材料科学基础试卷A--答案

东 北 大 学 秦 皇 岛 分 校

学 号

课程名称： 材料科学基础（上） 试卷： (A) 考试形式： 闭 卷

A、{001}面 B、{011}面 C、{111}面

3、立方晶体中（110）和（211）面同属于__________晶带。 （ D ） A. [110] B. [100] C. [211] D [111]

4、体心立方结构八面体的间隙半径是 。 （ B ） 授课专业： 材料科学与工程 考试日期：2009年07月09日 试卷：共 4 页

班 级

姓 名

装 订 装 线 订 线 内 不 要 答 题 题号 一 二 三 四 五 六 总分 得分 阅卷人 一、 填空题（每空1分，共10分）

1、Cr（原子序号24）的基态电子组态为 1s22s22p63s23p63d54s1

。

2、高分子链中由于单键的内旋转 而产生的分子在空间的不同形态称为构象。 3、体心立方晶体的致密度为 68% 。 4、金刚石结构中，配位数为 4 。

5、小角度晶界由位错构成，其中扭转晶界由 螺型 位错构成。 6、影响扩散最主要的因素是 温度 。

7、立方晶体中的[001]方向是 4 对称轴。

8、在置换型固溶体中，原子的扩散的方式一般为 空位机制 。 9、二次再结晶的驱动力是 界面能 。

10、在金相试样表面上波纹状滑移线的产生是由于 交滑移 。 二、 选择题（每题1分，共20分）

1、氯化铯（CsCl）为有序体心立方结构，它属于______。 （ C ） A、体心立方点阵 B、面心立方点阵 C、简单立方点阵

2、在体心立方晶体结构中，密排面是 。 （ B ）

A、r=0.414R B、r=0.154R C、r=0.225R

5、不能发生滑移运动的位错是 。 （ B ） A、肖克莱不全位错 B、弗兰克不全位错 C、刃型全位错

6、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 。 （ B ） A、相互抵消 B、形成一排空位 C、形成一排间隙原子

7、位错受力运动方向处处垂直与位错线，在运动过程中是可变的，晶体作相对滑动的方向 。 （ C ） A、亦随位错线运动方向而改变 B、始终是柏氏矢量方向 C、始终是外力方向 8、两平行螺型位错，当柏氏矢量同向时，其相互作用力 。 （ B ） A、为零 B、相斥 C、相吸

9、离子晶体中阳离子比阴离子扩散速率 。 （ A ） A、快 B、慢 C、不能确定

10、在柯肯达尔效应中，标记漂移的主要原因是 。 （ C ） A、两组元的原子尺寸不同 B、仅一组元扩散 C、两组元的扩散速率不同 11、金属的自扩散的激活能应等于： 。 （ A ） A、空位的形成能与迁移激活能的总和 B、空位的形成能 C、空位的迁移能 12、柏氏矢量的大小 。 （ C ） A、与回路大小有关 B、与回路位置有关 C、与回路大小、位置无关

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13、高分子材料是否具有柔顺性主要取决于 的运动能力。 （ A ）

2、配位数：是指晶体结构中任一原子周围最近邻且等距离的原子数。

3、间隙固溶体： 溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体。 学 号

A、主链链节 B、侧基 C、侧基内的官能团或原子

14、固态金属原子的扩散可沿体扩散与晶体缺陷扩散，其中最慢的扩散通道是： 。 （ A ）

班 级

姓 名

装 订 装 线 订 线 内 不 要 答 题 A、体扩散 B、晶界扩散 C、表面扩散

15、高温回复阶段，金属中亚结构发生变化时， 。 （ C ）A、位错密度增大B、位错发生塞积C、刃型位错通过攀移和滑移构成亚晶界16、加工硬化是一种有用的强化手段，其缺点是 。 （ B ）A、只适用于双相材料 B、材料在高温下不适用 C、只适用于单晶体 17、在室温下经轧制变形50%的高纯锡的显微组织为 。 （ C ）A、沿轧制方向伸长的晶粒 B、纤维状晶粒 C、等轴晶粒

18、体心立方的滑移面有 。 （ C ）A、{110} B、{110}、{111}、{100} C、{110}、{112}、{123} 19、复合合金当一相为脆性相分布在另一相基体上时，对材料的强韧性较为有利的组织形态是： 。 （ C ）A、一相呈网状分布在另一相晶界上 B、一相以大块状分布在另一相基体上C、一相以颗粒状弥散分布于另一相基体上

20、拉伸单晶时，滑移面转向____时最易滑移。 （ A ） A、与外力轴交成45° B、与外力轴平行 C、与外力轴垂直 三、 名词解释（每个2分，共20分）

1、晶体结构：晶体结构是指晶体的周期性结构。即晶体以其内部原子、离子、分子在空间作三维周期性的规则排列为其最基本的结构特征。

4、全位错：通常把柏氏矢量等于点阵矢量或其整数倍的位错称为全位错。

5、多滑移：滑移过程沿两个以上滑移系同时或交替进行，这种滑移过程就称为称多滑移。

6、热加工：在再结晶温度以上的加工过程。

7、流线：热加工使铸态金属中的非金属夹杂沿变形方向拉长，形成彼此平行的宏观条纹，称作流线。

8、反应扩散：伴随有化学反应而形成新相的扩散成为反应扩散。

9、菲克第一定律：在稳态扩散的条件下，单位时间内通过垂直于扩散方向的单位面积的扩散物质量（通称扩散通量）与该截面处的浓度梯度成正比。 10、滑移系：每个滑移面以及此面上的一个滑移方向称为一个滑移系。

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四、 简答题（每题5分，共10分） 五、 作图题（每题10分，共20分） 1、标定下图晶面指数与晶向指数。

学 号

1、简述刃型位错、螺型位错位错线、柏氏矢量和位错滑移方向之间的关系。 班 级

姓 名

装 订 装 线 订 线 内 不 要 答 题 解：刃型位错：位错线与柏氏矢量垂直、位错滑移方向与位错线垂直、位错滑移方向与柏氏矢量平行。（2.5分）

螺型位错：位错线与柏氏矢量平行、位错滑移方向与位错线垂直、位错滑移方向与柏氏矢量垂直。（2.5分）

2、根据位错反应必须满足的条件，判断下列位错反应在FCC中能否进行：

（1） 16 ? 2 1 1 ?? 16 ? 121 ? ? 16 ?1 10 ? （2） 1112?110??6?211??6?121?解：

(1) ? b 1前 ? 6 ? 2 11 ? ? 16 ?121 ? ? 16 ?1 10 ? ? ? b 后 （1分） 22??a?

?b2?2后???a?6??18 ? ? b 2?6a?2?前 ? ???6? 6 ??? ? ?? 6 a ?2??? ? a23 （1分）反应能进行。（0.5分）(2) ? b 后 ? 1 ? 3 30 ? 1 2?1 10 ? ? ? b 前 （1分） 6? ?b2?6a?2?6a2后???6???????a2 ???6???3 ? ? b2?2a?2 前 ? ????a2? 2 ?? 2 （1分）反应能进行。（0.5分） （1）（111）；（2）(530)；（3）（100）；（4）[111]；（5）[112] 每个晶向和晶面各2分。

2、在立方晶胞中画出（020）、(112)晶面及[110]、[112]、[321]晶向。

每个晶向和晶面各2分。

(112)

[112] (0,0,12) （020）(0,2 3,13) （020）[110]

[321] （020）

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六、 计算题（两小题，共20分）

方向为垂直于位错线方向[101]，指向滑移区。 （1分）

2、工业纯铁在927℃下渗碳，设工件表面很快达到渗碳饱和（1.3%的碳），然后保持不变，同时碳原子不断向工件内部扩散，扩散系数D?1.5?10?7cm2/s。求渗碳10h后学 号

a1、有一面心立方晶体，在(111)面滑移的柏氏矢量为[101]的右螺型位错，

2a与在(111)面上滑移的柏氏矢量为[011]的另一右螺型位错相遇于此两滑移

2面交线并形成一个新的全位错。

班 级

姓 名

装 订 装 线 订 线 内 不 要 答 题 （1）求生成全位错的柏氏矢量和位错线方向。

（2）说明新生成的全位错属哪类位错？该位错能否滑移？为什么？ （3）若沿[010]晶向施加大小为17.2MPa的拉应力，试计算该新生全位错单

位长度的受力大小，并说明方向（设晶格常数为a＝0.2nm）。（12分） 解：（1）由于位错线为两滑移面交线，故：

ijk??n1?n2?111?[101] （2分）

1?11柏氏矢量b??a2[101]?a2[011]?a2[110] （1分）

（2）位错线与柏氏矢量既不平行，也不垂直，为混合型位错。（1分）

n3???b?[111]，该位错滑移面为(111)。

（2分） （3）cos??n3?F|n |F|?13

3|cos??b?F1|b| |F|?2 （2分） 由Schmid定律，作用在新生位错滑移面上滑移方向的分切应力为：

?0??cos?cos??17.2?13?12?7.0MPa （2分）

∴作用在单位长度位错线上的力为：

f??b?a?032?10?N/m （1分）

渗碳层中碳浓度分布的表达式。（8分） 解：由

Cs?CxCs?C?erf(xDt) （3分）

02有已知条件有 10h＝36000s，C0?0，Cs?1.3%

代入上式得：

1.3%?Cx1.3%?erf(x0.147) （1分）

∴Cx?1.3%(1?erf(6.8x) ) （2分）

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2分） （

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