材料科学基础基本概念题.docx

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材料科学基础基本概念题

材料科学基础（I）基础习题

晶体结构

1.填空

1.fee结构的密排方向是,密排面是,密排而的堆垛顺序

是致密度为配位数是晶胞中原子数为

，把原子视为刚性球时，原子的半径是;bee结构的密排方向是,密排面是致密度为配位数是

晶胞中原子数为,原子的半径是;hep结构的密排方向是,密排而是,密排面的堆垛顺序是,

致密度为配位数是,晶胞中原子数为,

原子的半径是=.

2.bee点阵晶而指数h+k+1二奇数时，其晶面间距公式是

3.A1的点阵常数为0.4049nm,其结构原子体积是。

4.在体心立方晶胞中，体心原子的坐标是o

5.在fee晶胞中，八而体间隙中心的坐标是o

6.空间点阵只可能有种，铝晶体属于点阵。

A1

的晶体结构是，-Fe的晶体结构是oCu的晶体结

构是，

7点阵常数是指o

8图1是fee结构的（-1,1,0）ffl,其中AB和AC的晶向指数是

CD的晶向指数分别

是,AC所在晶而指数是

9晶胞中每个原子平均占有的体积称为

10FCC包含有〈112＞晶向的晶面是

图2为简单立方点阵晶胞，其中ABC面的指数是，AD的晶向指数

是O

12.在空间点阵中选取晶胞的原则是：

（1）

（2）（3）_（4）o

13以点阵常数a为单位，fee晶体的原子半径是,bee晶体的

原子半径是,fee晶体（110）而的晶而间距是

，［110］方向的原子间距为，fee晶体的结构原子体枳为-

14金刚石的晶体,每个晶胞中的原子数为

15（hlklll）和（h2k212）两晶而的晶带轴指数［uvw］为

16面心立方结构每个晶胞中八面体间隙数为,四面体间隙数为

17立方晶系晶面间距计算公式是,

18Zn室温的点阵常数a二2.6649A,c=4.9468A,其轴比为

配位数为o

19工业多晶体金属不呈现性能的各向异性，其原因是

20纯铁冷却时在912发生同素异晶转变是从结构转变为

结构，其原子半径发生变化。

21.原子排列最密的晶而，其而间距（最大或最小）。

22.公式d二a/h2+k2+12只适用于计算结构相平行晶

而间的距离。

2.判断

1.-Fe致密度比-Fem,所以-Fe溶解碳比-Fe多。

（）

2.立方晶系中具有相同指数的晶而与晶向必定相互垂直。

（）

3.原子半径大小与其在晶体中配位数无关。

（）

4.密排六方结构不能称作一种空间点阵。

（）

5.铁素体的点阵常数比a-Fe的点阵常数小。

（）

6.金属键无方向性及饱和性。

（）

7.在立方晶系中，[-111]（1-1-1）o（）

8.在fee和bcc结构中，一切相邻的平行晶面间的距离可用公式：

d二a/Jh2+k2+12（）

9.结构原子体积是指结构晶胞中每个原子的体积。

（）

10.立方晶系的（100）,（010）和（001）面属于同一个晶带。

（）

11.由-Fe转变为-Fe时，原子半径增大（），发生体积膨胀（）。

12.Fee和bcc结构中的八而体间隙均为正八而体。

（）

13.空间点阵中每个阵点周围具有等同的环境。

（）

14一个面心立方结构相当于体心正方结构。

（）

15.从实用观点来看体心立方金属中的空隙比而心立方金属中的更为重

要。

（）

3.简述

金属键，晶体，同素异晶转变（并举例），晶胞，点阵常数，

晶面指数，晶而族，晶向指数，晶向族（举例），

晶带和晶带轴，配位数，致密度，晶面间距，

面心立方结构，体心立方结构，密排六方结构，

合金相结构

1•填空

1.形成无限固溶体的必要条件是：

（1），

（2）

―,（3）o

2.形成有序固溶体的必要条件是：

（1）,

（2）,（3）o

3.影响正常价化合物形成的主要因素是

O

4.C原子半径为0.77A,Cr的原子半径为1.28A,则Cr23C6是化合物。

•CuOAu

图1

5.随着溶质浓度的增大，单相固溶体合金的强度,塑性

，导电性C

6.如图是铜金有序固溶体的晶胞，其分子式为o

7影响置换固溶体溶解度大小的主要因素是：

（1）;

⑵;

（3）；

（4）和环境因索。

8形成置换固溶体时，两组元原子半径的相对差小于,是有

利于大量固溶的因素之一。

9Cu是一价，Sn是四价，则Cu3Sn化合物的电子浓度为。

10铁碳合金中奥氏体的晶体结构是,铁索体的晶体结构是

O

11置换式固溶体的不均匀性主要表现为存在

和。

12.电子化合物的形成条件为,晶型，例如

13间隙相的形成元素为,晶型为

例如O

14高速钢中VC相结构为,黄铜中CuZn相结构为

15

填隙固溶体溶质溶于溶剂金属点阵的，只能形成

固溶体。

16

按照溶质原子进入溶剂点阵的位置区分，固溶体可分为

和

O

17

元素的负电性是指，在周期

表中，同一周期元素的负电性由左向右逐渐，而同一族元素的负电

性由上到下逐渐。

二元合金中两组元的电负性差越大，越易形成

越不易形成。

18.

无序固溶体转变为有序固溶体时，合金性能变化的一般规律是：

强度和

硬度

塑性，导电性。

19

电子浓度是指之比，CuZn型超结构的电子浓度等于

属于空间点阵。

20

随着溶质浓度的增大，单相固溶体合金的强度，塑性

，导电性。

2.选择与判断

1形成间隙固溶体时，溶剂的点阵常数O

A增大B减小C不变

2.在固溶体自由能与成分的关系式中，两组元相互作用参数的表达式为

ANZ（eAB+（eAA+eBB）/2）BNZ（eAB-

（eAA+eBB）/2）CEAB=（eAA+eAB）/2

♦CuOAu

图2

3.图2是铜金有序固溶体的结构晶胞，

此有序固溶体的分子式为°

ACu2Auo

BCuAu2

CCuAu

4.钩（W）的原子半径为1.41A,

碳的原子半径为0.77A,则WC为

5..-Co为hep结构，-Co为FCC结构，

则Fe-Co无限固溶体为结构。

AFCC,BBCC,Chep

6.在有序固溶体中，异类原子结合力小于同类原子结合力。

（）

7.所有金属间化合物都能提高合金的强度。

（）

8.Nb的原子半径为1.47A,C原子半径为0.77A,则NbC为间隙化合物

（）

9.纯金属发生同素异性转变将产生成分和有序度方面的改变。

（）

10.与固溶体相比，金属化合物具有高硬度低塑性。

（）

11.在拓扑相中，半径较大的原子构成密排主层（），次层一般是半径较小的原子（）。

3.名词解释

置换固溶体，有序固溶体，无序固溶体，

间隙固溶体和间隙化合物，间隙相与间隙化合物，

正常价化合物，电子浓度，电子化合物

4.问答

1：

分析氢，氮，碳，硼在-Fe和-Fe中形成固溶体的类型，H2,N,C,B进入点阵中的位置。

元素的原子半径如下：

氢：

0.46A氮：

0.71A碳：

0.77A硼：

0.91A

2：

指出固溶体与金属化合物在晶体结构和机械性能方面的区别。

晶体缺陷

1填空

1空位是热力学的缺陷，而位错是热力学的

缺陷。

2fee晶体中单位位错（全位错）的柏氏矢量是；bee晶

体中单位位错（全位错）的柏氏矢量是;hcp晶体中单位位错

（全位错）的柏氏矢量是;fCC中Frank位错的柏氏矢量是

3一根柏氏矢量b=a/2<110>的扩展位错滑出晶体后，在晶体表面产生的台阶

的高度为o

4在某温度下，晶体中的空位数与点阵数的比值称为o

2为位错线单位矢量，b为柏氏矢量，则b二0时为位错，b二b时为

位错,b二-b时为位错。

5三根右螺型位错线的正向都指向位错结点，则它们的柏氏矢量之和等于

6设位错运动时引起晶体体积的变化为V,则V二0时为运动，V0

时为运动。

7在位错应变能公式E=Gb2Ln（r/rO）/4k中，对于刃型位错K等于,对螺型位错K等于o

8在简单立方晶体中，A、B两位错的滑移面和自由表而的交线如图1所示,则A为型位错，B为型位错。

9fee晶体中单位位错的柏氏矢量是,肖克莱位错的柏氏

矢量是，弗兰克位错的柏氏矢量是o

10单位体积中位错线总长度称为.

11螺型位错的应力场只有两个相等的应力分量，其表达式为

12简单立方晶体、fee晶体、bee晶体和hep晶体中单位位错的柏氏矢量依

次是、、：

13通常把一个全位错分解为两个位错，中间夹一片层错的

位错组态称为o

14位错概念和位错模型首先是由等人提出来的。

15位错线和柏氏矢量如图所示，其中AB是位错，BC是

位错,DE是位错。

16对含刃位错的晶体施加垂直于多余半原子而的压应力有利于攀移，

施加拉应力有助于攀移。

17fee晶体中单位位错的柏氏矢量是,Shockley位错的

柏氏矢量是,Frank位错的柏氏矢量是。

18.图1为ABC位错线，AB是位错，BC是

位错，在切应力作用下，AB运动，BC向运动。

19作用在位错线上的力Fd二,这个力Fd与位错

方向。

20使弗兰克一一瑞德源“动作”所需的临界切应力

O

21位错可定义为

C

22位错塞积时障碍物对领先位错的作用力大小为

O

23在外加应力作用下，当位错在晶体中滑动时，刃型位错的运动方向与

b与,与位错线

易进行交滑移，其滑移痕迹为O

2选择

1由于化学交互作用的结果，溶质原子在层错区的偏聚，称为

O

A斯诺克气团B铃木气团C柯垂耳气团

2层错的边缘一定是。

A肖克莱位错B弗兰克位错C不全位错

3在fee晶体中，位错反应能进行。

Aa/6[112]+a/6[110]a/3[lll]Ba/2[10-l]a/6[2-l-

l]+a/6[ll-2]

4肖克莱位错具有螺型、刃型和混合型三种，它们能够o

A攀移B交滑移C沿滑移而滑移

5晶体中点缺陷的存在，使电阻o

A增大B减小C不变

6把一根右螺型位错线的正方向反向，则此位错o

A变为左螺型位错B仍为右螺型位错

7三个位错及其柏氏矢量如图所示，则b2与bl之和。

8位错的应变能与其柏氏矢量成正比。

AbBb2Cb3

9两刃型位错及其柏氏矢量如图所示，AB位错向下滑移与CD位错交割

后，则

AAB产生割阶BAB产生扭折CCD产生割

阶DCD产生扭折

10

fee晶体的（111）面按ABCBABCABC--•顺序堆垛时，其中含有

11

Shockley位错

12fee晶体中，有根位错线的方向为[-110],b二*2[110],则此位错

A不能滑移B能滑移C能交滑移

13晶体中一位错环，柏氏矢量为b,在切应力作用下（）

A扩大B缩小C不变

15位于fee晶格的（001）面上，1二[-110],b二a/2[110]的位错（）

A能滑移B不能滑移C能交滑移

16空位（）过程中重要作用。

A形变李晶的形成B自扩散C交滑移

17两根具有反向柏氏矢量的刃型位错，分别处于两个平行滑移面上（两滑移而相隔一个原子间距）相向运动后，在相遇处（）

A相互抵消B形成一排空位C形成一排间隙

原子

18在一块晶体中有一根刃型位错P和一根相同长度的螺型位错Q,比较两者能量有（）

AEp>EeBEp