《材料科学基础》习题与思考题

《材料科学基础教程》复习题与思考题

一、选择与填空

1-1下列组织中的哪一个可能不是亚稳态，即平衡态组织？

a)马氏体+残余奥氏体 b)上贝氏体 c)铁素体+珠光体 d)奥氏体+贝氏体 1-2下列组织中的哪一个可能不是亚稳态？ a) 铁碳合金中的马氏体 b) 铁碳合金中的珠光体+铁素体 c) 铝铜合金中的α+GPZ d) 铁碳合金中的奥氏体+贝氏体 1-3单相固溶体在非平衡凝固过程中会形成成分偏析： a)若冷却速度越大，则成分偏析的倾向越大； b)若过冷度越大，则成分偏析的倾向越大；

c)若两组元熔点相差越大，则成分偏析的倾向越小；

d)若固相线和液相线距离越近，则成分偏析的倾向越小。

1-4有两要平等右螺旋位错，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

1-13两根具有反向柏氏矢量的刃型位错在一个原子面间隔的两个平行滑移面上相向运动以后，在相遇处 。

a) 相互抵消 b) 形成一排间隙原子 c) 形成一排空位

1-15位错运动方向处处垂直于位错线，在运动过程中是可变的，晶体做相对滑动的方向 。

a) 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

1-16位错线张力是以单位长度位错线能量来表示，则一定长度位错的线张力具有 量纲。

a) 长度的 b) 力的 c) 能量的

1-17位错线上的割阶一般通过 形成。

a) 位错的交割 b) 共格界面 c) 小角度晶界

1-7位错上的割阶一般通过 形成。

a) 孪生 b) 位错的交滑移 c) 位错的交割

1-23刃形位错的割阶部分 。

a) 为刃形位错 b) 为螺形位错 c) 为混合位错

1-24面心立方晶体中Frank不全位错最通常的运动方式是 。

a) 沿{111}面滑移 b) 沿垂直于{111}的面滑移 c) 沿{111}面攀移

1-25位错塞积群的一个重要效应是在它的前端引起 。 a）应力偏转 b)应力松弛 c)应力集中

1-26面心立方晶体中关于Shcockley分位错的话，正确的是 。 a) Shcockley分位错可以是刃型、螺型或混合型; b) 刃型Shcockley分位错能滑移和攀移; c) 螺型 Shcockley分位错能交滑移。

1-27汤普森四面体中罗-罗向量、不对应罗-希向量、希-希向量分别有 个。

a)12，24，8，12 b)24，24，8，12 c)12，24，8，6 1－32 ，位错滑移的派－纳力越小。

a) 相邻位错的距离越大 b) 滑移方向上的原子间距越大 c)位错宽度越大 1－33层错和不全位错之间的关系是 。

a)层错和不全位错交替出现； b) 层错和不全位错能量相同；

c)层错能越高，不全位错柏氏矢量模越小； d)不全位错总是出现在层错和完整晶体的交界处。 1－34位错交割后原来的位错线成为折线，若 。

a) 折线和原来位错线的柏氏矢量相同，则称之为扭折，否则称之为割阶；

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b) 折线和原来位错线的柏氏矢量不同，则称之为扭折，否则称之为割阶；

c) 折线在原来的滑移面上，则称之为扭折；折线和原来的滑移面垂直称之为割阶； d) 折线在原来的滑移面上，则称之为割阶；折线和原来的滑移面垂直称之为扭折。

1-18在单相组织中存在着大小不等的晶粒，在长大过程中会发生 。 a) 小晶粒将移向大晶粒一方，直至晶粒大小相等； b) 界面将移向小晶粒一方，最后小晶粒将消失； c) 大小晶粒借吞并相邻晶粒同时长大。

1-5在单相组织中存在着大小不等的晶粒，由界面曲率驱动界面移动的规律可知 。 a) 小晶粒将移向大晶粒一方，直到晶粒大小相等； b) 大小晶粒吞并相邻晶粒，同时长大；

c) 晶界将移向小晶粒一方，最后小晶粒将消失。 1-6界面能量最低的相界面是 。

a) 共格界面 b) 孪晶界面 c) 小角度界面

1-8许多面心立方金属，在 过程中会形成孪晶。 a) 塑性变形 b) 从高温急冷到室温 c) 再结晶退火

1-11 在具有FCC、BCC、HCP三种晶体结构的材料中，塑性变形时最容易生成孪晶的是 。

a) FCC b) BCC c) HCP

1-55经过冷塑性变形和再结晶过程，在下列何种情况下必定会得到粗大的晶粒组织是 。

a)在临界变形量进行塑性变形加工 b)大变形量 c)较长的退火时间 d)较高的退火温度 1-56对面心立方晶体而言，表面能最低的晶面是 。

a) (100) b) (110) c) (111) d) (121)

1-56经冷变形后的金属在回复过程中，位错会发生 。

a)增殖 b)大量消失 c)部分重排 d)无变化 1-57位错上的割阶是在 过程中形成的。

a)交滑移 b)复滑移 c)孪生 d)交割

1-9冷变形金属中产生大量的空位、位错等晶体缺陷，这些缺陷的存在， 。 a) 阻碍原子的移动，减慢扩散过程； b) 对扩散过程无影响； c) 加速了原子的扩散过程。

1-14 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，则 。

a) A组元的扩散速率大于B组元； b) A组元的扩散速率小于B组元； c) A和B组元的扩散速率相同。

1-28原子的扩散具有结构敏感性。因此，在多晶金属和合金中有 。（Q为扩散激活能，下标体积、晶界、表面分别代表体扩散、晶界扩散和表面扩散）

a) Q体积≥Q晶界≥Q表面 b) Q表面 ≥Q体积≥Q晶界 c) Q晶界≥Q表面≥Q体积

1-31Cu-Al合金和Cu焊接成的扩散偶发生柯肯达尔效应，其原始标记面向Cu-Al合金一侧漂移，则两元素

的扩散通量关系为 。

a) JCu＜JAl b＝JCu＞JAl c＝JCu＝JAl

1－36原子扩散过程的驱动力是 。

a) 组元的浓度梯度 b) 组元的化学势梯度 c) 扩散的温度 d) 扩散的时间 1-48下列过程与晶体中空位迁移过程关系不大的是：

a)形变孪晶 b)自扩散 c)回复 d)位错攀移 1-49下列有关固体中扩散的说法中，正确的是 。

a) 原子扩散的驱动力是存在着浓度梯度；

b) 空位扩散是指间隙固溶体中溶质原子从一个空位间隙跳到另一个空位间隙； c) 晶界上点阵畸变较大，因而原子迁移阻力较大，所以比晶内的扩散系数要小；

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d) 成分均匀的材料中也存在着扩散。

1-10既能提高金属的强度，又能降低其脆性的手段是 。

a) 加工硬化 b) 固溶强化 c) 晶粒细化 d) 第二相强化

1-29加工硬化是一种有效的强化手段，其缺点是 。

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

1-30复相合金中，当一相为脆性相分布在另一相基体上时，对材料的强韧性比较有利的组织形态

是 。

a)一相呈网状分布在另一相晶界上； b)一相以颗粒状弥散分布在另一相基体上； c)一相以大块状分布在另一相基体上。

1-12如下说法哪个是正确的， 。

a) 形成点缺陷所引起的熵的变化使晶体能量增加； b) 晶体总是倾向于降低点缺陷的浓度；

c) 当点缺陷浓度达到平衡值时，晶体自由能最低。

1-21金属中点缺陷的存在使热导率 。

a) 增大 b) 减小 c) 不受影响

1-22过饱和点缺陷（如淬火空位、辐照缺陷） 金属的屈服强度。

a) 降低 b) 提高 c) 不改变

1-19单晶体的临界分切应力与 有关。

a) 外力相对于滑移系的取向 b) 拉伸时的屈服应力 c) 金属的类型与纯度

1-20在金相试样表面上几组交叉滑移线的产生是由于 。

a) 交滑移 b) 多系滑移 c) 单滑移

1－35再结晶过程包含晶粒的形核与长大 。

a)形核与长大的驱动力都来源于形变储存能； b)形核与长大的驱动力都来源于晶界能；

c）形核的驱动力来源于储存能，长大的驱动力来源于晶界能； d) 形核的驱动力来源于晶界能，长大的驱动力来源于储存能。

1－37在 情况下再结晶后若在更高文书保温还可能发生异常晶粒长大。

a) 金属在临界变形量进行冷变形 b) 冷变形金属中存在着弥散分布的第二相微粒

c) 冷变形前的原始晶粒粗大 d) 冷变形金属纯度非常高 1－38 14种布拉菲点阵 。

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； c)按阵点所在位置分类，可归结为七大晶系； d)按其几何形状分类，可归结为七大晶系。 1-39如果某一晶体中若干晶面同属于某晶带，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 1-40与（113）和（112）同属一晶带的有：

a)（112） b)（221） c)（110） d)（211）

1-41晶体点阵的对称性越高，则 。

a)独立的点阵常数越少 b)晶体中原子排列越紧密 c)晶胞中原子越多 d)晶体结构越复杂 1-42拓扑密排与几何密排相比 。

a)几何密排的配位数高，致密度大 b)几何密排的配位数高，致密度小 c)拓扑密排的配位数高，致密度大 d)拓扑密排的配位数高，致密度小

1-43 TiC和CaO都具有NaCl型结构，但 。

a) TiC属离子晶体，CaO属共价晶体 b) TiC属共价晶体，CaO属离子晶体

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??c) TiC属间隙化合物，CaO属离子晶体 d) TiC属间隙相，CaO属离子晶体 1-44引入点阵概念是为了 。

a) 描述原子在晶胞中的位置 b) 描述晶体的对称性

c) 描述晶体结构的周期性 d) 同时描述晶体结构的周期性和对称性

1-45 A、B两晶体，如果 。

a) 所属的空间点阵相同，则此两晶体的结构相同； b) 晶体结构相同，它们所属的空间点阵可能不同； c) 晶体结构相同，它们所属的空间点阵必然相同； d) 所属的空间点阵不同，两晶体的结构可能相同。

1-46体心立方（BCC）晶体中间隙半径比面心立方（FCC）中的小，但BCC的致密度却比FCC低，这是因为 。

a) BCC中原子半径小；

b) BCC中的密排方向<111>上的原子排列比FCC密排方向上的原子排列松散； c) BCC中的原子密排面{110}的数量太少；

d) BCC中原子的配位数比FCC中原子配位数低。 1-47组成固溶体的两组元完全互溶的条件是 。

a) 两组元的电子浓度相同 b) 两组元的晶体结构相同 c) 两组元的原子半径相同 d) 两组元电负性相同 1-50晶体结构和空间点阵的相互关系是 。

a) 空间点阵的每一个阵点代表晶体中的一个原子； b) 每一种空间点阵代表唯一的一种晶体结构；；

c) 晶体结构一定，它所属的空间点阵也唯一地确定； d) 每一种晶体结构可以用不同的空间点阵表示。 1-51晶体中配位数和致密度之间的关系是 。

a)配位数越大，致密度越大 b) 配位数越小，致密度越大 c) 配位数越大，致密度越小 d) 两者之间无直接关系 1-52间隙相和间隙固溶体的区别之一是 。

a) 间隙相结构比间隙固溶体简单 b) 间隙相中的间隙原子尺寸比间隙固溶体中的大 c) 间隙相的固溶度比间隙固溶体大 d) 间隙相的结构和其组元的结构不同 1-53在离子晶体中 。

a) 阳离子半径大于阴离子半径；b) 阴离子半径大于阳离子半径；

c) 阳离子半径与阴离子半径相等；d) 阳离子半径可以大于阴离子半径，也可以小于阴离子半径。 1-54硅氧四面体中的氧离子 。

a) 只属于一个硅氧四面体； b) 可以被多个硅氧四面体共用； c) 只能被两个硅氧四面体共用； d) 可以被四个硅氧四面体共用。

6-1位错有 和 两种基本的运动方式，刃型位错由于多余的 ，因此它既能做 运动，也能做 运动，而螺型位错只能做 运动。在常温或低温下，位错的 运动非常困难，因为这种运动需要原子的 才能发生，显然，升高温度可以 这种运动。

6-2刃型位错的滑移方向与柏氏矢量 ，与使该位错滑移的外分切应力 ；螺位错滑移方向与柏氏矢量 ，与使该位错滑移的外分切应力 。但是，无论什么位错在外

应力作用下滑移时，其运动方向总是与位错线 ，就好像在位错线作用一个力，它的大小与 及 成正比，并指向 区。

6-3冷变形金属的再结晶虽然是 与 过程，但是在这个过程中，金属的 不变化。 6-4金属铸锭的组织从表面到心部一般由 、 、 三个晶区所组成。

6-5螺位错的应力场只有 应力分量，无 应力分量；刃位错的应力场既有 应力分

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量，又有 应力分量。

6-6外力作用在位错线上的力始终指向位错线的 方向，其大小与位错的 成正比，而位错的弹性应变能与位错的 成正比。

6-7不全位错是 的边界线，面心立方金属中的肖克莱不全位错可以在滑移面上在做 运动，不能做 运动；弗兰克不全位错只能在层错面上做 运动，不能做 运动，运动导致层错区的扩大或缩小。

6-8 位错不能发生交滑移，但可以在正应力作用下发生 运动，扩展位错在发生交滑移前必须先发生 。

6-9金属在常温或低温下主要塑性变形方式是 ，其次是 。位错滑移方向总是指向 方向，位错的滑移面是 与 决定的平面，只有那些位错的滑移面与晶体的 面一致的位错才能做滑移运动。

6-10再结晶的驱动力是 ，再结晶完成后的晶粒长大的驱动力是 。金属在高温下塑性变形时会发生 或 。

6-11三元合金相图中的四相水平面与单相区交成 ，与三相区交成 。

6-12位错的滑移面是由 和 决定的平面，刃型位错的滑移面有 个，螺型位错的滑移面理论上有 个，刃型位错既可以做 运动，又可以做 运动，但不能进行 运动，其易动性比螺位错的 。

6-13不全位错是 与 不相等的位错，其位错线晶体中

的 区和 区的交界线，在通常情况下，不全位错 单独滑移。

二、回答与论述

2-0简述“材料科学与工程（MSE）”的定义及其六面体五要素之间的关系。 2-1陶瓷材料一般由哪些相组成？

2-2布拉菲点阵一共有多少种？它们分属于哪几大晶类？铜属于哪种布拉菲点阵？ 2-3点阵平面（110）、（311）和（132）是否发球同一晶带？若是的话，试指出其晶带轴，另外再指出属于该晶带的任一其它点阵平面；若不是的话，为什么？

2-4晶体的宏观对称元素有哪几种？并画图示意其中一种。 2-5什么是固溶体？它是如何分类的？

2-6晶体的微观对称元素有哪几种？并画图示意其中一种。

2-7常见金属晶体结构中哪些是密排结构？它们能不能分别看作一种独立的布拉菲点阵？为什么？ 2-8什么是化合物？它可分为哪几类？

2-9按照硅氧四面体在空间的组合情况，硅酸盐结构可以分成哪几类？ 2-10二元相图中的三相平衡反应为什么是在恒温下进行的？ 2-11三远相图中的四相平衡反应为什么是在恒温下进行的？

2-12纯金属凝固和平衡凝固是否相同？说明两者的相同或不同之处。 2-13单相固溶体正常凝固时是否会出现成分过冷？为什么？ 2-14判断下列位错反应能否进行：

?aaa[101]+[011] [110] 2222-15在面心立方晶体中有下述位错反应：

??aa?a[101]+[121] [111] 263 判断该反应能否进行。

2-16在室温下对铁板（其熔点为1538℃）和锡板（其熔点为232℃），分别进行来回弯折，随着弯折的进行，各会发生什么现象？为什么？

2-17何谓上坡扩散？其产生的条件是什么？何谓柯肯达尔效应？

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