1、材料按照使用性能，可分为结构材料和 。 A. 高分子材料； B. 功能材料； C. 金属材料； D. 复合材料。 2、在下列结合键中，不属于一次键的是： A. 离子键； B. 金属键； C. 氢键； D. 共价键。 3、材料的许多性能均与结合键有关，如大多数金属均具有较高的密度是由于： A. 金属元素具有较高的相对原子质量； B. 金属键具有方向性； C. 金属键没有方向性； D.A 和C 。 3、下述晶面指数中，不属于同一晶面族的是： A. (110)； B. (101)； C. (011- ）；D. (100)。 4、 面心立方晶体中，一个晶胞中的原子数目为： A. 2； B. 4； C. 6； D. 14。 5、 体心立方结构晶体的配位数是： A. 8； B.12； C. 4； D. 16。 6、面心立方结构晶体的原子密排面是： A. {111}； B. {110}； C. (100)； D. [111]。 7、立方晶体中（110）和（211）面同属于 晶带 A. [110]； B. [100]； C. [211]； D. [--111]。 6、体心立方结构中原子的最密排晶向族是： A. <100>； B. [111]； C. <111>； D. (111)。 6、如果某一晶体中若干晶面属于某一晶带，则： A. 这些晶面必定是同族晶面； B. 这些晶面必定相互平行； C. 这些晶面上原子排列相同； D. 这些晶面之间的交线相互平行。 7、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：A. 4, 2, 6; B. 6, 2, 4; C. 4, 4, 6; D. 2, 4, 6 7、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. 弗兰克缺陷； C. 线缺陷； D. 面缺陷 7、两平行螺旋位错，当柏氏矢量同向时，其相互作用力：

石德珂材料科学简答题

《材料科学基础》 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。 4、原子中的电子按照什么规律排列 答：原子核周围的电子按照四个量子数的规定从低能到高能依次排列在不同的量于状态下，同一原子中电子的四个量子数不可能完全相等。 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(111)； ABE面平行CDF面，其晶面指数为(111)； ADF面平行BCE面，其晶面指数为(111)；

复旦大学材料科学导论课后习题答案(搭配_石德珂《材料科学基础》教材)

材料科学导论课后习题答案 第一章材料科学概论 1.氧化铝既牢固又坚硬且耐磨，但为什么不能用来制造榔头？ 答：氧化铝脆性较高，且抗震性不佳。 2.将下列材料按金属、陶瓷、聚合物和复合材料进行分类： 黄铜、环氧树脂、混泥土、镁合金、玻璃钢、沥青、碳化硅、铅锡焊料、橡胶、纸杯答：金属：黄铜、镁合金、铅锡焊料；陶瓷：碳化硅；聚合物：环氧树脂、沥青、橡胶、纸杯；复合材料：混泥土、玻璃钢 3.下列用品选材时，哪些性能特别重要？ 答：汽车曲柄：强度，耐冲击韧度，耐磨性，抗疲劳强度； 电灯泡灯丝：熔点高，耐高温，电阻大； 剪刀：硬度和高耐磨性，足够的强度和冲击韧性； 汽车挡风玻璃：透光性，硬度； 电视机荧光屏：光学特性，足够的发光亮度。 第二章材料结构的基础知识 1.下列电子排列方式中，哪一个是惰性元素、卤族元素、碱族、碱土族元素及过渡金

属？ (1) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d7 4s2 (2) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 (3) 1s2 2s2 2p5 (4) 1s2 2s2 2p6 3s2 (5) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 3d2 4s2 (6) 1s2 2s2 2p6 3s2 3p6 4s1 答：惰性元素：(2)；卤族元素：(3)；碱族：(6)；碱土族：(4)；过渡金属：(1),(5) 2.稀土族元素电子排列的特点是什么？为什么它们处于周期表的同一空格内？ 答：稀土族元素的电子在填满6s态后，先依次填入远离外壳层的4f、5d层，在此过程中，由于电子层最外层和次外层的电子分布没有变化，这些元素具有几乎相同的化学性质，故处于周期表的同一空格内。 3.描述氢键的本质，什么情况下容易形成氢键？ 答：氢键本质上与范德华键一样，是靠分子间的偶极吸引力结合在一起。它是氢原子同时与两个电负性很强、原子半径较小的原子（或原子团）之间的结合所形成的物理键。当氢原子与一个电负性很强的原子（或原子团）X结合成分子时，氢原子的一个电子转移至该原子壳层上；分子的氢变成一个裸露的质子，对另外一个电负性较大的原子Y表现出较强的吸引力，与Y之间形成氢键。 4.为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高？