《材料科學(xué)基礎(chǔ)I》A卷答案

1、上海應(yīng)用技術(shù)學(xué)院2009 2010 學(xué)年第二學(xué)期材料科學(xué)基礎(chǔ)I期（末）考試試卷標(biāo)準(zhǔn)答案A一、名詞解釋：（每題2分，共10分） 凝固：由液相至固相的轉(zhuǎn)變稱為凝固。鐵素體：碳原子溶于:-Fe中形成的固溶體。反應(yīng)擴(kuò)散：通過擴(kuò)散使固溶體中的溶質(zhì)原子超過固溶極限，從而不斷形成新相的擴(kuò)散過程，稱為反應(yīng)擴(kuò)散或相變擴(kuò)散。間隙固溶體：溶質(zhì)原子分布于溶劑晶格間隙而形成的固溶體稱為間隙固溶體。密排方向：原子排列最密集的晶向。二. 選擇題:（每空1分，共10分）1、擴(kuò)散物質(zhì)沿（C）擴(kuò)散時(shí)，擴(kuò)散系數(shù)最大。A晶體內(nèi)部 B晶界 C自由表面2、 離子晶體的擴(kuò)散機(jī)制是（A ）。A空位 B間隙 C交換3、均勻形核時(shí)，過冷度越大，

2、臨界形核功（B）。A越大 B越小 C不變4、 由液相同時(shí)結(jié)晶出兩種不同固溶體的過程稱為（C）。A包晶轉(zhuǎn)變B勻晶轉(zhuǎn)變 C共晶轉(zhuǎn)變5、 共析反應(yīng)的表達(dá)式為（B）。A L ： 、一B ：一： Fe3CC L 一 -八"6、 體心立方結(jié)構(gòu)的密排方向是（D），面心立方結(jié)構(gòu)的密排面是（C）。A （001） B 001 C （111） D 111 E （011） F 0117、主量子數(shù)為n的殼層中最多容納（C）個(gè)電子。2A n-1B 2n-1C 2nD n8鍵合方式具有方向性的是（CE ），NaCI化合物中的鍵合方式是（B）。A金屬鍵 B離子鍵 C共價(jià)鍵 D范德華力E氫鍵三、問答題：（每題5分，共

3、35分）1寫出菲克第二定律的表達(dá)式，并說明方程中各量及符號(hào)的名稱和意義。答：工"二（3分）aex式中是濃度，t是時(shí)間，x是擴(kuò)散距離，D是擴(kuò)散系數(shù)。（2分）2、簡(jiǎn)述影響擴(kuò)散的因素有哪些？答：影響擴(kuò)散的因素包括溫度，固溶體類型，晶體結(jié)構(gòu)，晶體缺陷，化學(xué)成分和 應(yīng)力。（5分）3、寫出恒壓條件下的相率公式，并且計(jì)算純金屬，二元合金和三元合金可能存 在的最多平衡相數(shù)。答：恒壓條件下的相率公式為：f= C-P+1o（ 2分）所以，P=C-f + 1,而 f_0。故：純金屬中最多平衡相數(shù)為：P=C-f + 1 = 1-0+ 1 = 2;（ 1分）二元合金中最多平衡相數(shù)為：P=C-f+ 1= 2-0

4、+ 1= 3;（ 1分）三元合金中最多平衡相數(shù)為：P=C-f+ 1= 3-0+ 1= 4o（ 1分）4、影響固溶體溶解度的主要因素有哪些？答：影響溶解度的因素主要取決于：a.晶體結(jié)構(gòu)，b.原子尺寸，c.化學(xué)親和力（電 負(fù)性），d.原子價(jià)。5、空間點(diǎn)陣與晶體點(diǎn)陣有何區(qū)別？答：空間點(diǎn)陣與晶體點(diǎn)陣的區(qū)別為：空間點(diǎn)陣是由無數(shù)幾何點(diǎn)在三維空間排列成的規(guī)則陣列，是晶體中質(zhì)點(diǎn)排列的幾何學(xué)抽象。只有14種類型。（2分）晶體點(diǎn)陣則是晶體中質(zhì)點(diǎn)在空間的具體排列方式。實(shí)際質(zhì)點(diǎn)的排列是無限 的。（2分）簡(jiǎn)言之，晶體點(diǎn)陣=空間點(diǎn)陣+基元（原子、分子or離子）（1分）6、說明間隙化合物與間隙固溶體有何異同？答：間隙固溶體

5、屬于固溶體，即溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格間隙所形成的均勻混合的固態(tài)溶體，它保持著溶劑的晶體結(jié)構(gòu)類型；（2分）而間隙化合物則屬于中間相，即兩組元在固態(tài)下相互作用而形成的一種新物質(zhì)，該新相的晶體結(jié)構(gòu)與A，B兩組元均不相同。（2分）其中，當(dāng)非金屬原子半徑與金屬原子半徑的比值以/的0.59時(shí)，形成具有簡(jiǎn)單晶體結(jié)構(gòu)的相，稱為間隙相；當(dāng) 収/皿0.59時(shí)，形成具有復(fù)雜晶體結(jié)構(gòu)的相，稱為間隙化合物。（1分）7、在立方晶體中，繪出以下晶面和晶向。（010）, （210）, （112）, 110, 311, 212。(0,L0)四、相圖分析題：（共24分）1、A-B二元合金相圖如下圖，試求：（1）在圖中標(biāo)出液相線、固

6、溶度曲線和共晶線。（3分）（2）分析含B40%的合金的冷卻過程中組織的變化。（6分）（3）寫出該合金冷卻到C點(diǎn)時(shí)的相及其各相的成份，并運(yùn)用杠桿定律計(jì)算此時(shí) 各相的相對(duì)含量；（7分）（4）該合金的室溫組織為下圖中的哪個(gè)？（3分）a解:(1)各線在(2)3: L:液相線1-2: L2-3: L+ :u卄呂3以下:室溫組織:由于-II量少,優(yōu)秀學(xué)習(xí)資料歡迎下載n = (：+：)+ ：ii |固溶度曲線溫組織也可以寫成一-；+(+ 0共晶線(3)該合金冷卻到C點(diǎn)時(shí)相為L(zhǎng)+a，由圖可知，液相成分為51%B,相成分為 9%B。液相百分比為：WL二40% 一9% =73.8%51% -9%51% -40%:

7、相百分比為：w26.2%51%-9%(4)室溫組織為：。2、根據(jù)下圖所示的Fe-FesC合金相圖：(5分)(1)將圖中虛線，,，,所在位置的成份與對(duì)應(yīng)的鐵碳合金類型連線過我晶白口鑄鐵J業(yè)純鐵:共冊(cè)白口鑄鐵2共析鋼過共折鋼共晶白口鑄鐵析鋼(2)將GS、ES和PQ線與其表示的意義連線碳在奧氏體中的溶解度曲線奧氏體中開始析卅鐵索體時(shí)轉(zhuǎn)變線II|1i1*11*1I>1I I1II 亠 五、計(jì)算題（21分）1.碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的低碳鋼，置于碳質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1.2%的滲碳?xì)夥罩?，?20r 進(jìn)行滲碳，如果要求距表面0.002mm處的碳濃度為0.45%,求所需的時(shí)間。已知, 碳在 丫Fe 中 920E 時(shí)的擴(kuò)散系數(shù) D=2X10-11m2/s, erf（0.71）0.68。（7 分）解：由一端成分不受擴(kuò)散影響的擴(kuò)散體的解，得：設(shè)低碳鋼的密度為p，上式左邊的分子和分母同除以p，可將質(zhì)量濃度轉(zhuǎn)換為質(zhì) 量分?jǐn)?shù)，得:Ws -W(X,t)Ws -W0x叫，Dt>代入數(shù)值，可得erf(0.224)'.一 t:0.68所以，0.2240.71，t" 0.1sylt2.分別計(jì)算體心立方晶體結(jié)構(gòu)和面心立方晶體結(jié)構(gòu)的單胞內(nèi)原子數(shù)及致密度（7分）解：?jiǎn)伟麅?nèi)原子數(shù)N二Nj業(yè)2 8BCC: N=1+0+1=2 個(gè)FCC: N=0+3+