材料科学基础i(a卷答案)

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1、上海应用技术学院2008—2009学年第一学期《材料科学基础I》期（中、末）（A、B、C、D）试卷课程代码:B301372学分:2.5考试时间:100分钟课程序号:1655班级：学号：姓名:我已阅读了有关的考试规定和纪律要求，愿意在考试中遵守《考场规则》，如有违反将愿接受相应的处理。题号一二三四五六七八九十总分应得分10253035100实得分试卷共3页，请先查看试卷有无缺页，然后答题。一、名词解释：（每题2.5分，共10分）1、致密度：晶胞中原子体积与晶胞体积之比值。2、非均匀形核：新相优先在母相中存在的异质处形核，即依附于液相中的

2、杂质或外来表面形核。3、多晶型性：元素的晶体结构随外界条件的变化而发生转变的性质。4、伪共晶：由非共晶成分的合金所得到的全部共晶组织称为伪共晶。二.填空题：（每空1分,共25分）1、原子间的键合可分为化学键和物理键两种类型，其中属于物理键的有范德瓦尔斯力，氢键。2、人们经过长期的研究，证明了高分子具有长链结构。3、Cu晶体具有面心立方结构，其所属的晶系是立方晶系，晶体的键型是金属键。4、金属凝固的驱动力是体积自由能的降低，阻力是表面自由能的增加。5、Fe－C合金中从奥氏体中析出的渗碳体称为二次渗碳体，从铁素体中析出的渗碳体称为三次渗碳

3、体。6、根据合金组成元素及其原子相互作用的不同，固态下所形成的合金相基本上第8页可分为固溶体和中间相两大类。7、晶体的凝固是通过形核与长大两个过程进行的。8、金属的晶体结构千差万别，但都可以归纳成为14种空间点阵，分属7大晶系。9、典型的二元合金相图的类型有：匀晶相图、共晶相图和包晶相图。10、线型非晶态高分子的三种力学状态分为：玻璃态，高弹态，和粘流态。11、吉布斯相律的数学表达式为：f=c-p+2，式中的各量分别为：f为体系的自由度数，c为体系的组元数，p为相数。三、问答题：（每题6分，共30分）1、从内部原子排列和热学性能上看，

4、非晶态和晶态物质主要区别何在？答：从内部原子排列上看：晶态物质的原子在三维空间呈周期性重复排列，即存在长程有序；而非晶态物质的原子则在三维空间不呈周期性重复排列，即存在长程无序，短程有序。--3分从热学性能上看：晶体熔化时具有固定的熔点，且具有各向异性；而非晶体却没有明显的熔点，而是存在一个软化温度范围，且具有各向同性。--3分2．为了最能反映点阵的对称性，选取（布拉菲）晶胞的原则是什么？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--1.5分（2）棱和角相等的数目最多--1.5分（3）棱边夹角为直角时，直角数目最多

5、--1.5分（4）晶胞体积最小--1.5分3、说明置换固溶体与间隙固溶体的异同点。答：置换固溶体与间隙固溶体的相同点：两者均为固溶体，即以某一组元为溶剂，在其晶体点阵中溶入其他组元原子（溶质原子）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分第8页不同点：两者的溶质原子在溶剂点阵中所处的位置不同。置换固溶体的溶质原子占据溶剂点阵的阵点，且溶质与溶剂的原子半径差越小，溶解度越大；而间隙固溶体中的溶质原子则分布于溶剂晶格间隙，由于溶质原子一般比晶格间隙的尺寸大，所以当其溶入后，会引起溶剂点阵畸变，点阵常数变大，畸变能升高

6、。因此，间隙固溶体都是有限固溶体，且溶解度很小。--4分4、画出一个立方晶胞的立体图，并注明各晶轴及轴间夹角。解：5、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。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/(m2·s)；D为扩散系数，其单位为m2/s；ρ是扩散物质的质量浓度，其单位为kg/m3。负号表示物质的扩散方向与质量浓度梯度的方向相反。四、计算及作图题：（共35分）1、在立方晶胞中画出以下晶面和晶向：（010）、（102）、（111）、[110]、[111

7、]。（5分）第8页[111][110]第8页2.渗碳体（Fe3C）是一种间隙化合物，它具有正交点阵结构，其点阵常数a=0.4514nm，b=0.508nm，c=0.6734nm，其密度ρ=7.66g/cm3，试求每单位晶胞中Fe3C的分子数。（6分）解：依题意得：--2分即：--2分解之得：--1.5分故每单位晶胞中Fe3C的分子数为4个。--0.5分3、20#钢（含碳0.2%）在930℃进行渗碳，假定表面碳浓度为1.10%，并保持不变。求距表面0.5mm处的碳浓度达到0.40%所需的时间。（8分）已知：,可利用近似公式：。解：依题意

8、得：--2分即：--1分--1分将近似公式代入上式得：--2分--1分故距表面0.5mm处的碳浓度达到0.40%所需的时间为1.84h。--1分第8页4、固溶体合金的相图如下图所示，试根据相图确定：（8分）1)成分为40