《材料科學基礎I》A卷答案

1、上海應用技術學院 20092010 學年第二學期材料科學基礎I期（末）考試試卷標準答案A一、名詞解釋：（每題 2 分，共 10 分） 凝固：由液相至固相的轉變稱為凝固。鐵素體：碳原子溶于aFe中形成的固溶體。反應擴散：通過擴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 擴散過程，稱為反應擴散或相變擴散。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、擴散物質(zhì)沿（C）擴散時，擴散系數(shù)最大。A 晶體內(nèi)部 B 晶界 C 自由表面2、離子晶體的擴散機制是 （A）。A 空位 B 間隙 C 交換3

2、、均勻形核時，過冷度越大，臨界形核功（B）。A 越大 B 越小 C 不變4、由液相同時結晶出兩種不同固溶體的過程稱為 （C）。A 包晶轉變 B 勻晶轉變 C 共晶轉變5、共析反應的表達式為 （B）。A L+a BB 丫 一a + FegCC L a + B6、體心立方結構的密排方向是（D）,面心立方結構的密排面是（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）個電子。A n-1B 2n-1C 2n2D n8、鍵合方式具有方向性的是（CE ），NaC 1化合物中的鍵合方式是（B）。A金屬鍵 B離子鍵 C共價鍵 D范德

3、華力E氫鍵三、問答題：（每題 5 分，共35分）1、寫出菲克第二定律的表達式，并說明方程中各量及符號的名稱和意義。答：空=D空（3分）dtdx 2式中p是濃度，t是時間，x是擴散距離，D是擴散系數(shù)。（2分）2、簡述影響擴散的因素有哪些？ 答：影響擴散的因素包括溫度，固溶體類型，晶體結構，晶體缺陷，化學成分和 應力。（5 分）3、寫出恒壓條件下的相率公式，并且計算純金屬，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+1（2分）所以，P=C-f+1,而 f0o 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)

4、為：P=C-f+1=20+1 = 3；（1分）三元合金中最多平衡相數(shù)為：P=C-f+1 = 30+1=4（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.晶體結構，b.原子尺寸，c.化學親和力（電 負性），d.原子價。5、空間點陣與晶體點陣有何區(qū)別？ 答：空間點陣與晶體點陣的區(qū)別為：空間點陣是由無數(shù)幾何點在三維空間排列成的規(guī)則陣列，是晶體中質(zhì)點排列 的幾何學抽象。只有14種類型。（2分）晶體點陣則是晶體中質(zhì)點在空間的具體排列方式。實際質(zhì)點的排列是無限 的。（2分）簡言之，晶體點陣=空間點陣+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

5、？ 答：間隙固溶體屬于固溶體，即溶質(zhì)原子溶入溶劑晶格間隙所形成的均勻混合的優(yōu)秀學習資料_歡迎下載固態(tài)溶體，它保持著溶劑的晶體結構類型；(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)， 該新相的晶體結構與A, B兩組元均不相同。(2分)其中，當非金屬原子半徑與金屬原子半徑的比值 rX/rM0.59 時，形成具有復雜晶體結 構的相，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。311110(0,1,0)/ 111(0,0,0)(0,0,1)311110(0,1,0)/ 111

6、(0,0,0)(0,0,1)212(1A0)/)(0,1,0)(0,0 J)口2)(1A0)(0,1,0)(0,0 J)口2)(1A0)/210)四、相圖分析題：（共 24 分）1、A-B 二元合金相圖如下圖，試求： （1）在圖中標出液相線、固溶度曲線和共晶線。（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 點時的相及其各相的成份，并運用杠桿定律計算此時 各相的相對含量；（ 7 分）（4）該合金的室溫組織為下圖中的哪個？（3 分）|解：（1）各線在圖2) 1-2: L2-3: L+a由于Bii量少，室L+ B+解：（1）各線在圖2) 1-2:

7、 L2-3: L+a由于Bii量少，室L+ B+優(yōu)3: L a共晶線a心3以下：a中固溶度曲線室溫組織：c（a+卩）+ 卩I | 溫組織也可以寫成a*（a+卩）。液相線該合金冷卻到C點時相為已由圖可知，液相成分為51%B a相成分為 9%B。液相百分比為：4% 一 9% 液相百分比為：4% 一 9% = 73.8%L 51% - 9%a相百分比為:51% 一 4% = 26.2%a 51%-9%（4）室溫組織為：。2、根據(jù)下圖所示的 Fe-Fe3C 合金相圖：（5 分）（1）將圖中虛線，,所在位置的成份與對應的鐵碳合金類型連線。共晶白口-瞬鐵丁業(yè)純鐵亞共晶門口詩鐵共晶白口-瞬鐵丁業(yè)純鐵亞共晶門

8、口詩鐵2）將 GS、ES 和 PQ 線與其表示的意義連線。GSGS線、一碳在奧氏休中的溶解度曲線ES線丿碳在鐵索體I的溶解度曲線PQ纟屛、奧氏體中卄始析川詼秦體的轉變線 i i I.五、計算題（21 分）1.碳質(zhì)量分數(shù)為0.1%的低碳鋼，置于碳質(zhì)量分數(shù)為1.2%的滲碳氣氛中，在920C 進行滲碳，如果要求距表面 0.002mm 處的碳濃度為 0.45%，求所需的時間。已知 碳在 yFe 中 920C時的擴散系數(shù) D=2x10-iim2/s, erf（0.71）0.68。（7 分） 解：由一端成分不受擴散影響的擴散體的解，得：=erf （占）P P（x，t）=erf （占）sP Ps0設低碳鋼的

9、密度為P，上式左邊的分子和分母同除以P，可將質(zhì)量濃度轉換為質(zhì) 量分數(shù)，得： TOC o 1-5 h z HYPERLINK l bookmark30 o Current Document w w（x， t）x HYPERLINK l bookmark36 o Current Document s二 erf （）w w2/ Dts00.224代入數(shù)值，可得erf （匕224）沁0.680.224所以，丄=沁 0.71，t0.1sJt2. 分別計算體心立方晶體結構和面心立方晶體結構的單胞內(nèi)原子數(shù)及致密度（ 7 分）解：單胞內(nèi)原子數(shù)N = N + Nf + Ni 28BCC： N=1+0+1=2 個FCC： N=0+3+1=4 個BCC：2 4 川3、