《材料科学基础I》A卷答案

1、上海应用技术学院2009 2010 学年第二学期材料科学基础I期（末）考试试卷标准答案A一、名词解释：（每题2分，共10分） 凝固：由液相至固相的转变称为凝固。铁素体：碳原子溶于:-Fe中形成的固溶体。反应扩散：通过扩散使固溶体中的溶质原子超过固溶极限，从而不断形成新相的扩散过程，称为反应扩散或相变扩散。间隙固溶体：溶质原子分布于溶剂晶格间隙而形成的固溶体称为间隙固溶体。密排方向：原子排列最密集的晶向。二. 选择题:（每空1分，共10分）1、扩散物质沿（C）扩散时，扩散系数最大。A晶体内部 B晶界 C自由表面2、 离子晶体的扩散机制是（A ）。A空位 B间隙 C交换3、均匀形核时，过冷度越大，

2、临界形核功（B）。A越大 B越小 C不变4、 由液相同时结晶出两种不同固溶体的过程称为（C）。A包晶转变B匀晶转变 C共晶转变5、 共析反应的表达式为（B）。A L ： 、一B ：一： Fe3CC L 一 -八"6、 体心立方结构的密排方向是（D），面心立方结构的密排面是（C）。A （001） B 001 C （111） D 111 E （011） F 0117、主量子数为n的壳层中最多容纳（C）个电子。2A n-1B 2n-1C 2nD n8键合方式具有方向性的是（CE ），NaCI化合物中的键合方式是（B）。A金属键 B离子键 C共价键 D范德华力E氢键三、问答题：（每题5分，共

3、35分）1写出菲克第二定律的表达式，并说明方程中各量及符号的名称和意义。答：工"二（3分）aex式中是浓度，t是时间，x是扩散距离，D是扩散系数。（2分）2、简述影响扩散的因素有哪些？答：影响扩散的因素包括温度，固溶体类型，晶体结构，晶体缺陷，化学成分和 应力。（5分）3、写出恒压条件下的相率公式，并且计算纯金属，二元合金和三元合金可能存 在的最多平衡相数。答：恒压条件下的相率公式为：f= C-P+1o（ 2分）所以，P=C-f + 1,而 f_0。故：纯金属中最多平衡相数为：P=C-f + 1 = 1-0+ 1 = 2;（ 1分）二元合金中最多平衡相数为：P=C-f+ 1= 2-0

4、+ 1= 3;（ 1分）三元合金中最多平衡相数为：P=C-f+ 1= 3-0+ 1= 4o（ 1分）4、影响固溶体溶解度的主要因素有哪些？答：影响溶解度的因素主要取决于：a.晶体结构，b.原子尺寸，c.化学亲和力（电 负性），d.原子价。5、空间点阵与晶体点阵有何区别？答：空间点阵与晶体点阵的区别为：空间点阵是由无数几何点在三维空间排列成的规则阵列，是晶体中质点排列的几何学抽象。只有14种类型。（2分）晶体点阵则是晶体中质点在空间的具体排列方式。实际质点的排列是无限 的。（2分）简言之，晶体点阵=空间点阵+基元（原子、分子or离子）（1分）6、说明间隙化合物与间隙固溶体有何异同？答：间隙固溶体

5、属于固溶体，即溶质原子溶入溶剂晶格间隙所形成的均匀混合的固态溶体，它保持着溶剂的晶体结构类型；（2分）而间隙化合物则属于中间相，即两组元在固态下相互作用而形成的一种新物质，该新相的晶体结构与A，B两组元均不相同。（2分）其中，当非金属原子半径与金属原子半径的比值以/的0.59时，形成具有简单晶体结构的相，称为间隙相；当 収/皿0.59时，形成具有复杂晶体结构的相，称为间隙化合物。（1分）7、在立方晶体中，绘出以下晶面和晶向。（010）, （210）, （112）, 110, 311, 212。(0,L0)四、相图分析题：（共24分）1、A-B二元合金相图如下图，试求：（1）在图中标出液相线、固

6、溶度曲线和共晶线。（3分）（2）分析含B40%的合金的冷却过程中组织的变化。（6分）（3）写出该合金冷却到C点时的相及其各相的成份，并运用杠杆定律计算此时 各相的相对含量；（7分）（4）该合金的室温组织为下图中的哪个？（3分）a解:(1)各线在(2)3: L:液相线1-2: L2-3: L+ :u卄吕3以下:室温组织:由于-II量少,优秀学习资料欢迎下载n = (：+：)+ ：ii |固溶度曲线温组织也可以写成一-；+(+ 0共晶线(3)该合金冷却到C点时相为L+a，由图可知，液相成分为51%B,相成分为 9%B。液相百分比为：WL二40% 一9% =73.8%51% -9%51% -40%:

7、相百分比为：w26.2%51%-9%(4)室温组织为：。2、根据下图所示的Fe-FesC合金相图：(5分)(1)将图中虚线，,，,所在位置的成份与对应的铁碳合金类型连线过我晶白口铸铁J业纯铁:共冊白口铸铁2共析钢过共折钢共晶白口铸铁析钢(2)将GS、ES和PQ线与其表示的意义连线碳在奥氏体中的溶解度曲线奧氏体中开始析卅铁索体时转变线II|1i1*11*1I>1I I1II 亠 五、计算题（21分）1.碳质量分数为0.1%的低碳钢，置于碳质量分数为1.2%的渗碳气氛中，在920r 进行渗碳，如果要求距表面0.002mm处的碳浓度为0.45%,求所需的时间。已知, 碳在 丫Fe 中 920E 时的扩散系数 D=2X10-11m2/s, erf（0.71）0.68。（7 分）解：由一端成分不受扩散影响的扩散体的解，得：设低碳钢的密度为p，上式左边的分子和分母同除以p，可将质量浓度转换为质 量分数，得:Ws -W(X,t)Ws -W0x叫，Dt>代入数值，可得erf(0.224)'.一 t:0.68所以，0.2240.71，t" 0.1sylt2.分别计算体心立方晶体结构和面心立方晶体结构的单胞内原子数及致密度（7分）解：单胞内原子数N二Nj业2 8BCC: N=1+0+1=2 个FCC: N=0+3+