材料科學與工程期末考試復習試題
無論在學習或是工作中，只要有考核要求，就會有練習題，只有認真完成作業，積極地發揮每一道習題特殊的功能和作用，才能有效地提高我們的思維能力，深化我們對知識的理解。你知道什么樣的習題才是規范的嗎？下面是小編精心整理的材料科學與工程期末考試復習試題，僅供參考，歡迎大家閱讀。
材料科學與工程期末考試復習試題 1
一、填空題(20分，每空格1分)
1. 相律是在完全平衡狀態下，系統的相數、組元數和溫度壓力之間的關系，是系統的平衡條件的數學表達式： f=C-P+2
2.二元系相圖是表示合金系中合金的間關系的圖解。
3.晶體的空間點陣分屬于 大晶系，其中正方晶系點陣常數的特點為，請列舉除立方和正方晶系外其他任意三種晶系的名稱交（任選三種）。
4.合金鑄錠的宏觀組織包括三部分。
5．在常溫和低溫下，金屬的塑性變形主要是通過 的方式進行的。此外還有 和 折等方式。
6.成分過冷區從小到大，其固溶體的生長形態分別為 。
1．原子擴散的驅動力是：組元的化學勢梯度
2．凝固的熱力學條件為：過冷度
3. 某金屬凝固時的形核功為△G*，其臨界晶核界面能為△G，則△G*和△G的關系為△G* =1/3 △G
5．金屬液體在凝固時產生臨界晶核半徑的大小主要取決于過冷度。
6．菲克第一定律表述了穩態擴散的特征，即濃度不隨變化。
7. 冷變形金屬加熱過程中發生回復的驅動力是：冷變形過程中的存儲能
9.合金鑄錠的缺陷可分為縮孔和偏析兩種。
二、判斷題（正確的打“√”錯誤的打“×”，每題1分，共12分）
1. 體心立方結構是原子的次密排結構，其致密度為0.74。（ × ）
2. 同一種空間點陣可以有無限種晶體結構，而不同的晶體結構可以歸屬于同一種空間點陣。 （ √ ）
3. 結晶時凡能提高形核率、降低生長率的因素，都能使晶粒細化。 （ √ ）
4. 合金液體在凝固形核時需要能量起伏、結構起伏和成分起伏。 （ √ ）
5. 小角度晶界的晶界能比大角度晶界的晶界能高。（ × ）
6. 非均勻形核時晶核與基底之間的接觸角越大，其促進非均勻形核的作用越大。（ × ）
7. 固溶體合金液體在完全混合條件下凝固后產生的宏觀偏析較小。 （ × ）
8. 冷形變金屬在再結晶時可以亞晶合并、亞晶長大和原晶界弓出三種方式形核。（ √ ）
9. 動態再結晶是金屬材料在較高溫度進行形變加工同時發生的再結晶、其形變硬化與再結晶軟化交替進行。 （ √ ）
10. 金屬-非金屬型共晶具有粗糙-光滑型界面，所以它們多為樹枝狀、針狀或螺旋狀形態。 （ √ ）
11. 孿生變形的速度很快是因為金屬以孿生方式變形時需要的臨界分切應力小。（ × ）
12. 相圖的相區接觸法則是相鄰相區相數差1。（ √ ）
三、簡答題（28分）
1. 試述孿生和滑移的異同，比較它們在塑性過程中的作用。（10分）
答：相同點：
a.宏觀上，都是切應力作用下發生的剪切變形； （1分）
b. 微觀上，都是晶體塑性變形的基本形式，是晶體一部分沿一定晶面和晶向相對另一部分的移動過程；（1分）
c. 不改變晶體結構。 （1分）
不同點：
a. 晶體中的取向
滑移：晶體中已滑移部分與未滑移部分的位向相同。
孿生：已孿生部分和為孿生部分的位向不同，且兩者之間具有特定的位向關系。（1分）
b. 位移的量
滑移：沿滑移方向上原子間距的整倍數，且在一個滑移面上的總位移較大。
孿生：原子的位移小于孿生方向的原子間距，一般為孿生方向原子間距的1/n。（1分）
c. 變形方式
滑移：不均勻切變 孿生：均勻切變 （1分）
d. 對塑性變形的貢獻
滑移：對塑性變形的貢獻很大，即總變形量大。
孿生：對晶體塑性變形有限，即總變形量小。 （1分）
e. 變形應力
滑移：有確定的臨界分應力。
孿生：所需臨界分切應力一般高于滑移所需的臨界分切應力。 （1分）
f. 變形條件
滑移：一般情況先發生滑移變形
孿生：當滑移變形難以進行時，或晶體對稱性很低、變形溫度較低、加載速率較高時。 g. 變形機制
滑移：全位錯運動的結果。 孿生：不全位錯運動的結果。（1分）
2. 請簡述擴散的微觀機制有哪些？影響擴散的因素又有哪些？ （8分）
答：置換機制：包括空位機制和直接換位與環形換位機制，其中空位機制是主要機制，直接換位與環形換位機制需要的激活能很高，只有在高溫時才能出現。（2分）
間隙機制：包括間隙機制和填隙機制，其中間隙機制是主要機制。 （2分）
影響擴散的主要因素有：溫度（溫度約高，擴散速度約快）；晶體結構與類型（包括致密度、固溶度、各向異性等）；晶體缺陷；化學成分（包括濃度、第三組元等）。（4分）
3. 簡述材料強化的主要方法、原理及工藝實現途徑。(10分)
1.答案：加工硬化：是隨變形使位錯增殖而導致的硬化； (2分)
細晶強化：是由于晶粒減小，晶粒數量增多，尺寸減小，增大了位錯連續滑移的阻力導致的強化；同時由于滑移分散，也使塑性增大。該強化機制是唯一的同時增大強度和塑性的機制。 彌散強化：又稱時效強化。是由于細小彌散的第二相阻礙位錯運動產生的強化。包括切過機制和繞過機制。(2分)
復相強化：由于第二相的相對含量與基體處于同數量級是產生的強化機制。其強化程度取決于第二相的數量、尺寸、分布、形態等，且如果第二相強度低于基體則不一定能夠起到強化作用。(2分)
固溶強化：由于溶質原子對位錯運動產生阻礙。包括彈性交互作用、電交互作用和化學交互作用。 (2分)
分析位錯的增值機制。（5分）
2. 答：若某滑移面上有一段刃位錯AB，它的兩端被位錯網節點釘住不能運動。（1分）現沿位錯b方向加切應力，使位錯沿滑移面向前滑移運動，形成一閉合的位錯環和位錯環內的一小段彎曲位錯線。（2分）只要外加應力繼續作用，位錯環便繼續向外擴張，同時環內的彎曲位錯在線張力作用下又被拉直，恢復到原始狀態，并重復以前的運動，絡繹不絕地產生新的位錯環，從而造成位錯的增殖，并使晶體產生可觀的滑移量。（2分）
請簡述回復的機制及其驅動力。
答：低溫機制：空位的消失 ； 中溫機制：對應位錯的滑移（重排、消失）；高溫機制：對應多邊化（位錯的滑移＋攀移）； 驅動力：冷變形過程中的存儲能（主要是點陣畸變能）。
1. 為什么滑移面和滑移方向往往是金屬晶體中原子排列最密的晶面和晶向。
2. 什么是成分過冷？它對液固界面的形貌有何影響？
3. 對于金屬金屬型共晶，決定其形貌是片狀或棒狀的因素是什么？
1. 答案：因為原子密度最大的晶面其面間距最大，點陣阻力最小，因而容易沿著這些面發生滑移；滑移方向為原子密度最大的方向是由于最密排方向上的原子間距最短，即位錯b最小。
2. 答案：成分過冷：在合金的凝固過程中，由界面前沿液體中的實際溫度低于由溶質分布所決定的凝固溫度時產生的過冷稱為成分過冷。它對液固界面的形貌影響為：成分過冷由小到大，液固界面的形貌由平面狀過渡到胞狀再到樹枝狀。
3答案：主要取決于兩個因素：（1）兩相的體積分數，如果有一相的體積分數小于27%時，則形成棒狀共晶，否則形成片狀共晶； （3分）（2）兩相之間的界面能，界面能小，則形成片狀共晶。一般情況下，當兩相有固定的位向關系時則可能形成片狀共晶。
四、作圖與計算題（40分，每題10分）
1、氧化鎂（MgO）具有NaCl型結構，即具有O2-離子的面心立方結構。問：
（1）若其離子半徑rMg2=0.066nm，rO2＝0.140nm，則其原子堆積密度為多少？
rMg2r2（2）如果/O＝0.41，則原子堆積密度是否改變？[10]。
2、某面心立方晶體的可動滑移系為(11)、
（1）請指出引起滑移的單位位錯的柏氏矢量；
（2）若滑移由刃位錯引起，試指出位錯線的方向；
（3）請指出在（2）的情況下，位錯線的運動方向；
（4） 假設在該滑移系上作用一大小為0.7MPa的切應力，試計算單位刃位錯線受力的大小和方向（取點陣常數為a＝0.2nm）。
3. 畫出Fe-Fe3C相圖，并根據Fe-Fe3C相圖，(1)分別求ω（C)=2.11%，ω（C)=4.30%的二次滲碳體的析出量。(2)畫出ω（C)=4.30%的冷卻曲線。
4. 圖(a)為固態互不溶解的三元共晶相圖的濃度三角形，其中三元共晶點E的成分為ω(A)=20%，ω(B)=30%，ω(C)=50%。圖(b)為某一溫度(高于TE)的水平截面圖。問：
(1)A，B和C三組元的熔點誰最低？
(2)若有一液態成分為ω(A)=60%，ω(B)=15%，ω(C)=25%的合金(其B/C成分比三元共晶合金相同)平衡凝固到室溫，試分析室溫平衡組織并畫出平衡冷卻曲線。
(3)計算該合金中共晶組織在鑄錠中的質量分數。
四、作圖與計算題（40分，每題10分）
1、氧化鎂（MgO）具有NaCl型結構，即具有O2-離子的面心立方結構。問：
（1）若其離子半徑rMg2=0.066nm，rO2＝0.140nm，則其原子堆積密度為多少？rMg2r2（2）如果/O＝0.41，則原子堆積密度是否改變？
答：（1）點陣常數a2(rMg2rO2)0.412nm （3分） 3(rMg2rO2)4Pf0.733a堆積密度 （3分）
（2）堆積密度會改變，因為Pf與兩異號離子半徑的比值有關。 （4分）
2、某面心立方晶體的可動滑移系為(11)、
（1）請指出引起滑移的單位位錯的柏氏矢量；
（2）若滑移由刃位錯引起，試指出位錯線的方向；
（3）請指出在（2）的情況下，位錯線的運動方向；
（4） 假設在該滑移系上作用一大小為0.7MPa的切應力，試計算單位刃位錯線受力的大小（取點陣常數為a＝0.2nm）。
答：（1）柏氏矢量：； (2分)
（2）位錯線方向：[112]； (2分)
（3）位錯線運動方向平行于柏氏矢量；(2分)
11（4）Fb9.89910MN/m (4分)
3. 畫出Fe-Fe3C相圖，并根據Fe-Fe3C相圖，(1)分別求ω（C)=2.11%，ω（C)=4.30%的二次
滲碳體的析出量。(2)畫出ω（C)=4.30%的冷卻曲線。
材料科學與工程期末考試復習試題 2
1.材料是由物質構成的，因而物質就是材料。 ×
2.材料是指用來制造某些有形物體的基本物質。 √
3.按照化學組成，可以把材料分為三種基本類型
（A）金屬材料、硅酸鹽、有機高分子材料
（B）陶瓷材料、高分子材料、鋼鐵
（C）有機高分子材料、金屬材料、無機非金屬材料
（D）有機材料、無機非金屬材料、金屬材料
C
4．在四個量子數中，ms是確定體系角動量在磁場方向的分量（ml）。×
5．在四個量子數中，ml決定電子自旋的方向（ms）。×
6．在四個量子數中，n是第一量子數，它決定體系的能量。√
7．在四個量子數中，l是第二量子數，它決定體系角動量和電子幾率分布的空間對稱性。√
8．原子中每個電子必須有獨自一組四個量子數。n,l,ml,ms√
9．泡利不相容原理、能量最低原則和洪特規則是電子在原子軌道中排列必須遵循的三個基本原則。√
10．Na原子中11個電子的填充方式為1s22s22p53s2。1s22s22p63s1×
11．按照方框圖，N原子中5個價電子的填充方式為2s 2p ×
12．Cu原子的價電子數是___3___個。×
13．S原子的價電子數是5個。×
14.晶體物質的共同特點是都具有金屬鍵。×
15.金屬鍵既無方向性，也無飽和性。√
16. 共價鍵中兩個成鍵電子的自旋方向必須相反。√
17. 元素的電負性是指元素的原子在化合物中把電子引向自己的能力。√
18. 兩元素的電負性相等或接近，易形成離子鍵，不易形成共價鍵。×
19. 兩元素的電負性差較大，易形成離子鍵，不易形成共價鍵。√
20. 離子鍵的基本特點是以離子而不是以原子為結合單元。√
21. 范德華力既無方向性亦無飽和性，氫鍵有方向性但無飽和性。×
22. 范德華力既無方向性亦無飽和性，氫鍵有方向性和飽和性。√
23. 絕大多數金屬均以金屬鍵方式結合，它的基本特點是電子共有化。×
24．共價鍵既有飽和性又有方向性。√
25．兩種元素電負性差值決定了混合鍵合中離子鍵的比例。√
26．范德華力包括取向力、色散力和氫鍵三種類型。×
27．原子的基本鍵合中不一定存在著電子交換。×
28．氫鍵具有方向性，但無飽和性。×
29．三種基本鍵合的結合強弱順序為金屬鍵＞離子鍵＞共價鍵。×
30．金屬鍵是由眾多原子最（及次）外層電子釋放而形成的電子氣形成的，因而具有最高的鍵能。×
31．隨著兩個原子間距離減小，相互間的吸引力下降，排斥力增加。×
32．兩個原子處于平衡間距時，鍵能最大，能量最高。×
33．同一周期中，原子共價半徑隨價電子數的增加而增加。× (C-0.771, N-0.70, O-0.66, F-0.64)
34．同一族中，原子共價半徑隨價電子到原子核的距離增加而減小。×
35．正離子的半徑隨離子價數的增加而減小。√
36. 原子半徑大小與其在晶體中配位數無關。 ×
37. 所謂原子間的平衡距離或原子的平衡位置是吸引力與排斥力的合力最小的位置。×
38. 共價鍵是由兩個或多個電負性相差不大的原子間通過共用電子對而形成的化學鍵。 ×（只能是兩個原子間）
39．離子化合物的配位數取決于離子最有效的堆積。×
40．在氧化物中，O2-的配位數主要有4、6、12三種類型。×
41．金屬原子的配位數越大，近鄰的原子數越多，相互作用越強，原子半徑越小。×
42．金屬原子半徑隨配位數增加而增加。√
43. 金屬半徑是原子間平衡間距的一半。（A）√，（B）×，（C），（D）
A
44．當中心原子的雜化軌道為sp3dx2時，其配位原子的空間排列為
（A）四方錐形（B）三方雙錐形（C）八面體形
B
45. 原子軌道雜化形成雜化軌道后，其軌道數目、空間分布和能級狀態均發生改變。×
46. 雜化軌道是原子不同軌道線性組合后的新原子軌道，而分子軌道則是不同原子軌道線性組合成的新軌
道。√
47．δ軌道是由兩個d軌道線性組合而成，它們是
（A）dx2、dx2（B）dx2-y2、dx2-y2（C）dxy、dxy
B
48．費米能級是對金屬中自由電子能級填充狀態的描述。× （T＝0K時）
49．費米能級是，在T＝0K時，金屬原子中電子被填充的最高能級，以下能級全滿，以上能級全空。√× ×
50．按照費米分布函數，T≠0時，-------------，f（E）＝1/2（A）E＝EF（B）E＜EF（C）E＞EF
A
51．在固體的能帶理論中，能帶中最高能級與最低能級的能量差值即帶寬，取決于聚集的原子數目。×
52．能帶是許多原子聚集體中，由許多原子軌道組成的近似連續的能級帶。×（原子軌道裂分的分子軌道）
53. 價帶未填滿
（A）絕緣體，（B）導體，（C）半導體，（D）
B
54. 滿帶與空帶重疊
（A）絕緣體，（B）半導體，（C）導體，（D）
C
55. 滿帶與空帶不重疊
（A）絕緣體，（B）導體，（C）半導體，（D）
A，C
56. 能帶寬度與原子數目無關，僅取決于原子間距，間距大，帶寬大。
（A）√，（B）×，（C），（D）
B
57. 原子數目越多，分裂成的能帶寬度越大。
（A）√，（B）×，（C），（D）
B
58. 能帶寬度與原子數目無關，僅取決于原子間距，間距小，帶寬大。
（A）√，（B）×，（C），（D）
A
59. 具有一定有序結構的固態物質就是晶體。 ×
60. 同一晶面族的晶面形狀相同,面上原子密度相同，彼此相互平行。 ×
61. 在實際應用的工業金屬中都存在各向異性。 ×
62. 空間點陣相同的晶體，它們的晶體結構不一定相同。√
63. 空間點陣有１４種，它們每個點陣都代表一個原子。×
64. 如果空間點陣中的每一個陣點只代表一個原子時，則空間點陣與晶體點陣是同一概念。√
65. 由液態轉變為固態的過程稱為凝固亦稱結晶。 ×
66. 在立方晶系中點陣（晶格）常數通常是指____。
a) 最近的原子間距, （B） 晶胞棱邊的長度, （C）棱邊之間的夾角
B
67. 空間點陣中每個陣點周圍具有等同的環境。 √
68. 空間點陣只可能有____種型式。
（A）12，（B）14，（C）16，（D）18
B
69. 空間點陣結構中只可能劃分出____個晶系。
（A）5，（B）6，（C）7，（D）8
C
70. 晶格常數常用____表示。
（A）a,b,c；（B）α,β,γ；（C）a,b,c和α,β,γ；（D）都不是
C
71. 晶胞中原子占有的體積分數稱為 ____。
（A）配位數，（B）致密度，（C）點陣常數，（D）晶格常數 B
72. fcc密排面的堆垛順序是___。
（A）A BA B，（B）A BCD，（C）A BCA
C
73. fcc結構的致密度為___。
（A）0.62，（B）0.68，（C）0.74，（D）0.82
C
74. fcc結構的配位數是___。
（A）6，（B）8，（C）10，（D）12
D
75. fcc晶胞中原子數為___。
（A）6，（B）4，（C）3，（D）2
B
76. fcc晶胞中原子的半徑是____。
（A）21/2 a / 2， （B）21/2 a / 4， （C）31/2 a / 2， （D）31/2 a / 4
B
77. 以原子半徑R為單位，fcc晶體的點陣常數a是____。
（A）2 (2)1/2 R， （B）4 (2)1/2 R， （C）4 (3)1/2 R， （D）4 (3)1/2 R / 3
A
78. bcc結構的致密度為___。
（A）0.62，（B）0.68，（C）0.74，（D）0.82
B
79. bcc結構的配位數是___。
（A）6，（B）8，（C）10，（D）12
B
80. bcc晶胞中原子數為___。
（A）6，（B）4，（C）3，（D）2
D
81. bcc晶胞中原子的半徑是___。
（A）21/2 a / 2， （B）21/2 a / 4， （C）31/2 a / 4， （D）31/2 a / 2
C
82. 以原子半徑R為單位，bcc晶體的點陣常數a是___。
（A）2 (2)1/2 R， （B）4 (2)1/2 R， （C）4 (3)1/2 R/2， （D）4 R / (3)1/2
D
83. hcp密排面的堆垛順序是___。
（A）A BA B，（B）A BCD，（C）A BCA
A
84. hcp結構的致密度為___。
（A）0.82，（B）0.74，（C）0.68，（D）0.62
B
85. hcp 結構的配位數是___。
（A）12，（B）10，（C）8，（D）6
A
86. hcp晶胞中原子數為____。
（A）3，（B）4，（C）5，（D）6
D
87. 在體心立方晶胞中，體心原子的坐標是____。
（A）1/2，1/2，0；（B）1/2，0，1/2； （C）1/2，1/2，1/2；（D）0，1/2，1/2
C
88. 在fcc晶胞中，八面體間隙中心的坐標是____。
（A）1/2，1/2，0；（B）1/2，0，1/2； （C）0，1/2，1/2；（D）1/2，1/2，1/2
D
89. 每個面心立方晶胞有１４個原子。 ×
90. 密排六方晶胞共有十七個原子。×
91. 下圖為簡單立方點陣晶胞，其中ABC面的指數是____。
（A）（111），（B）（110），（C）（101），（D）（011）
C
92. 下圖為簡單立方點陣晶胞，其中ABCD面的指數是____。
（A）（111），（B）（110），（C）（101），（D）（011）
C
93. 下圖為簡單立方點陣晶胞，AD的晶向指數是____。
（A），（B）[110]，（C）[101]，（D）[011]
A
94. 下圖為簡單立方點陣晶胞，A B的晶向指數是____。
（A）[111]，（B）[100]，（C） ，（D）[001]
C
95. 下圖為簡單立方點陣晶胞，A C的晶向指數是____。
（A）[111]，（B）[110]，（C）[101]，（D）[010]
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