材料學(xué)科基礎(chǔ)試題答案

1、1材料科學(xué)基礎(chǔ)試題及答案材料科學(xué)基礎(chǔ)試題及答案一、出題形式一：填空類1在立方系中，晶面族123中有2424組平面，晶面族100中有3組平面。2獲得高能量的原子離開原來(lái)的平衡位置，進(jìn)入其它空位或遷移至晶界或表面，形成肖脫基肖脫基空位。如果離位原子進(jìn)入晶體間隙，形成費(fèi)侖克爾費(fèi)侖克爾空位。3點(diǎn)缺陷的類型分為空位空位和間隙原子；當(dāng)相遇時(shí)兩者都消失，這一過(guò)程稱為復(fù)合或湮滅復(fù)合或湮滅。4刃型位錯(cuò)的柏氏矢量b與位錯(cuò)線t互相垂直垂直，刃型位錯(cuò)移動(dòng)的方向

2、與b方向一致一致。螺型位錯(cuò)的移動(dòng)方向與柏氏矢量b垂直垂直，螺型位錯(cuò)的柏氏矢量b方向與位錯(cuò)線t的方向平行。5由于界面能的存在，當(dāng)晶體中存在能降低界面能的異類原子時(shí)，這些原子將向境界偏聚，這種現(xiàn)象叫內(nèi)吸附內(nèi)吸附。6均勻形核必須具備的條件是：1.必須過(guò)冷；2.必須具備與一定多冷度相適應(yīng)的能量起伏能量起伏和結(jié)構(gòu)起伏結(jié)構(gòu)起伏。7面心立方結(jié)構(gòu)的滑移面是111，共有4組，每組滑移面上包含3個(gè)滑移方向，共有1212個(gè)滑移系。8由于晶界阻滯晶界阻滯效應(yīng)及

3、取向差取向差效應(yīng)，使多晶體的變形抗力比單晶體大，其中，取向差取向差效應(yīng)是多晶體加工硬化更主要的原因。9滑移面應(yīng)是面間距最大的密排大的密排面，滑移方向是原子最密排密排方向。10金屬塑性變形時(shí)，外力所作的功除了轉(zhuǎn)化為熱量之外，還有一小部分被保留在金屬內(nèi)部，表現(xiàn)為殘余應(yīng)力殘余應(yīng)力。11金屬的熱變形是指金屬材料在再結(jié)晶溫度以上的加工變形，在此過(guò)程中，金屬內(nèi)部同時(shí)進(jìn)行著加工硬化和回復(fù)再結(jié)晶回復(fù)再結(jié)晶軟化兩個(gè)過(guò)程。12.擴(kuò)散的驅(qū)動(dòng)力是化學(xué)位梯度化學(xué)

4、位梯度；再結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力為冷變形所產(chǎn)生的儲(chǔ)存能的釋放冷變形所產(chǎn)生的儲(chǔ)存能的釋放；再結(jié)晶后晶粒的長(zhǎng)大的驅(qū)動(dòng)力是：晶粒長(zhǎng)大前后的界面能差晶粒長(zhǎng)大前后的界面能差，純金屬結(jié)晶的驅(qū)動(dòng)力是溫度梯溫度梯度。13.晶體中原子在表面、晶界、位錯(cuò)處的擴(kuò)散速度比原子在晶內(nèi)的擴(kuò)散速度快，這種現(xiàn)象叫短路擴(kuò)短路擴(kuò)散。14.回復(fù)的初始階段回復(fù)機(jī)制以空位遷移空位遷移為主，后期以位錯(cuò)攀移位錯(cuò)攀移為主。15材料的結(jié)合方式有共價(jià)鍵、離子鍵離子鍵、金屬鍵金屬鍵和范德華力四種化學(xué)

5、鍵結(jié)合方式。21細(xì)化鑄件晶粒的方法有：1、提高過(guò)冷度提高過(guò)冷度2、變質(zhì)處理變質(zhì)處理3、振動(dòng)、攪拌振動(dòng)、攪拌。22金屬液態(tài)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是近程有序近程有序，此結(jié)構(gòu)原子團(tuán)稱為晶胚晶胚。38臨界晶核形核功：臨界晶核形核功：形成臨界晶核時(shí)自由能的變化ΔG0，這說(shuō)明形成臨界晶核是需要能量的。形成臨界晶核所需的能量ΔG稱為臨界形核功。9彈性滯后：彈性滯后：在材料中產(chǎn)生給定的應(yīng)力所需的應(yīng)變能與那個(gè)應(yīng)力對(duì)應(yīng)的彈性能之間的差值。若在彈性范圍內(nèi)加載或去載，應(yīng)變不

6、是瞬時(shí)達(dá)到其平衡值，而是通過(guò)一種弛豫過(guò)程完成的，即隨時(shí)間的延長(zhǎng)，逐步趨于平衡值的彈性應(yīng)變叫滯彈性應(yīng)變。1、簡(jiǎn)要論述稀土金屬微觀結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。簡(jiǎn)要論述稀土金屬微觀結(jié)構(gòu)和性能特點(diǎn)。答：答：稀土原子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。鈧和釔遵循原子構(gòu)造原理，其價(jià)電子層結(jié)構(gòu)分別為3d14s2和4d15s2。57～71號(hào)的鑭系原子出現(xiàn)反常，它們的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)不是從4f16s2到4f146s2，其中57La、58Ce、64Gd和71Lu原子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)中出

7、現(xiàn)5d1。稀土原子的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)具有下列3個(gè)明顯的特點(diǎn)：（1)最外層是ns2電子，與周期表中s區(qū)元素的價(jià)電子層結(jié)構(gòu)相似，是活潑金屬。(2)次外層是(n－1)d0～1(n－1)s2(n－1)p6結(jié)構(gòu)。(3)次次外層是4f0～14(Sc和Y除外）。特點(diǎn)：1）稀土元素是典型的金屬元素。它們的金屬活潑性僅次于堿金屬和堿土金屬元素，而比其他金屬元素活潑。2）稀土元素能形成化學(xué)穩(wěn)定的氧化物、鹵化物、硫化物。3）稀土易和氧、硫、鉛等元素化合生成熔點(diǎn)高

8、的化合物，因此在鋼水中加入稀土，可以起到凈化鋼的效果。4）稀土元素具有未充滿的4f電子層結(jié)構(gòu)，并由此而產(chǎn)生多種多樣的電子能級(jí)。因此，稀土可以作為優(yōu)良的熒光，激光和電光源材料以及彩色玻璃、陶瓷的釉料。5）稀土離子與羥基、偶氮基或磺酸基等形成結(jié)合物，使稀土廣泛用于印染行業(yè)。6)稀土具有類似微量元素的性質(zhì)，可以促進(jìn)農(nóng)作物的種子萌發(fā)，促進(jìn)根系生長(zhǎng)，促進(jìn)植物的光合作用。2、根據(jù)下面的派－納力公式：、根據(jù)下面的派－納力公式：解釋晶體滑移為什么多是沿

9、著晶體中原子密度最大的面和原子密排方向進(jìn)行。式中解釋晶體滑移為什么多是沿著晶體中原子密度最大的面和原子密排方向進(jìn)行。式中b為柏氏矢量的為柏氏矢量的模，模，G：切變模量，：切變模量，v：泊松比，：泊松比，a為面間距。為面間距。答：答：由公式可知，a最大，b最少時(shí)派－納力最少，故滑移面應(yīng)是晶面間距最大的最密排面，滑移方向應(yīng)是原子最密排方向，此方向b一定最少。3、用弗蘭克－瑞德源機(jī)制解釋位錯(cuò)的增值過(guò)程。、用弗蘭克－瑞德源機(jī)制解釋位錯(cuò)的增值過(guò)程

10、。答：若某滑移面上有一段刃型位錯(cuò)AB，它的兩端被位錯(cuò)網(wǎng)節(jié)點(diǎn)釘住不能運(yùn)動(dòng)?，F(xiàn)沿位錯(cuò)b方向加切應(yīng)力，使位錯(cuò)沿滑移面向前滑移運(yùn)動(dòng)，形成一閉合的位錯(cuò)環(huán)河位錯(cuò)環(huán)內(nèi)的一小段彎曲位錯(cuò)線。只要外加應(yīng)力繼續(xù)作用，位錯(cuò)環(huán)便繼續(xù)向外擴(kuò)張。同時(shí)環(huán)內(nèi)的彎曲位錯(cuò)在線張力作用下又被拉直，恢復(fù)到原始狀態(tài)，并重復(fù)以前的運(yùn)動(dòng)，絡(luò)繹不絕地產(chǎn)生新的位錯(cuò)環(huán)，從而造成位錯(cuò)的增殖，并使晶體產(chǎn)生可觀的滑移量。4、(1)(1)晶體的特性；晶體的特性；答：答：1）自限性；2）均一性；3)