《 材料科学基础I》B卷答案

1、上海应用技术学院20092010 学年第二学期 材料科学基础I 期(末考试试卷标准答案B一、名词解释:(每题2分,共10分相:体系中具有相同物理与化学性质的,且与其他部分以界面分开的均匀部分称为相。珠光体:共析转变的产物,铁素体与渗碳体的机械混合物。置换固溶体:溶质原子置换了溶剂点阵的部分溶剂原子,这种固溶体就称为置换固溶体。中间相:两组元A 和B 组成合金时,除了可形成以A 为基或以B 为基的固溶体(端际固溶体外,还可能形成晶体结构与A ,B 两组元均不相同的新相。由于它们在二元相图上的位置总是位于中间,故通常把这些相称为中间相。密排面:原子排列最紧密的晶面。二.选择题:(每空1分,共10分

2、1、从热力学分析可知,扩散的驱动力是( C 。A 浓度梯度B 温度梯度C 化学势梯度D 速度梯度2、影响扩散速率的最主要因素是 ( D 。A 应力B 晶体结构C 固溶体类型D 温度3、均匀形核时,过冷度越大,临界半径( B 。A 越大B 越小C 不变4、由液相结晶出单相固溶体的过程称为 (B 。A 包晶转变B 匀晶转变C 共晶转变5、包晶反应的表达式为 ( A 。A L +B 3FeC + C +L6、面心立方结构的密排方向是(F ,体心立方结构的密排面是(E 。A (001B 001C (111D 111E (011F 0117、键合方式无方向性的是(A B D,SiO 2化合物中的键合方式

3、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:(27分1、写出菲克第一定律的表达式,并说明方程中各量及符号的名称和意义。(6分答:菲克第一定律为: ,它表示扩散中原子的通量与质量浓度梯度成正比。式中,J 为扩散通量,其单位为kg/(m 2·s;D 为扩散系数,其单位为m 2/s ;是扩散物质的质量浓度,其单位为kg/m 3。负号表示物质的扩散方向与质量浓度梯度的方向相反。2、二元合金无限互溶必须服从的条件有哪些?(6分答:二元合金要能无限互溶必须服从以下条件:(1两者的晶体结构相同,原子尺寸相近,尺寸差小于15%。 -3分(2两者有相同的原子价和相似的电负性

4、。 -3分3、简述晶胞选取的基本原则。(4分答:答:选取(布拉菲晶胞的原则是:(1应反映出点阵的高度对称性 -1分(2棱和角相等的数目最多 -1分(3棱边夹角为直角时,直角数目最多 -1分(4晶胞体积最小 -1分4、在立方晶体中,绘出以下晶面和晶向:(001,(120,(211,101,131,122.(6分d J D dx=-122131(120 (211(0011015、说明间隙化合物与间隙固溶体有何异同?(5分答:间隙固溶体属于固溶体,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

5、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r X/r M<0.59时,形成具有简单晶体结构的相,称为间隙相;当r X/r M>0.59时,形成具有复杂晶体结构的相,称为间隙化合物。(1分四、相图分析题:(共32分1、A-B二元合金相图如下图,试求:(1在图中标出液相线、固相线和共晶线。(6分(2分析含B80%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 解:(1各线在图上标示出。(21-2: L2-3: L+3

6、: +L3以下:中析出II 室温组织:+(+II由于II 量少,室温组织也可以写成+(+。(3该合金冷却到C 点时相为L+,由图可知,液相成分为70%B ,相成分为97%B 。 液相百分比为:%63%70%97%80%97=-=L w 相百分比为:%37%70%97%70%80=-=w (4室温组织为:。 2、根据下图所示的Fe-Fe 3C 合金相图: (10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。 80 7097 （2）将 GS、ES 和 PQ 线与其表示的意义连线。 1 第 6 页 五、计算题（21 分） 1. 20#钢（含碳 0.2%）在 930进行渗碳 3 小时后，

7、假定表面碳浓度为 1.10%， 并保持不变， 距表面 0.5mm 处的碳浓度为 0.40%. 如果要求距表面 1.0mm 处的碳 浓度为 0.40%，求所需的时间。 分） （7 解：解：对于恒源扩散有 t x 2 ， 其中，t 表时间，x 表距离，x1=0.5 时，t1=3 小时。所以 x2=1.0 时， t 2 = 1 .0 2 t1 = 4 × 3 = 12 小时 0 .5 2 由此得 1.0mm 处的碳浓度为 0.40%，所需的时间为 12 小时。 2. 计算面心立方晶体结构的单胞内原子数及致密度。 分） （7 解：单胞内原子数 N = N i + FCC：N=0+3+1=4 个 4 N R 3 Nv 3 致密度 K = = V V Nf 2 + Nc 8 4 2 3 a 4× ( 3 4 FCC