1、上海交通大学硕士材料科学基础真题 2004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.简单立方晶体中原子的配位数为_。（分数：3.00）A.12个B.6个C.8个2.由 A和 B两种元素组成的固溶体，同类原子间的结合能分别为 EAA，E BB，而异类原子间的结合能为 EAB。当 A和 B原子在该固溶体中呈现无序分布(随机分布)时，则_。（分数：3.00）A.EAAE BBE ABB.(EAA+EBB/2)E ABC.(EAA+EBB)/2E AR3.高分子链能产生不同构象的根本原因是_。（分数：3.00）A.氢键的内旋转B. 键的内旋
2、转C. 键的内旋转4.在 Nacl晶体中加入微量的 CdCl2时，在晶体中最可能形成的缺陷是_。（分数：3.00）A.Na+离子空位B.间隙 Cd2+离子C.间隙 Cl-离子D.Cl-离子空位5.存在皮革态的高分子材料必由_高分子链组成。（分数：3.00）A.全部非晶态B.部分结晶态和非晶态C.全部晶态6.已知 fcc结构中原子在(111)面上的堆垛方式为 ABCABC，则在(001)面上的堆垛方式为_。（分数：3.00）A.ABCABCB.ABABC.ABCDEFAB7.能进行攀移的位错可能是_。（分数：3.00）A.弗兰克位错B.肖克利位错C.螺型全位错8.下述有关自扩散的描述中正确的为_
3、。（分数：3.00）A.自扩散系数由浓度梯度引起B.自扩散又称为化学扩散C.自扩散系数随温度升高而增加9.Cu-Al合金和 Cu焊接成的扩散偶发生柯肯达尔效应，发现原始标记面向 Al-Cu合金一侧漂移，则两元素的扩散通量关系为_。（分数：3.00）A.JCuJ AlB.JCuJ AlC.JCu=JAl10.对 Fe-Cr-C三元系合金进行渗 C的反应扩散，则该合金中不能出现_。（分数：3.00）A.单相区B.两相区C.三相区11.处于高弹态的线型非晶态高分子材料，其力学状态主要决定于_。（分数：3.00）A.链节的运动B.链段的运动C.分子链质心的流动12.在 fcc、bcc 和 hcp三种单
4、晶材料中，形变时各向异性行为最显著的是_。（分数：3.00）A.fccB.bccC.hcp13.面心立方金属发生形变孪生时，则孪晶面为_。（分数：3.00）A.111B.110C.11214.再结晶结束后发生晶粒长大时的驱动力主要来自_。（分数：3.00）A.高的外加温度B.高的材料内部应变能C.高的总晶界能15.形变后的材料在低温回复阶段时其内部组织发生显著变化的是_。（分数：3.00）A.点缺陷的明显下降B.形成亚晶界C.位错重新运动和分布16.晶体凝固时若以均匀形核方式进行，则当形成临界晶核时_。（分数：3.00）A.升高B.降低C.不变17.在单元系的 p(压强)-T(温度)相图内，当
5、高温相向低温度相转变时体积收缩，则根据 Clausius-Clapeyron方程，_。（分数：3.00）A.B.C.18.凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下哪种方法?_。（分数：3.00）A.加入形核剂B.减小液相的过冷度C.对液相实施搅拌19.结构单元相同的高分子链，其结晶能力最高的异构体为_。（分数：3.00）A.全同立构B.间同立构C.无规立构20.特定成分的 Pb-Sn合金在室温能形成共晶组织 (富含 Pb)+(富含 Sn)原因的描述正确的为_。（分数：3.00）A. 相和 相的自由能相等B. 内 Pb原子的化学势与 内 Pb原子的化学势相等C. 内 Pb原子的化学势与 内 Sn原子的
6、化学势相等21.在 MgO离子化合物中，最可能取代 Mg2+的阳离子是(已知各离子的半径分别为Mg2+：0.066nm，Ca 2+：0.099nm，Li +：0.066nm，Fe 2+：0.074nm)_。（分数：3.00）A.Ca2+B.Li+C.Fe2+22.对离异共晶和伪共晶的形成原因，下述说法正确的是_。（分数：3.00）A.离异共晶只能经非平衡凝固获得B.伪共晶只能经非平衡凝固过程获得C.形成离异共晶的原始液相成分接近共晶成分23.调幅分解(spinodal decmnposition)是经过_方式形成。（分数：3.00）A.形核长大过程B.组元的上坡扩散C.前面两个答案都不对24.
7、fcc结构中分别在(111)和 面上的两个肖克利位错(分别是 1/6 和 1/6 （分数：3.00）A.B.C.D.25.fcc晶体中存在一刃型全位错，其伯氏矢量为 1/2 ，滑移面为(111)，则位错线方向平行于_。（分数：3.00）A.B.C.二、论述题(总题数：6，分数：75.00)26.渗碳体(Fe 3C)晶胞为正交结构，其点阵常数 a=0.452nm(沿100方向)，b=0.509nm(沿010方向)，c=0.674nm(沿001方向)。试求(1)渗碳体晶体内 （分数：15.00）_27.假设纯晶体凝固时形成的核为球形，试用结晶动力学的 Johnson-Mehl方程计算结晶速率最快时
8、对应的固体含量。（分数：10.00）_28.单晶 Cu(fcc)结构在室温时的位错滑移的临界分切应力 c=0.98MPa。若在室温时将单晶 Cu试样做成拉伸样品，其拉伸轴平行123晶向，求引起该样品屈服所需的外加应力。（分数：10.00）_29.图 (a)为固态互不溶解的三元共晶相图的浓度三角形，其中三元共晶点 E的成分为 (A)=20%，(B)=30%，(C)=50%。图 (b)为某一温度(高于 TE)的水平截面图。(1)A，B 和 C三组元的熔点谁最低?(2)若有一液态成分为 (A)=60%，(B)=15%，(C)=25%的合金(其 B/C成分比三元共晶合金相同)平衡凝同到室温，试画出平衡
9、冷却曲线和室温平衡组织。(3)计算该合金中共晶组织在铸锭中的质量分数。（分数：15.00）_30.右为三叉晶界示意图，试推导晶界能公式：其中， AO、 BO和 CO分别为三条晶界的晶界能(J/m 2)。（分数：10.00）_31. 铁在 925渗碳，碳原子的跃迁频率 =1.710 9s-1，而在 1025时碳原子的跃迁频率F=5109s-1。若碳原子的跃迁步长为 2.5310-10m，求扩散常数 D0和扩散激活能 Q(假定 D0与 Q均与温度无关)。（分数：15.00）_上海交通大学硕士材料科学基础真题 2004年答案解析(总分：150.00，做题时间：90 分钟)一、单选题(总题数：25，分
10、数：75.00)1.简单立方晶体中原子的配位数为_。（分数：3.00）A.12个B.6个 C.8个解析：2.由 A和 B两种元素组成的固溶体，同类原子间的结合能分别为 EAA，E BB，而异类原子间的结合能为 EAB。当 A和 B原子在该固溶体中呈现无序分布(随机分布)时，则_。（分数：3.00）A.EAAE BBE AB B.(EAA+EBB/2)E ABC.(EAA+EBB)/2E AR解析：3.高分子链能产生不同构象的根本原因是_。（分数：3.00）A.氢键的内旋转B. 键的内旋转C. 键的内旋转 解析：4.在 Nacl晶体中加入微量的 CdCl2时，在晶体中最可能形成的缺陷是_。（分数
11、：3.00）A.Na+离子空位 B.间隙 Cd2+离子C.间隙 Cl-离子D.Cl-离子空位解析：5.存在皮革态的高分子材料必由_高分子链组成。（分数：3.00）A.全部非晶态B.部分结晶态和非晶态 C.全部晶态解析：6.已知 fcc结构中原子在(111)面上的堆垛方式为 ABCABC，则在(001)面上的堆垛方式为_。（分数：3.00）A.ABCABCB.ABAB C.ABCDEFAB解析：7.能进行攀移的位错可能是_。（分数：3.00）A.弗兰克位错 B.肖克利位错C.螺型全位错解析：8.下述有关自扩散的描述中正确的为_。（分数：3.00）A.自扩散系数由浓度梯度引起B.自扩散又称为化学扩
12、散C.自扩散系数随温度升高而增加 解析：9.Cu-Al合金和 Cu焊接成的扩散偶发生柯肯达尔效应，发现原始标记面向 Al-Cu合金一侧漂移，则两元素的扩散通量关系为_。（分数：3.00）A.JCuJ AlB.JCuJ Al C.JCu=JAl解析：10.对 Fe-Cr-C三元系合金进行渗 C的反应扩散，则该合金中不能出现_。（分数：3.00）A.单相区B.两相区C.三相区 解析：11.处于高弹态的线型非晶态高分子材料，其力学状态主要决定于_。（分数：3.00）A.链节的运动B.链段的运动 C.分子链质心的流动解析：12.在 fcc、bcc 和 hcp三种单晶材料中，形变时各向异性行为最显著的是
13、_。（分数：3.00）A.fccB.bccC.hcp 解析：13.面心立方金属发生形变孪生时，则孪晶面为_。（分数：3.00）A.111 B.110C.112解析：14.再结晶结束后发生晶粒长大时的驱动力主要来自_。（分数：3.00）A.高的外加温度B.高的材料内部应变能C.高的总晶界能 解析：15.形变后的材料在低温回复阶段时其内部组织发生显著变化的是_。（分数：3.00）A.点缺陷的明显下降 B.形成亚晶界C.位错重新运动和分布解析：16.晶体凝固时若以均匀形核方式进行，则当形成临界晶核时_。（分数：3.00）A.升高 B.降低C.不变解析：17.在单元系的 p(压强)-T(温度)相图内，
14、当高温相向低温度相转变时体积收缩，则根据 Clausius-Clapeyron方程，_。（分数：3.00）A. B.C.解析：18.凝固时不能有效降低晶粒尺寸的是以下哪种方法?_。（分数：3.00）A.加入形核剂B.减小液相的过冷度 C.对液相实施搅拌解析：19.结构单元相同的高分子链，其结晶能力最高的异构体为_。（分数：3.00）A.全同立构 B.间同立构C.无规立构解析：20.特定成分的 Pb-Sn合金在室温能形成共晶组织 (富含 Pb)+(富含 Sn)原因的描述正确的为_。（分数：3.00）A. 相和 相的自由能相等B. 内 Pb原子的化学势与 内 Pb原子的化学势相等 C. 内 Pb原
15、子的化学势与 内 Sn原子的化学势相等解析：21.在 MgO离子化合物中，最可能取代 Mg2+的阳离子是(已知各离子的半径分别为Mg2+：0.066nm，Ca 2+：0.099nm，Li +：0.066nm，Fe 2+：0.074nm)_。（分数：3.00）A.Ca2+B.Li+C.Fe2+ 解析：22.对离异共晶和伪共晶的形成原因，下述说法正确的是_。（分数：3.00）A.离异共晶只能经非平衡凝固获得B.伪共晶只能经非平衡凝固过程获得 C.形成离异共晶的原始液相成分接近共晶成分解析：23.调幅分解(spinodal decmnposition)是经过_方式形成。（分数：3.00）A.形核长大
16、过程B.组元的上坡扩散 C.前面两个答案都不对解析：24.fcc结构中分别在(111)和 面上的两个肖克利位错(分别是 1/6 和 1/6 （分数：3.00）A.B.C. D.解析：25.fcc晶体中存在一刃型全位错，其伯氏矢量为 1/2 ，滑移面为(111)，则位错线方向平行于_。（分数：3.00）A.B. C.解析：二、论述题(总题数：6，分数：75.00)26.渗碳体(Fe 3C)晶胞为正交结构，其点阵常数 a=0.452nm(沿100方向)，b=0.509nm(沿010方向)，c=0.674nm(沿001方向)。试求(1)渗碳体晶体内 （分数：15.00）_正确答案：(1) )解析：2
17、7.假设纯晶体凝固时形成的核为球形，试用结晶动力学的 Johnson-Mehl方程计算结晶速率最快时对应的固体含量。（分数：10.00）_正确答案：( r=1-exp(-Nv 3t4/3)，转变速率最大要求二阶导数为 0，即 )解析：28.单晶 Cu(fcc)结构在室温时的位错滑移的临界分切应力 c=0.98MPa。若在室温时将单晶 Cu试样做成拉伸样品，其拉伸轴平行123晶向，求引起该样品屈服所需的外加应力。（分数：10.00）_正确答案：(根据计算知，首先开动的滑移系列 101，所以 Schmid因子为：coscos=(4/sqrt(42)(2/sqrt(7)外加应力)解析：29.图 (a
18、)为固态互不溶解的三元共晶相图的浓度三角形，其中三元共晶点 E的成分为 (A)=20%，(B)=30%，(C)=50%。图 (b)为某一温度(高于 TE)的水平截面图。(1)A，B 和 C三组元的熔点谁最低?(2)若有一液态成分为 (A)=60%，(B)=15%，(C)=25%的合金(其 B/C成分比三元共晶合金相同)平衡凝同到室温，试画出平衡冷却曲线和室温平衡组织。(3)计算该合金中共晶组织在铸锭中的质量分数。（分数：15.00）_正确答案：(1)C 最低(2)解析：30.右为三叉晶界示意图，试推导晶界能公式：其中， AO、 BO和 CO分别为三条晶界的晶界能(J/m 2)。（分数：10.0
19、0）_正确答案：(根据张力平衡可得 AO+ BOcos+ COcos=0，可证。)解析：31. 铁在 925渗碳，碳原子的跃迁频率 =1.710 9s-1，而在 1025时碳原子的跃迁频率F=5109s-1。若碳原子的跃迁步长为 2.5310-10m，求扩散常数 D0和扩散激活能 Q(假定 D0与 Q均与温度无关)。（分数：15.00）_正确答案：(D=D 0exp(-Q/RT)设扩散时间均为 t，跃迁步长为 r，则在 1198K时：sqrt( 1t)r=Asqrt(D1t)(1)sqrt( 2f)r=Asqrt(D2t)(2)由(1)/(2)得到 1/ 2=D1/D2，代入数据得 Q=139.471kJ/mol由于是三维跃迁，A=sqrt(6)代入数据得 D0=2.1910-5)解析：
