无机材料科学基础试卷及答案

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无机材料科学基础试卷

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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

无机材料科学基础课后答案

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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

无机材料科学基础作业习题

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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?

第6章习题及答案无机材料科学基础

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第六章 相平衡和相图

6-1名词解释

相组元数 独立组元数 自由度 相图 相平衡 凝聚系统 介稳平衡 无变量点 可逆多晶转变 不可逆多晶转变 一级变体间转变 二级变体间转变 一致熔融化合物 不一致熔融化合物 共熔界线 转熔界线 连线规则 切线规则 低共熔点( 三升点) 单转熔点(双升点) 双转熔点(双降点) 液相独立析晶

6-2什么是吉布斯相律?它有什么实际意义?

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?

图6-1 图6-2

6-4如图6-1是钙长石(CaAl2Si2O)的单元系统相图,请根据相图回答:(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?

6-5图6-2是具有多晶转变的某物质的相图,其中DEF线是熔体的蒸发曲线。 KE是晶型 I的升华曲线;GF是晶型I

第6章习题及答案无机材料科学基础

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第六章 相平衡和相图

6-1名词解释

相组元数 独立组元数 自由度 相图 相平衡 凝聚系统 介稳平衡 无变量点 可逆多晶转变 不可逆多晶转变 一级变体间转变 二级变体间转变 一致熔融化合物 不一致熔融化合物 共熔界线 转熔界线 连线规则 切线规则 低共熔点( 三升点) 单转熔点(双升点) 双转熔点(双降点) 液相独立析晶

6-2什么是吉布斯相律?它有什么实际意义?

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?

图6-1 图6-2

6-4如图6-1是钙长石(CaAl2Si2O)的单元系统相图,请根据相图回答:(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?

6-5图6-2是具有多晶转变的某物质的相图,其中DEF线是熔体的蒸发曲线。 KE是晶型 I的升华曲线;GF是晶型I

第5章习题及答案_无机材料科学基础

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第五章 固体表面与界面

5-1 名词解释

驰豫表面 重构表面 定向作用 诱导作用 色散作用 范德华力 润湿角 临界表面张力 粘附功 阳离子交换容量 聚沉值 触变性 滤水性 可塑性

5-2 何谓表面张力和表面能?在固态和液态这两者有何差别?

8

3

5-3 在石英玻璃熔体下 20cm处形成半径5×10 m的气泡,熔体密度为 2200kg/m,表面张力为0.29N/m,大气压力为1.01×105Pa,求形成此气泡所需最低内压力是多少?

5-4 (1)什么是弯曲表面的附加压力?其正负根据什么划分?(2)设表面张力为0.9J/m2,计算曲率半径为0.5μm、5μm的曲面附加压力?

5-5什么是吸附和粘附?当用焊锡来焊接铜丝时,用挫刀除去表面层,可使焊接更加牢固,请解释这种现象?

5-6在高温将某金属熔于Al2O3片上。(1)若Al2O3的表面能估计为1J/m2,此熔融金属的表面能也与之相似,界面能估计约为0.3J/m2,问接触角是多少?(2)若液相表面能只有Al2O3表面能的一半,而界面能是Al2O3表面张力的2倍,试估计接触角的大小?

5-7在 20℃及常压下,将半径

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

材料科学基础试卷(带答案)

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材料科学基础试卷(一)

一、概念辨析题(说明下列各组概念的异同。任选六题,每小题3分,共18分)

1 晶体结构与空间点阵 2 热加工与冷加工 3 上坡扩散与下坡扩散

4 间隙固溶体与间隙化合物 5 相与组织 6 交滑移与多滑移

7 金属键与共价键 8 全位错与不全位错 9 共晶转变与共析转变

二、画图题(任选两题。每题6分,共12分)

1 在一个简单立方晶胞内画出[010]、[120]、[210]晶向和(110)、(112)晶面。

2 画出成分过冷形成原理示意图(至少画出三个图)。

3 综合画出冷变形金属在加热时的组织变化示意图和晶粒大小、内应力、强度和塑性变化趋势图。

4 以“固溶体中溶质原子的作用”为主线,用框图法建立与其相关的各章内容之间的联系。

三、简答题(任选6题,回答要点。每题5分,共 30 分) 1 在点阵中选取晶胞的原则有哪些?

2 简述柏氏矢量的物理意义与应用。 3 二元相图中有哪些几何规律?

4 如何根据三元相图中的垂直截面图和液相单变量线判断四相反应类型? 5 材料结晶的必要条件有哪些? 6 细化材料铸态晶粒的措施有哪些?

7 简述共晶系合金的不平

材料科学基础试卷A--答案

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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% 。

第5章习题及答案 - 无机材料科学基础

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第五章 固体表面与界面

5-1 名词解释

驰豫表面 重构表面 定向作用 诱导作用 色散作用 范德华力 润湿角 临界表面张力 粘附功 阳离子交换容量 聚沉值 触变性 滤水性 可塑性

5-2 何谓表面张力和表面能?在固态和液态这两者有何差别?

8

3

5-3 在石英玻璃熔体下 20cm处形成半径5×10 m的气泡,熔体密度为 2200kg/m,表面张力为0.29N/m,大气压力为1.01×105Pa,求形成此气泡所需最低内压力是多少?

5-4 (1)什么是弯曲表面的附加压力?其正负根据什么划分?(2)设表面张力为0.9J/m2,计算曲率半径为0.5μm、5μm的曲面附加压力?

5-5什么是吸附和粘附?当用焊锡来焊接铜丝时,用挫刀除去表面层,可使焊接更加牢固,请解释这种现象?

5-6在高温将某金属熔于Al2O3片上。(1)若Al2O3的表面能估计为1J/m2,此熔融金属的表面能也与之相似,界面能估计约为0.3J/m2,问接触角是多少?(2)若液相表面能只有Al2O3表面能的一半,而界面能是Al2O3表面张力的2倍,试估计接触角的大小?

5-7在 20℃及常压下,将半径