1、(北京工业大学)材料科学基础真题 2006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.同质异晶体（分数：2.00）_2.间同立构（分数：2.00）_3.包晶转变（分数：2.00）_4.非均匀形核（分数：2.00）_5.珠光体（分数：2.00）_6.孪生（分数：2.00）_7.形变织构（分数：2.00）_8.再结晶（分数：2.00）_9.调幅分解（分数：2.00）_10.时效（分数：2.00）_填空11.晶体按对称性可分为 1 晶族， 2 晶系，总共有 3 种点群和 4 种空间群。（分数：4.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项
2、1:_填空项 1:_12.面心立方堆积中，晶胞的原子数为 1，它有 2 个四面体空隙， 3 个八面体空隙。（分数：3.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_13.铸锭三晶区指 1、 2 和 3。（分数：3.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_14.固态相变形核的驱动力是 1，阻力主要是 2 和 3。（分数：3.00）填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_15.再结晶完成后，晶粒长大可分为 1 晶粒长大和 2 晶粒长大。（分数：2.00）填空项 1:_填空项 1:_16.强化金属材料的方法有 1 强化、 2 强化、 3 强化和 4 强化。（分数：4.00）填空项 1:_
3、填空项 1:_填空项 1:_填空项 1:_17.马氏体相变时，新相往往在母相的一定晶面上开始形成，这个晶面称为 1。（分数：1.00）填空项 1:_三、判断正误(总题数：10，分数：10.00)18.根据施密特定律，晶体滑移面平行于拉力轴时最容易产生滑移。（分数：1.00）A.正确B.错误19.扩散的决定因素是浓度梯度，原子总是由浓度高的地方向浓度低的地方扩散。（分数：1.00）A.正确B.错误20.晶粒越细小，晶体强度、硬度越高，塑性、韧性越差。（分数：1.00）A.正确B.错误21.热加工是指高于回复温度的变形加工。（分数：1.00）A.正确B.错误22.-般来说，金属晶体和陶瓷晶体多为弹
4、一塑性体，而高分子材料和非晶陶瓷可呈现出弹性直至粘性的各种状态。（分数：1.00）A.正确B.错误23.氢键属于分子间力的一种，具有方向性和饱和性。（分数：1.00）A.正确B.错误24.由一个固相同时析出成分和晶体结构均不相同的两个新相的过程称为共析转变。（分数：1.00）A.正确B.错误25.位错攀移是螺位错的一种运动方式。（分数：1.00）A.正确B.错误26.匀晶转变是一个等温过程。（分数：1.00）A.正确B.错误27.固液体系中，平衡分配系数 k01 时，杂质的加入会使熔点下降。（分数：1.00）A.正确B.错误四、论述及计算题(总题数：9，分数：100.00)28.影响晶态固体中
5、原子扩散的因素有哪些？并加以简单说明。（分数：10.00）_29.分析回复与再结晶阶段变形金属中空位与位错的变化及其对性能的影响。（分数：10.00）_30.简要说明加工硬化现象带来的利与弊。如何消除加工硬化现象？（分数：10.00）_31.已知碳在 -Fe 中的扩散常数 D0=2.010-5m2/s，扩散激活能 Q=140103J/mol。(1)计算在 870和 927两种温度下碳在 -Fe 中的扩散系数。(2)要想得到在 927渗碳 10小时相同厚度，在 870渗碳需要多长时间？(忽略不同温度下碳在 -Fe 中溶解度的不同)（分数：15.00）_32.分别画出面心立方晶体的 晶向和 晶面，
6、六方晶系中 0晶向和 （分数：12.00）_33.铌酸钾 KNbO3为优异的非线性光学晶体，属钙钛矿结构，其晶胞这样构成：K +离子半径为 178pm，占据立方体角顶位置，Nb 5+(78pm)占据体心位置，O 2-(126pm)占据面心位置。(1)画出该结构的晶胞，标注原子坐标；(2)该结构中，钾和氧离子联合构成哪种堆积；(3)分析结构中各离子配位数是否合理；(4)计算结构是否符合静电价规则；(5)铌酸锂 LiNbO3结构属三方晶系，它和 KNbO3能否形成连续固溶体。（分数：15.00）_34.YbF3和 NaF掺入 CaF2晶体中，若镱离子和钠离子都是置换了阳离子的位置，请写出缺陷反应方
7、程式。（分数：8.00）_35.在面心立方晶体中，柏氏矢量 的位错与 （分数：10.00）_36.Fe-Fe3C相图如图所示。(1)写出恒温转变的反应式；(2)分析含碳量为 1.0%的合金平衡冷却过程，说明室温时的组织组成和相组成；(3)计算室温时组织组成物的相对含量。（分数：10.00）_(北京工业大学)材料科学基础真题 2006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.同质异晶体（分数：2.00）_正确答案：(相同成分的化学物质在不同热力学条件下形成的各种不同结构的晶体。)解析：2.间同立构（分数：2.00）_正确答案：(取代基
8、交替地处于高分子主链平面两侧键接成的高分子。)解析：3.包晶转变（分数：2.00）_正确答案：(在一定温度下，由一定成分的液相与一定成分的固相互相作用，生成另一个一定成分的新固相的过程。)解析：4.非均匀形核（分数：2.00）_正确答案：(熔融液体冷却过程中，依附于母相中某种界面上的形核过程。)解析：5.珠光体（分数：2.00）_正确答案：(铁碳合金共析转变的产物，是共析铁素体和共析渗碳体的层片状混合物。)解析：6.孪生（分数：2.00）_正确答案：(切应力作用下晶体的一部分相对另一部分沿着特定的晶面、晶体学方向产生的均匀切变过程。)解析：7.形变织构（分数：2.00）_正确答案：(随塑性变形
9、量增加，变形多晶体某一晶体学取向趋于一致的现象。)解析：8.再结晶（分数：2.00）_正确答案：(塑性变形金属后续加热过程通过形核与长大无畸变等轴晶逐渐取代变形晶粒的过程。)解析：9.调幅分解（分数：2.00）_正确答案：(固溶体通过上坡扩散分解成结构均与母相相同，成分不同两种固溶体的转变。)解析：10.时效（分数：2.00）_正确答案：(过饱和固溶体后续在室温或高于室温的溶质原子脱溶过程。)解析：填空11.晶体按对称性可分为 1 晶族， 2 晶系，总共有 3 种点群和 4 种空间群。（分数：4.00）填空项 1:_ （正确答案：3）填空项 1:_ （正确答案：7）填空项 1:_ （正确答案：
10、32）填空项 1:_ （正确答案：230）解析：12.面心立方堆积中，晶胞的原子数为 1，它有 2 个四面体空隙， 3 个八面体空隙。（分数：3.00）填空项 1:_ （正确答案：4）填空项 1:_ （正确答案：8）填空项 1:_ （正确答案：4）解析：13.铸锭三晶区指 1、 2 和 3。（分数：3.00）填空项 1:_ （正确答案：表层细晶区）填空项 1:_ （正确答案：柱状晶区）填空项 1:_ （正确答案：中心等轴粗晶区）解析：14.固态相变形核的驱动力是 1，阻力主要是 2 和 3。（分数：3.00）填空项 1:_ （正确答案：新相和母相的自由能之差）填空项 1:_ （正确答案：界面能
11、）填空项 1:_ （正确答案：应变能）解析：15.再结晶完成后，晶粒长大可分为 1 晶粒长大和 2 晶粒长大。（分数：2.00）填空项 1:_ （正确答案：正常）填空项 1:_ （正确答案：异常）解析：16.强化金属材料的方法有 1 强化、 2 强化、 3 强化和 4 强化。（分数：4.00）填空项 1:_ （正确答案：固溶）填空项 1:_ （正确答案：位错）填空项 1:_ （正确答案：细晶）填空项 1:_ （正确答案：弥散(或沉淀相颗粒)）解析：17.马氏体相变时，新相往往在母相的一定晶面上开始形成，这个晶面称为 1。（分数：1.00）填空项 1:_ （正确答案：惯习面）解析：三、判断正误(
12、总题数：10，分数：10.00)18.根据施密特定律，晶体滑移面平行于拉力轴时最容易产生滑移。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：19.扩散的决定因素是浓度梯度，原子总是由浓度高的地方向浓度低的地方扩散。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：20.晶粒越细小，晶体强度、硬度越高，塑性、韧性越差。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：21.热加工是指高于回复温度的变形加工。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：22.-般来说，金属晶体和陶瓷晶体多为弹一塑性体，而高分子材料和非晶陶瓷可呈现出弹性直至粘性的各种状态。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：23.氢键属于分子间力的
13、一种，具有方向性和饱和性。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：24.由一个固相同时析出成分和晶体结构均不相同的两个新相的过程称为共析转变。（分数：1.00）A.正确 B.错误解析：25.位错攀移是螺位错的一种运动方式。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：26.匀晶转变是一个等温过程。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：27.固液体系中，平衡分配系数 k01 时，杂质的加入会使熔点下降。（分数：1.00）A.正确B.错误 解析：四、论述及计算题(总题数：9，分数：100.00)28.影响晶态固体中原子扩散的因素有哪些？并加以简单说明。（分数：10.00）_正确答案：(影响晶态固
14、体中原子扩散的因素有：(1)温度。温度越高，扩散系数越大，扩散速率越快。(2)晶体结构及固溶体类型。致密度较小的晶体结构中扩散激活能较小，扩散易于进行；对称性较低的晶体结构，扩散系数的各向异性显著；间隙固溶体中的扩散激活能远小于置换固溶体，扩散容易进行。(3)第三组元。根据加入的第三组元的性质不同，有的促进扩散，有的阻碍扩散。(4)晶体缺陷。沿晶界的扩散系数远大于体扩散系数；沿位错管道扩散时扩散激活能较小，因而位错加速扩散。)解析：29.分析回复与再结晶阶段变形金属中空位与位错的变化及其对性能的影响。（分数：10.00）_正确答案：(回复阶段：空位浓度下降接近平衡浓度，造成电阻率下降，晶体密度
15、增加。同一滑移面异号位错相互抵消造成位错密度略有下降，高温回复阶段刃型位错通过滑移、攀移运动发生多边化过程，造成加工硬化现象保留，强度、硬度略有下降，残余应力基本消失。再结晶阶段：伴随再结晶过程原子的重新排列，位错密度大大下降，变形过程所产生的复杂位错交互作用消失，加工硬化现象消失，变形各种金属性能恢复至未变形前。)解析：30.简要说明加工硬化现象带来的利与弊。如何消除加工硬化现象？（分数：10.00）_正确答案：(加工硬化现象带来的利：变形过程位错密度增加，位错间发生交互作用(如位错交截、位错缠结等)，发生位错塞积，从而起到强化金属材料的作用。还可使金属材料变形均匀。加工硬化现象带来的弊：造
16、成塑性变形困难。采用后续再结晶处理消除加工硬化现象。)解析：31.已知碳在 -Fe 中的扩散常数 D0=2.010-5m2/s，扩散激活能 Q=140103J/mol。(1)计算在 870和 927两种温度下碳在 -Fe 中的扩散系数。(2)要想得到在 927渗碳 10小时相同厚度，在 870渗碳需要多长时间？(忽略不同温度下碳在 -Fe 中溶解度的不同)（分数：15.00）_正确答案：(1)870碳在 -Fe 中的扩散系数：7.9410 -12m2/s927碳在 -Fe 中的扩散系数：15.9910-12m2/s(2)需要 20.12小时。)解析：32.分别画出面心立方晶体的 晶向和 晶面，
17、六方晶系中 0晶向和 （分数：12.00）_正确答案：(见下图。)解析：33.铌酸钾 KNbO3为优异的非线性光学晶体，属钙钛矿结构，其晶胞这样构成：K +离子半径为 178pm，占据立方体角顶位置，Nb 5+(78pm)占据体心位置，O 2-(126pm)占据面心位置。(1)画出该结构的晶胞，标注原子坐标；(2)该结构中，钾和氧离子联合构成哪种堆积；(3)分析结构中各离子配位数是否合理；(4)计算结构是否符合静电价规则；(5)铌酸锂 LiNbO3结构属三方晶系，它和 KNbO3能否形成连续固溶体。（分数：15.00）_正确答案：(1)晶胞如图所示。原子坐标为 K：0，0，0；O：1/2，1/
18、2，0；1/2，0，1/2；0，1/2，1/2；Nb：1/2，1/2，1/2。(2)该结构中，钾和氧离子联合构成面心立方堆积。(3)，配位数合理。(4) )解析：34.YbF3和 NaF掺入 CaF2晶体中，若镱离子和钠离子都是置换了阳离子的位置，请写出缺陷反应方程式。（分数：8.00）_正确答案：(。 )解析：35.在面心立方晶体中，柏氏矢量 的位错与 （分数：10.00）_正确答案：(几何条件： ，能量条件：)解析：36.Fe-Fe3C相图如图所示。(1)写出恒温转变的反应式；(2)分析含碳量为 1.0%的合金平衡冷却过程，说明室温时的组织组成和相组成；(3)计算室温时组织组成物的相对含量。（分数：10.00）_正确答案：(1)包晶转变：L+；共晶转变：L+Fe 3C；共析转变：+Fe 3C。(2)如图所示：1)从熔体首先按匀晶转变，结晶出奥氏体；2)熔体全部转变为奥氏体；3)奥氏体析出二次渗碳体；4)有珠光体出现。室温时的组织组成：二次渗碳体和珠光体；相组成： 和 Fe3C。(3) )解析：
