清华800材料科学基础真题

材料科学基础二O一三年试题

1、对比解释下列概念（50 分）

1.1 晶体、非晶体、准晶

1.2 比强度、屈服强度

1.3 脆性断裂、韧性断裂

1.4 点缺陷、面缺陷、线缺陷

1.5结晶、再结晶

1.6均匀形核、非均匀形核

1.7自然时效、人工时效、过时效

1.8弹性变形、滞弹性

1.9冷加工、热加工

1.10共晶反应、共析反应

2、 简答下列问题（40 分）

2.1分析画出刃型位错线、螺型位错线与柏氏矢量关系图，并说明在外加切应力 作用下位错线滑移方向、晶体滑移方向。

2.2比较分析液态物质凝固的结晶和玻璃化过程的异同，说明在这两种方式凝固后组织结构和性能特点。

2.3分析比较金属晶体、陶瓷晶体、聚合物晶体之间结构、性能上的异同。

2.4画出面心立方晶胞，写出原子半径r与晶格常数a的关系式，回答其滑移系数量以及滑移系的晶面、晶向组成，分析比较与密排六方晶体的塑性变形的能力及其原因。

3、论述题（30 分）

3.1 考虑Fe-0.2% C合金渗碳工艺改进的影响：原工艺采用900度加热渗碳20小时获得的渗层1.2mm,现在采用1050度加热渗碳，获得同样的渗层所需加热时间。（γ-Fe的扩散系数D0为2.3x10-

材料科学基础答案清华大学

【篇一：清华大学2007年材料科学基础试卷及答案】

ss=txt>2007年1月10日

一、（共40分，每小题5分）

1. 指出下面四个图中a、b、c、d所代表的晶向和晶面 2 b

2. 写出镍（ni，fcc）晶体中面间距为0.1246nm的晶面族指数。镍的点阵常数为0.3524nm。

3. 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，并确定无外力作用时的反应方向： 111

[2]?[11] 266111

（2）[112]?[111]?[11] 326111

（3）[112]?[110]?[111] 663

（1）[10]?

4. 指出下列材料所属的点阵类型。

5. 在fcc、bcc和hcp晶胞中分别画出任一个四面体间隙；并指出其中心的坐标： ； 每个晶胞中的八面体间隙数量为： 个；个。

6. 体心单斜是不是一种独立的布拉菲点阵，请说明理由。

7. gaas和gan分别为闪锌矿和纤锌矿结构，请分别画出二者的一个晶胞。

8. 由600℃降至300℃时，锗晶体中的空位平衡浓度降低了六个数量级。试计算锗晶体中的 －5

二、（15分）有一单晶铝棒，棒轴为[12]

《晶体结构与缺陷》 第一章习题及答案

1-1. 布拉维点阵的基本特点是什么？

答：具有周期性和对称性，而且每个结点都是等同点。

1-2. 论证为什么有且仅有14种Bravais点阵。

答：第一，不少于14种点阵。对于14种点阵中的任一种，不可能找到一种连接结点的方法，形成新的晶胞而对称性不变。

第二，不多于14种。如果每种晶系都包含简单、面心、体心、底心四种点阵，七种晶系共28种Bravais点阵。但这28种中有些可以连成14种点阵中的某一种而对称性不变。例如体心单斜可以连成底心单斜点阵，所以并不是新点阵类型。 1-3. 以BCC、FCC和六方点阵为例说明晶胞和原胞的异同。

答：晶胞和原胞都能反映点阵的周期性，即将晶胞和原胞无限堆积都可以得到完整的整个点阵。但晶胞要求反映点阵的对称性，在此前提下的最小体积单元就是晶胞；而原胞只要求体积最小，布拉维点阵的原胞都只含一个结点。例如：BCC晶胞中结点数为2，原胞为1；FCC晶胞中结点数为4，原胞为1；六方点阵晶胞中结点数为3，原胞为1。见下图，直线为晶胞，虚线为原胞。

BCC FCC 六方点阵

1-4

第一章习题及答案............................................................................................................ 1 第二章习题及答案............................................................................................................ 8 第三章习题及答案...........................................................................................................11 第四章习题及答案.......................................................................................................... 15

《晶体结构与缺陷》

第一章习题及答案

1-1. 布拉维点阵的基本特点是什么？

答：具有周期性和对称性，而且每个

《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

《晶体结构与缺陷》 第一章习题及答案

1-1. 布拉维点阵的基本特点是什么？

答：具有周期性和对称性，而且每个结点都是等同点。

1-2. 论证为什么有且仅有14种Bravais点阵。

答：第一，不少于14种点阵。对于14种点阵中的任一种，不可能找到一种连接结点的方法，形成新的晶胞而对称性不变。

第二，不多于14种。如果每种晶系都包含简单、面心、体心、底心四种点阵，七种晶系共28种Bravais点阵。但这28种中有些可以连成14种点阵中的某一种而对称性不变。例如体心单斜可以连成底心单斜点阵，所以并不是新点阵类型。 1-3. 以BCC、FCC和六方点阵为例说明晶胞和原胞的异同。

答：晶胞和原胞都能反映点阵的周期性，即将晶胞和原胞无限堆积都可以得到完整的整个点阵。但晶胞要求反映点阵的对称性，在此前提下的最小体积单元就是晶胞；而原胞只要求体积最小，布拉维点阵的原胞都只含一个结点。例如：BCC晶胞中结点数为2，原胞为1；FCC晶胞中结点数为4，原胞为1；六方点阵晶胞中结点数为3，原胞为1。见下图，直线为晶胞，虚线为原胞。

BCC FCC 六方点阵

1-4

1、极化会对晶体结构产生显著影响，可使键性由（ B ）过渡，最终使晶体结构类型发生变化。

A: 共价键向离子键 B: 离子键向共价键 C: 金属键向共价键 D: 键金属向离子键 2、离子晶体中，由于离子的极化作用，通常使正负离子间的距离（ B ），离子配位数（ ）。

A: 增大，降低 B: 减小，降低 C: 减小，增大 D: 增大，增大 3、氯化钠具有面心立方结构，其晶胞分子数是（ C ）。

A: 5 B: 6 C: 4 D: 3 4、NaCl单位晶胞中的“分子数”为4，Na+填充在Cl-所构成的（ B ）空隙中。

A: 全部四面体 B: 全部八面体 C: 1/2四面体 D: 1/2八面体

5、CsCl单位晶胞中的“分子数”为1，Cs+填充在Cl-所构成的（ C ）空隙中。

A: 全部四面体

第一章 原子结构与键合

1、说明量子力学中有关原子结构的玻尔模型和几率波模型。 2、给出下列离子的电子组态：Fe2+, Fe3+, Cu+, Ba2+, Br-, S2-。 3、对于K+—Cl-离子对，吸引能EA和排斥能ER分别表示为：

1.436EA??r5.86?10?6ER?r9（提示：净能对原子间距r的微分为0时，r= r0。r的单位为nm） 计算平衡距离r0和结合能E0。4、净能有时可表示为

EN??Cr?Dexp(?)r?其中，r为离子间距，C，D和r为常数。试推出结合能E0对于平衡距离r0的表达式。 5、计算下列化合物中，离子键的百分含量： TiO，ZnTe，CsCl，InSb，MgCl。

6、下列物质含有何种键：黄铜（brass）、橡胶（rubber）、金刚石（diamond）、SiO2、单晶Si、NaCl。 7、 HF （hydrogen fluoride）的分子量小于 HCl （hydrogen chloride），为什么HF具有比HCl更高的沸点。

8、画出下列物质单体单元的结构图： （1）聚乙烯（polyethylene PV）；

（2）聚四氟乙烯（polytetrafluorethy

第1章 晶体结构

1．在立方晶系中，一晶面在x轴的截距为1，在y轴的截距为1/2，且平行于z 轴，一晶向上某点坐标为x=1/2，y=0，z=1，求出其晶面指数和晶向指数， 并绘图示之。

2．画出立方晶系中下列晶面和晶向：（010），（011），（111），（231），(321)，[010]， [011]，[111]，[231]，[321]。

3．纯铝晶体为面心立方点阵，已知铝的相对原子质量Ar（Al）=27，原子半径r=0.143nm，求铝晶体的密度。

4．何谓晶体？晶体与非晶体有何区别？

5．试举例说明：晶体结构与空间点阵？单位空间格子与空间点阵的关系？ 6．什么叫离子极化？极化对晶体结构有什么影响？ 7．何谓配位数（离子晶体/单质）？ 8．何谓对称操作，对称要素？

9．计算面心立方结构（111）与（100）晶面的面间距及原子密度（原子个数/单位面积）。

10．已知室温下α-Fe（体心）的点阵常数为0.286nm，分别求（100）、（110）、

（123）的晶面间距。

11. 已知室温下γ-Fe（面心）的点阵常数为0.365nm，分别求（100）、（110）、（112）的晶面间距。

12. 已知Cs+半径为0.170nm，

第1章 晶体结构

1．在立方晶系中，一晶面在x轴的截距为1，在y轴的截距为1/2，且平行于z 轴，一晶向上某点坐标为x=1/2，y=0，z=1，求出其晶面指数和晶向指数， 并绘图示之。

2．画出立方晶系中下列晶面和晶向：（010），（011），（111），（231），(321)，[010]， [011]，[111]，[231]，[321]。

3．纯铝晶体为面心立方点阵，已知铝的相对原子质量Ar（Al）=27，原子半径r=0.143nm，求铝晶体的密度。

4．何谓晶体？晶体与非晶体有何区别？

5．试举例说明：晶体结构与空间点阵？单位空间格子与空间点阵的关系？ 6．什么叫离子极化？极化对晶体结构有什么影响？ 7．何谓配位数（离子晶体/单质）？ 8．何谓对称操作，对称要素？

9．计算面心立方结构（111）与（100）晶面的面间距及原子密度（原子个数/单位面积）。

10．已知室温下α-Fe（体心）的点阵常数为0.286nm，分别求（100）、（110）、

（123）的晶面间距。

11. 已知室温下γ-Fe（面心）的点阵常数为0.365nm，分别求（100）、（110）、（112）的晶面间距。

12. 已知Cs+半径为0.170nm，