簡答題第一章材料結構的基本知識
1、說明結構轉變的熱力學條件與動力學條件的意義。
答：結構轉變的熱力學條件決定轉變是否可行，是結構轉變的推動力，是轉變的必要條件；動力學條件決定轉變速度的大小，反映轉變過程中阻力的大小。
2、說明穩態結構與亞穩態結構之間的關係。
答：穩態結構與亞穩態結構之間的關係：兩種狀態都是物質存在的狀態，材料得到的結構是穩態或亞穩態，取決於轉交過程的推動力和阻力(即熱力學條件和動力學條件)，阻力小時得到穩態結構，阻力很大時則得到亞穩態結構。
穩態結構能量最低，熱力學上最穩定，亞穩態結構能量高，熱力學上不穩定，但向穩定結構轉變速度慢，能保持相對穩定甚至長期存在。但在一定條件下，亞穩態結構向穩態結構轉變。
3、說明離子鍵、共價鍵、分子鍵和金屬鍵的特點。
答：離子鍵、共價鍵、分子鍵和金屬鍵都是指固體中原子(離子或分子)間結合方式或作用力。離子鍵是由電離能很小、易失去電子的金屬原子與電子親合能大的非金屬原於相互作用時，產生電子得失而形成的離子固體的結合方式。
共價鍵是由相鄰原子共有其價電子來獲得穩態電子結構的結合方式。
分子鍵是由分子(或原子)中電荷的極化現象所產生的弱引力結合的結合方式。
當大量金屬原子的價電子脫離所屬原子而形成自由電子時，由金屬的正離子與自由電子間的靜電引力使金屬原子結合起來的方式為金屬鍵。
第二章材料的晶體結構
1、在乙個立方晶胞中確定6個表面麵心位置的座標。6個麵心構成乙個正八面體，指出這個八面體各個表面的晶面指數、各個稜邊和對角線的晶向指數。
解八面體中的晶面和晶向指數如圖所示。圖中a、b、c、d、e、f為立方晶胞中6個表面的麵心，由它們構成的正八面體其表面和稜邊兩兩互相平行。
abf面平行cde面，其晶面指數為 ；
abe面平行cdf面，其晶面指數為 ；
adf面平行bce面，其晶面指數為 ；
ade面平行bcf面，其晶面指數為(111)。
稜邊，其晶向指數分別為[110]， ，[011]， ，[101]。
對角線分別為 ，其晶向指數分別為[100]，[010]，[001]
圖八面體中的晶面和晶向指數
2、標出圖中abcd面的晶面指數，並標出ab、bc、ac、bd線的晶向指數。
解：晶面指數：
abcd面在三個座標軸上的截距分別為3/2a,3a,a,
截距倒數比為
abcd面的晶面指數為 （213）
晶向指數：
ab的晶向指數：a、b兩點的座標為
a（0，0，1），b（0，1,2/3） (以a為單位)
則 ，化簡即得ab的晶向指數
同理：bc、ac、bd線的晶向指數分別為 ， ， 。
3、如圖所示立方晶胞晶格常數為 ，ao的長度為2/3a， bd的長度為1/2a，cf的長度為1/3a，標出圖中abc面的晶面指數，並標出ab、bc、ac的晶向指數。
解：abc面的晶面指數：
abc面在x、y、z三個座標軸上的截距分別為4，2，2/3，
截距倒數比為
abc面的晶面指數為 （126）
晶向指數：
ab的晶向指數：a、b、c點的座標為
a（0，0，2/3），b（1，0，1/2），c（0，1，1/3） (以a為單位)
則ab的晶向指數或
bc的晶向指數或
ac的晶向指數或
４、求圖中所示立方晶胞中ａｂｃｄ面的指數；並求該晶面與晶胞所交的四邊形四條邊和對角線的晶向指數。
解：晶面指數：
abcd面在三個座標軸上的截距分別為2a,a,2a
截距倒數比為
abcd面的晶面指數為 （121）
晶向指數：
ab的晶向指數：a、b兩點的座標為
a（1，1/2，0），b（0，1,0） (以a為單位)
則 ， ab的晶向指數
同理：bc、ac、bd線的晶向指數分別為 ， ， 。
回答下列問題：
(1)在立方晶系的晶胞內畫出具有下列密勒指數的晶面和晶向：
(001）與[210]，(111）與 ， 與 [111], 與[123], 與[236］06b 06yb
(2)在立方晶系的乙個晶胞中畫出（111)和 （112)晶面，並寫出兩晶面交線的晶向指數。
(3)在立方晶系的乙個晶胞中畫出同時位於（101). (011)和（112)晶面上的晶向。
解：1、
麵心立方結構和體心立方結構中有幾種間隙，各有幾個？
答：麵心立方結構包含4個正八面體間隙和8個正四面體間隙；體心立方結構包含6個正八面體間隙和12個正四面體間隙。
2、簡述同素異構產生原因。
答：與該類原子的電子層結構的變化有關，即在不同的溫度或壓力下，通過參與鍵和的外層數分布狀態的改變，而引起原子間結合能以致點陣的形式發生改變，過渡族金屬多型性傾向較大，與此結構中的s能級和d能級十分接近有關
效能：發生多型性轉變，由於晶體點陣致密度不同 ，伴隨熱漲，
在離子(陶瓷)晶體中正、負離子的堆積方式取決於哪些因素？
答：(1)正、負離子的電荷大小——晶體必須保持電的中性，即所有正離子的正電荷應等於所有負離子的負電荷。 (2)正、負離子的相對大小——由於正、負離子的外層電子形成閉合的殼層，因此可以把離子看成具有一定半徑的剛性圓球。
在離子晶體中，一些原子失去其外層電子而成為正離子另一些則得到外層電子而成為負離子。（答對（1）、（2）中的任一點5分）
2、簡要說明矽酸鹽的幾種結構單元的主要特點。
答：第四章晶體缺陷
1、為什麼位錯沒有平衡濃度？
答：自由能分析：位錯是由大量點缺陷串成線，混亂程度受到限制，熵的作用大減，主要考慮內能，位錯總是增加內能，位錯越多，越不穩定，熱力學要求位錯越少越好，故位錯沒有平衡濃度。
雖然熱力學不穩定，但因其呈網狀分布，故力學上是穩定的。
2、簡述大角晶界特點；
答：1.過渡層厚度僅2~3個原子直徑；2.原子排列混亂；3.相對稀疏。
3、簡述物理吸附機理及特點。
答：物理吸附是由范德華耳斯力作用而相互吸引的，
特點：任何固體對任何氣體或其他原子都有這類吸附作用，（1、吸附無選擇性、多層吸附），只是吸附的程度隨氣體或其他原子的性質不同而有所差異。2、物理吸附的吸附熱較小。
4、某晶體中有一條柏氏向量為a [001]的位錯線，位錯線的一端露頭於晶體表面，另一端與兩條位錯線相連線，其中一條的柏氏向量為 ，求另一條位錯線的柏氏向量。
答：根據柏氏向量的守恆性，另一條位錯的柏氏向量為：
5、在圖 4-52所示的晶體中，abcd滑移面上有乙個位錯環，其柏氏向量b平行於ac
(1)指出位錯環各部分的位錯型別。 (2)在圖中表示出使位錯環向外運動所需施加的切應力方向。 (3)該位錯環運動出晶體後，晶體外形如何變化？
答：（1）位錯環和與ac平行的直線相切的部分為純螺位錯，位錯環和與ac垂直的直線相切的部分為純刃位錯，其餘部分為混合位錯，作圖
（2）切應力與b平行，作用在晶體上下兩面上。t×b→多餘原子面，作圖
（3）沿b方向滑出乙個柏氏向量單位的距離
第五章材料的相結構及相圖
1、應用相律時須考慮哪些限制條件？
解：（1)相律只適用於熱力學平衡狀態。平衡狀態下各相的溫度應相等 （熱量平衡）；各相的壓力應相等（機械平衡）；每一組元在各相中的化學位必須相同 （化學平衡 ）。
2)相律只能表示體系中組元和相的數目，不能指明組元或相的型別和含量。
3)相律不能預告反應動力學 （速度）。
4)自由度的值不得小於零 。
2、試指出圖 5-115中的錯誤之處，並用相律說明理由，且加以改正 。
答主要錯誤如下：
a.兩相平衡自由度不為0，
b.純組元相變，兩相平衡，f=0，溫度固定；
c. 二元合金最多只能三相平衡，不能四相平衡，三相平衡時f=0，相成分唯一，不能變動。
d.二元合金最多三相平衡時自由度為零，溫度不變，三相平衡線為水平線
3、al—cu合金相圖，試分析：
(1)什麼成分的合金適於壓力加工，什麼成分的合金適於鑄造?
(2)用什麼方法可提高合金的強度?
解 (1)壓力加工時，要求合金有良好的塑性變形能力，組織中不允許有過多的脆性第二相，所以，要求鋁合金中合金元素含量較低，一般不超過極限固溶度的成分。對a1—cu合金，常選用的合金。該成分合金加熱後可處於完全單相狀態，塑性好，適於壓力加工。
鑄造合金要求其流動性好。合金的結晶溫度範圍愈寬，其流動性愈差。從相圖上看，共晶成分的流動性最好，所以，一般來說共晶成分的合金具有優良的鑄造件能，適於鑄造。
但考慮到其它多方面因素，一般選用的al—cu合金用於鑄造。
(2)要提尚合金的強度，可採用以下方法。
1)固溶十時效處理將al—cu合金( )加熱到單相狀態，然後快速冷卻，獲得過飽和的固溶體，然後重新加熱到一定溫度保溫．便會析出細小的金屬間化合物( )作為第二相質點，從而提高合金的強度。
2)冷塑性變形通過冷變形，產生加工硬化效應，從而提高合金的強度。
第六章材料凝固與氣相沉積
1、對於有可能進行結晶的材料，決定液體冷卻時是否能結晶或形成玻璃的主要因素有哪些？
答：首先，如果冷卻速率足夠高．任何液體原則上都可以轉變為玻璃。其次，如果晶體結構的基元很難由液相形成，結晶就會延緩而有利於玻璃的形成。
例如：金屬、陶瓷和聚合物在這方面有本質上的差別。金屬晶體的基元只包含幾個原子，而且大多只含有乙個原子，因此很容易進行結晶。
陶瓷晶體一般比較複雜，儘管大多數陶瓷材料可進行結晶，形成玻璃也是常見的，最後，長鏈高分子的結晶在結構上有以下兩個困難：(1)難得會有簡單的基元；(2)已有鏈段在既不使鍵斷開也不重新形成的條件下進行重排，只能通過所有各鏈段的緩慢擴散來完成。
2、固溶體凝固與純金屬凝固相比有哪些不同？
材料科學基礎 附答案
第七章三元相圖 一 選擇題 1 在三元系相圖中，三相區的等溫截面都是乙個連線的三角形，其頂點觸及 a a 單相區 b兩相區 c三相區 d四相區 2 根據三元相圖的垂直截面圖。可以 b a分析相成分的變化規律 b分析合金的凝固過程 c用槓桿法則計算各相的相對量 d用重心法則計算各相的相對量。3 在三元...
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