材料科学基础复习题

第一章原子结构一判断题1.共价键是由两个或多个电负性相差不大的原子间通过共用电子对而形成的化学键。2.范德华力既无方向性亦无饱和性，氢键有方向性但无饱和性。3.绝大多数金属均以金属键方式结合，它的基本特点是电子共有化。4.离子键这种结合方式的基本特点是以离子而不是以原子为结合单元。5.范德华力包括静电力、诱导力、但不包括色散力。二、简答题原子间的结合键对材料性能的影响第二章晶体结构一、填空1.按晶体的对称性和周期性，晶体结构可分为7空间点阵，14晶系，3晶族。2.晶胞是能代表晶体结构的最小单，描述晶胞的参数是a,b,c,α,β,γ。3.在立方，菱方，六方系中晶体之单位晶胞其三个轴方向中的两个会有相等的边长。4.方向族111的方向在铁的(101)平面上，方向族110的方向在铁的(110)平面上。5.由hcp(六方最密堆积)到之同素异形的改变将不会产生体积的改变，而由体心最密堆积变成即会产生体积效应。6.晶体结构中最基本的结构单元为，在空间点阵中最基本的组元称之为。7.某晶体属于立方晶系，一晶面截x轴于a/2、y轴于b/3、z轴于c/4，则该晶面的指标为8.硅酸盐材料最基本的结构单元是，常见的硅酸盐结构有、、、。9.根据离子晶体结构规则－鲍林规则，配位多面体之间尽可能和连接。二判断题1.在所有晶体中只要(hkl)⊥(uvw)二指数必然相等。2.若在晶格常数相同的条件下体心立方晶格的致密度,原子半径都最小。3.所谓原子间的平衡距离或原子的平衡位置是吸引力与排斥力的合力最小的位置。4.晶体物质的共同特点是都具有金属键。5.若在晶格常数相同的条件下体心立方晶格的致密度,原子半径都最小。6.在立方晶系中若将三轴系变为四轴系时,(hkIl)之间必存在I=-(h+k)的关系与X1,X2,X3,X4间夹角无关。7.亚晶界就是小角度晶界,这种晶界全部是由位错堆积而形成的。8.面心立方与密排六晶体结构其致密度配位数间隙大小都是相同的,密排面上的堆垛顺序也是相同的。9.柏氏矢量就是滑移矢量。10.位错可定义为柏氏回路不闭合的一种缺陷,或说:柏氏矢量不为0的缺陷。11.线缺陷通常指位错,层错和孪晶。12实际金属中都存在着点缺陷,即使在热力学平衡状态下也是如此。三选择题1．经过1/2,1/2,1/2之[102]方向，也经过。(a)1,.0,2,(b)1/2,0,1,(c)–1,0,-2,(d)0,0,0,(e)以上均不是2.含有位置0,0,1之(112)平面也包含位置。(a)1,0,0,(b)0,0,1/2,(c)1,0,1/2。3.固体中晶体与玻璃体结构的最大区别在于。（a）均匀性（b）周期性排列（c）各向异性（d）有对称性4.晶体微观结构所特有的对称元素，除了滑移面外，还有（a）回转轴（b）对称面（c）螺旋轴（d）回转－反映轴5.按等径球体密堆积理论，最紧密的堆积形式是。（a）bcc;（b）fcc;（c）hcp6.在MgO离子化合物中，最可能取代化合物中Mg2+的正离子(已知各正离子半径(nm)分别是：（Mg2+）0.066、（Ca2+）0.099、（Li+）0.066、（Fe2+）0.074)是_（c）____。（a）Ca2+;（b）Li+;（c）Fe2+7.下对晶体与非晶体描述正确的是：A晶体有熔点和性能的各向异性；非晶体有熔点和性能的各向同性B晶体有熔点和性能的各向异性；非晶体没有熔点，性能为各向同性C晶体没有熔点和性能的各向异性;非晶体有熔点，性能为各向同性D晶体有熔点和性能的各向异性;非晶体也有熔点和性能的各向异性8金属的典型晶体结构有面心立方、体心立方和密排六方三种，它们的晶胞中原子数分别为：A4；2；6B6；2；4C4；4；6D2；4；69.体结构中原子的配位数降低时，原子半径：A收缩B膨胀C.变化10晶面间距公式d=a/√(h2+k2+l2)适用于____的一切晶面（h，k，l为密勒指数）：A立方晶系所包含的三种点阵B立方和四方所包含的各种点阵C简单立方点阵11.立方晶系中点阵常数通常是指A最近的原子间距B晶胞棱边的长度C最近的相同原子间距12.每一个面心立方晶胞中有八面体m个，四面体间隙n个，其中：Am=4，n=8Bm=13，n=8Cm=1，n=413.晶体结构中原子的配位数降低时，原子半径：A收缩B膨胀C不发生变化14.氮、氧在金属中一般占据间隙位置，这是因为：A金属中间隙半径大于氮、氧原子半径B氮、氧都是气体C氮、氧原子半径较小，能挤入金属中的间隙位置四画图在正交点阵中画出：(111),(001),(110),(321),(120)[111],[100]，[011]，[210]第3章晶体的缺陷一、填空1.晶体的点缺陷包括、、、、。2.在位错的基本运动形式中，仅在刃位错中存在。3.面心晶体中常见的全位错的柏氏矢量]110[2/ab，则柏氏矢量的的方向是，位错强度为。4．若位错1的柏氏矢量为b1，位错2的柏氏矢量为b2,两位错间的距离为r，则两位错之间的相互作用力为。5.面心立方结构正常的堆垛顺序是，若堆垛顺序变为ABCBCA,则其弗兰克堆垛顺序为。6.在一定温度下，晶体中的点缺陷有平衡浓度。7.NaCl晶体结构中，钠离子空位缺陷浓度氯离子空位缺陷浓度。8.一位错环，柏氏矢量为b,则其在晶体中保持稳定的最小半径是。9.F-R位错源是位错增殖的主要机制，为使F-R位错源动作，则外应力需克服。二判断题1.体心立方结构中四面体间隙半径大于八面体的间隙半径。2.柏氏矢量就是滑移矢量。3.位错可定义为柏氏回路不闭合的一种缺陷,或说:柏氏矢量不为0的缺陷。4.线缺陷通常指位错,层错和孪晶。三、选择题1.小角度晶界中的不对称晶界可以看成是组成。A、一列平行的刃位错B、互相交叉的螺型位错C、两组互相垂直的刃位错2.Fcc的铁晶体，暴露在外的表面通常是A、（111）B、（001）C、（110）3．在晶体中形成空位的同时又产生间隙原子，这样的缺陷称为_____。A、肖脱基缺陷B、弗兰克尔缺陷C、线缺陷4.在体心立方结构中，柏氏矢量为a[100]的位错_____分解为a/2[111]+a/2[11-1-]。A、不能B、能C、可能5.两根同号的螺位错（柏氏矢量分别为b1,b2），互相。A、吸引B、排斥C、无相互作用6.正、负刃型位错反向时，其柏氏矢量是否随之反向？。A、是B、否7.a图中的阴影面为晶体的滑移面，该晶体的ABCD表面有一个圆形标记，它与滑移面相交，在圆形标记的左侧有根位错线，当刃位错从晶体左侧滑移到右侧时，表面标记发生的变化是；当螺位错从晶体左侧滑移到右侧时，表面标记发生的变化是。8.柏氏矢量是位错的符号，它代表：A位错线的方向B位错线的运动方向C晶体的滑移方向9.在不改变晶体滑移方向条件下，位错线能在一组相交的晶面上往返运动，此位错一定是：A螺旋位错B刃型位错C混合位错10.空位在____过程中起重要作用。A形变孪晶的形成B自扩散C交滑移11.两根具有反向柏氏矢量的刃位错在被一个原子面相隔的两个平行滑移面上相向运动以后，在相遇处A相互抵消B形成一排空位C形成一排间隙原子12.有两根右螺位错线，各自的能量都为E1,当它们无限靠近时，总能量为：A2E1B0C4E113.位错运动的方向一般是：A晶体滑移的方向B与位错线垂直的方向C与位错线平行的方向14.柏氏矢量是位错的符号，它代表：A位错线的方向B位错线的运动方向C晶体的滑移方向15.晶体中存在着许多点缺陷，例如：A被激发的电子B空位C沉淀相粒子16.晶界的运动主要受控于：A界面能的高低B晶粒的大小C金属中的杂质含量18．柏氏矢量是表示位错特征的矢量，但它不能用于：A判断位错性质B表示位错的能量C判断位错反应D表示位错密度19晶界不包括：A大角度晶界B小角度晶界C孪晶界D表面四问答题1．判断下列位错反应能否进行？2．某晶体受到一均匀的切应力的作用，其滑移面有一柏氏矢量为b的位错环，假设位错环的方向为ABCD（1）分析该位错环中各段位错的类型。（2）指出刃位错半原子面的位置。（3）求各段位错线所受力的大小和方向。（4）在切应力作用下，该位错环将如何运动？其运动结果是什么？第4章固体中的原子分子运动一、填空1．描述扩散的表象理论是。2.扩散通量是否指扩散物质的流量？。3.扩散通量为零，则扩散系数为。4.从统计意义上，在某一时刻，大部分原子作振动，个别原子作跳动；对于一个原子，大部分时间作，某一时刻作。晶体中的扩散就是的结果。5.对于立方晶系的晶体，每个原子向各个方向跳动的几率等于。6.在氯化钠晶体中，钠离子比氯离子的扩散（快、慢）。7.碳在铁金属中的扩散机制以占主导。8.通常情况下，体扩散扩散系数晶界扩散扩散系数表面扩散系数（,）。9.质量浓度为c1的A棒和质量浓度为c2的B棒焊接在一起，焊接面的浓度为。10．由扩散第二定律和无规则行走理论，原子的扩散距离与扩散时间的平方根成，此规则称为。二判断题1.由于位错与溶质的相互作用,使溶质原子富集位错周围而钉轧位错,所以有位错存在溶质原子扩散很慢。2.晶界是原子排列的不规则部分,由于晶格畸变原子扩散的阻力很大,所以沿晶界扩散比晶内扩散更难。3.扩散是原子在固体物质内部无规的运动产生定向迁移的过程。4.空位扩散是排列在结点上的原子跳向周围的间隙中，通过原子在间隙中运动，再回到另一空格子点上，使原子产生迁移的过程5．浓度梯度是扩散的驱动力，没有浓度梯度就没有扩散。6.稳态扩散就是指扩散通量不随时间变化仅随距离变化的扩散。7.含碳量愈高奥氏体中碳的扩散时间愈长，愈难于均匀化，所以奥氏体形成愈慢。8.空位扩散是排列在结点上的原子跳向周围的间隙中，通过原子在间隙中运动，再回到另一空格子点上，使原子产生迁移的过程。三、选择题1.在菲克第一定律中，描述的稳态扩散是指质量浓度不随而变化。A..时间B.距离C.时间和距离D.温度2.以空位机制进行的扩散中，扩散活化能包括A..空位形成能B.空位移动能C.A和B3.原子扩散的驱动力是_____。A、组元的浓度梯度B、组元的化学势梯度C、温度梯度4.在置换型固溶体中，原子扩散的方式一般为_____。A、原子互换机制B、间隙机制C、空位机制5.柯肯达尔效应形成的原因是。A..锌和铜的扩散速率不同B.钼丝在锌和铜中的扩散系数不同C.锌和铜的扩散机制不同6.原子越过能垒的激活能为Q，则扩散速率：A随Q增加而减小B随Q增加而增加C与Q无关7.影响扩散系数的变化有多种因素，其中：A溶质原子的熔点越高，其在固溶体中的扩散系数越小B溶质原子在元素周期表中离溶剂原子越近，扩散系数越大Cγ铁的自扩散系数大于α铁的自扩散系数8.决定原子扩散过程的基本因素是：A组元的浓度梯度B组元的化学势梯度C温度9.固体金属内原子扩散的驱动力是：A浓度梯度B化学位梯度C扩散激活能10.伴有浓度变化的扩散或者说与溶质浓度梯度有关的扩散被称为是:A反应扩散B异扩散C自扩散三．计算题1．一块含0.1%C的碳钢在930℃渗碳，渗到0.05cm的地方碳的浓度达到0.45%。在t0的全部时间，渗碳气氛保持表面成分为1%，假设Dc7=2.0×10-5exp(-140000/RT)(m2/s)，(a)计算渗碳时间；(b)若将渗层加深一倍，则需多长时间？(c)若规定0.3%C作为渗碳层厚度的量度，则在930℃渗碳10小时的渗层厚度为870℃渗碳10小时的多少倍？（d）试写出此扩散体系的边界条件和初始条件。2.在1000度时金和银结合在一起，可形成扩散偶，试给出扩散处理10h后银合金的浓度分布曲线。3.设有以直径为3厘米的厚壁管道，被厚度为0.001厘米的铁膜片隔开，在膜片的一边，每1cm3含有5X1019个氮原子，该气体不断地通过管道。在膜片的另一边的气体中，每1cm3中含有1X1018个氮原子。若氮在铁中的扩散系数试4X10－7cm2/s，试计算700度时通过铁膜片的氮原子个数。4.用限定源方法向单晶硅总扩散硼。若t=0时硅片表面硼总量为5X1010mol/m3,在1473k时，硼的扩散系数为4X10－9m2/s，在硅片表层深度为8微米处，若要求