《材料科学基础》期中考试卷参考解答.doc

一. 选择题（本题共5小题，每小题2分，共10分）1下列对称要素组合不正确的是（ A ）AL2L22L2 BPL4PL4C CP+L3L33P DL23L2P2下列对称关系哪种不正确( D )A=L3+C B=L3+C C D3点缺陷是热力学的 缺陷，而位错是热力学的 缺陷。（B ）A稳定，稳定 B稳定，不稳定 C不稳定，稳定 D不稳定，不稳定4abc、=90的晶体属于什么晶族和晶系（ C ）A中级晶族，正交晶系 B中级晶族，四方晶系C低级晶族，正交晶系 D低级晶族，四方晶系5由晶面（121）与（100）所决定的晶带轴指数为（ B）A B C D221二填空题（本题共14小题，除第3、5小题为2分外，每空1分，共40分）1材料科学基础的研究内容是： 结构与性的关系 。2材料根据组成通常可分为：金属材料、无机非金属材料、高分子材料、复合材料。根据材料特性和用途常又可分为： 结构材料和功能材料。3立方晶体所包含的对称元素有哪些：3L44L36L29PC。4根据晶体中高次轴的存在及数目将晶体划分为 高级晶族、中级晶族和低级晶族3个晶族，据旋转轴和旋转反伸轴的轴次和数目把晶体分成 立方晶系、三方晶系、四方晶系、六方晶系、正交晶系、单任斜晶系、三斜晶系 7个晶系。5请写出在立方晶系中111晶面族所包含的等价晶面：。6固溶体据外来组元位置不同可分为 置换固溶体 和 间隙固溶体 两种固溶体，据外来组元固溶度可分为 连续型和有限型两种固溶体。7非晶态固体的结构具有 近程有序和 远程无序 特点。8在玻璃Na2OAl2O32SiO2中，网络形成体： SiO2 ，网络中间体： Al2O3，网络变性体： Na2O 。网络变性体增加，桥氧 下降，玻璃粘度下降。9高分子材料相对分子质量愈大，机械强度 愈大，粘度 增加 ，加工成型愈困难；链段长度越大，柔顺性就 愈差；高聚物结晶晶胞的特点是： 一条分子链可以穿过几个晶胞 。10高聚物的结晶度越高，密度增大，熔点 升高，硬度 增大，拉伸强度 提高，伸长率随之降低。11晶体中缺陷有 点缺陷、 线缺陷 和 面缺陷 这三种类型。12常通过 淬火、 辐照 和 塑性变形 这三种方法产生过饱和点缺陷。13两个平行刃型位错相互作用时，若只允许滑移，柏氏矢量同号的将 垂直于滑移面排列，异号的将束缚于 450 线上。柯垂耳气团会阻碍位错运动，需要外力作更多的功，这就是 固溶强化 效应。位错塞积会产生应力 集中，这是晶体受外力作用产生裂缝的重要机制。14位错交割后，每个位错线上都会产生一小段曲折位错，柏氏矢量与携带它们的位错 相同 ，大小取决于与之相交的另一位错的 柏氏矢量 。当小段位错不在所属位错滑移面上时则形成 割阶，反之形成 扭拆。三简答题（本题共7小题，每小题6分，共42分）1请在立方晶系的晶胞中画出（102）、（110）晶面和110、102晶向。2一个具有BCC晶体结构的圆柱体受到轴拉伸作用，作用力方向为，其临界切应力，圆柱体的横截面积为25mm2。求（1）最先滑移的滑移系；（2）要使滑移系开始滑移所必需的最小拉力P。BCC的极射投影图如下：答：（1）据极射投影确定方向三角形如下：根据镜像规则在BCC晶体结构中最先滑移的滑移系为：（2）当滑移系开始滑移时：3叙述高岭石的结构特点（结构类型、层内结构特点、层内带电荷情况、层间结合力）。答：高岭石属单网层结构，上层是铝氧羟基八面体AlO2(OH)45-，下层是硅氧四面体SiO44-，活性氧向上，每个活性氧连1个SiO4和2个AlO2(OH)4或连1个H+和2个AlO2(OH)4，层间通过氢键结合。4若面心立方晶体中有的全位错和的不全位错，此两位错相遇发生位错反应，试问：（1） 此反应能否进行？为什么？（2） 写出合成位错的柏氏矢量，并说明合成位错的性质。答：（1）位错反应应满足几何条件和能量条件假设：反应前能量：反应后能量：此两位错相遇时会发生位错反应。（2）合成位错的柏氏矢量为，属弗兰克不全位错，垂直于滑移面只能攀移，不能滑移。5在下图所示的立方体形晶体中，ABCD滑移面上有一个位错环，其柏氏矢量b平行于BA。（1）指出位错环各部分的位错类型。（2）指出使位错环向外运动所需施加的切应力的方向。（3）位错环运动出晶体后晶体外形如何变化？答：（1）A正刃型位错，B负刃型位错，C左螺旋位错，D右螺旋位错。（2） 沿BA方向与一致。（3）滑移面下部相对上部产生与相同的滑移，侧表面形成相应台阶，台阶大小等于大小。6假定图中的这两个位错正在扩大，试问两个位错环在交互作用时，是因塞积而钉扎住还是形成一个在的位错环（请用图示说明）？ABCAbb7将Fe-C（=0.4%）与Fe-C（=0.4%）-Si（=3.8%）焊接在一起，在1050下进行长时间扩散退火，试说明在整个扩散过程中C和Si的扩散情况。答：如左图A、B分别是焊接处两边无Si、有Si两点。（1）开始时，A点没有Si，C活度低；B点有硅，C的活度高，B点的C向A点扩散，A点C浓度升高，B点C浓度下降。（2分）（2）随时间推移，B点的硅也向A点扩散，同时引起A点C活度升高，B点C活度降低，过一段时间，A点C浓度达最大值，B点C浓度达最小值。（2分）（3）随时间进一步推移，A点C活度大于B点，使C由A点向B点扩散，最后扩散达到平衡，A、B两点的Si和C的浓度相等，不再随时间而变化。（2分）四计算题：（8分）20钢在927进行气体