材料科学基础i(b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、过冷度：熔点与实际凝固温度之差ΔT称为过冷度。2、均匀形核：新相晶核是在母相中均匀地生成的，即晶核由液相中的一些原子团直接形成，不受杂质粒子或

2、外表面的影响。3、晶体：原子（或分子、离子）在三维空间呈周期性重复排列的物质称为晶体。4、固溶体：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。二.填空题：（每空1分,共25分）1、原子间的键合可分为物理键和化学键两种类型，其中属于化学键的有金属键，离子键，共价键。2、菲克第一定律表达式为，该定律仅适用在稳态扩散的条件下。3、按原子尺度，把液固相界面结构分为粗糙界面和光滑界面两类。4、金属凝固时形核的方式有均匀形核和非均匀形核，其中非均匀形核的临界形核功较小。5、金属常见的晶体结构有面心立方，体心立方和密排六方三种。6、共晶转变

3、的反应式是，包晶转变的反应式是。第7页7、扩散的机制包括：交换机制，间隙机制和空位机制。8、金属晶体结构间隙分八面体间隙和四面体间隙两种。9、纯金属凝固时，为细化晶粒，可采取如下措施：增加过冷度，加入形核剂，施加振动或搅拌。上述措施的主要作用是：促进形核，使形核增殖，而阻碍已形成的晶核长大。三、问答题：（每题6分，共30分）1、比较空间点阵与晶体结构的区别。答：空间点阵与晶体结构的区别为：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。--2.5分晶体结构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.

4、5分简言之，晶体结构=空间点阵+基元（原子、分子or离子）--1分2．从晶体结构的角度，试说明间隙固溶体、间隙相以及间隙化合物之间的区别。答：从晶体结构的角度而言，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分而间隙相以及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rX/rM<0.59时，形成具有简单晶体结构的相，称为间隙相；当rX/rM>0.59时，形成具有复杂晶体结构的相，称为间隙化合物。

5、--2分3、为什么金属材料具有良好的延展性、导电和导热性能？答：绝大多数金属均以金属键方式结合，即金属中的自由电子和金属正离子相互作用所构成的键合。它的基本特点是：电子共有化，无饱和性，无方向性。因而每个原子有可能同更多的原子相结合，并趋于形成低能量的密堆结构。--4分第7页当金属受力变形而改变原子之间的相互位置时不至于破坏金属键，从而使金属具有良好的延展性，同时，由于自由电子的存在，金属具有良好的导电和导热性能。--2分4、二元合金无限互溶必须服从的条件有哪些？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

6、（2）两者有相同的原子价和相似的电负性。--3分5、画出立方FCC结构的示意图，说明晶胞中个原子的个数和位置，并计算此结构的致密度？解：立方FCC结构的示意图如下：其中，晶胞中原子分别位于顶角和面积中心处，晶胞中原子的个数为：n=8×1/8+6×1/2=4。此结构的致密度为：四、计算及作图题：（共35分）1、计算理想六角密堆积的c/a=?(精确到六位小数)，需作出必要的立体图、平面图。（6分）解：由作图得：--1.5分--1分第7页--3.5分2.Mn的一种同素异构体为立方结构，其晶格常数为0.632nm，ρ为7.26g/cm3，r为0.112nm，问Mn晶胞中有几个原

7、子？（5分）解：依题意得：--2分即：--1.5分解之得：--1分故Mn晶胞中原子数为20个。--0.5分3、写出扩散系数相关的Arrhenius公式，并说明式中各量的名称。已知：D0=2×10-3m2/s，Q=140×103J/mol,T=1200K，计算此时的扩散系数。（8分）解：扩散系数相关的Arrhenius公式为：--2.5分式中，D0称为扩散常数；R为气体常数（R=NA*k），其值为8.314J/(molK)；Q代表每摩尔原子的激活能；T为绝对温度。--2.5分根据已知条件，代入上述公式中得：--3分第7页4、固溶体合金的相图