《材料科學(xué)基礎(chǔ)I》A卷答案

1、上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2009 2010 學(xué)年第二學(xué)期材料科學(xué)基礎(chǔ)I期（末）考試試卷標(biāo)準(zhǔn)答案A一、名詞解釋?zhuān)海款}2分，共10分） 凝固：由液相至固相的轉(zhuǎn)變稱(chēng)為凝固。鐵素體：碳原子溶于:-Fe中形成的固溶體。反應(yīng)擴(kuò)散：通過(guò)擴(kuò)散使固溶體中的溶質(zhì)原子超過(guò)固溶極限，從而不斷形成新相的擴(kuò)散過(guò)程，稱(chēng)為反應(yīng)擴(kuò)散或相變擴(kuò)散。間隙固溶體：溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙而形成的固溶體稱(chēng)為間隙固溶體。密排方向：原子排列最密集的晶向。二. 選擇題:（每空1分，共10分）1、擴(kuò)散物質(zhì)沿（C）擴(kuò)散時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)最大。A晶體內(nèi)部 B晶界 C自由表面2、 離子晶體的擴(kuò)散機(jī)制是（A ）。A空位 B間隙 C交換3、均勻形核時(shí)，過(guò)冷度越大，

2、臨界形核功（B）。A越大 B越小 C不變4、 由液相同時(shí)結(jié)晶出兩種不同固溶體的過(guò)程稱(chēng)為（C）。A包晶轉(zhuǎn)變B勻晶轉(zhuǎn)變 C共晶轉(zhuǎn)變5、 共析反應(yīng)的表達(dá)式為（B）。A L ： 、一B ：一： Fe3CC L 一 -八"6、 體心立方結(jié)構(gòu)的密排方向是（D），面心立方結(jié)構(gòu)的密排面是（C）。A （001） B 001 C （111） D 111 E （011） F 0117、主量子數(shù)為n的殼層中最多容納（C）個(gè)電子。2A n-1B 2n-1C 2nD n8鍵合方式具有方向性的是（CE ），NaCI化合物中的鍵合方式是（B）。A金屬鍵 B離子鍵 C共價(jià)鍵 D范德華力E氫鍵三、問(wèn)答題：（每題5分，共

3、35分）1寫(xiě)出菲克第二定律的表達(dá)式，并說(shuō)明方程中各量及符號(hào)的名稱(chēng)和意義。答：工"二（3分）aex式中是濃度，t是時(shí)間，x是擴(kuò)散距離，D是擴(kuò)散系數(shù)。（2分）2、簡(jiǎn)述影響擴(kuò)散的因素有哪些？答：影響擴(kuò)散的因素包括溫度，固溶體類(lèi)型，晶體結(jié)構(gòu)，晶體缺陷，化學(xué)成分和 應(yīng)力。（5分）3、寫(xiě)出恒壓條件下的相率公式，并且計(jì)算純金屬，二元合金和三元合金可能存 在的最多平衡相數(shù)。答：恒壓條件下的相率公式為：f= C-P+1o（ 2分）所以，P=C-f + 1,而 f_0。故：純金屬中最多平衡相數(shù)為：P=C-f + 1 = 1-0+ 1 = 2;（ 1分）二元合金中最多平衡相數(shù)為：P=C-f+ 1= 2-0

4、+ 1= 3;（ 1分）三元合金中最多平衡相數(shù)為：P=C-f+ 1= 3-0+ 1= 4o（ 1分）4、影響固溶體溶解度的主要因素有哪些？答：影響溶解度的因素主要取決于：a.晶體結(jié)構(gòu)，b.原子尺寸，c.化學(xué)親和力（電 負(fù)性），d.原子價(jià)。5、空間點(diǎn)陣與晶體點(diǎn)陣有何區(qū)別？答：空間點(diǎn)陣與晶體點(diǎn)陣的區(qū)別為：空間點(diǎn)陣是由無(wú)數(shù)幾何點(diǎn)在三維空間排列成的規(guī)則陣列，是晶體中質(zhì)點(diǎn)排列的幾何學(xué)抽象。只有14種類(lèi)型。（2分）晶體點(diǎn)陣則是晶體中質(zhì)點(diǎn)在空間的具體排列方式。實(shí)際質(zhì)點(diǎn)的排列是無(wú)限 的。（2分）簡(jiǎn)言之，晶體點(diǎn)陣=空間點(diǎn)陣+基元（原子、分子or離子）（1分）6、說(shuō)明間隙化合物與間隙固溶體有何異同？答：間隙固溶體

5、屬于固溶體，即溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格間隙所形成的均勻混合的固態(tài)溶體，它保持著溶劑的晶體結(jié)構(gòu)類(lèi)型；（2分）而間隙化合物則屬于中間相，即兩組元在固態(tài)下相互作用而形成的一種新物質(zhì)，該新相的晶體結(jié)構(gòu)與A，B兩組元均不相同。（2分）其中，當(dāng)非金屬原子半徑與金屬原子半徑的比值以/的0.59時(shí)，形成具有簡(jiǎn)單晶體結(jié)構(gòu)的相，稱(chēng)為間隙相；當(dāng) 収/皿0.59時(shí)，形成具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的相，稱(chēng)為間隙化合物。（1分）7、在立方晶體中，繪出以下晶面和晶向。（010）, （210）, （112）, 110, 311, 212。(0,L0)四、相圖分析題：（共24分）1、A-B二元合金相圖如下圖，試求：（1）在圖中標(biāo)出液相線(xiàn)、固

6、溶度曲線(xiàn)和共晶線(xiàn)。（3分）（2）分析含B40%的合金的冷卻過(guò)程中組織的變化。（6分）（3）寫(xiě)出該合金冷卻到C點(diǎn)時(shí)的相及其各相的成份，并運(yùn)用杠桿定律計(jì)算此時(shí) 各相的相對(duì)含量；（7分）（4）該合金的室溫組織為下圖中的哪個(gè)？（3分）a解:(1)各線(xiàn)在(2)3: L:液相線(xiàn)1-2: L2-3: L+ :u卄呂3以下:室溫組織:由于-II量少,優(yōu)秀學(xué)習(xí)資料歡迎下載n = (：+：)+ ：ii |固溶度曲線(xiàn)溫組織也可以寫(xiě)成一-；+(+ 0共晶線(xiàn)(3)該合金冷卻到C點(diǎn)時(shí)相為L(zhǎng)+a，由圖可知，液相成分為51%B,相成分為 9%B。液相百分比為：WL二40% 一9% =73.8%51% -9%51% -40%:

7、相百分比為：w26.2%51%-9%(4)室溫組織為：。2、根據(jù)下圖所示的Fe-FesC合金相圖：(5分)(1)將圖中虛線(xiàn)，,，,所在位置的成份與對(duì)應(yīng)的鐵碳合金類(lèi)型連線(xiàn)過(guò)我晶白口鑄鐵J業(yè)純鐵:共冊(cè)白口鑄鐵2共析鋼過(guò)共折鋼共晶白口鑄鐵析鋼(2)將GS、ES和PQ線(xiàn)與其表示的意義連線(xiàn)碳在奧氏體中的溶解度曲線(xiàn)奧氏體中開(kāi)始析卅鐵索體時(shí)轉(zhuǎn)變線(xiàn)II|1i1*11*1I>1I I1II 亠 五、計(jì)算題（21分）1.碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的低碳鋼，置于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%的滲碳?xì)夥罩?，?20r 進(jìn)行滲碳，如果要求距表面0.002mm處的碳濃度為0.45%,求所需的時(shí)間。已知, 碳在 丫Fe 中 920E 時(shí)的擴(kuò)散系數(shù) D=2X10-11m2/s, erf（0.71）0.68。（7 分）解：由一端成分不受擴(kuò)散影響的擴(kuò)散體的解，得：設(shè)低碳鋼的密度為p，上式左邊的分子和分母同除以p，可將質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換為質(zhì) 量分?jǐn)?shù)，得:Ws -W(X,t)Ws -W0x叫，Dt>代入數(shù)值，可得erf(0.224)'.一 t:0.68所以，0.2240.71，t" 0.1sylt2.分別計(jì)算體心立方晶體結(jié)構(gòu)和面心立方晶體結(jié)構(gòu)的單胞內(nèi)原子數(shù)及致密度（7分）解：?jiǎn)伟麅?nèi)原子數(shù)N二Nj業(yè)2 8BCC: N=1+0+1=2 個(gè)FCC: N=0+3+