材料科学

填空题A1．元素周期表中副族各列名称分别是ⅠB、ⅡB、ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、ⅧB，其中，为过渡元素。2．原子结合键有一次键和二次键。其中，一次键结合力较，有、共价键和。二次键结合力较弱，有范德瓦耳斯键和氢键。3．晶体缺陷是指实际晶体中与理想的点阵结构发生偏差的区域。它可以是点缺陷、线缺陷和面缺陷。其中，点缺陷是在三维空间各方向上尺寸都很，亦称零维缺陷，如，和。4．在晶体学中，根据晶胞棱边长度之间的关系和晶轴夹角情况分成个晶系。1848年，布拉菲用数学分析法证明晶体中的空间点阵只有种。5．如右下图示，当三个晶粒相遇于一点时，其界面能与界面夹角间应存在下述平衡关系：。6．相是合金中具有同一、同一并以相互隔开的均匀组成部分。根据相的结构特点，可以分为两大类：固溶体与中间相。7．多数金属其晶体生长特性均属于界面生长。在液固界面为的温度梯度下，晶体生长按连续生长机制，呈平面式向液相中推进。8．铸锭与铸件的正常普通凝固组织，通常分为区、区和区三个部分。9．K01时，胞状偏析是指在小的成分过冷区条件下晶体以状生长时胞壁富含了较溶质而造成的成分不均匀现象。它可以通过来消除。10．离子晶体是由正负离子通过离子键按一定方式堆积起来而形成的。其主要特点硬度、强度、熔点和沸点较、热膨胀系数小但脆性大；绝缘性好；无色透明。ⅢB、ⅣB、ⅤB、ⅥB、ⅦB、ⅧB（2分）2．强离子键金属键（2分）3．小空位间隙原子异类原子（2分）4．七14（2分）5．（2分）6．聚集状态晶体结构和性质界面（2分）7．粗糙连续正（2分）8．表层细晶区柱状晶生长区中心等轴晶区（2分）9．胞多退火（2分）10．高大较高（2填空BⅢB-ⅧB（2分）2．弱范德瓦耳斯键氢键（2分）3．一维缺陷两小位错（2分）4．面心立方密排六方hcp（2分）5．（2分）6．固溶体中间相（2分）7．连续生长平面式树枝（2分）8．成分不均匀宏观偏析微观偏析（2分）9．树枝晶低大（2分）10．高小大（2分）填空C1．材料科学是研究各种材料的结构、制备加工工艺与性能之间关系的科学。这一关系可用一四面体表示，四面体的各个顶点为成分/组织结构、、材料的固有性能和。2．原子核外电子的分布与四个量子数有关，且服从下述两个基本原理：（1）泡利不相容原理，即。（2），即电子总是优先占据能量低的轨道，使系统处于最低的能量状态。3．晶体中具有等同条件而只是空间位向不同的各组晶面称为，用{hkl}表示。例如在立方晶系中，{100}=()+()+()+(100)+(010)+(001)。4．在每一温度下有一个的点缺陷浓度。这是由于点缺陷引起的熵增而降低了体系的自由能，这一作用超过了点缺陷引入的应变能。对于位错而言，它的应变能远远大于空位的形成能，而位错为线缺陷，它所引起的熵增沅比空位要小，不可能抵消应变能的增加，所以位错是缺陷。5．按中间相形成时起主要作用的因素，可把中间相分为三类：正常价化合物、电子化合物、。电子化合物的电子浓度不同，所形成的化合物的晶格类型也就不同。电子浓度为时，大多具有体心立方结构，为21/13时，为复杂立方结构，为时，为密排六方结构。6．采用沉积法能制备各种薄膜或纤维材料，本课程中举了三个例子，它们是硅芯片的外延生长、用制取B纤维和SiC纤维、用惰性气体制取纳米材料。7．影响激活能Q的主要因素有、晶体结构、原子结合力和合金成分。间隙扩散比空位扩散的激活能小得多，空位扩散较为困难的原因是扩散的激活能中增加了。8．扩散型相变是指在形核与长大的各个阶段都需要通过原子的扩散过程来实现，原子需要被热澈活后克服能垒障碍才能进人新相。扩散型相变种类很多，如平衡状态下的，钢中珠光体转变等。过饱和固溶体的分解有两种机制：一种是；另一种则是调幅分解。9．马氏体相变的基本特征有四个，即1)是无扩散的相变。2）是。3）。4）马氏体内有滑移或孪晶变形。10．合金在形成单相固溶体后，变形时的临界切应力都高于纯金属，这叫。其对具体合金来说，表现出的规律可能不一样。如对无限互溶的Cu-Ni合金、Ag-Au合金，其强化随溶质的浓度成抛物线关系，在约强化有极大值。对多数合金因溶解度有限，强化与溶质浓度呈线性关系。制备合成与加工工艺（1分）使用或服役性能（1分）2．一个原子中不可能存在有四个量子数完全相同的两个电子（1分）能量最低原理（1分）3．晶面族（1分）（1分）4．平衡（1分）不平衡（1分）5．尺寸因素化合物（1分）21/1421/12（1分）6．采用化学气相沉积（1分）冷凝法（1分）7．扩散机制（1分）空位形成能（1分）8．同素异构转变（1分）经典的形核与长大，中间过程形成过渡相（1分）9．一种发生均匀点阵变形的转变（1分）存在一个无畸变面（1分）10．固溶强化（1分）50％（1分）填空D1．材料科学是研究各种材料的结构、制备加工工艺与性能之间关系的科学。这一关系可用一四面体表示，其中一顶点为成分/组织结构。所谓成分/组织结构，表示材料结构所包含的四个层次：原子结构、、原子排列方式（晶体与非晶体）和。2．原子核外电子的分布与四个量子数有关，且服从下述两个基本原理：（1），即一个原子中不可能存在有四个量子数完全相同的两个电子。（2）能量最低原理，即。3．晶体中具有等同条件而只是空间位向不同的各组晶面称为晶面族，用表示。例如在立方晶系中，{111}=+()+()+()+()。4．在每一温度下有一个平衡的点缺陷浓度。这是由于点缺陷引起的增而降低了体系的，这一作用超过了点缺陷引入的应变能。对于位错而言，它的应变能远远大于空位的形成能，而位错为线缺陷，它所引起的增沅比空位要小，不可能抵消应变能的增加，所以位错肯定使体系的增加，它的存在是不平衡的缺陷。5．当两组元间的、及都有一容限，当溶质原子的加入量超过此容限时便会形成一种新相，这种新相称为中间相。中间相的晶体结构（同？/不同？）于此相中的任一组元。6．采用沉积法能制备各种薄膜或纤维材料，本课程中举了三个例子，它们是硅芯片的、用化学气相沉积制取B纤维和SiC纤维、用惰性气体冷凝法制取。7．影响激活能Q的主要因素有扩散机制、、原子结合力和合金成分。间隙扩散比空位扩散的激活能得多，空位扩散较为困难的原因是扩散的激活能中增加了一项空位形成能。8．扩散型相变是指在都需要通过原子的扩散过程来实现，原子需要被热激活后克服能垒障碍才能进人新相。扩散型相变种类很多，如平衡状态下的同素异构转变，钢中珠光体转变等。过饱和固溶体的分解有两种机制：一种是经典的形核与长大，中间过程形成过渡相；另一种则是。9．无扩散相变除了马氏体相变之外，还有Ti、Zr基合金的β相转变为ω相，铁磁性(顺磁转变为铁磁性)、铁电性(产生极化)、铁弹性(产生点阵畸变）的转变、纯铈在室温以下的转变。马氏体相变的基本特征有四个，即1)。2）是一种发生均匀点阵变形的转变。3）存在一个无畸变面。4）马氏体内有。10．合金在形成后，变形时的临界切应力都于纯金属，这叫固溶强化。但固溶强化对具体合金来说，表现出的规律可能不一样．如对无限互溶的Cu-Ni合金、Ag-Au合金，其强化随溶质的浓度成抛物线关系，在约50％强化有极值。对多数合金因溶解度有限，强化与溶质浓度呈性关系。结合键（1分）组织（1分）2．泡利不相容原理（1分）电子总是优先占据能量低的轨道，使系统处于最低的能量状态（1分）3．{hkl}（1分）（1分）4．熵自由能（1分）熵自由能（1分）5．相对尺寸差（1分）电子浓度电负性差（1分）6．外延生长（1分）纳米材料（1分）7．晶体结构（1分）小（1分）8．形核与长大的各个阶段（1分）调幅分解（1分）9．是无扩散的相变（1分）滑移或孪晶变形（1分）10．单相固溶体高（1分）大线（1分）名词解释A1、晶胞2、晶体缺陷3、相图4、宏观偏析5、扩散型相变6、空间点阵7、线缺陷8、合金9、固溶体10、同素异构转变1、构成晶格的最基本单元称为晶胞。（2分）2晶体缺陷是指实际晶体中与理想的点阵结构发生偏差的区域。它们的数量及分布对材料的行为起着十分重要的作用。（2分）3相图是描写在平衡条件下，多组元系统状态或相的转变与成分、温度及压力间关系的图解。（2分）4偏析是指铸锭或铸件组织在凝固过程中所产生的成分不均匀现象，而在宏观范围内成分不均匀现象则叫宏观偏析。（2分）5扩散型相变是指在形核与长大的各个阶段都需要通过原子的扩散过程来实现，原子需要被热激活后克服能垒障碍才能进人新相。（2分）6空间点阵是指由几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列。（2分）7线缺陷，亦称一维缺陷，在两个方向上尺寸小，主要是位错。（2分）8多组元组成的金属材料称为合金。合金是指由两种或两种以上的金属、或金属与非金属经熔炼或用其他方法制成的具有金属特性的物质。（2分）9以合金中某一组元作为溶剂，其他组元为溶质，所形成的与溶剂有相同晶体结构、晶格常数稍有变化的固相，称固溶体。（2分）10在周期表中，大约有40多种元素具有两种或两种类型以上的晶体结构。当外界条件改变时，元素的晶体结构可以发生转变。这种转变称为多晶型转变或同素异构转变。（2分）注：以上术语可以有其他方式的描述，当描述正确时，同样可以得分。名词解释B1、固溶体2、单相组织3、扩散第一定律4、枝晶偏析5、原子无规行走模型6、扩散型相变7、线缺陷8、合金9、形变织构10、空间点阵1、以合金中某一组元作为溶剂，其他组元为溶质，所形成的与溶剂有相同晶体结构、晶格常数稍有变化的固相，称固溶体。（2分）2、晶粒的化学组成相同，晶体结构也相同，只具有单一的组织，叫单相组织。（2分）3、在稳态扩散的情况下(dc/dt=0)，单位时间内通过垂直于扩散方向单位截面的物质流量（扩散通量J），与该处的浓度梯度成正比。即。（2分）4、合金不平衡凝固并以树枝晶生长时，枝干溶质浓度低，枝间大的偏析现象，叫枝晶偏析，也叫树枝偏析。（2分）5、原子热运动是无规则的，无规行走模型认为运动的原子从起点开始在t时间内作了n次跳跃，每次跳跃都是任意的，跳跃的平均位移为，则经过n次跳跃后，距离起点的净位移为，。（2分）6、扩散型相变是指在形核与长大的各个阶段都需要通过原子的扩散过程来实现，原子需要被热澈活后克服能垒障碍才能进人新相。扩散型相变种类很多，如平衡状态下的同素异构转变，钢中珠光体转变等。（2分）7、线缺陷，亦称一维缺陷，在两个方向上尺寸小，主要是位错。（2分）8、多组元组成的金属材料称为合金。合金是指由两种或两种以上的金属、或金属与非金属经熔炼或用其他方法制成的具有金属特性的物质。（2分）9、金属在形变时，晶体的滑移面会转动，使滑移层逐渐转向与拉力轴平行。由于各个晶粒的某个相同的滑移系(指数相同的晶面和晶向)，在变形量较大时都逐渐转向趋于与拉力轴平行，也就是说，原来的各个晶粒是任意取向的。现在由于晶粒的转动使各个晶粒的取向趋于一致，这就形成了晶体的择优取向。这种现象我们把它称为形变织构。（2分）10、空间点阵是指由几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列。（2分）名词解释C1、稳态结构2、加工硬化3、相图4、配位数5、扩散型相变6、空间点阵7、线缺陷8、单相组织9、固溶体10、原子无规行走模型1在自由能处于最低的材料结构，叫稳态结构。（2分）2材料经过冷变形处理后，强度和硬度升高的现象，就叫加工硬化。（2分）3相图是描写在平衡条件下，多组元系统状态或相的转变与成分、温度及压力间关系的图解。（2分）4配位数是指在晶体点阵结构中，与原子最紧密排列的原子个数。（2分）5扩散型相变是指在形核与长大的各个阶段都需要通过原子的扩散过程来实现，原子需要被热激活后克服能垒障碍才能进人新相。（2分）6空间点阵是指由几何点在三维空间作周期性的规则排列所形成的三维阵列。（2分）7线缺陷，亦称一维缺陷，在两个方向上尺寸小，主要是位错。（2分）8晶粒的化学组成相同，晶体结构也相同，只具有单一的组织，叫单相组织。（2分）9以合金中某一组元作为溶剂，其他组元为溶质，所形成的与溶剂有相同晶体结构、晶格常数稍有变化的固相，称固溶体。（2分）10原子热运动是