材料科学基础试卷及答案

材料科学基础试卷及答案
材料科学基础试卷及答案

材料科学基础试卷(2009年1月17日)

一. 名词解释(4分×5题= 20分)

1. 位错:(4分)

2. 马氏体转变:(4分)

3. 晶体:(4分)

4. 形变强化:(4分)

5. 间隙固溶体:(4分)

二.填空(30分,每空1分)

1. 一个体心立方晶胞中占有的原子数目为2。

2.典型金属的晶体结构有体心立方、面心立方、密排六方。

3.晶界分为、大角晶界两类,两个晶粒的位向差小于 _ 10,它们之间的晶界称为小角度晶界。

4.相界面分为共格、半共格、非共格三大类。

5.固态相变按热力学可分为一级相变、二级相变,

按原子迁移方式可分为扩散型、,按相变方式可分为有核相、无核相变。

6. 板条马氏体显微组织是由许多成群的板条组成,亚结构为_。

7.马氏体是C在α-Fe中的过饱和间隙式固溶体。具有体心立方点阵。马氏体相变属于_____ 相变。

8.脱溶沉淀包括、θ″、θ′、θ相四个过程。

9.晶体材料在力的作用下,主要表现为: 线弹性变形、非线弹性变形、均匀塑性变形、非均匀塑性变形、断裂五个过程。

10.菲克第一定律描述了稳态扩散的特征,即浓度不随时间变化。

11. 原子扩散的驱动力是浓度梯度。

三、是非题(正确打√,错误打×)(每小题1分, 共计10分)

1、面心立方金属滑移面通常为{110},滑移方向为<111>。()

2、再结晶是指无畸变的等轴新晶粒逐渐取代变形新晶粒的过程。()

3、从热力学角度看,扩散的真正推动力是由浓度梯度的不同引起的,各组元的原子

总是由高浓度扩散到低浓度。()

4、晶粒细化可以提高材料的强度,同时又可以提高材料的塑性指标。()

5、利用三元相图的垂直截面可分析给定合金在冷却过程中的相变过程,在两相区也

可应用杠杆定律来计算两平衡相的相对量。()

6、实际金属结晶过程中,形核有均匀形核和非均匀形核两种方式,由于非均匀形核

所需形核功较高,所以主要以均匀形核为主。()

7、二元合金中,固溶体结晶时,在正的温度梯度下,晶体只能以平面方式长大,不

能以树枝状和胞状方式长大。()

8、孪生是晶体难以进行滑移时,而进行的另外一种塑性变形方式。()

9、一根位错线不能在晶体内部中断,也不能在晶体表面中断,只能在晶体内部自成

封闭的位错环或者和其它位错线相连接。()

10、所有垂直于同一方向的晶面构成一个晶带。()

四.简要回答下列问题(5分×3题= 15分)

1. 什么叫临界晶核半径?它的物理意义?(5分)

答案:

2.比较刃型位错和螺型位错的异同。为什么只有螺位错可以发生交滑移而刃位错却不能?(5分)

答案:

3.比较Fe-Fe3C合金平衡冷却时Fe3C的五种存在形式的异同。(5分)

答案:

五.论述题: 论述珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变的相同性和相异性。(10分)

答案:

六.计算题(15分)

画出Fe-Fe3C相图,分析Fe-1.0%C和Fe-5.0%C两种合金的冷却相变过程,并计算两种合金在室温的组织组成和相组成。

一. 名词解释(4分×5题= 20分)

1. 位错:(4分) 已滑移区与未滑移区的分界部分。

2. 马氏体转变:(4分) 同成分、不变平面切变类型的固态转变。

3. 晶体:(4分) 质点(原子、分子或离子)以周期性重复方式在三维空间作有规则的排列的固体。

4. 形变强化:(4分) 由塑性变形引起的材料强度、硬度升高的现象。

5. 间隙固溶体:(4分) 将外来组元引入晶体结构,占据主晶相间隙位置的一部分,仍保持一个晶相,这种固溶体称为间隙固溶体。

二.填空(30分,每空1分)

1. 一个体心立方晶胞中占有的原子数目为 2 。

2.典型金属的晶体结构有体心立方、面心立方、密排六方。

3.晶界分为小角晶界、大角晶界两类,两个晶粒的位向差小于_ 10度,它们之间的晶界称为小角度晶界。

4.相界面分为共格、半共格、非共格三大类。

5.固态相变按热力学可分为一级相变、二级相变,

按原子迁移方式可分为扩散型、切变型,按相变方式可分为有核相变、无核相变。

6. 板条马氏体显微组织是由许多成群的板条组成,亚结构为_高密度的位错_。

7. 马氏体是C在α-Fe中的过饱和间隙式固溶体。具有体心立方点阵。马氏体相变属于___位移型无扩散相变___ 相变。

8.脱溶沉淀包括GP区、θ″相、θ′相、θ相四个过程。

9.晶体材料在力的作用下,主要表现为: 线弹性变形、非线弹性变形、均匀塑性变形、非均匀塑性变形、断裂五个过程。

10.菲克第一定律描述了稳态扩散的特征,即浓度不随时间变化。

11. 原子扩散的驱动力是浓度梯度。

三、是非题(正确打√,错误打×)(每小题1分, 共计10分)

1、面心立方金属滑移面通常为{110},滑移方向为<111>。(×)

2、再结晶是指无畸变的等轴新晶粒逐渐取代变形新晶粒的过程。(√)

3、从热力学角度看,扩散的真正推动力是由浓度梯度的不同引起的,各组元的原子总是由高浓度扩散到低浓度。(×)

4、晶粒细化可以提高材料的强度,同时又可以提高材料的塑性指标。(√)

5、利用三元相图的垂直截面可分析给定合金在冷却过程中的相变过程,在两相区也可应用杠杆定律来计算两平衡相的相对量。(×)

6、实际金属结晶过程中,形核有均匀形核和非均匀形核两种方式,由于非均匀形核所需形核功较高,所以主要以均匀形核为主。(×)

7、二元合金中,固溶体结晶时,在正的温度梯度下,晶体只能以平面方式长大,不能以树枝状和胞状方式长大。(×)

8、孪生是晶体难以进行滑移时,而进行的另外一种塑性变形方式。(√)

9、一根位错线不能在晶体内部中断,也不能在晶体表面中断,只能在晶体内部自成封闭的

位错环或者和其它位错线相连接。(×)

10、所有垂直于同一方向的晶面构成一个晶带。(×)

四.简要回答下列问题(5分×3题= 15分)

1. 什么叫临界晶核半径?它的物理意义?(5分)

答案:

临界晶核半径是指ΔG为最大值时的晶核半径。

r0,晶核不能自动形成。

r>rc 时,ΔGv占优势,故ΔG<0,晶核可以自动形成,并可以稳定生长。

2.比较刃型位错和螺型位错的异同。为什么只有螺位错可以发生交滑移而刃位错却不能?(5分)

答案:

(1)相同:线缺陷、应力场、畸变能;

不同:位错线与柏氏矢量的相对位向、应力场的性质、运动方式。

(2)螺位错的柏氏矢量与位错线平行,因此包含位错线的所有晶面都可以是螺位错的滑移面,因此当螺位错滑移受阻时,他可以在另外一个晶面上进行滑移。

而刃位错的柏氏矢量与位错线垂直,他的滑移面就只有由位错线和柏氏矢量构成的平面,所以他只能在这个面上滑移,故不能发生交滑移。

3.比较Fe-Fe3C合金平衡冷却时Fe3C的五种存在形式的异同。(5分)

答案:比较一次渗碳体、二次渗碳体、三次渗碳体、共晶渗碳体、共析渗碳体形成的温度、条件、形态。

五.论述题: 论述珠光体转变、贝氏体转变和马氏体转变的相同性和相异性。(10分)

答案:从以下几个方面论述:形成温度、相变过程及领先相、转变时的共格性、转变时的点阵切变、转变时的扩散性、转变时碳原子扩散的大约距离、合金元素的分布、等温转变的完全性、转变产物的组织、转变产物的硬度几方面论述。

材料科学基础课后作业及答案(分章节)

第一章 8.计算下列晶体的离于键与共价键的相对比例 (1)NaF (2)CaO (3)ZnS 解:1、查表得:X Na =0.93,X F =3.98 根据鲍林公式可得NaF 中离子键比例为:21 (0.93 3.98)4 [1]100%90.2%e ---?= 共价键比例为:1-90.2%=9.8% 2、同理,CaO 中离子键比例为:21 (1.00 3.44)4 [1]100%77.4%e ---?= 共价键比例为:1-77.4%=22.6% 3、ZnS 中离子键比例为:2 1/4(2.581.65)[1]100%19.44%ZnS e --=-?=中离子键含量 共价键比例为:1-19.44%=80.56% 10说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义.说明稳态结构与亚稳态结构之间的关系。 答:结构转变的热力学条件决定转变是否可行,是结构转变的推动力,是转变的必要条件;动力学条件决定转变速度的大小,反映转变过程中阻力的大小。 稳态结构与亚稳态结构之间的关系:两种状态都是物质存在的状态,材料得到的结构是稳态或亚稳态,取决于转交过程的推动力和阻力(即热力学条件和动力学条件),阻力小时得到稳态结构,阻力很大时则得到亚稳态结构。稳态结构能量最低,热力学上最稳定,亚稳态结构能量高,热力学上不稳定,但向稳定结构转变速度慢,能保持相对稳定甚至长期存在。但在一定条件下,亚稳态结构向稳态结构转变。 第二章 1.回答下列问题: (1)在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向: (001)与[210],(111)与[112],(110)与 [111],(132)与[123],(322)与[236] (2)在立方晶系的一个晶胞中画出(111)和 (112)晶面,并写出两晶面交线的晶向指数。 (3)在立方晶系的一个晶胞中画出同时位于(101). (011)和(112)晶面上的[111]晶向。 解:1、 2.有一正交点阵的 a=b, c=a/2。某晶面在三个晶轴上的截距分别为 6个、2个和4个原子间距,求该晶面的密勒指数。 3.立方晶系的 {111}, 1110}, {123)晶面族各包括多少晶面?写出它们的密勒指数。 4.写出六方晶系的{1012}晶面族中所有晶面的密勒指数,在六方晶胞中画出[1120]、 [1101]晶向和(1012)晶面,并确定(1012)晶面与六方晶胞交线的晶向指数。 5.根据刚性球模型回答下列问题:

材料科学基础习题及答案

习题课

一、判断正误 正确的在括号内画“√”,错误的画“×” 1、金属中典型的空间点阵有体心立方、面心立方和密排六方三种。 2、位错滑移时,作用在位错线上的力F的方向永远垂直于位错线并指向滑移面上的未滑移区。 3、只有置换固溶体的两个组元之间才能无限互溶,间隙固溶体则不能。 4、金属结晶时,原子从液相无序排列到固相有序排列,使体系熵值减小,因此是一个自发过程。 5、固溶体凝固形核的必要条件同样是ΔG<0、结构起伏和能量起伏。 6三元相图垂直截面的两相区内不适用杠杆定律。 7物质的扩散方向总是与浓度梯度的方向相反。 8塑性变形时,滑移面总是晶体的密排面,滑移方向也总是密排方向。 9.晶格常数是晶胞中两相邻原子的中心距。 10.具有软取向的滑移系比较容易滑移,是因为外力在在该滑移系具有较大的分切应力值。11.面心立方金属的滑移面是{110}滑移方向是〈111〉。 12.固溶强化的主要原因之一是溶质原子被吸附在位错附近,降低了位错的易动性。13.经热加工后的金属性能比铸态的好。 14.过共析钢的室温组织是铁素体和二次渗碳体。 15.固溶体合金结晶的过程中,结晶出的固相成份和液相成份不同,故必然产生晶内偏析。16.塑性变形后的金属经回复退火可使其性能恢复到变形前的水平。 17.非匀质形核时液体内部已有的固态质点即是非均匀形核的晶核。 18.目前工业生产中一切强化金属材料的方法都是旨在增大位错运动的阻力。 19、铁素体是α-Fe中的间隙固溶体,强度、硬度不高,塑性、韧性很好。 20、体心立方晶格和面心立方晶格的金属都有12个滑移系,在相同条件下,它们的塑性也相同。 21、珠光体是铁与碳的化合物,所以强度、硬度比铁素体高而塑性比铁素体差。 22、金属结晶时,晶粒大小与过冷度有很大的关系。过冷度大,晶粒越细。 23、固溶体合金平衡结晶时,结晶出的固相成分总是和剩余液相不同,但结晶后固溶体成分是均匀的。 24、面心立方的致密度为0.74,体心立方的致密度为0.68,因此碳在γ-Fe(面心立方)中的溶解度比在α-Fe(体心立方)的小。 25、实际金属总是在过冷的情况下结晶的,但同一金属结晶时的过冷度为一个恒定值,它与冷却速度无关。 26、金属的临界分切应力是由金属本身决定的,与外力无关。 27、一根曲折的位错线不可能是纯位错。 28、适当的再结晶退火,可以获得细小的均匀的晶粒,因此可以利用再结晶退火使得铸锭的组织细化。 29、冷变形后的金属在再结晶以上温度加热时将依次发生回复、再结晶、二次再结晶和晶粒长大的过程。 30、临界变形程度是指金属在临界分切应力下发生变形的程度。 31、无限固溶体一定是置换固溶体。 32、金属在冷变形后可形成带状组织。 33、金属铅在室温下进行塑性成型属于冷加工,金属钨在1000℃下进行塑性变形属于热加工。

材料科学基础第三章答案

习题:第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章答案:第一章第二章第三章第四章第五章第六章第七章第八章第九章第十章第十一章 3-2 略。 3-2试述位错的基本类型及其特点。 解:位错主要有两种:刃型位错和螺型位错。刃型位错特点:滑移方向与位错线垂直,符号⊥,有多余半片原子面。螺型位错特点:滑移方向与位错线平行,与位错线垂直的面不是平面,呈螺施状,称螺型位错。 3-3非化学计量化合物有何特点?为什么非化学计量化合物都是n型或p型半导体材料? 解:非化学计量化合物的特点:非化学计量化合物产生及缺陷浓度与气氛性质、压力有关;可以看作是高价化合物与低价化合物的固溶体;缺陷浓度与温度有关,这点可以从平衡常数看出;非化学计量化合物都是半导体。由于负离子缺位和间隙正离子使金属离子过剩产生金属离子过剩(n型)半导体,正离子缺位和间隙负离子使负离子过剩产生负离子过剩(p型)半导体。 3-4影响置换型固溶体和间隙型固溶体形成的因素有哪些? 解:影响形成置换型固溶体影响因素:(1)离子尺寸:15%规律:1.(R1-R2)/R1>15%不连续。 2.<15%连续。 3.>40%不能形成固熔体。(2)离子价:电价相同,形成连续固熔体。( 3)晶体结构因素:基质,杂质结构相同,形成连续固熔体。(4)场强因素。(5)电负性:差值小,形成固熔体。差值大形成化合物。 影响形成间隙型固溶体影响因素:(1)杂质质点大小:即添加的原子愈小,易形成固溶体,反之亦然。(2)晶体(基质)结构:离子尺寸是与晶体结构的关系密切相关的,在一定程度上来说,结构中间隙的大小起了决定性的作用。一般晶体中空隙愈大,结构愈疏松,易形成固溶体。(3)电价因素:外来杂质原子进人间隙时,必然引起晶体结构中电价的不平衡,这时可以通过生成空位,产生部分取代或离子的价态变化来保持电价平衡。 3-5试分析形成固溶体后对晶体性质的影响。 解:影响有:(1)稳定晶格,阻止某些晶型转变的发生;(2)活化晶格,形成固溶体后,晶格结构有一定畸变,处于高能量的活化状态,有利于进行化学反应;(3)固溶强化,溶质原子的溶入,使固溶体的强度、硬度升高;(4)形成固溶体后对材料物理性质的影响:固溶体的电学、热学、磁学等物理性质也随成分而连续变化,但一般都不是线性关系。固溶体的强度与硬度往往高于各组元,而塑性则较低, 3-6说明下列符号的含义:V Na,V Na',V Cl˙,(V Na'V Cl˙),Ca K˙,Ca Ca,Ca i˙˙解:钠原子空位;钠离子空位,带一个单位负电荷;氯离子空位,带一个单位正电荷;最邻近的Na+空位、Cl-空位形成的缔合中心;Ca2+占据K.位置,带一个单位正电荷;Ca原子位于Ca原子位置上;Ca2+处于晶格间隙位置。 3-7写出下列缺陷反应式:(l)NaCl溶入CaCl2中形成空位型固溶体;(2)CaCl2溶入NaCl中形成空位型固溶体;(3)NaCl形成肖特基缺陷;(4)Agl形成弗伦克尔缺陷(Ag+进入间隙)。

最新材料科学基础总结

材料科学基础复习总结填空 1.过冷奥氏体发生的马氏体转变属于(非扩散型相变)。 2.碳钢淬火要得到马氏体组织,其冷却速度要(大于)临界冷却速度(vk)。 3.珠光体型的组织是由铁素体和渗碳体组成的(机械混合物)。 4.工件淬火后需立即回火处理,随着回火温度的提高,材料的硬度(越低)。 5.共析成分的液态铁碳合金缓慢冷却得到的平衡组织是P(铁碳相图) 6.表征材料表面局部区域内抵抗变形能力的指标为(硬度)。 7.下列原子结合键既具有方向性又具有饱和性的是(共价键)。 8.下面哪个不属于大多数金属具有的晶体结构(面心立方、体心立方、密排六方)。 9.面心立方结构晶胞中原子数个数是( 4 )。 10.如图1所示的位错环中,属于刃型位错的是()。 11.A为右螺旋位错,B为左螺旋位 错,C为正刃位错,D为负刃位错, E为混合位错。 判断方法是根据柏氏矢量与位错线 所形成的角度,图中位错环所标的 方向为位错线的规定方向,柏氏矢 量垂直于位错的是刃型位错,然后 将柏氏矢量按顺时针方向旋转90°,与位错方向相同的为正,相反的为负,叫做顺正逆负。柏氏矢量与位错方向平行的是螺型位错,方向相同的为右螺,方向相反为左螺,这叫做顺右逆左。除ABCD四点之外位错环上其他任意一点均是混合位错。 12.固体材料中物质传输的方式为(扩散)。液态是对流。 13.纯铁在室温下的晶体结构为(面心立方)。 14.由一种成分的液相同时凝固生成两种不同成分固相的过程称为(共晶)。 15.共析包晶 16.碳原子溶于α-Fe中形成的固溶体为(铁素体)。 17.钢铁材料的热加工通常需要加热到(奥氏体)相区。 18.成分三角形中标出了O材料的成分点( )。三元相图 19.白铜是以(镍)为主要合金元素的铜合金。 20.45钢和40Cr钢比较,45钢的(淬透性低(合金),淬硬性高(含碳量))。 21.金属塑性变形方式的是(滑移)。孪生 22.高分子大分子链的柔顺性决定了高分子材料独特的性能。 23.在置换型固溶体中,两组元原子扩散速率的差异引起的标记面漂移现象称为柯肯达耳效应。 24.为减少铸造缺陷,铸造合金需要熔点低、流动性好,因此一般选择共晶点附近的合金。 25.根据相律,对于三元合金,最大的平衡相数为4个。 26.调质处理是淬火+高温回火的复合热处理工艺。 27.材料塑性常用断后伸长率和断后收缩率两个指标表示。

材料科学基础作业解答

第一章 1.简述一次键与二次键各包括哪些结合键这些结合键各自特点如何 答:一次键——结合力较强,包括离子键、共价键和金属键。 二次键——结合力较弱,包括范德瓦耳斯键和氢键。 ①离子键:由于正、负离子间的库仑(静电)引力而形成。特点:1)正负离子相间排列,正负电荷数相等;2)键能最高,结合力很大; ②共价键:是由于相邻原子共用其外部价电子,形成稳定的电子满壳层结构而形成。特点:结合力很大,硬度高、强度大、熔点高,延展性和导电性都很差,具有很好的绝缘性能。 ③金属键:贡献出价电子的原子成为正离子,与公有化的自由电子间产生静电作用而结合的方式。特点:它没有饱和性和方向性;具有良好的塑性;良好的导电性、导热性、正的电阻温度系数。 ④范德瓦耳斯键:一个分子的正电荷部位和另一个分子的负电荷部位间的微弱静电吸引力将两个分子结合在一起的方式。也称为分子键。特点:键合较弱,易断裂,可在很大程度上改变材料的性能;低熔点、高塑性。 2.比较金属材料、陶瓷材料、高分子材料在结合键上的差别。 答:①金属材料:简单金属(指元素周期表上主族元素)的结合键完全为金属键,过渡族金属的结合键为金属键和共价键的混合,但以金属键为主。 ②陶瓷材料:陶瓷材料是一种或多种金属同一种非金属(通常为氧)相结合的化合物,其主要结合方式为离子键,也有一定成分的共价键。 ③高分子材料:高分子材料中,大分子内的原子之间结合方式为共价键,而大分子与大分子之间的结合方式为分子键和氢键。④复合材料:复合材料是由二种或者二种以上的材料组合而成的物质,因而其结合键非常复杂,不能一概而论。 3. 晶体与非晶体的区别稳态与亚稳态结构的区别 晶体与非晶体区别: 答:性质上,(1)晶体有整齐规则的几何外形;(2)晶体有固定的熔点,在熔化过程中,温度始终保持不变;(3)晶体有各向异性的特点。

材料科学基础第一章全部作业

(一) 1 谈谈你对材料学科及材料四要素之间的关系的认识 2 金属键与其它结合键有何不同,如何解释金属的某些特性? 3 说明空间点阵、晶体结构、晶胞三者之间的关系。 4 晶向指数和晶面指数的标定有何不同?其中有何须注意的问题? 5 画出三种典型晶胞结构示意图,其表示符号、原子数、配位数、致密度各是什么? 6 画出立方晶系中(011),(312),[211],[211],[101],(101) 7, 画出六方晶系中(1120),(0110),(1012),(110),(1012) 8. 原子间的结合键共有几种?各自特点如何? 9.在立方系中绘出{110}、{111}晶面族所包括的晶面,及(112)和(120)晶面。标出具有下列密勒指数的晶面和晶向: a)立方晶系(421),() 123,(130),[211],[311];

10.在立方系中绘出{110}、{111}晶面族所包括的晶面,及(112)和(120)晶面。 11.计算面心立方结构(111)、(110)与(100)面的面密度和面间距。 12. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向: a)立方晶系(421),()123,(130),[211],[311]; b)六方晶系()2111, ()1101,()3212,[2111],1213????。 13 在体心立方晶系中画出{111}晶面族的所有晶面。 14 画出<110>晶向族所有晶向

15.写出密排六方晶格中的[0001],(0001),()1120,()1100,()1210 16. 在一个简单立方晶胞内画出一个(110)晶面和一个[112]晶向。 17. 标出具有下列密勒指数的晶面和晶向: 立方晶系(421),()123,(130),[211],[311]; 18.计算晶格常数为a 的体心立方结构晶体中八面体间隙的大小。 19.画出面心立方晶体中(111)面上的[112]晶向。 20.已知某一面心立方晶体的晶格常数为a ,请画出其晶胞模型并分别计算该晶体 的致密度、{111}晶面的面密度以及{110}晶面的面间距。 21.表示立方晶体的(123),[211],()012 22. 写出密排六方晶格中()1120,()1100,()1210[2111],1213???? 23. 画出密排六方晶格中的[0001], ,()0110,()1010,[2110],[1120] 24 在面心立方晶胞中的(1 1 1)晶面上画出[110]晶向 25 指出在一个面心立方晶胞中的八面体间隙的数目,并写出其中一个八 面体间隙的中心位置坐标。假设原子半径为r ,计算八面体间隙的半径。 26.画出密排六方晶格中的(0001),()1120,()1100,()1210 27.立方晶系中画出(010),(011),(111),(231),[231],[321] 29.计算晶格常数为a 的面心立方结构晶体中四面体间隙和八面体间隙的大小。(4分) 30.写出立方晶系{}110、{}123晶面族的所有等价面 31.立方晶胞中画出以下晶面和晶向:()102,(112),(213) ,[110], 32.六方晶系中画出以下晶面和晶向:(2110),(1012),1210????,0111???? 33.写出立方晶系{}100、{}234晶面族的所有等价面 34.画出立方晶胞内(111),[112], 35.画出六方晶胞内(1011),[1123]

《材料科学基础》总复习(完整版)

《材料科学基础》上半学期容重点 第一章固体材料的结构基础知识 键合类型(离子健、共价健、金属健、分子健力、混合健)及其特点;键合的本质及其与材料性能的关系,重点说明离子晶体的结合能的概念; 晶体的特性(5个); 晶体的结构特征(空间格子构造)、晶体的分类; 晶体的晶向和晶面指数(米勒指数)的确定和表示、十四种布拉维格子; 第二章晶体结构与缺陷 晶体化学基本原理:离子半径、球体最紧密堆积原理、配位数及配位多面体; 典型金属晶体结构; 离子晶体结构,鲍林规则(第一、第二);书上表2-3下的一段话;共价健晶体结构的特点;三个键的异同点(举例); 晶体结构缺陷的定义及其分类,晶体结构缺陷与材料性能之间的关系(举例); 第三章材料的相结构及相图 相的定义 相结构 合金的概念:

固溶体 置换固溶体 (1)晶体结构 无限互溶的必要条件—晶体结构相同 比较铁(体心立方,面心立方)与其它合金元素互溶情况(表3-1的说明) (2)原子尺寸:原子半径差及晶格畸变; (3)电负性定义:电负性与溶解度关系、元素的电负性及其规律;(4)原子价:电子浓度与溶解度关系、电子浓度与原子价关系;间隙固溶体 (一)间隙固溶体定义 (二)形成间隙固溶体的原子尺寸因素 (三)间隙固溶体的点阵畸变性 中间相 中间相的定义 中间相的基本类型: 正常价化合物:正常价化合物、正常价化合物表示方法 电子化合物:电子化合物、电子化合物种类 原子尺寸因素有关的化合物:间隙相、间隙化合物 二元系相图: 杠杆规则的作用和应用; 匀晶型二元系、共晶(析)型二元系的共晶(析)反应、包晶(析)

型二元系的包晶(析)反应、有晶型转变的二元系相图的特征、异同点; 三元相图: 三元相图成分表示方法; 了解三元相图中的直线法则、杠杆定律、重心定律的定义; 第四章材料的相变 相变的基本概念:相变定义、相变的分类(按结构和热力学以及相变方式分类); 按结构分类:重构型相变和位移型相变的异同点; 马氏体型相变:马氏体相变定义和类型、马氏体相变的晶体学特点,金属、瓷中常见的马氏体相变(举例)(可以用许教授提的一个非常好的问题――金属、瓷马氏体相变性能的不同――作为题目) 有序-无序相变的定义 玻璃态转变:玻璃态转变、玻璃态转变温度、玻璃态转变点及其黏度按热力学分类:一级相变定义、特点,属于一级相变的相变;二级相变定义、特点,属于二级相变的相变; 按相变方式分类:形核长大型相变、连续型相变(spinodal相变)按原子迁动特征分类:扩散型相变、无扩散型相变

材料科学基础习题与答案

- 第二章 思考题与例题 1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点,并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因 2. 从结构、性能等方面描述晶体与非晶体的区别。 3. 何谓理想晶体何谓单晶、多晶、晶粒及亚晶为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性何谓空间点阵、晶体结构及晶胞晶胞有哪些重要的特征参数 4. 比较三种典型晶体结构的特征。(Al 、α-Fe 、Mg 三种材料属何种晶体结构描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。)何谓配位数何谓致密度金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等方面比较有何异同 5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。何谓间隙固溶体它与间隙相、间隙化合物之间有何区别(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 6. 已知Cu 的原子直径为A ,求Cu 的晶格常数,并计算1mm 3Cu 的原子数。 ( 7. 已知Al 相对原子质量Ar (Al )=,原子半径γ=,求Al 晶体的密度。 8 bcc 铁的单位晶胞体积,在912℃时是;fcc 铁在相同温度时其单位晶胞体积是。当铁由 bcc 转变为fcc 时,其密度改变的百分比为多少 9. 何谓金属化合物常见金属化合物有几类影响它们形成和结构的主要因素是什么其性能如何 10. 在面心立方晶胞中画出[012]和[123]晶向。在面心立方晶胞中画出(012)和(123)晶面。 11. 设晶面(152)和(034)属六方晶系的正交坐标表述,试给出其四轴坐标的表示。反之,求(3121)及(2112)的正交坐标的表示。(练习),上题中均改为相应晶向指数,求相互转换后结果。 12.在一个立方晶胞中确定6个表面面心位置的坐标,6个面心构成一个正八面体,指出这个八面体各个表面的晶面指数,各个棱边和对角线的晶向指数。 13. 写出立方晶系的{110}、{100}、{111}、{112}晶面族包括的等价晶面,请分别画出。

材料科学基础试题及答案

第一章 原子排列与晶体结构 1. fcc 结构的密排方向是 ,密排面是 ,密排面的堆垛顺序是 ,致密度 为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ,把原子视为刚性球时,原子的半径r 与 点阵常数a 的关系是 ;bcc 结构的密排方向是 ,密排面是 ,致密度 为 ,配位数是 ,晶胞中原子数为 ,原子的半径r 与点阵常数a 的关系 是 ;hcp 结构的密排方向是 ,密排面是 ,密排面的堆垛顺序是 , 致密度为 ,配位数是 ,,晶胞中原子数为 ,原子的半径r 与点阵常数a 的关系是 。 2. Al 的点阵常数为0.4049nm ,其结构原子体积是 ,每个晶胞中八面体间隙数 为 ,四面体间隙数为 。 3. 纯铁冷却时在912e 发生同素异晶转变是从 结构转变为 结构,配位数 , 致密度降低 ,晶体体积 ,原子半径发生 。 4. 在面心立方晶胞中画出)(211晶面和]211[晶向,指出﹤110﹥中位于(111)平面上的 方向。在hcp 晶胞的(0001)面上标出)(0121晶面和]0121[晶向。 5. 求]111[和]120[两晶向所决定的晶面。 6 在铅的(100)平面上,1mm 2有多少原子?已知铅为fcc 面心立方结构,其原子半径 R=0.175×10-6mm 。 第二章 合金相结构 一、 填空 1) 随着溶质浓度的增大,单相固溶体合金的强度 ,塑性 ,导电性 ,形成间 隙固溶体时,固溶体的点阵常数 。 2) 影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是(1) ;(2) ; (3) ;(4) 和环境因素。 3) 置换式固溶体的不均匀性主要表现为 和 。 4) 按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分,固溶体可分为 和 。 5) 无序固溶体转变为有序固溶体时,合金性能变化的一般规律是强度和硬度 ,塑 性 ,导电性 。 6)间隙固溶体是 ,间隙化合物 是 。 二、 问答 1、 分析氢,氮,碳,硼在a-Fe 和g-Fe 中形成固溶体的类型,进入点阵中的位置和固 溶度大小。已知元素的原子半径如下:氢:0.046nm ,氮:0.071nm ,碳:0.077nm ,硼: 0.091nm ,a-Fe :0.124nm ,g-Fe :0.126nm 。 2、简述形成有序固溶体的必要条件。 第三章 纯金属的凝固 1. 填空

材料科学基础知识点总结

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,

材料科学基础习题与答案

第二章 思考题与例题 1. 离子键、共价键、分子键和金属键的特点,并解释金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体高的原因? 2. 从结构、性能等面描述晶体与非晶体的区别。 3. 谓理想晶体?谓单晶、多晶、晶粒及亚晶?为什么单晶体成各向异性而多晶体一般情况下不显示各向异性?谓空间点阵、晶体结构及晶胞?晶胞有哪些重要的特征参数? 4. 比较三种典型晶体结构的特征。(Al 、α-Fe 、Mg 三种材料属种晶体结构?描述它们的晶体结构特征并比较它们塑性的好坏并解释。)谓配位数?谓致密度?金属中常见的三种晶体结构从原子排列紧密程度等面比较有异同? 5. 固溶体和中间相的类型、特点和性能。谓间隙固溶体?它与间隙相、间隙化合物之间有区别?(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? 6. 已知Cu 的原子直径为2.56A ,求Cu 的晶格常数,并计算1mm 3 Cu 的原子数。 7. 已知Al 相对原子质量Ar (Al )=26.97,原子半径γ=0.143nm ,求Al 晶体的密度。 8 bcc 铁的单位晶胞体积,在912℃时是0.02464nm 3;fcc 铁在相同温度时其单位晶胞体积是0.0486nm 3。当铁由bcc 转变为fcc 时,其密度改变的百分比为多少? 9. 谓金属化合物?常见金属化合物有几类?影响它们形成和结构的主要因素是什么?其性能如? 10. 在面心立晶胞中画出[012]和[123]晶向。在面心立晶胞中画出(012)和(123)晶面。 11. 设晶面()和(034)属六晶系的正交坐标表述,试给出其四轴坐标的表示。反之,求(3121)及(2112)的正交坐标的表示。(练习),上题中均改为相应晶向指数,求相互转换后结果。 12.在一个立晶胞中确定6个表面面心位置的坐标,6个面心构成一个正八面体,指出这个

材料科学基础课后习题答案第二章

第2章习题 2-1 a )试证明均匀形核时,形成临界晶粒的△ G K 与其临界晶核体积 V K 之间的关系式为 2 G V ; b )当非均匀形核形成球冠形晶核时,其△ 所以 所以 2-2如果临界晶核是边长为 a 的正方体,试求出其厶G K 与a 的关系。为什么形成立方体晶核 的厶G K 比球形晶核要大? 解:形核时的吉布斯自由能变化为 a )证明因为临界晶核半径 r K 临界晶核形成功 G K 16 故临界晶核的体积 V K 4 r ; G V )2 2 G K G V b )当非均匀形核形成球冠形晶核时, 非 r K 2 SL G V 临界晶核形成功 3 3( G ;7(2 3cos 3 cos 故临界晶核的体积 V K 3(r 非)3(2 3 3cos 3 cos V K G V 1 ( 3 卸2 3 3cos cos )G V 3 3(書 (2 3cos cos 3 ) G K % G K 与V K 之间的关系如何? G K

G V G v A a3G v 6a2 3 得临界晶核边长a K G V

临界形核功 将两式相比较 可见形成球形晶核得临界形核功仅为形成立方形晶核的 1/2。 2-3为什么金属结晶时一定要有过冷度?影响过冷度的因素是什么?固态金属熔化时是否 会出现过热?为什么? 答:金属结晶时要有过冷度是相变热力学条件所需求的, 只有△ T>0时,才能造成固相的自 由能低于液相的自由能的条件,液固相间的自由能差便是结晶的驱动力。 金属结晶需在一定的过冷度下进行,是因为结晶时表面能增加造成阻力。固态金属熔 化时是否会出现过热现象,需要看熔化时表面能的变化。如果熔化前后表面能是降低的, 则 不需要过热;反之,则可能出现过热。 如果熔化时,液相与气相接触,当有少量液体金属在固体表面形成时,就会很快覆盖 在整个固体表面(因为液态金属总是润湿其同种固体金属 )。熔化时表面自由能的变化为: G 表面 G 终态 G 始态 A( GL SL SG ) 式中G 始态表示金属熔化前的表面自由能; G 终态表示当在少量液体金属在固体金属表面形成 时的表面自由能;A 表示液态金属润湿固态金属表面的面积;b GL 、CSL 、CSG 分别表示气液相 比表面能、固液相比表面能、固气相比表面能。因为液态金属总是润湿其同种固体金属,根 据润湿时表面张力之间的关系式可写出:b SG 》6GL + (SL 。这说明在熔化时,表面自由能的变 化厶G 表w o ,即不存在表面能障碍,也就不必过热。实际金属多属于这种情况。如果固体 16 3 3( G v )2 1 32 3 6 2 (G v )2 b K t K 4 G V )3 G V 6( 4 G v )2 64 3 96 3 32 r K 2 ~G ?, 球形核胚的临界形核功 (G v )2 (G v )2 (G v )2 G b K 2 G v )3 16 3( G v )2

【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。

2019年材料科学基础期末总结复习资料

材料科学基础期末总结复习资料 1、名词解释 (1)匀晶转变:由液相结晶出单相固溶体的过程称为匀晶转变。 (2)共晶转变:合金系中某一定化学成分的合金在一定温度下,同时由液相中结晶出两种不同成分和不同晶体结构的固相的过程称 为共晶转变。 (3)包晶转变:成分为H点的δ固相,与它周围成分为B点的液相L,在一定的温度时,δ固相与L液相相互作用转变成成分是J 点的另一新相γ固溶体,这一转变叫包晶转变或包晶反应。即HJB---包晶转变线,LB+δH→rJ (4)枝晶偏析:合金以树枝状凝固时,枝晶干中心部位与枝晶间的溶质浓度明显不同的成分不均匀现象。 (5)晶界偏析:晶粒内杂质原子周围形成一个很强的弹性应变场,相应的化学势较高,而晶界处结构疏松,应变场弱,化学势低,所以晶粒内杂质会在晶界聚集,这种使得溶质在表面或界面上聚集的现象称为晶界偏析 (6)亚共晶合金:溶质含量低于共晶成分,凝固时初生相为基体相的共晶系合金。 (7)伪共晶:非平衡凝固时,共晶合金可能获得亚(或过)共晶组织,非共晶合金也可能获得全部共晶组织,这种由非共晶合金所获得的全部共晶组织称为伪共晶组织。

(8)离异共晶:在共晶转变时,共晶中与初晶相同的那个相即附着在初晶相之上,而剩下的另一相则单独存在于初晶晶粒的晶界处,从而失去共晶组织的特征,这种被分离开来的共晶组织称为离异共晶。 (9)纤维组织:当变形量很大时,晶粒变得模糊不清,晶粒已难以分辨而呈现出一片如纤维状的条纹,这称为纤维组织。 (10)胞状亚结构:经一定量的塑性变形后,晶体中的位错线 通过运动与交互作用,开始呈现纷乱的不均匀分布,并形成位错缠结,进一步增加变形度时,大量位错发生聚集,并由缠结的位错组成胞状亚结构。 (11)加工硬化:随着冷变形程度的增加,金属材料强度和硬 度指标都有所提高,但塑性、韧性有所下降。 (12)结构起伏:液态结构的最重要特征是原子排列为长程无序、短程有序,并且短程有序原子集团不是固定不变的,它是一种此消彼长、瞬息万变、尺寸不稳定的结构,这种现象称为结构起伏。 (13)能量起伏:能量起伏是指体系中每个微小体积所实际具 有的能量,会偏离体系平均能量水平而瞬时涨落的现象。 (14)垂直长大:对于粗糙界面,由于界面上约有一半的原子 位置空着,故液相的原子可以进入这些位置与晶体结合起来,晶体便连续地向液相中生长,故这种长大方式为垂直生长。 (15)滑移临界分切应力:晶体的滑移是在切应力作用下进行的,但其中许多滑移系并非同时参与滑移,而只有当外力在某一滑移

材料科学基础课后习题答案

《材料科学基础》课后习题答案 第一章材料结构的基本知识 4. 简述一次键和二次键区别 答:根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。其中一次键的结合力较强,包括离子键、共价键和金属键。一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层,从而使原子间相互结合起来。二次键的结合力较弱,包括范德瓦耳斯键和氢键。二次键是一种在原子和分子之间,由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。 6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高? 答:材料的密度与结合键类型有关。一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因:(1)金属元素有较高的相对原子质量;(2)金属键的结合方式没有方向性,因此金属原子总是趋于密集排列。相反,对于离子键或共价键结合的材料,原子排列不可能很致密。共价键结合时,相邻原子的个数要受到共价键数目的限制;离子键结合时,则要满足正、负离子间电荷平衡的要求,它们的相邻原子数都不如金属多,因此离子键或共价键结合的材料密度较低。 9. 什么是单相组织?什么是两相组织?以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。 答:单相组织,顾名思义是具有单一相的组织。即所有晶粒的化学组成相同,晶体结构也相同。两相组织是指具有两相的组织。单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。晶粒尺寸对材料性能有重要的影响,细化晶粒可以明显地提高材料的强度,改善材料的塑性和韧性。单相组织中,根据各方向生长条件的不同,会生成等轴晶和柱状晶。等轴晶的材料各方向上性能接近,而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。对于两相组织,如果两个相的晶粒尺度相当,两者均匀地交替分布,此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。如果两个相的晶粒尺度相差甚远,其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。如果弥散相的硬度明显高于基体相,则将显著提高材料的强度,同时降低材料的塑韧性。 10. 说明结构转变的热力学条件与动力学条件的意义,说明稳态结构和亚稳态结构之间的关系。 答:同一种材料在不同条件下可以得到不同的结构,其中能量最低的结构称为稳态结构或平衡太结构,而能量相对较高的结构则称为亚稳态结构。所谓的热力学条件是指结构形成时必须沿着能量降低的方向进行,或者说结构转变必须存在一个推动力,过程才能自发进行。热力学条件只预言了过程的可能性,至于过程是否真正实现,还需要考虑动力学条件,即反应速度。动力学条件的实质是考虑阻力。材料最终得到什么结构取决于何者起支配作用。如果热力学推动力起支配作用,则阻力并不大,材料最终得到稳态结构。从原则上讲,亚稳态结构有可能向稳态结构转变,以达到能量的最低状态,但这一转变必须在原子有足够活动能力的前提下才能够实现,而常温下的这种转变很难进行,因此亚稳态结构仍可以保持相对稳定。 第二章材料中的晶体结构 1. 回答下列问题: (1)在立方晶系的晶胞内画出具有下列密勒指数的晶面和晶向: 32)与[236] (001)与[210],(111)与[112],(110)与[111],(132)与[123],(2 (2)在立方晶系的一个晶胞中画出(111)和(112)晶面,并写出两晶面交线的晶向指数。 解:(1)

《材料科学基础》考研2021年考研考点归纳

《材料科学基础》考研2021年考研考点归纳与考研 真题 第1章材料概论 1.1 考点归纳 一、材料的分类 工程材料按属性可分为四类:金属材料、陶瓷材料、高分子材料及由前三类相互组合而成复合材料; 按使用性能可分为两大类:主要利用其力学性能的结构材料和主要利用其物理性能的功能材料。 1.金属材料 (1)金属材料中包括两大类型:钢铁材料和有色金属。有色金属主要包括铝合金、钛合金、铜合金、镍合金等; (2)在有色金属中,铝及其合金用得最多,这主要是因为铝及其合金的以下特性: ①重量轻,只有钢的1/3; ②有好的导热性和导电性,在远距离输送的电缆中多用铝; ③耐大气腐蚀,可用来制作容器和包装品、建筑结构材料及导电材料。 2.陶瓷材料 (1)传统的陶瓷材料是由粘土、石英、长石等成分组成,主要作为建筑材料使用;(2)新型的结构陶瓷材料,其化学组成和制造工艺都大不相同,其成分主要是 A12O3、SiC、Si3N4等; (3)新型结构陶瓷在性能上的优点: ①重量轻;

②压缩强度高,可以和金属相比,甚至超过金属; ③熔点高,耐高温; ④耐磨性能好,硬度高; ⑤化学稳定性高,有很好的耐蚀性; ⑥电与热的绝缘材料。 (4)新型结构陶瓷在性能上的缺点: ①容易脆断; ②不易加工成形。 3.高分子材料 (1)高分子材料又称聚合物; (2)按用途可分为:塑料、合成纤维和橡胶三大类型; (3)塑料又分为:通用塑料和工程塑料。 4.复合材料 (1)金属、聚合物、陶瓷自身都各有其优点和缺点,如把两种材料结合在一起,就产生了复合材料; (2)复合材料可分为三大类型:塑料基的复合材料、金属基和陶瓷基的复合材料;5.电子材料、光电子材料和超导材料 (1)电子材料是指在电子学和微电子学中使用的材料,主要包括半导体材料、介电功能材料和磁性材料等; (2)光电子材料; (3)超导材料。 二、材料性能与内部结构的关系

材料科学基础(武汉理工大学,张联盟版)课后习题及答案 第二章

第二章答案 2-1略。 2-2(1)一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c,求该晶面的晶面指数;(2)一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c,求出该晶面的晶面指数。 答:(1)h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为(321); (2)h:k:l=3:2:1,∴该晶面的晶面指数为(321)。 2-3在立方晶系晶胞中画出下列晶面指数和晶向指数:(001)与[],(111)与[],()与[111],()与[236],(257)与[],(123)与[],(102),(),(),[110],[],[] 答:

2-4定性描述晶体结构的参量有哪些?定量描述晶体结构的参量又有哪些? 答:定性:对称轴、对称中心、晶系、点阵。定量:晶胞参数。 2-5依据结合力的本质不同,晶体中的键合作用分为哪几类?其特点是什么? 答:晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。 离子键的特点是没有方向性和饱和性,结合力很大。共价键的特点是具有方向性和饱和性,结合力也很大。金属键是没有方向性和饱和性的的共价键,结合力是离子间的静电库仑力。范德华键是通过分子力而产生的键合,分子力很弱。氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键,具有饱和性。 2-6等径球最紧密堆积的空隙有哪两种?一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙? 答:等径球最紧密堆积有六方和面心立方紧密堆积两种,一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。 2-7n个等径球作最紧密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙?不等径球是如何进行堆积的? 答:n个等径球作最紧密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。 不等径球体进行紧密堆积时,可以看成由大球按等径球体紧密堆积后,小球按其大小分别填充到其空隙中,稍大的小球填充八面体空隙,稍小的小球填充四面体空隙,形成不等径球体紧密堆积。 2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。 答:面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为:(000)、(001)(100)(101)(110)(010)(011)(111)(0)(0)(0)(1)(1)(1)。

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