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北京科技大学《材料科学基础》考研真题强化教程

考点1:金属键,离子键,共价键,氢键,范德瓦耳斯力的定义。

例1(名词解释):离子键。

例2:解释金属键。

例3:大多数实际材料键合的特点是()。

A.几种键合形式同时存在B.以离子键的形式存在C.以金属键的形式存在考点2:金属键,离子键,共价键的特征。

例4:化学键中既有方向性又有饱和性的为()。

A.共价键B.金属键C.离子键例5:原子的结合键有哪几种?各有什么特点?考点3:依据结合键对于材料的分类。

例6:解释高分子材料与陶瓷材料。

例7:试从结合键的角度,分析工程材料的分类及其特点。

例8:何谓陶瓷?从组织结构的角度解释其主要性能特点。

考点1:以米勒指数描述晶向和晶面1.1 晶面族例1:什么是晶面族?{111}晶面族包含哪些晶面?例2:请分别写出立方晶系中{110}和{100}晶面族包括的晶面。

1.2 晶面夹角和晶面间距例:面心立方结构金属的[100]和[111]晶向间的夹角是多少?{100}面间距是多少?1.3 晶带定理例1(名词解释):晶带定理。

例4:晶面(110)和(111)所在的晶带,其晶带轴的指数为()。

1.4 HCP的米勒指数例1:写出如图所示六方晶胞中EFGHIJE面的密勒-布拉菲晶面指数,以及EF、FG、GH、HI、IJ、JE各晶向的密勒-布拉菲晶向指数。

例2:写出如图所示六方晶胞中EFGHIJE晶面、EF晶向、FG晶向、CH晶向、JE晶向的密勒-布拉菲指数。

例3:六方晶系的[100]晶向指数,若改用四坐标轴的密勒指数标定,可表示为()。

1.5 画晶向和晶面,面密度的求法例2:bcc结构的金属铁,其(112)晶面的原子面密度为9.94×1014atoms/cm3。

(1)请计算(110)晶面的原子面密度;(2)分别计算(112)和(110)晶面的晶面间距;(3)确定通常在那个晶面上最可能产生晶面滑移?为什么?(bcc结构铁的晶格常数为a=0.2866nm)1.6 晶向指数的意义例:一组数[uvw],称为晶向指数,它是用来表示()。

A.所有相互垂直的晶面的方向B.所有相互垂直的晶向C.所有相互平行、方向一致的晶向1.7 晶面指数的意义例:有两个晶面(h1k1l1)和(h2k2l2),根据晶带轴的定义,要计算这两个晶面的晶带轴时,这两个晶面可以是()。

A.任意两个晶面B.两个平行的晶面C.两个不平行的晶面考点2:固溶体和合金相的定义,分类和影响因素2.1.固溶体分类例1(名词解释):固溶体、置换固溶体和间隙固溶体例2:什么是置换固溶体?影响置换固溶体固溶度的因素有哪些?形成无限固溶体的条件是什么?例3:影响固溶度的主要因素有()。

A.溶质和溶剂原子的原子半径差B.溶质和溶剂原子的电负性差C.溶质元素的原子价D.电子浓度例4:在置换型固溶体中,从离子半径、晶体结构类型和离子电价三个因素考虑,生成连续型固溶体的条件是什么?2.2 合金相分类例1:以金属为基的固溶体与中间相的主要差异(如结构、键性、性能)是什么?例2:渗碳体是一种()。

A.间隙相B.金属化合物C.间隙化合物D.固溶体2.3 间隙固溶体和间隙相的辨析例1:解释间隙固溶体和间隙相的含义,并加以比较。

2.4 中间相分类例:中间相分为________、________和________。

考点3:典型的晶体结构的各种参数3.1 晶胞参数例1:以面心立方晶胞为例,描述晶体结构(晶胞)特征的常用参数有哪些?例2(名词解释):配位数。

3.2 原子堆垛方式例1:面心立方结构和密排六方结构金属中的原子堆垛方式和致密度是否有差异?请加以说明。

例2:密排六方和面心立方结构在下述三个方面有何异同:(1)致密度和配位数;(2)当原子尺寸相同时,间隙的类型和大小;(3)原子最密排面的堆垛方式。

考点4:空间点阵和晶体结构的辨析例1(名词解释):空间点阵。

例2:什么是空间点阵与晶体结构?对于同一种空间点阵,晶体结构是否唯一,为什么?请指出图中Cr和CsCl的晶体结构个属于那种空间点阵,并说明理由。

例3:三斜、正交、四方晶系对应的的棱边长度关系是()。

例4:什么是晶体的多晶型性?纯铁由室温升温至熔点时发生哪些结构变化?例5:有铀和硼两种材料,若已知铀的密度为19.05g/cm3,原子量为235.03,硼的密度为2.3g/cm3,原子量为10.81,阿伏伽德罗常数为6.02×1023,试分别计算这两种材料单位体积内的原子数。

考点5:晶胞(晶胞选取原则)例1:在点阵中选取晶胞的原则有哪些?例2. 从下面所示A和B原子排列示意图抽象出其二维空间点阵,并选取出最具有代表性的晶胞,写出其计量成分式(或分子式)(注:设A,B原子半径相等,相邻原子之间相切)ABABABABABABABABABBABABABABABABABABAABABABABABABABABABBABABABABABABABABAABABABABABABABABABBABABABABABABABABAABABABABABABABABAB考点6:间隙例4: 若面心立方晶体的晶格常数为a, 则其八面体间隙( )。

A.是不对称的B.是对称的C.位于面心和棱边中点D.位于体心和棱边中点例5:在fcc、bcc和hcp晶胞中分别画出任一个四面体间隙;并指出其中心的坐标:(1)fcc______;(2)bcc ______;(3)hcp______;每个晶胞中的八面体间隙数量为:(4)fcc______个;(5)bcc______个;(6)hcp_____个。

考点1:晶体缺陷的分类例1:什么是晶体缺陷?按照晶体缺陷的几何组态,晶体缺陷可分为哪几类?例2:缺陷的特征是( )。

A .不随外界条件的改变而变动,也不会合并和消失B .随着各种条件的改变而不断变动,它们运动,发展以及会产生交互作用、合并和消失。

C .随着各种条件的改变而不断变动,但不产生交互作用,不会合并和消失考点2:空位浓度的计算(1)已知温度T ,求形成能。

例:由600℃降温到300℃时,锗晶体中的空位平衡浓度降低了6个数量级。

试计算锗晶体中的空位形成能(玻尔兹曼常数k =1.38×10-23J/K )。

(2)已知形成能,求温度T 。

例:计算某金属的空位浓度比室温(300K )空位浓度大1000倍时的温度。

已知Cu 的空位形成能力为1.7×1019J/mol 。

(3)求点缺陷数目例1:已知空位形成能是1.08eV/atom ,铁的原子量是55.85,铁的密度是7.65g/cm 3,阿伏加德罗常数N A =6.023×1023,玻尔兹曼常数k =8.62×10-5eV/atom-K ,请计算1立方米的铁在850℃下的平衡数目。

例2:铝的密度是2.69g/cm 3,假设其中只有肖脱基空位,求空位浓度。

(阿伏加德罗常数6.02×1023,铝的原子量是26.96,铝的点阵常数0.4049nm )考点3:点缺陷的分类和形成例1:下面关于Schottky 和Frenkel 缺陷的表述中,错误的为( )。

A .Schottky 缺陷同时包含空位和间隙原子B .Frenkel 缺陷的形成能通常较Schottky 缺陷大C .同温度下,通常Schottky 缺陷的浓度大于Frenkel 缺陷例2:弗伦克缺陷是( )。

A .原子移到表面外新的位置,原来位置则形成空位B .原子离开平衡位置后,形成间隙原子,而原来位置上形成空位,成对产生C .正、负离子的二元体系,原子移到表面新的位置,原来位置空位成对出现例3:纯金属中主要的点缺陷有哪些,简述其可能的产生原因。

例4:过饱和点缺陷产生的原因有________、________、________。

例5:什么是空位平衡浓度?为什么说空位是一种热力学上平衡的缺陷?考点4:点缺陷对于材料性能的影响例1:纯金属中溶入另一组元后(假设不会产生新相)会带来哪些微观结构上的变化?这些变化如何引起性能上的变化?例2:为什么固溶体的强度常比纯金属高?例3:冷变形使金属中产生大量的空位、位错等晶体缺陷,对置换固溶体中的扩散过程而言,这些缺陷的存在将导致( )。

A .阻碍原子的移动,减慢扩散过程B .对扩散过程无影响C .有时会加速扩散,有时会减弱扩散D .加速原子的扩散过程考点4:位错的一些基础知识:位错分类,柏氏矢量,滑移方式 例1:简述位错、位错线和柏氏矢量(b v )的概念,并论述柏氏矢量和位错线的相对关系。

例2:名词解释:刃型位错。

例3:判断题:位错属于线缺陷,因为它的晶格畸变区为一条几何线。

例4:判断题:位错属于线缺陷,但它实际上是一个晶格畸变的管道区域。

例5:名词解释:晶格摩擦力。

例6:一根位错环能否各部分都是螺型位错或都是刃型位错?请说明之。

例7:名词解释:交滑移。

例8:在位错发生滑移时,请分析刃位错、螺位错和混合位错的位错线l 与柏氏适量b v 、外加切应力τ与柏氏矢量b v 、外加切应力τ与位错线l 之间的夹角关系,及位错线运动方向。

考点5:位错的运动与增殖例1:位错在晶体中运动的方式有________和________,金属晶体塑性变形方式有________和________。

例2:名词解释:多滑移。

例3:名词解释:攀移。

例4:能产生交滑移的位错必然是________位错。

例5:位错滑移应满足( )。

A .有切应力作用在位错滑移面上,且垂直于其B 矢量方向,位错才会运动或者趋于运动B .有压应力作用在位错滑移面上,且垂直于其B 矢量方向,位错才会运动或者趋于运动C .有切应力作用在位错滑移面上,且平行于其B 矢量方向,位错才会运动或者趋于运动例6:论述位错的运动方式、条件及其对材料变形的影响。

例7:如图所示,四方形单晶体中有一矩形位错环ABCD ,其各段分别平行于x 轴和y 轴,其柏氏矢量平行于x 轴。

(1)写出各位错段的位错类型;(2)写出AD 段与BC 段单位长度位错线间的相互作用力的大小及方向;(3)写出AB 段与DC 段单位长度位错线间的相互作用力的大小及方向;(4)τ所造成的一对切应力-σyx ,该切应力作用在各位错段单位长度上力的大小及方向为:AB 上无作用力;BC 为τb ,-z 方向;CD 上无作用力;DA 为τb ,z 方向。

分析在切应力τ持续作用下该位错环在运动中的形状变化及晶体形状的变化。

例8:某铜单晶体在外加拉伸应力作用下,首先开动的滑移系为(111)[101]。

(1)写出引起滑移的单位位错的柏氏矢量,并说明原因;(2)如果滑移是由纯螺型单位位错引起的,试指出位错线的方向以及滑移时位错线运动的方向;(3)假定拉伸轴方向为[001],外加拉伸应力610Pa σ=,求在上述滑移面上该螺型位错所受力的大小和方向。

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