无机材料科学基础期末考试题

综合题一：材料的结构

1 谈谈你对材料学科和材料科学的认识。

2按照能级写出N、O、Si、Fe、Cu、Br原子的电子排布。

3原子的结合键有哪几种？各有什么特点？金属键与其它结合键有何不同，如何解释金属的某些特性？

4 理解空间点阵、晶体结构、晶胞概念，理解三者之间的关系（区别联系）。 5 晶向指数和晶面指数的标定有何不同？其中有何须注意的问题？（说明这个是

基础，可能不会直接让你标定六方指数，但是要掌握其他综合题目会考） 6 画出Fcc晶体结构晶胞结构示意图，其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么？密排面、密排方向，相应关系式。

7 研究晶体缺陷有何意义？晶体缺陷如何分类？

8 点缺陷主要有几种？为何说点缺陷是热力学平衡的缺陷？ 9 位错概念是在什么背景下提出的？其易动性是如何实现的？

10 试述位错的分类和性质。 11 试述柏式矢量的意义。

12 理解单位长度位错线应变能与柏氏矢量的平方关系，如何判断位错反应能否

进行。（课堂练习书上例题）

13 柯氏气团是如何形成的？它对材料行为有何影响？ 14 晶体中的界面有何共性？它对材料行为有何影响？

15高分子链的结构，高分子聚集态结构包括那些方面？掌握基本概念，说出几种常用高分子材料及用途。

一、名词解释（20分）：

1. 不一致熔融化合物，连线规则

答： 不一致熔化合物是一种不稳定的化合物，加热到一定温度会发生分解，分解产物是一种液相和一种固相，液相和固相的组成与化合物组成都不相同。（2.5分）

连线规则：将一界线（或其延长线）与相应的连线（或其延长线）相交，其交点是该界线上的温度最高点。（2.5分） 2. 非本征扩散，稳定扩散 非本征扩散：受固溶引入的杂质离子的电价和浓度等外界因素所控制的扩散。或由不等价杂质离子取代造成晶格空位，由此而引起的质点迁移。（2.5）

稳定扩散：若扩散物质在扩散层dx内各处的浓度不随时间而变化，即dc/dt=0。这种扩散称稳定扩散。（2.5分） 3. 非均匀成核, 一级相变

非均匀成核：是指借助于表面、界面、微粒裂纹器壁以及各种催化位置等而形成晶核的过程 一级相变：体系由一相变为另一相时，如两相的化学势相等但化学势的一级偏微商(一级导数)不相等的称为一级相变。（2.5） 4. 晶粒生长，二次再结晶

晶粒生长：平衡晶粒尺寸在不改变其分布的情况下，连续增大的过程。（2.5分） 二次再结晶：是少数巨大晶粒在细晶消耗时成核长大的过程。（2.5分） 5. 一致熔融化合物，三角形规则

答：一致熔融化合物是一

2007-2008学年材料科学基础期末考试试题（A）

注：答案全部写在答题纸上。

一、名词解释（每小题3分，共15分）

金属间化合物； 上坡扩散； 二次再结晶； 平衡分配系数； .离异共晶 二、填空（每空0.5分，共20分）

（1）高分子链结构可分为__________和_________。前者属于化学结构，又称

一级结构，主要包括链结构单元的化学组成、分子结构、共聚物的结构和高分子链的________等；后者又称二级结构，是指单个高分子的大小和形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的__________。（2分） （2）按照缺陷在空间分布的情况，可将晶体结构中存在的缺陷分为________、

_______、________三类。(1.5分)

（3）固溶体按溶质原子分布有无规律可分为________固溶体和________固溶

体。(1分)

（4）位错最重要、最基本的形态有_______________和______________，以及

由它们组成的__________。位错的运动有两种基本形式：____________和__________。位错的增殖机制很多，最常见的是_____________。（3分） （5）典型金属晶体的结构主要有：_

2007-2008学年材料科学基础期末考试试题（A）

注：答案全部写在答题纸上。

一、名词解释（每小题3分，共15分）

金属间化合物； 上坡扩散； 二次再结晶； 平衡分配系数； .离异共晶 二、填空（每空0.5分，共20分）

（1）高分子链结构可分为__________和_________。前者属于化学结构，又称

一级结构，主要包括链结构单元的化学组成、分子结构、共聚物的结构和高分子链的________等；后者又称二级结构，是指单个高分子的大小和形态、链的柔顺性及分子在各种环境中所采取的__________。（2分） （2）按照缺陷在空间分布的情况，可将晶体结构中存在的缺陷分为________、

_______、________三类。(1.5分)

（3）固溶体按溶质原子分布有无规律可分为________固溶体和________固溶

体。(1分)

（4）位错最重要、最基本的形态有_______________和______________，以及

由它们组成的__________。位错的运动有两种基本形式：____________和__________。位错的增殖机制很多，最常见的是_____________。（3分） （5）典型金属晶体的结构主要有：_

第一章 晶 体 结 构 基 础

1-1 定义下述术语，并注意它们之间的联系和区别： 晶系；点群；空间群；平移群；空间点阵

1-2 简述晶体的均一性、各向异性、对称性三者的相互关系。 1-3 列表说明七个晶系的对称特点及晶体定向规则。

1-4 四方晶系晶体a＝b，c＝1/2a。一晶面在X、Y．Z轴上的截距分别为2a, 3b和6c。给出该晶面的密勒指数。

1-5 在立方晶系中画出下列晶面：a）（001）b）（110）c）（111） 1-6 在上题所画的晶面上分别标明下列晶向：a(210) b(111) c(101) 1-7 立方晶系组成{111}单形的各晶面构成一个八面体，请给出所有这些晶面的密勒指数。

1-8 试在完整的六方晶系晶胞上画出（1012）晶面的交线及〔1120〕〔2113〕晶向，并列出{1012}晶面族中所有晶面的密勒指数。 1-9 a≠b≠c α=β=γ=90℃的晶体属什么晶系？

a≠b≠c α≠β≠γ≠90℃的晶体属什么晶系？ 你能否据此确定这二种晶体的布拉维点阵？

1-10 下图示正交面心格子中去掉上下底心后的结点排列情况。以图中的形状在三维空间无限重复，能否形成一空间点阵？为什么？

《材料科学基础》 试卷Ⅴ

一、选择题（每题2分，共20分） 1．能进行攀移的位错可能是 A

A．弗兰克位错 B. 肖克莱位错 C. 螺型全位错

2. 对Fe-Cr-C三元合金进行渗碳的反应扩散，则该合金中不能出现 C A. 单相区 B. 两相区 C. 三相区 3. 如下说法哪个是正确的， C 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 4. 位错线上的割阶一般通过 A 形成。 A．位错的交割 B.交滑移 C. 孪生

5. 金属镁的单晶体处于软取向时塑变量可达100%-200%，但其多晶体的塑性很差，其主要原因是： C

A. 镁多晶体的晶粒通常较粗大 B. 镁多晶体通常存在裂纹

C. 镁滑移系通常较少 D. 因为镁是BCC结构，所以脆性大 6. 层错和不完全位错之间的关系是： D A. 层错和不完全位错交替出现 B. 层错和不完全位错能量相同 C. 层错能越高，不完全位错伯氏矢量的模越小

D. 不完全位错总是出现在层错和完整晶

第六章答案

6-1略。

6-2什么是吉布斯相律？它有什么实际意义？

解：相律是吉布斯根据热力学原理得出的相平衡基本定律，又称吉布斯相律，用于描述达到相平衡时系统中自由度数与组分数和相数之间的关系。一般形式的数学表达式为F＝C－P＋2。其中F为自由度数，C为组分数，P为相数，2代表温度和压力两个变量。应用相率可以很方便地确定平衡体系的自由度数。

6-3固体硫有两种晶型，即单斜硫、斜方硫，因此，硫系统可能有四个相，如果某人实验得到这四个相平衡共存，试判断这个实验有无问题？

解：有问题，根据相律，F=C-P+2=1-P+2=3-P，系统平衡时，F=0，则P=3，硫系统只能是三相平衡系统。

图6-1 图6-2

6-4如图6-1是钙长石（CaAl2Si2O）的单元系统相图，请根据相图回解：（1）六方、正交和三斜钙长石的熔点各是多少？（2）三斜和六方晶型的转变是可逆的还是不可逆的？你是如何判断出来的？（3）正交晶型是热力学稳定态？还是介稳态？

解：（1）六方钙长石熔点约1300℃（B点），正钙长石熔点约1180℃（C点），三斜钙长石的熔点约为1750℃（A点）。

（2）三斜与六方晶型的转变是可逆的。因为六方晶型加热到转变温度会转变

《材料科学基础》 试卷Ⅴ

一、填空题(20分，每空格1分)

1. 相律是在完全平衡状态下，系统的相数、组元数和温度压力之间的关系，是系统的平衡条件的数学表达式： f=C-P+2

2.二元系相图是表示合金系中合金的相 与 温度、成分间关系的图解。

3.晶体的空间点阵分属于 7 大晶系，其中正方晶系点阵常数的特点为a=b≠c,α=β=γ=90°，请列举除立方和正方晶系外其他任意三种晶系的名称三斜、单斜、六方、菱方、正交（任选三种）。

4.合金铸锭的宏观组织包括表层细晶区、柱状晶区 和 中心等轴晶区三部分。 5．在常温和低温下，金属的塑性变形主要是通过 滑移 的方式进行的。此外还有 孪生 和 扭折等方式。

6.成分过冷区从小到大，其固溶体的生长形态分别为 平面状，胞状 和 树枝状。 1．原子扩散的驱动力是：组元的化学势梯度 2．凝固的热力学条件为：过冷度

3. 某金属凝固时的形核功为△G*，其临界晶核界面能为△G，则△G*和△G的关系为△G* =1/3 △G

5．金属液体在凝固时产生临界晶核半径的大小主要取决于过冷度。 6．菲克第一定律表述了稳态扩散的特征，即浓度不随变化。

7. 冷变形金属加热过程中发生回复的驱动力是：冷变形过程中的存储能

选择题

1．NaCl型结构中，Cl- 按立方最紧密方式堆积，Na+充填于（ B ）之中。

A、全部四面体空隙 B、全部八面体空隙 C、1/2四面体空隙 D、1/2八面体空隙 2．在析晶过程中，若?T较大，则获得的晶粒为（ A ）

A、数目多而尺寸小的细晶 B、数目少而尺寸大的粗晶 C、数目多且尺寸大的粗晶 D、数目少且尺寸小的细晶 3．在熔体中加入网络变性体会使得熔体的析晶能力（ c ）：

a.不变 b. 减弱 c. 增大

4．在烧结过程的传质方式中，不会使坯体致密的是（ a ）

a. 扩散传质 b. 溶解-沉淀传质 c. 蒸发-凝聚传质 d. 流动传质 5．过冷度愈大，临界晶核半径（ c ）相应的相变（ e ）

a. 不变 b. 愈大 c. 愈小 d. 愈难进行 e. 愈易进行 f. 不受影响 6．从防止二次再结晶的角度考虑，起始粒径必须（ c ）

a. 细 b. 粗 c. 细而均匀 d. 粗但均匀

7．根据晶界两边原子排列的连贯性来划分，在多晶体材料中主要是(

《材料科学基础》

课程设计报告

设计题目 ： 水泥制品的设计 学生姓名 ： 何祥涛 学 号 ： 1020560126

指导老师姓名： 朱国平 所 属 院(系)： 化学生物与材料科学学院 专 业 班 级 ： 材料化学（1）班 课程设计时间 ： 2013 年 1 月 8日

课程设计的总结报告

一．课程设计的基本任务

结合钙铝硅三元相图，通过查阅资料了解水泥生产工艺，设计并确定原料配

方和烧成冷却温度制度。

二．课程设计的基本要求

1．读懂并分析钙铝硅三元相图，尤其是高钙部分。

2．硅酸盐水泥熟料由C2S、C3S、C3A、C4AF四种矿物组成，根据三角形规则，确定配料点。根据你的配料，写出相关析晶过程。 3．常用的水泥生料的主要成分是CaO、Al2O3、SiO2、Fe2O3，因为Fe2O3含量低，并入Al2O3一起考虑，设计水泥材料生料化学组成。 4．查阅相关资料，画出水泥生产工艺流程图。

5．硅酸盐水泥生产所采用的原料是：石灰石、粘土以及校正原料，在报告中提出配料计算大致过程。

6．根据你设计的配料确定烧成和冷却温度制度，并探讨你的烧成和冷却温度制度对你的产品性能可能产生的