期末样卷-材料科学基础

中国计量学院 20 20 学年第 学期 材料科学基础 1 课程试卷 样卷 第 1 页 共 6 页 中国计量学院中国计量学院 20 20 学年第学年第 学期学期 材料科学基础材料科学基础 1 1 课程考试试卷 课程考试试卷 样卷样卷 开课二级学院 材料学院 考试时间 年 月 日 时 考试形式 闭卷 开卷 允许带 计算器 入场 考生姓名 学号 专业 班级 题序一二三四五六七八九总分 得分 评卷人 一 单项选择题 每题 1 分 共 10 分 1 下列几种键合中 键能最弱的是 C A 金属键 B 离子键 C 范德瓦耳斯力 D 氢键 2 正交晶系布拉菲点阵常数的特点是 D A a b c 90 B a b c 90 C a b c 90 D a b c 90 3 每个体心立方晶胞中包含有 B 个原子 A 1 B 2 C 3 D 4 4 脱位原子挤入结点的间隙 形成的空位与间隙原子对合称为 D A 间隙原子 B 异类原子 C 肖脱基缺陷 D 弗兰克耳缺陷 5 刃型位错的位错线 与柏氏矢量 与剪切力的方向 C A 平行 平行 B 平行 垂直 C 垂直 垂直 D 垂直 平行 6 一定成分的固相 在某一温度下同时分解成两个成分与结构不相同的固相 B A 共晶反应 B 共析反应 C 包晶反应 D 包析反应 7 铁碳相图中 通过包晶反应能获得的组织为 B A 珠光体 B 奥氏体 C 莱氏体 D 渗碳体 8 下列关于成分过冷的说法 错误的是 D A 温度梯度越小 越容易出现成分过冷 B 铸件的凝固速度越快 越容易造成成分过冷 C 合金的凝固温度范围越大 液相线与固相线间隔越大 越容易出现成分过冷 D 溶质浓度越小 越容易出现成分过冷 装 订 线 中国计量学院 20 20 学年第 学期 材料科学基础 1 课程试卷 样卷 第 2 页 共 6 页 9 微观光滑的界面 在宏观上是 的 其生长机制为 生长机制 D A 光滑 垂直 B 光滑 二维 C 粗糙 垂直 D 粗糙 二维 10 物理气相沉积与化学气相沉积相比 具有以下特点 D A 反应温度很低 B 沉积速度快 C 会有少量化学反应发生 D 只能实现单一元素沉积 二 不定项选择题 每题 2 分 共 10 分 多选不给分 漏选给 1 分 1 下列属于高分子近程结构范畴的有 ACD A 结构单元的键接顺序 B 单个高分子的形态 C 链结构的成分 D 高分子的支化与交联 E 单个高分子的大小 F 高分子链的柔顺性 2 下述关于面心立方 fcc 的叙述正确的是 ABCD A fcc 的密排面是 111 B fcc 的密排方向是 C fcc 晶胞中的原子数为 4 个 D fcc 结构中原子的配位数为 12 E fcc 的致密度为 0 68 3 下列说法正确的是 BCDE A 螺型位错具有两种运动方式 滑移与攀移 B 利用浸蚀技术和透射电镜均可以观察到晶体中的位错 C 位错的能量与柏氏矢量模的平方成正比 D 位错的曲率半径越小 保持位错弯曲所需要的切应力越大 E 割阶对位错的运动有较大的阻碍作用 F 扭折对位错的运动有较大的阻碍作用 4 下列说法正确的是 BC A 置换固溶体中 溶质原子与溶剂原子的尺寸相差越大 其溶解度越大 B 置换固溶体中 溶质原子与溶剂原子的尺寸相差越大 其溶解度越小 C 置换固溶体中 溶质与溶剂的晶体结构越相似 其溶解度越大 D 置换固溶体中 溶质与溶剂的晶体结构越相似 其溶解度越小 E 间隙固溶体中 溶质原子与溶剂原子的尺寸相差越小 其溶解度越大 F 间隙固溶体中 溶质与溶剂的晶体结构越相似 其溶解度越大 5 下图示出了 ABC 三组元的成分三角形 关于 S 与 P 点成分描述正确的是 CF A A 10 B 20 C 70 B A 10 B 70 C 20 C A 20 B 10 C 70 D A 20 B 70 C 10 E A 70 B 10 C 20 F A 70 B 20 C 10 中国计量学院 20 20 学年第 学期 材料科学基础 1 课程试卷 样卷 第 3 页 共 6 页 三 名词解释 每题 3 分 共 12 分 1 官能度 2 晶体 3 空间点阵 4 固溶体 相 固溶强化 中间相 晶体缺陷 柏氏矢量 均匀形核 非均匀形核 平衡凝固 非 平衡凝固 伪共晶 离异共晶 成分过冷 平衡分配系数 枝晶偏析 四 简要回答问题 每题 3 分 共 18 分 1 在线型高分子 支化高分子 交联高分子 三维网状高分子这四种类型的高分子中 哪 些能够在加热过程中熔融 哪些能够在有机溶剂中溶解 答 线型高分子与支化高分子能够在加热过程中熔融 线型高分子与支化高分子能够在 有机溶剂中溶解 答对一个给 2 分 全对给 3 分 2 什么是空间点阵与晶胞 它们之间有什么关联 答 空间点阵指将晶体中的原子 分子 离子或者原子团等抽象成几何点后 在三维空 间 作周期性规则排列所形成的三维阵列 晶胞则是在点阵中选取的具有代表性的基本单元 将晶胞在三维空间重复堆砌就构成了空间点阵 3 简述描述离子晶体配位特征的鲍林规则 答 Pauling 第一规则 在离子晶体中 正离子周围形成一个负离子配位多面体 正负离 子 之间的平衡距离取决于离子半径之和 而正离子的配位数则取决于正负离子的半径比 也 称多面体规则 Pauling 第二规则 静电价规则 在稳定的离子晶体结构中 每个负离 子 的电价 Z 等于或接近于与之邻接的各正离子静电强度 S 的总和 Pauling 第三规则 在晶 体结构中 每个配位多面体以共顶方式连接 共棱连接特别是共面连接方式存在时 会 使 结构的稳定性降低 Pauling 第四规则 在一个含有多种阳离子的晶体中 电价高而配位 数 小的那些阳离子所形成的配位多面体不倾向于相互直接连接 Pauling 第五规则 在一个 晶 体结构中 本质不同的结构组元的种类 倾向于最少 也称节约规则 答对三个给 3 分 4 影响置换固溶体溶解度的因素有那些 简要阐述其影响规律 答 影响置换固溶体溶解度的因素主要有以下四点 1 尺寸因素 溶质原子与溶剂原 中国计量学院 20 20 学年第 学期 材料科学基础 1 课程试卷 样卷 第 4 页 共 6 页 子 半径相差越小 溶解度越大 2 晶体结构因素 溶质原子与溶剂原子的晶体结构越相 似 溶解度越大 3 电负性差因素 两元素的电负性差相差越大 溶解度越小 4 电 子浓 度因素 越接近极限电子浓度 溶解度越小 答对三个给 3 分 5 如果温度梯度足够小的话 单一组分的纯金属在一定条件下可以产生成分过冷吗 答 成分过冷是指固溶体在凝固过程中界面前沿的液体成分有变化而产生的一个过冷区 单一组分的纯金属在凝固过程中没有组分的变化 故在凝固过程不会产生成分过冷 6 简述蒸发过程的几个步骤 答 原子离开扭折位置沿着台阶运动 原子具有更高能量时就不依靠台阶存在 运动到 小 平台上成为被吸附原子 吸附原子在固体表面上扩散 吸附原子离开表面进入气相 五 绘图题 每题 4 分 共 8 分 1 在下列立方晶系的晶胞内 左图标出 012 右图标出 012 y x z y x z 2 根据右下图的 A B 二元相图 通过绘图求出以下问题 4 分 1 当最先凝固出来固相的成分点 WB 为 90 时 请通过绘图找出合金的 成分点 2 分 2 成分点为 WB 40 的合金开始凝 固时 通过绘图找出最先结晶出来 的固相成分点 2 分 六 计算题 每题 5 分 共 20 分 1 Mn 的同素异构体有一为立方结构 其晶格常数 a 0 632nm 7 26g cm3 r 0 122nm 请 计算 Mn 晶胞中有几个原子 其致密度为多少 Mn 的原子量 54 94 NA 6 023 1023 B 20 40 60 80 A 中国计量学院 20 20 学年第 学期 材料科学基础 1 课程试卷 样卷 第 5 页 共 6 页 装 订 线 解 由 a3 n MMn NA 可得 n a3 NA MMn 即有 n 7 26 0 632 10 7 3 6 023 1023 54 94 20 个 3 分 K nv V 20 4 3 r3 a3 0 602 2 分 2 CsBr 的晶体结构如下图所示 rCs 0 167nm rBr 0 203nm 请计算 CsBr 晶体的点阵常数 a 为多少 nm 它的密度是多少 g cm3 Cs 的原子量为 132 9 Br 的原子量为 79 90 阿 佛伽德罗常数为 6 02 1023 解 根据 CsBr 晶体的结构 其对角线方向密排 所以有 2 rCs rBr a 故 a nm 0 427nm 2 分 3 2 0 167 0 203 3 4 54 Br Cs Br Cs 33 A m m M M m Vaa N 7323 79 90 132 9 0 427 10 6 02 10 g cm3 3 分 3 通过计算说明下列位错反应能否进行 112 6 121 6 101 2 aaa 几何条件 反应前 1 分 101 2 a 反应后 1 分 101 2 303 6 112 6 121 6 aaaa 能量条件 反应前 1 分 2 011 2 2 2 2 aa b 反应后 1 分 23 114 6 141 6 22 22 2 aaaa b 由于几何条件满足 能量条件也满足 故反应可以进行 1 分 4 固溶体合金的相图如下图所示 试根据相图确定 若首先凝固出来的固相成分含 B 60 通过绘图标出合金的成分 绘图 合金成分为 B 50 凝固到某温度时液 相含 B 为 32 固相含有 B 72 此时液体和固相各占多少 计算 1 过 60 的固相线做横线 交液相线 于 18 19 3 分 2 液相占 72 50 72 32 22 40 55 固相占 50 32 72 32 18 40 45 2 分 A 20 40 60 80 B 温度 W B L a L 中国计量学院 20 20 学年第 学期 材料科学基础 1 课程试卷 样卷 第 6 页 共 6 页 七 综合题 二题 共 22 分 1 立方晶系中 有一个柏氏矢量在 0 0 晶向的刃型位错 b1沿着 100 晶面滑动 1 另1 有一个伯氏矢量在 010 方向 沿着 001 晶面上运动的刃型位错 b2 当位错 b2通过 b1 时将发生扭折还是割阶 绘出 b2在交割后的位错线形状 2 另有一个伯氏矢量为 100 并在 001 晶面上滑动的螺型位错 b3 如果和位错 b3交割后 b1将发生扭折还是割阶 绘出 b1在交割后的位错线形状 8 分 答 1 扭折 2 割阶 2 Pt Ag 二元合金相图如图所示 根据相图回答下列问题 14 分 1 Ag 含量为 42 4 的合金在 1186 发生何种转变 写出其转 变方程式 2 分 2 Ag 含量为 20 的合金 从高温 缓慢冷却到低温 在 1186 时 当转变发生前 分别存在哪些相 计算各相所占总物相的比例 4 分 3 Ag 含量为 20 的合金 从高温缓慢冷却到低温 在 1186 时 当转变发生后 分别存 在哪些相 计算各相所占总物相的比例 4 分 4 Ag 含量为 60 的合金 从高温缓慢冷却到低温 在 1186 时 当转变发生后 分别存 在哪些相 计算各相所占总物相的比例 4 分 答 1 包晶转变 1 分 转变方程式 L 1 分 2 存在 与 L 两相 2 分 各自比例 1 分 97