《材料科學(xué)基礎(chǔ)》期中考試卷參考答案

一.選擇題（本題共5小題，每小題2分，共10分）1．下列對稱要素組合不正確的是（A）A．L2⊥L2→2L2B．P⊥L4→PL4CC．P+L3→L33PD．L2⊥→3L2P2．下列對稱關(guān)系哪種不正確(D)A．=L3+CB．=L3+CC．D．3．點缺陷是熱力學(xué)的缺陷，而位錯是熱力學(xué)的缺陷。（B）A．穩(wěn)定，穩(wěn)定B．穩(wěn)定，不穩(wěn)定C．不穩(wěn)定，穩(wěn)定D．不穩(wěn)定，不穩(wěn)定4．a(chǎn)≠b≠c、α＝β＝γ=90°的晶體屬于什么晶族和晶系（C）A．中級晶族，正交晶系B．中級晶族，四方晶系C．低級晶族，正交晶系D．低級晶族，四方晶系5．由晶面（121）與（100）所決定的晶帶軸指數(shù)為（B）A．B．C．D．[221]二．填空題（本題共14小題，除第3、5小題為2分外，每空1分，共40分）1．材料科學(xué)基礎(chǔ)的研究內(nèi)容是：結(jié)構(gòu)與性的關(guān)系。2．材料根據(jù)組成通?？煞譃椋航饘俨牧?、無機非金屬材料、高分子材料、復(fù)合材料。根據(jù)材料特性和用途常又可分為：結(jié)構(gòu)材料和功能材料。3．立方晶體所包含的對稱元素有哪些：3L44L36L4．根據(jù)晶體中高次軸的存在及數(shù)目將晶體劃分為高級晶族、中級晶族和低級晶族3個晶族，據(jù)旋轉(zhuǎn)軸和旋轉(zhuǎn)反伸軸的軸次和數(shù)目把晶體分成立方晶系、三方晶系、四方晶系、六方晶系、正交晶系、單任斜晶系、三斜晶系7個晶系。5．請寫出在立方晶系中{111}晶面族所包含的等價晶面：。6．固溶體據(jù)外來組元位置不同可分為置換固溶體和間隙固溶體兩種固溶體，據(jù)外來組元固溶度可分為連續(xù)型和有限型兩種固溶體。7．非晶態(tài)固體的結(jié)構(gòu)具有近程有序和遠程無序特點。8．在玻璃Na2O·Al2O3·2SiO2中，網(wǎng)絡(luò)形成體：SiO2，網(wǎng)絡(luò)中間體：Al2O3，網(wǎng)絡(luò)變性體：Na2O。網(wǎng)絡(luò)變性體增加，橋氧下降，玻璃粘度下降。9．高分子材料相對分子質(zhì)量愈大，機械強度愈大，粘度增加，加工成型愈困難；鏈段長度越大，柔順性就愈差；高聚物結(jié)晶晶胞的特點是：一條分子鏈可以穿過幾個晶胞。10．高聚物的結(jié)晶度越高，密度增大，熔點升高，硬度增大，拉伸強度提高，伸長率隨之降低。11．晶體中缺陷有點缺陷、線缺陷和面缺陷這三種類型。12．常通過淬火、輻照和塑性變形這三種方法產(chǎn)生過飽和點缺陷。13．兩個平行刃型位錯相互作用時，若只允許滑移，柏氏矢量同號的將垂直于滑移面排列，異號的將束縛于450線上。柯垂耳氣團會阻礙位錯運動，需要外力作更多的功，這就是固溶強化效應(yīng)。位錯塞積會產(chǎn)生應(yīng)力集中，這是晶體受外力作用產(chǎn)生裂縫的重要機制。14．位錯交割后，每個位錯線上都會產(chǎn)生一小段曲折位錯，柏氏矢量與攜帶它們的位錯相同，大小取決于與之相交的另一位錯的柏氏矢量。當小段位錯不在所屬位錯滑移面上時則形成割階，反之形成扭拆。三．簡答題（本題共7小題，每小題6分，共42分）1．請在立方晶系的晶胞中畫出（102）、（110）晶面和[110]、[102]晶向。2．一個具有BCC晶體結(jié)構(gòu)的圓柱體受到軸拉伸作用，作用力方向為，其臨界切應(yīng)力，圓柱體的橫截面積為25mm2。求（1）最先滑移的滑移系；（2）要使滑移系開始滑移所必需的最小拉力P。BCC的極射投影圖如下：答：（1）據(jù)極射投影確定方向三角形如下：根據(jù)鏡像規(guī)則在BCC晶體結(jié)構(gòu)中最先滑移的滑移系為：（2）當滑移系開始滑移時： 3．敘述高嶺石的結(jié)構(gòu)特點（結(jié)構(gòu)類型、層內(nèi)結(jié)構(gòu)特點、層內(nèi)帶電荷情況、層間結(jié)合力）。答：高嶺石屬單網(wǎng)層結(jié)構(gòu)，上層是鋁氧羥基八面體[AlO2(OH)4]5-，下層是硅氧四面體[SiO4]4-，活性氧向上，每個活性氧連1個[SiO4]和2個[AlO2(OH)4]或連1個H+和2個[AlO2(OH)4]，層間通過氫鍵結(jié)合。4．若面心立方晶體中有的全位錯和的不全位錯，此兩位錯相遇發(fā)生位錯反應(yīng)，試問：此反應(yīng)能否進行？為什么？寫出合成位錯的柏氏矢量，并說明合成位錯的性質(zhì)。答：（1）位錯反應(yīng)應(yīng)滿足幾何條件和能量條件假設(shè)： 反應(yīng)前能量：反應(yīng)后能量：∴此兩位錯相遇時會發(fā)生位錯反應(yīng)。（2）合成位錯的柏氏矢量為，屬弗蘭克不全位錯，垂直于滑移面只能攀移，不能滑移。5．在下圖所示的立方體形晶體中，ABCD滑移面上有一個位錯環(huán)，其柏氏矢量b平行于BA。（1）指出位錯環(huán)各部分的位錯類型。（2）指出使位錯環(huán)向外運動所需施加的切應(yīng)力的方向。（3）位錯環(huán)運動出晶體后晶體外形如何變化？答：（1）A—正刃型位錯，B—負刃型位錯，C—左螺旋位錯，D—右螺旋位錯。沿BA方向與一致。（3）滑移面下部相對上部產(chǎn)生與相同的滑移，側(cè)表面形成相應(yīng)臺階，臺階大小等于大小。6．假定圖中的這兩個位錯正在擴大，試問兩個位錯環(huán)在交互作用時，是因塞積而釘扎住還是形成一個在的位錯環(huán)（請用圖示說明）？AABCAbb7．將Fe-C（ω=0.4%）與Fe-C（ω=0.4%）-Si（ω=3.8%）焊接在一起，在1050℃下進行長時間擴散退火，試說明在整個擴散過程中C和Si的擴散情況。答：如左圖A、B分別是焊接處兩邊無Si、有Si兩點。（1）開始時，A點沒有Si，C活度低；B點有硅，C的活度高，B點的C向A點擴散，A點C濃度升高，B點C濃度下降。（2分）（2）隨時間推移，B點的硅也向A點擴散，同時引起A點C活度升高，B點C活度降低，過一段時間，A點C濃度達最大值，B點C濃度達最小值。（2分）（3）隨時間進一步推移，A點C活度大于B點，使C由A點向B點擴散，最后擴散達到平衡，A、B兩點的Si和C的濃度相等，不再隨時間而變化。（2分）四．計算題：（8分）20鋼在92