材料科学基础试卷和答案

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东 北 大 学 秦 皇 岛 分 校

课程名称： 材料科学基础（上） 试卷： (A) 考试形式： 闭 卷

A、原子 B、离子 C、几何点 D、分子

3、在SiO2七种晶型转变中，存在两种转变方式：一种为位移转变，另一种为重构转变，位移转变需要的激活能____ 重构转变的激活能。 （ B ） A、大于 B、小于 C、等于

班 授课专业： 材料科学与工程 考试日期：2008年06月25日 试卷：共 4 页

姓 装 订 装 订 线 线 内 不 要 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、Cu（原子序号29）的基态电子组态为 1s22s22p63s23p63d104s1 。 2、聚乙烯高分子材料中C—H化学键属于 共价键 。

3、金属的三种常见晶体结构中，密排六方 结构不能称作为一种空间点阵。 4、面心立方晶体的孪晶面是__（111） 。

5、在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷是弗伦克尔缺陷 。 6、链段是用来描述高分子的柔顺 性。

7、固体金属内原子扩散的驱动力是 化学位梯度 。 8、既能提高硬度，又能降低其脆性的手段是 细晶强化 。 9、再结晶的驱动力是 储存能（应变能） 。

10、在金相试样表面上几组交叉滑移线的产生是由于多滑移 。 二、 选择题（每题1.5分，共30分）

1、简单立方晶体的致密度为 。 （ C ） A、100% B、65% C、52% D、58%

2、空间点阵是由 在空间作有规律的重复排列。 （ C ）

4、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： 。 A、m=4，n=8 B、m=13，n=8 C、m=1，n=4 （ A ） 5、不能发生攀移运动的位错是 。 （ A ） A、肖克莱不全位错 B、弗兰克不全位错 C、刃型全位错

6、在一块晶体中有一根刃位错P和一根相同长度的螺位错线Q，比较两者的能量，有： 。 （ A ） A、E（P）>E（Q） B、E（P）

7、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： 。 A、2E1 B、0 C、4E1 （ C ） 8、f.c.c晶体中Frank不全位错最通常的运动方式是： 。 （ C ） A、沿{111}面滑移 B、沿垂直于{111}的棱柱面滑移 C、沿{111}面攀移 9、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 10、位错运动的方向一般是： 。 （ B ） 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 11、网络型高分子不可能出现 ___ __。 （ B ） A、玻璃态 B、橡胶态 C、粘流态

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12、A和A-B合金焊合后发生柯肯达尔效应，测得界面向A试样方向移动，A、临界变形度变形 B、冷变形金属中存在着分散分布的第二相微粒 C、冷变形前的原始晶粒粗大 （ B ） 20、变形金属中储存能的绝大部分是以下列哪种方式存在： 。 （ A ） A、第三类内应力 B、第二类内应力 C、第一类内应力 学 则__________。 （ A ） A、A组元的扩散速率大于B组元 B、B组元的扩散速率大于A组元 C、和扩散速率大小无关

班 13、在扩散过程中，原子的流量直接正比于 。 （ B ） 姓 装 订 装 订 线 线 内 不 要 A、温度 B、浓度梯度 C、时间

14、固态金属原子的扩散可沿体扩散与晶体缺陷扩散，其中最快的扩散通道是： 。 （ C ） A、位错扩散 B、晶界扩散 C、表面扩散

15、弥散分布的小粒子的存在可增加材料的强度，其强化效果取决于： 。 A、粒子的尺寸和体积百分数 B、溶质原子的化合价 C、粒子的粘弹性变形速率 （ A ） 16、强化金属材料的各种手段，考虑的出发点都在于 。 （ A ）

A、制造无缺陷的晶体或设置位错运动的障碍 B、使位错增殖 C、使位错适当的减少

17、在室温下经轧制变形50%的高纯铅的显微组织为 。 （ C ） A、沿轧制方向伸长的晶粒 B、纤维状晶粒 C、等轴晶粒

18、单晶体作拉伸时，若拉伸轴与滑移面法线的夹角为Φ，则拉伸轴与滑移方向的夹角Ψ： 。 （ C ）

A、可由Ψ=90°-Φ求得 B、不能确定，可以是任意值 C、不能确定，但不大于90° 19、在 的情况下，再结晶后若在更高温度保温还可能发生二次再结晶。 三、 名词解释（每个3分，共15分）

1、空间点阵：将晶体中原子或原子团抽象为纯几何点（阵点），即可得到一个由无数

几何点在三维空间排列成规则的阵列。

2、反应扩散：由扩散造成的浓度分布及由合金系统决定的不同相所对应的固溶度势

必在扩散过程中产生中间相。这种通过扩散而形成新相的现象称为多相扩散，也称为

相变扩散或反应扩散。

3、固溶体：合金的组元通过溶解形成一种成分及性能均匀的、且结构与组元之一相同的固相，称为固溶体。

4、再结晶：当变形金属被加热到较高温度时，由于原子活动能力增大，晶粒的形状开始发生变化，由破碎拉长的晶粒变为完整的等轴晶粒。这种冷变形组织在加热时重新彻底改组的过程称再结晶。

5 、交滑移：晶体在两个或多个不同滑移面上沿同一滑移方向进行的滑移。

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学 班 姓 装 订 装 订 线 线 内 不 要 四、 简答题（每题5分，共10分） 1、离子晶体的结构规则是什么？

答：（1）负离子配位多面体规则（1分）；

（2）电价规则（1分）；

（3）负离子多面体共用顶、棱和面的规则（1分）；

（4）不同种类正离子配位多面体间连接规则（1分）； （5）节约规则（1分）。

2、面心立方晶体中全位错b1是否可以分解为不全位错b2和b3？已知

b1=a2[110]， b2=aa6[121]，b3=6[211]，写明理由。

答：（1）几何条件：反应后 b2+ b3=aaa6[211]+6[121]=2[110]

反应前 b1=a2[110] 故几何条件满足。 （2分）

（2）能量条件：反应后 b22a22+b3=3 22 反应前 b=a12 故能量条件满足。 （2分） 位错反应可以进行。 （1分）

五、 作图题（1小题，15分）

已知：G、H为棱的二等分点；F为棱的三等分点。（1）写出图中（立方晶体）ED、

C?F晶向指数和ACH、FGD?晶面指数；（2）求出ACH、FGD?两个晶面构成的晶带

轴；（3）求出ACH晶面的面间距。

解：（1）ED：[112]；C?F：[332] （3分）

ACH：(112)；FGD?：(243) （4分） （2）设ACH、FGD?构成的晶带为[uvw]，则有 h1u+k1v+l1w=0

D h2u+k2v+l2w=0 （2分）

C A B 则

u=kkF H 1l2-2l1=11 v=lD?1h2-l2h1=1 C?u=h1k2-h2k1=6

所以有 [uvw]=[11 1 6] （3分） A? E G

B? （3）ACH的面间距

d?aah2?k2?l2?6 （3分）

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六、 计算题（每题10分，共20分） 2、 含碳0.1%的碳钢在930℃渗碳，3小时渗层厚度为0.4mm，某人欲获得0.8mm厚度的渗层，计划用6小时，该人的计划是否正确？为什么？

学 1、如下图所示，某晶体的滑移面上有一个柏式矢量为b的位错环，并受到一个均匀的切应力?的作用，试分析：（1）该位错环各段位错的结构类型。（2）

?x?解：c(x,t)?c0?(cs?c0)?1?erf??? （4分）

班 姓 装 订 装 订 线 线 内 不 要 在?的作用下，该位错环将要如何运动。（3）在?的作用下，若该位错环在晶体中稳定不动，其最小半径应该是多大？

解：（1）A为正刃型位错；B为右螺旋位错；

C为负刃型位错；D为左螺旋位错， τ 其他为混合型位错。 （5分） （2）在外加切应力?的作用下，

位错环将向外扩散。 （2分）

D A b C （3）由公式??GbB 2r，在?的作用下，

此位错环要稳定不动，其最小半径 τ rGbmin?2? （3分）

?2Dt?按题意 c(x1,t1)?c(x2,t2),c0为定值所以 erfx12Dt?erfx2

12Dt2所以

x12Dt?x2

12Dt2x1?x2t 1t20.4.83?0t

2t2=12 h 故该人的计划不正确。 - 4 -

（3分）

（2分）

（1分）

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