北科1995-2012材料科学基础考研试题及答案
北京科技大学
1995年硕士学位研究生入学考试试题
考试科目: 金属学
适用专业: 金属塑性加工
说明:统考生做1～10题，单考生做1～7题和在8～13题中任选3题。每题10分。
1、什么是固溶体？固溶体可以分为几种？并说明其各自的结晶特点。
2、计算含0.45%C的亚共析钢在共析温度时铁素体和奥氏体两相的相对数量，在这一温度下铁素体和珠光体的相对数量又是多少？
3、用扩散理论来说明高温条件下钢的氧化过程。
4、画出铁碳平衡相图中的包晶反应部分的相图，并给出包晶反应表达式。
5、说明钢中非金属夹杂物的来源及其种类。
6、说明钢的完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、和低温退火的工艺特点及它们的作用。
7、说明轴承钢的碳化物类型及形成原因。
8、画图说明钢的高温和低温形变热处理的工艺特点。
9、从下列元素中指出哪些元素是扩大奥氏体区域的？哪些元素是缩小奥氏体区域的？C Si Ti Cr Mo Ni Cu N
10、冷变形金属加热发生低温、中温和高温回复时晶体内部发生什么变化？
11、绘出立方系中｛110｝晶面族所包括的晶面，以及（112）、（123）、（120）晶面。
12、说明共析钢加热时奥氏体形成的过程，并画图表示。
13、合金钢中主要的合金相有几种类型？
北京科技大学
1999年硕士学位研究生入学考试试题
考试科目: 金属学
适用专业: 金属塑性加工
1、名词解释:（10分）
（1）点阵畸变（2）组成过冷（3）再结晶温度（4）滑移和孪生（5）惯习现象
2、说明面心立方、体心立方、密排六方（c/a≥1.633）三种晶体结构形成的最密排面，最密排方向和致密度。（10分）
3、在形变过程中，位错增殖的机理是什么？（10分）
4、简述低碳钢热加工后形成带状组织的原因，以及相变时增大冷却度速度可避免带状组织产生的原因。（10分）
5、简要描述含碳量0.25%的钢从液态缓慢冷却至室温的相变过程（包括相变转换和成分转换）。（10分）
6、选答题（二选一，10分）
（1）铸锭中区域偏析有哪几种？试分析其原因，并提出消除区域偏析的措施。
（2）固溶体结晶的一般特点是什么？简要描述固溶体非平衡态结晶时产生显微偏析的原因，说明消除显微偏析的方法。
7、简述金属或合金冷塑性变形后，其结构、组织和性能的变化。（10分）
8、简述经冷变形的金属或合金在退火时其显微组织，储存能和性能的变化规律。（10分）
9、选答题（二选一，10分）
（1）为了提高Al-4.5%Cu合金的综合力学性能，采用了如下热处理工艺制度，在熔盐浴中505℃保温30分钟后，在水中淬火，然后在190℃下保温24小时，试分析其原因以及整个过程中显微组织的变化过程。
（2）什么叫固溶体的脱溶？说明连续脱溶和不连续脱溶在脱溶过程中母相成分变化的特点。
10、简述固溶强化，形变强化，细晶强化和弥散强化的强化机理。（10分）
11、简述影响再结晶晶粒大小的因素有哪些？并说明其影响的基本规律。（10分）
12、画出铁碳相图，并写出其中包晶反应，共晶反应和共析反应的反应式。（10分）
13、选做题（二选一，10分）
（1）如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下，铸件中晶粒大小，并分析原因。
a.水冷模浇铸和砂模浇铸
b.低过热度浇铸和高过热浇铸
北京科技大学
2000年硕士学位研究生入学考试试题
考试科目: 金属学
适用专业: 金属塑性加工
1.名词解释（10分）
1相界面2相律3过渡相④菲克第一定律⑤退火织构
2.什么是固溶体？在单相合金中，影响合金元素的固溶度的因素有哪些？固溶体与组成固溶体的纯金属相比有什么特点？（10分）
3.什么叫晶界？简述小角度晶界和大角度晶界的晶体结构特点。（10分）
4.为什么固体相变比液态相变所需要的过冷度要大？固体相变形核时有何特点？（10分）
5.铸锭的低倍组织由外向里可分为哪几个区域？简述各个区域组织形成原因。（10分）
6.什么叫孪生？什么叫滑移？对面心立方晶体而言，它们之间的区别和联系是什么？（10分）
7.在多晶塑性变形中，各个晶体之间的变形是如何协调起来的？简述晶界和晶粒的大小对形变的影响规律。（10分）
8.什么是上屈服点和下屈服点？如何避免上屈服点和下屈服点的出现？简述吕德斯带形成的原因。（10分）
9.什么是菲克第二定律？运用菲克第二定律（扩散方程）阐述在扩散退火时是如何消除显微偏析的？（10分）
10.再结晶过程中，晶核形成速度的定义是什么？影响晶核形成速度和长大速度的因素有哪些？并加以阐述。（10分）
11.再结晶过程中，晶核形成速度的定义是什么？影响晶核形成速度和长大速度的因素有哪些？并加以阐述。（10分）
12.叙述含碳量0.8%的碳钢从液态缓慢冷却到室温的相变过程（包括相转变和成分变化），以及室温时的相组成和各相的比例是多少？（10分）
13.写出面心立方晶体、体心立方晶体最可能发生滑移的晶面和晶向，画出面心立方晶体的（123）晶面。（10分）
北京科技大学
2001年硕士学位研究生入学考试试题
考试科目: 金属学
适用专业: 金属塑性加工
1.名词解释：（每小题2分，共10分）
（1）单胞和复合单胞（2）金属键（3）代位固溶体（4）位错（5）偏聚和有序化
2.判断对错：（10分）
3.以液态无限互溶、固态有限溶解并具有共晶反应的二元相图为例说明二元相图是制作方法和二元相图的一般几何规律。（10分）
4.结晶后的组织中产生显微偏析的原因是什么？采用什么措施能减少和消除偏析。（10分）
5.什么是晶界？讨论晶界在多晶体形变过程中的作用。（10分）
6.什么是相界面？复合合金形变的特点是什么？（10分）
7.说明使多晶体晶粒细化能使材料的强度提高、韧性增加的原因。（10分）
8.简要叙述马氏体转变的一般特点。（10分）
9.要想获得粗大的再结晶晶粒可采取什么措施，说明原因。（10分）
10.简述固态相变在相变阻力、新相形核、新相成长方面的特点。（10分）
11.什么叫再结晶？什么是再结晶温度？简要描述再结晶过程。（10分）
12.以接近平衡的状态下固溶体合金结晶过程说明固溶体结晶过程特点。（10分）
13.铁碳相图为例说明什么是包晶反应、共晶反应、共析反应。（10分）
北京科技大学
1995年硕士学位研究生入学考试试题
考试科目: 金属学
适用专业: 金属塑性加工
一.名词解释（20分，每个2.5分）
（1）点阵畸变（2）柏氏矢量（3）相图（4）过冷度
（5）形变织构（6）二次再结晶（7）滑移系（8）孪生
二.画出立方晶系中（111）面、（435）面。写出立方晶系空间点阵特征。（10分）
三.铸锭的一般组织可分为哪几个区域？写出其名称。并简述影响铸锭结晶组织的因素。（10分）
四.画图并简述形变过程中位错增殖的机制。（10分）
五.写出菲克第一定律的数学表达式，并说明其意义。简述影响扩散的因素。（10分）
六.简述形变金属在退火过程中显微组织、存储能及其力学性能和物理性能的变化。（10分）
七.简述固态相变与液态相变的相同点与不同点。（10分）
八.画出铁碳相图，标明相图中各特征点的温度与成分，写出相图中包晶反应、共晶反应与共析反应的表达式。（10分）
九.分析再过程中行核和张大与凝固过程中的行核和张大有何不同点。（10分）
十.分析含碳量0.12%的铁碳合金的结晶过程。（10分）（单考生做）
十一.简述铸锭的宏观偏析。（10分）（单考生做）
十二.简述金属晶体中缺陷的类型。（10分）（单考生做）
武汉理工大学材料科学基础06研究生入学考试试题
课程 材料科学基础 （共3页，共十题，答题时不必抄题，标明题目序号，相图不必重画,直接做在试卷上） 一、填空题（1.5×20=30分） 1. 结晶学晶胞是（ ）。 2. 扩散的基本推动力是（ ），一般情况下以（ ）形式表现出来，扩散常伴随着物质的（ ）。 3. 晶面族是指（ ）的一组晶面，同一晶面族中，不同晶面的（）。 4. 向MgO、沸石、TiO2、萤石中，加入同样的外来杂质原子，可以预料形成间隙型固溶体的固溶度大小的顺序将是（ ）。 5. 根据烧结时有无液相出现，烧结可分为（ ），在烧结的中后期，与烧结同时进行的过程是（ ）。 6. 依据硅酸盐晶体化学式中（ ）不同，硅酸盐晶体结构类型主要有（ ）。 7. 液体表面能和表面张力数值相等、量纲相同，而固体则不同，这种说法是（ ）的，因为（ ）。 8. 二级相变是指（ ），发生二级相变时，体系的（ ）发生突变。 9. 驰豫表面是指（ ），NaCl单晶的表面属于是（ ）。 10. 固态反应包括（ ），化学动力学范围是指（ ）。 11．从熔体结构角度，估计a长石、b辉石(MgO·SiO2)、c镁橄榄石三种矿物的高温熔体表面张力大小顺序（ ）。 二、CaTiO3结构中，已知钛离子、钙离子和氧离子半径分别为 0.068nm， 0.099nm，
0.132nm。（15分） 1. 晶胞中心的钛离子是否会在八面体空隙中“晃动”； 2. 计算TiCaO3的晶格常数； 3. 钛酸钙晶体是否存在自发极化现象，为什么？ 三、在还原气氛中烧结含有TiO2的陶瓷时，会得到灰黑色的TiO2-x：（15分） 1．写出产生TiO2-x的反应式； 2．随还原气氛分压的变化，该陶瓷材料的电导率和密度如何变化？ 3．从化学的观点解释该陶瓷材料为什么是一种n型半导体。 四、选择题：下列2题任选1题（12分） 1. 简述金属材料、无机非金属材料以及高分析材料腐蚀的特点。 2. 试述材料疲劳失效的含义及特点。 五、现有三种陶瓷材料，它们的主要使用性能如下：（15分） 材料最佳性能用途 Y2O3透明，光线传递光学激光杆 Si3N4高温强度，抗蠕变燃气轮机部件 含Co铁氧体较顽力高能量永久磁铁 在烧结过程中希望材料获得预期的显微结构以使材料最佳性能充分发挥，在控制显微结构因素和工艺条件上应主要考虑哪些相关因素？ 六、熔体结晶时：（1）图示核化速率-温度、晶化速率-温度关系及其对总结晶速率的的影响； （2）核化速率与晶化速率的不同对新相的显微结构有何影响，为什么？ （3）指出在哪一温度范围内对形成玻璃有利，为什么？（12分） 七、X射线给出立方MgO的晶胞参数是0.4211nm，它的密度是3.6g/cm3。（Mg2+和O2-、Al3+摩尔质量分别是24.3和16、27）（12分）
考研材料科学基础试题及答案
材料科学基础习题 叶荷 11 及材料班2013-1-10 第三章二元合金相图和合金的凝固 一、名词：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。匀晶转变：从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。 平衡结晶：合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。 成分起伏：液相中成分、大小和位置不断变化着的微小体积。 异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。 枝晶偏析：固溶体树枝状晶体枝干和枝间化学成分不同的现象。共晶转变：在一定温度下，由—定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程。 脱溶：由固溶体中析出另一个固相的过程，也称之为二次结晶。 包晶转变：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程。 成分过冷：成分过冷：由液相成分变化而引起的过冷度。 二、简答： 1. 固溶体合金结晶特点？答：异分结晶；需要一定的温度范围。
2. 晶内偏析程度与哪些因素有关？ 答：溶质平衡分配系数ko；溶质原子扩散能力；冷却速度。 3. 影响成分过冷的因素？ 答：合金成分；液相内温度梯度；凝固速度。 4. 相图分折有哪几步？答：以稳定化合物为独立组元分割相图并分析；熟悉相区及相；确定三相平衡转变性质。 三、绘图题 绘图表示铸锭宏观组织三晶区。 四、书后习题 1、何谓相图？有何用途？ 答：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。 相图的作用：由相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。 2、什么是异分结晶？什么是分配系数？答：异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。 分配系数：在一定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之比值。
北京科技大学《材料科学基础》考研真题强化教程
考点1：金属键，离子键，共价键，氢键，范德瓦耳斯力的定义。 例1（名词解释）：离子键。 例2：解释金属键。 例3：大多数实际材料键合的特点是（）。 A．几种键合形式同时存在B．以离子键的形式存在 C．以金属键的形式存在 考点2：金属键，离子键，共价键的特征。 例4：化学键中既有方向性又有饱和性的为（）。 A．共价键B．金属键C．离子键 例5：原子的结合键有哪几种？各有什么特点？ 考点3：依据结合键对于材料的分类。 例6：解释高分子材料与陶瓷材料。 例7：试从结合键的角度，分析工程材料的分类及其特点。 例8：何谓陶瓷？从组织结构的角度解释其主要性能特点。 考点1：以米勒指数描述晶向和晶面 1.1 晶面族 例1：什么是晶面族？{111}晶面族包含哪些晶面？ 例2：请分别写出立方晶系中{110}和{100}晶面族包括的晶面。 1.2 晶面夹角和晶面间距 例：面心立方结构金属的[100]和[111]晶向间的夹角是多少？{100}面间距是多少？ 1.3 晶带定理 例1（名词解释）：晶带定理。 例4：晶面（110）和(111)所在的晶带，其晶带轴的指数为（）。 1.4 HCP的米勒指数 例1：写出如图所示六方晶胞中EFGHIJE面的密勒-布拉菲晶面指数，以及EF、FG、GH、HI、IJ、JE各晶向的密勒-布拉菲晶向指数。 例2：写出如图所示六方晶胞中EFGHIJE晶面、EF晶向、FG晶向、CH晶向、JE晶向的密勒-布拉菲指数。 例3：六方晶系的[100]晶向指数，若改用四坐标轴的密勒指数标定，可表示为（）。 1.5 画晶向和晶面，面密度的求法
例2：bcc结构的金属铁，其（112）晶面的原子面密度为 9.94×1014atoms/cm3。（1）请计算（110）晶面的原子面密度；（2）分别计算（112）和（110）晶面的晶面间距；（3）确定通常在那个晶面上最可能产生晶面滑移？为什么？（bcc结构铁的晶格常数为a=0.2866nm） 1.6 晶向指数的意义 例：一组数[uvw]，称为晶向指数，它是用来表示（）。 A．所有相互垂直的晶面的方向B．所有相互垂直的晶向 C．所有相互平行、方向一致的晶向 1.7 晶面指数的意义 例：有两个晶面（h1k1l1）和（h2k2l2），根据晶带轴的定义，要计算这两个晶面的晶带轴时，这两个晶面可以是（）。 A．任意两个晶面B．两个平行的晶面 C．两个不平行的晶面 考点2：固溶体和合金相的定义，分类和影响因素 2.1．固溶体分类 例1（名词解释）：固溶体、置换固溶体和间隙固溶体 例2：什么是置换固溶体？影响置换固溶体固溶度的因素有哪些？形成无限固溶体的条件是什么？ 例3：影响固溶度的主要因素有（）。 A．溶质和溶剂原子的原子半径差 B．溶质和溶剂原子的电负性差 C．溶质元素的原子价D．电子浓度 例4：在置换型固溶体中，从离子半径、晶体结构类型和离子电价三个因素考虑，生成连续型固溶体的条件是什么？ 2.2 合金相分类 例1：以金属为基的固溶体与中间相的主要差异（如结构、键性、性能）是什么？ 例2：渗碳体是一种（）。 A．间隙相B．金属化合物C．间隙化合物D．固溶体 2.3 间隙固溶体和间隙相的辨析 例1：解释间隙固溶体和间隙相的含义，并加以比较。 2.4 中间相分类 例：中间相分为________、________和________。
材料科学基础试题及答案考研专用
一、名词： 相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。 匀晶转变：从液相结晶出单相固溶体的结晶过程。 平衡结晶：合金在极缓慢冷却条件下进行结晶的过程。 成分起伏：液相中成分、大小和位置不断变化着的微小体积。 异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。 枝晶偏析：固溶体树枝状晶体枝干和枝间化学成分不同的现象。 共晶转变：在一定温度下，由—定成分的液相同时结晶出两个成分一定的固相的转变过程。 脱溶：由固溶体中析出另一个固相的过程，也称之为二次结晶。 包晶转变：在一定温度下，由一定成分的固相与一定成分的液相作用，形成另一个一定成分的固相的转变过程。 成分过冷：成分过冷：由液相成分变化而引起的过冷度。 二、简答： 1. 固溶体合金结晶特点？ 答：异分结晶；需要一定的温度范围。 2. 晶内偏析程度与哪些因素有关？ 答：溶质平衡分配系数k0；溶质原子扩散能力；冷却速度。 3. 影响成分过冷的因素？ 答：合金成分；液相内温度梯度；凝固速度。
三、书后习题 1、何谓相图？有何用途？ 答：相图：表示合金系中的合金状态与温度、成分之间关系的图解。 相图的作用：由相图可以知道各种成分的合金在不同温度下存在哪些相、各个相的成分及其相对含量。 2、什么是异分结晶？什么是分配系数？ 答：异分结晶：结晶出的晶体与母相化学成分不同的结晶。 分配系数：在一定温度下，固液两平衡相中溶质浓度之比值。 3、何谓晶内偏析？是如何形成的？影响因素有哪些？对金属性能有何影响，如何消除？ 答：晶内偏析：一个晶粒内部化学成分不均匀的现象 形成过程：固溶体合金平衡结晶使前后从液相中结晶出的固相成分不同，实际生产中，液态合金冷却速度较大，在一定温度下扩散过程尚未进行完全时温度就继续下降，使每个晶粒内部的化学成分布均匀，先结晶的含高熔点组元较多，后结晶的含低熔点组元较多，在晶粒内部存在着浓度差。 影响因素：1）分配系数k0：当k0<1时，k0值越小，则偏析越大；当k0>1时，k0越大，偏析也越大。2）溶质原子扩散能力，溶质原子扩散能力大，则偏析程度较小；反之，则偏析程度较大。3）冷却速度，冷却速度越大，晶内偏析程度越严重。 对金属性能的影响：使合金的机械性能下降，特别是使塑性和韧性显著降低，
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材料科学基础考研经 典题目
16.简述金属固态扩散的条件。 答：⑴扩散要有驱动力——热力学条件，化学势梯度、温度、应力、电场等。 ⑵扩散原子与基体有固溶性——前提条件；⑶足够高温度——动力学条件；⑷足够长的时间——宏观迁移的动力学条件 17. 何为成分过冷？它对固溶体合金凝固时的生长形貌有何影响？ 答：成分过冷：在合金的凝固过程中，虽然实际温度分布一定，但由于液相中溶质分布发生了变化，改变了液相的凝固点，此时过冷由成分变化与实际温度分布这两个因素共同决定，这种过冷称为成分过冷。成分过冷区的形成在液固界面前沿产生了类似负温度梯度的区域，使液固界面变得不稳定。当成分过冷区较窄时，液固界面的不稳定程度较小，界面上偶然突出部分只能稍微超前生长，使固溶体的生长形态为不规则胞状、伸长胞状或规则胞状；当成分过冷区较宽时，液固界面的不稳定程度较大，界面上偶然突出部分较快超前生长，使固溶体的生长形态为胞状树枝或树枝状。所以成分过冷是造成固溶体合金在非平衡凝固时按胞状或树枝状生长的主要原因。 18.为什么间隙固溶体只能是有限固溶体，而置换固溶体可能是无限固溶体？ 答：这是因为当溶质原子溶入溶剂后，会使溶剂产生点阵畸变，引起点阵畸变能增加，体系能量升高。间隙固溶体中，溶质原子位于点阵的间隙中，产生的点阵畸变大，体系能量升高得多；随着溶质溶入量的增加，体系能量升高到一定程度后，溶剂点阵就会变得不稳定，于是溶质原子便不能再继续溶解，所以间隙固溶体只能是有限固溶体。而置换固溶体中，溶质原子位于溶剂点阵的阵点上，产生的点阵畸变较小；溶质和溶剂原子尺寸差别越小，点阵畸变越小，固溶度就越大；如果溶质与溶剂原子尺寸接近，同时晶体结构相同，电子浓度和电负性都有利的情况下，就有可能形成无限固溶体。 19.在液固相界面前沿液体处于正温度梯度条件下，纯金属凝固时界面形貌如何？同样 条件下，单相固溶体合金凝固的形貌又如何？分析原因
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1999年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题 考试科目: 金属学 适用专业: 科学技术史冶金物理化学钢铁冶金有色金属材料加工工程 说明:统考生做1~10题,单考生做1~7题和11~13题。 1、名词解释10分) (1)点阵畸变(2)组成过冷 (3)再结晶温度 (4)滑移和孪生(5)惯习现象 2、说明面心立方、体心立方、密排六方(c/a≥1.633)三种晶体结构形成的最密排面,最密排方向和致密度。(10分) 3、在形变过程中,位错增殖的机理是什么?(10分) 4、简述低碳钢热加工后形成带状组织的原因,以及相变时增大冷却度速度可避免带状组织产生的原因。(10分) 5、简要描述含碳量0.25%的钢从液态缓慢冷却至室温的相变过程(包括相变转换和成分转换)。(10分) 6、选答题(二选一,10分) (1)铸锭中区域偏析有哪几种?试分析其原因,并提出消除区域偏析的措施。 (2)固溶体结晶的一般特点是什么?简要描述固溶体非平衡态结晶时产生显微偏析的原因,说明消除显微偏析的方法。 7、简述金属或合金冷塑性变形后,其结构、组织和性能的变化。(10分) 8、简述经冷变形的金属或合金在退火时其显微组织,储存能和性能的变化规律。(10分) 9、选答题(二选一,10分) (1)为了提高Al-4.5%Cu合金的综合力学性能,采用了如下热处理工艺制度,在熔盐浴中505℃保温30分钟后,在水中淬火,然后在190℃下保温24小时,试分析其原因以及整个过程中显微组织的变化过程。 (2)什么叫固溶体的脱溶?说明连续脱溶和不连续脱溶在脱溶过程中母相成分变化的特点。 10、简述固溶强化,形变强化,细晶强化和弥散强化的强化机理。(10分) 11、简述影响再结晶晶粒大小的因素有哪些?并说明其影响的基本规律。(10分) 12、画出铁碳相图,并写出其中包晶反应,共晶反应和共析反应的反应式。(10分) 13、选做题(二选一,10分) (1)如果其他条件相同,试比较下列铸造条件下,铸件中晶粒大小,并分析原因。 a.水冷模浇铸和砂模浇铸 b.低过热度浇铸和高过热浇铸 c.电磁搅拌和无电磁搅拌 d.加入,不加入Al-Ti-B铅合金。 (2)什么叫形变织构?什么叫再结晶织构?简要说明形变织构,再结晶织构的形成机理。 2000年招收攻读硕士学位研究生入学考试试题 考试科目: 金属学 适用专业: 材料加工工程科学技术史 说明:统考生答1-10题,单考生答1-7题和11-13题。 1.名词解释(10分) 1相界面2相律3过渡相④菲克第一定律⑤退火织构 2.什么是固溶体?在单相合金中,影响合金元素的固溶度的因素有哪些?固溶体与组成固溶体
材料科学基础考研知识点总结
金属学与热处理总结 一、金属的晶体结构 重点内容：面心立方、体心立方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，八面体、四面体间隙个数；晶向指数、晶面指数的标定；柏氏矢量具的特性、晶界具的特性。 基本内容：密排六方金属晶体结构的配位数、致密度、原子半径，密排面上原子的堆垛顺序、晶胞、晶格、金属键的概念。晶体的特征、晶体中的空间点阵。 晶胞：在晶格中选取一个能够完全反映晶格特征的最小的几何单元，用来分析原子排列的规律性，这个最小的几何单元称为晶胞。 金属键：失去外层价电子的正离子与弥漫其间的自由电子的静电作用而结合起来，这种结合方式称为金属键。 位错：晶体中原子的排列在一定范围内发生有规律错动的一种特殊结构组态。 位错的柏氏矢量具有的一些特性： ①用位错的柏氏矢量可以判断位错的类型；②柏氏矢量的守恒性，即柏氏矢量与回路起点及回路途径无关；③位错的柏氏矢量个部分均相同。 刃型位错的柏氏矢量与位错线垂直；螺型平行；混合型呈任意角度。 晶界具有的一些特性： ①晶界的能量较高，具有自发长大和使界面平直化，以减少晶界总面积的趋势；②原子在晶界上的扩散速度高于晶内，熔点较低；③相变时新相优先在晶界出形核；④晶界处易于发生杂质或溶质原子的富集或偏聚；⑤晶界易于腐蚀和氧化；⑥常温下晶界可以阻止位错的运动，提高材料的强度。 二、纯金属的结晶 重点内容：均匀形核时过冷度与临界晶核半径、临界形核功之间的关系；细化晶粒的方法，铸锭三晶区的形成机制。
基本内容：结晶过程、阻力、动力，过冷度、变质处理的概念。铸锭的缺陷； 结晶的热力学条件和结构条件，非均匀形核的临界晶核半径、临界形核功。 相起伏：液态金属中，时聚时散，起伏不定，不断变化着的近程规则排列的 原子集团。 过冷度：理论结晶温度与实际结晶温度的差称为过冷度。 变质处理：在浇铸前往液态金属中加入形核剂，促使形成大量的非均匀晶核， 以细化晶粒的方法。 过冷度与液态金属结晶的关系：液态金属结晶的过程是形核与晶核的长大过 程。从热力学的角度上看，没有过冷度结晶就没有趋动力。根据 T R k ?∝1可知当过冷度T ?为零时临界晶核半径R k 为无穷大，临界形核功（2 1T G ?∝?）也为无穷大。临界晶核半径R k 与临界形核功为无穷大时，无法形核，所以液态金属不能结晶。晶体的长大也需要过冷度，所以液态金属结晶需要过冷度。 细化晶粒的方法：增加过冷度、变质处理、振动与搅拌。 铸锭三个晶区的形成机理：表面细晶区：当高温液体倒入铸模后，结晶先从 模壁开始，靠近模壁一层的液体产生极大的过冷，加上模壁可以作为非均质形核的基底，因此在此薄层中立即形成大量的晶核，并同时向各个方向生长，形成表面细晶区。柱状晶区：在表面细晶区形成的同时，铸模温度迅速升高，液态金属冷却速度减慢，结晶前沿过冷都很小，不能生成新的晶核。垂直模壁方向散热最快，因而晶体沿相反方向生长成柱状晶。中心等轴晶区：随着柱状晶的生长，中心部位的液体实际温度分布区域平缓，由于溶质原子的重新分配，在固液界面前沿出现成分过冷，成分过冷区的扩大，促使新的晶核形成长大形成等轴晶。由于液体的流动使表面层细晶一部分卷入液体之中或柱状晶的枝晶被冲刷脱落而进入前沿的液体中作为非自发生核的籽晶。 三、二元合金的相结构与结晶 重点内容：杠杆定律、相律及应用。 基本内容：相、匀晶、共晶、包晶相图的结晶过程及不同成分合金在室温下 的显微组织。合金、成分过冷；非平衡结晶及枝晶偏析的基本概念。 相律：f = c – p + 1其中，f 为 自由度数，c 为 组元数，p 为 相数。 伪共晶：在不平衡结晶条件下，成分在共晶点附近的亚共晶或过共晶合金也 可能得到全部共晶组织，这种共晶组织称为伪共晶。 合金：两种或两种以上的金属，或金属与非金属，经熔炼或烧结、或用其它 方法组合而成的具有金属特性的物质。 合金相：在合金中，通过组成元素（组元）原子间的相互作用，形成具有相 同晶体结构与性质，并以明确界面分开的成分均一组成部分称为合金相。
北科1995-2012材料科学基础考研试题及答案
北京科技大学 1995年硕士学位研究生入学考试试题 考试科目: 金属学 适用专业: 金属塑性加工 说明:统考生做1～10题，单考生做1～7题和在8～13题中任选3题。每题10分。 1、什么是固溶体？固溶体可以分为几种？并说明其各自的结晶特点。 2、计算含0.45%C的亚共析钢在共析温度时铁素体和奥氏体两相的相对数量，在这一温度下铁素体和珠光体的相对数量又是多少？ 3、用扩散理论来说明高温条件下钢的氧化过程。 4、画出铁碳平衡相图中的包晶反应部分的相图，并给出包晶反应表达式。 5、说明钢中非金属夹杂物的来源及其种类。 6、说明钢的完全退火、不完全退火、等温退火、球化退火、和低温退火的工艺特点及它们的作用。 7、说明轴承钢的碳化物类型及形成原因。 8、画图说明钢的高温和低温形变热处理的工艺特点。 9、从下列元素中指出哪些元素是扩大奥氏体区域的？哪些元素是缩小奥氏体区域的？C Si Ti Cr Mo Ni Cu N 10、冷变形金属加热发生低温、中温和高温回复时晶体内部发生什么变化？ 11、绘出立方系中｛110｝晶面族所包括的晶面，以及（112）、（123）、（120）晶面。 12、说明共析钢加热时奥氏体形成的过程，并画图表示。 13、合金钢中主要的合金相有几种类型？
北京科技大学 1999年硕士学位研究生入学考试试题 考试科目: 金属学 适用专业: 金属塑性加工 1、名词解释:（10分） （1）点阵畸变（2）组成过冷（3）再结晶温度（4）滑移和孪生（5）惯习现象 2、说明面心立方、体心立方、密排六方（c/a≥1.633）三种晶体结构形成的最密排面，最密排方向和致密度。（10分） 3、在形变过程中，位错增殖的机理是什么？（10分） 4、简述低碳钢热加工后形成带状组织的原因，以及相变时增大冷却度速度可避免带状组织产生的原因。（10分） 5、简要描述含碳量0.25%的钢从液态缓慢冷却至室温的相变过程（包括相变转换和成分转换）。（10分） 6、选答题（二选一，10分） （1）铸锭中区域偏析有哪几种？试分析其原因，并提出消除区域偏析的措施。 （2）固溶体结晶的一般特点是什么？简要描述固溶体非平衡态结晶时产生显微偏析的原因，说明消除显微偏析的方法。 7、简述金属或合金冷塑性变形后，其结构、组织和性能的变化。（10分） 8、简述经冷变形的金属或合金在退火时其显微组织，储存能和性能的变化规律。（10分） 9、选答题（二选一，10分） （1）为了提高Al-4.5%Cu合金的综合力学性能，采用了如下热处理工艺制度，在熔盐浴中505℃保温30分钟后，在水中淬火，然后在190℃下保温24小时，试分析其原因以及整个过程中显微组织的变化过程。 （2）什么叫固溶体的脱溶？说明连续脱溶和不连续脱溶在脱溶过程中母相成分变化的特点。 10、简述固溶强化，形变强化，细晶强化和弥散强化的强化机理。（10分） 11、简述影响再结晶晶粒大小的因素有哪些？并说明其影响的基本规律。（10分） 12、画出铁碳相图，并写出其中包晶反应，共晶反应和共析反应的反应式。（10分） 13、选做题（二选一，10分） （1）如果其他条件相同，试比较下列铸造条件下，铸件中晶粒大小，并分析原因。 a.水冷模浇铸和砂模浇铸 b.低过热度浇铸和高过热浇铸
材料科学基础考研经典题目教学内容
16.简述金属固态扩散的条件。 答：⑴扩散要有驱动力——热力学条件，化学势梯度、温度、应力、电场等。 ⑵扩散原子与基体有固溶性——前提条件；⑶足够高温度——动力学条件；⑷足够长的时间——宏观迁移的动力学条件 17. 何为成分过冷？它对固溶体合金凝固时的生长形貌有何影响？ 答：成分过冷：在合金的凝固过程中，虽然实际温度分布一定，但由于液相中溶质分布发生了变化，改变了液相的凝固点，此时过冷由成分变化与实际温度分布这两个因素共同决定，这种过冷称为成分过冷。成分过冷区的形成在液固界面前沿产生了类似负温度梯度的区域，使液固界面变得不稳定。当成分过冷区较窄时，液固界面的不稳定程度较小，界面上偶然突出部分只能稍微超前生长，使固溶体的生长形态为不规则胞状、伸长胞状或规则胞状；当成分过冷区较宽时，液固界面的不稳定程度较大，界面上偶然突出部分较快超前生长，使固溶体的生长形态为胞状树枝或树枝状。所以成分过冷是造成固溶体合金在非平衡凝固时按胞状或树枝状生长的主要原因。 18. 为什么间隙固溶体只能是有限固溶体，而置换固溶体可能是无限固溶体？ 答：这是因为当溶质原子溶入溶剂后，会使溶剂产生点阵畸变，引起点阵畸变能增加，体系能量升高。间隙固溶体中，溶质原子位于点阵的间隙中，产生的点阵畸变大，体系能量升高得多；随着溶质溶入量的增加，体系能量升高到一定程度后，溶剂点阵就会变得不稳定，于是溶质原子便不能再继续溶解，所以间隙固溶体只能是有限固溶体。而置换固溶体中，溶质原子位于溶剂点阵的阵点上，产生的点阵畸变较小；溶质和溶剂原子尺寸差别越小，点阵畸变越小，固溶度就越大；如果溶质与溶剂原子尺寸接近，同时晶体结构相同，电子浓度和电负性都有利的情况下，就有可能形成无限固溶体。 19. 在液固相界面前沿液体处于正温度梯度条件下，纯金属凝固时界面形貌如何？同样条件下，单相 固溶体合金凝固的形貌又如何？分析原因 答：正的温度梯度指的是随着离开液—固界面的距离Z 的增大，液相温度T 随之升高的情况，即0>dZ dT 。在这种条件下，纯金属晶体的生长以接近平面状向前推移，这是由于温度梯度是正的，当界面上偶尔有凸起部分而伸入温度较高的液体中时，它的生长速度就会减慢甚至停止，周围部分的过冷度较凸起部分大，从而赶上来，使凸起部分消失，这种过程使液—固界面保持稳定的平面形状。固溶体合金凝固时会产生成分过冷，在液体处于正的温度梯度下，相界面前沿的成分过冷区呈现月牙形，其大小与很多因素有关。此时，成分过冷区的特性与纯金属在负的温度梯度下的热过冷非常相似。可以按液固相界面前沿过冷区的大小分三种情况讨论：⑴当无成分过冷区或成分过冷区较小时，界面不可能出现较大的凸起，此时平界面是稳定的，合金以平面状生长，形成平面晶。⑵当成分过冷区稍大时，这时界面上凸起的尖部将获得一定的过冷度，从而促进了凸起进一步向液体深处生长，考虑到界面的力学平衡关系，平界面变得不稳定，合金以胞状生长，形成胞状晶或胞状组织。⑶当成分过冷区较大时，平界面变得更加不稳定，界面上的凸起将以较快速度向液体深处生长，形成一次轴，同时在一次轴的侧向形成二次轴，以此类推，因此合金以树枝状生长，最终形成树枝晶。 20. 纯金属晶体中主要的点缺陷类型是什么？试述它们可能产生的途径？ 答：纯金属晶体中，点缺陷的主要类型是空位、间隙原子、空位对及空位与间隙原子对等。产生的途径：⑴依靠热振动使原子脱离正常点阵位置而产生。空位、间隙原子或空位与间隙原子对都可由热激活而形成。这种缺陷受热的控制，它的浓度依赖于温度，随温度升高，其平衡态的浓度亦增高。⑵冷加工时由于位错间有交互作用。在适当条件下，位错交互作用的结果能产生点缺陷，如带割阶的位错运动会放出空位。⑶辐照。高能粒子（中子、α粒子、高速电子）轰击金属晶体时，点阵中的原子由于粒子轰击而离开原来位置，产生空位或间隙原子。 21. 简述一次再结晶与二次再结晶的驱动力，并如何区分冷热加工？动态再结晶与静态再结晶后的组 织结构的主要区别是什么？ 答：一次再结晶的驱动力是基体的弹性畸变能，而二次再结晶的驱动力是来自界面能的降低。再结晶温
北京科技大学2011年材料科学基础真题答案
一、 1、空间点阵：呈周期性和规则性排列的具有相同周围环境的阵点，在三维空间中规则排列而成的阵列。 2、临界分切应力：滑移进行时最小的分切应力，是一个定值，与材料本身性质有关，与外力取向无关。 3、滑移系：某个滑移面及滑移面上的滑移方向统称为滑移系 4、堆垛层错：在实际晶体中密排面的堆垛顺序遭到错排和破坏，形成层错。 5、调幅分解：在分解无核阶段，固溶体发生自发的成分涨落，通过上坡扩散使溶质波幅增加，产生结构与母相相同成分不同的两种固溶体。 6、脱溶：在母相中析出第二相，但是母相本身保留，浓度由过饱和状态过渡到饱和状态， 7、上坡扩散：菲克第一定律描述了物质从高浓度向低浓度扩散的现象，扩散的结果导致浓度梯度的减小，使成份趋于均匀。但实际上并非所有的扩散过程都是如此，物质也可能从低浓度区向高浓度区扩散，沿着逆浓度梯度的方向进行扩散，扩散的结果提高了浓度梯度。 8、再结晶温度：在规定时间（1h ）内完成再结晶或者达到再结晶规定程度的最低温度。 二、 NaCl ：面心立方，+Na 4个，- Cl 4个，配位数6。 CsCl ：简单立方，+Cs 1个，-Cl 1个，配位数8。 ZnS ： 面心立方，+2Zn 4个，-2S 4个，配位数4。 CaF 2：面心立方，+2Ca 4个，-1F 8个，+2Ca 配位数8，-1F 配位数4。 CaTiO 3：简单立方，+2Ca 1个，+4Ti 1个，-2O 3个，+2Ca 配位数12，+4Ti 配位数6，- 2O
配位数12。 三、面心立方的密排面{111}，体心立方的密排面{110} 面心立方 体心立方 面心立方八面体间隙位置为)2 1,21, 21(及其等效位置--棱边的中心。 体心立方八面体间隙位置为)0,21,21(及其等效位置--棱边中心和面心。 （a ） （b ） 图（a ）为面心立方八面体间隙分布情况，其中空心圆为八面体间隙所在位置，即（21,21,21）和各棱边的中心处。 图（b ）为体心立方八面体间隙分布情况，其中空心圆为八面体间隙所在位置，即（0,2 1,21）和各面的中心处及各棱边的中心处。
江苏大学材料科学基础考研课程试题集
2004年西北工业大学硕士研究生入学试 题 一、简答题：（共40分，每小题8分） 1、请简述间隙固溶体、间隙相、间隙化合物的异同点？ 2、请简述影响扩散的主要因素有哪些。 3、临界晶核的物理意义是什么？形成临界晶核的充分条件是什么？ 4、有哪些因素影响形成非晶态金属？为什么？ 5、合金强化途径有哪些？各有什么特点？ 二、计算、作图题：（共60分，每小题12分） 1、求]111[和]120[两晶向所决定的晶面，并绘图表示出来。 2、氧化镁（MgO ）具有NaCl 型结构，即具有O 2-离子的面心立方结构。问： （1） 若其离子半径+2Mg r =0.066nm ，-2O r ＝0.140nm ，则其原子堆积密度 为多少？ （2） 如果+2Mg r /-2O r ＝0.41，则原子堆积密度是否改变？ 3、已知液态纯镍在1.013×105 Pa （1大气压），过冷度为319 K 时发生均匀形核，设临界晶核半径为1nm ，纯镍熔点为1726 K ，熔化热ΔH m ＝ 18075J/mol ，摩尔体积V s ＝6.6cm 3/mol ，试计算纯镍的液－固界面能和临 界形核功。 4、图示为Pb-Sn-Bi 相图投影图。问： （1）写出合金Q （w Bi ＝0.7，w Sn ＝0.2）凝固过程及室温组织； （2）计算合金室温下组织组成物的相对含量。
5、有一钢丝（直径为1mm ）包复一层铜（总直径为2mm ）。若已知钢的屈服强度σst ＝280MPa ，弹性模量E st ＝205GPa ，铜的σCu ＝140MPa ，弹性模量 E Cu ＝110GPa 。问： （1）如果该复合材料受到拉力，何种材料先屈服？ （2）在不发生塑性变形的情况下，该材料能承受的最大拉伸载荷是多 少？ （3）该复合材料的弹性模量为多少？ 三、综合分析题：（共50分，每小题25分） 1、某面心立方晶体的可动滑移系为]101[ )111(、 。 （1） 请指出引起滑移的单位位错的柏氏矢量； （2） 若滑移由刃位错引起，试指出位错线的方向； （3） 请指出在（2）的情况下，位错线的运动方向； （4） 假设在该滑移系上作用一大小为0.7MPa 的切应力，试计算单位 刃位错线受力的大小和方向（取点阵常数为a ＝0.2nm ）。 2、若有，某一Cu-Ag 合金（w Cu ＝0.075，w Ag ＝0.925）1Kg ，请提出一种方案 从该合金中提炼出100g 的Ag ，且要求提炼得到的Ag 中的Cu 含量w Cu 低于0.02。（假设液相线和固相线固相线均为直线）。 2005年西北工业大学硕士研究生入学 试题 一、简答题（每题8分，共40分） 1. 请简述二元合金结晶的基本条件有哪些。 2. 同素异晶转变和再结晶转变都是以形核长大方式进行的，请问两者之间有何差别？ 3. 两位错发生交割时产生的扭折和割阶有何区别？ 4. 请简述扩散的微观机制有哪些？影响扩散的因素又有哪些？ 5. 请简述回复的机制及其驱动力。
北京科技大学-材料科学基础2005考研试题
2005年北京科技大学 攻读硕士学位研究生入学考试试题 考试科目：金属学 适用专业：材料学、材料科学与工程、材料加工工程 说明：统考生做一至九题；单考生做一至六和十至十二题 一、晶体结构(20分) 1．什么是晶面族｛111｝晶面族包含哪些晶面? 2．面心立方结构金属的［100]和正［111]晶向间的夹角是多少?｛100｝面间距是多少? 3．面心立方结构和密排六方结构金属中的原子堆垛方式和致密度是否有差异?请加以说明。 二、合金相(15分) 1．解释间隙固溶体和间隙相的含义，并加以比较。 2．为什么固溶体的强度常比纯金属高? 三、晶体缺陷(15分) 1．晶体内若有较多的线缺陷(位错)或面缺陷(晶界、孪晶界等)，其强度会明显升高，这些现象称为什么?强度提高的原因是什么? 2．上述的两类缺陷是怎样进入晶体的?举例说明如何提高这些缺陷的数目? 四、相图热力学(10分) 利用图10-1的自由能-成分曲线说明，公切线将成分范围分成三个区域，各区域内哪些相稳定?为什么? 五、凝固(20分) 1．相同过冷度下比较均匀形核与非均匀形核的临界半径、临界形核功、临界晶核体积，哪个大? 2．合金凝固时的液／固界面前沿通常比纯金属液／固界面前沿更容易出现过冷?为什么? 3．典型的金属(如铁)和典型的非金属(如硅，石墨)在液相中单独生长时的形貌差异是什么?
六、扩散(20分) 1．菲克第二定律的解之一是误差函数解，C=A+Berf(x/2(Dt)1/2)，它可用于纯铁的渗碳过程。若温度固定，不同时间碳的浓度分布则如图10-2。已知渗碳1 小时后达到某一特定浓度的渗碳层厚度为0．5mm，问再继续渗碳8小时后，相同浓度的渗层厚度是多少? 2．图10-3为测出的钍在不同温度及以不同方式扩散时扩散系数与温度的关系，从该实验数据图中能得出哪些信息? 七、形变(20分) 1．常温下金属塑性变形有哪些主要机制? 它们间的主要差异是什么? 2．面心立方金属铜在三种不同条件下的真应力-应变曲线如图10-4。说明它们可能是在怎样的温度和应变速率下形成的?为何有这样的形状? 3．什么是上、下屈服点效应(在纯铁或低碳钢中)?原因是什么? 八、再结晶(20分) 1．给出金属发生再结晶的基本条件(驱动力)。 2．指出再结晶、结晶、固态相变之间的主要区别。 3. 图10-5示意画出一种常见的再结晶形核机制，请解释该地点优先形核的原因和形核过程。 4．再结晶动力学公式为X=1-e(-ktn)，各参数表示的含义是什么?以X—t的关系作图，曲线的形状大致是怎样的?如何处理可得一条直线?处理成直线有何用途? 九、固态相变(10分) 图10-6为两组铝铜合金的时效强化曲线；讨论成分变化及时效温度对力学性能(这里是硬度值)的影响，分析可能的原因。 十、固态相变(15分) 1．简述时效(强化)处理的工艺路线及原理。 2．同素异晶转变、马氏体相变、脱溶转变有何主要区别?
【考研】材料科学基础试题库答案
Test of Fundamentals of Materials Science 材料科学基础试题库 郑举功编
东华理工大学材料科学与工程系 一、填空题 0001.烧结过程的主要传质机制有_____、_____、_____ 、_____，当烧结分别进行四种传质时，颈部增长x/r与时间t的关系分别是_____、_____、_____ 、_____。 0002.晶体的对称要素中点对称要素种类有_____、_____、_____ 、_____ ，含有平移操作的对称要素种类有_____ 、_____ 。 0003.晶族、晶系、对称型、结晶学单形、几何单形、布拉菲格子、空间群的数目分别是_____、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 、_____ 。 0004.晶体有两种理想形态，分别是_____和_____。 0005.晶体是指内部质点排列的固体。 0006.以NaCl晶胞中（001）面心的一个球（Cl-离子）为例，属于这个球的八面体空隙数为，所以属于这个球的四面体空隙数为。 0007.与非晶体比较晶体具有自限性、、、、和稳定性。 0008.一个立方晶系晶胞中，一晶面在晶轴X、Y、Z上的截距分别为2a、1/2a 、2/3a，其晶面的晶面指数是。 0009.固体表面粗糙度直接影响液固湿润性，当真实接触角θ时，粗糙度越大，表面接触角，就越容易湿润；当θ，则粗糙度，越不利于湿润。 0010.硼酸盐玻璃中，随着Na2O（R2O）含量的增加，桥氧数，热膨胀系数逐渐下降。当Na2O含量达到15%—16%时，桥氧又开始，热膨胀系数重新上升，这种反常现象就是硼反常现象。 0011.晶体结构中的点缺陷类型共分、和三种，CaCl2中Ca2+进入到KCl间隙中而形成点缺陷的反应式为。 0012.固体质点扩散的推动力是________。 0013.本征扩散是指__________，其扩散系数D＝_________,其扩散活化能由________和_________ 组成。0014.析晶过程分两个阶段，先______后______。 0015.晶体产生Frankel缺陷时，晶体体积_________，晶体密度_________；而有Schtty缺陷时，晶体体积_________,晶体密度_________。一般说离子晶体中正、负离子半径相差不大时，_________是主要的；两种离子半径相差大时，_________是主要的。 0016.少量CaCl2在KCl中形成固溶体后，实测密度值随Ca2+离子数/K＋离子数比值增加而减少，由此可判断其缺陷反应式为_________。 0017.Tg是_________,它与玻璃形成过程的冷却速率有关，同组分熔体快冷时Tg比慢冷时_________ ,淬冷玻璃比慢冷玻璃的密度_________,热膨胀系数_________。 0018.同温度下，组成分别为：(1) 0.2Na2O－0.8SiO2 ；(2) 0.1Na2O－0.1CaO－0.8SiO2 ;(3) 0.2CaO－0.8SiO2 的三种熔体，其粘度大小的顺序为_________。 0019.三T图中三个T代表_________, _________,和_________。 0020.粘滞活化能越_________ ,粘度越_________ 。硅酸盐熔体或玻璃的电导主要决定于_________ 。 0021.0.2Na2O-0.8SiO2组成的熔体，若保持Na2O含量不变，用CaO置换部分SiO2后，电导_________。0022.在Na2O－SiO2熔体中加入Al2O3(Na2O/Al2O3<1),熔体粘度_________。 0023.组成Na2O . 1/2Al2O3 . 2SiO2的玻璃中氧多面体平均非桥氧数为_________。 0024.在等大球体的最紧密堆积中，六方最紧密堆积与六方格子相对应，立方最紧密堆积与_______ 相对应。0025.在硅酸盐晶体中，硅氧四面体之间如果相连，只能是_________方式相连。
《材料科学基础》考研—简答题常考题型汇总
材料科学基础简答题考研常考题型汇总 1.原子间的结合键共有几种？各自的特点如何？【11年真题】 答：（1）金属键：基本特点是电子的共有化，无饱和性、无方向性，因而每个原子有可能同更多的原子结合，并趋于形成低能量的密堆结构。当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时不至于破坏金属键，这就使得金属具有良好的延展性，又由于自由电子的存在，金属一般都具有良好的导电性和导热性能。 （2）离子键：正负离子相互吸引，结合牢固，无方向性、无饱和性。因此，七熔点和硬度均较高。离子晶体中很难产生自由运动的电子，因此他们都是良好的电绝缘体。 （3）共价键：有方向性和饱和性。共价键的结合极为牢固，故共价键晶体具有结构稳定、熔点高、质硬脆等特点。共价结合的材料一般是绝缘体，其导电能力较差。 （4）范德瓦尔斯力：范德瓦尔斯力是借助微弱的、瞬时的电偶极矩的感应作用，将原来稳定的原子结构的原子或分子结合为一体的键合。它没有方向性和饱和性，其结合不如化学键牢固。 （5）氢键：氢键是一种极性分子键，氢键具有方向性和饱和性，其键能介于化学键和范德瓦耳斯力之间。 2.说明间隙固溶体与间隙化合物有什么异同。 答：相同点：二者一般都是由过渡族金属与原子半径较小的C、N、H、O、B等非金属元素所组成。 不同点：（1）晶体结构不同。间隙固溶体属于固溶体相，保持溶剂的晶格类
型；间隙化合物属于金属化合物相，形成不同于其组元的新点阵。 （2）间隙固溶体用α、β、γ表示；间隙化合物用化学分子式MX、M2X 等表示。 间隙固溶体的强度、硬度较低，塑性、韧性好；间隙化合物的强度、熔点较高，塑性、韧性差。 3.为什么只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶，而间隙固溶体则不能？ 答：因为形成固溶体时，溶质原子的溶入会使溶剂结构产生点阵畸变，从而使体系能量升高。溶质与溶剂原子尺寸相差较大，点阵畸变的程度也越大，则畸变能越高，结构的稳定性越低，溶解度越小。一般来说，间隙固溶体中溶质原子引起的点阵畸变较大，故不能无限互溶，只能有限熔解。 4.试述硅酸盐的结构和特点？ 答：（1）硅酸盐结构的基本单元是[SiO4]四面体。Si原子位于O原子的四面体间隙内，Si、O之间的结合不仅有离子键还有共价键 （2）每一个氧最多被两个[SiO]四面体共有 （3）[Si]四面体可以孤立存在，也可以共顶点互相连接。 （4）Si-O-Si形成一折线。 分类：含有有限硅氧团的硅酸盐、岛状、链状、层状、骨架状硅酸盐。 5.为什么外界温度的急剧变化可以使许多陶瓷件开裂破碎？ 答：由于大多数陶瓷由晶相和玻璃相构成，这两种相的热膨胀系数相差很大，高温很快冷却时，每种相的收缩程度不同，多造成的内应力足以使陶瓷器件开裂或破碎。 6.陶瓷材料中主要结合键是什么？从结合键的角度解释陶瓷材料所具有的特殊
武汉理工材料科学基础考研名词解释
1 材料引言 玻璃——玻璃是由熔体过冷所制得的非晶态材料。 水泥——水泥是指加入适量水后可成塑性浆体，既能在空气中硬化又能在水中硬化，并能够将砂，石等材料牢固地胶结在一起的细粉状水硬性材料。 耐火材料——耐火材料是指耐火度不低于1580 摄氏度的无机非金属材料。 硅质耐火材料，镁质耐火材料，熔铸耐火材料，轻质耐火材料，不定形耐火材料。 高聚物——高聚物是由一种或几种简单低分子化合物经聚合而组成的分子量很大的化合物。 胶粘剂——胶粘剂是指在常温下处于粘流态，当受到外力作用时，会产生永久变形，外力撤去后又不能恢复原状的高聚物。 合金——合金是由两种或两种以上的金属元素，或金属元素与非金属元素形成的具有金属特性的新物质 固溶体——当合金的晶体结构保持溶质组元的晶体结构时，这种合金成为一次固溶体或端际固溶体，简称固溶体。 电子化合物——电子化合物是指具有一定（或近似一定）的电子浓度值，且结构相同或密切相关的相。 间隙化合物——由原子半径较大的过渡金属元素（Fe,Cr,Mn,Mo,W,V 等）和原子半径较小的非（准）金属元素（H,B,C,N,Si,等）形成的金属间化合物。 传统无机非金属材料——主要是指由SiO2 及其硅酸盐化合物为主要成分制成的材料，包括陶瓷，玻璃，水泥和耐火材料等。 新型无机非金属材料——是用氧化物，氮化物，碳化物，硼化物，硫化物，硅化物以及各种无机非金属化合物经特殊的先进工艺制成的材料。 2 晶体结构 晶体——晶体是离子，原子或分子按一定的空间结构排列所组成的固体，其质点在空间的分布具有周期性和对称性，因而，晶体具有规则的外形。 晶胞——晶胞是从晶体结构中取出来的反应晶体周期性和对称性的重复单元。 晶体结构——晶体结构是指晶体中原子或分子的排列情况，由空间点阵+结构基元而构成，晶体结构的形式是无限多的。 空间点阵——空间点阵是把晶体结构中原子或分子等结构基元抽象为周围环境相同的阵点之后，描述晶体结构的周期性和对称性的图像。 晶面——可将晶体点阵在任何方向上分解为相互平行的节点平面，这样的结点平面成为晶面。 晶面指数——结晶学中经常用（h k l）来表示一组平行晶面，成为晶面指数。 晶面族——在对称性高的晶体（如立方晶系）中，往往有并不平行的两组以上的晶面，它们的原子排列状况是相同的，这些晶面构成一个晶面族。 晶向族——晶体中原子排列周期相同的所有晶向为一个晶向族，用{u v w}表示。 晶带或晶带面——在结晶学中，把同时平行某一晶向[u v w]的所有晶面成为一个晶带