1、上海交通大学硕士材料科学基础真题 2003年及答案解析(总分：150.00，做题时间：90 分钟)一、单选题(总题数：25，分数：75.00)1.聚乙烯高分子材料中 CH化学键属于_。（分数：3.00）A.金属键B.离子键C.共价键D.氢键2.面心立方(fcc)结构的铝晶体中，每个铝原子在本层(111)面上的原子配位数为_。（分数：3.00）A.12B.6C.4D.33.某单质金属从高温冷却到室温的过程中发生同素异构转变时体积膨胀，则低温相的原子配位数比高温相_。（分数：3.00）A.低B.高C.相同4.简单立方晶体的致密度为_。（分数：3.00）A.100%B.65%C.52%D.58%5.
2、立方晶体中(110)和(211)面同属于_晶带。（分数：3.00）A.110B.100C.211D.6.在离子晶体中，如在局部区域形成 Schottky缺陷，则这个区域中阳离子空位的浓度与_相等。（分数：3.00）A.阴离子空位浓度B.间隙阴离子浓度C.间隙阳离子浓度7.两平行螺型位错，当伯氏矢量同向时，其相互作用力_。（分数：3.00）A.为零B.相斥C.相吸8.能进行交滑移的位错必然是_。（分数：3.00）A.刃型位错B.螺型位错C.混合位错9.不能发生攀移运动的位错是_。（分数：3.00）A.肖克利不全位错B.弗兰克不全位错C.刃型全位错10.置换型固溶合金中溶质原子的扩散是通过_实现。
3、（分数：3.00）A.原子互换机制B.间隙扩散机制C.空位机制11.材料中能发生扩散的根本原因是_。（分数：3.00）A.温度的变化B.存在浓度梯度C.存在化学势梯度12.A和 A-B合金焊合后发生柯肯达尔效应，测得界面向 A试样方向移动，则_。（分数：3.00）A.A组元的扩散速率大于 B组元B.与C.A、B 两组元的扩散速率相同13.高分子材料是否具有柔顺性主要决定于_的运动能力。（分数：3.00）A.主链链节B.侧基C.侧基内的官能团或原子14.fcc、bcc、hcp 三种晶体结构的材料中，塑性形变时最容易生成孪晶的是_。（分数：3.00）A.fccB.bccC.hcp15._，位错滑移
4、的派一纳力越小。（分数：3.00）A.位错宽度越大B.滑移方向上的原子间距越大C.相邻位错的距离越大16.形变后的材料再升温时发生回复和再结晶现象，则点缺陷浓度下降明显发生在_。（分数：3.00）A.回复阶段B.再结晶阶段C.晶粒长大阶段17.退火孪晶出现的几率与晶体的层错能的关系为_。（分数：3.00）A.无关，只与退火温度和时间有关B.层错能低的晶体出现退火孪晶的几率高C.层错能高的晶体出现退火孪晶的几率高18.三种组元组成的试样在空气中用 X射线衍射(XRD)分析其随温度变化而发生相变的情况，则最多可记录到_共存。（分数：3.00）A.2相B.3相C.4相D.5相19.凝固时在形核阶段，
5、只有核胚半径等于或大于临界尺寸时才能成为结晶的核心。当形成的核胚其半径等于临界尺寸时，体系的自由能变化_。（分数：3.00）A.大于零B.等于零C.小于零20.测定某种晶体凝固时生长速度(v g)与液固相界面前端动态过冷度(T K)的关系为 vg正比于T K2，则该晶体的属于_方式。（分数：3.00）A.连续长大B.藉螺型位错生长C.二维形核21.铸锭凝固时如大部分结晶潜热可通过液相散失时，则固态显微组织主要为_。（分数：3.00）A.树枝晶B.柱状晶C.球晶22.A和 B组成的二元系中出现 和 两相平衡时，两组的成分(x)-自由能(G)的关系为_。（分数：3.00）A.G =GB.dG /d
6、x=dG /dxC.GA=GB23.根据三元相图的垂直截面图_。（分数：3.00）A.可分析相成分变化规律B.可分析材料的平衡凝固过程C.可用杠杆定律计算各相的相对量24.高分子合金中难以形成单相组织的主要原因是合金中_。（分数：3.00）A.混合熵较小B.与C.混合热较小25.离子晶体中阳离子比阴离子扩散速率_。（分数：3.00）A.快B.慢C.A，B 答案均不对二、论述题(总题数：7，分数：75.00)26.在 fcc晶体中的(111)和 面上各存在一个伯氏矢量为 1/2 和 1/2011的全位错。当它们分解为扩展位错时，其领先位错分别为 （分数：10.00）_27.Ge(锗)晶体生长机制
7、为二维形核模型时，如果在液固界面形成的核胚为圆柱形，每个核的高度h=0.25nm，求临界核的直径 d*。(已知熔点 Tm=1231K，熔化热为 750000kJ/m3，单位面积表面能为5.510-2J/m2，凝固时过冷度T=0.01T m)（分数：10.00）_28.碳原子在 800时扩散进人纯铁材料表面 0.1cm处需要 10个小时，求在 900时要获得同样的碳深度需多少时间。(碳原子在 fcc铁中的扩散激活能为 137520J/mol)（分数：10.00）_29.图示并解释高分子晶体的熔融升温现象。（分数：10.00）_30.根据 A-B二元相图(左图)（分数：15.00）_31.右上图为
8、某三元固态互不溶解共晶系的投影图，当成分为 F的材料从高温液相冷却到室温的过程中，画出冷却曲线及标明可能的反应；列出计算初晶 A相相对含量的公式；指出二元共晶线和三元共晶点。（分数：10.00）_32.形变后的材料经恒温退火，再结晶结束后继续保温以使晶粒长大。当退火 30分钟时测得材料的晶粒直径为 23m，其对应的屈服强度为 112MPa；退火 60分钟时测得屈服强度为 103MPa；求退火 90分钟时材料的屈服强度。(设完成再结晶所需要的时间以及再结晶结束时的晶粒尺寸可忽略不计)（分数：10.00）_上海交通大学硕士材料科学基础真题 2003年答案解析(总分：150.00，做题时间：90 分
9、钟)一、单选题(总题数：25，分数：75.00)1.聚乙烯高分子材料中 CH化学键属于_。（分数：3.00）A.金属键B.离子键C.共价键 D.氢键解析：2.面心立方(fcc)结构的铝晶体中，每个铝原子在本层(111)面上的原子配位数为_。（分数：3.00）A.12B.6 C.4D.3解析：3.某单质金属从高温冷却到室温的过程中发生同素异构转变时体积膨胀，则低温相的原子配位数比高温相_。（分数：3.00）A.低 B.高C.相同解析：4.简单立方晶体的致密度为_。（分数：3.00）A.100%B.65%C.52% D.58%解析：5.立方晶体中(110)和(211)面同属于_晶带。（分数：3.0
10、0）A.110B.100C.211D. 解析：6.在离子晶体中，如在局部区域形成 Schottky缺陷，则这个区域中阳离子空位的浓度与_相等。（分数：3.00）A.阴离子空位浓度 B.间隙阴离子浓度C.间隙阳离子浓度解析：7.两平行螺型位错，当伯氏矢量同向时，其相互作用力_。（分数：3.00）A.为零B.相斥 C.相吸解析：8.能进行交滑移的位错必然是_。（分数：3.00）A.刃型位错B.螺型位错 C.混合位错解析：9.不能发生攀移运动的位错是_。（分数：3.00）A.肖克利不全位错 B.弗兰克不全位错C.刃型全位错解析：10.置换型固溶合金中溶质原子的扩散是通过_实现。（分数：3.00）A.
11、原子互换机制B.间隙扩散机制C.空位机制 解析：11.材料中能发生扩散的根本原因是_。（分数：3.00）A.温度的变化B.存在浓度梯度C.存在化学势梯度 解析：12.A和 A-B合金焊合后发生柯肯达尔效应，测得界面向 A试样方向移动，则_。（分数：3.00）A.A组元的扩散速率大于 B组元 B.与C.A、B 两组元的扩散速率相同解析：13.高分子材料是否具有柔顺性主要决定于_的运动能力。（分数：3.00）A.主链链节 B.侧基C.侧基内的官能团或原子解析：14.fcc、bcc、hcp 三种晶体结构的材料中，塑性形变时最容易生成孪晶的是_。（分数：3.00）A.fccB.bccC.hcp 解析：
12、15._，位错滑移的派一纳力越小。（分数：3.00）A.位错宽度越大 B.滑移方向上的原子间距越大C.相邻位错的距离越大解析：16.形变后的材料再升温时发生回复和再结晶现象，则点缺陷浓度下降明显发生在_。（分数：3.00）A.回复阶段 B.再结晶阶段C.晶粒长大阶段解析：17.退火孪晶出现的几率与晶体的层错能的关系为_。（分数：3.00）A.无关，只与退火温度和时间有关B.层错能低的晶体出现退火孪晶的几率高 C.层错能高的晶体出现退火孪晶的几率高解析：18.三种组元组成的试样在空气中用 X射线衍射(XRD)分析其随温度变化而发生相变的情况，则最多可记录到_共存。（分数：3.00）A.2相B.3
13、相C.4相 D.5相解析：19.凝固时在形核阶段，只有核胚半径等于或大于临界尺寸时才能成为结晶的核心。当形成的核胚其半径等于临界尺寸时，体系的自由能变化_。（分数：3.00）A.大于零 B.等于零C.小于零解析：20.测定某种晶体凝固时生长速度(v g)与液固相界面前端动态过冷度(T K)的关系为 vg正比于T K2，则该晶体的属于_方式。（分数：3.00）A.连续长大B.藉螺型位错生长 C.二维形核解析：21.铸锭凝固时如大部分结晶潜热可通过液相散失时，则固态显微组织主要为_。（分数：3.00）A.树枝晶 B.柱状晶C.球晶解析：22.A和 B组成的二元系中出现 和 两相平衡时，两组的成分(
14、x)-自由能(G)的关系为_。（分数：3.00）A.G =GB.dG /dx=dG /dx C.GA=GB解析：23.根据三元相图的垂直截面图_。（分数：3.00）A.可分析相成分变化规律B.可分析材料的平衡凝固过程 C.可用杠杆定律计算各相的相对量解析：24.高分子合金中难以形成单相组织的主要原因是合金中_。（分数：3.00）A.混合熵较小 B.与C.混合热较小解析：25.离子晶体中阳离子比阴离子扩散速率_。（分数：3.00）A.快 B.慢C.A，B 答案均不对解析：二、论述题(总题数：7，分数：75.00)26.在 fcc晶体中的(111)和 面上各存在一个伯氏矢量为 1/2 和 1/20
15、11的全位错。当它们分解为扩展位错时，其领先位错分别为 （分数：10.00）_正确答案：(1)(111)面上的位错反应为能量条件： ，分解可行；(2)同理， 面上可能的位错反应为：1/2011(b 4)1/6 )解析：27.Ge(锗)晶体生长机制为二维形核模型时，如果在液固界面形成的核胚为圆柱形，每个核的高度h=0.25nm，求临界核的直径 d*。(已知熔点 Tm=1231K，熔化热为 750000kJ/m3，单位面积表面能为5.510-2J/m2，凝固时过冷度T=0.01T m)（分数：10.00）_正确答案：(G=(d/2) 2hG V+dh)解析：28.碳原子在 800时扩散进人纯铁材料
16、表面 0.1cm处需要 10个小时，求在 900时要获得同样的碳深度需多少时间。(碳原子在 fcc铁中的扩散激活能为 137520J/mol)（分数：10.00）_正确答案：(因 D=D0exp(-Q/RT)代入数字得D800 /D900 =0.27渗层深度x2/(4Dt)=常数代入数字得t900 =2.7h)解析：29.图示并解释高分子晶体的熔融升温现象。（分数：10.00）_正确答案：(结晶高分子材料在熔融过程中存在一个较宽的熔融温度范围(熔限)。原因在于：(1)高分子结晶速度慢，通常的降温速度难以保证高分子中的链段充分扩散来结晶出较完善的晶体。(2)升高温度时较不完善的晶体因为晶片薄和内
17、含大量缺陷而在低温时先融化，而较完善的则在较高温度范围融化。因此出现熔融升温现象。(3)结晶时较慢的冷却速度可缩小熔限范围。)解析：30.根据 A-B二元相图(左图)（分数：15.00）_正确答案：(1)液相线：T ATE，T BTE；固相线：T AF，T BG；三相恒温线：FT EG；其余两条为溶解度曲线FH，GI；T ATE和 TAF线间为 L+ 区；T BTE和 TBG区为 L+ 区；两固溶度曲线间为 + 区。(2)运用杠杆定律：W =(45-25)/(45-20)=80%(3)解析：31.右上图为某三元固态互不溶解共晶系的投影图，当成分为 F的材料从高温液相冷却到室温的过程中，画出冷却
18、曲线及标明可能的反应；列出计算初晶 A相相对含量的公式；指出二元共晶线和三元共晶点。（分数：10.00）_正确答案：(W A=FD/ADE为三元共晶点，三条带箭头的线为二元共晶线。)解析：32.形变后的材料经恒温退火，再结晶结束后继续保温以使晶粒长大。当退火 30分钟时测得材料的晶粒直径为 23m，其对应的屈服强度为 112MPa；退火 60分钟时测得屈服强度为 103MPa；求退火 90分钟时材料的屈服强度。(设完成再结晶所需要的时间以及再结晶结束时的晶粒尺寸可忽略不计)（分数：10.00）_正确答案：(据晶粒直径与退火时间关系：d2=kt得 k=17.6所以退火时间为 60分钟时 d=32.5m退火时间为 90分钟时 d=39.8m根据 Hall-Petch公式：= 0+kd-1/2得 k=272， 0=55.3所以退火 90分钟时=98.4MPa)解析：
