1、(北京工业大学)材料科学基础真题 2003年及答案解析(总分：150.00，做题时间：90 分钟)一、名词解释(总题数：10，分数：20.00)1.范德华键（分数：2.00）_2.晶界（分数：2.00）_3.位错攀移（分数：2.00）_4.固溶体（分数：2.00）_5.结线（分数：2.00）_6.共析转变（分数：2.00）_7.成分过冷（分数：2.00）_8.柯肯达尔效应（分数：2.00）_9.惯习面（分数：2.00）_10.多滑移（分数：2.00）_填空11.在离子晶体结构中，正负离子构成 1，正负离子间的距离取决于 2，配位数取决于正负离子的 3。（分数：3.00）填空项 1:_填空项 1
2、:_填空项 1:_12.高分子链中由于 1 而产生的分子在空间的不同形态称为构象，高分子能够改变构象的性质称为 2。（分数：2.00）填空项 1:_填空项 1:_13.形成置换固溶体的影响因素有 1、 2、 3 和 4。（分数：4.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_14.扩散系数与扩散激活能和扩散温度的关系表达式是 1。（分数：1.00）填空项 1:_15.马氏体相变的两个基本特点是 1 和 2。（分数：2.00）填空项 1:_填空项 1:_16.常用的强化金属材料的方法有： 1、 2、 3 和 4。（分数：4.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_填空项
3、 1:_17.典型铸锭组织通常有 1、 2 和 3。（分数：3.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_18.脱溶粒子粗化的驱动力是 1。（分数：1.00）填空项 1:_三、判断正误(总题数：10，分数：10.00)19.点缺陷是热力学稳定的缺陷，在一定温度下晶体中存在一定数量的平衡缺陷，又称为本征缺陷。（分数：1.00）A.正确B.错误20.碘化铯晶体结构中，碘占据立方体角顶位置，铯占据体心位置，所以其结构类型为体心格子。（分数：1.00）A.正确B.错误21.结构简单、规整度高、对称性好的高分子不容易结晶。（分数：1.00）A.正确B.错误22.奥氏体的溶碳能力之所以比铁素体高是因
4、为奥氏体晶体间隙大。（分数：1.00）A.正确B.错误23.匀晶转变发生在液态完全互溶固态完全不互溶的系统中。（分数：1.00）A.正确B.错误24.三元系相图中，在共晶温度点的自由度为 0。此时是三相平衡。（分数：1.00）A.正确B.错误25.非自发形核时仍然需要结构起伏、成分起伏和能量起伏。（分数：1.00）A.正确B.错误26.在扩散过程中溶质原子总是由高浓度处向低浓度处迁移。（分数：1.00）A.正确B.错误27.晶体材料的屈服强度 s，随着拉力轴相对于晶体取向的改变而改变。（分数：1.00）A.正确B.错误28.一般来说，在固态相变时，母相中的晶体缺陷可以促进新相的形成。（分数：1
5、.00）A.正确B.错误四、论述题(总题数：9，分数：100.00)29.画出：体心立方堆积的原子密排面 和原子密排方向 ；六方紧密堆积的原子密排面(0001)和原子密排方向 （分数：8.00）_30.面心立方晶体中全位错 b1是否可以分解为不全位错 b2、b 3？已知 （分数：8.00）_31.Fe-Fe3C相图如图所示。（分数：12.00）_32.已知 GaAs的密度为 5.307g/cm3，Ga 和 As的原子量分别为 69.72和 74.92，其晶体结构为立方 ZnS型，求 CaAs的晶胞参数。（分数：12.00）_33.Pb-Cd-Sn三元相图如图所示。（分数：12.00）_34.欲
6、将一批齿轮进行渗碳，每炉装 500件。在 900渗 10小时可以达到规定的深度。假定在 900渗碳每炉每小时生产成本为 1000元，而在 1000渗碳为 1500元。问在哪一温度渗碳成本较低？已知Q=32900cal/mol，R=1.987cal。（分数：12.00）_35.以位错理论说明纯金属冷变形强化的原因。如何完全消除加工硬化？说明所用的热处理方法、发生的变化及大致工艺参数。（分数：12.00）_36.什么是粗糙界面和光滑界面？它们对晶体生长方式和形态有何影响？（分数：12.00）_37.说明片状马氏体与板条马氏体在金相组织、立体形态、亚结构和力学性能方面的区别。（分数：12.00）_(
7、北京工业大学)材料科学基础真题 2003年答案解析(总分：150.00，做题时间：90 分钟)一、名词解释(总题数：10，分数：20.00)1.范德华键（分数：2.00）_正确答案：(由瞬间偶极矩和诱导偶极矩产生的分子间引力所构成的物理键。)解析：2.晶界（分数：2.00）_正确答案：(在两个晶粒接触区间原子错排的区域。)解析：3.位错攀移（分数：2.00）_正确答案：(位错垂直于滑移面的运动。)解析：4.固溶体（分数：2.00）_正确答案：(外来组元进入晶体结构，占据主晶相质点位置一部分或间隙位置一部分，仍保持一个晶相，这种晶体称为固溶体。)解析：5.结线（分数：2.00）_正确答案：(两平
8、衡相成分点之间的连线。)解析：6.共析转变（分数：2.00）_正确答案：(由一个固相同时析出成分和晶体结构均不相同的两个新固相的过程称为共析转变。)解析：7.成分过冷（分数：2.00）_正确答案：(结晶时由于固相和液相成分的再分布而引起的固液界面前方附近液相中产生过冷区。这一现象称之为成分过冷。)解析：8.柯肯达尔效应（分数：2.00）_正确答案：(在置换固溶体中由于两组元的原子以不同速率相对扩散而引起标记面漂移的现象。)解析：9.惯习面（分数：2.00）_正确答案：(固态相变时新相往往在母相的一定晶面上开始形成，这个晶面称为惯习面。)解析：10.多滑移（分数：2.00）_正确答案：(当外力在
9、几个滑移系上的分切应力相等并同时达到了临界分切应力时，产生同时滑移的现象。)解析：填空11.在离子晶体结构中，正负离子构成 1，正负离子间的距离取决于 2，配位数取决于正负离子的 3。（分数：3.00）填空项 1:_ （正确答案：配位多面体）填空项 1:_ （正确答案：正负离子半径和）填空项 1:_ （正确答案：半径比）解析：12.高分子链中由于 1 而产生的分子在空间的不同形态称为构象，高分子能够改变构象的性质称为 2。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：单键内旋转）填空项 1:_ （正确答案：柔顺性）解析：13.形成置换固溶体的影响因素有 1、 2、 3 和 4。（分数：4.00
10、）填空项 1:_ （正确答案：离子尺寸）填空项 1:_ （正确答案：晶体结构类型）填空项 1:_ （正确答案：电负性）填空项 1:_ （正确答案：电子浓度因素）解析：14.扩散系数与扩散激活能和扩散温度的关系表达式是 1。（分数：1.00）填空项 1:_ （正确答案：(10)D=D 0exp(-Q/RT)）解析：15.马氏体相变的两个基本特点是 1 和 2。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：无扩散型相变）填空项 1:_ （正确答案：共格切变）解析：16.常用的强化金属材料的方法有： 1、 2、 3 和 4。（分数：4.00）填空项 1:_ （正确答案：细晶强化）填空项 1:_ （正
11、确答案：固溶强化）填空项 1:_ （正确答案：弥散强化）填空项 1:_ （正确答案：形变）解析：17.典型铸锭组织通常有 1、 2 和 3。（分数：3.00）填空项 1:_ （正确答案：表面细晶区）填空项 1:_ （正确答案：柱状晶区）填空项 1:_ （正确答案：中心等轴晶区）解析：18.脱溶粒子粗化的驱动力是 1。（分数：1.00）填空项 1:_ （正确答案：不同质点间的吉布斯自由能差）解析：三、判断正误(总题数：10，分数：10.00)19.点缺陷是热力学稳定的缺陷，在一定温度下晶体中存在一定数量的平衡缺陷，又称为本征缺陷。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：20.碘化铯晶体结构中，
12、碘占据立方体角顶位置，铯占据体心位置，所以其结构类型为体心格子。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：21.结构简单、规整度高、对称性好的高分子不容易结晶。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：22.奥氏体的溶碳能力之所以比铁素体高是因为奥氏体晶体间隙大。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：23.匀晶转变发生在液态完全互溶固态完全不互溶的系统中。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：24.三元系相图中，在共晶温度点的自由度为 0。此时是三相平衡。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：25.非自发形核时仍然需要结构起伏、成分起伏和能量起伏。（分数：1.00）A.正确 B.错
13、误解析：26.在扩散过程中溶质原子总是由高浓度处向低浓度处迁移。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：27.晶体材料的屈服强度 s，随着拉力轴相对于晶体取向的改变而改变。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：28.一般来说，在固态相变时，母相中的晶体缺陷可以促进新相的形成。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：四、论述题(总题数：9，分数：100.00)29.画出：体心立方堆积的原子密排面 和原子密排方向 ；六方紧密堆积的原子密排面(0001)和原子密排方向 （分数：8.00）_正确答案：(如图所示。)解析：30.面心立方晶体中全位错 b1是否可以分解为不全位错 b2、b 3？已知
14、 （分数：8.00）_正确答案：(几何条件：能量条件：)解析：31.Fe-Fe3C相图如图所示。（分数：12.00）_正确答案：(1组织组成：先共析铁素体(F)+珠光体(P)相组成：+Fe 3C2组织组成：wP=1-16.0%=84.0%相组成： )解析：32.已知 GaAs的密度为 5.307g/cm3，Ga 和 As的原子量分别为 69.72和 74.92，其晶体结构为立方 ZnS型，求 CaAs的晶胞参数。（分数：12.00）_正确答案：(GaAs 晶体结构为立方 ZnS型，故晶胞中有 4个 Ga和 4个 As。晶胞重晶胞体积晶胞参数 )解析：33.Pb-Cd-Sn三元相图如图所示。（分
15、数：12.00）_正确答案：(1M 点如图中所示。2T m=2003S：4)解析：34.欲将一批齿轮进行渗碳，每炉装 500件。在 900渗 10小时可以达到规定的深度。假定在 900渗碳每炉每小时生产成本为 1000元，而在 1000渗碳为 1500元。问在哪一温度渗碳成本较低？已知Q=32900cal/mol，R=1.987cal。（分数：12.00）_正确答案：(900=1173K1000=1273KD1273t1273=D1173t1173t1273=D1173t1173/D1273=10exp-32900/(1.9871173)/exp-32900/(1.9871273)h=10ex
16、p(-14.1156)/exp(13.0068)h=10exp(-1.5089)h=100.3299h=3.299h900渗碳，一炉齿轮需 1000元/h10h=10000 元；1000渗碳，一炉齿轮需 1500元/h3.299/h=4948.5 元，在 1000渗碳成本较低。)解析：35.以位错理论说明纯金属冷变形强化的原因。如何完全消除加工硬化？说明所用的热处理方法、发生的变化及大致工艺参数。（分数：12.00）_正确答案：(强化原因：位错交割产生扭折和割阶，位错反应产生不可动位错，位错增殖使位错密度增加。消除加工硬化的方法：再结晶退火。发生的变化：退火过程中位错密度降低，变形的晶粒变为等
17、轴晶粒，残余应力消除，强度硬度降低。工艺参数：加热温度 T=0.4Tm以上 100200，加热时间根据具体装炉量和工件大小而定。)解析：36.什么是粗糙界面和光滑界面？它们对晶体生长方式和形态有何影响？（分数：12.00）_正确答案：(粗糙界面：是一种固一液界面，固相界面上的原子排列高高低低、粗糙不平，不显示晶体学的任何晶面特征。光滑界面：是另一种固，液界面，固相界面上的原子排列成平整的原子平面，即晶体学的某一定晶面。生长方式：对粗糙界面，连续长大；对光滑界面，侧向长大，包括二维形核长大和螺位错长大等。生长形态：对粗糙界面，在正温度梯度下，平面生长。在负温度梯度下，枝晶生长；对光滑界面，在正温
18、度梯度下，平面生长。当等温面与最低表面能晶面不平行时，界面分割成一系列小台阶，长大过程为原子添加到台阶处。小台阶面即为最低表面能晶面。在负温度梯度下，晶体生长成具有各自特性的多面体或带有小平面的枝晶。)解析：37.说明片状马氏体与板条马氏体在金相组织、立体形态、亚结构和力学性能方面的区别。（分数：12.00）_正确答案：(列于下表。金相组织立体形貌亚结构力学性能片状马氏体最先生成的马氏体针贯穿奥氏体晶粒，后生成者逐渐变小。片间互不平行。C%1.4%者有中脊双凸透镜状马氏体中部有大量孪晶，边部有位错。中脊是精细孪晶硬而脆板 原 具 马 强条马氏体奥氏体晶粒分为若干块，每块由若干板条束组成，每个板条束由许多平行板条马氏体组成有椭圆形截面的长柱状氏体内部有高密度的位错，形成位错胞而韧)解析：
